Xử lý hộp số

Hộp số là thành phần cốt lõi của hệ thống truyền động cơ khí. Thông qua sự ăn khớp của các bánh răng bên trong, chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền tải công suất, điều chỉnh tốc độ và chuyển đổi mô-men xoắn, giúp chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như máy móc công nghiệp, năng lượng gió, vận tải đường sắt và hàng hải. Hiệu suất của chúng quyết định trực tiếp đến hiệu quả truyền động, độ ổn định và tuổi thọ của toàn bộ máy móc, trong khi độ chính xác của quy trình sản xuất là yếu tố then chốt để đảm bảo chức năng cốt lõi của hộp số.

Dựa trên cấu trúc truyền động, hộp số chủ yếu được phân loại thành ba loại: hộp số hành tinh, hộp số trục song song hình trụ và hộp số bánh răng côn vuông góc. Hộp số hành tinh, với cấu hình bánh răng mặt trời – bánh răng hành tinh – bánh răng vành trong, đạt được sự cân bằng giữa tỷ số truyền cao và kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các ứng dụng hạn chế về không gian như điện gió và hàng không vũ trụ. Hộp số trục song song hình trụ cung cấp khả năng chịu tải cao, với mô-men xoắn định mức lên đến 900 kN·m, và thường được sử dụng trong máy móc hạng nặng cho ngành khai thác mỏ và luyện kim. Hộp số bánh răng côn vuông góc cho phép chuyển hướng công suất 90° đồng thời mang lại độ chính xác cao và đặc tính tiếng ồn thấp, thường được tìm thấy trong các dây chuyền xử lý vật liệu. Phân loại theo ứng dụng, hộp số có thể được phân loại là chuyên dụng cho điện gió, sử dụng công nghiệp chung, vận tải đường sắt và các loại khác, với sự khác biệt đáng kể về độ chính xác gia công và yêu cầu quy trình giữa các ứng dụng này.

Sản xuất hộp số là một dự án có hệ thống, tích hợp các công đoạn tạo hình phôi, cắt chính xác, xử lý nhiệt, lắp ráp và kiểm tra. Nó chủ yếu xoay quanh ba thành phần chính: vỏ hộp, bánh răng và trục. Trong giai đoạn tạo hình phôi, vỏ hộp thường được sản xuất bằng phương pháp đúc hoặc rèn, trong khi bánh răng và trục được làm từ thép hợp kim cường độ cao để đảm bảo các đặc tính cơ học cơ bản. Sau khi tạo hình, cần phải đánh dấu và định vị để chỉ ra các vị trí gia công quan trọng như bề mặt chia hộp và lỗ ổ trục, cung cấp các điểm tham chiếu cho quá trình gia công tiếp theo.

Gia công vỏ hộp số là yếu tố cơ bản để đảm bảo độ chính xác lắp ráp của hộp số. Quá trình bắt đầu bằng việc phay thô các bề mặt vỏ hộp bằng máy phay ngang và gia công thô các lỗ ổ trục bằng máy doa và phay, đảm bảo dung sai gia công đồng đều. Sau đó, các trung tâm gia công được sử dụng để phay tinh các bề mặt vỏ hộp, sử dụng các đường tham chiếu như đường tâm của các lỗ ổ trục lớn trên vỏ trên và các đường song song trên bề mặt vỏ hộp để định vị chính xác tọa độ XYZ. Để tăng độ chính xác khi doa tinh sau này, các rãnh tham chiếu phải được phay trên thành lỗ và mặt cuối của vỏ hộp. Sau khi lắp ráp vỏ hộp, một thiết bị dò cạnh 3D được sử dụng để định vị, tiếp theo là doa tinh các lỗ ổ trục để đảm bảo độ chính xác và độ phẳng của hệ thống lỗ, từ đó tránh sai lệch ăn khớp bánh răng sau khi lắp ráp.

Các chi tiết trục, đóng vai trò là bộ phận truyền động trong hộp số, cũng đòi hỏi độ chính xác gia công cao. Gia công chủ yếu bao gồm tiện, phay và mài, với sự kiểm soát chính xác về độ chính xác kích thước và độ nhám bề mặt của trục để đảm bảo sự tương thích chặt chẽ với ổ bi và bánh răng. Điều này giúp ngăn ngừa rung động trong quá trình vận hành hoặc tổn thất truyền động, tạo nền tảng vững chắc cho sự ổn định truyền động tổng thể của hộp số.

Lắp ráp và kiểm tra là những giai đoạn cuối cùng của quy trình sản xuất và có tầm quan trọng ngang nhau đối với hiệu suất cuối cùng của hộp số. Trước khi lắp ráp, các bộ phận phải được làm sạch kỹ lưỡng để loại bỏ vết dầu mỡ và mảnh vụn kim loại, và được phủ dầu chống gỉ. Trong quá trình lắp ráp, khe hở giữa các bánh răng và ổ bi phải được kiểm soát chặt chẽ, sử dụng mô-men xoắn siết chặt chính xác và các biện pháp chống nới lỏng để ngăn ngừa hiện tượng lỏng lẻo trong quá trình vận hành. Giai đoạn kiểm tra kết hợp các công nghệ kiểm tra không phá hủy và đo lường chính xác. Máy nội soi sợi quang được sử dụng để phát hiện các vết nứt nhỏ và cặn bẩn trên bề mặt bánh răng, máy đo tọa độ xác minh độ chính xác về kích thước, và mô phỏng động phân tích đặc tính ăn khớp, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế.

Với những tiến bộ trong công nghệ công nghiệp, ngành sản xuất hộp số đang phát triển theo hướng độ chính xác, hiệu quả và thông minh cao hơn. Việc ứng dụng thiết bị gia công CNC và công nghệ mô phỏng cho phép kiểm soát chính xác các thông số quy trình. Thiết kế trọng lượng nhẹ và việc sử dụng vật liệu mới giúp giảm tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn duy trì độ bền. Quy trình gia công chính xác và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt cùng nhau tạo nên giá trị cốt lõi của hộp số trong hệ thống truyền động ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau.