Khi xe ô tô quay vòng các bánh răng hành tinh quay thế nào

Hộp số hành tinh, còn được gọi là hộp số tuần hoàn, là một trong những thiết bị thú vị nhất hiện nay trong điều khiển chuyển động. Chúng thường được sử dụng trong ô tô như một thành phần thiết yếu của các ứng dụng hộp số tự động. Hộp số hành tinh là một dạng của hộp số mà đầu ra và đầu vào đều có cùng tâm quay. Điều này có nghĩa là tâm của bánh răng đầu vào quay xung quanh tâm của phần đầu ra, và trục đầu ra và đầu vào được căn chỉnh.

Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh là gì?

Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh là một trong số các loại hộp số giảm tốc động cơ phổ biến. Hộp số bánh răng hành tinh có thể có trục đầu ra và đầu vào thẳng hàng. Được sử dụng để điều khiển việc giảm tốc, tăng tải trọng cho máy móc nhờ tăng mô men xoắn.

Nhờ sự ăn khớp giữa các bánh răng, phần phanh và các ly hợp, bộ giảm tốc giúp thiết bị dễ dàng ngắt đoạn công suất và tăng giảm tốc độ 1 cách dễ dàng và an toàn.

Trung tâm gia tốc của xe đạp địa hình là một ví dụ cơ bản của hệ thống bánh xe hành tinh. Bộ truyền động bao gồm một bánh răng hành tinh giảm, 1 bánh răng tăng tốc và 1 dây xích kết nối. Bộ truyền động chuyển lực bàn đạp của bàn chân sang bánh xe giúp xe di chuyển về phía trước.

Cấu tạo của bộ giảm tốc bánh răng hành tinh

Thiết kế của hộp số hành tinh tương đối đơn giản, bao gồm bánh răng mặt trời trung tâm, vòng ngoài (còn được gọi là bánh răng bên trong vì mặt răng của nó hướng vào trong), giá đỡ và các bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời được kết nối với nguồn điện, chuyển động làm các bánh răng hành tinh quay theo trục của chúng.

Các bánh răng hành tinh cũng tỷ lệ với phần bao, được cố định, làm cho các phần hành tinh quay xung quanh bánh răng mặt trời. 

Với bất kỳ một hộp số giảm tốc bánh răng hành tinh nào, khi bạn nhìn vào bên trong thì có thể thấy được sự sắp xếp hợp lý trong thành từng phần đối với từng không gian.

Chi tiết cấu tạo bộ giảm tốc bánh răng hành tinh

Mặc du bánh răng mặt trời trung tâm có đầu vào mô-men xoắn thấp, tốc độ cao. Nhưng khi nó vận hành các bánh hành tinh quay thì mô men xoắn sẽ được cải thiện. 

Mô hình cơ bản là một phương pháp truyền năng lượng hiệu quả và hiệu quả cao từ động cơ đến đầu ra. Khoảng 97% công suất đầu vào được cung cấp dưới dạng đầu ra.

Các loại hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

Hộp giảm tốc hành tinh đầu ra mặt bích

Bộ giảm tốc hành tinh mặt bích cho xe tự hành AGV – Shaft Output

Còn được gọi là hộp số hành tinh cốt âm, phần trục ra của bộ giảm tốc thấp hơn so với bề mặt tiếp xúc của hộp số.

Bộ giảm tốc đầu ra trục chính/ cốt dương

Bộ giảm tốc cốt dương ứng dụng cho xe tự hành AGV

Bánh răng mặt trời chuyển động làm các bánh răng hành tinh xung quanh chuyển động theo. Chúng được đặt trong bộ chuyển động quay trong hộp số truyền động trục. Phần vòng được duy trì cố định với bộ truyền động chuyển động quay tới trục. Phần vỏ của hệ thống được cố định thẳng vào máy, với đầu ra là trục quay. Phạm vi của hộp số đầu ra trục có thể mang lại công suất lên tới 113.000 Nm.

Tùy thuộc vào thiết kế của mỗi nhà sản xuất mà bánh răng đầu ra trục chính có cấu tạo khác nhau. Ảnh phía trên là bánh răng trục chính có 2 mặt bích của Makikawa. Với 2 mặt bích, hộp giảm tốc cốt dương này dễ dàng lắp đặt chắc chắn cho ứng dụng. 

