Làm thế nào để tối ưu hóa việc lắp ráp và hiệu suất của động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S?

1. Làm thế nào để điều chỉnh độ hở chia lưới của cặp bánh răng sâu của động cơ bánh răng xoắn ốc dòng S? ​

(1) Phân tích tác động của khe hở chia lưới đến độ chính xác và tuổi thọ của hộp số ​
Trong động cơ bánh răng xoắn ốc dòng S, khe hở chia lưới của cặp bánh răng trục vít là một thông số quan trọng, có tác động đáng kể đến độ chính xác truyền động và tuổi thọ của thiết bị. ​
Từ góc độ độ chính xác của đường truyền, khoảng hở chia lưới quá mức sẽ gây ra các vấn đề nghiêm trọng. Trong các hệ thống truyền động chính xác, chẳng hạn như bộ truyền động trục cấp liệu của máy công cụ CNC, khe hở quá lớn sẽ khiến bánh răng trục vít không thể theo dõi chuyển động của bánh răng trục vít một cách kịp thời và chính xác trong quá trình vận hành trục đầu ra của động cơ, dẫn đến độ trễ rõ ràng. Điều này sẽ gây ra sai lệch trong vị trí của bàn làm việc và không thể đạt được vị trí có độ chính xác cao theo yêu cầu của thiết kế, điều này sẽ ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của quá trình xử lý. Ví dụ, khi xử lý các khuôn chính xác, sai lệch vị trí có thể gây ra sai số về kích thước chính của khuôn, dẫn đến khuôn bị bong tróc. ​
Về tuổi thọ sử dụng, khoảng cách chia lưới không hợp lý cũng rất có hại. Khi khe hở quá lớn, lực tác động giữa các bề mặt răng của bánh răng sâu sẽ tăng lên đáng kể trong quá trình chia lưới. Mỗi lần chia lưới xảy ra, sự va chạm của bề mặt răng giống như một chiếc búa nhỏ đập vào bề mặt răng. Nếu tình trạng này diễn ra trong thời gian dài, bề mặt răng sẽ bị mòn, dẫn đến rỗ, bong tróc và các tổn thương khác. Độ mài mòn tăng lên sẽ dần dần phá hủy hình dạng răng, tăng thêm khe hở chia lưới, tạo thành một vòng luẩn quẩn và cuối cùng dẫn đến hỏng bánh răng sâu sớm, rút ​​​​ngắn đáng kể tuổi thọ của thiết bị. ​

(2) Giới thiệu các phương pháp điều chỉnh (chẳng hạn như điều chỉnh miếng chêm, tinh chỉnh trục, v.v.) ​
Điều chỉnh miếng chêm là một phương pháp tương đối phổ biến. Trong cấu trúc lắp đặt bánh răng trục vít, một nhóm miếng chêm thường được đặt giữa ổ trục của trục vít và vỏ. Khi cần điều chỉnh khe hở chia lưới, vị trí trục của sâu được thay đổi bằng cách tăng hoặc giảm số lượng hoặc độ dày của miếng chêm. Nếu khe hở quá lớn, hãy tăng độ dày của miếng chêm để di chuyển sâu ra khỏi bánh vít, từ đó làm giảm khe hở; ngược lại, nếu khe hở quá nhỏ thì giảm độ dày của miếng chêm để di chuyển con sâu đến gần bánh giun hơn. Phương pháp này vận hành tương đối đơn giản, chi phí thấp nhưng độ chính xác điều chỉnh còn hạn chế và không dễ thay đổi lại sau khi điều chỉnh. ​
Tinh chỉnh trục sử dụng một số cơ chế được thiết kế đặc biệt để đạt được chuyển động vi mô dọc trục của sâu. Ví dụ, một thiết bị điều chỉnh ren được lắp ở một đầu của con sâu và con sâu được đẩy chuyển động dọc trục bằng cách xoay đai ốc điều chỉnh. Phương pháp này có thể đạt được sự điều chỉnh khe hở tương đối chính xác và phù hợp với những trường hợp có yêu cầu độ chính xác truyền cao. Ngoài ra còn có các thiết bị thủy lực hoặc khí nén để đạt được sự tinh chỉnh theo trục và chuyển động của sâu có thể được kiểm soát chính xác bằng cách kiểm soát áp suất để cải thiện hơn nữa độ chính xác của việc điều chỉnh. ​
(3) Cung cấp các tiêu chuẩn ngành hoặc chỉ số kiểm soát nội bộ của doanh nghiệp​
Về mặt tiêu chuẩn ngành, đối với động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S dành cho các ứng dụng công nghiệp nói chung, khe hở chia lưới của cặp sâu thường phải được kiểm soát trong khoảng 0,05 đến 0,2mm. Phạm vi này không chỉ có thể đảm bảo độ chính xác truyền nhất định mà còn tránh được các vấn đề như nóng lên và co giật do khe hở quá nhỏ. Ví dụ, trong thiết bị nói chung trong ngành sản xuất máy móc, nếu sử dụng động cơ giảm tốc dòng S, hầu hết các công ty sẽ tuân theo tiêu chuẩn ngành này để lắp ráp và kiểm tra. ​
Một số công ty có yêu cầu cao hơn về chất lượng và hiệu suất sản phẩm sẽ xây dựng các chỉ số kiểm soát nội bộ nghiêm ngặt hơn. Ví dụ, ở các công ty sản xuất thiết bị tự động hóa cao cấp, các chỉ số kiểm soát nội bộ của họ có thể kiểm soát khoảng hở chia lưới trong khoảng từ 0,03 đến 0,1 mm. Để đạt được chỉ tiêu này, công ty sẽ sử dụng công nghệ xử lý chính xác hơn trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như mài có độ chính xác cao, để đảm bảo độ chính xác về mặt răng của bánh răng sâu; Trong quá trình lắp ráp, các dụng cụ đo và công nghệ lắp ráp tiên tiến hơn, chẳng hạn như dụng cụ đo laser, sẽ được sử dụng để đo khoảng hở một cách chính xác nhằm đảm bảo độ tin cậy và ổn định của sản phẩm trong môi trường vận hành có tải trọng và độ chính xác cao.

