Hai phương pháp kết nối chính giữa bộ giảm tốc và động cơ - kết nối mặt bích và kết nối khớp nối

Trong thiết kế hệ thống truyền động cơ khí, việc xác định phương pháp kết nối giữa bộ giảm tốc và động cơ là một bước quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng vững, độ chính xác, độ tin cậy, khả năng bảo trì và tổng chi phí của toàn bộ hệ thống. Kết nối bằng mặt bích và kết nối bằng khớp nối là hai phương pháp phổ biến nhất, mỗi loại đều có những nguyên lý vật lý và logic ứng dụng riêng biệt. Việc lựa chọn giữa chúng không đơn thuần chỉ là vấn đề tốt hay xấu; mà là sự phối hợp chính xác được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu cụ thể.

Các kết nối mặt bích nối trực tiếp và cứng nhắc bộ giảm tốc và động cơ thông qua mặt ghép và vai định vị có cùng kích thước. Thiết kế này thường yêu cầu động cơ được lắp bằng mặt bích (ví dụ như mặt bích tiêu chuẩn IEC B5) với trục đầu ra ngắn. Đầu vào của bộ giảm tốc có mặt bích đầu vào tương ứng, nơi trục động cơ được chèn trực tiếp vào. Cấu trúc này mang lại lợi thế nổi bật nhất: độ cứng tổng thể và độ chính xác đồng trục cực cao. Bằng cách loại bỏ các khâu trung gian, đường truyền công suất từ rotor động cơ đến bánh răng giảm tốc được rút ngắn tối đa, dẫn đến độ cứng xoắn rất cao và triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng rơ ngược cũng như biến dạng đàn hồi trong chuỗi truyền động. Phương pháp kết nối trực tiếp này cực kỳ gọn nhẹ, tiết kiệm đáng kể không gian lắp đặt theo phương trục và cho phép bố trí thiết bị tinh gọn hơn. Về mặt kín khít, do trục động cơ được bao kín bên trong buồng đầu vào của bộ giảm tốc, bụi và chất lỏng bên ngoài khó xâm nhập hơn, mang lại khả năng bảo vệ vượt trội. Tuy nhiên, phương pháp kết nối này cũng đặt ra yêu cầu nghiêm ngặt. Nó đòi hỏi độ chính xác cao trong gia công các bề mặt ghép của động cơ và bộ giảm tốc; thậm chí sai lệch nhỏ về đảo mặt đầu hoặc lỗi lắp ghép vai định vị cũng có thể khiến các ổ bi bên trong chịu tải trước thêm, dẫn đến mài mòn bất thường và quá nhiệt. Trong quá trình lắp đặt, cần đảm bảo độ sạch và độ phẳng của hai bề mặt ghép mặt bích, đồng thời các bulông phải được siết theo đúng trình tự chéo và giá trị momen quy định. Nếu sự tăng nhiệt độ khi động cơ hoạt động và sự tăng nhiệt dưới tải của bộ giảm tốc không đồng bộ, thì ứng suất nhiệt không được giải phóng sẽ phát sinh trong kết nối cứng. Hơn nữa, mọi biến dạng nhỏ hay rung động nào từ thiết bị đầu cuối đều sẽ được truyền trực tiếp tới động cơ thông qua kết nối cứng, thiếu đi phần đệm trung gian.

Ngược lại, các nối ghép mang lại cách tiếp cận linh hoạt và dễ dung sai hơn. Chúng thực hiện truyền động bằng cách thêm một bộ phận cơ khí riêng biệt — gọi là khớp nối — giữa trục động cơ và trục đầu vào của hộp giảm tốc. Mặc dù điều này có vẻ như là một bước bổ sung, nhưng nó cung cấp khả năng bù sai số rất giá trị. Dù là sự lệch tâm nhỏ theo hướng kính hoặc dọc trục không thể tránh khỏi trong quá trình lắp đặt, hay độ lệch góc do ảnh hưởng nhiệt hoặc lún móng trong vận hành, các khớp nối mềm (như loại chéo chữ thập, màng ngăn và kiểu bellow) đều có thể hấp thụ và bù trừ hiệu quả những sai lệch này, từ đó bảo vệ các ổ bi và bánh răng ở hai đầu khỏi bị hư hại do tải trọng phụ thêm vào. Khả năng này khiến chúng đặc biệt hữu ích trong các hệ thống truyền động trục dài, thiết bị lớn có nguy cơ biến dạng nền móng, hoặc trong những tình huống điều kiện lắp đặt và hiệu chỉnh bị hạn chế. Thứ hai, các khớp nối là bộ cách ly rung động và sốc tuyệt vời. Trong điều kiện động cơ khởi động và dừng liên tục, hoặc dao động tải trọng nghiêm trọng (ví dụ như trong máy nghiền và máy ép), các phần tử đàn hồi của khớp nối có thể giảm bớt các đỉnh mô-men xoắn, làm dịu các cú sốc truyền động, và cải thiện đáng kể tuổi thọ cũng như độ ổn định vận hành của toàn bộ hệ thống truyền lực. Về phương diện lắp đặt và bảo trì, các nối ghép giúp "chuẩn hóa mô-đun" hệ thống. Động cơ và hộp giảm tốc có thể được lắp đặt và căn chỉnh riêng biệt, sau đó mới tiến hành hiệu chỉnh độ đồng tâm của khớp nối bằng dụng cụ chuyên dụng, từ đó giảm độ khó khi lắp đặt toàn bộ hệ thống truyền động. Khi bảo trì, chỉ cần tháo rời khớp nối là có thể thay thế động cơ hoặc hộp giảm tốc riêng lẻ, làm cho quy trình thao tác đơn giản hơn rất nhiều. Tuy nhiên, sự linh hoạt này đi kèm với một số thiệt hại về hiệu suất. Trước hết, việc thêm khớp nối chắc chắn chiếm thêm không gian dọc trục, khiến phương pháp nối ghép này không phù hợp với các thiết kế cực kỳ gọn nhẹ. Thứ hai, dù tinh vi đến đâu, khớp nối vẫn sẽ tạo ra độ đàn hồi xoắn nhỏ, độ lệch góc hoặc độ rơ nhất định, điều này là không thể chấp nhận được đối với các hệ thống servo siêu chính xác yêu cầu đồng bộ tuyệt đối và không trễ. Bản thân khớp nối cũng trở thành một bộ phận bổ sung cần kiểm tra định kỳ; phần tử đàn hồi có thể lão hóa, bu-lông siết có thể nới lỏng, và màng kim loại có thể mỏi — tất cả đều là các điểm bảo trì mới phát sinh. Trong môi trường khắc nghiệt đòi hỏi độ kín cao nhất (như nơi nhiều bụi hoặc bị bắn nước), khu vực khớp nối thường cần thêm nắp che bảo vệ, trong khi các nối ghép mặt bích lại cung cấp giải pháp kín khí đơn giản hơn.

Tóm lại, việc lựa chọn giữa kết nối mặt bích và kết nối khớp nối để nối hộp số với động cơ là sự lựa chọn giữa "độ cứng vững, độ chính xác và tính gọn nhẹ" và "khả năng dung sai, giảm chấn, dễ bảo trì". Kết nối mặt bích mang lại giải pháp tích hợp cho hiệu suất hàng đầu, nhưng yêu cầu gia công chính xác, lắp đặt cẩn thận và môi trường vận hành ổn định; chúng có độ dung sai lỗi thấp nhưng khả năng thực thi cực kỳ cao. Ngược lại, kết nối khớp nối là một giải pháp mô-đun bền bỉ và thiết thực. Chúng chỉ đánh đổi rất ít về hiệu suất để đổi lấy khả năng thích ứng mạnh mẽ của hệ thống trước những phức tạp thực tế và thuận tiện hơn trong triển khai kỹ thuật. Giống như một hệ thống linh hoạt và dự phòng, nó có khả năng xử lý tốt hơn các thay đổi và sự kiện bất ngờ. Sau khi đã tìm hiểu về hai phương pháp kết nối chính này đối với bộ giảm tốc, bạn có quan tâm đến các phương pháp kết nối khác không?

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.