Mô tả chi tiết Khớp Nối Trục Các Đăng (Universal Joint Coupling / Khớp nối chữ U)
1. Khái quát
Khớp nối trục các đăng (hay còn gọi là khớp nối chữ U, khớp nối vạn năng, tên tiếng Anh là Universal Joint) là một loại khớp nối cơ khí dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục không đồng trục, thường là lệch góc nhau. Đây là khớp nối rất phổ biến trong các hệ thống cơ khí nặng, đặc biệt trong ô tô, máy công nghiệp, và thiết bị truyền động trục dài.
2. Cấu tạo
Khớp các đăng có cấu tạo gồm các bộ phận chính:
| Thành phần | Mô tả | Chức năng |
|---|---|---|
| Chạc (fork) | Hai đầu khớp nối có hình chữ U, mỗi đầu gắn vào trục dẫn và trục bị dẫn. | Giữ và truyền mô-men xoắn qua ổ trục giữa. |
| Chốt chữ thập (cross pin / spider) | Giao điểm trung tâm có 4 trụ vuông góc nhau, được gắn vào các bạc lót trong chạc. | Làm điểm xoay cho phép truyền chuyển động giữa hai trục lệch góc. |
| Bạc đạn hoặc bạc trượt (bearing caps) | Thường là ổ bi chốt kim hoặc vòng trượt, gắn trong chạc. | Hỗ trợ quay êm, giảm mài mòn. |
| Vòng giữ hoặc nắp chắn bụi | Giữ chặt bạc đạn, ngăn bụi, dầu lọt vào khớp. | Tăng độ bền và tuổi thọ. |
3. Nguyên lý hoạt động
Khớp các đăng cho phép truyền mô-men xoắn và chuyển động quay giữa hai trục có thể lệch nhau theo góc từ 0° đến ~45°, nhờ chuyển động quay của chốt chữ thập nằm giữa hai chạc.
Tuy nhiên, khớp nối chữ U không truyền chuyển động đều tuyệt đối, đặc biệt khi góc lệch giữa hai trục lớn hơn 0°, tốc độ quay đầu ra sẽ dao động (tăng-giảm theo chu kỳ). Để khắc phục điều này, hệ thống thường dùng cặp khớp các đăng đối xứng để triệt tiêu dao động vận tốc.
4. Chất liệu chế tạo
-
Chạc & chốt chữ thập: Thép hợp kim cường lực (SCM415, 40Cr, hoặc thép tôi nhiệt luyện), phủ phosphate hoặc sơn chống gỉ.
-
Bạc đạn: Vòng bi kim hoặc bạc thau chịu mài mòn.
-
Vòng chặn: Thép lò xo, đôi khi có phốt cao su chống bụi.
5. Ứng dụng thực tế
-
Ô tô & xe tải: Truyền động từ hộp số đến trục bánh sau.
-
Máy công nghiệp: Hệ thống truyền động trục dài, trục lắc, trục láp.
-
Máy nông nghiệp, máy ép, máy dệt, máy cán thép.
-
Robot hoặc cơ cấu gập gấp: Truyền mô-men qua các góc chuyển động.
-
Trục truyền thủ công hoặc cơ cấu quay tay (manual transmission).
6. Ưu điểm
-
Cho phép truyền động giữa hai trục lệch góc lớn (10–45°).
-
Cấu trúc chắc chắn, bền, phù hợp môi trường công nghiệp nặng.
-
Dễ bảo trì, thay thế từng bộ phận như chốt hoặc bạc đạn.
-
Có thể tăng chiều dài bằng cách nối thêm đoạn trục truyền.
