Một trong những câu hỏi thường gặp nhất khi lựa chọn khớp nối Oldham tưởng chừng đơn giản nhưng lại rất quan trọng: khớp nối này thực sự có thể chịu được độ lệch trục đến mức nào? Câu trả lời phụ thuộc vào loại lệch trục bạn đang đề cập, kích thước khớp nối bạn đang sử dụng, cách bạn định nghĩa “chịu được” — liệu đó có nghĩa là chịu được trong một vòng quay hay kéo dài 10.000 giờ — và liệu bạn đang hỏi về giá trị tối đa có thể hay giá trị tối ưu hóa tuổi thọ sử dụng. Bài viết này đề cập đến tất cả các khía cạnh này, cung cấp hướng dẫn về dung sai thực tế được sắp xếp theo kích thước khớp nối và loại lệch trục.
Ba loại lệch trục
Trước khi bàn về các con số, điều quan trọng là phải làm rõ ba loại lệch trục khác nhau mà khớp nối Oldham có thể gặp phải:
Độ lệch ngang (song song) Đây là tình trạng hai đường tâm trục song song với nhau nhưng lệch tâm theo phương xuyên tâm — chúng cùng hướng nhưng không trùng nhau. Đây là loại lệch tâm mà khớp nối Oldham được thiết kế để xử lý, và là dạng phổ biến nhất thường gặp trong các kết nối động cơ với máy móc. Độ lệch ngang được đo bằng khoảng cách vuông góc giữa hai trục, tính bằng milimét.
Sự lệch góc Đây là tình trạng hai đường tâm trục không song song — chúng hội tụ hoặc phân kỳ, gặp nhau tại một điểm (hoặc có vẻ như gặp nhau nếu kéo dài). Độ lệch góc được đo bằng độ, là góc giữa hai trục khi nhìn từ bên cạnh. Khớp nối Oldham có khả năng điều chỉnh góc rất hạn chế và loại lệch góc này phải được hiệu chỉnh bằng cơ học trước khi lắp đặt.
Sự lệch trục (Độ trôi dọc trục) là tình trạng một trục di chuyển về phía hoặc ra xa trục kia dọc theo trục quay. Đây không phải là sự lệch trục theo nghĩa vị trí mà là sự dịch chuyển dọc trục mà khớp nối phải thích ứng mà không truyền lực dọc trục đáng kể đến các ổ trục. Khớp nối Oldham có khả năng trôi dọc trục ở mức độ vừa phải, được xác định bởi khe hở giữa các mặt đĩa và các mặt trong của moayơ.
Độ lệch ngang: Mức tối đa định mức so với mức hoạt động khuyến nghị
Các nhà sản xuất quy định hai giá trị độ lệch ngang cần được phân biệt cẩn thận:
Cái độ lệch định mức tối đa Đây là độ dịch chuyển ngang lớn nhất mà khớp nối có thể hoạt động mà không bị hỏng hóc cơ học — phần chốt không chạm đáy rãnh, đĩa không tiếp xúc với mặt moayơ và các rãnh moayơ không bị quá tải. Về mặt kỹ thuật, hoạt động ở độ lệch định mức tối đa là được phép nhưng dẫn đến tốc độ mài mòn đĩa tối đa, sinh nhiệt tối đa và tuổi thọ sử dụng tối thiểu.
Cái độ lệch vận hành được đề xuất Đây là độ lệch mà tại đó khớp nối được thiết kế để đảm bảo tuổi thọ sử dụng tốt trong điều kiện tốc độ và mô-men xoắn định mức. Thông thường, giá trị này nằm trong khoảng 40 đến 60 phần trăm giá trị định mức tối đa. Vận hành ở mức này hoặc thấp hơn sẽ cho tuổi thọ đĩa dài nhất và tạo ra khoảng dự phòng cho sự giãn nở nhiệt, độ võng của khung và sự mài mòn ổ bi trong suốt vòng đời hoạt động của máy.
Khi lựa chọn khớp nối, độ lệch ngang dự kiến của ứng dụng nên nằm ở mức bằng hoặc thấp hơn giá trị vận hành được khuyến nghị — chứ không phải giá trị định mức tối đa. Đây là khía cạnh thường bị hiểu sai nhất về thông số kỹ thuật độ lệch khớp nối Oldham.
Khả năng bù lệch ngang theo kích thước khớp nối
| Đường kính ngoài khớp nối (mm) | Độ lệch tối đa (mm) | Khoảng cách lệch hoạt động được khuyến nghị (mm) | Đường kính lỗ khoan điển hình (mm) |
|---|---|---|---|
| 16–20 | 0,20–0,30 | 0,08–0,15 | 3–8 |
| 25–32 | 0,40–0,60 | 0,15–0,30 | 5–16 |
| 40–50 | 0,60–1,00 | 0,25–0,50 | 10–25 |
| 63–80 | 1,00–1,50 | 0,40–0,75 | 20–40 |
| 100–125 | 1,50–2,50 | 0,60–1,25 | 30–60 |
Các giá trị này là phạm vi tham khảo cho các khớp nối Oldham đĩa polymer tiêu chuẩn. Luôn luôn kiểm tra lại bằng cách đối chiếu với bảng dữ liệu kỹ thuật cụ thể của nhà sản xuất đối với khớp nối đang được chỉ định.
