Các loại khớp nối trục đàn hồi và vai trò trong truyền động

Chào bạn! Ở bài viết trước, chúng ta đã cùng tìm hiểu tổng quan về các loại khớp nối trục. Hôm nay, hãy cùng CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ THƯƠNG MẠI KỸ THUẬT MINH QUÂN đi sâu hơn vào một nhóm khớp nối đặc biệt quan trọng: khớp nối trục đàn hồi. Đây là những giải pháp linh hoạt, đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ và tối ưu hóa hiệu suất cho mọi hệ thống truyền động.

Khớp nối trục đàn hồi là gì?

Khớp nối trục đàn hồi (hay còn gọi là khớp nối bù, Flexible Couplings hoặc Compensating Couplings) là những thiết bị cơ khí được thiết kế đặc biệt để truyền mô-men xoắn giữa hai trục, đồng thời có khả năng linh hoạt bù đắp các sai lệch về tâm và góc giữa chúng.

• Mô tả chi tiết: Không giống khớp nối cứng chỉ đơn thuần nối hai trục, khớp nối đàn hồi được cấu tạo với các phần tử có khả năng biến dạng đàn hồi (thường là cao su, nhựa tổng hợp hoặc kim loại có tính đàn hồi cao). Khả năng biến dạng này cho phép khớp nối “uốn cong,” “trượt,” hoặc “xoắn” nhẹ nhàng để thích nghi với các sai lệch phát sinh trong quá trình hoạt động. Các sai lệch này có thể đến từ nhiều nguyên nhân: sai số trong quá trình chế tạo, lắp đặt, sự giãn nở nhiệt của trục hoặc khung máy, hay thậm chí là biến dạng đàn hồi của chính trục dưới tác dụng của tải trọng.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Bù sai lệch trục: Giúp hệ thống hoạt động ổn định dù có sự sai lệch nhỏ về tâm (song song, góc), đảm bảo tải trọng không bị dồn lên bạc đạn và phớt làm kín, kéo dài tuổi thọ thiết bị.
  • Hấp thụ rung động và chấn động: Các phần tử đàn hồi giúp hấp thụ năng lượng từ các rung động hoặc chấn động bất ngờ, giảm thiểu tác động lên các bộ phận khác của máy như bạc đạn, bánh răng, phớt.
  • Giảm tiếng ồn: Giảm thiểu tiếng ồn phát sinh từ rung động và va đập giữa các trục.
  • Bảo vệ quá tải: Một số loại có khả năng tự hủy hoặc trượt khi quá tải, bảo vệ động cơ và máy công tác.
• Phân loại chính:
  • Khớp nối mềm (khớp nối có cao su giảm chấn): Sử dụng các vật liệu phi kim loại như cao su hoặc nhựa tổng hợp làm phần tử đàn hồi (ví dụ: khớp nối vấu, khớp nối bánh xe, khớp nối bu lông mặt bích).
  • Khớp nối đàn hồi kim loại: Toàn bộ chi tiết truyền động và đàn hồi được làm từ kim loại (ví dụ: khớp nối răng, khớp nối xích, khớp nối lưới, khớp nối đĩa thép đàn hồi, khớp nối cardan).

Công ty Minh Quân nhập khẩu và phân phối khớp nối KTR tại Việt Nam

Khớp nối mềm là gì?

Khớp nối mềm (hay Khớp nối cao su giảm chấn) là một dạng phổ biến của khớp nối đàn hồi, đặc trưng bởi việc sử dụng các vòng đệm đàn hồi làm từ cao su NBR hoặc nhựa PU Polyurethane.