2. Những biện pháp nào đã được thực hiện để kiểm soát tiếng ồn của động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S?

(1) Thảo luận về các nguồn gây tiếng ồn chính (ăn bánh răng, rung ổ trục, v.v.)

Trong quá trình hoạt động của động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S, các nguồn tiếng ồn tương đối phức tạp, trong đó chia lưới bánh răng và rung ổ trục là hai nguồn tiếng ồn chính.

Tiếng ồn chia lưới bánh răng là do ma sát, va chạm và tác động chia lưới giữa các bề mặt răng khi bánh răng xoắn và bánh răng sâu ăn khớp với nhau. Khi bánh răng ăn khớp ở tốc độ cao, độ nhám cực nhỏ của bề mặt răng sẽ gây ra lực tác động tại thời điểm tiếp xúc. Lực tác động này sẽ làm bánh răng rung động và lan truyền trong không khí tạo thành tiếng ồn. Đồng thời, do thiết kế mô đun bánh răng, góc áp suất và các thông số khác không hợp lý hoặc độ chính xác xử lý thấp nên sai số biên dạng răng lớn và sẽ có tác động chia lưới và chia lưới tức thời trong quá trình chia lưới, làm trầm trọng thêm việc tạo ra tiếng ồn.
Độ rung của vòng bi cũng là một nguồn gây tiếng ồn không thể bỏ qua. Khi động cơ đang chạy, ổ trục không chỉ phải chịu tải trọng hướng tâm và hướng trục mà còn phải duy trì tốc độ quay cao. Nếu độ chính xác chế tạo của ổ trục không cao, chẳng hạn như sai số về độ tròn của mương và độ lệch đường kính của con lăn sẽ gây ra lực ly tâm không cân bằng trong quá trình hoạt động của ổ trục, gây rung và ồn. Ngoài ra, ổ trục được bôi trơn kém cũng sẽ làm tăng ma sát giữa con lăn và mương, tạo thêm tiếng ồn. Khi sử dụng ổ trục trong thời gian dài, nó sẽ bị hư hỏng do mài mòn, bong tróc do mỏi và các hư hỏng khác, đồng thời độ rung và tiếng ồn của nó sẽ rõ ràng hơn.
(2) Liệt kê các quy trình giảm tiếng ồn (như cắt biên dạng răng, gia công có độ chính xác cao, thiết kế giảm rung, v.v.)
Cắt tỉa biên dạng răng là một quá trình giảm tiếng ồn hiệu quả. Bằng cách mài mặt trên và chân răng đúng cách, hình dạng của mặt cắt răng sẽ được thay đổi, để bánh răng có thể đạt được sự chuyển tiếp mượt mà hơn trong quá trình chia lưới và giảm tác động của việc chia lưới vào và ra. Cụ thể là loại bỏ một độ dày nhất định khỏi đỉnh răng để đỉnh răng tiếp xúc dần với bề mặt răng của bánh răng kia khi vào ăn khớp để tránh va đập đột ngột; chân răng cũng được mài để chân răng vững chắc hơn khi nhổ ra. Quá trình này có thể làm giảm đáng kể tiếng ồn khi chia lưới bánh răng.
Xử lý có độ chính xác cao là chìa khóa để đảm bảo chất lượng của bánh răng và vòng bi và do đó giảm tiếng ồn. Về mặt xử lý bánh răng, thiết bị gia công CNC tiên tiến và công nghệ mài chính xác được sử dụng để kiểm soát chặt chẽ các chỉ số chính xác khác nhau của bánh răng, chẳng hạn như độ lệch bước, lỗi biên dạng răng, lỗi hướng răng, v.v., để bề mặt răng của bánh răng mịn hơn và việc chia lưới chính xác hơn, giảm tiếng ồn do lỗi xử lý một cách hiệu quả. Đối với vòng bi, bằng cách cải thiện độ chính xác trong chế tạo, đảm bảo độ chính xác về kích thước và hình dạng của mương và con lăn, độ rung và tiếng ồn của ổ trục trong quá trình vận hành sẽ giảm đi.
