ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC

Động cơ giảm tốc là motor điện ghép liền hộp số. Thiết bị hạ tốc độ quay ở trục ra. Đổi lại, mô-men xoắn tăng lên nhiều lần. Người dùng còn gọi là motor giảm tốc. Một số nơi gọi là motor hộp số, động cơ hộp số.

Gần như mọi dây chuyền đều có thiết bị này. Chọn đúng loại giúp máy chạy êm và bền. Chọn sai thì nóng, kêu, nhanh hỏng.

1. Động cơ giảm tốc là gì?

Động cơ giảm tốc đổi tốc độ cao thành tốc độ thấp. Lực xoắn ở trục ra tăng theo tỉ lệ tương ứng.

Motor 4 cực chạy khoảng 1.400–1.450 vòng/phút ở lưới 50 Hz. Phần lớn máy chỉ cần 10–150 vòng/phút. Hộp số bù khoảng chênh lệch đó.

Hai công thức cơ bản

• Tốc độ trục ra: n2 = tốc độ motor / tỉ số i.
• Mô-men trục ra: T ≈ 9.550 × P × η / n2.
• P tính bằng kW, T tính bằng N·m. η là hiệu suất hộp số.

Ví dụ minh họa

• Motor 0,75 kW, tỉ số 1/50. Trục ra khoảng 28 vòng/phút.
• Hộp bánh răng hiệu suất 95%. Mô-men đạt khoảng 240 N·m.
• Motor rời cùng công suất chỉ có khoảng 5 N·m.

Cùng công suất, tỉ số càng lớn thì trục ra càng chậm. Bù lại, trục ra càng khỏe.

Công suất không tăng lên qua hộp số. Hộp số chỉ đổi tốc độ lấy mô-men. Một phần nhỏ công suất mất thành nhiệt.

Video dưới đây giới thiệu động cơ giảm tốc bánh răng nghiêng đồng trục RF47 ở các công suất từ 0.75kW.

2. Cấu tạo động cơ giảm tốc

Động cơ giảm tốc gồm hai khối: motor điện và hộp số. Hai khối lắp đồng trục qua mặt bích.

Phần motor điện

• Stator quấn dây đồng, cách điện thường cấp F.
• Rotor lồng sóc bằng nhôm đúc, trục thép.
• Vỏ nhôm hoặc gang, có gân tản nhiệt.
• Quạt sau đuôi làm mát theo tốc độ quay.
• Cấp bảo vệ phổ biến là IP54 hoặc IP55.

Phần hộp số

• Vỏ gang hoặc nhôm đúc, chứa dầu hoặc mỡ.
• Bộ truyền bánh răng trụ, côn, trục vít hoặc cycloid.
• Trục ra đặc gọi là cốt dương.
• Trục ra rỗng gọi là cốt âm.
• Vòng bi, phớt chặn dầu và nút thông hơi.

Ưu điểm của kiểu ghép liền

• Gọn hơn motor rời nối hộp số qua dây đai.
• Không cần căn chỉnh khớp nối khi lắp.
• Ít chi tiết trung gian nên ít hao tổn.
• Kín bụi, kín nước tốt hơn bộ truyền hở.

Pinion đầu trục motor ăn khớp thẳng vào cấp răng đầu tiên. Nhờ vậy cụm máy ngắn và cứng vững.

3. Các loại động cơ giảm tốc theo kết cấu hộp số

Kết cấu hộp số quyết định hiệu suất và độ ồn. Nó cũng quyết định hướng trục ra.

a. Động cơ giảm tốc bánh răng trụ

Trục ra thẳng hàng hoặc song song trục motor. Hiệu suất khoảng 94–98% tùy số cấp. Đây là nhóm động cơ bánh răng.

b. Động cơ giảm tốc bánh răng côn

Trục ra vuông góc với trục motor. Hiệu suất vẫn đạt khoảng 94–96%. Loại này hợp băng tải dài, chạy liên tục.

c. Động cơ giảm tốc trục vít bánh vít

Trục ra vuông góc, kết cấu gọn, chạy êm. Hiệu suất chỉ khoảng 50–90%. Tỉ số càng lớn, hiệu suất càng giảm. Ở tỉ số lớn, bộ truyền tự hãm một phần.

d. Động cơ giảm tốc cyclo

Dùng đĩa cycloid và chốt lăn thay bánh răng. Một cấp đạt tỉ số khoảng 1/6–1/87. Chịu va đập tốt, hợp máy khuấy, máy nghiền.

e. Động cơ giảm tốc hành tinh

Nhiều bánh răng vệ tinh chia tải quanh bánh mặt trời. Kích thước nhỏ nhưng mô-men rất lớn. Độ rơ thấp, hợp máy cần định vị.

Tải nặng chạy liên tục nên dùng bánh răng trụ hoặc côn. Hai loại này tiết kiệm điện hơn. Trục vít rẻ, gọn, hợp tải vừa và nhẹ.

4. Phân loại theo nguồn điện, công suất và tính năng

Ngoài kết cấu, động cơ giảm tốc còn chia theo cách dùng.

Theo nguồn điện

• 3 pha 380 V là lựa chọn chính trong nhà xưởng.
• 3 pha 220 V dùng kèm biến tần vào 1 pha.
• Motor giảm tốc 220v 1 pha dùng khi thiếu 3 pha.

Theo công suất

• Cỡ nhỏ: động cơ giảm tốc mini đến khoảng 400 W.
• Cỡ trung: 0,37–7,5 kW, phổ biến nhất.
• Cỡ lớn: từ 11 kW, gọi là motor giảm tốc tải nặng.

Theo tính năng

• Động cơ giảm tốc có phanh dừng nhanh. Phanh giữ tải khi mất điện.
• Motor giảm tốc cốt âm lồng thẳng vào trục máy.
• Loại chống cháy nổ dùng cho môi trường khí, bụi dễ cháy.

Theo kiểu lắp

• Chân đế bắt xuống bệ máy.
• Mặt bích bắt vào vách hoặc khung máy.
• Tay đòn chống xoay cho loại trục rỗng.

Cần hộp số rời để ghép motor có sẵn? Hãy xem nhóm hộp giảm tốc.

5. Thông số kỹ thuật động cơ giảm tốc cần biết

Động cơ giảm tốc có các thông số chính sau.

Hệ số an toàn

Hệ số an toàn còn gọi là service factor. Đó là tỉ lệ giữa sức chịu của hộp và tải thực.

• Tải êm, chạy 8 giờ mỗi ngày: khoảng 1,0–1,2.
• Tải va đập vừa, chạy 16 giờ: khoảng 1,3–1,5.
• Tải va đập mạnh, chạy 24 giờ: từ 1,5 trở lên.
• Khởi động nhiều lần mỗi giờ cần cộng thêm.

Tư thế lắp đặt

Tư thế lắp quyết định lượng dầu trong hộp. Nó cũng quyết định vị trí nút thông hơi. Cần xác định trước khi chọn hàng.

6. Ứng dụng của động cơ giảm tốc

Động cơ giảm tốc dùng cho mọi máy cần quay chậm, khỏe.

Ứng dụng phổ biến của động cơ giảm tốc.

• Băng tải, con lăn: chuyển hàng trong kho, dây chuyền.
• Máy khuấy, máy trộn: hóa chất, thức ăn, bê tông.
• Nâng hạ: tời, cửa cuốn, thang hàng.
• Thực phẩm: máy ép, máy quay, máy đóng gói.
• Nước thải: máy gạt bùn, máy khuấy bể.
• Nông nghiệp: máy sấy lúa, máy cho ăn tự động.
• Xây dựng: máy trộn vữa, máy nâng vật liệu.
• Gỗ, nhựa: máy cán, máy kéo sợi, máy cuộn.

Gợi ý kết cấu theo ứng dụng

• Băng tải dài, chạy cả ngày: bánh răng côn hoặc trụ.
• Máy nhỏ, cần gọn, tải vừa: trục vít.
• Máy khuấy, máy nghiền va đập: cyclo.
• Tải treo, nâng hạ: loại có phanh.

7. Cách chọn tốc độ và tỉ số truyền

Tỉ số truyền bằng tốc độ motor chia tốc độ cần. Với motor 4 cực khoảng 1.400 vòng/phút, có các mốc sau.

Tốc độ trục ra theo từng tỉ số truyền.

Cách tính tốc độ cần

• Băng tải: tốc độ dài chia chu vi con lăn.
• Ví dụ băng 10 m/phút, con lăn 0,1 m.
• Chu vi khoảng 0,314 m. Con lăn cần khoảng 32 vòng/phút.
• Có nhông xích thì nhân thêm tỉ số nhông.

Cần chỉnh tốc độ linh hoạt thì chọn tỉ số giữa dải. Sau đó dùng biến tần để chỉnh.

Tỉ số một cấp và nhiều cấp

• Bánh răng một cấp thường đến khoảng 1/6–1/8.
• Tỉ số lớn hơn cần hai, ba cấp bánh răng.
• Trục vít một cấp thường từ 1/5 đến 1/100.
• Tỉ số trên 1/100 thường ghép hai cấp.

8. Cách chọn công suất động cơ giảm tốc

Công suất phải đủ cho mô-men tải tại tốc độ trục ra. Chọn theo kW mà bỏ qua tỉ số là sai.

Các bước chọn

• Bước 1: xác định mô-men tải, đơn vị N·m.
• Bước 2: nhân hệ số an toàn theo kiểu tải.
• Bước 3: tính P ≈ T × n2 / (9.550 × η).
• Bước 4: chọn cấp công suất chuẩn kế trên.
• Bước 5: kiểm tra mô-men cho phép của hộp.
• Bước 6: kiểm tra tải hướng kính trên trục ra.

Lưu ý khi tính

• Hộp trục vít phải dùng đúng hiệu suất theo tỉ số.
• Tỉ số 1/60 có thể chỉ đạt khoảng 60%.
• Tải quán tính lớn cần dư địa khởi động.
• Ví dụ máy khuấy đặc, băng tải chất đầy hàng.
• Nhông xích, puly treo đầu trục tạo tải hướng kính lớn.
• Nên đặt nhông sát vai trục để giảm tải này.

Dải phổ biến là motor giảm tốc 1HP 0,75 kW. Lớn nhất thường tới 7,5 kW. Đây là dải đa số máy vừa và nhỏ dùng.

9. Vấn đề người dùng thường gặp khi chọn động cơ giảm tốc

Phần lớn sự cố do khâu chọn, không do thiết bị lỗi.

• Sai tỉ số: máy quá nhanh hoặc quá chậm. Thường phải đổi cả cụm.
• Đủ kW, thiếu mô-men: motor quá dòng, nhảy aptomat.
• Bỏ qua hệ số an toàn: bánh răng mòn nhanh.
• Nhầm trục: sai đường kính, nhầm cốt âm và cốt dương.
• Nhầm mặt bích: lỗ bắt không khớp khung máy cũ.
• Không báo tư thế lắp: thiếu dầu bôi trơn, dễ rò dầu.
• Dùng 1 pha cho tải nặng: mô-men khởi động yếu, máy ì.
• Hàng bãi, hàng cũ: khó biết số giờ chạy, độ mòn.
• Hàng không rõ nguồn gốc: nhãn thiếu thông số, vật liệu kém.
• Biến tần quá thấp: dưới khoảng 25 Hz, quạt yếu, motor nóng.

Chọn theo xuất xứ

• Hàng Nhật, châu Âu bền, ổn định nhưng chi phí cao.
• Hàng Đài Loan cân bằng chất lượng và chi phí.
• Hàng Trung Quốc đa dạng. Chất lượng chênh lệch lớn giữa nhà máy.
• Nên đối chiếu nhãn máy với catalog trước khi lắp.

10. Câu hỏi thường gặp về động cơ giảm tốc

• Động cơ giảm tốc khác hộp giảm tốc thế nào?
  Hộp giảm tốc chỉ là phần hộp số. Động cơ giảm tốc gồm cả motor và hộp số.
• Tỉ số lớn có làm động cơ khỏe hơn?
  Có, mô-men tăng theo tỉ số. Nhưng không vượt mô-men cho phép của hộp.
• Động cơ giảm tốc trục vít có tự hãm không?
  Chỉ một phần, ở tỉ số lớn. Tải treo cần thêm phanh điện từ.
• Nên chọn động cơ giảm tốc 1 pha hay 3 pha?
  Có điện 3 pha thì nên dùng 3 pha. Loại 1 pha hợp tải nhẹ, công suất nhỏ.
• Động cơ giảm tốc chạy biến tần được không?
  Được với motor 3 pha. Chạy lâu ở tần số thấp nên thêm quạt riêng.
• Vì sao hộp trục vít nóng hơn hộp bánh răng?
  Do ma sát trượt lớn, hiệu suất thấp hơn. Tổn hao biến thành nhiệt.
• Động cơ giảm tốc lắp đứng được không?
  Được, nhưng phải chọn đúng tư thế lắp ngay từ đầu.
• Động cơ giảm tốc chạy liên tục 24 giờ được không?
  Được, nếu hệ số an toàn đủ lớn. Hãy tính theo kiểu tải.
• Tốc độ trục ra của động cơ giảm tốc tính thế nào?
  Lấy tốc độ motor chia cho tỉ số truyền. Motor 4 cực quay khoảng 1.400–1.450 vòng/phút, ghép tỉ số 1/30 cho trục ra khoảng 47–48 vòng/phút.
• Động cơ giảm tốc chân đế và mặt bích khác gì nhau?
  Bản chân đế bắt bu lông xuống bệ máy. Bản mặt bích bắt thẳng vào thành máy, đồng tâm tốt và gọn hơn.
• Nên dùng motor 4 cực hay 6 cực để ghép hộp số?
  Motor 4 cực phổ biến nhất, có nhiều tỉ số để chọn. Motor 6 cực cho trục ra chậm hơn với cùng tỉ số, chạy êm hơn nhưng thân lớn hơn ở cùng công suất.
• Động cơ giảm tốc trục rỗng là gì?
  Đây là loại có trục ra rỗng kèm rãnh then, lồng thẳng vào trục máy, không cần khớp nối. Loại này còn được gọi là motor giảm tốc cốt âm.
• Cấp bảo vệ IP55 có ý nghĩa gì với động cơ giảm tốc?
  IP55 chống bụi ở mức không ảnh hưởng hoạt động và chống tia nước phun. Nơi ẩm ướt, thường xuyên rửa bằng nước nên chọn IP55 trở lên, có khi IP65.
• Động cơ giảm tốc có phanh dùng khi nào?
  Dùng cho máy nâng hạ, băng tải dốc, cửa và các máy cần dừng đúng vị trí. Phanh điện từ giữ trục đứng yên cả khi mất điện.
• Hiệu suất động cơ giảm tốc phụ thuộc vào gì?
  Phụ thuộc hiệu suất motor (IE1, IE2, IE3) và kiểu hộp số. Mỗi cấp bánh răng đạt khoảng 95–98%, còn hộp trục vít chỉ khoảng 50–90% tùy tỉ số.

Động cơ giảm tốc được chia thành các nhóm theo công suất, điện áp và kiểu hộp số dưới đây:

• Động Cơ Giảm Tốc 200W
• Động Cơ Giảm Tốc 0.5HP 0.37Kw
• Motor Giảm Tốc 1HP 0.75Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 1.5HP 1.1Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 2HP 1.5Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 3HP 2.2Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 4HP 3Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 5HP 3.7Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 4Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 5.5Kw
• Động Cơ Giảm Tốc 10HP 7.5Kw
• Motor Giảm Tốc Tải Nặng
• Động Cơ Bánh Răng
• Động Cơ Giảm Tốc ABB
• Động Cơ Giảm Tốc Mini
• Motor Giảm Tốc Cốt Âm
• Động Cơ Giảm Tốc Có Phanh
• Motor Giảm Tốc 220V
• Motor Giảm Tốc Wansin
• Motor Sew
• Motor Nord