• Mô tả chi tiết: Cấu tạo điển hình gồm hai khớp nối cứng kim loại (thường là hub) được lắp trên hai trục, và được liên kết với nhau thông qua một vòng đệm đàn hồi đặt ở giữa. Vòng đệm này được thiết kế để vừa vặn vào các rãnh hoặc vấu của hai hub, tạo nên một kết nối linh hoạt. Cao su NBR nổi bật với khả năng chống dầu tốt, trong khi PU Polyurethane có độ bền cơ học cao và khả năng chịu mài mòn vượt trội.
• Ưu điểm nổi bật: Vòng đệm đàn hồi có khả năng biến dạng để tự điều chỉnh theo các sai lệch vị trí của trục (song song, góc, hoặc dọc trục), đồng thời hiệu quả trong việc hấp thụ rung động và giảm thiểu tiếng ồn, giúp hệ thống hoạt động êm ái hơn và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận khác như bạc đạn và phớt.
• Ứng dụng: Rất đa dạng, từ các máy bơm nước, quạt công nghiệp đến các hệ thống truyền động tải nhẹ và trung bình.

Các loại khớp nối trục đàn hồi chi tiết

Khớp nối răng cao su

• Mô tả: Loại khớp nối này có đặc điểm là phần cao su giảm chấn được đúc với nhiều răng, ăn khớp trực tiếp với các răng tương ứng trên hai khớp nối cứng kim loại. Cấu trúc răng giúp truyền mô-men xoắn hiệu quả.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Chống quá tải: Khi tải trọng vượt quá giới hạn an toàn, các răng cao su sẽ bị hỏng hoặc “cắt” đứt, ngắt kết nối giữa động cơ và máy công tác. Điều này giúp bảo vệ động cơ điện và các thiết bị đắt tiền khỏi hư hại do quá tải đột ngột.
  • Giảm chấn và hấp thụ rung động tốt.
• Ứng dụng: Được sử dụng rất nhiều trong các máy nén khí (điển hình như máy nén khí Atlas Copco), máy bơm nước công nghiệp, và các ứng dụng cần chức năng bảo vệ quá tải cho thiết bị.

Khớp nối bánh xe

• Mô tả: Phần cao su giảm chấn của khớp nối này có dạng hình tròn, rỗng ruột hoặc có các lỗ, giống như hình dáng của một chiếc bánh xe cao su. Phần cao su này được lắp vào giữa hai mặt bích hoặc vấu của khớp nối kim loại.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Bù sai lệch đa hướng: Dạng bánh xe cho phép khớp nối bù sai lệch tâm song song, sai lệch góc và cả sai lệch dọc trục một cách hiệu quả nhờ tính linh hoạt của vật liệu.
  • Hấp thụ rung động và chấn động cực tốt, giúp vận hành êm ái.
  • Dễ dàng lắp đặt và thay thế phần cao su khi cần.
• Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các hệ thống máy bơm nước, quạt, máy nén khí và các ứng dụng truyền động tải nhẹ đến trung bình, nơi yêu cầu khả năng giảm chấn cao.

Khớp nối vấu

• Mô tả: Khớp nối vấu là một trong những loại khớp nối trục đàn hồi đa dạng nhất. Nó bao gồm hai hub kim loại có các “vấu” (lugs hoặc jaws) nhô ra, ăn khớp với một đệm giảm chấn đàn hồi (thường gọi là spider hoặc đệm cao su) được đặt giữa chúng. Các đệm giảm chấn này có nhiều hình dạng, màu sắc và độ cứng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu về mô-men xoắn, độ linh hoạt và khả năng giảm chấn.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Tính linh hoạt cao: Nhờ sự đa dạng của đệm giảm chấn, khớp nối vấu có thể đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau về độ cứng xoắn và khả năng giảm chấn.
  • Bù sai lệch: Có khả năng bù tốt các sai lệch góc và song song nhỏ.
  • Dễ thay thế: Việc thay thế đệm giảm chấn rất đơn giản và nhanh chóng mà không cần di chuyển các thiết bị.
  • Cách điện (nếu đệm là vật liệu cách điện).
• Ứng dụng: Phổ biến trong các ứng dụng truyền động tải nhẹ đến trung bình, từ các máy bơm nhỏ, quạt, hộp số đến các ứng dụng đặc biệt như khớp nối mềm CNC (yêu cầu loại đệm và độ chính xác riêng).

