Lựa chọn một động cơ giảm tốc cho cửa tự động Tất cả đều phụ thuộc vào một số thông số kỹ thuật cơ khí chính: mô-men xoắn đầu ra tại trục cửa, tốc độ đầu ra, chu kỳ làm việc và cách thức hoạt động của bộ truyền động khi ngắt nguồn. Nếu xác định chính xác bốn thông số này, các yếu tố còn lại — như điện áp, cách lắp đặt, độ ồn, cấp độ bảo vệ — sẽ tự động được xác định. Hướng dẫn này giải thích ý nghĩa của từng thông số đối với các bộ truyền động cửa trượt, cửa xoay, cửa gấp và cửa quay, cung cấp các giá trị điển hình theo từng loại cửa, đồng thời phân tích một ví dụ về cách chọn kích thước để bạn có thể lựa chọn được sản phẩm phù hợp nhất. động cơ truyền động cửa tự động không cần phỏng đoán.
Một bộ truyền động cửa tự động chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động của cửa thông qua một trong ba kiểu bố trí truyền động phổ biến. Việc xác định kiểu bố trí nào được sử dụng cho cửa của bạn là bước đầu tiên, bởi vì điều này quyết định tốc độ đầu ra và mô-men xoắn mà động cơ bánh răng phải cung cấp.
Trong cả ba kiểu bố trí này, động cơ thường là loại động cơ giảm tốc nhỏ: động cơ tốc độ cao kết hợp với bộ giảm tốc giúp tăng mô-men xoắn và giảm tốc độ đầu ra xuống phạm vi 10–100 vòng/phút phù hợp với nhu cầu của cửa. Để tìm hiểu chi tiết hơn về các tùy chọn hệ thống truyền động trong tự động hóa cổng và cửa, hãy tham khảo hướng dẫn của chúng tôi về động cơ giảm tốc dùng cho bộ mở cửa giải thích chi tiết các nguyên lý vật lý tương tự trên một toán tử mà bạn có thể kiểm tra từng phần một.
Các nhà sản xuất liệt kê hàng chục thông số kỹ thuật, nhưng đối với cửa tự động, bảy thông số kỹ thuật này chiếm gần như toàn bộ yếu tố quyết định trong việc lựa chọn.
| Thông số kỹ thuật | Những gì nó điều khiển | Phạm vi hoạt động tiêu biểu của cửa tự động |
|---|---|---|
| Mô-men xoắn đầu ra (N·m) | Liệu động cơ có thể khởi động và di chuyển cánh cửa trong điều kiện ma sát, gió và tải trọng lên gioăng ở mức xấu nhất hay không | 0,5–8 N·m (cửa nhẹ); 10–50 N·m (cửa trượt/cửa xoay nặng) |
| Tốc độ đầu ra (vòng/phút) | Thời gian mở cửa và tốc độ đóng cửa | 10–60 vòng/phút tại trục cửa; tốc độ di chuyển của cửa thường là 0,3–0,8 m/s |
| Tỷ số truyền | Đặt mức cân bằng giữa mô-men xoắn và tốc độ | Từ 10:1 đến 300:1 tùy thuộc vào công suất động cơ |
| Chu kỳ làm việc / Thời gian hoạt động định mức | Động cơ có thể hoạt động trong bao lâu trước khi cần làm mát; chế độ liên tục so với chế độ ngắt quãng | Có thể đảo chiều, công suất định mức 30 phút; chế độ S1 liên tục dành cho lưu lượng cao |
| Tính năng giữ (phanh hoặc tự khóa) | Cửa có giữ nguyên vị trí khi mất điện hay khi được đẩy bằng tay hay không | Phanh điện từ hoặc bộ truyền động trục vít tự khóa |
| Điện áp và pha | Nguồn điện sẵn có tại hiện trường | Điện một pha 110/220 V AC; điện ba pha 220/380 V; điện một chiều 24 V |
