Trụclà các thành phần quan trọng trong hệ thống cơ khí, đóng vai trò là xương sống hỗ trợ tất cả các bộ phận truyền động trong khi truyền mô-men xoắn và mô men uốn vòng bi. Thiết kế trục không chỉ phải tập trung vào các đặc tính riêng biệt mà còn phải xem xét sự tích hợp của nó với cấu trúc tổng thể của hệ thống trục. Tùy thuộc vào loại tải trải qua trong quá trình chuyển động và truyền lực, trục có thể được phân loại thành trục chính, trục truyền động và trục quay. Chúng cũng có thể được phân loại dựa trên hình dạng trục của chúng thành trục thẳng, trục lệch tâm, trục khuỷu và trục linh hoạt.
Trục chính
1. Trục chính cố định
Loại trục chính này chỉ chịu mômen uốn khi đứng yên. Cấu trúc đơn giản và độ cứng tốt khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như trục xe đạp.
2. Trục xoay
Không giống như trục cố định, trục quay cũng chịu mômen uốn khi chuyển động. Chúng thường được tìm thấy trong trục bánh xe lửa.
Trục truyền động
Trục truyền động được thiết kế để truyền mô-men xoắn và thường dài hơn do tốc độ quay cao. Để ngăn chặn những rung động nghiêm trọng do lực ly tâm gây ra, khối lượng của trục truyền động được phân bổ đều dọc theo chu vi của nó. Trục dẫn động hiện đại thường sử dụng thiết kế rỗng, mang lại tốc độ tới hạn cao hơn so với trục đặc, giúp chúng an toàn hơn và tiết kiệm vật liệu hơn. Ví dụ, trục truyền động ô tô thường được làm từ các tấm thép có độ dày đồng đều, trong khi các phương tiện hạng nặng thường sử dụng ống thép liền mạch.
Trục quay
Trục quay độc đáo ở chỗ chúng chịu được cả mômen uốn và mômen xoắn, khiến chúng trở thành một trong những bộ phận phổ biến nhất trong thiết bị cơ khí.
Trục thẳng
Trục thẳng có trục tuyến tính và có thể được phân loại thành trục quang học và trục bước. Các tấm ván cứng thường bị bẩn nhưng có thể được thiết kế rỗng để giảm trọng lượng trong khi vẫn duy trì độ cứng và độ ổn định xoắn.
1. Trục quang học
Có hình dạng đơn giản và dễ chế tạo, những trục này chủ yếu được sử dụng để truyền động.
2. Trục bước
Trục có tiết diện dọc dạng bậc được gọi là trục bậc. Thiết kế này tạo điều kiện cho việc lắp đặt và định vị các bộ phận dễ dàng hơn, dẫn đến phân phối tải hiệu quả hơn. Mặc dù hình dạng của nó giống như một chùm tia có cường độ đồng đều nhưng nó có nhiều điểm tập trung ứng suất. Do những đặc điểm này, trục bậc được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng truyền động khác nhau.
3.Trục cam
Trục cam là một bộ phận quan trọng trong động cơ piston. Ở động cơ bốn thì, trục cam thường hoạt động với tốc độ bằng một nửa tốc độ trục khuỷu, tuy nhiên nó vẫn duy trì tốc độ quay cao và phải chịu mô-men xoắn đáng kể. Do đó, thiết kế trục cam đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền và khả năng hỗ trợ của nó.
Trục cam thường được làm từ gang chuyên dụng, mặc dù một số được chế tạo từ vật liệu rèn để tăng độ bền. Thiết kế của trục cam đóng một vai trò quan trọng trong kiến trúc tổng thể của động cơ.
4.Trục trục
Trục spline được đặt tên theo hình dáng đặc biệt của chúng, có rãnh then dọc trên bề mặt của chúng. Các rãnh then này cho phép các bộ phận quay được lắp vào trục để duy trì chuyển động quay đồng bộ. Ngoài khả năng quay này, trục spline còn cho phép chuyển động dọc trục, với một số thiết kế kết hợp cơ chế khóa đáng tin cậy cho các ứng dụng trong hệ thống phanh và lái.
Một biến thể khác là trục dạng ống lồng, bao gồm các ống bên trong và bên ngoài. Ống bên ngoài có răng bên trong, trong khi ống bên trong có răng bên ngoài, giúp chúng khớp với nhau một cách liền mạch. Thiết kế này không chỉ truyền mô-men quay mà còn cung cấp khả năng giãn nở và co lại theo chiều dài, khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong các cơ cấu chuyển số truyền động.
5. Trục bánh răng
Khi khoảng cách từ vòng tròn phụ của bánh răng đến đáy rãnh then là nhỏ nhất, bánh răng và trục được tích hợp thành một bộ phận duy nhất, được gọi là trục bánh răng. Thành phần cơ khí này hỗ trợ các bộ phận quay và hoạt động cùng với chúng để truyền chuyển động, mô men xoắn hoặc mômen uốn.
6.Trục sâu
Trục giun thường được xây dựng như một bộ phận duy nhất tích hợp cả giun và trục.
7. Trục rỗng
Trục được thiết kế có tâm rỗng được gọi là trục rỗng. Khi truyền mô-men xoắn, lớp ngoài của trục rỗng chịu ứng suất cắt cao nhất, cho phép sử dụng vật liệu hiệu quả hơn. Trong điều kiện mômen uốn của trục rỗng và trục đặc bằng nhau, trục rỗng giảm đáng kể trọng lượng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
Trục khuỷu
Trục khuỷu là một bộ phận quan trọng trong động cơ, thường được làm từ thép kết cấu cacbon hoặc sắt dẻo. Nó có hai phần chính: tạp chí chính và tạp chí thanh kết nối. Tạp chí chính được gắn trên khối động cơ, trong khi tạp chí thanh kết nối với đầu lớn của thanh kết nối. Đầu nhỏ của thanh truyền liên kết với piston trong xi lanh tạo thành cơ cấu tay quay – thanh trượt cổ điển.
Trục lệch tâm
Trục lệch tâm được định nghĩa là trục có trục không thẳng hàng với tâm của nó. Không giống như các trục thông thường, chủ yếu tạo điều kiện cho các bộ phận quay, trục lệch tâm có khả năng truyền cả tốc độ và vòng quay. Để điều chỉnh khoảng cách tâm giữa các trục, trục lệch tâm thường được sử dụng trong các cơ cấu liên kết phẳng, chẳng hạn như hệ thống truyền động đai chữ V.
Trục linh hoạt
Trục linh hoạt được thiết kế chủ yếu để truyền mô-men xoắn và chuyển động. Do độ cứng uốn thấp hơn đáng kể so với độ cứng xoắn, trục linh hoạt có thể dễ dàng di chuyển xung quanh các chướng ngại vật khác nhau, cho phép truyền khoảng cách xa giữa nguồn điện chính và máy làm việc.
Các trục này tạo điều kiện cho việc truyền chuyển động giữa hai trục có chuyển động tương đối mà không cần thêm thiết bị truyền động trung gian, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng ở khoảng cách xa. Thiết kế đơn giản và chi phí thấp góp phần làm cho chúng trở nên phổ biến trong các hệ thống cơ khí khác nhau. Ngoài ra, trục linh hoạt giúp hấp thụ chấn động và rung động, nâng cao hiệu suất tổng thể.
Các ứng dụng phổ biến bao gồm các dụng cụ điện cầm tay, hệ thống truyền động nhất định trong máy công cụ, máy đo đường và thiết bị điều khiển từ xa.
1. Trục linh hoạt loại điện
Trục linh hoạt loại điện có kết nối cố định ở đầu khớp trục mềm, được trang bị ống trượt bên trong khớp ống. Những trục này được thiết kế chủ yếu để truyền mô-men xoắn. Yêu cầu cơ bản đối với trục linh hoạt loại điện là đủ độ cứng xoắn. Thông thường, các trục này bao gồm cơ chế chống đảo ngược để đảm bảo truyền động một chiều. Lớp bên ngoài được làm bằng dây thép có đường kính lớn hơn và một số thiết kế không bao gồm thanh lõi, giúp tăng cường cả khả năng chống mài mòn và tính linh hoạt.
2. Trục linh hoạt loại điều khiển
Trục linh hoạt loại điều khiển được thiết kế chủ yếu để truyền chuyển động. Mô-men xoắn mà chúng truyền chủ yếu được sử dụng để khắc phục mô-men xoắn ma sát được tạo ra giữa trục dây mềm và ống mềm. Ngoài độ cứng uốn thấp, các trục này còn phải có đủ độ cứng xoắn. So với trục linh hoạt loại điện, trục linh hoạt loại điều khiển được đặc trưng bởi các đặc điểm cấu trúc của chúng, bao gồm sự hiện diện của thanh lõi, số lớp cuộn cao hơn và đường kính dây nhỏ hơn.
Cấu trúc của trục linh hoạt
Trục linh hoạt thường bao gồm một số bộ phận: trục linh hoạt dạng dây, khớp nối trục linh hoạt, khớp nối ống và ống mềm.
1. Trục linh hoạt
Trục mềm dây hay còn gọi là trục linh hoạt được cấu tạo từ nhiều lớp dây thép quấn vào nhau tạo thành mặt cắt ngang hình tròn. Mỗi lớp bao gồm nhiều sợi dây được quấn đồng thời, tạo cho nó một cấu trúc tương tự như một lò xo nhiều sợi. Lớp dây trong cùng được quấn quanh một thanh lõi, các lớp liền kề được quấn theo hướng ngược nhau. Thiết kế này thường được sử dụng trong máy móc nông nghiệp.
2. Khớp trục linh hoạt
Khớp trục linh hoạt được thiết kế để kết nối trục đầu ra nguồn với các bộ phận làm việc. Có hai loại kết nối: cố định và trượt. Loại cố định thường được sử dụng cho các trục linh hoạt ngắn hơn hoặc trong các ứng dụng mà bán kính uốn tương đối không đổi. Ngược lại, loại trượt được sử dụng khi bán kính uốn thay đổi đáng kể trong quá trình vận hành, cho phép chuyển động lớn hơn trong ống để phù hợp với sự thay đổi chiều dài khi ống uốn.
3. Khớp nối ống và ống
Ống mềm, còn được gọi là vỏ bảo vệ, dùng để bảo vệ trục dây mềm khỏi tiếp xúc với các bộ phận bên ngoài, đảm bảo an toàn cho người vận hành. Ngoài ra, nó có thể lưu trữ chất bôi trơn và ngăn bụi bẩn xâm nhập. Trong quá trình vận hành, ống mềm cung cấp hỗ trợ, giúp trục linh hoạt dễ dàng xử lý hơn. Đáng chú ý, ống mềm không quay cùng trục linh hoạt trong quá trình truyền động, giúp vận hành êm ái và hiệu quả.
Hiểu được các loại và chức năng khác nhau của trục là rất quan trọng đối với các kỹ sư và nhà thiết kế để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy tối ưu trong các hệ thống cơ khí. Bằng cách chọn loại trục thích hợp cho các ứng dụng cụ thể, người ta có thể nâng cao hiệu quả và tuổi thọ của máy móc. Để biết thêm thông tin chi tiết về các thành phần cơ khí và ứng dụng của chúng, hãy theo dõi các bản cập nhật mới nhất của chúng tôi!
Thời gian đăng: Oct-15-2024