Khớp nối Bu lông mặt bích (Khớp nối mềm cao su mặt bích)

• Mô tả: Khớp nối này được cấu tạo từ hai mặt bích làm bằng hợp kim gang hoặc thép, được nối với nhau bằng các bu lông đai ốc (BOLTSET). Đặc điểm nổi bật là mỗi bu lông được bọc trong một ống lót cao su giảm giật (thường làm từ NBR hoặc PU, chịu nhiệt độ lên đến 100 độ C). Chính sự biến dạng của các ống lót cao su này khi bu lông siết chặt và khi truyền tải giúp khớp nối có tính đàn hồi.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Khả năng chịu tải trọng động tốt: Các ống lót cao su hấp thụ hiệu quả các cú sốc và tải trọng động, bảo vệ các thiết bị kết nối.
  • Hạn chế tiếng ồn và rung động: Nhờ khả năng giảm chấn của cao su, tiếng ồn và rung động được giảm thiểu đáng kể.
  • Bù sai lệch tâm: Hiệu quả trong việc bù các sai lệch tâm (song song và góc) giữa các trục.
  • Cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì: Dễ dàng tháo lắp và thay thế các ống lót cao su khi cần.
• Ứng dụng: Sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng tải trọng lớn và trung bình như máy bơm nước công suất cao, quạt công nghiệp lớn, băng tải, và các hệ thống truyền động đòi hỏi sự ổn định và giảm chấn.

Khớp nối cardan (Universal Joint)

• Mô tả: Khớp nối cardan, hay còn gọi là khớp nối các đăng hoặc khớp nối vạn năng, là một khớp nối kim loại được thiết kế để truyền mô-men xoắn giữa hai trục có thể tạo thành một góc lớn. Cấu tạo cơ bản thường bao gồm hai “ngã ba” (yokes) và một chi tiết hình chữ thập (cross piece) hoặc một khối cầu ở giữa, cho phép chuyển động xoay linh hoạt theo nhiều hướng.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Khả năng bù góc lệch trục rất lớn: Có thể truyền động khi các trục tạo góc lệch lên đến 45 độ hoặc hơn, điều mà các khớp nối khác không thể làm được.
  • Linh hoạt trong khoảng cách: Có thể sử dụng để truyền động qua các khoảng cách xa vài mét bằng cách kết hợp nhiều khớp cardan và trục trung gian.
• Ứng dụng: Phổ biến trong các hệ thống truyền động ô tô (trục các đăng), máy đóng gói, máy công cụ, và đặc biệt là các trục của máy cán trong nhà máy thép, nơi thường xuyên có sự thay đổi về vị trí hoặc góc giữa các trục.

Khớp nối răng (Gear Coupling)

• Mô tả: Là một loại khớp nối đàn hồi kim loại với khả năng truyền tải mô-men xoắn cực lớn. Cấu tạo gồm hai hub có răng ngoài, ăn khớp với răng trong của một ống lót (sleeve) kim loại. Tính linh hoạt của khớp nối răng đến từ khe hở và khả năng trượt nhẹ giữa các răng, cho phép bù sai lệch góc và song song nhỏ. Một số loại có “vỏ nhựa” thay cho sleeve kim loại.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Moment tải cực lớn: Có khả năng truyền tải mô-men xoắn cao nhất so với các loại khớp nối có cùng kích thước.
  • Bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt: Thích hợp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao, tải nặng, tốc độ chậm.
  • Khớp nối răng vỏ nhựa: Cung cấp chức năng bảo vệ quá tải bằng cách tự hủy vòng bánh răng nhựa khi quá tải, giúp bảo vệ các máy móc có giá trị cao.
• Ứng dụng: Các hệ thống công nghiệp nặng như máy nghiền, máy trộn, máy cán thép, máy nén khí công nghiệp lớn. Loại vỏ nhựa thường thấy trong các bơm hút chân không, bơm bánh răng thủy lực để bảo vệ thiết bị.

