Động cơ khuấy & hộp giảm tốc: Cấu tạo và lựa chọn bộ truyền động

1. Mở đầu

Trong các bể phản ứng, bể pha hóa chất, bể keo tụ, bể điều hòa, bể thiếu khí hoặc các thiết bị công nghệ có yêu cầu khuấy trộn, cánh khuấy không thể hoạt động trực tiếp nếu không có một hệ thống tạo và truyền chuyển động phù hợp. Phần đảm nhiệm chức năng này thường được gọi chung là *bộ truyền động máy khuấy, trong đó hai thành phần quan trọng nhất là động cơ điện và hộp giảm tốc*.

Động cơ tạo ra công suất cơ học nhưng thường quay ở tốc độ khá cao. Trong khi đó, phần lớn máy khuấy công nghiệp cần tốc độ thấp hơn và mô-men xoắn lớn hơn tại trục khuấy. Hộp giảm tốc được đặt giữa động cơ và trục khuấy để thực hiện sự chuyển đổi này.

Vì vậy, khi lựa chọn bộ truyền động cho máy khuấy, chỉ biết công suất động cơ theo kW là chưa đủ. Người thiết kế cần đồng thời xem xét *tốc độ đầu ra, tỷ số truyền, mô-men xoắn, hệ số làm việc, tải trọng lên trục, phương án lắp đặt và đặc tính của quá trình khuấy*.

2. Động cơ khuấy là gì?

Động cơ khuấy về bản chất là *động cơ điện cung cấp công suất cơ học cho hệ thống khuấy*. Trong các ứng dụng công nghiệp, phổ biến nhất là động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha.

Động cơ chuyển đổi điện năng thành chuyển động quay tại trục động cơ. Công suất cơ học trên trục được xác định bởi quan hệ:

P=T\omega

với:

\(P\): công suất cơ học trên trục, W.
\(T\): mô-men xoắn, N·m.
\(\omega\): vận tốc góc, rad/s.

Do:

\omega=\frac{2\pi n}{60}

nên có thể viết:

T=\frac{9550P}{n}

khi:

\(T\): mô-men xoắn, N·m.
\(P\): công suất, kW.
\(n\): tốc độ quay, vòng/phút.

Quan hệ này đặc biệt quan trọng khi phân tích bộ truyền động máy khuấy. Với cùng một công suất, tốc độ quay càng thấp thì mô-men xoắn tương ứng càng lớn.

Ví dụ, nếu truyền được công suất cơ học 0,4 kW tại tốc độ 60 vòng/phút thì mô-men xoắn lý thuyết tương ứng là:

T=\frac{9550\times0,4}{60}\approx63,7\ \text{N·m}

Giá trị này thể hiện quan hệ giữa công suất và tốc độ, *không đồng nghĩa rằng chỉ cần chọn một động cơ 0,4 kW là bộ truyền động chắc chắn đáp ứng được máy khuấy*. Khi lựa chọn thực tế còn phải xét hiệu suất truyền động, tải khi khởi động, đặc tính chất lỏng, cánh khuấy, hệ số làm việc và khả năng chịu tải của hộp giảm tốc.

2.1. Vì sao không thường nối trực tiếp động cơ với cánh khuấy?

Một động cơ không đồng bộ thông dụng có thể có tốc độ định mức khoảng vài trăm đến gần 3.000 vòng/phút tùy số cực và tần số nguồn điện. Trong khi đó, nhiều máy khuấy bể nước thải, hóa chất hoặc bùn chỉ yêu cầu tốc độ từ vài chục đến vài trăm vòng/phút.

Nếu cánh khuấy được nối trực tiếp với một động cơ tốc độ cao, tốc độ cánh có thể vượt xa yêu cầu công nghệ. Hệ quả không chỉ là khuấy quá mạnh mà còn có thể làm thay đổi chế độ dòng chảy, tăng công suất tiêu thụ, tăng tải cơ học và không phù hợp với mục tiêu công nghệ.

