Hộp giảm tốc WPS size 250 là hộp số trục vít – bánh vít một cấp, trục vào dương Ø60 mm nằm phía trên trục ra dương Ø90 mm. Khoảng cách tâm trục vít – bánh vít 250 mm, mô men cho phép khoảng 2.290 – 3.430 N·m theo tỉ số 1/10 – 1/60. Hộp số WPS250 hợp với bồn trộn ngang 2.000 lít, motor 15 – 18.5 kW 4 cực: trộn thức ăn chăn nuôi hỗn hợp, bột mì, hạt nhựa tái chế PP/PE, bột đá, keo dán gạch, cát thạch anh.
Hộp thuộc dòng hộp giảm tốc WPS trục cốt trên. Cùng cỡ 250 còn có bản lắp bích motor hộp giảm tốc WPDS size 250. Bồn nhỏ hơn dùng hộp giảm tốc WPS size 200.
1) Thông số kỹ thuật hộp số giảm tốc WPS 250
| Thông số | Giá trị |
| Kích thước / Size | 250 (khoảng cách tâm trục vít – bánh vít 250 mm) |
| Kiểu trục | Trục vào dương nằm trên trục ra (cốt trên), trục ra dương vuông góc trục vào |
| Đường kính trục vào / Rãnh cavet | 60 mm / 18 mm |
| Đường kính trục ra / Rãnh cavet | 90 mm / 25 mm |
| Tỉ số truyền (i) | 1/10, 1/15, 1/20, 1/25, 1/30, 1/40, 1/50, 1/60 |
| Tốc độ trục ra (motor 4 cực 1.400 v/ph) | 140 – 23 vòng/phút |
| Mô men cho phép trục ra | Khoảng 2.290 N·m (1/10) tới 3.430 N·m (1/40) |
| Motor thường gắn | 11 – 15 kW 4 cực, nối khớp nối hoặc puly đai |
| Vật liệu | Vỏ gang đúc; trục vít thép tôi; bánh vít đồng thau hợp kim |
| Dầu bôi trơn | Dầu bánh răng ISO VG 320; trời nóng, tải nặng dùng VG 460 |
- Kiểu 1: WPS – BSS – HW, trục vào và trục ra đều là trục đặc, thông dụng nhất cho bồn trộn mẻ lớn.
- Kiểu 2: WPWKS, trục ra âm, xỏ thẳng vào trục cánh trộn.
- Kiểu 3: WPDS lắp bích motor, cụm máy ngắn, bớt khớp nối và bệ motor.
2) Kích thước lắp đặt hộp giảm tốc WPS size 250
- Đường kính trục vào: 60 mm, rãnh cavet 18 mm.
- Đường kính trục ra: 90 mm, rãnh cavet 25 mm.
- Khoảng cách tâm trục vít – bánh vít: 250 mm.
- Trọng lượng hộp khoảng 280 – 320 kg, dầu khoảng 12 – 15 lít.
- Motor thường gắn: 15 kW 20 HP hoặc 11 kW 15 HP, 1.400 – 1.500 v/ph.
- Bệ máy: thép chữ I hoặc U, bắt 4 bu lông chân đế, căn đồng tâm với trục cánh trộn.
3) Ứng dụng và bảng tra mô men, công suất motor theo tỉ số truyền WPS250
Số liệu tính với motor 4 cực 1.400 v/ph, 50 Hz. Mô men ra = 9.550 × kW / tốc độ ra × hiệu suất hộp (85% ở 1/10 tới 58% ở 1/60).
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (v/ph) | Motor 4 cực khuyến nghị | Mô men ra khi gắn motor (N·m) | Mô men cho phép WPS250 (N·m) | Ứng dụng khác (ngoài bồn trộn) |
| 1/10 | 140 | 15 – 18.5 kW | 870 – 1.073 | Khoảng 2.290 | Băng tải tải nặng puly Ø630 mm (4,6 m/s) |
| 1/15 | 93 | 15 – 18.5 kW | 1.259 – 1.552 | Khoảng 2.670 | Vít tải Ø400 – 500 mm tải xi măng, tro bay |
| 1/20 | 70 | 15 – 18.5 kW | 1.596 – 1.969 | Khoảng 3.050 | Gầu tải năng suất 60 – 80 tấn/giờ |
| 1/25 | 56 | 15 – 18.5 kW | 1.919 – 2.366 | Khoảng 3.240 | Máy rửa cát guồng đôi, máy trộn bê tông 750 L |
| 1/30 | 47 | 15 – 18.5 kW | 2.210 – 2.726 | Khoảng 3.350 | Máy cán thép, máy ép mía |
| 1/40 | 35 | 15 – 18.5 kW | 2.701 – 3.332 | Khoảng 3.430 | Xích tải mía, xích tải gỗ nặng |
| 1/50 | 28 | 15 kW | 3.172 | Khoảng 3.350 | Tời kéo tang Ø500 mm (0,73 m/s), kéo tàu cá lớn |
| 1/60 | 23 | 11 – 15 kW | 2.611 – 3.561 | Khoảng 3.240 | Lò sấy quay Ø1,5 m, bàn xoay hàn bồn lớn |
- Motor 15 kW ở tỉ số 1/60 cho khoảng 3.561 N·m, cao hơn mức cho phép 3.240 N·m khoảng 10%.
- Motor 18.5 kW ở tỉ số 1/50 – 1/60 cho 3.912 – 4.392 N·m, vượt mức cho phép 17 – 36%.
- Tải thực tế nhỏ hơn mô men cực đại của motor thì mức vượt thấp hơn.
4) Bảng tính bồn trộn ngang dùng hộp số WPS250 cho 10 vật liệu thông dụng
a) Bài toán thiết kế bồn trộn ngang 2.000 lít
- Bồn chữ U, cánh trộn ruy băng xoắn 2 lớp (ribbon) đường kính 1.100 mm, dài 2.000 mm.
- Thể tích bồn khoảng 2.170 lít; nạp tối đa 60%, tức 1.300 lít.
- Bán kính cánh R = 0,55 m. Tốc độ đầu cánh = 3,14 × 1,1 × vòng/phút / 60 giây (m/s).
- Mô men cần trên trục trộn: T = thể tích nạp × khối lượng riêng × 9,81 × 0,55 × k.
- K là hệ số cản trộn: bột khô nhẹ 0,6 – 0,9; vật liệu nặng, ẩm, xơ 1,1 – 1,5.
- Hệ số k trong bảng giả định cánh ruy băng 2 lớp: ruy băng ngoài bản rộng khoảng 110 mm, ruy băng trong khoảng 80 mm, khe hở cánh – thành bồn 5 – 10 mm.
- Cánh đơn (chỉ ruy băng ngoài): mô men cần giảm, thời gian trộn mỗi mẻ dài hơn.
- Bản cánh rộng hơn, bước xoắn ngắn hơn, khe hở nhỏ hơn: mô men cần tăng, tăng nhiều nhất ở ruy băng ngoài.
- Bồn đang chạy: đo dòng điện đầy tải, công suất ≈ 1,73 × U × I × cosφ × hiệu suất motor × hiệu suất hộp, rồi tính ngược ra k riêng.
- Công suất cần = T × vòng/phút / 9.550 / hiệu suất hộp. Motor 4 cực 1.400 v/ph.
- Ảnh minh họa: motor 15 kW 4 cực (dải dùng 15 – 18.5 kW) → hộp số WPS250 → khớp nối Ø90 mm → trục cánh trộn trên 2 gối đỡ.
- Bột mì: 1.300 L ≈ 715 kg/mẻ ở tỉ số 1/50, trục trộn 28 v/ph.
- Cát thạch anh: 273 L ≈ 423 kg/mẻ ở tỉ số 1/60, trục trộn 23 v/ph.
b) Bảng tính mẻ trộn, mô men, motor cho 10 vật liệu
| Vật liệu | Khối lượng riêng xốp (kg/m³) / hệ số k | Tỉ số WPS250 – tốc độ trục trộn (tốc độ đầu cánh) | Mẻ trộn tối đa | Mô men cần trên trục trộn (N·m) | Motor 4 cực chọn | Mô men cho phép WPS250 (N·m) |
| Thức ăn chăn nuôi hỗn hợp (cám + bột cá + premix) | 520 / k 0,9 | 1/50 – 28 v/ph (1,61 m/s) | 1.260 L – 655 kg | 3.180 | 18.5 kW (cần 15,0 kW) | 3.350 |
| Bột mì, bột năng làm bánh | 550 / k 0,8 | 1/50 – 28 v/ph (1,61 m/s) | 1.300 L – 715 kg | 3.090 | 18.5 kW (cần 14,6 kW) | 3.350 |
| Hạt nhựa tái chế PP/PE | 450 / k 0,65 | 1/40 – 35 v/ph (2,02 m/s) | 1.300 L – 585 kg | 2.050 | 15 kW (cần 11,4 kW) | 3.430 |
| Phân hữu cơ vi sinh ẩm 25 – 30% | 650 / k 1,25 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 702 L – 456 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Phân bò, phân gà ủ hoai | 700 / k 1,35 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 604 L – 423 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Muối hạt, đường cát công nghiệp | 850 / k 0,95 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 706 L – 601 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Bột phụ gia bê tông, tro bay | 800 / k 1,05 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 679 L – 543 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Bột đá, bột trét tường | 900 / k 1,1 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 576 L – 519 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Keo dán gạch, vữa khô trộn sẵn | 1.400 / k 1,2 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 340 L – 475 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
| Cát thạch anh, cát sấy khô | 1.550 / k 1,35 | 1/60 – 23 v/ph (1,34 m/s) | 273 L – 423 kg | 3.080 | 15 kW (cần 13,0 kW) | 3.240 |
- Mẻ trộn tối đa tính theo mô men cho phép của hộp và mô men motor, đã trừ hiệu suất trục vít.
