Momen Xoắn Là Gì? Ý Nghĩa Và Công Thức Tính Momen Xoắn Trên Trục Động Cơ Điện

Trong thế giới ngày càng tiên tiến của chúng ta, "Momen Xoắn" không chỉ là một thuật ngữ kỹ thuật khô khan mà còn là linh hồn của mọi động cơ, từ những chiếc động cơ turbo mạnh mẽ trên những chiếc xe hơi hiện đại đến những robot công nghiệp chính xác và linh hoạt. Khi bạn nhấn ga, cảm giác mạnh mẽ đẩy lưng bạn vào ghế không phải là do sức mạnh tinh thần mà chính là kết quả của momen xoắn được sản sinh từ trục động cơ. Điều này không chỉ thể hiện sức mạnh vô hình mà còn là bằng chứng cho sự tiến bộ không ngừng của con người trong việc khám phá và tối ưu hóa sức mạnh kỹ thuật.

Nhưng momen xoắn là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Để hiểu rõ hơn, chúng ta cần nhìn vào những công cụ chúng ta sử dụng để đo lường và tối ưu hóa nó, như máy đo momen xoắn kỹ thuật số, vòng bi lực xoắn giúp giảm ma sát và tăng hiệu suất, hay phần mềm CAD giúp thiết kế và mô phỏng những cải tiến mới. Mỗi công cụ này không chỉ phản ánh sự phức tạp của momen xoắn mà còn chứng minh sự sáng tạo không ngừng của con người trong việc cải thiện và hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới xung quanh.

Bài viết này, "[Momen Xoắn Là Gì? Ý Nghĩa Và Công Thức Tính Momen Xoắn Trên Trục Động Cơ Điện]", không chỉ là một hành trình khám phá khoa học mà còn là một chuyến đi đầy cảm hứng, nơi bạn sẽ kết nối với cả thế giới kỹ thuật thông qua một khái niệm tưởng chừng như đơn giản. Hãy cùng chúng tôi khám phá sức mạnh ẩn giấu sau mỗi chuyển động, mỗi lần tiếp xúc, và biến đó thành sức mạnh đưa con người tiến xa hơn, cao hơn trong tương lai.

1. Momen xoắn là gì? Ý nghĩa momen xoắn?

- Theo định nghĩa, momen xoắn nghĩa là một lực xoắn có xu hướng gây ra các chuyển động quay cho động cơ, là thước đo lực có thể khiến cho một vật thể xoay được quanh một trục. Hiểu nôm na rằng, momen xoắn chính là lực sinh ra khi động cơ xảy ra hiện tượng có 1 vật thể quay quanh trục. Khi có một lực tác động vào 1 vật khiến nó chuyển động quay quanh một điểm, momen xoắn sẽ xuất hiện.

Momen xoắn chính là 1 lực sinh ra khi động cơ chuyển động

- Momen xoắn được biết đến là một đại lượng vector, trong đó, hướng của vectơ momen phụ thuộc chặt chẽ vào hướng của lực tác dụng lên trục. Trong thực tế, một con số của momen xoắn sẽ cho chúng ta biết lực tối đa mà động cơ có thể cung cấp được. Khi đó, momen xoắn càng lớn thì động cơ càng khỏe. Nó khác với mã lực, cho biết được động cơ có thể giúp xe chạy nhanh hơn như thế nào.

Ý nghĩa momen xoắn

- Bạn sử dụng momen xoắn mỗi ngày nhưng có lẽ không nhận ra nó. Trong thực tế, bạn đã áp dụng momen xoắn 3 lần trong khi chỉ cần mở 1 cánh cửa bị khóa. Khi chúng ta mở 1 cánh cửa, cần phải xoay chìa khóa, tiếp đến là xoay tay nắm cửa và cuối cùng là đẩy cửa mở để nó xoay được trên bản lề. Tất cả các hoạt động trên đều áp dụng momen xoắn.

- Ai đó đạp 1 chiếc xe đạp đi dạo trong công viên cũng đang sử dụng momen xoắn. Những chiếc xe tải có nhiều momen xoắn sẽ tốt hơn trong hoạt động kéo đẩy các vật nặng. Vì vậy, nếu bạn cần có 1 chiếc xe để chở tải hoặc kéo vật nặng, hàng hóa nặng, thì tốt nhất nên chọn 1 chiếc xe nào có nhiều momen xoắn. 

2. Công thức tính momen xoắn trên trục motor 

- Ta có cách tính momen xoắn trên trục động cơ điện bằng công thức như sau: T=P*9.55/ n. Trong đó: T là momen xoắn trên trục động cơ (đơn vị Nm), còn P là công suất động cơ điện (đơn vị kW), còn n là tốc độ động cơ (tính bằng vòng/ phút).

