Cách tính mô-men và chọn tỉ số hộp số hành tinh servo

Trả lời ngắn: Muốn chọn đúng hộp số hành tinh servo thì phải tính trước hai con số: mô-men motor đang có và mô-men tải đang cần. Bài viết hướng dẫn tính mô-men motor bằng công thức T bằng 9550 nhân P chia n, tính tốc độ ra và mô-men ra sau hộp số tỉ số 1 trên 10, rồi đối chiếu mặt đĩa với mặt bích motor. Mọi ví dụ trong bài đều ghi rõ là ước tính lý thuyết, không phải số đo, vì mô-men định mức của hộp số chưa công bố.

1. Vì sao phải tính mô-men trước khi chọn hộp số

Mô-men là lực xoắn mà trục motor tạo ra để kéo tải quay. Tải càng nặng thì mô-men cần càng lớn, và motor chỉ kéo được tải khi mô-men của nó đủ lớn ở tốc độ cần dùng. Nếu mô-men motor nhỏ hơn mô-men tải đòi hỏi, motor sẽ chạy yếu, nóng máy hoặc dừng hẳn dù công suất ghi trên tem có vẻ đủ. Vì vậy chọn servo không thể chỉ nhìn công suất, mà phải tính mô-men theo tải rồi mới quyết định có cần hộp số hay không. Hộp số hành tinh servo sinh ra để giải quyết đúng điểm này: gắn giữa motor và tải, làm chậm tốc độ trục ra và tăng mô-men lên nhiều lần.

Cách làm đúng là chốt tải trước rồi mới tính số: ước tính tải nặng nhất mà trục phải kéo, gồm trọng lượng chi tiết, lực ma sát và lực gia tốc khi khởi động, rồi tính mô-men cần ở trục ra. Như bài cách chọn servo AC đã chốt 5 bước, tính mô-men là bước 3, làm trước bước đối chiếu driver và bước chốt tỉ số hộp số. Bỏ qua bước tính mà chọn theo cảm tính thì dễ chọn motor quá nhỏ so với tải, hoặc gắn hộp số không đúng tỉ số.

2. Công thức tính mô-men motor: T bằng 9550 nhân P chia n

Công thức tính mô-men motor là T bằng 9550 nhân P chia n, trong đó T là mô-men tính bằng N.m, P là công suất tính bằng kW, n là tốc độ tính bằng vòng trên phút. Công thức này cho ra mô-men ước tính từ công suất và tốc độ định mức, dùng để đối chiếu sơ bộ trước khi chốt model. Ví dụ với model 40B: công suất 100W tức là 0,1 kW, tốc độ 3000 vòng trên phút, thay vào công thức được T bằng 9550 nhân 0,1 chia 3000, kết quả khoảng 0,32 N.m. Con số 0,32 N.m này là ước tính lý thuyết theo công thức, không phải mô-men công bố của 40B, vì mô-men của 40B hiện chưa công bố.

Điểm này phải ghi rõ để tránh nhầm lẫn: công thức chỉ ước tính lý thuyết trong điều kiện chuẩn, không phải số đo của motor thật. Mô-men thực tế còn phụ thuộc tải, nhiệt độ và điều kiện chạy, nên không được ghi kết quả công thức như mô-men định mức của motor. Bài viết chỉ tính ví dụ cho 40B, không tính mô-men cho 60B và 80B rồi ghi như số liệu của hai model này, vì mô-men của cả hai model hiện cũng chưa công bố.

3. Tỉ số 1 trên 10 nghĩa là gì

Tỉ số truyền của hộp số là tỉ lệ giữa tốc độ vào và tốc độ ra: viết dưới dạng 1 trên 10 nghĩa là trục vào quay 10 vòng thì trục ra quay 1 vòng. Motor chạy 3000 vòng trên phút gắn hộp số tỉ số 1 trên 10 thì tốc độ trục ra là 300 vòng trên phút, chỉ là tính theo tỉ số, không phải số đo. Khi motor chạy 2000 vòng trên phút thì tốc độ ra sẽ là 200 vòng trên phút.

Đổi lại tốc độ chậm hơn, hộp số cho ra mô-men lớn hơn: mô-men ra bằng mô-men vào nhân với tỉ số rồi nhân với hiệu suất. Với tỉ số 1 trên 10 và hiệu suất 97% đã công bố của ba model HAB060, HAB115 và LAES070, mô-men ra gấp khoảng 9,7 lần mô-men vào theo tính toán lý thuyết. Hiệu suất 97% chỉ áp dụng cho đúng ba model này, không áp dụng cho HABR và HBFR. Tỉ số của HABR và HBFR hiện chưa công bố, bảng tỉ số trên trang đang hiển thị “đang được cập nhật”, nên chưa tính được tốc độ ra hay mô-men ra cho hai model này.

4. Ví dụ tính mô-men ra với dãy SH4MN

Lấy model SH4MN090A làm ví dụ vì model này đã công bố mô-men 2,4 N.m. Gắn hộp số tỉ số 1 trên 10, hiệu suất 97% đã công bố của ba model HAB060, HAB115 và LAES070, mô-men ra tính theo công thức bằng 2,4 nhân 10 nhân 0,97, kết quả 23,28 N.m. Con số 23,28 N.m này là ước tính lý thuyết, không phải mô-men định mức của hộp số, vì mô-men định mức của hộp số chưa công bố. Tính tương tự cho hai model còn lại của dãy SH4MN: SH4MN110A mô-men 4 N.m cho ra khoảng 38,8 N.m, SH4MN180A mô-men 21,5 N.m cho ra khoảng 208,55 N.m, cả hai đều là ước tính lý thuyết theo cùng một công thức.

Bảng tính này chỉ dùng để đối chiếu sơ bộ, không dùng để chốt hộp số. Mô-men định mức của hộp số là giới hạn mà hộp số chịu được liên tục, còn con số tính ra chỉ là mô-men lý thuyết mà bộ motor và hộp số có thể tạo ra. Vì mô-men định mức của HAB060, HAB115 và LAES070 hiện chưa công bố, cùng với tải hướng kính cũng chưa công bố, nên sau khi tính xong vẫn cần kỹ thuật đối chiếu trước khi chốt.

5. Chọn mặt đĩa theo mặt bích motor

Sau khi tính xong mô-men và tốc độ ra, bước cuối là đối chiếu mặt đĩa của hộp số với mặt bích của motor. Ba model HAB060, HAB115 và LAES070 đã công bố mặt đĩa lần lượt là 60 mm, 115 mm và 70 mm, làm việc ở nhiệt độ từ âm 10 tới cộng 90 độ C. Mặt đĩa phải khớp với mặt bích của motor thì hộp số mới lắp được, nên khi chọn phải đối chiếu kích thước mặt bích trên trang chi tiết của motor với mặt đĩa đã công bố, rồi nhờ kỹ thuật xác nhận. Trang danh mục con hộp giảm tốc hành tinh servo liệt kê đủ 5 model hộp số để đối chiếu. Trong ba model đã công bố tỉ số, hộp giảm tốc hành tinh servo HAB060 có mặt đĩa 60 mm, tỉ số 1 trên 10, hiệu suất 97%.

Hai model HABR và HBFR là hộp số hành tinh dạng vuông góc, trục ra vuông góc với trục vào, phù hợp khi không gian lắp đặt chật và cần đổi hướng truyền động. HABR có dải cỡ 42 tới 220 mm, HBFR có dải cỡ 47 tới 255 mm, cả hai làm việc ở nhiệt độ từ âm 10 tới cộng 90 độ C. Tỉ số truyền, mô-men và tốc độ ra của hai model này hiện chưa công bố, nên chưa chọn được hai model này theo tỉ số như ba model trên. Khi cần hộp số vuông góc, nhờ kỹ thuật đối chiếu catalogue trước khi chốt, không tự suy tỉ số từ dải kích thước.

6. Câu hỏi thường gặp

Tính mô-men bằng công thức có phải số đo không?

Không. Công thức T bằng 9550 nhân P chia n chỉ cho ra ước tính lý thuyết từ công suất và tốc độ định mức. Mô-men đo được của motor có thể khác, và mô-men của 40B, 60B, 80B hiện chưa công bố. Không ghi kết quả công thức như mô-men định mức của motor.

Tỉ số 1 trên 10 có nghĩa tốc độ ra luôn 300 vòng trên phút?

Không. Tốc độ ra bằng tốc độ vào chia cho tỉ số. Motor chạy 3000 vòng trên phút thì tốc độ ra là 300 vòng trên phút, motor chạy 2000 vòng trên phút thì tốc độ ra là 200 vòng trên phút. Con số 300 vòng trên phút chỉ đúng khi cấp bằng motor 3000 vòng trên phút, và chỉ là tính theo tỉ số, không phải số đo.

Mô-men ra 23,28 N.m có phải mô-men định mức của HAB060?

Không. 23,28 N.m là ước tính lý thuyết khi gắn SH4MN090A với hộp số tỉ số 1 trên 10, hiệu suất 97%. Mô-men định mức của HAB060 hiện chưa công bố, nên sau khi tính xong vẫn cần kỹ thuật đối chiếu trước khi chốt.

Chọn hộp số cho motor 40B thế nào?

Đối chiếu mặt bích của motor với mặt đĩa đã công bố: HAB060 mặt đĩa 60 mm, LAES070 mặt đĩa 70 mm, HAB115 mặt đĩa 115 mm. Kích thước mặt bích xem trên trang chi tiết của motor, nhờ kỹ thuật xác nhận khớp hay không trước khi chốt, vì kiểu lắp và khung của 40B hiện chưa công bố đầy đủ.

HABR và HBFR tỉ số bao nhiêu?

Hiện chưa công bố. Bảng tỉ số trên trang của hai model đang hiển thị “đang được cập nhật”. Hai model này chỉ công bố dải cỡ và nhiệt độ làm việc từ âm 10 tới cộng 90 độ C, chưa tính được tốc độ ra hay mô-men ra.

Đọc bài hộp số hành tinh servo là gì để hiểu cấu tạo bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh và vành răng ngoài trước khi tính tỉ số.