Nguyên lý truyền động và các lưu ý khi sử dụng hộp biến tốc vô cấp dạng đĩa côn hành tinh (hộp số biến tốc).

Bộ biến tốc cơ học kiểu đĩa côn hành tinh là một thiết bị truyền động biến tốc liên tục (CVT) hiện đại. Thiết bị này có thể đạt được sự thay đổi liên tục và mượt mà về tốc độ đầu ra trong một dải xác định trước thông qua điều chỉnh cơ học, trong khi vẫn duy trì tốc độ đầu vào không đổi. Nguyên lý cốt lõi của nó không dựa trên việc thay đổi tỷ số truyền bánh răng truyền thống, mà thay vào đó dựa trên sự thay đổi liên tục của bán kính tiếp xúc trong truyền động ma sát.

Cấu trúc chính của hộp số này bao gồm một trục đầu vào, một trục đầu ra và một cơ cấu đĩa côn hành tinh. Trục đầu vào được nối với một đĩa côn mặt trời chủ động. Đĩa côn mặt trời thường có bề mặt ma sát hình nón lõm. Bao quanh đĩa côn mặt trời là một số bánh răng côn hành tinh được bố trí đều nhau. Các đĩa côn hành tinh này có dạng hai mặt nón, trong đó hai bề mặt nón của chúng lần lượt tiếp xúc với bề mặt nón bên trong của đĩa côn mặt trời và bề mặt nón bên trong của một vòng ép di chuyển theo phương trục (hoặc vòng đầu ra). Được đỡ bởi một giá đỡ (cage) hoặc giá đỡ bánh răng hành tinh (planet carrier), các bánh răng côn hành tinh có thể quay quanh trục riêng của chúng đồng thời cũng quay quanh trục chung trong khoang được tạo thành bởi đĩa côn mặt trời và vòng ép.

Quá trình thay đổi tốc độ là một hành động phối hợp cơ học chính xác. Khi cần thay đổi tốc độ đầu ra, chúng ta điều khiển vít điều chỉnh tốc độ quay thông qua một tay quay bên ngoài hoặc cơ cấu điều chỉnh tốc độ. Vít này đẩy đai ốc điều chỉnh tốc độ tạo ra chuyển vị theo phương trục. Chuyển động của đai ốc, thông qua một bộ ổ bi chịu lực hoặc cơ cấu liên kết, cuối cùng truyền và thay đổi vị trí góc của cam điều chỉnh tốc độ hoặc tấm nghiêng (swashplate). Sự thay đổi góc cam này buộc tất cả các bánh răng nón hành tinh đồng loạt nghiêng, tức là thay đổi góc giữa trục của chúng với trục của đĩa nón mặt trời.

Sự thay đổi góc nghiêng của các bánh răng côn hành tinh là chìa khóa vật lý để thay đổi tốc độ của bộ truyền. Khi đĩa côn hành tinh ở một góc nghiêng cụ thể, bán kính hiệu dụng tại điểm tiếp xúc của nó với đĩa côn mặt trời là cố định. Bán kính của điểm tiếp xúc này tính từ tâm quay của đĩa côn mặt trời tạo thành bán kính đầu vào của bộ truyền. Đồng thời, bán kính của điểm tiếp xúc giữa đĩa côn hành tinh và vành ép ngoài tạo thành bán kính đầu ra của bộ truyền. Điều này tương đương với việc thay đổi liên tục tỷ số giữa các bán kính truyền động của phía dẫn động (đĩa côn mặt trời) và phía bị dẫn động (vành ép), tức là tỷ số truyền.

