Ưu Và Nhược Điểm Của Việc Dùng Khớp Nối Trục Và Lắp Trực Tiếp Qua Mặt Bích

Khớp nối trục motor là chi tiết nối cốt động cơ với trục máy công tác (bơm, hộp số, quạt, máy nén) để truyền momen xoắn, đồng thời bù một phần độ lệch tâm, lệch góc và giảm va đập. Cách còn lại là lắp trực tiếp qua mặt bích: motor mặt bích (B5, B14) gắn thẳng vào hộp số hoặc thân bơm, cốt motor cắm vào lỗ trục của máy. Dùng khớp nối khi hai máy đặt riêng trên bệ, cần bù lệch và dễ tháo; lắp mặt bích khi cần gọn, đồng tâm sẵn và ít phải căn chỉnh.

1) Khớp nối trục motor dùng để làm gì

Khi motor và máy công tác nằm trên cùng một đường tâm, khớp nối là cách truyền lực gọn nhất, không qua bánh răng, xích hay dây curoa. Ngoài truyền momen, khớp nối mềm còn làm ba việc mà thợ lắp máy rất quý: bù sai lệch lắp đặt, hấp thụ va đập khi khởi động và đảo chiều, ngắt đường truyền rung giữa hai máy.

Ba loại sai lệch khi ghép hai trục: lệch tâm song song (hai đường tâm song song nhưng không trùng), lệch góc (hai đường tâm cắt nhau một góc nhỏ) và xê dịch dọc trục (khe hở giữa hai đầu cốt thay đổi do nhiệt, do lực dọc). Khớp nối cứng gần như không bù được sai lệch nào; khớp nối mềm bù được ở mức nhỏ.

2) Các loại khớp nối trục motor

a) Khớp nối cứng: ống măng sông, chia đôi, mặt bích cứng

Khớp nối ống (măng sông) là ống thép dày có rãnh then và vít hãm, nối hai đầu trục. Khớp nối chia đôi gồm hai nửa vỏ trụ ôm lấy hai đầu trục, bắt bu lông, tháo lắp được mà không phải dịch máy. Khớp nối mặt bích cứng là hai đĩa có moay ơ lắp then, bắt bu lông với nhau. Cả ba truyền momen tốt, rẻ, nhưng đòi hỏi hai trục gần như đồng tâm tuyệt đối, dùng cho trục dài nối tiếp, tốc độ vừa phải.

b) Khớp nối mềm vấu cao su (khớp nối con nhện)

Hai nửa moay ơ có vấu xen kẽ, ở giữa là miếng đệm cao su hoặc nhựa PU hình sao (con nhện). Gọn, rẻ, thay đệm nhanh, bù lệch tâm khoảng vài phần mười mm và lệch góc khoảng 1°. Dùng nhiều nhất cho motor nối bơm, motor nối hộp số nhỏ đến trung bình.

c) Khớp nối chốt cao su (khớp nối vòng đàn hồi)

Hai mặt bích, một bên bắt chốt thép có lồng bạc cao su, cắm vào lỗ của mặt bích bên kia. Chịu momen lớn hơn khớp vấu cùng cỡ, giảm chấn tốt, phổ biến ở bơm ly tâm trục ngang, quạt ly tâm, máy nghiền dùng motor 11–200kW.

d) Khớp nối xích và khớp nối bánh răng

Khớp nối xích dùng hai đĩa xích và một đoạn xích kép quấn quanh, tháo lắp nhanh, chịu tải lớn, cần mỡ bôi trơn và vỏ che. Khớp nối bánh răng gồm moay ơ răng ngoài ăn khớp với vỏ răng trong, tỉ số truyền 1:1, truyền momen rất lớn trong kích thước nhỏ, dùng cho máy cán, cẩu trục, bơm lớn; cần dầu mỡ và chỉ bù lệch nhỏ.

e) Khớp nối đĩa, cardan và thủy lực

Khớp nối đĩa (lá thép mỏng ghép chồng) không có khe hở, chịu tốc độ cao, dùng cho servo, máy nén, bơm cao tốc. Khớp cardan (chữ thập) truyền được khi hai trục lệch góc lớn, nhưng tốc độ trục ra dao động theo góc lệch nếu chỉ dùng một khớp; dùng cặp hai khớp đối xứng để triệt tiêu dao động. Khớp nối thủy lực truyền lực qua dầu giữa cánh bơm và cánh tuabin, cho khởi động mềm với băng tải dài, máy nghiền quán tính lớn.