- Từ công thức trên, chúng ta có thể suy ra công suất cụ thể của động cơ điện: P=T*n/ 9.55

- Tuy nhiên, công thức tính momen xoắn ở trên chỉ áp dụng đối với những xe chạy bằng động cơ 3 pha không đồng bộ, còn nếu xe bạn đang sử dụng động cơ loại khác thì các bạn nên vẽ đặc tuyến momen/ công suất để từ đó tìm ra được điểm làm việc cho thích hợp nhé.

- Nếu hệ truyền động của động cơ có sử dụng khớp nối thì momen xoắn trên trục động cơ điện lúc này sẽ được tính theo công thức như sau: Tf=T*1,7.

Công thức tính momen xoắn chỉ dành cho xe chạy bằng động cơ 3 pha

- Với công thức tính lực kéo của motor giảm tốc trên trục động cơ vô cùng đơn giản ở trên, hy vọng các bạn có thể căn cứ vào đó để chọn được loại động cơ điện phù hợp, giúp tính toán được chuẩn xác các thông số cụ thể của hệ truyền động. Như vậy không những giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống mà còn làm giảm chi phí đầu tư và tăng cường hiệu quả của hệ thống truyền động.

3. Bảng lực momen xoắn hộp giảm tốc

a) Lực momen xoắn giảm tốc cycloid

b) Mã lực và momen xoắn giảm tốc trục vít 

Mời quý khách xem lực momen xoắn ở cột thứ 3(M2)

c) Momen động cơ giảm tốc tải nặng

c) Mo men xoắn giảm tốc bánh răng công trục ra vuông góc

4. Những trường hợp của tải làm momen thay đổi

- Momen xoắn - còn gọi là Torque - tự bản thân tên gọi của nó đã có khả năng gợi lên sức mạnh ngay từ bên trong nòng xe. Trước kia, các loại xe 2 thì có rất nhiều tại Ấn Độ, tạm bỏ qua vấn đề về công nghệ, mà chúng ta chỉ nói về đồ thay thế, các phụ tùng giúp tăng thêm momen xoắn cho động cơ.

- Van 1 chiều (bộ phận lưỡi gà của xe) còn được biết đến với tên gọi là NRV (Non-Return Valve), nó sẽ đóng bộ phận cửa nạp từ bên trong động cơ khi piston hoạt động tiến gần đến điểm chết trên. Nghĩa là chúng sẽ giữ lượng hòa khí đã nạp vào buồng dên và tiến hành nén chặt lại. Lúc bấy giờ momen xoắn thường rất lớn trong khi đó khối lượng hòa khí cũng được nén hoàn hảo.

- Các đơn vị momen xoắn cùng liên đới trong 1 động cơ 4 thì. Nếu bạn chú ý sẽ thấy khi piston tiến về điểm chết trên thì lúc này hỗn hợp xăng - gió bên trong sẽ đổ dồn về phía sau lưng súp áp mới được nạp khi nãy. 

Điều này khiến cho hỗn hợp xăng - gió mới nạp vào buồng đốt của động cơ giờ lại đi ngược ra phía cánh gió bình xăng con. Chính vì thế sẽ gây ra các vết, đốm đen bám chặt trên bình xăng con và khi đó xe bị thiếu xăng để đốt, nghĩa là xe không đủ lực mô men xoắn. Vì thế, bạn có thể lấy 1 số chi tiết của động cơ 2 thì đem lắp vào trong động cơ 4 thì, hay nói nôm na là bạn mang lưỡi gà của xe 2 thì sang lắp vào cho xe 4 thì.

Reed Valve (lưỡi gà), chi tiết chính giúp tăng momen xoắn

- Theo kinh nghiệm của các kỹ thuật viên khi thực hiện kiểu này, chúng ta phát hiện rằng chiếc xe đã không còn bị tình trạng nổ ngược. Khi đó tiếng xe kêu lụp bụp, mùi xăng dư và đem lại công suất khá tốt. 

- Có thể sử dụng cách tương tự như kiểu van lưỡi gà. Sau vài lần tinh chỉnh, chúng ta gắn lưỡi gà vào động cơ khi piston di chuyển gần đến và ở ngay điểm chết trên. Lúc này, lưỡi gà đóng chặt và giữ hỗn hợp của hòa khí trong buồng đốt, chúng ta sẽ nhận ra khác biệt lớn trong công suất của động cơ.