Sai lệch góc: Giới hạn cứng
Các khớp nối Oldham luôn được đánh giá cao về độ lệch góc tối đa. 0,5 đến 1,0 độ Áp dụng cho hầu hết mọi kích cỡ và nhà sản xuất. Đây không phải là một hướng dẫn chung chung mà là một giới hạn cơ học nghiêm ngặt do hình dạng hình học của giao diện mộng và rãnh đặt ra.
Khi có sự lệch góc, đĩa không thể trượt trơn tru trong các rãnh của moayơ trong suốt một vòng quay hoàn chỉnh. Ở một số vị trí quay nhất định, một cạnh của mộng tiếp xúc với thành rãnh trước cạnh đối diện, tạo ra tình trạng kẹt với tải trọng điểm tập trung thay vì tiếp xúc bề mặt phân bố đều. Tải trọng điểm này cao hơn nhiều lần so với ứng suất tiếp xúc phân bố đều bình thường ở cùng một mô-men xoắn, gây ra mài mòn đĩa nhanh và không đối xứng, đồng thời tạo ra tải trọng va đập gián đoạn được truyền đến các ổ trục.
Ý nghĩa thực tiễn là không thể bàn cãi: Cần phải điều chỉnh độ lệch góc bằng cơ học trước khi lắp đặt khớp nối Oldham.Nếu tấm gắn động cơ không vuông góc với trục dẫn động, hãy chêm thêm miếng đệm vào chân động cơ cho đến khi vuông góc. Nếu hình dạng khung truyền động khiến việc này không thể thực hiện được, thì khớp nối Oldham không phù hợp với ứng dụng này — hãy chuyển sang sử dụng khớp nối kiểu ống thổi hoặc khớp nối kiểu dầm, vốn được thiết kế để xử lý sai lệch góc.
Khả năng nổi trục
Khả năng dịch chuyển dọc trục của khớp nối Oldham được xác định bởi khe hở giữa các mặt đĩa và các mặt trong của moayơ khi khớp nối được lắp đặt ở vị trí dọc trục danh nghĩa. Hầu hết các khớp nối Oldham tiêu chuẩn cung cấp khả năng dịch chuyển dọc trục trong phạm vi... 0,5 đến 2,0 mm tùy thuộc vào kích thước khớp nối.
Khoảng hở dọc trục này cho phép trục giãn nở nhiệt trong quá trình khởi động, chuyển động dọc trục nhỏ của ổ trục động cơ khi chịu tải và các sai lệch định vị dọc trục nhỏ trong quá trình lắp đặt. Nó không cho phép dịch chuyển dọc trục liên tục — nếu một trục di chuyển dọc trục nhiều hơn khoảng hở cho phép, đĩa sẽ tiếp xúc với mặt moayơ và bắt đầu truyền lực dọc trục đến ổ trục của trục đó.
Đối với các ứng dụng có sự giãn nở nhiệt dọc trục đáng kể — trục dài với chênh lệch nhiệt độ lớn, hoặc trục trong môi trường xử lý nhiệt độ cao — khớp nối dạng ống xếp cung cấp khả năng thích ứng dọc trục tốt hơn. Đối với hầu hết các ứng dụng động cơ servo và động cơ bước có chuyển động dọc trục nhỏ, khả năng chịu tải của khớp nối Oldham là quá đủ.
Cách đo độ lệch ngang một cách chính xác
Việc đo độ lệch ngang chính xác đòi hỏi phải có đồng hồ đo độ lệch và một bề mặt tham chiếu sạch trên mỗi trục. Quy trình như sau:
Phương pháp 1 — Đo độ lệch tâm trực tiếp: Gắn đồng hồ đo độ lệch lên đế từ tính được kẹp vào vỏ ổ trục của trục dẫn động. Đặt đầu kim chỉ thị áp sát vào bề mặt trục động cơ. Xoay trục động cơ 360 độ trong khi giữ trục dẫn động cố định. Ghi lại tổng giá trị đọc của đồng hồ đo (TIR). Độ lệch ngang bằng một nửa TIR (TIR = 2 × độ lệch, vì kim chỉ thị quét cả hai phía của vòng tròn lệch tâm).
Phương pháp 2 — Thước thẳng và thước đo khe hở (kiểm tra nhanh): Đặt thước thẳng chính xác vào đường kính ngoài của moayơ trục động cơ và kéo dài nó về phía trục dẫn động. Sử dụng thước đo khe hở để đo khoảng cách giữa thước thẳng và trục dẫn động ở một khoảng cách xác định. Tính toán độ lệch từ phép đo khe hở và khoảng cách đo. Phương pháp này kém chính xác hơn phương pháp sử dụng đồng hồ đo độ lệch nhưng không cần dụng cụ đặc biệt và cho phép kiểm tra nhanh chóng trong quá trình lắp đặt.
Luôn đo độ lệch trục sau khi máy đã đạt đến nhiệt độ hoạt động và tải trọng tối đa, chứ không chỉ khi khởi động nguội. Sự giãn nở nhiệt trong động cơ, hộp số và khung máy trong quá trình làm nóng có thể làm thay đổi độ lệch ngang từ 0,1 đến 0,3 mm trong các hệ thống công nghiệp điển hình.
Sai lệch kết hợp: Khi cả sai lệch ngang và sai lệch góc đều xảy ra
Trong các hệ thống lắp đặt thực tế, sự lệch trục ngang và lệch trục góc thường xuất hiện đồng thời. Khớp nối Oldham xử lý tình trạng kết hợp này kém hiệu quả hơn so với lệch trục ngang thuần túy vì thành phần góc tạo thêm ứng suất uốn cho đĩa mà không tồn tại trong trường hợp lệch trục ngang thuần túy.
Khi cả hai loại đều xuất hiện, thành phần góc cần được giảm xuống dưới 0,3 độ trước khi dựa vào khả năng bù lệch ngang của khớp nối. Khả năng bù lệch kết hợp xấp xỉ:
Hệ số đánh giá tổng hợp = (độ lệch ngang / độ lệch ngang tối đa được đánh giá) + (độ lệch góc / độ lệch góc tối đa được đánh giá) ≤ 1.0
Nếu tổng của hai phân số này vượt quá 1,0, khớp nối đang phải xử lý độ lệch kết hợp lớn hơn mức cho phép theo thiết kế. Hãy giảm một hoặc cả hai thành phần thông qua hiệu chỉnh cơ học, hoặc chọn khớp nối có thông số cao hơn cho cả hai thông số.
Ảnh hưởng của sự lệch trục đến tốc độ mài mòn đĩa
| Độ lệch vận hành (% của công suất định mức tối đa) | Tốc độ mài mòn đĩa tương đối | Tuổi thọ sử dụng dự kiến (tương đối) |
|---|---|---|
| 20% của mức định mức tối đa | 1× (đường cơ sở) | Rất dài |
| 40% của mức định mức tối đa | ~4× | Dài |
| 60% của mức định mức tối đa | ~9× | Vừa phải |
| 80% của mức định mức tối đa | ~16× | Ngắn |
| 100% của mức định mức tối đa | ~25× | Rất ngắn |
Tốc độ mài mòn tỷ lệ thuận với bình phương độ lệch trục, bởi vì độ mài mòn của đĩa tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc trượt (vận tốc = độ lệch × vận tốc góc). Mối quan hệ phi tuyến tính này giải thích tại sao ngay cả những cải thiện nhỏ về độ thẳng hàng của trục cũng tạo ra sự gia tăng đáng kể về tuổi thọ của đĩa.
Phần kết luận
Khớp nối Oldham xử lý độ lệch trục ngang tốt hơn bất kỳ loại khớp nối không khe hở thông thường nào khác — nhưng nó xử lý tốt nhất khi hoạt động ở mức thấp hơn nhiều so với mức tối đa định mức, chứ không phải ở giới hạn. Sai lệch góc là một ràng buộc cứng nhắc phải được hiệu chỉnh bằng cơ học, chứ không phải do khớp nối tự điều chỉnh. Độ trôi dọc trục ở mức vừa phải nhưng đủ cho hầu hết các ứng dụng điều khiển servo và chuyển động. Sử dụng độ lệch hoạt động được khuyến nghị thay vì độ lệch định mức tối đa làm tiêu chí lựa chọn, đo độ lệch thực tế trong điều kiện hoạt động chứ không phải khi lắp đặt nguội, và hiệu chỉnh bất kỳ sai lệch góc nào trước khi lắp đặt khớp nối — ba thực hành này kết hợp với nhau tạo ra các lắp đặt mang lại tuổi thọ sử dụng đầy đủ mà khớp nối được thiết kế và bảo vệ ổ trục khỏi tải trọng do khớp nối gây ra trong suốt vòng đời hoạt động của máy.
Hãy xem qua trang của chúng tôi. Toàn bộ dòng sản phẩm khớp nối Oldham với thông số kỹ thuật chi tiết về độ lệch trục., hoặc Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi Để được hỗ trợ trong việc đo độ lệch và lựa chọn khớp nối.