3) Lắp trực tiếp qua mặt bích là gì

Motor mặt bích có mặt bích đúc liền ở nắp trước. Kiểu B5 là mặt bích lớn có lỗ bắt bu lông xuyên qua (FF), kiểu B14 là mặt bích nhỏ có lỗ ren (FT), kiểu B35 vừa có chân đế vừa có mặt bích. Mặt bích có gờ định tâm gia công chính xác, khi lắp vào hộp số hoặc thân bơm thì hai trục tự đồng tâm, không phải căn chỉnh.

• Kích thước theo khung IEC; motor 2 cực khung lớn có cốt nhỏ hơn bản 4 cực.
• Motor 6 cực cùng khung có công suất thấp hơn một đến hai cấp nhưng cốt và mặt bích giống bản 4 cực.
• Đối chiếu mã khung, đường kính cốt, then và mặt bích trên tem motor trước khi ghép với hộp số.

4) So sánh ưu nhược điểm: khớp nối trục và lắp trực tiếp mặt bích

• Khớp nối trục: ưu điểm là bảo vệ được bạc đạn hai máy khi có lệch nhỏ, cách rung, đổi motor khác hãng dễ; nhược điểm là tốn chỗ, tốn công căn chỉnh, lệch nhiều thì đệm cao su mòn nhanh.
• Lắp mặt bích: ưu điểm là gọn, nhanh lắp, đồng tâm chuẩn từ nhà máy; nhược điểm là motor và máy phải cùng chuẩn mặt bích, cốt, then, và lực dọc, lực hướng kính từ máy truyền thẳng vào bạc đạn motor.

5) Thông số cần có để chọn khớp nối cho motor

• Công suất và tốc độ motor: tính momen T (Nm) = 9550 × P (kW) / n (vòng/phút). Motor 7.5kW 4 cực 1.450 vòng/phút có T ≈ 49Nm.
• Hệ số làm việc của tải: bơm ly tâm, quạt khoảng 1,0–1,25; băng tải, máy khuấy 1,25–1,5; máy nghiền, máy nén piston 1,75–2,5. Ví dụ trên với máy khuấy: 49 × 1,5 ≈ 74Nm, chọn khớp có momen danh định từ 80Nm trở lên.
• Đường kính hai trục và kiểu then: cốt motor theo khung (bảng mục 3), trục máy đo bằng thước kẹp; khớp nối có thể khoét lỗ hai bên khác nhau.
• Tốc độ tối đa: khớp nối có giới hạn vòng/phút theo cỡ; motor 2 cực 2.900 vòng/phút cần cỡ khớp và cân bằng tốt hơn.
• Khoảng cách hai đầu trục, môi trường: nhiệt độ, dầu mỡ, hóa chất ảnh hưởng tới vật liệu đệm cao su, PU.

Thông số điện của motor cũng cần ghi lại khi chọn khớp và lắp máy: điện áp 3 pha 380V hay 1 pha 220V, dòng định mức (3 pha 380V khoảng 2A với 0.75kW, 8,7A với 4kW, 15A với 7.5kW, 29–30A với 15kW). Motor chạy qua biến tần có tăng tốc mềm sẽ giảm đáng kể va đập lên khớp nối so với khởi động trực tiếp, nơi momen khởi động có thể gấp 2–2,5 lần định mức.

6) Ứng dụng khớp nối trục và motor mặt bích

Khớp nối trục motor cho máy bơm ly tâm trục ngang, bơm chữa cháy, bơm cấp nước lò hơi; khớp nối cho quạt ly tâm công nghiệp; khớp nối mềm cho máy nén khí trục vít; khớp nối chốt cao su cho máy nghiền đá, máy nghiền búa; khớp nối xích cho băng tải và máy trộn; khớp nối bánh răng cho máy cán thép, cầu trục. Motor mặt bích lắp trực tiếp cho hộp giảm tốc có mặt bích đầu vào, động cơ giảm tốc liền khối, máy bơm ly tâm liền trục, bơm trục đứng nhiều tầng cánh, máy khuấy bồn hóa chất.

7) Lắp đặt và căn chỉnh khớp nối trục

1. Làm sạch cốt, lỗ khớp, then; kiểm tra then vừa khít, không lỏng.
2. Nung nóng moay ơ khoảng 80–100°C nếu lắp chặt, không dùng búa đóng trực tiếp vì dễ hỏng bạc đạn motor.
3. Đặt hai máy, chừa khe hở giữa hai nửa khớp đúng tài liệu (thường 2–5mm với khớp vấu).
4. Căn lệch tâm và lệch góc bằng thước thẳng và thước lá, tốt hơn là đồng hồ so hoặc thiết bị laser. Mức thường dùng: lệch tâm dưới khoảng 0,1mm ở 1.500 vòng/phút, dưới khoảng 0,05mm ở 3.000 vòng/phút.
5. Kê căn đệm inox dưới chân motor, không kê bằng giấy, bìa hay tôn rỉ; kiểm tra chân lệch (chân cập kênh) trước khi siết.
6. Siết bu lông chân đúng lực, kiểm tra lại độ đồng tâm, lắp vỏ che khớp nối rồi mới chạy thử.

8) Câu hỏi thường gặp về khớp nối trục motor và lắp mặt bích

a) Người sắp mua khớp nối hoặc motor mặt bích cần hỏi gì, xác minh gì

• Cần cung cấp thông tin gì để chọn khớp nối? Công suất, tốc độ motor, đường kính cốt motor và trục máy, kích thước then, khoảng cách hai đầu trục, loại máy công tác và số lần khởi động mỗi giờ. Thiếu loại tải thì người bán không tính được hệ số làm việc, dễ chọn khớp nhỏ.
• Xem gì trên tem motor để biết lắp mặt bích được không? Tem ghi kiểu lắp (IM B3 chân đế, IM B5 mặt bích lớn, IM B14 mặt bích nhỏ, IM B35 chân đế kèm mặt bích) và mã khung. Đối chiếu với mặt bích đầu vào hộp số hoặc thân bơm: đường kính vòng bu lông, gờ định tâm, đường kính cốt và chiều dài cốt phải khớp.
• Làm sao nhận ra khớp nối kém chất lượng? Moay ơ đúc gang có rỗ khí, lỗ khoét lệch tâm (đặt lên cốt quay thấy đảo rõ), rãnh then không thẳng, đệm cao su cứng giòn hoặc quá mềm. Khớp đúng cỡ nhưng nhẹ hơn hẳn hàng thông thường cũng là dấu hiệu vật liệu mỏng.
• Nên chọn motor chân đế dùng khớp nối hay motor mặt bích? Máy đã có sẵn mặt bích chuẩn IEC (hộp số, bơm liền trục) thì motor mặt bích gọn và nhanh. Máy đặt riêng trên bệ như bơm trục ngang lớn, quạt, máy nén thì dùng motor chân đế và khớp nối mềm.
• Giá khớp nối khoảng bao nhiêu? Theo giá trung bình thị trường Việt Nam, khớp nối vấu cao su cho motor dưới 7.5kW thường từ vài trăm nghìn đồng; khớp nối chốt cao su, khớp xích, khớp bánh răng cho motor vài chục kW lên tới vài triệu đến vài chục triệu đồng tùy cỡ và vật liệu.

b) Người đã mua: lắp cho đúng, dùng cho bền

• Lắp khớp nối lên cốt motor thế nào để không hỏng bạc đạn? Nung nóng moay ơ hoặc dùng cảo ép đẩy vào, tì vào đầu cốt chứ không tì vào vỏ motor. Đóng búa vào moay ơ làm bi bạc đạn in vết lên rãnh, chạy vài tuần là kêu rè.
• Căn đồng tâm đơn giản khi không có đồng hồ so? Đặt thước thẳng áp lên mặt trụ ngoài hai nửa khớp ở bốn vị trí trên, dưới, trái, phải; dùng thước lá đo khe hở mặt đầu ở bốn vị trí. Chênh lệch lớn thì kê đệm hoặc dịch chân motor đến khi khe hở đều.
• Chạy thử cần kiểm tra gì? Chạy không tải 10–15 phút, sờ vỏ bạc đạn hai đầu motor, nghe tiếng; đo dòng ba pha bằng ampe kìm so với tem. Sau 1–2 ngày chạy có tải, kiểm tra lại độ đồng tâm vì bệ và bu lông chân hay lún, lỏng ban đầu.
• Bao lâu thay đệm cao su? Kiểm tra mỗi 3–6 tháng: đệm nứt, chai cứng, có bụi cao su đen bám quanh khớp là dấu hiệu lệch tâm hoặc quá tải; thay đệm và căn lại.
• Motor mặt bích lắp vào hộp số cần lưu ý gì? Bôi một lớp mỡ chống kẹt lên cốt và then trước khi cắm vào để sau này tháo được; siết bu lông mặt bích chéo đều; kiểm tra phớt đầu vào hộp số để dầu không thấm sang motor.