Bộ giảm tốc gear ring output

Bộ giảm tốc cho xe tự hành AGV

Nguyên lý hoạt động của hộp số hành tinh

Bánh răng hành tinh là cốt lõi của kỹ thuật mới và được sử dụng trong các hộp số cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ các thiết bị cơ bản của nhà máy đến các hệ thống điện tiên tiến. Bánh răng hành tinh đã được phát minh cách đây hàng nghìn năm. Cho tới hiện tại, cấu tạo và cách vận hành của nó không có gì thay đổi. Nó được ứng dụng nhiều trong các trường hợp yêu cầu mật độ mô-men xoắn cao, hiệu quả chức năng và độ bền.

Trong hộp số hành tinh, nhiều bánh răng hoạt động đồng thời, điều này cung cấp khả năng giảm tốc độ cao đối với các bánh răng tương đối nhỏ và quán tính thấp hơn phản xạ trở lại hệ thống. Việc có một số bánh răng hỗ trợ tải trọng cũng cho phép các bánh răng hành tinh truyền mức mô-men xoắn cao. Sự kết hợp giữa khả năng giảm tốc độ lớn, kích thước nhỏ gọn và khả năng truyền mô-men xoắn cao làm cho hộp số hành tinh trở thành một lựa chọn phổ biến cho các mục đích sử dụng hạn chế về không gian.

Mỗi hộp số bánh răng hành tinh có nguyên lý hoạt động khác nhau bởi cấu tạo, chức năng và nhiệm vụ khác nhau.

Nguyên lý khi thực hiện các nhiệm vụ giảm tốc

Ở nhiệm vụ này, bộ phận bánh răng mặt trời sẽ được lắp cố định, trong khi đó, bánh răng hành tinh lại được quay xung quanh chiếc bánh răng mặt trời. Nhờ vào hoạt động quay này mà phần trục đầu ra (còn gọi là cần dẫn) chỉ có thể giảm tốc độ so với phần trục đầu vào (còn gọi là bánh răng bao) bằng chuyển động quay của chiếc bánh răng hành tinh. 

Trong đó, độ dài của mũi tên thường chỉ tốc độ quay cũng như chiều rộng của mũi tên thường để chỉ mô men. Nếu mũi tên càng dài thì có nghĩa là tốc độ quay càng lớn, đồng thời, mũi tên càng rộng thì tức là mô men càng lớn

Ở nhiệm vụ này, bộ phận bánh răng mặt trời sẽ được lắp cố định

Nguyên lý hoạt động khi tiến hành đảo chiều

Khi thực hiện nhiệm vụ đảo chiều thì cần dẫn của hộp giảm tốc sẽ được cố định ở 1 vị trí và lúc này bánh răng mặt trời sẽ quay, bánh răng bao thì sẽ được quay trên trục với hướng quay chính được đảo chiều. 

Lúc này, độ dài của mũi tên sẽ dùng để chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chính là mô men. Nếu bạn dùng mũi tên càng dài thì tốc độ quay của động cơ càng lớn, và nếu mũi tên càng rộng thì tức là mô men càng lớn.

Nguyên lý hoạt động khi thực hiện nối trực tiếp

Bánh răng bao và bánh răng mặt trời khi nhận nhiệm vụ sẽ quay cùng nhau với cùng 1 tốc độ. Đồng thời, cần dẫn giảm tốc cũng quay với cùng 1 tốc độ đó. 

Độ dài của mũi tên lúc này sẽ chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên thì chỉ mô men. Mũi tên càng dài sẽ biểu thị tốc độ quay càng lớn, còn mũi tên càng rộng thì biểu thị mô men càng lớn.

Nguyên lý hoạt động khi tăng tốc

Khi bánh răng hành tinh có sự chuyển động quay xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ thì cần dẫn cũng sẽ tiến hành quay theo đúng chiều kim đồng hồ. 

Dựa trên cơ sở số lượng răng trên bánh răng bao cùng với bánh răng mặt trời mà bạn biết được bánh răng bao có thể tăng tốc nhanh được ở mức độ nào. 

Độ dài của mũi tên thường sẽ chỉ tốc độ quay, cùng với đó, chiều rộng của mũi tên dùng để chỉ mô men. Do đó, mũi tên càng dài thì tốc độ quay của động cơ càng lớn, nếu mũi tên càng rộng thì đồng nghĩa với mô men càng lớn.

Ứng dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

Bộ giảm tốc – planetary reducer có nhiều loại tỷ số truyền và giá trị hiệu suất truyền lực mô men cao. Vì thế nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng.