- Mặc dù việc gắn lưỡi gà cho bình xăng con (còn gọi là bộ chế hòa khí) chỉ là nhất thời, không hẳn chỉ đơn giản là để mang xe ra test, nhưng kết quả nhận được cũng thật ấn tượng. Đơn giản là, ở những chiếc xe có động cơ 2 thì van lưỡi gà hoạt động khi piston đang tiến về gần phía điểm chết trên. Nhưng với xe dùng động cơ 4 thì, van này lại hoạt động khi piston đã sắp ở điểm chết trên. 

- Từ lúc piston gần đến cho đến khi đang nằm ở điểm chết trên thì van lưỡi gà không bao giờ đóng kín hoàn toàn để cho piston có thể đẩy ngược được lượng hòa khí này ra lại phía khe nạp hoặc chỗ bầu lọc gió. Nhưng sau đó, van lưỡi gà sẽ dừng việc đẩy ngược hỗn hợp hòa khí về lại BXC. Điều này làm cho lượng hòa khí cũng được nạp đầy hơn để đốt cháy và tạo ra lực momen xoắn cao hơn.

5. Quan hệ giữa công suất và momen xoắn của motor 

- Một chiếc xe có momen xoắn càng lớn cho thấy lực quay của bánh xe cũng càng mạnh, xe càng có khả năng chở hay kéo vật nặng nhiều hơn và do đó càng “đề pa” một cách nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, chiếc xe đó có đạt được tốc độ cao hay không còn phụ thuộc vào 1 thông số quan trọng nữa, đó chính là P - công suất của động cơ.

- Trong thiết kế của các loại động cơ đốt trong, công suất được hiểu là khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của xe mà không phải là lực quay của bánh xe. Nói một cách chính xác hơn, công suất là đơn vị tượng trưng cho tốc độ sinh công, tức là tốc độ sinh ra momen xoắn cho động cơ.

- Nếu một chiếc xe tải có công suất càng lớn thì nó có thể đạt được vận tốc rất cao nhưng chưa chắc nó có “sức mạnh” nếu momen xoắn cực đại của nó thấp. Ví dụ, một chiếc xe thể thao Lamborghini có thể chạy nhanh đến 350 km/ h nhưng chưa chắc nó đã có thể kéo được một chiếc xe xúc đất ở hạng nặng. Tuy nhiên, 1 chiếc xe ben hạng nặng của hãng Caterpillar tuy chỉ chạy được tối đa là 150km/ h thì lại có khả năng kéo cực tốt.

Momen xoắn càng lớn thì lực quay của bánh xe cũng càng mạnh

- Qua các định nghĩa trên, chúng ta có thể thấy được chính xác bản chất thực sự của momen xoắn và công suất là gì và sự khác nhau giữa chúng ra sao. Từ nhu cầu thực tế, chúng ta có thể nhận thấy rằng, những loại xe cần phải có momen xoắn lớn chính là các loại xe tải, xe lu, xe địa hình, xe cẩu, xe xúc đất, xe quân sự,... và những loại xe cần có công suất cao chính là xe đua, xe thể thao,... 

- Như vậy, nếu một chiếc xe có cả 2 thông số là công suất và momen xoắn vào loại “cực cao” thì nó sẽ có quá trình hoạt động tựa tựa như một chiếc xe lu kéo theo một chiếc xe container và có thể chạy với vận tốc 300km/ h.

Như đã chúng ta đề cập ở những phần trên, công suất và momen xoắn cũng như công suất xoắn đều được biến thiên liên tục trong 1 dải vòng tua hoạt động của động cơ. Chính vì thế, một động cơ xe được cho là “hoàn hảo” nếu như nó đạt được những tiêu chí dưới đây:

- Có công suất cực đại lớn, có thể đạt được tốc độ cao.

- Có momen xoắn cực đại lớn, từ đó cho khả năng tải nặng, lực kéo cực mạnh, tăng tốc rất nhanh.

- Momen xoắn cực đại của xe phải đạt được ở vòng tua thấp thì xe mới có thể tăng tốc nhanh, tải nặng được tức thời, đồng thời tiết kiệm được nhiên liệu.

- Momen xoắn cực đại của động cơ phải đạt được tại 1 dải vòng tua dài, có như vậy mới kéo dài khả năng tải nặng cũng như tăng tốc độ của xe.

6. So sánh momen xoắn và công suất với các loại động cơ khác

• Động cơ đốt trong truyền thống

Động cơ đốt trong truyền thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu để tạo ra năng lượng thông qua quá trình đốt cháy bên trong xy lanh. Quá trình này tạo ra áp suất và nhiệt độ cao, kích động piston di chuyển lên xuống, qua đó quay trục khuỷu và truyền momen xoắn đến bánh xe.

Ưu điểm của động cơ đốt trong truyền thống:

- Chi phí nhiên liệu thấp
- Công suất và momen xoắn cao ở tốc độ động cơ thấp
- Độ tin cậy và tuổi thọ cao nếu bảo dưỡng tốt

Nhược điểm:

- Tiêu hao nhiều nhiên liệu, phát thải cao
- Độ ồn và rung lớn hơn so với động cơ điện
- Hiệu suất thấp hơn, lãng phí nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt

• Động cơ điện

Động cơ điện hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng điện thành cơ năng, sử dụng từ trường và dòng điện để tạo ra lực quay. Chúng có thể dùng pin hoặc nguồn điện lưới để cung cấp năng lượng.

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao, ít lãng phí năng lượng
- Hoạt động êm, phát thải thấp
- Dễ dàng điều khiển momen xoắn và tốc độ
- Chi phí vận hành thấp

Nhược điểm:

- Tốn kém pin/ắc quy
- Phụ thuộc nguồn điện ngoài
- Momen xoắn thấp ở tốc độ thấp
- Quãng đường di chuyển hạn chế

• Động cơ hybrid

Động cơ hybrid kết hợp ưu điểm của cả động cơ điện và động cơ đốt trong. Chúng sử dụng cả nhiên liệu hoá thạch và điện để vận hành. Động cơ điện hỗ trợ động cơ đốt trong ở những thời điểm cần momen xoắn cao.

Ưu điểm:

- Vừa tiết kiệm nhiên liệu, vừa có phạm vi hoạt động linh hoạt
- Công suất và momen xoắn tổng hợp cao hơn động cơ thuần điện
- Ít phát thải hơn động cơ đốt trong thuần tuý

Nhược điểm:

- Giá thành cao hơn
- Cấu tạo phức tạp, bảo dưỡng đắt hơn
- Pin/ắc quy vẫn có thể hạn chế quãng đường

Như vậy, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và điều kiện kinh tế của người dùng mà có thể lựa chọn loại động cơ phù hợp. Động cơ truyền thống vẫn được ưa chuộng đối với những ai cần công suất lớn, độ tin cậy cao. Trong khi động cơ điện và hybrid ngày càng phổ biến nhờ tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường hơn.

7. Tác động của momen xoắn và công suất đến tiêu thụ nhiên liệu

7.1 Mối liên hệ giữa momen xoắn, công suất và tiêu thụ nhiên liệu

Momen xoắn và công suất là hai thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành và hiệu suất hoạt động của động cơ. Đồng thời, chúng cũng tác động mật thiết đến mức độ tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

Cụ thể, momen xoắn càng cao thì lực kéo và khả năng leo dốc của xe càng tốt. Tuy nhiên, điều này đồng nghĩa với việc động cơ phải hoạt động ở công suất lớn hơn, như vậy lượng nhiên liệu tiêu thụ cũng tăng theo.

Ngược lại, nếu giảm công suất hoạt động của động cơ xuống thấp hơn thì lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ ít đi. Tuy nhiên, momen xoắn và khả năng vận hành của xe cũng bị hạn chế.

7.2 Cách quản lý năng lượng để tiết kiệm nhiên liệu

Để vừa đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt cho xe, vừa tiết kiệm được nhiên liệu, người lái cần lưu ý một số điều sau:

- Chỉ sử dụng chế độ Eco khi lái xe trong đô thị, không cần tốc độ cao. Điều này giúp giảm công suất động cơ xuống mức tối ưu.

- Tránh dùng ga đột ngột, tăng tốc đột biến. Lái xe càng êm, công suất càng ổn định sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu tốt nhất.

- Sử dụng hệ thống hỗ trợ lái xe thích ứng để tự động điều chỉnh công suất phù hợp với điều kiện giao thông.

- Duy trì áp suất lốp đúng tiêu chuẩn, bảo dưỡng định kỳ động cơ để đảm bảo hoạt động ổn định, tránh lãng phí nhiên liệu.

Như vậy, thông qua việc nắm rõ mối liên hệ giữa momen xoắn, công suất và mức độ tiêu hao nhiên liệu, người lái có thể vận hành xe hợp lý để vừa đảm bảo yêu cầu di chuyển, vừa tiết kiệm tối đa chi phí nhiên liệu.

8. Hướng dẫn chọn xe dựa trên momen xoắn và công suất

Lựa chọn xe dựa trên momen xoắn và công suất

Momen xoắn và công suất là hai thông số quan trọng nhất để đánh giá khả năng hoạt động của động cơ.

Cụ thể, momen xoắn càng cao thì xe càng bứt tốc tốt, leo dốc đỡ nặng nề. Trong khi đó công suất lớn thể hiện khả năng duy trì tốc độ ổn định của xe.

Do đó, tùy theo mục đích sử dụng mà bạn có thể ưu tiên lựa chọn như sau:

- Momen xoắn cao để vận chuyển hàng hóa, leo đèo dốc thường xuyên
- Công suất lớn cho những chuyến đi xa bằng đường trường

Ngoài ra, khi so sánh các mẫu xe cùng phân khúc, bạn nên chọn mẫu có cả hai thông số momen xoắn và công suất lớn nhất. Điều này đảm bảo xe vận hành mượt mà nhất.

Cách tối ưu hóa momen xoắn và công suất

Sau khi mua xe, bạn có thể tối ưu hóa thêm momen xoắn và công suất bằng một số cách sau:

- Sử dụng các loại phụ tùng động cơ chất lượng cao như bugi, ống xả, bộ lọc gió ... giúp động cơ hoạt động tối ưu hơn.

- Tân trang động cơ bằng cách mài trụ, thay piston, xy lanh ... giúp động cơ bền bỉ và mạnh mẽ hơn.

- Độ lại động cơ với các thiết bị điện tử hiện đại, giúp tối ưu hóa đường cong momen xoắn và công suất.

- Sử dụng các chất phụ gia như gân tăng octan, dầu bôi trơn chất lượng để cải thiện hiệu suất động cơ.

Những phương pháp trên sẽ giúp xe hoạt động mạnh mẽ và bền bỉ hơn, đem lại trải nghiệm lái xe tốt nhất cho bạn.

9. Tác động của momen xoắn và công suất đến môi trường

Mối liên hệ giữa momen xoắn, công suất và ô nhiễm môi trường

Momen xoắn và công suất càng cao thì lượng nhiên liệu tiêu thụ càng lớn. Điều này dẫn đến việc phát thải khí nhà kính, khí độc hại ra môi trường tăng theo.

Cụ thể, các chất ô nhiễm như CO2, NOx, HC, PM... là sản phẩm tất yếu của quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ. Chúng gây hiệu ứng nhà kính, mưa axit, ô nhiễm không khí nghiêm trọng.

Do vậy, việc tối ưu hóa momen xoắn và công suất cần đi đôi với giải pháp giảm thiểu tác động xấu tới môi trường.

Công nghệ xanh giúp bảo vệ môi trường

May mắn thay, các nhà sản xuất ô tô đã ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến để giảm phát thải, vừa nâng cao hiệu suất động cơ:

- Sử dụng nhiên liệu sinh học, hydro hoặc điện thay vì xăng dầu truyền thống

- Trang bị hệ thống xử lý khí thải, lọc các chất độc hại trước khi thải ra ngoài

- Tối ưu hóa quá trình cháy và nâng cao hiệu suất động cơ để giảm lượng nhiên liệu cần thiết

- Sử dụng vật liệu nhẹ, cải tiến khí động học giúp xe tiết kiệm năng lượng hơn

Những nỗ lực này đã và đang giúp ngành công nghiệp ô tô hướng tới mục tiêu phát triển bền vững, bảo vệ môi trường cho các thế hệ tương lai.

Kết luận: 

Qua bài viết này, hy vọng bạn đã có cái nhìn sâu sắc và toàn diện về momen xoắn - một khái niệm quan trọng không thể thiếu trong thế giới của những chiếc xe hơi. Dù bạn là một tín đồ yêu xe, một kỹ sư tìm kiếm sự hiểu biết chuyên môn, hay đơn giản là người tiêu dùng thông thái muốn biết xe mình vận hành như thế nào, hiểu về momen xoắn sẽ giúp bạn đánh giá và lựa chọn được chiếc xe phù hợp nhất với mình. Đừng quên, momen xoắn không chỉ là sức mạnh vô hình đằng sau mỗi lần tăng tốc, mà còn là bản lề quan trọng quyết định hiệu suất và khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe. Hãy cùng chúng tôi tiếp tục khám phá và chia sẻ những kiến thức bổ ích về ô tô, để mỗi chuyến đi của bạn đều trở nên thú vị và an toàn hơn.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Công Thức Tính Tiết Diện Dây Dẫn Và Bảng Tra Tiết Diện Dây Dẫn Điện 1 Pha, 3 Pha
• Công Thức Tính Hiệu Suất Động Cơ, Cách Tiết Kiệm Điện Hiệu Quả Không Ngờ
• Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Loan, Các Hãng, Các Công Suất
• Thông Số Kỹ Thuật  Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
• Khái Niệm Motor Điện. Các Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha