Momen Xoắn Có Ý Nghĩa Gì? Những Trường Hợp Nào Làm Thay Đổi Mô Men Của Motor

Đã bao giờ bạn tự hỏi tại sao xe tải khổng lồ leo dốc dễ dàng, còn xe đua lại vọt đi như tên bắn chưa? Chìa khóa nằm ở Mô men xoắn, một "siêu anh hùng" thầm lặng trong thế giới máy móc. Cứ tưởng tượng nó như lực sĩ giúp bạn vặn nắp chai nước ngọt chỉ bằng một "cú ngoáy" nhẹ nhàng ấy. Nghe có vẻ hay ho phải không? Vậy thì đừng bỏ lỡ bài viết này, nơi chúng ta sẽ "bóc trần" bí mật của Mô men xoắn, khám phá vai trò của nó trong động cơ điện, và tìm hiểu điều gì khiến "siêu anh hùng" này thay đổi sức mạnh. Giữ chặt tay lái kiến thức, chuẩn bị "lái" vào hành trình thú vị về kỹ thuật cùng nhau nào!

1. Momen xoắn là gì? Ý nghĩa momen xoắn.

Theo định nghĩa, mô men xoắn chính là một lực xoắn, chúng có xu hướng gây ra các chuyển động quay. Đây cũng là thước đo lực để có thể khiến cho 1 vật thể chuyển động xoay quanh 1 trục.

Mô men xoắn chính là lực được sinh ra khi trong động cơ xảy ra hiện tượng vật thể đang quay quanh trục. Khi có 1 lực tác động vào 1 vật sẽ khiến nó quay quanh 1 điểm, khi đó mômen xoắn sẽ xuất hiện.

Sơ đồ hoạt động của mô men xoắn trong động cơ

Mô men xoắn cực đại cũng là một đại lượng vectơ và hướng của nó sẽ phụ thuộc vào hướng của 1 lực tác dụng lên trên trục. Trong thực tế, 1 con số của mô men xoắn cho chúng ta biết được lực tối đa mà động cơ của máy có thể cung cấp, điều này có nghĩa là mô men xoắn càng lớn thì động cơ càng khỏe. Nó khác với mã lực, cho biết được động cơ có thể giúp cho xe chạy được nhanh như thế nào.

Ý nghĩa momen xoắn

Bạn sử dụng mô men xoắn mỗi ngày, nhưng lại không nhận ra nó. Bạn có thể áp dụng mô men xoắn đến 3 lần trong khi bạn chỉ cần mở 1 cánh cửa bị khóa. Bởi vì khi một người mở 1 cánh cửa, họ phải tiến hành xoay chìa khóa, xoay tay nắm cửa và cuối cùng là đẩy cửa mở để nó xoay lên trên bản lề. Đó là tất cả các phương pháp dùng để áp dụng mô men xoắn. Hay đơn giản là khi bạn đạp một chiếc xe đạp chạy 1 vòng 1 quanh công viên cũng là đang sử dụng mô men xoắn.

Những chiếc xe ô tô có nhiều mô men xoắn cũng sẽ có lực tải tốt hơn trong việc kéo các vật nặng. Chính vì vậy, nếu như bạn đang cần có 1 chiếc xe để chở hoặc kéo 1 lượng hàng nặng, thì tốt nhất nên chọn 1 chiếc xe có thật nhiều mô men xoắn.

 Những chiếc xe ô tô có nhiều mô men xoắn cũng sẽ có lực tải tốt hơn

2. Công thức tính mô men xoắn trên trục của motor

Với mô men xoắn, chúng ta cần biết được lực đó nằm cách trục quay bao xa, vì có thể có được các kết quả khác nhau tùy thuộc vào điều đó.

Công thức tính mô men xoắn: T = P*9.55/ n. Trong đó:

• T là mô men xoắn trên trục động cơ (đơn vị Nm)
• P là công suất của động cơ điện (đơn vị kW)
• n là tốc độ của động cơ (đơn vị v/p) 

Đơn vị mô men xoắn có thể giải thích như sau:

• Cách tính mô men xoắn có thể được tính bằng các đơn vị khác nhau. Theo hệ thống số liệu, mô men xoắn được tính bằng đơn vị Newton mét (Nm), hoặc pound feet (lb/ ft).
• Tuy chúng là các đơn vị không giống nhau, nhưng bạn có thể chuyển đổi giữa các đơn vị này rất dễ dàng: Để chuyển đổi một con số từ đơn vị lb/ ft thành Nm, bạn cần đem nhân nó với 1,35581794833. Để làm ngược lại, thì đem nhân số Nm đó với 0,737562149277.

3. Bảng lực momen xoắn hộp giảm tốc

a) Giảm tốc cycloid

b) Giảm Tốc Trục Vít

c) Giảm Tốc Tải Nặng

d) Giảm tốc bánh răng công trục ra vuông góc

e) Motor giảm tốc GH

4. Những trường hợp của tải làm mô men thay đổi

Về mặt ý nghĩa, công suất của động cơ lớn hay nhỏ quyết định đến việc 1 chiếc xe có thể chạy nhanh đến mức độ nào và với tốc độ tối đa là bao nhiêu. Đối với các động cơ diesel, vì tỷ số nén của động cơ lớn, nhiên liệu sẽ tự cháy dưới áp suất và nhiệt độ cao. Khi tốc độ cháy chậm, động cơ trở nên nặng nề, nên tốc độ quay của động cơ được tăng lên chậm hơn rất nhiều so với các loại động cơ xăng.

Tuy nhiên, với các động cơ xăng thì khi bạn đạp mạnh chân ga, tốc độ quay của động cơ có thể tăng lên từ 1.000v/ p lên đến hơn 6.000v/ p chỉ trong 1 thời gian rất ngắn. Cho nên bạn sẽ dễ tăng tốc và có thể đạt được tốc độ tối đa lớn. Đây cũng chính là lý do tại sao các dòng xe du lịch sử dụng động cơ xăng thông thường có tốc độ quay của động cơ nằm trong ngưỡng là dưới 9.000 v/ p, nhưng các cỗ máy tốc độ, chẳng hạn như xe đua F1 lại có tốc độ quay của động cơ lên tới 15.000, thậm chí là 18.000v/ p.

Tất nhiên, sự so sánh ở đây chỉ được xem là chính xác khi xét trong cùng 1 trình độ của công nghệ. Việc ứng dụng thêm những công nghệ khác nhau, chẳng hạn như turbo tăng áp có thể khiến cho tương quan này có sự thay đổi đáng kể. Ngoài ra, còn tùy vào mục đích sử dụng của từng loại xe mà nhà sản xuất có thể tiến hành thay đổi thiết kế của động cơ để có thể chọn lựa xem nên ưu tiên cho mô men xoắn hay là công suất.

Vậy tại sao các thông số mô men xoắn và công suất cực đại lại đi kèm với số liệu là phải “đạt được ở tốc độ quay” (hoặc ở 1 dải tốc độ quay) xác định nào đó?

Không giống như các loại động cơ điện trên thực tế với công suất và mô men xoắn rất ổn định, do đặc tính sử dụng nhiên liệu hóa thạch kết hợp với quá trình chuyển hóa thành cơ năng bắt nguồn từ quá trình cháy và giãn nở, công suất và mô men xoắn của động cơ đốt trong thường thay đổi đáng kể, tùy theo từng tốc độ quay khác nhau, và chúng chỉ đạt đến mức cực đại tại 1 tốc độ (hoặc một khoảng) quay nhất định.

Đường đặc tính của 2 thông số này thường sẽ có dạng như chiếc parabol lồi. Và đối với hầu hết các loại động cơ thì mô men xoắn thường chỉ đạt đến giá trị cực đại ở tốc độ quay thấp hơn khi đem so với công suất cực đại.

Ngoài ra, các nhà sản xuất cũng thường cố gắng cải tiến động cơ của mình để có thể đạt được mô men xoắn cực đại nằm ở ngưỡng tốc độ quay thấp nhất. Vì như vậy có thể hạn chế được mức tiêu hao nhiên liệu và giúp cho xe có sức kéo tốt hơn ngay từ những cú nhấn ga đầu tiên. Đồng thời, người ta cũng cố gắng duy trì mô men xoắn cực đại này ở trong 1 dải tốc độ thì càng tốt.

Công suất cực đại và mô men cực đại thường tỷ lệ nghịch với nhau

5. Quan hệ giữa công suất và momen xoắn của motor

Mô men xoắn được biết đến là một đại lượng vật lý, chúng biểu thị cho tác động của 1 lực để làm quay 1 vật thể quanh 1 trục, chẳng hạn như lực tác động xiết ốc của một chiếc cờ lê khi tháo ráp động cơ.

Mô men xoắn thường được tính bằng đơn vị thường dùng trong hệ SI là Nm, điều này có nghĩa là mô men xoắn sẽ tỷ lệ thuận với độ lớn của lực tác động vào nó (được đo bằng Newton – ký hiệu là N) và độ dài của cánh tay đòn (tính bằng Mét –ký hiệu m). Trong ví dụ chiếc cờ lê xiết ốc đã nói ở trên thì khi xiết với lực 50N và cánh tay đòn có chiều dài 30cm thì mô men xoắn mà chiếc cờ lê tạo ra được tính là 50 x 0,3 = 15Nm.

Công suất về lý thuyết chính là công mà 1 lực thực hiện được tại 1 điểm trong 1 đơn vị thời gian xác định. Đơn vị thường dùng của công suất còn gọi là “mã lực”, xuất phát từ cách tính của nhà khoa học James Watt về công của một con ngựa phải bỏ ra để kéo được 1 vật nặng 1 pound (tương đương 0,454kg) lên 1 độ cao là 1 foot (0,3048m) trong thời gian là 1 phút.

Đó là với các chuyển động thẳng, còn trong chuyển động tròn cùng với vận tốc quay được tính là n thì quãng đường di chuyển của 1 đơn vị thời gian sẽ được quy đổi thành vận tốc góc. Và lúc này công suất được tính bằng mô men xoắn gây ra bởi tác động quay đem nhân với vận tốc quay. Trong hệ mét thì 1 mã lực sẽ được quy ước là bằng 75kgf.m/ s và 735,5W.

Vòng tua máy chính là số vòng mà trục khuỷu động cơ có thể quay được trong một phút, tính bằng đơn vị rpm (revolutions per minute). Vòng tua máy được sử dụng như một thước đo dành cho tốc độ của bất kỳ loại máy nào đang hoạt động trong 1 thời điểm nhất định. Vòng tua này nếu quay càng nhanh thì lực tạo ra sẽ càng nhiều.

Vòng tua máy chính là số vòng mà trục khuỷu động cơ có thể quay được

Như đã nói ở trên, “bộ 3” mô men xoắn vòng tua máy công suất của động cơ luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Công suất thường có tỷ lệ thuận với vòng tua máy, chúng sẽ tăng dần cho đến khi đạt được giá tị cực đại ở vòng tua 5.000v/ p.

Vòng tua của động cơ cũng như sức mạnh của xe tăng lên khi bạn nhấn chân ga, khi đó thông số kỹ thuật của động cơ thường được trình bày bằng con số mã lực cao nhất chạy theo sau chúng là vòng/ phút mà nó đang xảy ra tại vòng tua máy đó, chẳng hạn như 252 mã lực xuất hiện tại vòng tua 5.600v/ p . 

Những chiếc xe hơi hay xe tải thường có 1 chiếc đồng hồ đo tốc độ để có thể chỉ ra vòng tua động cơ, chúng thường được tính bằng đơn vị là nghìn v/ p. Ở trên cùng của phạm vi đo tốc độ chính là một khu vực còn được gọi là đường đỏ – thường được tô sáng hơn với 1 đường màu đỏ. Điều này có nghĩa là nếu vòng quay động cơ vượt quá khu vực đường đỏ đó có thể gây ảnh hưởng lớn đến động cơ.

6. Yếu tố ảnh hưởng đến mô men xoắn:

• Thiết kế động cơ:
  • Dung tích xi lanh: Dung tích xi lanh lớn hơn thường tạo ra mô men xoắn cao hơn.
  • Tỷ số nén: Tỷ số nén cao hơn giúp tăng hiệu suất và mô men xoắn của động cơ.
  • Hệ thống nạp khí: Hệ thống nạp khí hiệu quả hơn giúp tăng lượng khí nạp vào động cơ, từ đó tăng mô men xoắn.
• Nhiên liệu sử dụng:
  • Xăng: Xăng có thể cháy nhanh hơn diesel, giúp động cơ đạt tốc độ quay cao hơn và tạo ra mô men xoắn thấp hơn.
  • Diesel: Diesel có năng lượng cao hơn xăng, giúp động cơ tạo ra mô men xoắn cao hơn ở vòng tua thấp.
  • Điện: Động cơ điện có thể tạo ra mô men xoắn cao ngay từ vòng tua thấp, giúp xe vận hành êm ái và tiết kiệm năng lượng.
• Hộp số:
  • Tỷ số truyền: Hộp số với tỷ số truyền thấp giúp tăng mô men xoắn tại bánh xe, nhưng giảm tốc độ tối đa của xe.
  • Số vòng tua máy: Mô men xoắn cao nhất thường đạt được ở một số vòng tua máy nhất định.

7. Ưu và nhược điểm của mô men xoắn cao và thấp:

Mô men xoắn cao:

• Ưu điểm:

  • Khả năng tăng tốc nhanh.
  • Khả năng tải nặng tốt.
  • Khả năng off-road tốt hơn.

• Nhược điểm:

  • Tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn.
  • Khả năng vận hành êm ái kém hơn.
  • Động cơ có thể bị hao mòn nhanh hơn.

Mô men xoắn thấp:

• Ưu điểm:

  • Tiết kiệm nhiên liệu hơn.
  • Khả năng vận hành êm ái hơn.
  • Động cơ có tuổi thọ cao hơn.

• Nhược điểm:

  • Khả năng tăng tốc chậm hơn.
  • Khả năng tải nặng kém hơn.
  • Khả năng off-road kém hơn.

8. Ví dụ thực tế về ứng dụng của mô men xoắn:

• Xe tải: Cần mô men xoắn cao để kéo tải nặng. Ví dụ, xe đầu kéo thường sử dụng động cơ diesel có mô men xoắn cao để có thể kéo các dải hàng nặng.
• Xe đua: Cần mô men xoắn cao để tăng tốc nhanh. Ví dụ, xe đua F1 sử dụng động cơ có thể đạt tốc độ quay cao và tạo ra mô men xoắn cao để có thể đạt tốc độ tối đa trong thời gian ngắn.
• Xe điện: Mô men xoắn cao ngay từ vòng tua thấp giúp xe vận hành êm ái và tiết kiệm năng lượng. Ví dụ, xe Tesla Model S có thể tăng tốc từ 0 lên 100 km/h chỉ trong 2,5 giây nhờ mô men xoắn cao của động cơ điện.

Kết luận:

Mô men xoắn" nghe có vẻ hơi khó nhằn, nhỉ? Nhưng đừng lo, bạn thân mến! Giờ thì bạn đã hiểu nó là gì, ảnh hưởng thế nào đến chiếc xe cưng của bạn, và cả cách chọn xe phù hợp với nhu cầu nữa. Nhớ nhé, mô men xoắn cao giúp tăng tốc nhanh, tải nặng tốt, nhưng cũng hao nhiên liệu hơn. Ngược lại, mô men xoắn thấp thì tiết kiệm xăng nhưng tăng tốc chậm hơn. Quan trọng là chọn "cạ cứng" vừa vặn với mình, sử dụng hợp lý, bảo dưỡng thường xuyên để vi vu an toàn, thoải mái. Chúc bạn lái xe vui vẻ!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Động Cơ Giảm Tốc 3 Pha: Ứng Dụng, Các Loại Giảm Tốc Quan Trọng Nhất, Tốc Độ Thông Dụng, Điện Áp Vận Hành, Cách Kiểm Tra Chất Lượng
• Hộp Giảm Tốc Băng Tải: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Động Cơ Giảm Tốc 220v: Ưu Điểm, Công Suất, Tỉ Số Truyền, Các Mẫu Bán Chạy Nhất Hiện Nay
• Phương pháp tháp lắp hộp giảm tốc, bảo trì, sửa chữa
• Motor giảm tốc đảo chiều quay khi đấu điện
• Ưu nhược điểm motor giảm tốc cũ, giá cả, cách chọn
• Các loại hộp giảm tốc nhiều người dùng nhất Châu Âu, Á
• Các motor giảm tốc rẻ nhất, bền nhất tại Việt Nam
• Cấu tạo hộp giảm tốc, thiết kế và tính lực truyền động bánh răng