Bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt và bộ giảm tốc hành tinh: So sánh kỹ thuật cho các ứng dụng khớp nối robot có độ chính xác cao

1. Giới thiệu: Thử thách chuyển động chính xác trong tự động hóa nâng cao

Sự tiến bộ nhanh chóng của robot, hệ thống hàng không vũ trụ và thiết bị y tế đã tạo ra nhu cầu chưa từng có về các bộ phận điều khiển chuyển động. Cổ tay robot phải định vị bộ phận tác động cuối với độ chính xác đến giây cung. Robot phẫu thuật phải di chuyển mà không có phản ứng dữ dội nào có thể phát hiện được. Cơ chế triển khai ăng-ten vệ tinh phải hoạt động hoàn hảo sau nhiều năm lưu trữ. Những ứng dụng này yêu cầu các bộ giảm tốc kết hợp tỷ số giảm tốc rất cao, độ chính xác vượt trội, kích thước nhỏ gọn và tuổi thọ cao.

Hai công nghệ thống trị bối cảnh chuyển động chính xác này: bộ giảm tốc linh hoạt (thường được gọi là bộ truyền động điều hòa) và bộ giảm tốc hành tinh chính xác. Mặc dù cả hai đều phục vụ các ứng dụng có độ chính xác cao nhưng nguyên tắc hoạt động, đặc tính hiệu suất và trường hợp sử dụng tối ưu của chúng khác nhau đáng kể.

Bài viết này cung cấp sự so sánh kỹ thuật toàn diện giữa các bộ giảm tốc linh hoạt với các lựa chọn thay thế hành tinh, tập trung vào những cải tiến thiết kế độc đáo trong các bộ giảm tốc linh hoạt hiện đại bao gồm tối ưu hóa biên dạng răng, công thức vật liệu và quy trình sản xuất. Đối với các kỹ sư robot và chuyên gia mua sắm, hướng dẫn này đóng vai trò là tài liệu tham khảo để lựa chọn công nghệ giảm tốc thích hợp cho các yêu cầu về độ chính xác, điều kiện tải và môi trường vận hành khác nhau.

2. Xác định hộp giảm tốc linh hoạt

Bộ giảm tốc linh hoạt là một thiết bị truyền công suất nhỏ gọn, tỷ số cao, sử dụng biến dạng đàn hồi của một bộ phận linh hoạt để giảm chuyển động. Thuật ngữ linh hoạt dùng để chỉ flexspline, một bánh răng mỏng, hình cốc, có khả năng làm lệch hướng đàn hồi trong quá trình vận hành. Loại hộp giảm tốc linh hoạt phổ biến nhất là bộ truyền động điều hòa, mặc dù vẫn tồn tại các biến thể độc quyền.

Cấu tạo cơ bản của hộp giảm tốc linh hoạt bao gồm ba thành phần chính. Bộ tạo sóng là một cụm ổ trục hình elip được gắn trên trục đầu vào. Flexspline là một bánh răng hình cốc mỏng, linh hoạt với các răng bên ngoài ở chu vi bên ngoài của nó. Spline tròn là một bánh răng cứng bên trong ăn khớp với flexspline.

Khi bộ tạo sóng quay, nó biến dạng flexspline thành hình elip. Các răng flexspline ăn khớp với các răng spline tròn ở hai đầu của trục chính hình elip. Vì flexspline có ít răng hơn so với spline tròn nên mỗi vòng quay của bộ tạo sóng làm cho flexspline quay ngược lại một lượng nhỏ. Chuyển động vi sai này tạo ra tỷ số giảm.

Bộ giảm tốc linh hoạt có một số ưu điểm độc đáo. Có thể giảm tỷ lệ một giai đoạn từ 30 xuống 160 xuống 1, cao hơn nhiều so với các bộ giảm tốc hành tinh thường đạt tối đa 10 đến 1 mỗi giai đoạn. Có thể đạt được hoạt động phản ứng bằng 0 vì thanh uốn cong luôn tiếp xúc với thanh nẹp tròn khi chịu tải trước. Thiết kế đồng trục nhỏ gọn cung cấp mật độ mô-men xoắn rất cao.