Cụ thể, khi cơ cấu điều chỉnh nghiêng bánh răng côn hành tinh theo một hướng nhất định, điểm tiếp xúc của nó với đĩa côn mặt trời sẽ dịch chuyển về phía đầu lớn hơn của đĩa côn mặt trời (làm tăng bán kính đầu vào), trong khi điểm tiếp xúc của nó với vành ép sẽ dịch chuyển về phía đầu nhỏ hơn của vành ép (làm giảm bán kính đầu ra). Theo công thức tỷ số truyền (tốc độ đầu ra / tốc độ đầu vào ≈ bán kính đầu vào / bán kính đầu ra), tỷ số truyền tăng lên và tốc độ đầu ra giảm xuống. Ngược lại, khi bánh răng côn hành tinh nghiêng theo hướng ngược lại, bán kính đầu vào giảm trong khi bán kính đầu ra tăng lên, dẫn đến tỷ số truyền giảm và tốc độ đầu ra tăng lên. Trong suốt quá trình điều chỉnh, đường truyền công suất luôn liên tục: trục đầu vào làm quay đĩa côn mặt trời, đĩa này lại truyền chuyển động quay cho bánh răng côn hành tinh thông qua lực ma sát; bánh răng côn hành tinh sau đó làm quay vành ép thông qua lực ma sát, và vành ép cuối cùng truyền công suất tới trục đầu ra.

Khi sử dụng loại bộ thay đổi tốc độ này, phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình vận hành nhằm đảm bảo tuổi thọ của thiết bị. Thứ nhất, tuyệt đối cấm quá tải. Việc quá tải sẽ gây trượt nghiêm trọng ngay lập tức, và nhiệt độ cao đột ngột có thể làm cháy các bề mặt ma sát của đĩa nón và bánh răng nón, dẫn đến hư hỏng vĩnh viễn. Tải trọng luôn phải thấp hơn giá trị mô-men xoắn định mức của thiết bị. Thứ hai, việc điều chỉnh tốc độ phải được thực hiện trong khi máy đang hoạt động. Các thao tác điều chỉnh tốc độ phải được tiến hành khi trục đầu vào đang quay. Việc cố gắng xoay tay quay điều chỉnh tốc độ khi máy đang dừng sẽ gây mài mòn nghiêm trọng hoặc thậm chí kẹt cơ cấu điều chỉnh bánh răng nón hành tinh, dẫn đến sự cố thiết bị. Việc điều chỉnh cần được thực hiện từ từ và đều đặn bằng cách xoay tay quay. Thứ ba, đảm bảo bôi trơn đầy đủ và đúng cách. Phải sử dụng đúng loại dầu bôi trơn đặc chủng do nhà sản xuất quy định. Loại dầu bôi trơn này không chỉ bôi trơn các ổ bi và bánh răng mà hệ số ma sát đặc thù của nó còn rất quan trọng để đảm bảo độ ổn định của mô-men xoắn truyền qua các cặp ma sát. Cần thường xuyên kiểm tra mức dầu và thay dầu theo chu kỳ quy định nhằm duy trì hiệu quả bôi trơn và làm mát. Thứ tư, chú ý giám sát quá trình vận hành và bảo dưỡng hàng ngày. Trong quá trình vận hành, cần lắng nghe các tiếng ồn bất thường và theo dõi xem nhiệt độ hộp số có nằm trong giới hạn bình thường hay không. Thường xuyên kiểm tra xem tất cả các chi tiết siết chặt có bị lỏng hay không. Đối với các thiết bị vận hành trong thời gian dài, cần kiểm tra định kỳ mức độ mài mòn của bánh răng nón hành tinh và các đĩa ma sát theo hướng dẫn bảo dưỡng, đồng thời thay thế kịp thời các chi tiết đã mài mòn.

Tóm lại, bộ biến tốc đĩa côn hành tinh cơ khí đạt được việc thay đổi tốc độ vô cấp bằng cách điều chỉnh chính xác góc nghiêng của các bánh răng côn hành tinh, từ đó thay đổi liên tục bán kính tiếp xúc hiệu dụng của bộ truyền động ma sát. Đây là một cơ cấu cổ điển, phù hợp cho các ứng dụng có công suất trung bình đến thấp, nơi yêu cầu độ mượt cao trong điều chỉnh tốc độ. Chỉ khi người dùng hiểu sâu về nguyên lý truyền động ma sát và thay đổi tốc độ dựa trên hình học của cơ cấu này, đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về tải trọng, điều chỉnh tốc độ và bôi trơn, thì mới đảm bảo được hoạt động ổn định và đạt hiệu suất tối ưu.

Tôi nếu bạn muốn biết thêm thông tin về bộ giảm tốc hoặc hộp số, vui lòng liên hệ với kỹ sư WUMA. Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về bộ giảm tốc hoặc hộp số, vui lòng liên hệ với kỹ sư WUMA.