Hướng dẫn về các loại thiết bị, công dụng và tiêu chí lựa chọn

Bánh răng, là các bộ phận cơ khí cơ bản, truyền lực và chuyển động thông qua sự ăn khớp của các răng. Việc hiểu rõ các loại bánh răng, đặc điểm và tiêu chí lựa chọn là điều cần thiết để thiết kế cơ khí hiệu quả. Bài viết này khám phá các phân loại bánh răng, ứng dụng trong các ngành công nghiệp và các cân nhắc chính để có hiệu suất tối ưu.

Bánh răng chủ yếu được phân loại dựa trên mối quan hệ vị trí giữa các trục của chúng:

• Bánh răng trục song song: Bao gồm bánh răng thẳng, bánh răng nghiêng, thanh răng và bánh răng trong. Chúng thường cung cấp hiệu suất truyền động cao.
• Bánh răng trục giao nhau: Chủ yếu là bánh răng côn, duy trì hiệu suất truyền động cao mặc dù có mối quan hệ trục góc.
• Bánh răng trục không song song, không giao nhau: Bao gồm bánh răng trục vít và bánh răng vít me, có hiệu suất tương đối thấp hơn do tiếp xúc trượt.

Các bánh răng trục song song phổ biến nhất có răng thẳng song song với trục. Thiết kế đơn giản của chúng cho phép sản xuất với độ chính xác cao. Không giống như bánh răng nghiêng, chúng không tạo ra tải trọng dọc trục.

Những bánh răng trục song song này với răng nghiêng mang lại hoạt động êm ái, yên tĩnh hơn so với bánh răng thẳng và có thể xử lý tải trọng cao hơn. Thiết kế nghiêng tạo ra lực đẩy dọc trục, yêu cầu ổ đỡ chặn.

Một bánh răng tuyến tính (thanh răng) ăn khớp với một bánh răng hình trụ (bánh răng) chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính. Thanh răng có thể được coi là một bánh răng thẳng với bán kính bước vô hạn.

Bánh răng hình nón dùng cho các trục giao nhau bao gồm các loại răng thẳng, xoắn ốc và zerol. Chúng thay đổi hiệu quả hướng truyền lực giữa các trục.

Với các răng cong, chúng mang lại hiệu quả, độ bền và đặc tính tiếng ồn vượt trội so với bánh răng côn thẳng, mặc dù có yêu cầu sản xuất phức tạp hơn.

Sự sắp xếp trục không giao nhau này kết hợp một trục vít hình xoắn ốc với một bánh xe ăn khớp. Mặc dù mang lại hoạt động êm ái, yên tĩnh với tỷ số giảm tốc cao, nhưng sự tiếp xúc trượt dẫn đến hiệu suất thấp hơn.

Với các răng được cắt trên bề mặt bên trong của một hình trụ hoặc hình nón, chúng chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống bánh răng hành tinh và khớp nối trục kiểu bánh răng.

Ngoài loại bánh răng, các nhà thiết kế phải xem xét nhiều thông số:

• Thông số kỹ thuật về kích thước: Module, số răng, góc xoắn, chiều rộng mặt
• Tiêu chuẩn độ chính xác: Phân loại ISO, AGMA, DIN, JIS
• Quy trình sản xuất: Răng mài, yêu cầu xử lý nhiệt
• Thông số hiệu suất: Mô-men xoắn cho phép, hiệu suất truyền động
• Hồ sơ răng: Dạng involute (phổ biến nhất), cycloid hoặc trochoid

Bánh răng phục vụ các chức năng quan trọng trong các ngành công nghiệp đa dạng:

• Robot và robot hình người
• Thiết bị sản xuất chất bán dẫn
• Thiết bị y tế và máy móc chẩn đoán
• Máy công cụ và tự động hóa công nghiệp
• Hệ thống chế biến thực phẩm

Ngoài việc truyền lực, bánh răng cho phép các giải pháp cơ khí sáng tạo:

• Cơ chế kẹp: Các bánh răng thẳng ghép đôi tạo ra chuyển động đảo ngược đồng bộ để xử lý phôi có thể điều chỉnh
• Hệ thống chuyển động không liên tục: Bánh răng thiếu răng cung cấp các giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho cơ chế Geneva
• Truyền động một chiều: Kết hợp với ly hợp một chiều để truyền lực chọn lọc
• Hệ thống ngắt khẩn cấp: Sắp xếp bánh răng có lò xo để vận hành an toàn

Việc thiếu các tiêu chuẩn bánh răng phổ quát tạo ra một số cân nhắc thực tế:

• Thông số kỹ thuật tùy chỉnh thường yêu cầu sản xuất độc đáo
• Bánh răng thay thế có thể cần kỹ thuật đảo ngược
• Sản xuất số lượng nhỏ phải chịu phí bảo hiểm chi phí đáng kể
• Việc sử dụng bánh răng tiêu chuẩn có thể đơn giản hóa thiết kế và giảm chi phí

Việc lựa chọn bánh răng phù hợp đòi hỏi phải cân bằng các yêu cầu kỹ thuật với thực tế sản xuất. Việc hiểu các nguyên tắc cơ bản này cho phép các nhà thiết kế cơ khí tối ưu hóa hệ thống truyền lực để đạt hiệu suất, độ tin cậy và hiệu quả chi phí.