Mô-men ra, hệ số làm việc thực của hộp số so với yêu cầu và tải hướng kính do bánh xích/puly/bánh răng lắp đầu trục.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Động cơ giảm tốc (gearmotor) là bộ động cơ + hộp số liền khối, dùng cho băng tải, tời, máy trộn, xích tải. Bài toán kiểm tra mô-men ra có đủ cho tải không, hộp số có đủ “sức bền dự trữ” fB theo điều kiện làm việc không, và trục ra có chịu được lực kéo lệch của đĩa xích, puly lắp ở đầu trục không.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Hệ số fB giống tải trọng ghi trên xe tải: xe 5 tấn chở 5 tấn đường bằng mỗi ngày 2 giờ thì bền, nhưng chở 5 tấn đường đèo 20 giờ/ngày thì nhanh hỏng. Máy chạy nhiều giờ, va đập, khởi động nhiều lần cần hộp số dư sức hơn. Đĩa xích lắp đầu trục giống treo vật nặng lên đầu cần câu: đường kính đĩa càng nhỏ thì lực kéo xích càng lớn và trục càng bị uốn mạnh.
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.4 mô-men · 0.11 quay · 0.12 công suất · 0.7 hệ số an toàn · 0.8 uốn
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| P, n | Công suất và tốc độ động cơ | kW, v/ph | Nhãn động cơ hoặc catalogue SEW, Nord, Bonfiglioli, Siemens (Flender) |
| i, η | Tỉ số truyền và hiệu suất hộp số | – | Catalogue; bánh răng trụ/côn ≈ 0,95–0,97, trục vít 0,5–0,9 |
| Tr | Mô-men tải cần ở trục ra | Nm | Từ TB18 (T·i·η) hoặc tính lực × bán kính |
| fBr | Hệ số làm việc yêu cầu | – | Biểu đồ SEW theo loại tải I/II/III, số giờ chạy/ngày, số lần khởi động/giờ; thường 1,0–1,8 |
| Mamax | Mô-men cho phép của hộp số | Nm | Catalogue SEW cột Mamax hoặc tính fB × Ma đã in |
| Chi tiết đầu trục, d0 | Loại chi tiết truyền lắp ở trục ra và đường kính vòng chia của nó | mm | Bản vẽ; đĩa xích d0 = p/sin(180°/z) |
| FRa | Tải hướng kính cho phép ở trục ra | N | Catalogue SEW/Nord theo cỡ hộp số (tại giữa đầu trục) |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Tốc độ ra và mô-men ra
Hộp số giảm tốc i lần thì mô-men tăng gần i lần (trừ hao hụt). Công thức 9550 đổi kW và v/ph sang Nm:
na = n / i ; Ma = 9550·P·η / na
Bước 2. Kiểm tra mô-men
Mô-men ra phải không nhỏ hơn mô-men tải:
Ma ≥ Tr
Bước 3. Hệ số làm việc thực
Hộp số chịu được Mamax; tỉ số giữa sức chịu và mức dùng thực là độ dư bền:
fB = Mamax / Ma ≥ fBr
Bước 4. Tải hướng kính đầu trục
Mô-men chia bán kính vòng chia ra lực kéo xích/đai; nhân hệ số fZ vì đai phải căng trước, xích có va đập:
FR = 2000·Ma·fZ / d0 ≤ FRa
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Công suất động cơ | P | 1,5 | kW | |
| 2 | Tốc độ động cơ | n | 1 400 | v/ph | |
| 3 | Tỉ số truyền | i | 25 | ||
| 4 | Hiệu suất hộp số | η | 0,95 | ||
| 5 | Mô-men tải yêu cầu | Tr | 200 | Nm | |
| 6 | Hệ số làm việc yêu cầu fB | fBr | 1,4 | Tra biểu đồ SEW theo loại tải (I/II/III), số giờ/ngày, số lần khởi động/giờ: thường 1,0–1,8 | |
| 7 | Mô-men cho phép của hộp số (catalogue) | Mmax | 400 | Nm | SEW: fB hộp số = Mamax/Ma |
| 8 | Chi tiết truyền đầu trục | tr | Đĩa xích (z ≥ 13) | ||
| 9 | Đường kính vòng chia chi tiết đầu trục | d0 | 120 | mm | |
| 10 | Tải hướng kính cho phép (catalogue) | FRa | 8 000 | N |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 11 | Tốc độ ra | na | 56 | v/ph | |
| 12 | MÔ-MEN RA | Ma | 243 | Nm | Ma = 9550·P·η/na |
| 13 | Ma ≥ mô-men tải | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 14 | Hệ số làm việc thực | fB | 1,65 | fB = Mamax/Ma | |
| 15 | fB ≥ fB yêu cầu | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 16 | Hệ số chi tiết truyền fZ | fZ | 1,4 | Bánh răng 1,15 · xích 1,40 · đai răng 1,50 · đai thang 1,75 · đai dẹt 2,50 (tham khảo SEW) | |
| 17 | Tải hướng kính đầu trục | FR | 5 670 | N | FR = 2000·Ma·fZ/d0 |
| 18 | FR ≤ FRa | Kiểm tra | ĐẠT |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: MÔ-MEN RA = 243 Nm; Hệ số làm việc thực = 1,65; Tải hướng kính đầu trục = 5 670 N.
Kiểm tra: Ma ≥ mô-men tải: ĐẠT; fB ≥ fB yêu cầu: ĐẠT; FR ≤ FRa: ĐẠT.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Hệ số fZ: bánh răng 1,15 · đĩa xích 1,40 · đai răng 1,50 · đai thang 1,75 · đai dẹt 2,50. Đai dẹt cần căng nhiều nên tải lên trục lớn nhất.
- Đọc catalogue SEW: chọn dòng có công suất P, tốc độ ra na gần nhu cầu, rồi xem cột fB in sẵn – phải ≥ fB yêu cầu.
- Nếu fB KHÔNG ĐẠT: chọn hộp số cỡ lớn hơn cùng tỉ số (giữ nguyên động cơ), không cần tăng công suất động cơ.
- Nếu FR KHÔNG ĐẠT: tăng đường kính đĩa xích/puly, đặt chi tiết sát vai trục hơn, hoặc dùng gối đỡ ngoài và khớp nối.
- Lỗi hay gặp: chọn động cơ quá lớn so với tải làm fB thực bé – khi kẹt tải, động cơ đủ sức làm gãy răng hộp số.