XTMechanical Blog xin chào các bạn. Hôm nay, chúng tôi xin gửi đến các bạn bài viết có nội dung liên quan đến một chi tiết cũng rất phổ biến trong hệ thống máy tự động, đó là khớp đàn hồi hay còn gọi là khớp nối linh động. Trong bài viết lần này chúng tôi sẽ tập trung vào những thông tin cần thiết, những chú ý để lựa chọn một khớp đàn hồi phù hợp. Và nếu bạn phân vân vì có quá nhiều loại khớp nối và không biết làm thế nào để chọn một loại khớp nối phù hợp, bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về khớp đàn hồi và có thể sử dụng chúng như một tài liệu tham khảo khi lựa chọn. Trước khi đi vào chi tiết chúng ta sẽ xem qua mục lục dưới đây. Nào cùng bắt đầu thôi.

Mục lục.

1. Khái niệm khớp nối đàn hồi là gì? 2. Các bước để lựa chọn một khớp nối đàn hồi 2.1 Khoanh vùng phạm vi các mã khớp đàn hồi dựa trên ứng dụng. 2.2 Xem xét tính toán mô men xoắn. 2.3 Xem xét tốc độ quay cho phép trong phạm vi cho phép. 2.4 Chọn khớp đàn hồi phù hợp với đường kính trục. 3. Kết luận.

1. Khái niệm khớp nối đàn hồi là gì?

Khái niệm khớp nối trục là một bộ phận cơ khí để kết nối và truyền mô men xoắn giữa hai thành phần chuyển động, thông thường là nối giữa hai trục hoặc nối từ động cơ sang một dây chuyền để vận hành một hệ thống nào đó.

Khớp nối đàn hồi là một loại của khớp nối trục, chúng được sử dụng để nối các trục có sai lệch tâm do biến dạng đàn hồi của các trục hay do sai số trong lúc chế tạo vào lắp đặt. Với thiết kế thông minh những chi tiết của khớp nối đàn hồi cho phép nó hấp thụ độ lệch tâm và độ lệch góc của phía động cơ và phía bị dẫn động, đồng thời nó cũng có thể được sử dụng để hấp thụ chấn động.

Nhưng nếu có quá nhiều loại thì việc lựa chọn một khớp đàn hồi phù hợp là một việc cũng khá đau đầu đấy chứ. 😊. Điều này có nguyên nhân là do sự phát triển và tiến hóa rất nhanh của động cơ (hệ thống truyền động) đòi hỏi những chiếc khớp nối cũng phải thay đổi hiệu suất cần thiết và đa dạng mẫu mã để phù hợp với xu thế chung. Do đó, việc lựa chọn khớp nối tương tự như việc lựa chọn động cơ vậy. Mặc dù chúng ta không thể lựa chọn một cách chính xác thông số một khớp nối đàn hồi cho một cơ cấu nào đó nhưng hoàn toàn có thể lựa chọn một sản phẩm có thể đáp ứng được cơ cấu ấy vì dải hoạt động của khớp nối đàn hồi là khá rộng. Vì mỗi trường hợp tình huống mà các bước lựa chọn sẽ khác nhau nên các bạn cũng nên hiểu rằng phương pháp chúng tôi trình bày sau đây sẽ không đúng hết trong mọi trường hợp. Hãy cùng xem xét kỹ hơn nhé.

2. Các bước để lựa chọn một khớp nối đàn hồi

Và bây giờ chúng ta sẽ tiến hành lựa chọn một khớp đàn hồi cho hệ thống máy. Để quá trình lựa chọn diễn ra suôn sẻ thì những điểm cần lưu ý và trình tự sẽ diễn ra như thế nào. Cùng xem qua bảng quy trình dưới đây.

2.1 Khoanh vùng phạm vi các mã khớp đàn hồi dựa trên ứng dụng. Dựa vào nguồn phát truyền động Tính ứng dụng và cách thức kết nối trục 2.2 Xem xét tính toán mô men xoắn. Tiêu chí lựa chọn kích thước thân khớp nối không phải là đường kính trục mà là mô-men xoắn cho phép. 2.3 Xem xét tốc độ quay cho phép trong phạm vi cho phép. Những chi tiết của khớp đàn hồi sẽ gặp nguy hiểm khi quay. 2.4 Chọn khớp đàn hồi phù hợp với đường kính trục.

2.1 Khoanh vùng phạm vi các mã khớp đàn hồi dựa trên ứng dụng.

Dựa trên nguồn phát truyền động.

Điều đầu tiên cần làm là khoanh vùng phạm vi mã sản phẩm trong một thị trường có vô số các sản phẩm của các nhà cùng cấp khác nhau. Để làm được điều đó chúng ta sẽ phân tích dựa trên nguồn phát truyền động.