Hộp giảm tốc linh hoạt hiện đại kết hợp những cải tiến công nghệ quan trọng. Các thiết kế biên dạng răng tiên tiến, chẳng hạn như hình dạng răng B DA cho đường uốn cong bánh xe thép và đường cong đường viền B C cho cam, tăng số lượng răng ăn khớp đồng thời từ 15 đến 20% so với các thiết kế thông thường. Cải tiến này trực tiếp nâng cao độ chính xác, khả năng chịu tải và tuổi thọ.

3. So sánh thứ nhất: Bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt và Bộ giảm tốc hành tinh chính xác

Sự khác biệt cơ bản giữa hộp giảm tốc linh hoạt và hộp giảm tốc hành tinh nằm ở nguyên lý hoạt động. Bộ giảm tốc hành tinh sử dụng các răng bánh răng cứng và chia sẻ tải trọng trên nhiều bánh răng hành tinh. Bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt sử dụng biến dạng đàn hồi của đường uốn cong để đạt được tỷ số giảm tốc rất cao trong một giai đoạn.

Sự khác biệt này dẫn đến các đặc tính hiệu suất khác biệt. Bộ giảm tốc linh hoạt vượt trội trong các ứng dụng yêu cầu tỷ số giảm tốc rất cao, phản ứng ngược bằng 0 và kích thước nhỏ gọn. Bộ giảm tốc hành tinh vượt trội trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao, khả năng chịu tải sốc cao và tuổi thọ dài.

Bảng dưới đây so sánh các bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt và các bộ giảm tốc hành tinh chính xác qua các thông số chính.

Đối với các khớp robot cần tỷ lệ giảm từ 50 đến 100 đến 1 trong một gói nhỏ gọn và cần có phản ứng ngược bằng không, thì bộ giảm tốc linh hoạt là lựa chọn ưu tiên. Đối với các bộ truyền động bánh xe, hệ thống băng tải và các ứng dụng thường xuyên chịu tải va đập, bộ giảm tốc hành tinh sẽ chắc chắn hơn.

4. Ưu điểm độc đáo của hộp giảm tốc linh hoạt

Bộ giảm tốc linh hoạt mang lại ba ưu điểm độc đáo khiến chúng không thể thiếu trong một số ứng dụng nhất định.

Ưu điểm đầu tiên là tỷ lệ giảm một giai đoạn rất cao. Bộ giảm tốc linh hoạt một cấp có thể đạt được tỷ số từ 30 đến 160 trên 1. Để đạt được tỷ lệ tương tự với bộ giảm tốc hành tinh sẽ cần hai hoặc ba giai đoạn, tăng đáng kể chiều dài, trọng lượng và độ phức tạp. Kích thước nhỏ gọn của bộ giảm tốc linh hoạt một giai đoạn là rất quan trọng đối với các khớp robot nơi không gian cực kỳ hạn chế.

Ưu điểm thứ hai là hoạt động phản ứng dữ dội bằng không. Flexspline được nạp sẵn vào thanh nẹp tròn, duy trì sự tiếp xúc liên tục giữa các răng. Không có khe hở giữa các răng nên không bị mất chuyển động khi đổi hướng. Đối với các ứng dụng robot yêu cầu định vị chính xác và chuyển động mượt mà, phản ứng ngược bằng không là điều cần thiết. Ngay cả những bộ giảm tốc hành tinh tốt nhất cũng có phản ứng dữ dội từ 1 đến 5 phút cung.

Ưu điểm thứ ba là độ chính xác định vị cao. Sai số truyền của bộ giảm tốc linh hoạt chất lượng thường nhỏ hơn 1 phút cung. Sau 10.000 giờ hoạt động, độ suy giảm độ chính xác thường nhỏ hơn 1 phút cung. Độ ổn định chính xác lâu dài này rất quan trọng đối với các ứng dụng như thiết bị sản xuất chất bán dẫn phải duy trì hiệu chuẩn qua nhiều năm sử dụng.

Khi bạn chọn một Hộp giảm tốc linh hoạt , những ưu điểm này trực tiếp chuyển thành lợi ích về hiệu năng hệ thống. Cánh tay robot đạt được độ chính xác đường đi tốt hơn. Dụng cụ phẫu thuật giúp kiểm soát mượt mà hơn, chính xác hơn. Hệ thống định vị ăng-ten duy trì độ chính xác của việc định vị theo thời gian.

5. Những cải tiến kỹ thuật trong hộp giảm tốc linh hoạt hiện đại

Các hộp giảm tốc linh hoạt hiện đại đã phát triển đáng kể so với các thiết kế dẫn động hài ban đầu. Một số cải tiến quan trọng đã cải thiện hiệu suất, tuổi thọ và độ tin cậy.

Thiết kế biên dạng răng là sự đổi mới quan trọng nhất. Bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt thông thường sử dụng biên dạng răng dẫn đến chỉ một tỷ lệ nhỏ các răng ăn khớp đồng thời vào bất kỳ thời điểm nào. Tải trọng tập trung vào một số răng làm hạn chế khả năng mô men xoắn và gây mòn. Các thiết kế hiện đại, chẳng hạn như hình dạng răng B DA cho đường uốn cong bánh xe thép và đường cong đường viền B C cho cam, tăng số lượng răng ăn khớp đồng thời từ 15 đến 20% so với các loại răng thông thường. Cải tiến này phân phối tải trọng lên nhiều răng hơn, tăng công suất mô-men xoắn và giảm mài mòn.

Cấu hình cam của bộ tạo sóng cũng đã được tối ưu hóa. Đường viền cam xác định đường uốn cong bị biến dạng như thế nào và các răng ăn khớp như thế nào. Các đường cong nâng cao làm giảm sự tập trung ứng suất trong flexspline, tăng tuổi thọ mỏi. Các công cụ tối ưu hóa mô phỏng cho phép các kỹ sư lập mô hình biến dạng đàn hồi của flexspline và điều chỉnh đường viền cam để đạt được sự phân bố ứng suất đồng đều.

Công thức vật liệu đã được cải tiến đáng kể. Hợp kim kim loại tự phát triển với thành phần được tối ưu hóa mang lại khả năng chống mỏi, chống mài mòn và ổn định kích thước tốt hơn. Những vật liệu độc quyền này trải qua các quy trình xử lý nóng và lạnh chuyên dụng để đạt được các tính chất cơ học cần thiết. Flexspline phải chịu đựng hàng triệu chu kỳ biến dạng đàn hồi mà không phát triển các vết nứt. Luyện kim tiên tiến và xử lý nhiệt là điều cần thiết để có tuổi thọ cao.

Thiết kế tường Flexspline đã được tối ưu hóa thông qua mô phỏng. Cấu hình độ dày của tường không đồng đều; nó được thiết kế để phù hợp với biến dạng đàn hồi cần thiết cho hoạt động đồng thời giảm thiểu ứng suất. Thiết kế sửa chữa tường thích ứng với các biến dạng đàn hồi lớn hơn, giảm yêu cầu về hiệu suất đối với ổ trục linh hoạt và cải thiện đáng kể tuổi thọ của bộ giảm tốc. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy tuổi thọ sản phẩm vượt quá 20.000 giờ, vượt xa tiêu chuẩn ngành.

6. So sánh hai: Hộp giảm tốc linh hoạt và hộp giảm tốc cycloidal

Bộ giảm tốc cycloidal là một công nghệ bánh răng chính xác khác cạnh tranh với bộ giảm tốc linh hoạt trong một số ứng dụng. Hiểu được sự khác biệt giúp các kỹ sư lựa chọn được công nghệ tối ưu.

Bộ giảm tốc cycloidal sử dụng một đĩa cycloidal cuộn bên trong vỏ hộp số. Đĩa có các thùy ăn khớp với con lăn hoặc chốt. Khi trục đầu vào quay, đĩa xycloidal chuyển động tròn, tạo ra sự giảm. Bộ giảm tốc dạng xích có khả năng chịu tải sốc cao và tuổi thọ cao nhưng thường lớn hơn và nặng hơn so với bộ giảm tốc linh hoạt có cùng tỷ lệ.

Bảng dưới đây so sánh các hộp giảm tốc linh hoạt và hộp giảm tốc cycloidal.

Đối với cánh tay robot và thiết bị y tế có trọng lượng rất quan trọng, nên ưu tiên các bộ giảm tốc linh hoạt. Đối với robot công nghiệp nặng và thiết bị xây dựng, bộ giảm tốc cycloidal có thể phù hợp hơn.

7. Truyền động chính xác và ổn định lâu dài

Độ chính xác của bộ truyền động là thông số kỹ thuật quan trọng nhất đối với bộ giảm tốc linh hoạt trong các ứng dụng định vị. Nó bao gồm độ chính xác tĩnh, độ chính xác động và độ ổn định lâu dài.