• Trong rô bốt, để cải thiện mô-men xoắn.
• Trong một máy in để giảm tốc độ của con lăn
• Để định vị chính xác
• Trong máy đóng gói cho các sản phẩm
• Ổ bánh xe
• Theo dõi ổ đĩa
• Băng tải
• Ổ đĩa quay
• Bộ truyền động Palăng
• Trộn
• Ổ đĩa tời
• Máy bơm
• Kim phun ống cuộn
• Máy khoan và truyền động khoan
• Bộ truyền động đầu máy cắt

Bánh răng mặt trời thường được cố định, chỉ có bánh răng hành tinh là có thể quay xung quanh chiếc bánh răng mặt trời. Do đó, trên trục đầu ra sẽ chỉ giảm tốc độ so với phần trục đầu vào bằng 1 chuyển động quay của chiếc bánh răng hành tinh.

Khi đó, tốc độ đầu ra của hộp số sẽ nhỏ hơn là tốc độ đầu vào. Bạn có thể tham khảo kỹ hơn trong cách tính tỷ số truyền động bằng bánh răng hành tinh.

Ngược lại, cùng với chế độ giảm tốc, cơ cấu bánh răng giảm tốc hành tinh ở chế độ tăng tốc thì khi đó, các phần tử đầu vào và đầu ra cũng được đảo ngược lại. Đầu vào chính là cần dẫn, còn đầu ra lại chính là bánh răng bao và cả bánh răng mặt trời sẽ được cố định. Như vậy, tốc độ đầu ra sẽ phải lớn hơn tốc độ đầu vào của nó.

Ưu điểm của hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

Hộp số hành tinh là loại hộp số có trục đầu và trục đầu ra được xếp thẳng hàng. Một hộp số giảm tốc hành tinh thường được sử dụng để chuyển mô men xoắn lớn nhất trở thành dạng nhỏ gọn nhất.

Đặc trưng:

• Tỷ lệ công suất/ trọng lượng cao,
• Thiết kế đảm bảo nhỏ gọn,
• Có sẵn, chẳng hạn như là 1 cụm bánh răng được đặt độc lập hoặc 1 hệ thống truyền động được tích hợp.
• Hoạt động êm ái, ít tiếng ồn do tốc độ lăn cùng tốc độ trượt đều thấp ở phần thân răng.
• Truyền mô men xoắn cao, đem lại độ tin cậy tối đa.
• Hiệu quả cao, lên tới 99%
• Tóm lại, ưu điểm lớn nhất của hộp số hành tinh đó là giá thành rẻ và độ bền cao, được ứng dụng nhiều trong loại máy cấp phôi tự động, máy khắc CNC, máy sản xuất và đóng gói, máy cắt CNC, máy khắc tia laser,…
• Ưu điểm lớn nhất của hộp số hành tinh đó là giá thành rẻ và độ bền cao

Nhược điểm khi lựa chọn sử dụng bộ giảm tốc bánh răng hành tinh

• Chi phí cao hơn. Đây là điều tất yếu khi bạn muốn có một sản phẩm chất lượng cao. Ngoài ra sự phức tạp trong thiết kế và gia công bánh răng hành tinh cũng là lí do giá thành của bộ giảm tốc này đắt hơn. 
• Khả năng tản nhiệt kém.

Cách lựa chọn bộ giảm tốc hành tinh phù hợp

Khi chọn hộp số hành tinh, tỷ số truyền và kích thước của hộp số phải được xác định theo kết quả. Đó là sự cân bằng quan trọng giữa hiệu quả, kích thước, chi phí và hiệu suất. Các nhà sản xuất có tiếng có kinh nghiệm trong tư vấn và lựa chọn bánh răng sao cho phù hợp với mô-men xoắn, tốc độ và hiệu suất của máy.

Ví dụ như hộp giảm tốc của MAKIKAWA được làm ra bởi những kỹ sư đã có hơn 15 năm kinh nghiệm trong việc thiết kế và chế tạo bánh răng hành tinh trong các công ty Nhật Bản. 

Họ cũng sử dụng cái nhìn sâu sắc và kinh nghiệm của mình để xác định và đưa ra phương pháp hộp số hành tinh phù hợp, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí. Mỗi hộp số mà họ cung cấp hoạt động ổn định mà không gặp sự cố trong nhiều năm. Đó là sự kết hợp của sự đổi mới liên tục và sự xuất sắc về kỹ thuật đã giúp họ đứng đầu trong công nghệ hộp số hành tinh.

>>> Xem các sản phẩm hộp số giảm tốc của Makikawa