A động cơ có hộp số giảm tốc Tình trạng động cơ không chịu quay là một trong những sự cố thường bị chẩn đoán sai nhất trên máy móc. Người ta thay thế bộ truyền động, nhưng bộ mới vẫn hoạt động y hệt, và nguyên nhân thực sự hóa ra lại là băng tải bị kẹt, tụ điện hỏng, hoặc tải trọng vốn dĩ đã vượt quá khả năng mô-men xoắn của động cơ ngay từ đầu. Hướng dẫn này sẽ phân tích sự cố theo thứ tự giúp tìm ra câu trả lời nhanh nhất: liệu động cơ có được yêu cầu quay hay không, liệu nó có thể quay được hay không, và liệu nó có đủ mạnh hay không.
Có bốn triệu chứng xuất hiện trong hầu hết các trường hợp, và mỗi triệu chứng đều chỉ ra một bộ phận khác nhau của hệ thống. Hãy xác định xem bạn đang gặp triệu chứng nào trước khi chạm vào bất cứ thứ gì.
| Triệu chứng | Nguyên nhân có khả năng cao nhất | Bài kiểm tra đầu tiên |
|---|---|---|
| Phát ra tiếng kêu ù ù hoặc vo ve, trục không chuyển động | Mạch khởi động một pha bị hở, hoặc tải bị kẹt cứng | Ngắt kết nối tải và thử lại; nếu máy vẫn bị kẹt thì hãy kiểm tra tụ điện |
| Khi tháo tải ra thì quay tự do, khi gắn tải vào thì bị kẹt | Mô-men xoắn đầu ra không đủ: tỷ số, điện áp hoặc tải vượt quá thông số thiết kế | Đo cường độ dòng điện ở trạng thái bị kẹt, sau đó tính toán mô-men xoắn cần thiết |
| Quay chậm và nóng lên | Sụt áp, tần số không đúng hoặc quá tải khi vận hành dưới tốc độ định mức | Đo điện áp tại các cực của động cơ khi đang chịu tải, không phải tại tủ điện |
| Hoạt động được một lúc, rồi sau vài phút thì ngắt do quá tải | Quá tải nhiệt: mô-men xoắn duy trì ở mức cao hơn mức định mức, hoặc phanh bị kẹt | Giữ dòng điện hoạt động ở mức dòng điện tải đầy đủ ghi trên nhãn hiệu |
Trước khi nghi ngờ hộp số, hãy kiểm tra ba điều sau. Thứ nhất, nguồn điện đúng đang được cấp đến các cực của động cơ — cả ba pha trên thiết bị ba pha và điện áp đúng trên thiết bị một pha. Nếu cầu chì trên một pha của nguồn điện ba pha bị cháy, động cơ sẽ phát ra tiếng ù, tiêu thụ dòng điện lớn và hầu như không tạo ra mô-men xoắn, điều này trông giống hệt như hộp số bị kẹt. Thứ hai, bộ bảo vệ nhiệt chưa bị ngắt; hầu hết các động cơ bánh răng nhỏ đều có bộ bảo vệ bên trong hoặc gắn trên cuộn dây, bộ bảo vệ này sẽ tự động thiết lập lại khi nguội, do đó, một lỗi không liên tục có thể trông giống như một động cơ hỏng nhưng lại hoạt động trở lại sau giờ ăn trưa. Thứ ba, mạch điều khiển thực sự đang bị kẹt — một tiếp điểm phụ lỏng lẻo trên công tắc tơ sẽ làm cho bộ truyền động ngừng hoạt động khi có rung động.
Nếu động cơ bánh răng được trang bị phanh điện từ kích hoạt bằng lò xo, thì tình trạng phanh không nhả là nguyên nhân rất phổ biến dẫn đến hiện tượng “hôm qua còn chạy được mà hôm nay lại không chạy”. Lò xo giữ phần ứng áp vào đĩa ma sát cho đến khi cuộn dây được cấp điện; nếu nguồn cấp điện cho cuộn dây bị mất, được chỉnh lưu ở điện áp sai, hoặc khe hở không khí đã mở rộng do mài mòn, động cơ sẽ chống lại phanh và dẫn đến tình trạng kẹt hoặc quá nhiệt. Hãy thả phanh bằng tay nếu thiết kế cho phép, và kiểm tra xem trục có quay được không. Nếu trục quay được, lỗi nằm ở mạch phanh, không phải ở hộp số.
Ngắt kết nối bộ truyền động khỏi tải — tháo khớp nối, nới lỏng dây đai hoặc kéo xích — sau đó xoay trục ra bằng tay. Có ba trường hợp:
Trong khi trục truyền động đang được ngắt kết nối, hãy kiểm tra cả khớp nối và chốt chẻ. Chốt chẻ bị gãy hoặc ống lót côn bị trượt sẽ khiến động cơ vẫn chạy trong khi máy đứng yên — đây là một sự cố có biểu hiện giống như hỏng hộp số và hoàn toàn miễn phí để khắc phục một khi đã phát hiện ra.
Mô-men xoắn của động cơ cảm ứng phụ thuộc vào bình phương của điện áp đầu vào và tần số nguồn điện. Từ đó dẫn đến hai sự cố sau:
Đối với các thiết bị một pha, hãy thêm mạch khởi động vào danh sách. Tụ khởi động bị hỏng hoặc công tắc ly tâm bị kẹt sẽ khiến động cơ không có mô-men xoắn khởi động: động cơ sẽ kêu ù, nóng lên và cuối cùng có thể làm ngắt thiết bị bảo vệ. Một tụ điện bị mất điện dung (chứ không phải hỏng hoàn toàn) sẽ gây ra hiện tượng khởi động yếu và chậm hơn, có thể hoạt động bình thường vào những ngày nắng ấm nhưng lại không hoạt động được vào những buổi sáng lạnh giá. Việc đo điện dung chỉ mất một phút và giúp loại trừ sự cố một pha phổ biến nhất.
Khi ổ đĩa hoạt động bình thường mà máy vẫn bị kẹt, nguyên nhân hầu như luôn là do mô-men xoắn cần thiết đã bị đánh giá thấp. Hai con số sau đây sẽ làm sáng tỏ vấn đề. Thứ nhất, mô-men xoắn có sẵn tại trục đầu ra:
Tra = 9550 × P ÷ nra
trong đó P là công suất động cơ tính bằng kW và nra là tốc độ đầu ra của hộp số tính bằng vòng/phút. Một động cơ 0,25 kW ở tốc độ 20 vòng/phút tạo ra mô-men xoắn khoảng 119 N·m trước khi trừ đi tổn thất do hộp số; cùng động cơ đó ở tốc độ 200 vòng/phút tạo ra mô-men xoắn khoảng 12 N·m. Đây là bước kiểm tra hợp lý hữu ích nhất trong toàn bộ quá trình chẩn đoán: mô-men xoắn đầu ra của động cơ có hộp số phụ thuộc vào công suất động cơ và tốc độ đầu ra, chứ không phụ thuộc vào kích thước của hộp số.
Thứ hai, mô-men xoắn mà máy yêu cầu. Đối với băng tải đai, đó là lực tiếp tuyến nhân với bán kính ròng rọc; đối với tời hoặc thang máy, đó là trọng lượng tải nhân với bán kính, chia cho hệ số hiệu suất; đối với bất kỳ thiết bị nào có độ dốc, cần cộng thêm thành phần trọng lực. Sau đó, áp dụng hệ số an toàn cho quá trình khởi động và va đập. Nếu mô-men xoắn yêu cầu ở tốc độ vận hành thực tế vượt quá mô-men xoắn đầu ra cho phép của bộ truyền động, việc điều chỉnh hệ thống dây điện sẽ không thể khắc phục được vấn đề này, và bộ truyền động sẽ từ chối thực hiện công việc một cách chính xác.
Lỗi thường gặp liên quan: máy được tăng tốc bằng cách thay đổi ròng rọc, trong khi động cơ và hộp số vẫn giữ nguyên, dẫn đến hệ thống truyền động bị kẹt khi chịu tải. Việc tăng tốc độ đầu ra trong khi công suất động cơ không đổi sẽ làm giảm mô-men xoắn khả dụng theo tỷ lệ thuận. Giải pháp là sử dụng động cơ có công suất cao hơn hoặc tỷ số truyền khác, chứ không phải tăng mức quá tải.
Hộp số giảm tốc làm tăng mô-men xoắn, nhưng không thể tạo ra công suất. Công suất của động cơ đặt ra một giới hạn tối đa cố định, và tỷ số truyền chỉ quyết định cách công suất đó được chuyển hóa thành tốc độ và mô-men xoắn. Một động cơ nhỏ với tỷ số truyền rất cao sẽ tạo ra mô-men xoắn lớn nhưng rất chậm — và mô-men xoắn đó bị giới hạn bởi khả năng truyền tải của hộp số, có thể thấp hơn mức mà động cơ có thể tạo ra về mặt lý thuyết. Việc cố gắng khai thác mô-men xoắn vượt quá mô-men xoắn định mức của hộp số sẽ không làm di chuyển tải; nó sẽ làm hỏng răng bánh răng hoặc làm gãy chốt chìa. Đây là lý do tại sao tính toán tỷ số truyền chính xác và việc kiểm tra mô-men xoắn đầu ra cho phép là hai bước riêng biệt, và tại sao Mục đích của việc giảm tốc bằng bánh răng Đầu tiên là điều chỉnh tốc độ, sau đó mới đến nhân mô-men xoắn.
Nếu tất cả các kiểm tra đều đạt yêu cầu mà thiết bị vẫn gặp sự cố ngắt quãng, hãy kiểm tra môi trường xung quanh. Nhiệt độ môi trường cao hơn mức định mức sẽ làm giảm mô-men xoắn liên tục mà động cơ có thể duy trì. Vỏ máy không có luồng không khí sẽ khiến một bộ truyền động vốn đã hoạt động ở mức giới hạn trở nên hỏng hóc. Tần suất chu kỳ cao — hơn vài lần khởi động mỗi phút — sẽ làm động cơ nóng lên nhanh hơn khả năng tản nhiệt của nó, và một bộ truyền động được thiết kế cho chế độ chạy liên tục sẽ không thể chịu đựng được nhiệm vụ định vị theo chu kỳ mà chưa bao giờ được chỉ định.
Hãy chẩn đoán theo thứ tự này và bạn sẽ hiếm khi thay nhầm bộ phận: kiểm tra nguồn cấp điện, nhả phanh, ngắt kết nối bộ truyền động khỏi tải, xác minh mô-men xoắn mà máy thực sự cần, sau đó kiểm tra hộp số. Chín trên mười trường hợp, nguyên nhân thực sự là vấn đề về tải hoặc nguồn điện nhưng lại "ngụy trang" dưới hình thức hư hỏng hộp số. Nếu kết quả tính toán lại cho thấy bộ truyền động thực sự có công suất không đủ, thì Dòng động cơ giảm tốc AC liệt kê mô-men xoắn đầu ra ở từng tỷ số truyền, nhờ đó có thể lựa chọn kích thước của bộ phận thay thế dựa trên con số này thay vì dựa trên nhãn hiệu cũ.
Đối với máy một pha, tụ khởi động hoặc công tắc ly tâm gần như chắc chắn đã hỏng, do đó không có mô-men xoắn khởi động. Đối với máy ba pha, hãy kiểm tra xem có hiện tượng mất pha, tải bị kẹt hay phanh chưa được nhả hay không.
Đúng vậy. Một hộp số bị kẹt, lệch trục nghiêm trọng hoặc được bôi trơn bằng loại dầu bôi trơn không phù hợp sẽ làm tăng tải trọng lên động cơ, từ đó làm tăng cường độ dòng điện và nhiệt độ cuộn dây. Động cơ sẽ hỏng trước, nhưng nguyên nhân thực sự lại nằm ở hộp số.
Ngắt kết nối tải và kiểm tra từng nửa. Nếu trục động cơ quay tự do còn trục ra thì không, thì sự cố nằm ở hộp số. Nếu cả hai đều quay tự do nhưng động cơ bị kẹt khi có tải, thì vấn đề nằm ở mô-men xoắn hoặc nguồn cấp điện, chứ không phải ở hệ thống bánh răng.
Không vượt quá công suất mà động cơ có thể tạo ra. Hộp số có kích thước lớn hơn sẽ làm tăng mô-men xoắn mà nó có thể truyền tải một cách an toàn, nhưng mô-men xoắn có sẵn tại đầu ra vẫn được xác định bởi công suất động cơ chia cho tốc độ đầu ra.
Ít nhất là 1,25 đối với tải trọng đồng đều và 1,5 trở lên đối với băng tải, bộ định vị và bất kỳ thiết bị nào phải khởi động khi đang chịu tải thường xuyên. Việc điều chỉnh kích thước mà không tính đến hệ số dự phòng thường sẽ dẫn đến sự cố ban đầu lặp lại.