| Tiếng ồn, cấp độ bảo vệ IP, tuổi thọ | Khả năng thích ứng trong nhà, độ bền ngoài trời, chi phí bảo trì | <55 dB trong nhà; IP44+ ngoài trời; tuổi thọ thiết kế trên 20.000 giờ |
Hai thông số kỹ thuật cần được chú ý đặc biệt vì chúng là những nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến sự cố trong quá trình vận hành thực tế. Mô-men xoắn phải được tính toán phù hợp với tệ nhất Các trường hợp — mỡ đông cứng, ma sát của phớt, tải trọng do gió — không phải là trường hợp thông thường. Và chu kỳ làm việc phải phù hợp với lưu lượng người qua lại: một động cơ được thiết kế để chạy đảo chiều trong 30 phút tại một cánh cửa văn phòng yên tĩnh sẽ bị quá nhiệt nếu bộ điều khiển thực hiện chu kỳ hoạt động cứ sau vài giây tại một cửa hàng đông đúc. Nếu bạn đang so sánh các mẫu sản phẩm, hãy đọc kỹ cách Động cơ DC có hộp số so với động cơ AC có hộp số Hãy so sánh các yếu tố về chức năng và khả năng điều khiển trước khi quyết định chọn một dòng điện áp cụ thể.
Hình dạng của cửa ảnh hưởng đến tải trọng đến mức cùng một dòng động cơ có thể đáp ứng các ứng dụng rất khác nhau tùy thuộc vào tỷ số truyền và công suất. Bảng dưới đây tóm tắt các thông số tham khảo thực tế cho từng loại cửa.
| Loại cửa | Trọng lượng tiêu biểu của tấm panel | Tốc độ cửa | Mô-men xoắn đầu ra đề xuất | Công suất động cơ đề xuất |
|---|---|---|---|---|
| Cửa trượt nội thất màu sáng | 30–80 kg | 0,4–0,8 m/s | 2–5 N·m tại ròng rọc | 25–60 W |
| Cổng trượt nặng / cổng tự động | 150–400 kg | 0,3–0,5 m/s | 10–30 N·m | 120–300 W |
| Cửa xoay (một cánh) | 40–100 kg lá | 90° trong 3–6 giây | 10–25 N·m tại bản lề | 60–140 W |
| Cửa gấp | 30–60 kg mỗi lá | 0,5–1,0 m/s | 3–8 N·m | 40–90 W |
| Cửa xoay (dành cho thương mại quy mô nhỏ) | Tổng cộng 200–300 kg | 1,5–4 vòng/phút tại cửa | 20–50 N·m | 140–300 W |
Hãy coi các phạm vi trên như những tiêu chí kiểm tra hợp lý, chứ không phải là sự thay thế cho việc tính toán. Một cánh cửa có gioăng chống thời tiết dày, nằm trên mặt dốc hoặc tiếp xúc trực tiếp với gió sẽ cần mô-men xoắn lớn hơn so với mức chỉ dựa trên trọng lượng của nó. Vị trí của cánh cửa nằm giữa loại “cửa trượt nội thất nhẹ” và “cửa trượt nặng” sẽ quyết định việc nên sử dụng một thiết bị nhỏ gọn 25 W hay một thiết bị có công suất từ 120–300 W động cơ giảm tốc AC góc vuông là sự lựa chọn chân thành.
Một phép tính sơ bộ nhanh cho cửa trượt truyền động bằng dây đai sử dụng năm con số và giúp xác định liệu động cơ bánh răng mà bạn đang xem xét có đủ biên độ an toàn hay không. Ví dụ minh họa cho cửa trượt nội thất nặng 60 kg:
Năm con số này cũng áp dụng cho cửa xoay — hãy thay thế bán kính ròng rọc bằng khoảng cách từ bản lề đến điểm đẩy, và hành trình cửa bằng góc mở. Nếu bạn chưa quen với các tỷ lệ và cách chuyển đổi mô-men xoắn, hãy tham khảo hướng dẫn của chúng tôi về Cách tính tỷ số truyền của động cơ giảm tốc giải thích các công thức từng bước một.
