1.Công dụng.
Khớp nối là chi tiết máy được sử dụng với các công dụng sau:
Khớp nối dẫn động: dùng để truyền mô men xoắn giữa 2 trục hay giữa trục với các chi tiết đặt lên nó.
Khớp nối chặt: đảm bảo cố định các chi tiết được nối lại với nhau.
Khớp nối bù và khớp nối di động: đảm bào khả năng làm việc khi vị trí tương đối của các chi tiết nối thiếu chính xác do sai số chế tạo, do biến dạng đàn hồi, hay do lắp ghép.
Khớp nối đàn hồi: Cải thiện tính chất động lực của dẫn động.
Ly hợp an toàn: ngăn ngừa quá tải.
Ly hợp: có khả năng nối hoặc tách các chi tiết trong bất kỳ lúc nào.
Ly hợp ly tâm: có khả năng điều chỉnh mô men truyền phụ thuộc vào tốc độ góc.
Ly hợp một chiều: truyền mômen chỉ theo một chiều.
2. Các thông số cơ bản của khớp nối.
Các loại khớp nối thông dụng hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa.
Thông số cơ bản của khớp nối là mômen xoắn T có thể truyền được. Ứng với mỗi trị số mômen xoắn khớp nối có các cỡ đường kính trong khác nhau để có thể lắp vào các trục thích hợp.
Các kích thước chủ yếu của khớp nối được cho trong các sổ tay hoặc các sách về khớp nối.
Chọn khớp nối phải dựa vào những điều kiện làm việc cụ thể của máy hoặc cơ cấu. Khớp nối được chọn theo mômen tính: Tt = kT Tbảng, trong đó T là mômen xoắn danh nghĩa (mômen tác dụng lâu dài nhất); k là hệ số chế độ làm việc. k = k1k2; k1 = 1,0…1,8 hệ số an toàn tính đến việc hỏng khớp;
k2 = 1,0…1,5 hệ số tính đến đặc điểm của tải trọng cần truyền.
16.2. KHỚP NỐI CHẶT.(NỐI TRỤC CỐ ĐỊNH).
Khớp nối chặt dùng để nối cứng các trục có đường tâm cùng trên một đường thẳng và không di chuyển tương đối với nhau.
Các trục được nối bằng khớp nối chặt sẽ làm việc như một thể thống nhất nên ngoài mô men xoắn, nó còn truyền được cả mô men uốn, lực ngang và lực dọc
trục. Để giảm bớt mômen uốn tác dụng vào khớp nối nên đặt khớp nối gần ổ trục.
Các loại khớp nối chặt:
Hình 16.1. Khớp nối ống.
Hình 16.2. Khớp nối đĩa.
- Khớp nối ống: là loại có kết cấu đơn giản nhất, ưu điểm của nó là chế tạo đơn giản, kích thước và đường kính nhỏ. Lực được truyền bằng các chốt chịu cắt, then hay then hoa. Khớp nối ống chỉ dùng cho những trục có đường kính không quá 60 -70 mm.
- Khớp nối đĩa: là loại khớp nối được dùng phổ biến nhất, cấu tạo bao gồm hai nửa khớp nối với nhau bằng bu lông, thường bu lông được lắp không có khe hở.
Khi dùng bu lông lắp có khe hở thì khối lượng của khớp sẽ lớn hơn phương án lắp không có khe hở nhiều, nhưng khi hai loại cùng kích thước thì khả năng tải của loại lắp có khe hở nhỏ hơn khoảng 5 - 6 lần.
16.3. KHỚP NỐI DI ĐỘNG (NỐI TRỤC DI ĐỘNG).
Khớp nối di động hay khớp nối bù dùng để nối các trục bị nghiêng hoặc bị lệch với nhau một khoảng nhỏ do chế tạo, lắp ghép thiếu chính xác hoặc do trục bị biến dạng đàn hồi.
Nếu dùng khớp nối trục chặt để nối các trục, sự lệch trục sẽ tạo nên biến dạng ổ và trục, do đó gây nên tải động phụ. Độ lệch trục càng lớn tải trọng phụ càng lớn. Vì vậy khi dùng khớp nối trục chặt vị trí tương đối giữa các trục cần đảm bảo độ chính xác cao.
Để giảm bớt yêu cầu về độ chính xác vị trí tương đối giữa các trục và giảm tải trọng phụ sinh ra ở ổ và trục thì dùng khớp nối bù. Nhờ khả năng di động giữa các chi tiết cứng trong khớp nối bù, khớp nối có thể bù lại những sai lệch vị trí tương đối giữa các trục.
Các kiểu khớp nối bù được dùng nhiều hơn cả: khớp nối răng, khớp nối chữ thập, khớp nối xích, khớp nối bản lề.
1. Khớp nối răng (đọc tài liệu) 2. Khớp nối xích. ( đọc tài liệu) 3. khớp nối chữ thập. ( đọc tài liệu) 16.4. KHỚP NỐI ĐÀN HỒI.
Khớp nối đàn hồi gồm 2 nửa khớp lắp chặt vào 2 trục, ở giữa có các phần tử đàn hồi nối chúng lại với nhau. Nhờ các phần tử đàn hồi nên khớp nối đàn hồi có thể làm các nhiệm vụ sau:
- Giảm va đập, chấn động vì các phần tử đàn hồi có thể tích lũy và tiêu thụ cơ năng do va đập, chấn động sinh ra.
- Đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây ra.
- Bù lại độ lệch trục (làm việc như nối trục bù).
16.5. LY HỢP.
Ly hợp là chi tiết dùng để nối hoặc tách các trục hoặc trục với tiết máy đặt trên nó trong bất kỳ trường hợp nào nhờ cơ cấu điểu khiển.
Việc truyền mômen của ly hợp có thể thực hiện theo nguyên lý ăn khớp (ly hợp vấu, ly hợp răng) hay theo nguyên lý ma sát (các loại ly hợp ma sát). Ly hợp vấu và ly hợp răng có ưu điểm là kích thước và khối lượng nhỏ hơn ly hợp ma sát, đảm bảo không có chuyển động tương đối giữa hai trục được nối.
16.5.1. Ly hợp vấu và ly hợp răng.
Các nửa ly hợp này có vấu ở mặt bên hay có răng thân khai ngoài và trong. Ly hợp đóng mở bằng cách di động một trong hai nửa ly hợp (thường là nửa bị dẫn) dọc trên trục. Khi đóng ly hợp, vấu của chúng gài vào nhau hay răng sẽ ăn khớp với nhau, qua đó chuyển động quay và mô men xoắn được truyền từ trục này sang trục kia.
Các dạng hỏng chủ yếu của ly hợp vấu và ly hợp răng là mòn các bề mặt đối tiếp ( kể cả mòn bề mặt tiếp xúc của nửa ly hợp di động với trục), và gãy vấu và
răng.
16.5.2. Ly hợp ma sát.
93
a)
c) d)
b)
b
Fa b
α
D m
Fa
D m
b
Fa
D m m
b
Hình 16.5. Các loại ly hợp ma sát.
Loại ly hợp này truyền mô men xoắn nhờ lực ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc của các nửa ly hợp.
Bề mặt tiếp xúc của các nửa ly hợp có thể có nhiều dạng khác nhau: đĩa, côn, trụ. Ly hợp ma sát có thể làm việc có bôi trơn hoặc không có bôi trơn. Áp suất trên bề mặt làm việc của các chi tiết được tạo ra nhờ cơ cấu đóng. Cơ cấu đóng được dùng phổ biến nhất là cơ cấu đòn bẩy – lò xo.
Các chỉ tiêu cơ bản về khả năng làm việc của ly hợp ma sát là độ tin cậy, tính chống mòn và tính chịu nhiệt cao của các chi tiết.
Ly hợp ma sát có thể truyền được mô men xoắn cho phép:
[T] = 0,5 [Fn] ft Dmz/ka (16.2)
Trong đó: [Fn] = Af [P] là áp lực pháp tuyến giữa các bề mặt ma sát; Af là
diện tích bề mặt ma sát; z là số bề mặt ma sát; ka là hệ số an toàn bám, ka = 1,3…
1,5; ft là hệ số ma sát tĩnh; [p] là áp suất cho phép.
Thay Af = πbDm (hình16-5), trong đó b - chiều rộng của bề mặt ma sát, ta có:
[T] = 0,5πbD2m[p]ftZ/ka . (16.3) Đặt ψ = b/Dm từ (16.2), ta nhận được công thức thiết kế :
Dm ≥3 2kaT/(π[p]ftzψ). (16.4)
Đối với ly hợp đĩa và ly hợp côn lấy Ψ = 0,15 ÷ 0,25; đối với ly hợp trụ Ψ = 0,2 ÷ 0,3.
Lực dọc trục cần thiết để tạo ra áp lực pháp tuyến Fn là: Fa = Fn sin (16.5)
Góc α của ly hợp ma sát côn không nên lấy nhỏ quá để tránh hiện tợng tự hãm, gây khó khăn cho việc đóng mở ly hợp. Để tránh tự hãm : α >ρ =arctgft ; thêng lÊy α =8÷150.