Bánh răng trục vít là các bộ phận truyền động chủ yếu được sử dụng làm bộ giảm tốc tỷ số truyền cao để thay đổi hướng quay của trục và giảm tốc độ, tăng mô-men xoắn giữa các trục quay không song song. Chúng được sử dụng trên các trục có trục quay vuông góc và không giao nhau. Do các răng của các bánh răng ăn khớp trượt lên nhau, bánh răng trục vít kém hiệu quả hơn so với các loại truyền động bánh răng khác, nhưng chúng có thể tạo ra sự giảm tốc độ lớn trong không gian rất nhỏ gọn và do đó có nhiều ứng dụng công nghiệp. Về cơ bản, bánh răng trục vít có thể được phân loại là loại bao đơn và bao kép, mô tả hình dạng hình học của các răng ăn khớp. Bánh răng trục vít được mô tả ở đây cùng với thảo luận về hoạt động và các ứng dụng phổ biến của chúng.

Bánh răng trục vít hình trụ

Dạng cơ bản của trục vít là thanh răng hình xoắn ốc, vốn được dùng để tạo ra bánh răng trụ. Răng của thanh răng có thành thẳng, nhưng khi được sử dụng để tạo răng trên phôi bánh răng, chúng tạo ra dạng răng cong quen thuộc của bánh răng trụ hình xoắn ốc. Dạng răng thanh răng này về cơ bản quấn quanh thân trục vít. Sự ăn khớp... bánh răng trục vít bao gồmbánh răng xoắn ốcCác răng được cắt ở một góc phù hợp với góc của răng trục vít. Hình dạng răng nhọn thực sự chỉ xuất hiện ở phần trung tâm của bánh răng, vì các răng cong để bao quanh trục vít. Cơ chế ăn khớp tương tự như cơ cấu thanh răng dẫn động bánh răng nhỏ, ngoại trừ chuyển động tịnh tiến của thanh răng được thay thế bằng chuyển động quay của trục vít. Độ cong của răng bánh răng đôi khi được mô tả là "có họng".

Trục vít sẽ có ít nhất một và tối đa bốn (hoặc nhiều hơn) ren, hay còn gọi là bắt đầu ren. Mỗi ren ăn khớp với một răng trên bánh răng trục vít, bánh răng này có nhiều răng hơn và đường kính lớn hơn nhiều so với trục vít. Trục vít có thể quay theo cả hai chiều. Bánh răng trục vít thường có ít nhất 24 răng và tổng số ren của trục vít và răng trên bánh răng thường phải lớn hơn 40. Trục vít có thể được chế tạo trực tiếp trên trục hoặc riêng biệt và được lắp vào trục sau đó.
Về mặt lý thuyết, nhiều hộp giảm tốc bánh răng trục vít có khả năng tự khóa, nghĩa là không thể bị truyền động ngược bởi bánh răng trục vít, một lợi thế trong nhiều trường hợp như nâng hạ. Trong trường hợp cần truyền động ngược, hình dạng hình học của trục vít và bánh răng có thể được điều chỉnh để cho phép điều đó (thường yêu cầu nhiều lần khởi động).
Tỷ số truyền động của trục vít và bánh răng được xác định bởi tỷ số giữa số răng của bánh răng và số ren của trục vít (chứ không phải đường kính của chúng).
Vì trục vít chịu mài mòn nhiều hơn bánh răng, nên người ta thường sử dụng các vật liệu khác nhau cho mỗi bộ phận, chẳng hạn như trục vít bằng thép tôi cứng dẫn động bánh răng bằng đồng. Bánh răng trục vít bằng nhựa cũng có sẵn.

Bánh răng trục vít bao bọc đơn và bao bọc kép

Thuật ngữ "bao bọc" đề cập đến cách mà các răng của bánh răng trục vít quấn một phần quanh trục vít hoặc các răng của trục vít quấn một phần quanh bánh răng. Điều này tạo ra diện tích tiếp xúc lớn hơn. Một bộ truyền động trục vít bao bọc đơn sử dụng trục vít hình trụ để ăn khớp với các răng có rãnh của bánh răng.
Để tăng diện tích tiếp xúc giữa các răng, đôi khi chính trục vít được khoét rãnh – có hình dạng như đồng hồ cát – để phù hợp với độ cong của bánh răng trục vít. Cấu hình này đòi hỏi sự định vị trục vít chính xác. Bánh răng trục vít bao kép phức tạp hơn trong gia công và ít được ứng dụng hơn so với bánh răng trục vít bao đơn. Những tiến bộ trong gia công đã làm cho thiết kế bao kép trở nên thực tế hơn so với trước đây.
Các bánh răng xoắn trục chéo đôi khi được gọi là bánh răng trục vít không bao bọc. Kẹp máy bay có khả năng là một thiết kế không bao bọc.

Ứng dụng

Một ứng dụng phổ biến của hộp giảm tốc bánh răng trục vít là trong hệ thống truyền động băng tải, vì băng tải chuyển động tương đối chậm so với động cơ, cho phép sử dụng tỷ số giảm tốc cao. Lực cản do bánh răng trục vít tạo ra có thể được sử dụng để ngăn băng tải đảo chiều khi băng tải dừng lại. Các ứng dụng phổ biến khác bao gồm trong bộ truyền động van, kích nâng và cưa tròn. Chúng đôi khi được sử dụng để định vị hoặc làm bộ truyền động chính xác cho kính thiên văn và các dụng cụ khác.
Nhiệt độ là một vấn đề cần quan tâm đối với bộ truyền động bánh răng trục vít vì chuyển động về cơ bản là trượt, giống như một con ốc trên vít. Đối với bộ truyền động van, chu kỳ hoạt động có thể không liên tục và nhiệt có thể tản ra dễ dàng giữa các lần hoạt động không thường xuyên. Đối với bộ truyền động băng tải, với khả năng hoạt động liên tục, nhiệt độ đóng vai trò lớn trong các tính toán thiết kế. Ngoài ra, nên sử dụng chất bôi trơn đặc biệt cho bộ truyền động trục vít do áp suất cao giữa các răng cũng như khả năng mài mòn giữa các vật liệu trục vít và bánh răng khác nhau. Vỏ của bộ truyền động trục vít thường được trang bị các cánh tản nhiệt để tản nhiệt từ dầu. Hầu như bất kỳ mức độ làm mát nào cũng có thể đạt được, vì vậy các yếu tố nhiệt đối với bộ truyền động bánh răng trục vít là một yếu tố cần xem xét nhưng không phải là một hạn chế. Dầu thường được khuyến cáo nên giữ ở nhiệt độ dưới 200°F (khoảng 93°C) để đảm bảo hoạt động hiệu quả của bất kỳ bộ truyền động trục vít nào.
Hiện tượng quay ngược có thể xảy ra hoặc không, vì nó phụ thuộc không chỉ vào góc xoắn ốc mà còn vào các yếu tố khó định lượng khác như ma sát và độ rung. Để đảm bảo hiện tượng này luôn xảy ra hoặc không bao giờ xảy ra, người thiết kế bộ truyền động trục vít phải chọn các góc xoắn ốc đủ dốc hoặc đủ nông để lấn át các biến số khác. Thiết kế thận trọng thường đề xuất tích hợp hệ thống phanh dự phòng với các bộ truyền động tự khóa khi an toàn là yếu tố quan trọng.
Bộ truyền động bánh răng trục vít có cả dạng nguyên khối và dạng bộ bánh răng hoàn chỉnh. Một số loại có thể được cung cấp kèm theo động cơ servo tích hợp hoặc dưới dạng thiết kế nhiều tốc độ.
Các loại trục vít có độ chính xác cao đặc biệt và phiên bản không có độ rơ được cung cấp cho các ứng dụng yêu cầu giảm tốc độ chính xác cao. Một số nhà sản xuất cũng cung cấp các phiên bản tốc độ cao.