Cơ Cấu Nâng Hạ Bằng Vít Me – Trục Vít Nâng Hạ Giá Tốt

Cơ cấu nâng hạ bằng vít me là bộ biến chuyển động quay của motor thành chuyển động tịnh tiến lên xuống nhờ cặp trục vít – bánh vít và trục vít me ren thang, dùng cho bàn nâng, cửa phai thủy lợi, máy ép, sàn nâng sửa xe. Trục vít nâng hạ (dòng SWL) đẩy được từ vài trăm kg tới hàng chục tấn mỗi điểm, chạy chậm, chắc và tự giữ vị trí khi mất điện. Chọn cơ cấu vít me cần tính trước tải mỗi điểm, hành trình, tốc độ nâng rồi mới chọn size SWL, tỷ số và công suất motor.

1) Cơ cấu nâng hạ bằng vít me là gì?

Đây là cụm gồm hộp trục vít – bánh vít bên trong và trục vít me ren thang xuyên qua tâm bánh vít. Motor hoặc tay quay quay trục vít nhỏ; bánh vít quay làm trục vít me (hoặc đai ốc) tịnh tiến. Thợ hay gọi là trục vít nâng hạ, kích vít, hộp số vít me nâng hạ SWL.

a) Cấu tạo cơ cấu vít me nâng hạ

• Trục vít me ren thang (Tr30×6, Tr40×7…): thép C45, là chi tiết đẩy tải.
• Bánh vít đồng có ren trong: quay quanh trục vít me, hoặc chính là đai ốc dẫn động.
• Trục vít nhỏ (trục vào): nối motor, tay quay hoặc trục truyền sang điểm nâng khác.
• Vỏ hộp gang, bạc đạn chặn chịu lực dọc trục, phớt và lỗ châm mỡ.
• Phụ kiện: ống che bụi dạng xếp, đầu nối mặt bích, công tắc hành trình, chặn chống xoay.

b) Nguyên lý hoạt động

Mỗi vòng quay của bánh vít đẩy trục vít me đi đúng một bước ren. Tốc độ nâng (mm/phút) = tốc độ motor ÷ tỷ số hộp × bước ren. Ren thang góc nâng nhỏ nên ma sát lớn, nhờ đó cơ cấu tự hãm: cắt điện là tải đứng yên, không tự trôi xuống như kích thủy lực bị xì.

2) Thông số kỹ thuật trục vít nâng hạ SWL

• SWL2.5: trục vít me khoảng Tr30×6, tải định mức khoảng 2,5 tấn, tỷ số 1/6 và 1/24.
• SWL5: trục vít me khoảng Tr40×7, tải định mức khoảng 5 tấn, tỷ số 1/8 và 1/24.
• SWL1 cỡ nhỏ (trục khoảng 22 – 25 mm) cho tải dưới 1 tấn; các size lớn SWL10, SWL15, SWL20… cho tải 10 – 20 tấn.
• Hành trình thông dụng: 200 – 1.500 mm; dài hơn phải tính chống uốn dọc cho trục.

a) Tốc độ nâng theo tỷ số và bước ren

Tính với motor 4 cực khoảng 1.400 v/p:

b) Công suất motor, dòng điện và biến tần

Công thức gần đúng: P (kW) = F (kN) × v (m/phút) ÷ 60 ÷ η, trong đó η cả cụm vít me ren thang chỉ khoảng 0,2 – 0,3 vì ma sát lớn. Kết quả dưới 0,37 kW thì lấy tròn 0,37 kW.

• Bàn nâng 4 điểm chạy chung một motor: cộng tải 4 điểm và cộng thêm tổn hao trục truyền, hộp chia.
• Biến tần giúp khởi động êm, dừng chính xác, đồng tốc nhiều trục; chọn bằng hoặc lớn hơn motor 1 cấp.
• Motor có thắng từ dừng gọn hơn, giảm trôi hành trình do quán tính rotor.

3) Phân loại cơ cấu nâng hạ bằng vít me

a) Trục vít nâng hạ đẩy lên

Motor quay trục vào, trục vít me đi lên trên. Hợp bàn nâng hàng, nâng khuôn, nâng sàn thao tác. Nhiều điểm nâng nối với nhau bằng trục truyền và hộp chia góc để cả mặt bàn lên đều.

b) Trục vít nâng hạ đẩy xuống

Trục vít me đi xuống phía dưới, dùng để ép, đẩy cửa phai xuống kênh, mương, đẩy xuống bùn. Trục chịu nén nên với hành trình dài phải tính chống uốn dọc, thường chọn đường kính trục lớn hơn kiểu kéo.

c) Trục vít nâng hạ di chuyển bằng đai ốc

Trục vít me quay tại chỗ, đai ốc chạy lên (kiểu 2A) hoặc chạy xuống (kiểu 2B). Kiểu này không cần khoảng trống phía dưới cho trục thò ra, hợp với máy có hành trình dài nhưng chiều cao hạn chế.

Video thực tế trục vít me nâng hạ:

4) Cơ cấu vít me trong bàn nâng trục vít

Bàn nâng trục vít đang thay dần bàn nâng thủy lực ở những chỗ cần giữ độ cao lâu, không muốn rò dầu. Mỗi góc bàn một trục vít, nối chung một motor giảm tốc qua hộp chia góc, nên bốn góc lên xuống đồng đều.

• Tải phân ra nhiều điểm: bàn 4 điểm SWL5 về lý thuyết chịu khoảng 20 tấn tổng.
• Giữ độ cao lâu không bị tụt như xi lanh dầu.
• Điều khiển hành trình bằng công tắc hành trình hoặc encoder, sai số vài mm.
• Chỉ cần motor, hộp chia, trục truyền; không cần trạm nguồn thủy lực.

5) Cách lắp đặt cơ cấu vít me nâng hạ

• Lắp đứng là phổ biến nhất; lắp ngang, lắp nghiêng phải có gối đỡ trục vít me để chống võng.
• Nhiều trục song song phải chỉnh để các trục cùng cao độ, cùng chiều quay, trục truyền thẳng hàng.
• Đầu trục vít me nối với tải phải có chặn chống xoay; thiếu chặn là trục quay theo bánh vít mà không đi lên.
• Gắn công tắc hành trình trên và dưới, chừa khoảng 20 – 30 mm trước điểm tận cùng của ren.

Xem thêm các mã hộp số nâng hạ trong mục hộp giảm tốc vít nâng hạ và motor đi kèm trong mục động cơ giảm tốc.

6) Ứng dụng cơ cấu nâng hạ bằng vít me

• Bàn nâng gầm xe tải, xe 7 chỗ, cầu nâng sửa chữa ô tô dùng trục vít nâng hạ.
• Cửa phai thủy lợi, cửa xả thủy điện nhỏ, van cống đóng mở bằng vít me.
• Nâng khuôn máy dập, máy ép, chỉnh cao độ máy cán, máy tạo khuôn.
• Bàn nâng băng tải, sàn nâng sân khấu, bàn mổ, bàn nâng hạ hàng trong kho.
• Chỉnh nghiêng tấm pin mặt trời, chỉnh cao độ trục cán giấy, cán thép.

7) Ưu điểm và nhược điểm của cơ cấu vít me

• Tự hãm ở ren thang: mất điện tải vẫn đứng yên.
• Tải lớn trên kích thước nhỏ; ghép nhiều điểm chịu được hàng chục tấn.
• Định vị chính xác theo số vòng quay, chạy ổn định ngoài trời, ít hỏng vặt.
• Không rò dầu như hệ thủy lực, không cần trạm bơm.
• Nhược điểm: hiệu suất thấp (khoảng 20 – 30%) nên tốn công suất motor; tốc độ chậm; ren đồng bánh vít mòn dần nếu thiếu mỡ hoặc chạy liên tục lâu.

8) Câu hỏi thường gặp về cơ cấu nâng hạ bằng vít me

a) Người sắp mua trục vít nâng hạ cần hỏi gì, xác minh gì

• Cần báo người bán những thông số gì? Tải mỗi điểm (tấn), số điểm nâng, hành trình (mm), tốc độ nâng mong muốn (mm/phút), kiểu đẩy lên, đẩy xuống hay đai ốc chạy, nguồn điện 220V hay 380V, đầu trục vít me cần mặt bích hay ren đầu.
• Đối chiếu tem, thông số thế nào? Đo đường kính và bước ren trục vít me: SWL2.5 thường khoảng Tr30×6, SWL5 khoảng Tr40×7. Đếm vòng quay trục vào cho trục vít me đi đúng một bước ren để xác định tỷ số 1/6, 1/8 hay 1/24.
• Dấu hiệu hàng không đúng như quảng cáo? Ren trục me cán thô, có ba via; bánh vít không phải đồng mà là gang; vỏ hộp mỏng nhẹ; trục vít me lắc ngang nhiều trong hộp. Tải định mức ghi lớn mà trục nhỏ hơn bảng trên là cần hỏi lại.
• Chọn size SWL theo tải ra sao? Lấy tải mỗi điểm nhân hệ số dư khoảng 1,3 – 1,5 rồi so tải định mức. Bàn 4 tấn bốn điểm, tải lệch tâm, mỗi điểm có thể phải gánh 1,5 – 2 tấn thay vì 1 tấn chia đều.
• Giá trục vít nâng hạ khoảng bao nhiêu? Giá trung bình thị trường Việt Nam tăng theo size và hành trình: SWL2.5 hành trình ngắn rẻ hơn nhiều so với SWL10 hành trình 1 m; motor, hộp chia góc, trục truyền tính riêng.
• Nên chọn tỷ số 1/6 hay 1/24? Tỷ số 1/6 nâng nhanh gấp bốn lần nhưng momen trục vào lớn gấp khoảng bốn lần, motor phải to hơn và độ tự hãm kém hơn khi có rung. Bàn nâng hàng, cửa phai thường dùng 1/24; máy cần chạy nhanh hành trình ngắn mới hay lấy 1/6 hoặc 1/8.

b) Người đã mua: lắp cơ cấu vít me cho đúng, dùng cho bền

• Đấu motor và chạy thử thế nào? Motor 3 pha tem 220/380V đấu sao ở lưới 380V. Chạy thử không tải từng đoạn ngắn, kiểm chiều đi lên khớp nút bấm lên, sau đó mới chỉnh công tắc hành trình.
• Bôi trơn gì, bao lâu một lần? Ren trục vít me bôi mỡ chịu áp lực (mỡ gốc lithium có phụ gia EP), châm mỡ vào hộp qua vú mỡ; chạy vài lần mỗi ngày thì khoảng 1 – 3 tháng châm một lần, môi trường bụi thì thường hơn.
• Nhiều điểm nâng chạy lệch nhau xử lý thế nào? Tháo khớp nối trục truyền, chỉnh từng điểm về cùng cao độ, lắp lại. Dùng hộp chia góc cùng tỷ số và trục truyền đủ cứng, tránh trục dài không có gối đỡ giữa.
• Dùng sao cho tiết kiệm điện và bền? Chọn tỷ số 1/24 nếu không cần nhanh: dòng motor nhỏ hơn, bánh vít ít mòn. Không chạy liên tục quá lâu vì hộp nóng; vít me ren thang hợp chu kỳ chạy ngắt quãng.
• Giới hạn chạy liên tục là bao nhiêu? Cơ cấu ren thang thường thiết kế cho chạy ngắt quãng, khoảng 20 – 30% thời gian trong một giờ. Vỏ hộp nóng quá tay (trên khoảng 70 °C) là đã chạy vượt chu kỳ.

c) Các lỗi người dùng thường mắc và cách sửa

• Trục vít me quay theo mà không đi lên? Thiếu chặn chống xoay ở đầu trục hoặc tải không giữ được trục. Lắp then dẫn hướng hoặc kẹp tải vào khung trượt.
• Chạy quá hành trình, kẹt cứng? Công tắc hành trình hỏng hoặc chỉnh sai. Tháo tải, quay tay trục vào ngược lại cho thoát, kiểm tra ren, chỉnh công tắc cách điểm cuối khoảng 20 – 30 mm.
• Trục vít me cong khi đẩy xuống? Hành trình dài, trục chịu nén vượt mức chống uốn. Thêm ống dẫn hướng, gối đỡ, hoặc đổi trục lớn hơn; chuyển sang kiểu kéo nếu kết cấu cho phép.
• Kêu rít, mòn ren nhanh? Thiếu mỡ hoặc bụi cát bám ren. Lau sạch, bôi mỡ mới, lắp ống che bụi dạng xếp.
• Motor nhảy rơ le nhiệt khi nâng? Tính công suất với hiệu suất quá cao (lấy 0,8 – 0,9 như hộp bánh răng). Tính lại với η khoảng 0,25; thiếu thì lên công suất hoặc đổi tỷ số lớn hơn.
• Nối nhiều điểm nhưng mỗi điểm quay một chiều? Hộp chia góc lắp ngược hướng hoặc trục vít me ren trái, ren phải lẫn lộn. Kiểm tra chiều quay từng đầu trục khi chạy không tải, đổi hướng lắp hộp chia hoặc đặt đúng loại ren trước khi gắn tải.

d) Dành cho sinh viên cơ điện mới vào ngành: nên tìm hiểu gì trước

• Khái niệm nào nắm trước? Bước ren, số đầu mối ren, góc nâng ren và hiện tượng tự hãm, hiệu suất truyền động, momen xoắn, lực dọc trục, uốn dọc (ổn định Euler) của trục chịu nén.
• Học sản phẩm nào trước? Motor 3 pha rotor lồng sóc, sau đó hộp giảm tốc trục vít bánh vít, rồi mới tới cơ cấu vít me ren thang, cuối cùng là vít me bi. Đi theo thứ tự này dễ hiểu vì sao ren thang tự hãm còn vít me bi thì không.
• Vít me ren thang khác vít me bi thế nào? Ren thang rẻ, tự hãm, hiệu suất thấp; vít me bi hiệu suất cao (khoảng 90%), chính xác, chạy nhanh nhưng không tự hãm, phải có phanh.
• Tự kiểm chứng tốc độ nâng bằng cách nào? Đánh dấu trục me, bấm đồng hồ một phút, đo quãng đi được; so với công thức tốc độ motor ÷ tỷ số × bước ren.
• Đo điện motor cần gì? Ampe kìm đo dòng khi nâng tải, megom đo cách điện cuộn dây. Đọc thêm ở mục kỹ thuật motor điện và kỹ thuật hộp giảm tốc.
• Tính lực đẩy từ momen đầu vào thế nào? Lực đẩy F ≈ 2π × T_vào × i × η ÷ bước ren. Ví dụ momen trục vào 2,5 Nm, tỷ số 24, η khoảng 0,25, bước 6 mm thì F ≈ 2 × 3,14 × 2,5 × 24 × 0,25 ÷ 0,006 ≈ 15.700 N, tức khoảng 1,6 tấn. Làm vài bài như vậy là hiểu được bảng chọn của nhà sản xuất.