Độ chính xác truyền ban đầu đề cập đến sai số góc tối đa giữa đầu vào và đầu ra khi bộ giảm tốc còn mới. Đối với các bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt có chất lượng, độ chính xác ban đầu thường là 1 phút cung. Một số mẫu có độ chính xác cực cao đạt được 0,5 phút cung hoặc cao hơn. Độ chính xác này được đo bằng máy kiểm tra hiệu suất toàn diện hài hòa áp dụng đầu vào được kiểm soát và đo lỗi đầu ra bằng bộ mã hóa có độ phân giải cao.

Sự suy giảm độ chính xác theo thời gian cũng quan trọng không kém. Tất cả các bộ giảm tốc đều mòn khi sử dụng và độ chính xác giảm dần. Đối với các bộ giảm tốc linh hoạt, độ suy giảm độ chính xác thường nhỏ hơn 1 phút cung sau 10.000 giờ hoạt động. Sự ổn định này đạt được thông qua sự kết hợp giữa cấu hình răng được tối ưu hóa, vật liệu tiên tiến và khả năng bôi trơn thích hợp.

Độ cứng xoắn ảnh hưởng đến độ chính xác động. Khi tác dụng mô-men xoắn, bộ giảm tốc sẽ xoắn nhẹ. Lượng xoắn trên một đơn vị mô men xoắn là độ cứng xoắn. Độ cứng cao hơn có nghĩa là độ lệch ít hơn khi chịu tải, giúp cải thiện độ chính xác định vị động. Bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt có độ cứng xoắn thấp hơn bộ giảm tốc hành tinh có kích thước tương tự, điều này có thể là hạn chế đối với các ứng dụng có gia tốc cao hoặc tải quán tính cao.

Mô-men xoắn khởi động và dao động mô-men xoắn ảnh hưởng đến độ mượt của chuyển động. Mô-men xoắn khởi động là mô-men xoắn cần thiết để bắt đầu quay từ trạng thái nghỉ. Dao động mô-men xoắn là sự thay đổi mô-men xoắn khi bộ giảm tốc quay. Mô-men xoắn khởi động cao hơn và dao động mô-men xoắn gây ra chuyển động không đều, đặc biệt ở tốc độ thấp. Bộ giảm tốc linh hoạt chất lượng được thiết kế để giảm thiểu những tác động này, đạt được mô-men xoắn khởi động và dao động mô-men xoắn tương đương với các tiêu chuẩn của ngành.

8. Các yếu tố về tuổi thọ và độ tin cậy của dịch vụ

Tuổi thọ sử dụng là yếu tố quan trọng cần cân nhắc đối với các hộp giảm tốc linh hoạt, đặc biệt trong các ứng dụng khó tiếp cận bảo trì, chẳng hạn như cơ cấu không gian hoặc robot phẫu thuật.

Flexspline là thành phần giới hạn tuổi thọ trong bộ giảm tốc linh hoạt. Nó trải qua hàng triệu chu kỳ biến dạng đàn hồi trong quá trình hoạt động. Mỗi chu kỳ nhấn mạnh vật liệu. Cuối cùng, các vết nứt mỏi có thể phát triển và lan rộng. Tuổi thọ sử dụng được xác định bằng số chu kỳ mà flexspline có thể chịu được trước khi bị hỏng do mỏi.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi của flexspline. Biên độ của biến dạng đàn hồi, được xác định bởi hình học của bộ tạo sóng, ảnh hưởng trực tiếp đến mức ứng suất trong đường uốn cong. Biên độ biến dạng thấp hơn làm giảm ứng suất và tăng tuổi thọ nhưng cũng làm giảm công suất mô-men xoắn. Các đặc tính của vật liệu, bao gồm độ bền kéo, độ dẻo và khả năng chống mỏi, xác định vật liệu có thể chịu đựng được bao nhiêu chu kỳ. Bề mặt hoàn thiện và chất lượng chế tạo ảnh hưởng đến sự hình thành các vết nứt do mỏi. Nhiệt độ vận hành và bôi trơn ảnh hưởng đến quá trình mỏi.

