Hộp Giảm Tốc Vít Nâng Hạ

Hộp giảm tốc vít nâng hạ là bộ kích nâng cơ khí. Nó dùng trục vít bánh vít và vít me. Chuyển động quay của motor biến thành chuyển động thẳng. Tải được nâng lên, hạ xuống hoặc đẩy ngang.

Thiết bị này còn gọi là hộp số vít me nâng hạ. Tên quốc tế là screw jack. Dòng phổ biến nhất tại Việt Nam mang mã SWL.

1. Hộp giảm tốc vít nâng hạ là gì?

Hộp giảm tốc vít nâng hạ là cơ cấu nâng cơ khí. Bên trong có cặp trục vít bánh vít và vít me.

• Đầu vào: motor, tay quay hoặc trục truyền quay trục vít.
• Bên trong: bánh vít quay, kéo vít me hoặc đai ốc.
• Đầu ra: chuyển động thẳng, đẩy hoặc kéo tải.
• Tải danh định: từ khoảng 0,5 tấn đến trên 100 tấn.
• Tốc độ nâng: thường vài trăm mm mỗi phút.

Cặp truyền bên trong giống hộp giảm tốc trục vít bánh vít. Nhưng nó khác hẳn hộp giảm tốc thông thường. Hộp thường cho ra trục quay. Vít nâng hạ cho ra chuyển động thẳng.

Ưu điểm lớn là định vị chính xác. Mỗi vòng trục vào nâng tải một đoạn cố định. Đoạn này thường dưới 2 mm.

Video dưới đây minh họa hộp giảm tốc vít nâng hạ SWL5 và SWLD5 với tải 1–2 tấn.

2. Cấu tạo hộp số vít me nâng hạ

Hộp số vít me nâng hạ gồm vỏ hộp và bộ truyền. Bộ truyền có trục vít, bánh vít, vít me. Ổ bi chặn đỡ lực dọc trục lớn.

• Vỏ hộp: gang đúc hoặc thép, có lỗ bắt bulong.
• Trục vít: thép hợp kim tôi cứng, nhận lực từ motor.
• Bánh vít: đồng thiếc, có ren trong hoặc gắn đai ốc.
• Vít me: thép, thường là ren hình thang Tr.
• Ổ bi chặn: chịu toàn bộ tải dọc trục.
• Ống che: bảo vệ vít me khỏi bụi, nước.

Vít me ren hình thang có ký hiệu như Tr30×6. Số 30 là đường kính ngoài, mm. Số 6 là bước ren, mm.

Một số dòng dùng vít me bi thay ren thang. Vít bi có hiệu suất cao hơn nhiều. Nhưng vít bi không tự hãm.

3. Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc vít nâng hạ

Hộp giảm tốc vít nâng hạ giảm tốc hai lần. Lần một qua cặp trục vít bánh vít. Lần hai qua vít me.

• Motor quay trục vít với tốc độ cao.
• Trục vít làm bánh vít quay chậm hơn theo tỉ số.
• Bánh vít quay vít me hoặc đai ốc.
• Ren vít me đổi chuyển động quay thành tịnh tiến.

Công thức tốc độ nâng

Tốc độ nâng bằng tốc độ motor chia tỉ số. Sau đó nhân bước ren. Ví dụ motor 1.450 vòng/phút, tỉ số 1/24. Vít me bước 6 mm. Tốc độ nâng khoảng 362 mm/phút.

Lực trên vít me được tính theo tải thực. Mô-men trục vào tăng khi hiệu suất thấp. Vì vậy tỉ số chậm cần motor nhỏ hơn cho cùng tải.

Đổi sang tỉ số 1/6, tốc độ tăng gấp bốn. Khi đó mô-men cần ở trục vào cũng tăng. Motor phải lớn hơn tương ứng.

4. Phân loại hộp giảm tốc vít nâng hạ theo kiểu truyền động

Thiết bị này chia theo cách vít me chuyển động. Đây là điểm cần chốt đầu tiên khi chọn.

Các kiểu truyền động thông dụng.

• Kiểu 1: vít me không quay, chạy lên xuống xuyên qua hộp.
• Kiểu 2: vít me quay tại chỗ, đai ốc chạy dọc vít.
• Hậu tố A: vít me hướng lên trên hộp.
• Hậu tố B: vít me hướng xuống dưới hộp.

Kiểu 1 cần khoảng trống phía dưới cho vít me thụt vào. Đầu vít me phải được chặn xoay. Kiểu 2 gọn hơn theo chiều cao.

Kiểu đầu vít me

• Đầu trơn: trụ tròn, lắp chốt hoặc khớp.
• Đầu đĩa: mặt bích phẳng, bắt bulong vào bàn nâng.
• Đầu ren: ren ngoài, vặn vào chi tiết tải.

Các kiểu 1A, 1B và 2A được dùng nhiều nhất. Chúng hợp với bàn nâng và cửa van.