Do đó, đối với máy khuấy tốc độ thấp và trung bình, giải pháp phổ biến là:

*Động cơ điện → hộp giảm tốc → trục khuấy → cánh khuấy*

Hộp giảm tốc cho phép chuyển từ trạng thái *tốc độ cao – mô-men xoắn thấp hơn ở phía động cơ sang tốc độ thấp – mô-men xoắn cao hơn* ở phía trục khuấy.

Cấu tạo bộ truyền động động cơ và hộp giảm tốc của máy khuấy.

3. Hộp giảm tốc máy khuấy là gì?

*Hộp giảm tốc* là cơ cấu truyền động cơ khí được sử dụng để giảm tốc độ quay từ động cơ xuống tốc độ phù hợp với trục khuấy, đồng thời làm tăng mô-men xoắn đầu ra tương ứng.

Hai tốc độ cơ bản cần phân biệt là:

\(n_1\): tốc độ đầu vào của hộp giảm tốc, thường là tốc độ trục động cơ.
\(n_2\): tốc độ đầu ra của hộp giảm tốc, cũng là tốc độ dẫn động trục khuấy nếu không có thêm cấp truyền động khác.

Tỷ số truyền có thể biểu diễn:

i=\frac{n_1}{n_2}

Ví dụ, động cơ có tốc độ định mức:

n_1=1.450\ \text{vòng/phút}

và máy khuấy cần:

n_2=60\ \text{vòng/phút}

thì tỷ số truyền yêu cầu xấp xỉ:

i=\frac{1450}{60}\approx24,2

Trong thực tế không nhất thiết tồn tại đúng tỷ số truyền 24,2. Người thiết kế phải kiểm tra các tỷ số truyền tiêu chuẩn của từng dòng hộp giảm tốc và tốc độ đầu ra thực tế do nhà sản xuất công bố.

Đây là lý do không nên chọn hộp giảm tốc chỉ bằng cách ghi chung chung: *0,4 kW – 60 vòng/phút*. Hai thông số này mới mô tả một phần yêu cầu. Một hộp giảm tốc phù hợp còn phải đáp ứng mô-men, hệ số làm việc, tải trên trục và điều kiện lắp đặt.

4. Hộp giảm tốc làm tăng mô-men xoắn như thế nào?

Nếu bỏ qua tổn thất, công suất đầu vào và đầu ra của hộp giảm tốc có thể coi gần bằng nhau:

P_1\approx P_2

Trong khi:

P=T\omega

nên khi tốc độ giảm, mô-men xoắn phải tăng.

Trong thực tế luôn tồn tại tổn thất cơ học. Nếu \(\eta\) là hiệu suất của hộp giảm tốc:

P_2=P_1\eta

Mô-men xoắn đầu ra có thể tính gần đúng:

T_2=\frac{9550P_1\eta}{n_2}

hoặc biểu diễn theo tỷ số truyền:

T_2\approx T_1i\eta

Điều này giải thích bản chất của hộp giảm tốc: *hộp giảm tốc không tạo thêm công suất*. Nó trao đổi tốc độ lấy mô-men xoắn, đồng thời luôn có một phần công suất bị tổn thất do ma sát và các cơ chế tổn hao khác.

Ví dụ với động cơ 0,4 kW, nếu giả sử hiệu suất toàn bộ cấp truyền động là 90% và tốc độ đầu ra là 60 vòng/phút:

T_2=\frac{9550\times0,4\times0,90}{60} \approx57,3\ \text{N·m}

Giá trị này chỉ nhằm minh họa quan hệ cơ học. Khi chọn thiết bị thực tế phải sử dụng hiệu suất, mô-men đầu ra cho phép và hệ số làm việc theo dữ liệu của chính nhà sản xuất.

5. Cấu tạo một bộ truyền động máy khuấy

Một bộ truyền động máy khuấy hoàn chỉnh không chỉ gồm động cơ và hộp giảm tốc. Tùy cấu hình máy khuấy, hệ thống có thể bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, ổ đỡ, trục khuấy, cánh khuấy và kết cấu đỡ.

5.1. Động cơ điện

Động cơ là nguồn tạo công suất cho toàn bộ hệ thống.

Các thông số thường phải kiểm tra khi lựa chọn gồm:

Công suất định mức \(P\), kW.
Điện áp và tần số nguồn.
Số pha.
Tốc độ định mức \(n_1\).
Hiệu suất động cơ.
Cấp bảo vệ vỏ.
Điều kiện môi trường làm việc.
Phương pháp lắp đặt.
Khả năng làm việc với biến tần nếu có điều chỉnh tốc độ.

Đối với máy khuấy, công suất động cơ phải được xác định từ *yêu cầu công suất của quá trình khuấy*, sau đó xét đến tổn thất truyền động và dự phòng thích hợp.

Không nên thực hiện theo chiều ngược lại, tức là chọn trước một động cơ có sẵn rồi suy luận rằng động cơ đó phù hợp với bể khuấy.

5.2. Hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc nằm giữa động cơ và trục khuấy. Bên trong hộp là hệ thống bánh răng hoặc cơ cấu truyền động có nhiệm vụ tạo tỷ số truyền yêu cầu.

Tùy cấu tạo, có thể gặp các dạng như:

Hộp giảm tốc bánh răng trụ.
Hộp giảm tốc bánh răng côn.
Hộp giảm tốc trục vít – bánh vít.
Hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ.
Hộp giảm tốc hành tinh.

Mỗi loại có đặc điểm khác nhau về tỷ số truyền, hiệu suất, kích thước, khả năng chịu tải, hướng bố trí trục và giá thành.

Trong máy khuấy công nghiệp, việc chọn loại hộp giảm tốc nên dựa trên cấu hình cơ khí tổng thể thay vì chỉ dựa vào tỷ số truyền.

5.3. Trục đầu vào và trục đầu ra

Trục đầu vào nhận chuyển động từ động cơ. Sau khi chuyển qua hệ bánh răng, chuyển động được đưa ra tại trục đầu ra với tốc độ thấp hơn.

Có thể hình dung:

n_1 \rightarrow \boxed{\text{Hộp giảm tốc}} \rightarrow n_2

với:

$$n_2<n_1$$

và thông thường:

$$T_2>T_1$$

Trục đầu ra có thể được nối với trục khuấy thông qua khớp nối hoặc sử dụng cấu hình trục rỗng tùy thiết kế.

5.4. Ổ đỡ và ổ lăn

Ổ đỡ có nhiệm vụ định vị các trục quay và tiếp nhận tải trong quá trình vận hành.

Đây là bộ phận đặc biệt quan trọng đối với máy khuấy vì tải tác dụng lên hệ truyền động không chỉ có mô-men xoắn.

Cánh khuấy tạo ra lực thủy động lên trục. Tùy loại cánh và hướng dòng chảy, hệ thống có thể xuất hiện:

Tải hướng kính.
Tải dọc trục.
Mô-men uốn.
Mô-men xoắn.
Tải động do dao động hoặc phân bố dòng không đều.

Đối với trục khuấy dài, vấn đề càng quan trọng. Không thể mặc định rằng ổ đỡ tích hợp trong một hộp giảm tốc bất kỳ luôn đủ khả năng tiếp nhận toàn bộ tải do trục và cánh khuấy tạo ra.

Một số thiết kế vì vậy sử dụng *cụm ổ đỡ độc lập* để tách tải cơ học của trục khuấy khỏi hộp giảm tốc.

5.5. Khớp nối

Khớp nối truyền mô-men giữa hai trục, chẳng hạn giữa hộp giảm tốc và trục khuấy.

Tùy thiết kế, khớp nối còn có thể hỗ trợ bù một mức sai lệch nhỏ giữa hai trục và giảm tác động của rung động hoặc tải va đập.

Khớp nối không nên được xem đơn thuần là một chi tiết nối hai đầu trục. Khả năng truyền mô-men, tốc độ làm việc, sai lệch cho phép và điều kiện tháo lắp đều phải phù hợp với hệ thống.

5.6. Trục khuấy

Trục khuấy truyền mô-men từ bộ truyền động xuống cánh khuấy.

Trục phải được kiểm tra không chỉ theo mô-men xoắn mà còn theo độ bền uốn, độ võng và đặc tính động học. Khi trục dài, tốc độ quay và độ cứng của trục có thể ảnh hưởng đáng kể đến rung động của hệ thống.

Một bộ truyền động có đủ công suất nhưng kết hợp với trục quá mảnh hoặc bố trí ổ đỡ không phù hợp vẫn có thể vận hành không ổn định.

5.7. Cánh khuấy

Cánh khuấy là bộ phận trực tiếp truyền năng lượng cơ học vào chất lỏng.

Tùy mục đích công nghệ, cánh có thể được thiết kế để tạo:

Dòng hướng trục.
Dòng hướng kính.
Dòng hỗn hợp.

Loại cánh, đường kính cánh, tốc độ quay và tính chất lưu chất quyết định tải mà bộ truyền động phải cung cấp.

Vì vậy, *động cơ – hộp giảm tốc – trục – cánh khuấy là một hệ thống cơ học thống nhất*, không nên lựa chọn từng thiết bị một cách độc lập.

6. Các thông số cần hiểu khi đọc catalogue động cơ giảm tốc

Catalogue hộp giảm tốc thường chứa nhiều thông số có quan hệ với nhau. Đối với máy khuấy, các thông số cần đọc đồng thời gồm công suất, tốc độ, tỷ số truyền, mô-men và hệ số làm việc.

6.1. Công suất động cơ P

Đây là công suất định mức của động cơ, thường được biểu diễn bằng kW.

Một sai lầm thường gặp là coi công suất động cơ là thông số duy nhất quyết định kích thước hộp giảm tốc.

Hai bộ truyền động cùng sử dụng động cơ 0,4 kW nhưng có tốc độ đầu ra khác nhau sẽ có mô-men đầu ra rất khác nhau.

Ví dụ về mặt lý thuyết, bỏ qua tổn thất:

Ở 60 vòng/phút:

T=\frac{9550\times0,4}{60} \approx63,7\ \text{N·m}

Ở 30 vòng/phút:

T=\frac{9550\times0,4}{30} \approx127,3\ \text{N·m}

Cùng 0,4 kW nhưng khi tốc độ giảm một nửa, mô-men tương ứng tăng gấp đôi.

6.2. Tốc độ đầu vào n₁

\(n_1\) là tốc độ mà động cơ đưa vào hộp giảm tốc.

Không nên mặc định tốc độ động cơ bằng tốc độ đồng bộ. Tốc độ thực tế của động cơ không đồng bộ khi mang tải có độ trượt và phải kiểm tra theo dữ liệu của động cơ được lựa chọn.

6.3. Tốc độ đầu ra n₂

\(n_2\) là một trong những thông số quan trọng nhất đối với máy khuấy vì nó liên quan trực tiếp đến tốc độ cánh khuấy.

Nếu yêu cầu công nghệ là:

n_2=60\ \text{vòng/phút}

thì cần chọn tổ hợp động cơ – hộp giảm tốc tạo được tốc độ đầu ra phù hợp, hoặc sử dụng biến tần nếu hệ thống được thiết kế để điều chỉnh tốc độ.

Không nên chọn hộp giảm tốc trước rồi chấp nhận bất kỳ tốc độ đầu ra nào gần với 60 vòng/phút mà chưa kiểm tra ảnh hưởng đến quá trình khuấy.

6.4. Tỷ số truyền i

Tỷ số truyền thể hiện mức giảm tốc:

i=\frac{n_1}{n_2}

Nếu động cơ quay 1.450 vòng/phút và đầu ra cần khoảng 60 vòng/phút:

i\approx24,2

Nếu yêu cầu chỉ còn 30 vòng/phút:

i\approx48,3

Tỷ số truyền càng lớn không có nghĩa bộ truyền động càng tốt. Nó chỉ phản ánh yêu cầu biến đổi tốc độ.