Bộ giảm tốc linh hoạt hiện đại đạt được tuổi thọ sử dụng từ 10.000 đến 20.000 giờ dưới tải định mức. Đối với hoạt động liên tục, điều này thể hiện từ 1 đến 2 năm hoạt động. Đối với hoạt động không liên tục, tuổi thọ của dịch vụ sẽ kéo dài tương ứng. Đối với các ứng dụng yêu cầu tuổi thọ dài hơn, chẳng hạn như các cơ chế không gian phải hoạt động trong nhiều thập kỷ, việc giảm tải hoặc chọn bộ giảm tốc lớn hơn sẽ kéo dài tuổi thọ.

Bôi trơn thích hợp là điều cần thiết để đạt được tuổi thọ định mức. Chất bôi trơn phải duy trì một lớp màng dầu giữa rãnh uốn cong và răng rãnh tròn, giảm mài mòn và ngăn kim loại tiếp xúc với kim loại. Cần có loại mỡ chuyên dụng có phụ gia cực áp và chất ức chế ăn mòn. Lịch trình bôi trơn nên tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất.

9. Quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng

Độ chính xác đặc biệt của bộ giảm tốc linh hoạt đòi hỏi quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng đặc biệt không kém.

Việc cắt bánh răng của spline tròn và flexspline cần có thiết bị chuyên dụng. Răng thường được cắt bằng máy mài bánh răng có độ chính xác cao, sau đó cạo hoặc mài. Đối với flexspline mỏng và linh hoạt, việc cố định là một thách thức. Sự biến dạng trong quá trình cắt phải được giảm thiểu thông qua thiết kế quy trình cẩn thận.

Cam tạo sóng thường được sản xuất trên máy mài CNC. Đường viền hình elip phải chính xác trong phạm vi vài micromet để đảm bảo biến dạng uốn cong đồng đều. Bề mặt cam được làm cứng và mài để mang lại bề mặt nhẵn, chống mài mòn cho ổ trục linh hoạt.

Dụng cụ tự định tâm để giãn nở chất lỏng là một kỹ thuật sản xuất tiên tiến được một số nhà sản xuất sử dụng. Quá trình này mở rộng flexspline một cách đồng đều trong quá trình lắp ráp, đảm bảo độ đồng tâm và giảm ứng suất dư. Tính năng tự định tâm tự động căn chỉnh các bộ phận, cải thiện cả độ chính xác gia công và độ chính xác lắp ráp.

Mỗi bộ giảm tốc linh hoạt phải được kiểm tra sau khi lắp ráp bằng máy kiểm tra hiệu suất toàn diện hài hòa. Dụng cụ này đo lỗi truyền động, độ cứng xoắn, phản ứng ngược, mô-men xoắn khởi động và dao động mô-men xoắn. Kết quả kiểm tra được so sánh với giới hạn đặc điểm kỹ thuật. Chỉ những đơn vị vượt qua tất cả các bài kiểm tra mới được xuất xưởng.

Đối với các nhà sản xuất có chứng nhận ISO9001, các thử nghiệm này được thực hiện một cách có hệ thống trên từng đơn vị sản xuất hoặc trên một mẫu thống kê. Các phòng thử nghiệm độc lập cũng có thể thực hiện thử nghiệm mẫu để xác minh sự tuân thủ.

10. Ví dụ ứng dụng trong các ngành

Hộp giảm tốc linh hoạt được sử dụng trong nhiều ứng dụng có độ chính xác cao. Mỗi ứng dụng đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với bộ giảm tốc.

Trong chế tạo robot, bộ giảm tốc linh hoạt được sử dụng ở các khớp cổ tay, khuỷu tay, vai và đế của robot có khớp nối. Tỷ số giảm tốc cao cho phép động cơ nhỏ, nhẹ dẫn động cánh tay nặng. Phản ứng dữ dội bằng không đảm bảo đường đi chính xác. Kích thước nhỏ gọn cho phép bộ giảm tốc vừa khít với khớp robot. Các rô-bốt cộng tác phải hoạt động an toàn gần con người sẽ được hưởng lợi từ chuyển động êm ái, có thể lái lùi của các bộ giảm tốc linh hoạt.

Trong hàng không vũ trụ, bộ giảm tốc linh hoạt được sử dụng trong cơ cấu trỏ ăng-ten, bộ truyền động mảng năng lượng mặt trời và cơ chế triển khai. Độ tin cậy cao và tuổi thọ lâu dài là rất quan trọng. Khả năng hoạt động trong môi trường chân không mà không cần chất bôi trơn thoát ra ngoài là điều cần thiết. Cấu trúc nhẹ làm giảm khối lượng phóng. Một số cơ chế không gian yêu cầu phải lưu trữ trong nhiều năm trước khi triển khai và các bộ giảm tốc linh hoạt phải hoạt động chính xác sau khoảng thời gian không hoạt động này.

Trong thiết bị y tế, bộ giảm tốc linh hoạt được sử dụng trong robot phẫu thuật, máy quét CT và thiết bị phục hồi chức năng. Robot phẫu thuật yêu cầu chuyển động mượt mà, chính xác và không bị rung. Độ phản ứng ngược bằng 0 và dao động mô-men xoắn thấp của bộ giảm tốc linh hoạt mang lại hiệu suất cần thiết. Các thiết bị y tế phải hoạt động êm ái để tránh sự lo lắng của bệnh nhân và các bộ giảm tốc linh hoạt thì êm hơn so với các thiết bị thay thế hành tinh.

Trong máy công cụ, bộ giảm tốc linh hoạt được sử dụng trong bàn quay và bộ thay dao. Độ chính xác định vị cao giúp cải thiện độ chính xác gia công. Kích thước nhỏ gọn cho phép tích hợp vào vỏ máy chặt chẽ. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ cứng cao, chẳng hạn như phay nặng, các bộ giảm tốc hành tinh có thể được ưu tiên hơn.

Trong thiết bị sản xuất chất bán dẫn, bộ giảm tốc linh hoạt được sử dụng trong robot xử lý tấm bán dẫn và các giai đoạn kiểm tra. Cần có độ chính xác cực cao, thường dưới 0,5 phút cung. Khả năng tương thích trong phòng sạch là điều cần thiết, với chất bôi trơn đặc biệt không thải ra các hạt. Hoạt động trơn tru, không rung giúp ngăn ngừa hư hỏng các tấm wafer mỏng manh.

11. Hướng dẫn lắp đặt và bảo trì

Việc lắp đặt và bảo trì đúng cách là điều cần thiết để đạt được hiệu suất định mức và tuổi thọ sử dụng của bộ giảm tốc linh hoạt.

Trong quá trình lắp đặt, đảm bảo rằng bộ giảm tốc được căn chỉnh phù hợp với động cơ và tải. Sự sai lệch tạo ra những căng thẳng bổ sung làm giảm tuổi thọ. Các bề mặt lắp đặt phải sạch và bằng phẳng. Sử dụng đúng bu lông được siết chặt theo thông số kỹ thuật. Đối với các bộ giảm tốc linh hoạt, trục đầu vào phải được đặt ở giữa trong lỗ của bộ tạo sóng trong phạm vi dung sai chặt chẽ.

Bôi trơn là rất quan trọng. Chỉ sử dụng chất bôi trơn do nhà sản xuất chỉ định. Đối với hộp giảm tốc linh hoạt cần có mỡ bôi trơn chuyên dụng. Mỡ phải duy trì tính nhất quán theo nhiệt độ, bảo vệ áp suất cực cao và chống lại quá trình oxy hóa. Không thay thế mỡ bôi trơn thông dụng.

Lịch trình bôi trơn phụ thuộc vào điều kiện hoạt động. Để vận hành liên tục, điển hình là bôi lại sau mỗi 5.000 đến 10.000 giờ. Đối với hoạt động không liên tục, việc tra dầu lại sau mỗi 2 đến 3 năm có thể là đủ. Thực hiện theo các khuyến nghị của nhà sản xuất. Bôi mỡ quá mức có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt và hư hỏng vòng đệm. Thiếu bôi trơn dẫn đến hao mòn và hư hỏng sớm.

Kiểm tra bộ giảm tốc định kỳ để biết những thay đổi về tiếng ồn hoặc độ rung. Sự gia tăng tiếng ồn khi vận hành có thể cho thấy răng bị mòn hoặc hư hỏng vòng bi. Sự thay đổi cảm giác mô-men xoắn khi quay bằng tay có thể cho thấy mất tải trước hoặc hư hỏng vòng bi. Nếu phát hiện bất kỳ sự bất thường nào, hãy tháo bộ giảm tốc khỏi dịch vụ để kiểm tra.

Đối với các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy rất cao, chẳng hạn như robot phẫu thuật hoặc cơ chế không gian, các bộ giảm tốc dự phòng hoặc hệ thống giám sát tình trạng có thể được sử dụng. Giám sát tình trạng có thể bao gồm phân tích độ rung, giám sát nhiệt độ và phân tích mảnh vụn dầu.

12. Kết luận: Chọn Bộ giảm tốc linh hoạt phù hợp

Việc lựa chọn bộ giảm tốc linh hoạt phù hợp đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các yêu cầu ứng dụng trên nhiều thông số.

Đối với các ứng dụng yêu cầu tỷ lệ giảm tốc rất cao từ 50 đến 160 đến 1 trong một giai đoạn, bộ giảm tốc linh hoạt là giải pháp thực tế duy nhất. Bộ giảm tốc hành tinh sẽ yêu cầu nhiều giai đoạn, tăng chiều dài và trọng lượng. Truyền động hài hòa hoặc các công nghệ bánh răng linh hoạt tương tự là tiêu chuẩn cho các khớp robot.

Đối với các ứng dụng yêu cầu phản ứng ngược bằng không, bộ giảm tốc linh hoạt được ưu tiên. Tiếp xúc răng được nạp sẵn giúp loại bỏ chuyển động bị mất. Đối với các ứng dụng có thể chấp nhận được phản ứng ngược từ 1 đến 5 phút cung, có thể xem xét các bộ giảm tốc hành tinh.

Đối với các ứng dụng đòi hỏi tuổi thọ cao dưới tải va đập, bộ giảm tốc hành tinh sẽ chắc chắn hơn. Flexspline trong bộ giảm tốc linh hoạt rất dễ bị hư hỏng do va chạm. Đối với các ứng dụng có tải trơn tru, chẳng hạn như robot điều khiển bằng servo, bộ giảm tốc linh hoạt là phù hợp.

Đối với các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất rất cao, bộ giảm tốc hành tinh được ưu tiên. Hiệu suất từ ​​60 đến 85 phần trăm của bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt tạo ra nhiệt có thể cần làm mát. Đối với các ứng dụng chạy bằng pin, hiệu suất thấp hơn sẽ làm giảm thời gian hoạt động.

Đối với các ứng dụng yêu cầu trọng lượng và độ nén chặt, bộ giảm tốc linh hoạt sẽ vượt trội. Thiết kế tỷ lệ cao một giai đoạn ngắn hơn và nhẹ hơn đáng kể so với các lựa chọn thay thế hành tinh nhiều giai đoạn có cùng tỷ lệ.

Khi lựa chọn bộ giảm tốc linh hoạt, hãy đánh giá thiết kế biên dạng răng của nhà sản xuất, công thức vật liệu và quy trình sản xuất. Các thiết kế tiên tiến với cấu hình răng được tối ưu hóa, vật liệu độc quyền và quy trình sản xuất chính xác mang lại công suất mô-men xoắn cao hơn, tuổi thọ dài hơn và độ chính xác tốt hơn.

Bằng cách hiểu rõ những so sánh kỹ thuật và cân nhắc về thiết kế được trình bày trong bài viết này, các kỹ sư robot và chuyên gia mua sắm có thể tự tin lựa chọn bộ giảm tốc linh hoạt phù hợp cho các yêu cầu ứng dụng cụ thể của mình.

5 câu hỏi thường gặp (FAQ)

Câu hỏi 1: Tuổi thọ sử dụng điển hình của hộp giảm tốc linh hoạt dưới tải trọng định mức là bao nhiêu?
Trả lời: Bộ giảm tốc linh hoạt chất lượng đạt được tuổi thọ sử dụng từ 10.000 đến 20.000 giờ trong điều kiện tải định mức. Điều này thể hiện khoảng 1 đến 2 năm hoạt động liên tục 24 giờ. Đối với hoạt động không liên tục, tuổi thọ của dịch vụ sẽ kéo dài tương ứng. Các thiết kế tiên tiến với cấu hình răng được tối ưu hóa và vật liệu độc quyền đã chứng minh tuổi thọ vượt quá 20.000 giờ, vượt xa các tiêu chuẩn ngành. Việc bôi trơn và vận hành thích hợp trong phạm vi định mức mô-men xoắn là điều cần thiết để đạt được tuổi thọ định mức.

Câu 2: Bộ giảm tốc linh hoạt có thể được dẫn động lùi không?
Trả lời: Có, hộp giảm tốc linh hoạt thường có khả năng dẫn động lùi, nghĩa là trục đầu ra có thể quay trục đầu vào. Mô-men xoắn dẫn động lùi thường cao hơn mô-men xoắn dẫn động tiến do ma sát trong bộ giảm tốc. Thuộc tính này rất hữu ích cho các ứng dụng như robot cộng tác trong đó các lực bên ngoài phải có khả năng di chuyển các khớp. Tuy nhiên, khả năng lái phía sau cũng có nghĩa là có thể cần phải có phanh để giữ vị trí khi mất điện.

Câu 3: Sự khác biệt giữa bộ giảm tốc linh hoạt và bộ truyền động điều hòa là gì?
Trả lời: Bộ truyền động điều hòa là tên thương hiệu của một loại hộp giảm tốc linh hoạt cụ thể. Thuật ngữ bộ giảm tốc linh hoạt mang tính tổng quát hơn, bao gồm các bộ truyền động điều hòa và các công nghệ tương tự sử dụng đường uốn cong linh hoạt để đạt được mức giảm. Nguyên lý hoạt động là như nhau: một máy tạo sóng hình elip làm biến dạng một đường cong uốn cong, khiến nó ăn khớp với một đường trục tròn và quay với tốc độ giảm.

Câu hỏi 4: Làm cách nào để chỉ định phản ứng ngược cho bộ giảm tốc linh hoạt?
Trả lời: Các bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt thường được chỉ định là không có phản ứng ngược vì thanh uốn cong được nạp sẵn vào thanh dẫn tròn. Trong thực tế, không có chuyển động bị mất có thể đo được khi hướng quay đảo ngược. Tuy nhiên, độ cứng xoắn có nghĩa là có độ lệch góc dưới tải trọng. Đối với các ứng dụng chính xác, hãy chỉ định độ chính xác truyền được yêu cầu tính bằng phút cung (thường là 1 phút cung) và độ cứng xoắn tính bằng Newton mét trên phút cung.

Câu 5: Tôi nên sử dụng chất bôi trơn nào cho hộp giảm tốc linh hoạt?
Trả lời: Chỉ sử dụng chất bôi trơn do nhà sản xuất chỉ định. Hộp giảm tốc linh hoạt yêu cầu mỡ bôi trơn chuyên dụng có phụ gia cực áp và chất ức chế ăn mòn. Mỡ phải duy trì tính nhất quán trong phạm vi nhiệt độ hoạt động và chống lại quá trình oxy hóa. Đối với các ứng dụng chân không như cơ cấu không gian, cần có chất bôi trơn đặc biệt có lượng khí thoát ra thấp. Không bao giờ thay thế các loại mỡ bôi trơn thông dụng vì chúng sẽ không mang lại sự bảo vệ đầy đủ và có thể làm hỏng đường uốn cong.

Tài liệu tham khảo

1. Hiệp hội các nhà sản xuất bánh răng Mỹ (2018). Hướng dẫn thiết kế AGMA 6123 cho bộ truyền động bánh răng ngoại chu kỳ kèm theo.
2. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế. (2016). ISO 9083 Tính toán khả năng chịu tải của bánh răng thẳng và bánh răng xoắn.
3. Công ty TNHH Công nghệ Truyền dẫn Beituo (2024). Thông số kỹ thuật của hộp giảm tốc linh hoạt và thiết kế biên dạng răng B DA.
4. Ủy ban Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản. (2018). Hộp số JIS B 1702-1 dành cho máy công nghiệp.
5. Hiệp hội các nhà sản xuất bánh răng Mỹ (2017). Bôi trơn bánh răng công nghiệp AGMA 9005.
6. Công ty TNHH Công nghệ Truyền dẫn Beituo (2024). Quy trình xây dựng vật liệu Flexspline và xử lý nhiệt.
7. Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế. (2020). IEC 60034 Máy điện quay cho truyền động công nghiệp.
8. Công ty TNHH Công nghệ Truyền dẫn Beituo (2024). Dụng cụ giãn nở chất lỏng tự định tâm cho bộ giảm tốc bánh răng linh hoạt.
9. Viện Tiêu chuẩn hóa Đức. (2019). DIN 3990 Tính toán khả năng chịu tải của bánh răng trụ.
10. Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ. (2020). ASME B15.1 Tiêu chuẩn an toàn cho thiết bị truyền tải điện cơ học.