Các catalogue khớp nối Oldham trình bày một ma trận dày đặc các con số — đường kính ngoài, đường kính lỗ, định mức mô-men xoắn, khả năng chịu lệch trục, giá trị quán tính và giới hạn tốc độ — có thể khó hiểu nếu không nắm rõ ý nghĩa của từng thông số và mối quan hệ giữa các con số. Một khớp nối quá nhỏ so với ứng dụng sẽ bị hỏng sớm; một khớp nối quá lớn sẽ làm tăng quán tính và chi phí không cần thiết. Đọc đúng bảng kích thước là nền tảng của toàn bộ quá trình lựa chọn.
Bài viết này giải thích mọi kích thước và thông số có trong bảng kích thước khớp nối tiêu chuẩn của Oldham, mô tả mối liên hệ giữa chúng và hướng dẫn một ví dụ lựa chọn thực tế từ đầu đến cuối.
Các kích thước chính trên bản vẽ khớp nối Oldham
OD — Đường kính ngoài: Đường kính ngoài tối đa của cụm khớp nối, được đo ngang qua thân moayơ. Đây là kích thước quyết định xem khớp nối có vừa khít với không gian xuyên tâm xung quanh trục hay không. Trong các trường hợp lắp đặt chật hẹp — bên trong vỏ máy, giữa các bộ phận liền kề hoặc gần vai trục — hãy kiểm tra xem đường kính ngoài cộng với một biên độ khe hở có vừa khít với không gian cho phép trước khi tiến hành lựa chọn.
L — Chiều dài tổng thể: Tổng chiều dài trục của khớp nối đã lắp ráp từ mặt bích này đến mặt bích kia, với đĩa được đặt đúng vị trí trục danh nghĩa. Kích thước này xác định khoảng cách trục cần thiết giữa động cơ và máy được dẫn động. Đảm bảo có đủ khe hở cho chiều dài khớp nối cộng với bất kỳ độ rơ nào xảy ra khi trục động cơ giãn nở do giãn nở nhiệt.
LH — Chiều dài trục bánh xe: Chiều dài trục của mỗi moayơ quyết định mức độ moayơ ăn khớp với trục chính. Moayơ dài hơn cung cấp diện tích kẹp lớn hơn và thường tạo ra mô-men xoắn trượt cao hơn đối với cùng đường kính ngoài của moayơ. Chiều dài trục (LH) cũng xác định chiều dài ăn khớp tối thiểu của trục chính — trục chính phải nhô ra đủ xa vào moayơ để bu lông moayơ có thể bám chắc trong vùng kẹp được thiết kế.
D — Đường kính lỗ khoan: Đường kính trong của lỗ moayơ phải khớp với đường kính trục. Hầu hết các bảng kích thước đều liệt kê phạm vi đường kính lỗ khả dụng cho mỗi kích thước khớp nối — đường kính lỗ tối thiểu và tối đa có thể được gia công vào thân moayơ tiêu chuẩn mà không ảnh hưởng đến độ dày thành moayơ hoặc khả năng kẹp. Nếu cả hai trục có cùng đường kính, một kích thước lỗ sẽ áp dụng cho cả hai moayơ. Nếu các trục khác nhau về đường kính (thường gặp trong các kết nối động cơ với vít me bi), hãy chỉ định riêng đường kính lỗ dẫn động và đường kính lỗ bị dẫn động.
Đường kính ngoài đĩa / Độ dày đĩa: Một số bảng thông số kỹ thuật bao gồm kích thước của đĩa trung tâm một cách riêng biệt. Đường kính ngoài của đĩa quyết định chiều dài rãnh tối đa trong moayơ và do đó là độ lệch ngang tối đa mà khớp nối có thể chịu được. Độ dày của đĩa quyết định độ dịch chuyển dọc trục giữa các mặt của moayơ.
Các thông số hiệu suất trong bảng kích thước
Mô-men xoắn định mức (T_N): Mô-men xoắn liên tục mà khớp nối có thể truyền tải ở điều kiện độ lệch và tốc độ tham chiếu. Đây là thông số hiệu suất chính và là điểm khởi đầu cho việc lựa chọn kích thước dựa trên mô-men xoắn. Quan trọng: đây là định mức liên tục, không phải định mức cực đại. Khả năng chịu mô-men xoắn cực đại thường gấp 2 đến 3 lần định mức liên tục đối với tải trọng ngắn hạn.
Độ lệch ngang tối đa (ΔKr): Độ lệch ngang tối đa cho phép giữa hai trục quay. Như đã thảo luận xuyên suốt trang web này, đây là giá trị tối đa có thể - để đảm bảo tuổi thọ sử dụng lâu dài, hãy vận hành ở mức 50% hoặc ít hơn giá trị này. Ký hiệu ΔKr xuất hiện trong các danh mục của châu Âu và tuân theo tiêu chuẩn ISO; các danh mục của Bắc Mỹ có thể sử dụng các thuật ngữ như "sai lệch song song" hoặc đơn giản là "độ lệch ngang".
Độ lệch góc tối đa (ΔKw): Độ lệch góc tối đa giữa tâm trục, tính bằng độ. Đối với khớp nối Oldham, giá trị này thường nằm trong khoảng 0,5 đến 1,0 độ cho tất cả các kích cỡ — nó không tăng đáng kể theo kích thước khớp nối như khả năng chịu lệch ngang.
Độ dịch chuyển trục tối đa (ΔKa): Độ dịch chuyển dọc trục tối đa mà một trục có thể thực hiện so với trục kia mà không làm cho đĩa tiếp xúc với mặt moayơ. Thông thường từ 0,5 đến 2,0 mm tùy thuộc vào kích thước khớp nối.
Tốc độ tối đa (n_max): Tốc độ quay tối đa ở điều kiện lệch trục tham chiếu và nhiệt độ môi trường. Như đã thảo luận trong bài viết về tốc độ, giá trị này giảm khi độ lệch trục vận hành tăng lên — hãy tham khảo biểu đồ tốc độ và độ lệch trục kết hợp khi vận hành trên 50% cả tốc độ và độ lệch trục định mức cùng một lúc.
Mômen quán tính khối lượng (J): Mômen quán tính quay của toàn bộ cụm khớp nối (cả moayơ và đĩa), tính bằng g·cm² hoặc kg·m². Giá trị này phải được đưa vào tính toán tổng mômen quán tính phản xạ để xác định kích thước bộ truyền động servo. Giá trị trong catalogue là dành cho vật liệu moayơ và đĩa tiêu chuẩn ở đường kính lỗ danh nghĩa — mômen quán tính thực tế thay đổi một chút tùy thuộc vào kích thước lỗ (việc loại bỏ vật liệu moayơ làm giảm mômen quán tính) và vật liệu moayơ (nhôm so với thép không gỉ).
Độ cứng xoắn (C_T): Độ cứng góc của khớp nối dưới tải trọng xoắn, tính bằng N·m/độ hoặc N·m/rad. Độ cứng xoắn càng cao thì độ lệch góc trên mỗi đơn vị mô-men xoắn càng nhỏ. Đối với các ứng dụng servo, độ cứng xoắn ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng của hệ thống truyền động — độ cứng càng cao thì tần số cộng hưởng càng cao, cho phép băng thông servo càng lớn.
Bảng kích thước tiêu biểu
| Đường kính ngoài (mm) | Chiều dài L (mm) | Đường kính lỗ khoan (mm) | Mô-men xoắn định mức (N·m) | Độ lệch tối đa (mm) | Tốc độ tối đa (vòng/phút) | Quán tính (g·cm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3–6 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4–8 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5–12 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6–16 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8–20 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10–25 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14–32 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18–40 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
Các giá trị hiển thị là đại diện cho các khớp nối Oldham tiêu chuẩn có trục bằng nhôm và đĩa bằng acetal, với độ lệch ngang 0,2 mm và nhiệt độ môi trường 25°C. Luôn luôn kiểm tra lại với bảng dữ liệu kỹ thuật cụ thể của nhà sản xuất đối với khớp nối được chọn.
Ví dụ về lựa chọn đã thực hiện
Ứng dụng: Động cơ servo dẫn động trục vít me bi trên máy phay CNC. Mô-men xoắn định mức của động cơ là 4,0 N·m, mô-men xoắn cực đại là 12,0 N·m. Đường kính trục động cơ 10 mm, đường kính trục vít me bi 12 mm. Tốc độ hoạt động 2.500 vòng/phút. Độ lệch ngang đo được là 0,25 mm. Độ lệch góc được hiệu chỉnh xuống dưới 0,3 độ. Môi trường trong nhà tiêu chuẩn, nhiệt độ môi trường xung quanh 25°C.
Bước 1 — Mô-men xoắn thiết kế: Mô-men xoắn cực đại 12,0 N·m × hệ số vận hành 2,0 (servo có đảo chiều) = mô-men xoắn thiết kế 24,0 N·m.
Bước 2 — Kích thước lỗ khoan: Cần đường kính lỗ dẫn động 10 mm và đường kính lỗ chịu tải 12 mm. Kiểm tra bảng kích thước để tìm các khớp nối có phạm vi đường kính lỗ này.
Bước 3 — Kiểm tra mô-men xoắn: Kích thước đường kính ngoài 40 mm có mô-men xoắn định mức liên tục là 15,0 N·m. Mô-men xoắn thiết kế là 24,0 N·m — vượt quá định mức của 40 mm. Chuyển sang đường kính ngoài 50 mm, có mô-men xoắn định mức liên tục là 30,0 N·m. Mô-men xoắn thiết kế 24,0 N·m nằm trong giới hạn này. Kích thước 50 mm hỗ trợ đường kính lỗ lên đến 25 mm — cả 10 mm và 12 mm đều nằm trong phạm vi cho phép. Tiếp tục với đường kính ngoài 50 mm.
Bước 4 — Kiểm tra tốc độ: Trục 50 mm có thông số định mức 3.500 vòng/phút với độ lệch 0,2 mm. Khi hoạt động ở tốc độ 2.500 vòng/phút với độ lệch 0,25 mm. Độ lệch này hơi cao hơn so với điều kiện tham chiếu, do đó giới hạn tốc độ hiệu dụng thấp hơn một chút — khoảng 3.200 vòng/phút ở độ lệch 0,25 mm. Tốc độ hoạt động 2.500 vòng/phút nằm trong giới hạn cho phép. Chấp nhận được.
Bước 5 — Kiểm tra độ lệch: Đĩa có đường kính 50 mm với độ lệch tối đa 0,90 mm. Khi hoạt động ở mức 0,25 mm = 28% so với mức tối đa. Điều này rất tốt — thấp hơn nhiều so với giới hạn hoạt động khuyến nghị 50%. Dự kiến tuổi thọ đĩa cao.
Bước 6 — Kiểm tra quán tính: Quán tính của khớp nối 50 mm là 22,0 g·cm². Quán tính rôto động cơ (điển hình cho động cơ servo 4 N·m) xấp xỉ 180 g·cm². Quán tính của khớp nối chiếm 12,2% quán tính rôto — hơi cao hơn mức khuyến nghị 10% nhưng vẫn chấp nhận được đối với trục CNC băng thông tiêu chuẩn. Nếu việc điều chỉnh servo gặp khó khăn, hãy cân nhắc sử dụng khớp nối 40 mm với vật liệu đĩa có độ cứng cao hơn để giảm quán tính.
Kết quả: Khớp nối Oldham đường kính ngoài 50 mm, moayơ kẹp, đường kính lỗ dẫn động 10 mm, đường kính lỗ bị dẫn động 12 mm, đĩa acetal tiêu chuẩn, moayơ bằng nhôm. Tất cả các thông số đều nằm trong phạm vi tiêu chuẩn với biên độ an toàn.
Phần kết luận
Để đọc đúng bảng kích thước khớp nối Oldham, cần xem xét mọi thông số, không chỉ đường kính trong và mô-men xoắn định mức. Đường kính ngoài và chiều dài xác định sự phù hợp về mặt vật lý. Phạm vi đường kính trong xác định khả năng tương thích với trục. Mô-men xoắn định mức kết hợp với hệ số an toàn xác định kích thước tối thiểu chấp nhận được. Tốc độ định mức, khả năng chịu sai lệch và quán tính xác minh rằng kích thước đã chọn đáp ứng các yêu cầu vận hành của ứng dụng. Việc xem xét từng thông số một cách có hệ thống — như đã minh họa trong ví dụ lựa chọn — sẽ tạo ra một thông số kỹ thuật mang lại hiệu suất đáng tin cậy và tuổi thọ cao. Bỏ qua bất kỳ thông số nào đều có nguy cơ chọn một khớp nối đúng về mặt vật lý nhưng không phù hợp về mặt vận hành.
Hãy xem qua trang của chúng tôi. Danh mục đầy đủ các loại khớp nối Oldham kèm theo bảng thông số kỹ thuật chi tiết., hoặc Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi Để được hỗ trợ lựa chọn cho đơn đăng ký cụ thể của bạn.