- Vật liệu nhẹ (bột mì, hạt nhựa tái chế PP/PE) chạy đầy 1.300 L; vật liệu nặng (cát thạch anh) chỉ nạp khoảng 273 L.
- Khởi động khi bồn đầy: mô men đỉnh khoảng 1,5 lần cột mô men cần. Cát thạch anh: 3.080 → khoảng 4.620 N·m, vượt mức cho phép 3.240 N·m khoảng 42%.
- Vật liệu vón cục, độ ẩm cao hơn bảng: hệ số k tăng 30 – 50%, mẻ trộn giảm tương ứng.
c) Ví dụ tính bồn trộn cát thạch anh 380 kg/mẻ
- Khối lượng mẻ: cát thạch anh xốp 1.550 kg/m³. 380 kg / 1.550 = 0,245 m³, tức khoảng 245 lít.
- Mô men cần trên trục trộn: 0,245 × 1.550 × 9,81 × 0,55 × 1,35 ≈ 2.768 N·m.
- 0,245 m³ × 1.550 kg/m³ = 380 kg cát trong bồn.
- Mẻ cát 380 kg tạo lực trọng trường 3.728 N.
- 3.728 N × 0,55 m (bán kính cánh Ø1.100 mm) = 2.050 N·m, coi như cả mẻ cát đè lên đầu cánh.
- 2.050 N·m × 1,35 (hệ số cản k của cát nặng, ma sát lớn) ≈ 2.768 N·m.
- Tốc độ: tỉ số 1/60 cho trục trộn 23,3 v/ph, đầu cánh 1,34 m/s.
- Trục trộn: 1.400 v/ph / 60 = 23,3 v/ph.
- Đầu cánh: 3,14 × 1,1 m × 23,3 v/ph / 60 giây ≈ 1,34 m/s (chu vi cánh × số vòng mỗi giây).
- Công suất trục trộn cần: 6,75 kW. Motor phải cấp khoảng 11,6 kW vì hộp trục vít 1/60 mất 42% thành nhiệt → chọn motor 15 kW 4 cực.
- Trục trộn cần: 2.768 × 23,3 / 9.550 ≈ 6,75 kW. Đây là toàn bộ công suất mẻ cát 380 kg đòi hỏi.
- Hộp trục vít tỉ số 1/60 hiệu suất khoảng 58%: ren trục vít trượt trên răng bánh vít đồng, 42% công suất vào biến thành nhiệt trong dầu.
- Motor phải cấp: 6,75 / 0,58 ≈ 11,6 kW, trong đó khoảng 4,9 kW mất trong hộp.
- Motor chuẩn 11 kW nhỏ hơn 11,6 kW nên lên cỡ 15 kW; motor chạy khoảng 77% tải.
- Mô men motor 15 kW qua hộp 1/60: khoảng 3.561 N·m; WPS250 cho phép khoảng 3.240 N·m.
- Trục motor: 9.550 × 15 / 1.400 = 102 N·m.
- Qua tỉ số 1/60, chưa trừ hiệu suất: 102 × 60 = 6.139 N·m.
- Trừ hiệu suất 58%: 6.139 × 0,58 ≈ 3.561 N·m. Nếu motor chạy đủ 15 kW, trục ra nhận tối đa 15 × 0,58 = 8,7 kW; mẻ cát 380 kg chỉ dùng 6,75 kW.
- 3.561 N·m là khi motor chạy đủ 100% định mức, cao hơn 3.240 N·m khoảng 10%.
- Tải thật của mẻ 380 kg: 2.768 N·m, bằng 85% mức cho phép 3.240 N·m của hộp.
- Motor chỉ sinh mô men theo tải: 2.768 N·m chứ không phải 3.561 N·m.
- Khởi động khi bồn đầy (khoảng 1,5 lần): 2.768 × 1,5 ≈ 4.152 N·m, cao hơn 3.240 N·m khoảng 28% trong vài giây.
- Năng suất: trộn 8 – 12 phút/mẻ, cộng nạp xả 3 phút; 8 giờ ra khoảng 32 – 43 mẻ, tức 12 – 16 tấn/ngày.
d) Dùng tỉ số 1/10 – 1/20 cho bồn trộn qua nhông xích
- Tỉ số 1/10 + nhông xích 1:3: trục trộn 140 / 3 ≈ 47 v/ph, bằng tỉ số 1/30 lắp thẳng.
- Hiệu suất hộp ở 1/10 khoảng 85%, ở 1/30 khoảng 72%. Cùng motor 15 kW, trục trộn nhận thêm khoảng 13% công suất.
- Mô men trên trục trộn: 870 × 3 × 0,96 ≈ 2.505 N·m; hộp WPS250 chỉ chịu 870 N·m (cho phép 2.290 N·m), chạy mát, bánh vít đồng mòn chậm.
- Nhông xích bước 38,1 mm (24B); trục cánh trộn đặt trên 2 gối đỡ riêng ở 2 đầu bồn.
- Tỉ số 1/15 – 1/20 lắp thẳng hợp máy trộn cánh mái chèo Ø650 – 750 mm: 70 – 93 v/ph, đầu cánh 2,4 – 3,7 m/s.
5) Ưu điểm hộp giảm tốc WPS size 250 trong thiết kế máy
- Cỡ lớn nhất dòng WPS: 2.290 – 3.430 N·m với motor 15 – 18.5 kW, dùng cho máy ép mía, gầu tải 60 – 80 tấn/giờ, vít tải tro bay Ø500 mm.
- Trục ra Ø90 mm, then 25 mm: ở 3.430 N·m ứng suất xoắn chỉ khoảng 24 MPa, chịu tải giật khi mía, đá kẹt.
- Một cấp tỉ số tới 1/60: motor 15 kW xuống 23 v/ph trong 1 vỏ hộp, ít chi tiết hơn cụm hộp bánh răng 3 cấp cùng tỉ số.
- Bôi trơn vung té 12 – 15 lít dầu: không cần bơm dầu, két làm mát như hộp bánh răng công suất lớn.
- Hộp nặng khoảng 280 – 320 kg: palăng 0,5 tấn nâng lắp được, không cần cẩu lớn.
- Bánh vít đồng mòn dần, báo hiệu bằng mạt đồng trong dầu trước khi hỏng: chủ động thay bánh vít vào lúc nghỉ vụ.
6) Quá tải khởi động hộp giảm tốc WPS 250 và các loại hộp giảm tốc thông dụng
Mô men đỉnh cho phép lúc khởi động, tính theo bội số mô men định mức (giá trị thường gặp trong catalogue):
| Loại hộp giảm tốc | Đỉnh cho phép khi khởi động (vài giây) | Tải va đập, dừng khẩn tức thời | Ghi chú |
| Trục vít bánh vít (WPA, WPS, WPDS, NMRV) | Khoảng 1,5 – 2 lần | Khoảng 2 lần | Bánh vít đồng chịu va đập kém hơn bánh răng thép; khởi động lúc đầu hiệu suất chỉ khoảng 50%. |
| Bánh răng trụ, côn xoắn (dòng R, K, F, S, ZQ, ZLY, ZDY) | Khoảng 2 lần | Khoảng 2 – 2,5 lần | Răng thép tôi cứng, chịu đỉnh tốt. |
| Cyclo (XWD, XLD, BWD, BLD) | Khoảng 2 – 2,5 lần | Tới khoảng 5 lần | Chịu va đập tốt nhất trong các loại thông dụng. |
| Hành tinh (planetary) | Khoảng 1,5 – 2 lần | Khoảng 2 – 3 lần | Tùy cấp chính xác từng hãng. |
Điều kiện áp dụng mức đỉnh cho phép:
- Đỉnh mô men kéo dài vài giây, không chạy liên tục ở mức đó.
- Số lần khởi động có tải khoảng 10 lần/giờ trở xuống.
- Khởi động trên 10 lần/giờ: hộp trục vít nóng nhanh, bánh vít đồng mòn nhanh.
- Tải kẹt cứng: motor đẩy toàn bộ mô men khởi động ra hộp.
Áp vào bồn trộn cát thạch anh 380 kg/mẻ với WPS250 tỉ số 1/60:
- Khởi động bồn đầy: 2.766 × 1,5 ≈ 4.149 N·m, bằng 128% mức cho phép 3.240 N·m.
- Bồn kẹt cứng, motor 15 kW khởi động trực tiếp (mô men khởi động 2,2 lần): 6.139 × 2,2 × 0,5 ≈ 6.750 N·m, bằng khoảng 208% mức cho phép.
- Khởi động mềm hoặc biến tần giới hạn 1,5 lần mô men định mức: đỉnh khoảng 4.600 N·m, bằng khoảng 142% mức cho phép.
7) FAQ hộp giảm tốc WPS size 250 cho người dùng và người thiết kế máy
- Hộp giảm tốc WPS 250 làm bồn trộn ngang 2.000 lít được không? Được. Bồn chữ U, cánh ruy băng Ø1.100 × 2.000 mm, nạp 1.300 L bột mì, motor 18.5 kW tỉ số 1/50: trục trộn cần khoảng 3.090 N·m, WPS250 cho phép khoảng 3.350 N·m. Với cát thạch anh thì mẻ chỉ khoảng 273 L (423 kg) mới nằm trong giới hạn hộp.
- Bồn trộn 4.000 lít dùng WPS 250 được không? Không. Bồn 4.000 lít cần cánh khoảng Ø1.400 mm. Nạp bột mì 60%, mô men trục trộn khoảng 7.780 N·m, gấp 2,3 lần mức cho phép lớn nhất của WPS250 (3.430 N·m). Mức này thuộc hộp giảm tốc bánh răng hoặc hộp cyclo cỡ lớn.
- Máy ép mía 3 trục dùng WPS 250 được không? Được với máy có mô men trục ép tới khoảng 9.234 N·m. Trục ép quay 5 – 8 v/ph: WPS 250 tỉ số 1/60 (23 v/ph) + bánh răng 1:3 cho khoảng 7,7 v/ph. Hộp cho phép 3.240 N·m ở 1/60, qua bánh răng 1:3 tại trục ép được khoảng 9.234 N·m.
- Gầu tải 70 tấn/giờ cao 25 m dùng WPS 250 được không? Được nhưng dư tải. Gầu tải 70 t/h cao 25 m cần khoảng 6,7 kW tại puly; ở 1/15 (93 v/ph) mô men khoảng 686 N·m. WPS 155 cho phép 930 N·m ở 1/15 đã đủ. Cùng chiều cao 25 m, gầu tải trên khoảng 125 t/h mới vượt mức cho phép của WPS 175.
- Vít tải tro bay Ø500 mm dài 10 m dùng WPS 250 được không? Được. Tỉ số 1/25: vít 56 v/ph, motor 15 kW cho 1.919 N·m, hộp cho phép 3.240 N·m.
- Dùng WPS 250 tỉ số 1/60 hay tỉ số 1/10 + nhông xích 1:6 tiết kiệm điện hơn? Tỉ số 1/10 + xích 1:6 tiết kiệm hơn. Cùng trục máy 23 v/ph, hiệu suất 1/60 khoảng 58%, còn 1/10 × xích khoảng 82%. Với motor 15 kW, trục máy nhận thêm khoảng 3,5 kW; chạy 16 giờ/ngày, 300 ngày/năm là khoảng 16.992 kWh/năm.
- Motor 18.5 kW gắn WPS 250 được không? Được ở tỉ số 1/10 – 1/40: mô men ra 1.073 – 3.332 N·m, dưới mức cho phép. Ở 1/50 – 1/60 motor 18.5 kW cho 3.912 – 4.392 N·m, cao hơn mức cho phép 3.350 / 3.240 N·m khoảng 17 – 36%.
- Máy kéo dây thép, tời capstan Ø500 mm dùng WPS 250 được không? Được nhưng dư. Lực kéo dây 5.000 N trên capstan Ø500 mm cần 1.250 N·m; ở 1/40 dây chạy 0,92 m/s, cần khoảng 6,9 kW. WPS 175 cho phép 1.580 N·m ở 1/40 đã đủ.
- Lắp WPS 250 nặng khoảng 300 kg cần chuẩn bị gì? Palăng 0,5 tấn, móc vào tai cẩu trên vỏ, không móc vào trục. Bệ thép chữ I 200 – 250 mm hoặc bệ bê tông có bu lông chờ. Đặt hộp, căn đồng tâm với trục máy rồi mới đổ vữa chèn chân bệ.
- Dầu WPS 250 dùng loại gì, bao nhiêu lít? Dầu bánh răng ISO VG 320, xưởng nóng hoặc tải nặng dùng VG 460; lượng dầu khoảng 12 – 15 lít, châm tới giữa mắt thăm. Thay lần đầu sau 200 giờ, sau đó mỗi 2.500 – 3.000 giờ.
