Tính lực kéo của motor giảm tốc hay còn gọi là tính sức kéo của motor hộp số là để phục vụ cho quá trình tính toán, hỗ trợ công việc. Tính toán lực kéo của motor giảm tốc là một bước quan trọng để đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống truyền động.
Trong các hệ thống truyền động công nghiệp, động cơ điện liền hộp giảm tốc (motor giảm tốc) đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi và truyền động chuyển động từ động cơ hoặc nguồn cung cấp năng lượng sang các thiết bị hoạt động. Motor giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất, vận chuyển, khai thác mỏ và nông nghiệp.
Nội dung
1) Tại sao cần tính lực kéo của motor giảm tốc?
- Đảm bảo hiệu suất: Tính toán lực kéo của motor giảm tốc giúp xác định mức độ tải trọng mà hệ thống truyền động có thể xử lý. Bằng cách tính toán lực kéo, người kỹ thuật có thể chọn motor giảm tốc có công suất phù hợp để đảm bảo hiệu suất tối ưu của hệ thống. Nếu lực kéo vượt quá khả năng chịu tải của motor giảm tốc, nó có thể dẫn đến hiện tượng quá tải, làm giảm tuổi thọ của motor và gây hỏng hóc hệ thống.
- Đảm bảo an toàn: Tính toán lực kéo của motor giảm tốc cũng đảm bảo rằng hệ thống truyền động hoạt động trong giới hạn an toàn. Khi biết được lực kéo, người kỹ thuật có thể đánh giá khả năng kiểm soát và dừng chuyển động của hệ thống. Nếu lực kéo vượt quá giới hạn an toàn, có thể xảy ra tình huống mất kiểm soát hoặc tai nạn. Việc tính toán lực kéo giúp đảm bảo rằng hệ thống truyền động được thiết kế và vận hành đúng các tiêu chuẩn an toàn.
- Tối ưu hóa hiệu suất: Tính toán lực kéo cũng giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống truyền động. Bằng cách biết lực kéo, người kỹ thuật có thể điều chỉnh các thông số như tốc độ quay và mô-men xoắn để đạt được hiệu suất tối đa của motor giảm tốc. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ của motor, đồng thời giảm chi phí vận hành và bảo trì.
2) Cách tính toán lực kéo của motor giảm tốc
a) Xác định thông số đầu vào
- Tốc độ quay của motor đầu vào (N1): Đây là tốc độ quay của motor trước khi đầu ra được giảm tốc bởi hộp giảm tốc. Tốc độ này được đo bằng đơn vị vòng/phút (RPM).
- Mô-men xoắn của motor đầu vào (T1): Đây là mô-men xoắn tạo ra bởi motor trước khi đầu ra được giảm tốc. Mô-men xoắn được đo bằng đơn vị Newton mét (Nm).
b) Tính toán lực kéo đầu ra
- Tốc độ quay của motor đầu ra (N2): Đây là tốc độ quay của motor sau khi đầu ra đã được giảm tốc bởi hộp giảm tốc. .
- Tỉ số truyền của hộp giảm tốc (i): Tỉ số truyền là tỉ lệ giữa tốc độ đầu vào và tốc độ đầu ra của hộp giảm tốc. Nó xác định sự giảm tốc của hệ thống và được biểu thị bằng một số không đơn vị: i = N1 / N2
- Mô-men xoắn của motor đầu ra (T2): Đây là mô-men xoắn tạo ra bởi motor sau khi đầu ra đã được giảm tốc. Mô-men xoắn này được tính dựa trên tỉ số truyền và mô-men xoắn đầu vào: T2 = T1 * i.
c) Áp dụng công thức tính lực kéo
Giải thích công thức tính lực kéo: Lực kéo của motor giảm tốc có thể được tính bằng công thức sau:
F = (T2 * 1000) / r,
trong đó:
- F là lực kéo tính bằng đơn vị kilogram (kg)
- T2 là mô-men xoắn đầu ra tính bằng đơn vị Newton mét (Nm)
- r là bán kính của bánh xe hoặc đĩa tải tính bằng mét (m).
3) Áp dụng bài toán thực tế
a) Bài toán xuôi: Tính lực kéo của motor giảm tốc có sẵn
Giả sử chúng ta có một motor giảm tốc với tốc độ quay đầu vào là 1500RPM, mô-men xoắn đầu vào là 50 Nm và tốc độ quay đầu ra là 300RPM. Nếu bán kính của bánh xe là 0.5 m, ta có thể tính lực kéo như sau:
- Tỉ số truyền động: i = N1/N2 = 1500/3000 = 5
- Mô-men xoắn đầu ra (T2) = T1 * i = 50 Nm * 5 = 250 Nm
- Bán kính bánh xe (r) = 0.5 m
Áp dụng công thức tính lực kéo:
F = (T2 * 1000) / r = (250 Nm * 1000) / 0.5 m = 500,000 N
Vậy lực kéo của motor giảm tốc trong trường hợp này là 500,000 N (Newtons) hoặc khoảng 50,987 kg (kilogram).
Tuy nhiên, để có kết quả chính xác và chi tiết hơn, cần lưu ý rằng tính toán lực kéo cần xem xét các yếu tố khác như hiệu suất của hệ thống truyền động, hiệu quả của motor giảm tốc, và các yếu tố tải khác như ma sát, trọng lượng tải, và điều kiện làm việc. Các thông số và công thức cụ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết kế và yêu cầu của hệ thống truyền động cụ thể.
b) Bài toán ngược: Lựa chọn motor giảm tốc để đạt lực kéo mong muốn
Giả sử cần chọn loại motor giảm tốc cho hệ thống truyền động kéo được kiện hàng nặng 7 tấn trên đường ray. Đường kính bánh xe là D300. Mong muốn tốc độ kéo đạt 12m/phút, động cơ truyền động bánh xe bằng xích nhông tỉ lệ 1:1 như hình vẽ dưới.
* Chọn động cơ giảm tốc có tốc độ như sau:
Lấy các thông số chuẩn: động cơ 3 pha 4 cực, điện áp 380v, f =50Hz
Tốc độ vào của motor tính theo công thức:
Trong đó:
- N: Tốc độ của động cơ (vòng/phút)
- f: Tần số
- 1 - s: Hệ số trượt phụ thuộc vào hệ thống truyền động, lấy chuẩn 0.97
Như vậy: N = 120*50*0.97/4 = 1455 vòng/phút
Tốc độ ra của motor giảm tốc tính theo công thức: N2 = V/(D*pi) = 12/(0.3*3.14) = 12.74 vòng/phút
Tỷ số truyền của động cơ giảm tốc: I = N2/N = 12.74/1450 = 1/114
* Chọn động cơ giảm tốc có công suất như sau:
Công thức tính momen trên trục bánh xe : T = U * W * D/2
Trong đó:
- T là momen tải trên trục bánh xe
- W là trọng lượng xe + hàng = 7 tấn = 7000kg
- D là đường kính bánh xe
- U là hệ số ma sát
Ở đây hệ số ma sát phụ thuộc vào loại ma sát và thiết kế hệ thống truyền động. Bài toán này là ma sát trượt, tra bảng loại ma sát giữa bánh xe và đường ray ta lấy U = 0.2
Như vậy: T1 = 0.2 * 7000 * (0.3/2) = 2100 N.m
Hiệu suất truyền động từ trục motor giảm tốc sang trục bánh xe phụ thuộc vào công nghệ chế tạo, chọn trung bình H = 0.95
Như vậy: T2 = T1/H = 2100 / 0.95 = 2210 Nm
Giả sử motor giảm tốc cần làm việc 8 - 10 giờ mỗi ngày, lấy hệ số tải trung bình k = 1.25
Như vậy: T = T2 * k = 2210 * 1.25 = 2762.5 Nm
Công suất động cơ nên chọn: P = T * N2 / 9550 = 3.68kW = 3.6HP
4) Ứng dụng của tính lực kéo motor giảm tốc trong công nghiệp
Tính lực kéo của motor giảm tốc là một quá trình quan trọng trong công nghiệp, vì nó giúp đảm bảo lựa chọn motor giảm tốc phù hợp với ứng dụng và tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống truyền động.
Khi xác định lực kéo cần thiết, người ta có thể chọn motor giảm tốc có mô-men xoắn và tốc độ quay phù hợp để đáp ứng yêu cầu của hệ thống truyền động. Việc lựa chọn motor giảm tốc phù hợp giúp tăng độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống, tránh tình trạng quá tải hoặc mất hiệu suất.
Việc tính toán lực kéo còn giúp tối ưu hóa độ bền của hệ thống truyền động. Nếu lực kéo quá lớn, có thể gây hư hỏng hoặc đẩy nhanh quá trình mòn của các bộ phận trong hệ thống.
Tính lực kéo động cơ giảm tốc là bước quan trọng để tìm thiết bị phù hợp với nhu cầu. Bạn có thể dựa vào công thức trên để chọn động cơ hoạt động đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình hoạt động.