Như các bạn đã biết hiện nay hệ thống máy tự động chủ yếu dùng các động cơ làm nguồn phát truyền động. Động cơ cũng có rất nhiều loại, động cơ servo, động cơ bước, động cơ không đồng bộ… Về công suất cũng có thể chia ra làm loại lớn, loại trung và loại nhỏ. Vì vậy cần phải lựa chọn khớp đàn hồi đáp ứng được ngay cả khi động cơ làm việc ở mức công suất cực đại. Cần lưu ý rằng khi nguồn truyền động là một động cơ được thay đổi, cấu trúc của khớp nối truyền nó đến phía bị dẫn động cũng thay đổi. Lí do là mỗi khớp nối đều chỉ hoạt động trong một dải phạm vi nhất định khi động cơ có sự khác biệt quá lớn về công suất thì cần tính toán và lựa chọn lại một khớp nối phù hợp.

Tính ứng dụng và cách thức kết nối trục.

Một khi chúng ta đã khoanh tròn phạm vi với một số mã phù hợp thì bước tiếp  theo là cần phân tích xem khớp nối chúng ta chọn sử dụng cho mục đích gì? nguồn truyền động ở trạng thái ra sao? Những đặc điểm cần lưu ý của hệ thống máy.

Điều quan trọng nhất về cấu trúc của khớp nối chính là cách thức nó kết nối hai đầu trục. Chọn một khớp đàn hồi có thể được lắp đặt tùy theo máy bạn đang thiết kế hay những máy bạn đã thiết kế. Sẽ thật tuyệt nếu chúng ta xác định được cách thức kết nối tốt nhất phù hợp với đặc điểm của máy và ứng dụng của nó. Tuy nhiên, có những lúc không phải mọi thứ đều có thể được thực hiện một cách suôn sẻ. Những cách thức kết nối trục điển hình có thể kể đến là siết kẹp, dùng ốc vít cố định, hay sử dụng mặt bích…

Nhân tiện đây xin giới  thiệu đến  các bạn một vài loại khớp nối thông dụng: khớp nối răng (Gear Tooth Coupling), khớp nối lò xo (Grib Coupling), khớp nối ba chấu, khớp nối nylon, khớp nối cardan, khớp nối cao su, khớp nối thủy lực...

2.2 Xem xét tính toán mô men xoắn.

Khi đến bước này chắn hẳn các bạn đã chọn được mẫu mã phù hợp cho cơ cấu của mình rồi. Và bước tiếp theo chính là đi vào việc lựa chọn chi tiết các thông số. Đến thời điểm này, việc lựa chọn chi tiết có thể được được bắt đầu trên trang web của nhà sản xuất khớp nối. (Di chuyển đến website của nhà sản xuất). Một số nhà cung cấp có thể liệt kê như là: NBK, SMC, Miki Pulley, Isel, Tsubakimoto...

Hình ảnh 1: giao diện lựa khớp đàn hồi trên một website của nhà cung cấp NBK

Có một vài quy ước bạn cần hiểu rõ trước khi lựa chọn chi tiết một khớp đàn hồi. Đó là, cần ưu tiên chọn đường kính lỗ kết nối trục động cơ trước khi nghĩ đến việc chọn đường kính tổng thể thân khớp nối. Có vẻ hơi khó hiểu nhỉ. Nhưng hiểu đơn giản thì là với cùng một kích thước thân của khớp đàn hồi A1 bạn có thể lựa chọn nhiều đường kính lỗ kết nối trục A2 khác nhau. Nhưng điều quan trọng hơn cả đó là chúng ta cần chọn được một khớp nối có thông số mô men xoắn cho phép phải lớn hơn mô men xoắn truyền động. Về cơ bản mô men xoắn cho phép của khớp nối cần phải lớn hơn mô men xoắn cực đại của động cơ (hoặc nguồn truyền động). Tuy rằng về mặt thiết kế kích thước thiết bị càng nhỏ so với trục động cơ thì càng tốt nhưng ưu tiên hàng đầu là khớp nối không bị gãy hỏng khi hoạt động chỉ vì lựa chọn loại có thông số mô men xoắn quá thấp.

Ngoài ra, các bạn cũng cần lưu ý một điểm là ngày xưa có ý kiến ​​cho rằng khớp nối nên bị phá hủy trước trong trường hợp quá tải để bảo vệ các thiết bị khác. Nhưng  quả thật là rất khó để hiểu sự phá hủy của khớp nối là ở đâu và vì sự phá hủy là không thể đoán trước và trạng thái phá hủy sẽ diễn ra như thế nào, về cơ bản nó được chọn dựa trên công suất của động cơ. Tuy nhiên, nếu việc bảo vệ ở phía các thiết bị khác được ưu tiên thì tốt hơn là nên chọn theo hướng khớp nối bị phá hủy vì sẽ đảm bảo tính kinh tế nhất. 😊. Vì tôi chưa bao giờ thiết kế máy mà việc bảo vệ thiết bị được diễn ra bằng cách phá hủy khớp nối nên tôi sẽ giải thích lại nếu có trải nghiệm thiết kế như vậy. Nếu các bạn đã gặp trường hợp này thì hãy chia sẻ qua bình luận bên dưới bài viết nhé.

2.3 Xem xét tốc độ quay cho phép trong phạm vi cho phép.

Khi bạn chọn được kích thước thỏa mãn mô men truyền động, tiếp theo hãy kiểm tra tốc độ quay cho phép. Cũng giống như động cơ và ổ trục có tốc độ quay cho phép và tốc độ quay có thể sử dụng được, các khớp nối đàn hồi cũng vậy. Điều này bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của khớp nối đàn hồi mà chúng tôi đã nói ở trên, nhưng trục truyền động và trục được dẫn động càng đồng trục thì tốc độ quay càng cao. Ngược lại, nếu dung sai lệch tâm và độ lệch góc quá lớn sẽ không phù hợp để quay ở tốc độ cao. Điều này rất cần phải lưu ý khi thiết kế.

Hình ảnh 2: một khớp nối đàn hồi bị phá hủy.

Trên đây là khớp nối đàn hồi đã bị phá hủy trong quá trình máy làm việc. Mặc dù có dải hoạt động rộng, khớp nối vẫn bị biến dạng quá mức và cuối cùng là gãy rời. Như vậy, có thể thấy rằng khớp nối là một linh kiện quan trọng và nguy hiểm. Chúng tôi sẽ gửi đến các bạn một bài viết khác nói về tai nạn nghiêm trọng nguy hiểm khi khớp đàn hồi bị hỏng. Nhưng như bạn có thể thấy từ catalog của các nhà cung cấp, tốc độ quay cho phép của khớp nối đàn hồi nằm trong phạm vi quay cao là khoảng 10.000 vòng quay trở xuống, vì vậy chỉ cần chú ý một chút khi lựa chọn khớp nối đàn hồi là có thể tránh được những tình huống nguy hiểm kể trên.

2.4 Chọn khớp đàn hồi phù hợp với đường kính trục.

Đến đây có thể nói các bạn đã sắp hoàn thành việc lựa chọn một khớp đàn hồi. Việc cuối cùng chúng ta cần làm là lựa chọn một khớp nối có đường kính lỗ kết nối trục phù hợp với trục động cơ truyền động và trục phía bị dẫn động. Hãy tìm kiếm thông qua catalog của nhà cung cấp chắn chắn sẽ có nhiều lựa chọn về đường kính lỗ trục. Nếu tồn tại một khớp nối thỏa mãn điều kiện trên, có nghĩa là bạn đã hoàn thành quy trình lựa chọn khớp nối đàn hồi cơ bản. Điểm cần lưu ý ở mục này là khi bạn thiết kế hãy suy nghĩ về sự khác biệt giữa đường kính trục truyền động và đường kính trục dẫn động, phạm vi chủng loại khớp nối đàn hồi có thể lựa chọn sẽ bị hạn chế lại khi sự khác biệt này quá lớn. Do đó, hãy nghĩ cách giữ cho đường kính của hai trục càng gần nhau càng tốt. Việc đa dạng hóa các nhà cung cấp, các chủng loại sẽ giúp cho việc lựa chọn khớp nối trở nên dễ dàng hơn.

Video: Một chiếc khớp đàn hồi khi gắn vào bộ điều tốc. 

3. Kết luận.

Khớp nối trục là một bộ phận cơ khí không thể thiếu để kết nối và truyền mô men xoắn giữa hai thành phần chuyển động. Và khớp nối đàn hồi được sử dụng để nối các trục có sai lệch tâm do biến dạng đàn hồi của các trục hay do sai số trong lúc chế tạo vào lắp đặt. Có rất nhiều lưu ý khi tiến hành một khớp nối đàn hồi từ tính toán mô men xoắn cho đến lựa chọn đường kính lỗ trục.

Như đã trình bày ở trên, bài viết gửi đến các bạn khái niệm cơ bản nhất về khớp nối đàn hồi, các bước để tiến hành lựa chọn một khớp nối đàn hồi phù hợp cho hệ thống máy. Mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Xin cảm ơn và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.

Tác giả: Nguyễn Văn Hòa.

 

Từ khóa liên quan: Thanh dẫn hướng LM, vít me, cảm biến, , Động cơ servo