Thiết kế giảm rung cũng là một biện pháp giảm tiếng ồn quan trọng. Trong thiết kế cấu trúc của động cơ, các biện pháp giảm rung hợp lý được áp dụng. Ví dụ, các miếng đệm giảm chấn rung đàn hồi được đặt giữa vỏ động cơ và các bộ phận chính bên trong, đồng thời kết nối cứng trong đường truyền rung được thay đổi thành kết nối đàn hồi, giúp hấp thụ và làm giảm năng lượng rung một cách hiệu quả và giảm sự truyền rung động ra bên ngoài. Trong thiết kế hộp, số lượng và cách bố trí các gân gia cố được tăng lên để cải thiện độ cứng của hộp, giảm sự cộng hưởng của hộp do rung động và do đó làm giảm bức xạ tiếng ồn.
(3) So sánh dữ liệu kiểm tra tiếng ồn trước và sau khi tối ưu hóa
Trong trường hợp thực tế, một thử nghiệm tiếng ồn đã được tiến hành trên động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S chưa được tối ưu hóa để giảm tiếng ồn. Trong điều kiện tải và tốc độ định mức, một thiết bị kiểm tra tiếng ồn chuyên nghiệp đã được sử dụng để đo ở khoảng cách 1 mét tính từ động cơ và giá trị tiếng ồn đo được là 85dB (A). Mức ồn này không thể chấp nhận được ở một số nơi có yêu cầu cao về tiếng ồn môi trường làm việc như xưởng sản xuất thiết bị điện tử chính xác, xưởng sản xuất thiết bị y tế.
Sau khi hàng loạt biện pháp giảm tiếng ồn được tối ưu hóa, cuộc thử nghiệm tiếng ồn lại được tiến hành. Các bánh răng được xử lý bằng công nghệ cắt biên dạng răng, bánh răng và ổ trục được xử lý với độ chính xác cao. Đồng thời, thiết kế giảm rung đã được thêm vào cấu trúc động cơ. Trong cùng điều kiện thử nghiệm, giá trị tiếng ồn đo được giảm xuống 70dB (A). Khi so sánh, có thể thấy rõ tiếng ồn của động cơ được tối ưu hóa đã giảm đi đáng kể, với mức giảm là 15dB(A). Kết quả này cho thấy việc sử dụng toàn diện nhiều quy trình giảm tiếng ồn có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất âm thanh của động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S và đáp ứng yêu cầu tiếng ồn thấp trong các tình huống ứng dụng khác nhau.

3. Làm thế nào để nâng cao hiệu suất truyền động của động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S?

(1) Phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả (tổn thất ma sát, phương pháp bôi trơn, v.v.)

Trong động cơ giảm tốc bánh răng xoắn ốc dòng S, việc cải thiện hiệu suất truyền động bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố chính, trong đó phương pháp bôi trơn và tổn thất ma sát chiếm một vị trí quan trọng.

Tổn hao ma sát là một trong những nguyên nhân chính làm giảm hiệu suất truyền động. Trong quá trình chia lưới của bánh răng xoắn và bánh răng sâu, giữa các bề mặt răng có sự trượt tương đối, điều này chắc chắn sẽ tạo ra ma sát. Khi động cơ hoạt động, lực ma sát này tiêu tốn một lượng lớn năng lượng đầu vào, chuyển hóa thành nhiệt năng và tiêu tán đi, từ đó làm giảm công suất đầu ra hiệu dụng. Ví dụ, do bề mặt răng có độ nhám cao nên độ không đồng đều vi mô sẽ làm tăng ma sát giữa các bề mặt răng, dẫn đến tổn thất năng lượng nhiều hơn trong quá trình ma sát. Đồng thời, việc thiết kế các thông số như góc xoắn và mô đun của bánh răng xoắn không hợp lý cũng sẽ làm tăng ma sát trượt giữa các bề mặt răng, làm giảm hiệu suất truyền động hơn nữa.
Ảnh hưởng của phương pháp bôi trơn đến hiệu suất truyền động cũng rất đáng kể. Bôi trơn tốt có thể tạo thành màng dầu giữa các bề mặt răng, tách các bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp, giảm hệ số ma sát và giảm tổn thất ma sát. Nếu bôi trơn không đủ, diện tích tiếp xúc trực tiếp của kim loại giữa các bề mặt răng sẽ tăng lên và ma sát sẽ tăng lên, điều này không chỉ dẫn đến giảm hiệu suất truyền động mà còn đẩy nhanh quá trình mài mòn của bề mặt răng. Các phương pháp bôi trơn khác nhau, chẳng hạn như bôi trơn giật gân và bôi trơn cưỡng bức, có tác dụng bôi trơn khác nhau. Bôi trơn bằng tia nước là bắn dầu bôi trơn lên bề mặt răng thông qua chuyển động quay của bánh răng. Phương pháp này phù hợp với những trường hợp tốc độ thấp và tải nhẹ, nhưng nó có thể không đảm bảo đủ bôi trơn ở tốc độ cao và tải nặng. Bôi trơn cưỡng bức là phun dầu bôi trơn lên điểm chia lưới của bề mặt răng ở một áp suất nhất định thông qua bơm dầu, có thể cung cấp dầu bôi trơn đáng tin cậy hơn, nhưng hệ thống tương đối phức tạp và chi phí cao.
(2) Đề xuất các phương án cải tiến (như lựa chọn vật liệu có độ ma sát thấp, tối ưu hóa hệ thống bôi trơn, v.v.)
Việc lựa chọn vật liệu có độ ma sát thấp là một trong những cách hiệu quả để nâng cao hiệu suất truyền động. Để sản xuất bánh răng và bánh răng sâu, có thể sử dụng vật liệu mới có hệ số ma sát thấp, chẳng hạn như nhựa kỹ thuật hiệu suất cao và vật liệu tổng hợp kim loại. Vật liệu này vừa có độ bền, khả năng chống mài mòn của kim loại vừa có đặc tính ma sát thấp của nhựa kỹ thuật, có thể làm giảm đáng kể tổn thất ma sát giữa các bề mặt răng. Trong sản xuất bánh răng giun, việc sử dụng vật liệu composite hợp kim đồng và polytetrafluoroethylene có thể làm giảm ma sát một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất truyền động so với bánh răng giun bằng đồng truyền thống.
Tối ưu hóa hệ thống bôi trơn cũng là chìa khóa. Đối với động cơ giảm tốc dòng S tải nặng, tốc độ cao, có thể sử dụng kết hợp bôi trơn cưỡng bức và làm mát tuần hoàn. Dầu bôi trơn được đưa đến các bộ phận ăn khớp của bánh răng và bánh răng trục vít ở áp suất và tốc độ dòng chảy phù hợp thông qua bơm dầu để đảm bảo có thể hình thành màng dầu tốt ngay cả khi chịu tải trọng cao. Đồng thời, một thiết bị làm mát được thiết lập để làm mát dầu bôi trơn nhằm ngăn màng dầu trở nên mỏng hơn và hiệu suất bôi trơn giảm do nhiệt độ dầu quá cao. Các chất phụ gia hiệu suất cao như phụ gia chống mài mòn và phụ gia giảm ma sát được thêm vào hệ thống bôi trơn để cải thiện hơn nữa hiệu suất của dầu bôi trơn, giảm hệ số ma sát và cải thiện hiệu suất truyền động.