5. Phân loại hộp giảm tốc vít nâng hạ theo tải trọng

Dòng SWL được đặt tên theo cấp tải danh định của catalog. Số sau chữ SWL là tấn. Tải làm việc thực tế thường thấp hơn nhiều.

a. Nhóm SWL1

Nhóm tải nhẹ, cấp danh định 1 tấn. Vít me thường Tr22×5. Hợp bàn nâng nhỏ, cơ cấu chỉnh vị trí.

Thông số nhóm SWL1.

b. Nhóm SWL2.5

Tải danh định 2,5 tấn, vít me Tr30×6. Tỉ số thường 1/6 và 1/24.

Thông số nhóm SWL2.5.

c. Nhóm SWL5

Tải danh định 5 tấn, vít me Tr40×7. Tỉ số thường 1/8 và 1/24.

Thông số nhóm SWL5.

d. Nhóm SWL10

Tải danh định 10 tấn, vít me Tr58×12. Dùng cho cửa van, bệ máy nặng.

Thông số nhóm SWL10.

Tải làm việc phụ thuộc tốc độ, hành trình và tần suất. Vì vậy cần tra bảng tải theo từng cỡ. Tỉ số nhanh cho tốc độ cao, cần motor lớn hơn. Tỉ số chậm cho lực đẩy lớn với motor nhỏ.

Ngoài ra còn các cỡ lớn hơn như SWL20, SWL35. Tải lớn nhất có thể trên 100 tấn.

6. Ưu điểm và giới hạn của hộp số vít me nâng hạ

Hộp số vít me nâng hạ mạnh ở tải lớn. Nó định vị rất chính xác. Nó yếu ở hiệu suất và tốc độ.

Ưu điểm

• Nâng tải lớn trong kết cấu nhỏ gọn.
• Vít ren thang tự hãm, giữ tải khi dừng.
• Định vị chính xác tới phần mười mm.
• Ghép được nhiều kích nâng chạy đồng bộ.
• Không cần dầu thủy lực, không rò rỉ dầu áp lực.

Giới hạn

• Hiệu suất ren thang chỉ khoảng 20–35%.
• Tỉ số chậm có hiệu suất còn khoảng 10–15%.
• Không hợp chạy liên tục nhiều giờ.
• Không chịu được lực ngang lên vít me.
• Tốc độ nâng chậm hơn xi lanh thủy lực.

Hiệu suất thấp là lý do ren thang tự hãm được. Ma sát lớn giữ tải không tự tụt.

7. Ứng dụng của hộp giảm tốc vít nâng hạ

Hộp giảm tốc vít nâng hạ hợp việc nâng chậm, chính xác. Tải có thể đứng yên lâu ở một độ cao.

• Thủy lợi: nâng hạ cửa van, cửa phai, cửa cống.
• Bàn nâng: bàn nâng hàng, bàn nâng sân khấu.
• Nhà xưởng: chỉnh độ cao khuôn, bệ máy, con lăn.
• Sản xuất: lò gốm sứ, luyện kim, hóa chất.
• Nông nghiệp: nâng hạ tấm che, cửa thông gió nhà kính.
• Năng lượng: chỉnh góc giàn pin mặt trời.

Tải trên cửa van thường thay đổi theo mực nước. Vì thế nên tính dư tải khi chọn cỡ. Cửa van ngoài trời cũng cần ống che vít me.

Nhiều hệ cần bốn kích nâng chạy cùng lúc. Các kích được nối bằng trục truyền. Hộp giảm tốc bánh răng côn chia lực về các góc.

8. Cách chọn hộp giảm tốc vít nâng hạ phù hợp

Chọn hộp giảm tốc vít nâng hạ dựa trên bốn yếu tố. Đó là tải, hành trình, tốc độ, tần suất. Tải danh định chỉ là điểm khởi đầu.

• Tải thực: cộng tải tĩnh, tải động và va đập.
• Chia tải: nhiều kích thì tính tải lệch cho từng kích.
• Hành trình: hành trình dài cần kiểm tra độ cong vít.
• Tốc độ: chọn tỉ số nhanh hoặc chậm theo yêu cầu.
• Tần suất: ren thang chỉ nên chạy khoảng 20–30% thời gian.
• Tự hãm: cần giữ tải chắc thì dùng ren thang.
• Môi trường: ngoài trời cần ống che vít me.

Vít me chịu nén dài dễ bị cong. Hãy chọn cỡ lớn hơn khi hành trình vượt 1 m. Kiểu kéo chịu tải tốt hơn kiểu đẩy.

Motor thường là motor điện 3 pha 4 cực. Cần giữ tải chắc thì dùng động cơ giảm tốc có phanh.

9. Vấn đề người dùng thường gặp khi chọn hộp giảm tốc vít nâng hạ

Lỗi phổ biến nhất là chỉ nhìn tải danh định. Điều kiện làm việc thực bị bỏ qua. Dưới đây là các vấn đề hay gặp.

