Momen xoắn là gì

Khái quát về momen xoắn

Mô-men xoắn là một đại lượng đo lường lực tác động có thể làm cho một vật quay quanh một trục. Giống như lực tác động là nguyên nhân khiến một vật tăng tốc trong động học tuyến tính (chuyển động thẳng), mô-men xoắn là nguyên nhân khiến một vật có gia tốc góc. Mô-men xoắn là một đại lượng vector. Hướng của vector mô-men xoắn phụ thuộc vào hướng của lực tác động lên trục.

Bất kỳ ai từng mở cửa đều có hiểu biết trực quan về mô-men xoắn. Khi một người mở cửa, họ đẩy vào phía bên xa nhất từ bản lề. Đẩy vào phía gần bản lề yêu cầu một lực lớn hơn đáng kể. Mặc dù công việc được thực hiện là như nhau trong cả hai trường hợp (lực lớn sẽ được áp dụng trên một khoảng cách nhỏ hơn), nhưng mọi người thường muốn áp dụng lực ít hơn, do đó vị trí thông thường của tay cầm cửa.

Công thức tính momen xoắn

Trong đó:

• M: Moment (mô men) lực (Đơn vị: N.m)
• F: lực tác dụng (N)
• d: vector khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F gọi là cánh tay đòn của lực F

Người ta, thường sử dụng các thuật ngữ khác nhau như moment hoặc moment lực được sử dụng thay thế nhau để mô tả mô-men xoắn. Khoảng cách từ điểm tác dụng của lực đến trục quay đôi khi được gọi là tay đòn mô-men hoặc tay đòn lực.

Mô-men xoắn thường được nhắc đến khi liên quan đến ô tô đó là lực giúp xe tạo ra tiếng lét bánh khi phanh và tăng tốc nhanh từ tốc độ thấp. Có thể đạt được mô-men xoắn lớn hơn bằng cách thay đổi tỷ số truyền (số hộp số) hoặc cải thiện hiệu suất động cơ (thông qua độ chế).

Mô-men xoắn tĩnh và động

Mô-men xoắn có thể được chia thành hai loại: tĩnh và động. Mô-men xoắn tĩnh là mô-men xoắn không tạo ra gia tốc góc. Dưới đây là một vài ví dụ về mô-men xoắn tĩnh:

• Một người đẩy một cánh cửa đóng đang tạo ra mô-men xoắn tĩnh vì cánh cửa không quay mặc dù có lực tác dụng.
• Giữ chân đạp xe ở tốc độ không đổi cũng là một ví dụ về mô-men xoắn tĩnh vì không có gia tốc.

Ngược lại, mô-men xoắn động là mô-men xoắn tạo ra gia tốc góc. Ví dụ: Trục truyền động trong xe đua tăng tốc từ vạch xuất phát thể hiện mô-men xoắn động vì nó phải tạo ra gia tốc góc cho bánh xe, do xe đang tăng tốc trên đường đua.

Để hiểu rõ hơn mô-men xoắn, hãy cùng tham khảo hình ảnh minh họa

Trong hình vẽ có thể thấy

• Trục quay (O): Điểm mà vật thể quay xung quanh.
• Lực (F): Lực được tác dụng lên vật thể.
• Điểm tác dụng của lực (A): Vị trí trên vật thể mà lực được tác dụng.
• Moment arm (d): Khoảng cách từ điểm tác dụng của lực (A) đến trục quay (O).

Bây giờ cùng lấy một ví dụ về cánh cửa và dựa vào đó tạo ra công thức tính mô-men xoắn.

Tác động lực gần bản lề: Khi tác dụng lực càng gần bản lề thì lực cần thiết để quay cửa càng lớn. Điều này là do khoảng cách từ điểm tác dụng của lực đến trục quay (bản lề) nhỏ hơn, dẫn đến mô-men xoắn nhỏ hơn. Để đạt được cùng mô-men xoắn để quay cửa, chúng ta cần tăng giá trị của lực.

Hướng của lực: Mô-men xoắn cũng phụ thuộc vào hướng của lực tác dụng. Nếu lực vuông góc với đường nối giữa bản lề và điểm tác dụng của lực thì lực cần thiết để quay cửa sẽ nhỏ hơn. Trong trường hợp này, khoảng cách từ điểm tác dụng của lực đến trục quay vẫn giữ nguyên, nhưng hướng của lực tạo ra hiệu quả quay lớn hơn.

Một cách đơn giản để tính toán độ lớn của mô-men xoắn là xác định trước tay đòn mô-men, sau đó nhân giá trị này với lực tác dụng.

Dựa trên quan sát trên, chúng ta có thể kết luận rằng mô-men xoắn phụ thuộc vào hai yếu tố: độ lớn của lực tác dụng và khoảng cách vuông góc giữa điểm tính toán mô-men xoắn và điểm tác dụng của lực. Công thức mô-men xoắn được biểu diễn như sau:

τ = F * d * sin(θ) 

Trong đó:

• τ là mô-men xoắn (torque) được đo bằng đơn vị Nm (Newton-meter).
• F là lực được áp dụng (force) được đo bằng đơn vị N (Newton).
• r là cánh tay mô-men (moment arm) được đo bằng đơn vị m (meter).

Lưu ý: Công thức này chỉ áp dụng cho trường hợp lực tác dụng vuông góc với tay đòn mô-men (góc θ bằng 90 độ).

Cảm biến momen xoắn

Cảm biến mô-men xoắn là thiết bị đo và ghi lại mô-men xoắn trên các hệ thống quay như hộp số, trục khuỷu, cánh quạt và động cơ. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật để theo dõi hiệu quả của các hệ thống khác nhau, bao gồm máy móc, động cơ và động cơ.

Cảm biến mô-men xoắn có nhiều loại, nhưng loại được sử dụng phổ biến nhất là cảm biến đo biến dạng và cảm biến mô-men xoắn từ.

Cảm biến đo biến dạng (Strain Gauge Sensor)

Một cảm biến đo biến dạng là một công cụ dùng để đo mức độ biến dạng của một vật khi chịu căng thẳng. Trong một cảm biến mô-men xoắn sử dụng cảm biến đo biến dạng, vật được đo được kết nối với một yếu tố linh hoạt mà trên đó gắn một cảm biến đo biến dạng.

Một mô-men xoắn được áp dụng lên vật làm cho yếu tố linh hoạt biến dạng, làm thay đổi trở kháng của cảm biến đo biến dạng. Lượng mô-men xoắn được áp dụng tương ứng trực tiếp với sự thay đổi trở kháng, và một hệ thống thu thập dữ liệu nhận tín hiệu này để xử lý.

Cảm biến mô-men xoắn từ tính (Magnetic Torque Sensor)

Cảm biến mô-men xoắn từ tính là một loại cảm biến mô-men xoắn khác được sử dụng để đo mô-men xoắn được áp dụng bằng cách sử dụng một nam châm và một cuộn dây. Nam châm quay khi có một mô-men xoắn được áp dụng lên vật, vật này dịch chuyển trong trường từ tính, gây ra dòng chảy qua cuộn dây tỷ lệ với mô-men xoắn được áp dụng.

Khi mô-men xoắn tác dụng lên vật thể, nam châm sẽ quay, dịch chuyển trong từ trường, gây ra dòng điện chạy qua cuộn dây có độ lớn tỉ lệ với mô-men xoắn được tác dụng.

Ngoài ra còn rất nhiều loại cảm biến momen xoắn khác nữa

• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng khí nén (Được thiết kế như một phần không thể thiếu của đai ốc chạy để lắp ráp tự động hóa)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng mặt bích (Cảm biến mô-men xoắn phản ứng gắn mặt bích)
• Cảm biến mô-men quay truyền động Hex (Đo mô-men xoắn vòng trượt và không tiếp xúc cho ứng dụng nội tuyến và có sẵn với bộ mã hóa)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng tuốc nơ vít (Được sử dụng trong cụm kiểm tra mô-men xoắn dây buộc mô-men xoắn thấp).
• Cảm biến mô-men quay từ trục đến trục (Đo vòng trượt và mô-men quay không tiếp xúc cho ứng dụng nội tuyến và có sẵn với bộ mã hóa)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng từ trục đến trục (Bộ chuyển đổi mô-men xoắn phản ứng gắn trên trục)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng mở rộng ổ cắm (Được sử dụng rộng rãi trong số hóa và xác minh mô-men xoắn ứng dụng).
• Cảm biến mô-men quay truyền động vuông (Đo mô-men xoắn vòng trượt và không tiếp xúc cho ứng dụng nội tuyến, có sẵn với bộ mã hóa)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng truyền động vuông góc (Được thiết kế để kiểm tra các thiết bị đo mô-men xoắn và công cụ kiểm tra dây buộc)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng truyền động vuông sang truyền động vuông (Bộ chuyển đổi mô-men xoắn phản ứng gắn trên ổ đĩa vuông)
• Cảm biến mô-men xoắn phản ứng cờ lê mô-men xoắn (Thường được sử dụng để kiểm tra mô-men xoắn dây buộc)

Ứng dụng của momen xoắn

Cảm biến mô-men xoắn được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật khác nhau. Ví dụ, trong ngành hàng không, cảm biến mô-men xoắn được sử dụng để theo dõi mô-men xoắn của động cơ máy bay, giúp theo dõi hiệu suất và đảm bảo an toàn hoạt động.

Trong ngành sản xuất, cảm biến mô-men xoắn được sử dụng để theo dõi mô-men xoắn được áp dụng lên các thành phần khác nhau trong quá trình lắp ráp. Dữ liệu thu được sau đó được sử dụng để kiểm tra việc lắp ráp đúng cách và phát hiện bất kỳ lỗi nào có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp.

Tương tự, ngành ô tô là một trong những nơi sử dụng cảm biến mô-men xoắn rộng rãi nhất. Mô-men xoắn được truyền đến bánh xe và mô-men xoắn được tạo ra bởi động cơ đều được đo bằng cảm biến mô-men xoắn. Dữ liệu này được sử dụng để theo dõi hiệu suất động cơ và tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu.

Cảm biến mô-men xoắn cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm y tế, robot và năng lượng tái tạo. Ngoài ra, chúng cũng được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học, như phân tích chuyển động của con người và đánh giá sức mạnh cơ bắp.

Trong xây dựng, nhiều thiết bị và kỹ thuật là kết quả của việc ứng dụng mô-men xoắn. Ứng dụng phổ biến nhất của mô-men xoắn trong xây dựng có thể thấy là việc siết chặt vít và bu lông. Có một thiết bị gọi là cờ lê lực có thể tác dụng một lượng mô-men xoắn rất cụ thể lên bu lông hoặc vít, đảm bảo siết chặt chính xác.

Mô-men xoắn được nhiều người chơi sử dụng trong các trò chơi khác nhau như chơi gôn, bóng chày và quần vợt. Ví dụ, với vàng, người chơi sử dụng mô-men xoắn được tạo ra bởi chuyển động quay của cơ thể người chơi golf để tạo thêm lực cho cú đánh và truyền lực đó đến quả bóng bằng gậy vàng.

Momen xoắn được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống cũng như công nghiệp. Chính vì thế, cùng với những tiến bộ công nghệ và nhu cầu ngày càng cao về độ chính xác trong các quy trình công nghiệp, tương lai của cảm biến đo mô-men xoắn (torque sensor) trong lĩnh vực này có vẻ rất sáng sủa.

Mua cảm biến và thiết bị đo momen xoắn ở đâu?

Việc mua được một thiết bị cùng cảm biến chất lượng cao và phù hợp thực sự rất khó khi mà có quá nhiều mẫu mã cũng các sản phẩm giả kém chất lượng trôi nổi trên thị trường. Vậy đâu là đơn vi cung cấp thiết bị, cảm ứng chính hãng là tốt nhất.

LIDINCO với kinh nghiệm nhiều năm trong việc phân phối các dòng cảm biến chuyên dụng dành cho công nghiệp, chúng tôi luôn mang đến những giải pháp tốt nhất cho ứng dụng của khách hàng. Để được tư vấn chọn mua cảm biến đo mo men xoắn phù hợp theo yêu cầu vui lòng liên hệ cho Lidinco theo thông tin bên dưới

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG

– Trụ sở chính: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
– Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
– VP Bắc Ninh: 184 Đường Bình Than, Phường Võ Cường, TP. Bắc Ninh
– Điện thoại: 0222 7300 180
– Email: sales@lidinco.com