6.5. Mô-men xoắn đầu ra T₂

Đối với thiết kế cơ khí máy khuấy, đây là thông số phải đặc biệt quan tâm.

Mô-men đầu ra thực tế cho phép của hộp giảm tốc cần được kiểm tra từ catalogue của nhà sản xuất. Không nên chỉ tính mô-men từ công suất động cơ rồi kết luận hộp giảm tốc đáp ứng được.

Hộp giảm tốc có giới hạn riêng về khả năng chịu tải của bánh răng, trục, ổ lăn và vỏ hộp.

7. Hệ số làm việc của hộp giảm tốc có ý nghĩa gì?

Catalogue hộp giảm tốc thường sử dụng một đại lượng liên quan đến *hệ số làm việc* (service factor), thường ký hiệu \(f_s\), \(S.F.\) hoặc ký hiệu tương đương tùy nhà sản xuất.

Đây là thông số rất dễ bị hiểu nhầm.

Về nguyên tắc, hộp giảm tốc không chỉ cần truyền được mô-men danh nghĩa của tải mà còn phải có khả năng làm việc phù hợp với:

Số giờ vận hành trong ngày.
Số lần khởi động.
Đặc tính tải.
Mức độ va đập.
Điều kiện vận hành.
Loại máy được dẫn động.

Máy khuấy làm việc liên tục 24 giờ/ngày không nên được đánh giá giống một cơ cấu chỉ chạy trong thời gian ngắn.

Tuy nhiên, *không nên sử dụng một giá trị hệ số làm việc cố định cho mọi hãng hộp giảm tốc*. Cách định nghĩa, bảng phân loại tải và phương pháp chọn phải tuân theo catalogue của nhà sản xuất đang sử dụng.

Do đó, quy trình đúng là xác định ứng dụng và chế độ vận hành trước, sau đó tra hệ số làm việc theo tài liệu của hãng.

8. Từ yêu cầu khuấy đến lựa chọn động cơ và hộp giảm tốc

Một bộ truyền động máy khuấy nên được lựa chọn theo chuỗi kỹ thuật:

*Yêu cầu công nghệ → cánh khuấy → công suất và tốc độ khuấy → mô-men trên trục → hộp giảm tốc → động cơ → kiểm tra cơ khí toàn hệ thống*

Không nên đảo ngược chuỗi này thành:

*Có sẵn động cơ 0,4 kW → chọn hộp giảm tốc → chọn cánh khuấy*

vì công suất yêu cầu của máy khuấy xuất phát từ quá trình truyền năng lượng vào chất lỏng.

Đối với nhiều dạng cánh khuấy trong vùng dòng chảy rối, công suất khuấy có thể được biểu diễn dưới dạng quan hệ tổng quát:

P=N_P\rho n^3D^5

trong đó:

\(P\): công suất truyền vào chất lỏng, W.
\(N_P\): số công suất của cánh khuấy.
\(\rho\): khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m³.
\(n\): tốc độ quay, vòng/s.
\(D\): đường kính cánh khuấy, m.

Công thức cho thấy công suất có thể phụ thuộc rất mạnh vào tốc độ và đường kính cánh. Đặc biệt, trong miền áp dụng của quan hệ trên:

P\propto n^3

và:

P\propto D^5

Vì vậy, thay đổi tốc độ hoặc đường kính cánh không phải là một điều chỉnh cơ khí nhỏ mà có thể làm thay đổi đáng kể tải lên bộ truyền động.

Công thức trên cũng *không được sử dụng một cách máy móc cho mọi loại máy khuấy*. \(N_P\) phụ thuộc hình học cánh, số Reynolds và chế độ dòng chảy. Việc xác định công suất khuấy cần được thực hiện theo đặc tính của loại cánh cụ thể.

9. Vì sao cùng công suất nhưng không thể thay thế tùy ý các bộ giảm tốc?

Giả sử hai bộ động cơ đều có công suất 0,4 kW. Điều đó không có nghĩa chúng tương đương.

Một bộ có thể cho:

n_2=60\ \text{vòng/phút}

trong khi bộ khác cho:

n_2=120\ \text{vòng/phút}

Bỏ qua tổn thất, mô-men tương ứng lần lượt khoảng:

T_{60}\approx63,7\ \text{N·m}

và:

T_{120}\approx31,8\ \text{N·m}

Như vậy, cùng công suất nhưng mô-men tại 60 vòng/phút xấp xỉ gấp đôi mô-men tại 120 vòng/phút.

Ngoài ra, hai hộp giảm tốc có cùng công suất và tốc độ đầu ra vẫn chưa chắc thay thế trực tiếp cho nhau vì còn khác nhau về:

Mô-men đầu ra cho phép.
Hệ số làm việc.
Khả năng chịu tải hướng kính và dọc trục.
Đường kính và kiểu trục đầu ra.
Kiểu lắp.
Kích thước mặt bích.
Hiệu suất.
Điều kiện bôi trơn.
Khối lượng và kích thước tổng thể.

Đây là điểm quan trọng khi lập thông số kỹ thuật hoặc thay thế thiết bị tại nhà máy: *kW và vòng/phút là điều kiện cần nhưng chưa phải điều kiện đủ để xác định một bộ động cơ giảm tốc tương đương*.

10. Những sai lầm thường gặp khi chọn bộ truyền động máy khuấy

Sai lầm đầu tiên là *chỉ chọn theo công suất động cơ*. Công suất không cho biết trực tiếp tốc độ đầu ra và khả năng chịu tải của hộp giảm tốc.

Sai lầm thứ hai là *chỉ quan tâm tỷ số truyền*. Tỷ số truyền xác định quan hệ tốc độ nhưng không chứng minh hộp giảm tốc chịu được tải của ứng dụng.

Sai lầm thứ ba là *tính được mô-men yêu cầu rồi chọn hộp có mô-men danh nghĩa vừa bằng giá trị đó* mà không kiểm tra hệ số làm việc và chế độ tải.

Sai lầm thứ tư là *bỏ qua tải hướng kính và tải dọc trục*. Đây có thể là vấn đề đáng kể đối với máy khuấy trục dài hoặc cánh có lực đẩy dọc trục lớn.

Sai lầm thứ năm là *thay đổi tốc độ khuấy chỉ vì hộp giảm tốc có sẵn không đúng tỷ số truyền*. Tốc độ khuấy là một thông số công nghệ; thay đổi tốc độ có thể làm thay đổi mạnh công suất và chế độ dòng chảy.

Sai lầm cuối cùng là xem động cơ giảm tốc như một thiết bị độc lập. Trong thực tế, nó phải được kiểm tra cùng với trục, cánh, ổ đỡ, kết cấu đỡ và đặc tính tải của quá trình khuấy.

11. Khi nào cần sử dụng biến tần?

Biến tần có thể được sử dụng khi máy khuấy cần điều chỉnh tốc độ trong quá trình vận hành.

Cấu hình khi đó thường là:

*Nguồn điện → biến tần → động cơ → hộp giảm tốc → trục khuấy*

Biến tần cho phép thay đổi tần số cấp cho động cơ và qua đó điều chỉnh tốc độ động cơ trong phạm vi thiết kế.

Tuy nhiên, biến tần không thay thế vai trò của hộp giảm tốc trong mọi trường hợp. Nếu yêu cầu giảm từ tốc độ động cơ xuống khoảng vài chục vòng/phút, việc chỉ giảm tần số rất sâu có thể không phải giải pháp phù hợp về mô-men, khả năng làm mát động cơ và phạm vi vận hành.

Một cấu hình hợp lý thường sử dụng hộp giảm tốc để thiết lập *vùng tốc độ cơ bản*, sau đó dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ trong phạm vi cần thiết cho công nghệ.

Khi thiết kế cần kiểm tra đặc tính mô-men của động cơ, phạm vi tần số cho phép, khả năng làm mát và yêu cầu của cả động cơ lẫn hộp giảm tốc.

12. Các thông số tối thiểu nên xác định khi đặt mua bộ động cơ giảm tốc máy khuấy

Đối với một yêu cầu mua sắm hoặc thông số kỹ thuật, việc chỉ ghi:

*Động cơ giảm tốc: 0,4 kW*

là chưa đủ để xác định thiết bị.

Tối thiểu cần làm rõ:

Công suất động cơ.
Điện áp, tần số và số pha.
Tốc độ đầu ra yêu cầu.
Tỷ số truyền hoặc khoảng tỷ số truyền tương ứng.
Mô-men đầu ra yêu cầu hoặc tải thiết kế.
Chế độ vận hành.
Hệ số làm việc yêu cầu theo phương pháp lựa chọn của nhà sản xuất.
Kiểu hộp giảm tốc.
Kiểu lắp đặt và hướng trục.
Kiểu trục đầu ra.
Điều kiện môi trường.
Yêu cầu cấp bảo vệ của động cơ.
Có hoặc không sử dụng biến tần.
Tải hướng kính và dọc trục nếu hộp giảm tốc trực tiếp chịu tải từ hệ trục khuấy.

Đối với máy khuấy thiết kế riêng, nên cung cấp thêm thông tin về trục và cánh khuấy để nhà sản xuất hoặc đơn vị thiết kế có thể kiểm tra tải cơ học tổng thể.

13. Cách hiểu nhanh một bộ động cơ giảm tốc 0,4 kW – 60 vòng/phút

Nếu một bộ truyền động được yêu cầu với:

Công suất động cơ: 0,4 kW.
Tốc độ đầu ra: khoảng 60 vòng/phút.

thì trước tiên có thể xác định mô-men lý thuyết tương ứng:

T=\frac{9550\times0,4}{60} \approx63,7\ \text{N·m}

Sau đó, nếu động cơ có tốc độ khoảng 1.450 vòng/phút, tỷ số truyền yêu cầu gần:

i=\frac{1450}{60}\approx24,2

Nhưng đây mới chỉ là *điểm bắt đầu để tra catalogue*, chưa phải kết quả lựa chọn cuối cùng.

Khi tra một dòng hộp giảm tốc cụ thể cần tiếp tục kiểm tra:

Tỷ số truyền tiêu chuẩn gần yêu cầu.
Tốc độ đầu ra thực tế.
Mô-men đầu ra danh nghĩa.
Hệ số làm việc.
Công suất nhiệt nếu điều kiện vận hành yêu cầu kiểm tra.
Tải hướng kính và dọc trục cho phép.
Kiểu trục và mặt bích.
Tư thế lắp đặt.
Khả năng ghép với động cơ đã chọn.

Nếu tất cả các điều kiện trên được đáp ứng thì mới có cơ sở xác định bộ động cơ giảm tốc phù hợp.

14. Kết luận

Bộ truyền động máy khuấy là hệ thống chuyển đổi điện năng thành chuyển động quay phù hợp với yêu cầu của cánh khuấy. Trong hệ thống này, *động cơ cung cấp công suất, còn hộp giảm tốc giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn tại đầu ra*.

Ba quan hệ cơ bản cần nắm là:

P=T\omega

T=\frac{9550P}{n}

i=\frac{n_1}{n_2}

Tuy nhiên, lựa chọn thiết bị thực tế không thể dừng ở ba thông số công suất, tốc độ và tỷ số truyền. Một bộ truyền động máy khuấy chỉ được xem là phù hợp khi đồng thời đáp ứng *mô-men yêu cầu, hệ số làm việc, tải lên trục và ổ đỡ, chế độ vận hành, cấu hình lắp đặt và yêu cầu của quá trình khuấy*.

Đối với kỹ sư môi trường, cách tiếp cận quan trọng nhất là không bắt đầu từ câu hỏi *“cần động cơ bao nhiêu kW?”, mà phải bắt đầu từ “cánh khuấy cần quay ở tốc độ nào, cần truyền bao nhiêu công suất và tạo ra tải cơ học như thế nào?”*. Khi các thông số đó được xác định, việc lựa chọn động cơ và hộp giảm tốc mới có cơ sở kỹ thuật.