• Nhầm kiểu 1 và 2: vít chạy xuyên hộp, máy thiếu chỗ.
• Nhầm A và B: vít me hướng ngược thiết kế.
• Thiếu công tắc hành trình: vít chạy quá đầu, kẹt hoặc gãy.
• Lực ngang: không có ray dẫn hướng, vít me bị cong.
• Chạy liên tục: đai ốc đồng nóng, mòn nhanh.
• Dùng vít bi không phanh: tải tự tụt khi mất điện.
• Đồng bộ sai: các kích quay ngược chiều, bàn bị vênh.
• Motor 1 pha yếu: khởi động có tải không nổi.
• Hàng không rõ nguồn gốc: bánh vít không phải đồng thiếc.

Bàn nâng nhỏ có thể dùng động cơ điện 1 pha. Nên chọn tỉ số chậm để motor nhẹ tải.

10. So sánh hộp giảm tốc vít nâng hạ với xi lanh thủy lực và tời

Hộp giảm tốc vít nâng hạ chậm hơn. Bù lại, nó giữ vị trí tốt hơn. Bảng dưới so sánh ba giải pháp nâng phổ biến.

• Chọn vít nâng hạ: cần định vị chính xác, giữ tải lâu.
• Chọn thủy lực: cần lực rất lớn, tốc độ nhanh.
• Chọn tời: cần hành trình dài, nâng thẳng đứng.

Tời và cầu trục thường dùng hộp giảm tốc ZQ. Dòng này hợp tải nặng, tốc độ cao hơn.

Vít nâng hạ cũng không cần trạm nguồn thủy lực. Hệ thống vì vậy gọn và sạch hơn. Nó hợp ngành thực phẩm, dược phẩm.

11. Câu hỏi thường gặp về hộp giảm tốc vít nâng hạ

• Hộp giảm tốc vít nâng hạ có tự hãm không?
  Loại ren thang tự hãm khi đứng yên. Loại vít bi không tự hãm.
• SWL2.5 nghĩa là gì?
  Đó là cỡ hộp có cấp tải danh định 2,5 tấn. Tải làm việc thực tế thấp hơn.
• Kiểu 1 và kiểu 2 khác nhau thế nào?
  Kiểu 1 vít me tịnh tiến. Kiểu 2 vít me quay, đai ốc chạy.
• Một vòng trục vào nâng được bao nhiêu?
  Bằng bước ren chia tỉ số. Tr30×6, tỉ số 1/6 nâng 1 mm.
• Hộp giảm tốc vít nâng hạ có chạy tay được không?
  Được, trục vào có thể lắp tay quay.
• Vít me có chịu lực ngang được không?
  Không. Cần ray hoặc trụ dẫn hướng riêng.
• Có ghép nhiều hộp vít nâng hạ chạy đồng bộ được không?
  Được, nối bằng trục truyền và hộp bánh răng côn.
• Hành trình tối đa là bao nhiêu?
  Tùy cỡ vít me. Hành trình dài cần kiểm tra độ cong.
• Hộp giảm tốc vít nâng hạ có những mức tải nào?
  Dòng SWL có tải từ 1 tấn đến hơn 100 tấn, như SWL1, SWL2.5, SWL5, SWL10, SWL20, SWL35, SWL50 và SWL100.
• Tỉ số truyền của hộp vít nâng hạ là bao nhiêu?
  Mỗi size thường có hai tỉ số: tỉ số nhanh và tỉ số chậm. Ví dụ SWL2.5 có tỉ số 1/6 và 1/24.
• Vít me hình thang và vít me bi khác nhau thế nào?
  Vít me hình thang phổ biến và có khả năng tự hãm. Vít me bi hiệu suất cao, chạy nhanh hơn nhưng không tự hãm nên cần phanh.
• Đầu vít me có những kiểu nào?
  Thường gặp đầu ren, đầu mặt bích và đầu có lỗ chốt, chọn theo cách liên kết với tải.
• Tốc độ nâng của hộp vít nâng hạ khoảng bao nhiêu?
  Với tỉ số nhanh và trục vào 1.450 vòng/phút, tốc độ nâng khoảng 1–1,5 m/phút tùy bước ren.
• Hộp vít nâng hạ có gắn motor trực tiếp được không?
  Được. Hộp có mặt bích để gắn motor thẳng vào trục vào.
• Hộp vít nâng hạ có lắp công tắc hành trình không?
  Có thể lắp thêm công tắc hành trình và ống che bảo vệ vít me.

Ngoài loại này, nhóm hộp giảm tốc còn có các dòng sau:

• Hộp Giảm Tốc Trục Vít Bánh Vít
• Hộp Số Giảm Tốc WPA
• Hộp Số Giảm Tốc WPS
• Hộp Giảm Tốc WPDA
• Hộp Giảm Tốc WPDS
• Hộp Giảm Tốc NMRV
• Hộp Giảm Tốc Đài Loan
• Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Côn
• Hộp Giảm Tốc F Trục Song Song
• Hộp Giảm Tốc 2 Cấp
• Hộp Giảm Tốc ZQ
• Hộp Giảm Tốc Cyclo
• Hộp Giảm Tốc Sumitomo