Động cơ một chiều (DC) chiếm ưu thế trong các loại cửa tự động cao cấp do khả năng điều khiển tốc độ dễ dàng. Tuy nhiên, động cơ AC có hộp số vẫn là lựa chọn thiết thực và tiết kiệm chi phí cho nhiều nhà vận hành; đặc biệt, kiểu bố trí góc vuông (bánh răng trục vít hoặc hypoid) rất phù hợp với khung trên của cửa, nơi trục động cơ phải nằm ngang qua cửa trong khi trục đầu ra chạy dọc theo hướng di chuyển.
Một mẫu máy điều hòa góc vuông cỡ nhỏ điển hình — chẳng hạn như mẫu Động cơ giảm tốc bánh răng góc vuông 4GN AC, công suất 25 W — hỗ trợ hoạt động một pha 110 V hoặc 220 V, chế độ làm việc luân phiên 30 phút, tốc độ đầu ra từ 5 đến 500 vòng/phút thông qua các tỷ số truyền từ 3:1 đến 300:1, và tải trọng tối đa cho phép lên đến khoảng 7,8 N·m ở các tỷ số truyền cao. Các thông số này phù hợp với cửa trượt nhẹ, bộ truyền động cửa xoay nhỏ và các ứng dụng có tần suất hoạt động thấp. Đối với các tấm cửa nặng hơn và lưu lượng qua lại liên tục, hãy nâng cấp lên dòng Động cơ giảm tốc bánh răng góc vuông 5GU AC, công suất 40–140 W hoặc Dòng 6GU, công suất 120–300 W với cùng kích thước nhỏ gọn và thiết kế góc vuông.
Two fit notes for AC drives in automatic doors. First, holding is không something a right-angle bevel gear motor does for you: bevel and hypoid stages back-drive, so a door that must resist manual push or gravity when idle needs a brake, a mechanical stop or a counterbalance. Self-locking is a property of worm gearboxes, which is a separate product with lower efficiency. Second, reversing an AC gear motor every cycle needs a reversible motor and a controller that switches direction safely; count on a control board rather than a plain on/off switch.
Door operators are not one product. Set expectations against the drive class before quoting:
| Loại cửa | Typical drive | Fits a compact AC gear motor? |
|---|---|---|
| Swing door, light leaf, low cycle | Right-angle AC gear motor + brake or closer | Yes — 25–40 W, 30:1 to 50:1 |
| Sliding door, light panel, dry indoor | AC gear motor with belt or rack | Yes — 25–90 W, 3:1 to 15:1 at the pulley |
| Revolving door, low speed | AC gear motor + slip clutch | Yes — 40–140 W, 100:1 and above |
| High-traffic commercial entrance | Brushless DC with encoder | No — cycle rate and control need a servo-class drive |
| Door requiring position feedback | Servo / stepper | No — an AC gear motor has no positioning capability |
Trước khi quyết định chọn một động cơ bánh răng cho cửa tự động, hãy kiểm tra theo danh sách kiểm tra sau đây:
Những sai lầm thường gặp nhất là tính toán dựa trên công suất (watt) thay vì mô-men xoắn đầu ra, bỏ qua sự khác biệt giữa mô-men xoắn khởi động và mô-men xoắn vận hành, cũng như cho rằng cần phải sử dụng động cơ được thiết kế cho chế độ hoạt động liên tục trong khi trên thực tế, động cơ có thông số kỹ thuật cho chế độ hoạt động gián đoạn và có thể đảo chiều mới là lựa chọn phù hợp và tiết kiệm hơn. Trọng lượng cửa thường đã được xác định trước; trong khi đó, các dự án thường đánh giá thấp lực ma sát và lực cản do gioăng.
Việc lựa chọn động cơ giảm tốc cho cửa tự động là một quá trình đánh giá dựa trên mô-men xoắn và điều kiện vận hành, chứ không phải là cuộc so sánh công suất (watt). Xác định mô-men xoắn và tốc độ cửa trong điều kiện khắc nghiệt nhất, chọn tỷ số truyền phù hợp để cân bằng hai yếu tố này, quyết định cách cửa phải hoạt động khi mất điện, và chỉ sau đó mới so sánh các dải điện áp và kích thước khung. Đối với các hệ thống cửa có tải nhẹ đến trung bình, động cơ giảm tốc AC góc vuông nhỏ gọn mang lại giải pháp hiệu quả về chi phí với tùy chọn tự khóa mà nhiều hệ thống cửa cần.
Hãy bắt đầu lựa chọn từ Dòng động cơ giảm tốc bánh răng góc vuông và hãy xác nhận chu kỳ làm việc với nhà cung cấp trước khi đặt hàng — thông số trên nhãn kỹ thuật cho biết công suất định mức trong 30 phút, nhưng lưu lượng giao thông của bạn mới là yếu tố quyết định liệu mức đó có đủ hay không.
Hầu hết các bộ truyền động cửa tự động đều sử dụng một động cơ giảm tốc nhỏ — động cơ DC kiểu hành tinh hoặc động cơ AC góc vuông — với tốc độ đầu ra khoảng 10–60 vòng/phút và mô-men xoắn phù hợp với trọng lượng của cửa. Cửa trượt thường hoạt động thông qua hệ thống truyền động bằng dây đai hoặc thanh răng, trong khi cửa xoay và cửa quay truyền động trực tiếp vào bản lề hoặc trục trung tâm.
Cửa trượt nội thất nhẹ thường cần mô-men xoắn 2–5 N·m tại ròng rọc; cửa trượt và cổng nặng hơn cần 10–30 N·m; cửa xoay và cửa quay có thể cần mô-men xoắn 10–50 N·m tại bản lề hoặc trục trung tâm. Tính toán ma sát cộng với lực cản của gioăng và thêm biên độ an toàn 30–50%.
Chia tốc độ định mức của động cơ cho tốc độ đầu ra yêu cầu. Đối với động cơ 1250 vòng/phút điều khiển cửa trượt với tốc độ khoảng 100–160 vòng/phút tại puli, tỷ lệ này khoảng từ 8:1 đến 12:1. Các bộ truyền động cửa có tấm cửa nặng hơn hoặc tốc độ thấp hơn sử dụng tỷ lệ từ 20:1 đến 100:1.
Động cơ giảm tốc DC giúp việc điều khiển tốc độ và khởi động/dừng nhẹ nhàng trở nên dễ dàng hơn, đồng thời là trang bị tiêu chuẩn trên các bộ truyền động cao cấp. Động cơ giảm tốc AC có cấu tạo đơn giản hơn và giá thành rẻ hơn, hoạt động trực tiếp từ nguồn điện lưới; trong đó, phiên bản sử dụng trục vít tự khóa có thể giữ cửa mà không cần phanh — rất phù hợp cho các bộ truyền động tải nhẹ và trung bình ở những nơi có sẵn nguồn điện lưới.
Nếu cửa cần giữ nguyên vị trí khi mất điện hoặc chống lại lực đẩy mở, thì đúng vậy. Hộp số trục vít tự khóa giữ vị trí bằng cơ chế cơ học mà không cần bộ phận bổ sung; phanh điện từ được sử dụng trong trường hợp hệ thống truyền động không thể tự khóa hoặc khi cần dễ dàng chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay.
Đối với cửa trượt nội thất nhẹ có tốc độ vừa phải, một động cơ AC bánh răng góc vuông công suất 25 W với tỷ số truyền phù hợp có thể đáp ứng yêu cầu khi mô-men xoắn tính toán nằm trong phạm vi đường cong tải cho phép của động cơ. Hầu hết các loại cửa mặt tiền và cửa chịu tải nặng cần công suất từ 40–300 W, do đó, hãy xác nhận mô-men xoắn và điều kiện làm việc với nhà cung cấp thay vì chỉ dựa vào công suất.