Khớp nối lưới (Grid Couplings)

• Mô tả: Khớp nối lưới sử dụng một lưới lò xo kim loại (grid) hình zigzag, được luồn qua các rãnh được cắt trên bề mặt của hai hub. Lưới lò xo này đóng vai trò là phần tử đàn hồi, truyền tải mô-men xoắn và hấp thụ chấn động.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Chịu sốc tải rất tốt: Khả năng hấp thụ năng lượng từ các cú sốc và tải trọng động vượt trội nhờ sự biến dạng linh hoạt của lưới lò xo.
  • Giảm chấn hiệu quả: Giảm thiểu rung động và tiếng ồn.
  • Khả năng bù sai lệch vừa phải: Bù được sai lệch góc, song song và dọc trục ở mức độ trung bình.
  • Moment tải lớn: Phù hợp với các ứng dụng công nghiệp nặng.
• Ứng dụng: Phổ biến trong các hệ thống công nghiệp nặng như hộp số, cầu trục, tời nâng, máy khuấy, băng tải công nghiệp, cũng như các máy móc trong ngành sản xuất thép, xi măng, giấy làm việc trong điều kiện tải trọng lớn và thường xuyên chịu sốc tải.

Khớp nối xích (Chain Couplings)

• Mô tả: Khớp nối xích gồm hai đĩa xích (sprockets) được gắn trên hai trục cần nối, và chúng được liên kết với nhau bằng một sợi xích con lăn đôi quấn quanh cả hai đĩa xích. Thường có một vỏ bọc bên ngoài để bảo vệ và chứa dầu bôi trơn.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Moment tải lớn: Khả năng truyền tải mô-men xoắn cao, tương xứng với kích thước của nó.
  • Giá thành rẻ: Là một trong những loại khớp nối đàn hồi có chi phí đầu tư ban đầu thấp.
  • Dễ lắp đặt và bảo trì: Cấu trúc đơn giản giúp việc lắp đặt và tháo rời tương đối dễ dàng.
• Lưu ý: Tính cách âm không cao, có thể gây tiếng ồn khi làm việc và yêu cầu bôi trơn định kỳ.
• Ứng dụng: Sử dụng nhiều trong các ứng dụng tải nặng và trung bình, đặc biệt là trong các hệ thống truyền động tốc độ thấp đến trung bình như bơm dầu thủy lực, băng tải, máy khuấy và các thiết bị công nghiệp khác nơi cần độ bền và hiệu quả chi phí.

Khớp nối đĩa thép đàn hồi (Disc coupling)

• Mô tả: Đây là loại khớp nối kim loại đàn hồi được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao. Cấu tạo gồm các tấm đĩa thép không gỉ mỏng (hoặc các gói đĩa) được bắt bu lông luân phiên vào hai hub (dạng bích). Các đĩa thép này biến dạng đàn hồi để bù sai lệch trục mà không có sự tiếp xúc trượt hay ma sát.
• Ưu điểm nổi bật:
  • Độ chính xác cao (Zero Backlash): Không có khe hở hoặc độ rơ, đảm bảo truyền động chính xác tuyệt đối, rất quan trọng cho các ứng dụng định vị.
  • Không cần bôi trơn: Vì không có bộ phận tiếp xúc trượt, khớp nối đĩa không yêu cầu bôi trơn, giảm chi phí bảo trì.
  • Độ bền cao: Nếu được căn chỉnh tốt, có tuổi thọ rất dài.
  • Thích hợp tốc độ cao: Có thể hoạt động ổn định ở tốc độ quay rất cao.
  • Bù sai lệch trục: Hiệu quả trong việc bù các sai lệch góc, song song và dọc trục.
• Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi nhất cho các thiết bị quay quan trọng trong nhà máy công nghiệp như bơm, quạt, máy nén lạnh, tuabin, máy phát điện. Đặc biệt, các khớp nối đĩa dạng nhỏ với kích thước lỗ trục nhỏ được dùng cho động cơ servo trong các máy CNC, encoder và các loại vitme, nơi độ chính xác và không có độ rơ là yếu tố sống còn.