1. Khái niệm:
Khớp nối trục các đăng (còn gọi là khớp các đăng hay khớp nối chữ U) là một loại cơ cấu truyền động cơ khí dùng để truyền mô-men xoắn giữa hai trục không đồng trục hoặc có thể thay đổi góc giữa chúng trong quá trình làm việc. Đây là bộ phận quan trọng trong các hệ truyền động, đặc biệt là trong ô tô, máy kéo, máy công nghiệp hạng nặng hoặc hệ thống trục quay có dao động.
2. Cấu tạo:
Một khớp các đăng cơ bản thường gồm các bộ phận chính như:
-
Chạc chữ U (fork hoặc yoke): Hai đầu trục nối vào chạc chữ U.
-
Ống trục (shaft tube): Truyền mô-men giữa hai khớp.
-
Thánh chữ thập (cross trunnion): Kết nối chạc chữ U của hai đầu trục, là bộ phận trung tâm giúp hai chạc quay tương đối với nhau.
-
Bạc đạn (bearing): Giúp giảm ma sát trong khi quay.
-
Chốt hoặc ốc cố định: Đảm bảo liên kết chắc chắn giữa các chi tiết.
3. Nguyên lý hoạt động:
Khi một đầu trục quay, mô-men xoắn được truyền qua chạc chữ U và thánh chữ thập sang trục thứ hai. Do thiết kế linh hoạt, khớp các đăng cho phép truyền lực ngay cả khi trục bị lệch góc (góc lệch thường trong khoảng 0 – 45 độ tùy loại). Tuy nhiên, để đảm bảo chuyển động đều, trong hệ thống thường dùng khớp các đăng đôi (double Cardan joint) hoặc trục các đăng nhiều đoạn với khớp trung gian.
4. Vật liệu chế tạo:
-
Chạc và trục: Thép hợp kim tôi luyện (thường là thép carbon hoặc thép hợp kim chịu lực cao).
-
Thánh chữ thập: Thép cường độ cao, bề mặt được tôi cứng.
-
Bạc đạn và ống lót: Vật liệu chống mài mòn, như đồng hoặc hợp kim đặc biệt.
-
Vỏ bọc hoặc mỡ bôi trơn: Giúp giảm ma sát và tăng tuổi thọ thiết bị.
5. Ứng dụng:
-
Trong ô tô: Truyền động từ hộp số đến cầu sau, đặc biệt ở xe dẫn động cầu sau.
-
Trong máy công nghiệp: Hệ thống truyền lực có thay đổi hướng hoặc khoảng cách giữa các trục.
-
Trong thiết bị xây dựng, tàu thủy, xe bọc thép, và các cơ cấu chịu tải nặng khác.
6. Ưu điểm:
-
Cho phép truyền động giữa các trục không thẳng hàng.
-
Bền vững, chịu được tải trọng lớn và môi trường làm việc khắc nghiệt.
-
Có thể hấp thụ rung động và dao động trong quá trình truyền lực.