c) Các lỗi thường mắc và cách chỉnh sửa

• Ghép khớp nối cứng cho hai máy đặt riêng bệ: bạc đạn hai đầu nóng, kêu sau vài tuần, có khi gãy cốt. Cách sửa: thay bằng khớp nối mềm phù hợp và căn chỉnh lại.
• Không chừa khe hở dọc trục: hai nửa khớp tì vào nhau, khi nóng lên cốt giãn, đẩy dọc trục làm bạc đạn chịu lực dọc. Triệu chứng là tiếng rít, nóng bạc đạn phía trước. Cách sửa: chỉnh lại khe hở theo tài liệu khớp.
• Chân motor bị cập kênh: siết bu lông xong motor bị vặn, khe hở không khí giữa stator và rotor không đều, motor rung theo tần số điện, kêu ù. Cách sửa: nới từng bu lông chân, đo bằng thước lá, kê đệm chân hở rồi siết lại.
• Then lỏng, moay ơ trượt trên cốt: rãnh then bị toác, cốt mòn vòng. Cách sửa: thay then đúng kích thước, nếu rãnh đã toác thì phay rãnh mới lệch 90° hoặc thay cốt, siết vít hãm có keo khóa ren.
• Chọn khớp theo đường kính cốt mà quên momen: khớp vừa lỗ nhưng momen danh định nhỏ, đệm cao su nát sau vài ngày với máy nghiền, máy nén. Cách sửa: tính lại momen nhân hệ số làm việc, chọn cỡ khớp lớn hơn và khoét lỗ theo cốt.

d) Dành cho sinh viên cơ điện mới vào ngành: nên tìm hiểu gì trước

• Khái niệm cần nắm? Momen xoắn và công thức T = 9550 × P / n, hệ số làm việc, lệch tâm, lệch góc, xê dịch dọc trục, cân bằng động, kiểu lắp IM B3/B5/B14/B35, mã khung IEC, mối ghép then và dung sai lắp ghép.
• Nên tìm hiểu thiết bị nào trước? Bắt đầu với cụm motor chân đế + khớp nối vấu + bơm ly tâm nhỏ, vì dễ tháo lắp và thấy rõ ảnh hưởng của lệch tâm. Sau đó tới motor mặt bích ghép hộp số, rồi khớp chốt cao su, khớp bánh răng cho máy lớn.
• Thứ tự học hợp lý? Học cách đọc tem và bản vẽ kích thước motor, tiếp theo là tính momen và chọn cỡ khớp, rồi thực hành căn chỉnh bằng thước – thước lá, sau đó bằng đồng hồ so; cuối cùng tìm hiểu đo rung để đánh giá chất lượng căn chỉnh. Có thể đọc thêm các bài trong mục kỹ thuật motor điện.
• Tự kiểm chứng bằng dụng cụ đo? Đo dòng motor bằng ampe kìm trước và sau khi căn chỉnh lại một cụm bơm bị lệch: dòng thường giảm một chút, nhiệt độ bạc đạn giảm rõ. Dùng đồng hồ so gắn lên cốt quay một vòng để đọc độ đảo, so với mức 0,05–0,1mm.
• Hiểu sai hay gặp? Nghĩ khớp nối mềm "bù được hết" sai lệch. Khớp mềm chỉ bù sai lệch nhỏ; lệch nhiều thì phần mềm chịu tải xoay chiều liên tục, sinh nhiệt, nát đệm và truyền tải phụ vào bạc đạn.

Nội dung liên quan:

• Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
• Động Cơ Điện 1 Pha Các Công Suất, Ứng Dụng Cấu Tạo Và Chất Lượng Sản Phẩm
• Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
• Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
• Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
• Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsu Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc