Khớp nối cần cẩu
Khớp nối là một bộ phận cơ khí được sử dụng để kết nối hai trục sao cho chúng có thể quay cùng nhau và truyền chuyển động và mô-men xoắn. Trong truyền động công suất cao và tải nặng, khớp nối còn có chức năng đệm, giảm chấn và cải thiện hiệu suất động của hệ thống trục. Khớp nối bao gồm phần trái và phần phải, được kết nối tương ứng với trục dẫn động và trục bị dẫn động (được sử dụng để kết nối các nguồn năng lượng như bộ giảm tốc và động cơ). Hầu hết các máy móc điện đều được kết nối với máy làm việc bằng khớp nối.
Khớp nối bánh răng tang trống cần cẩu
Khớp nối bánh răng tang trống cần cẩu là loại khớp nối bù được sử dụng rộng rãi nhất trong cơ cấu di chuyển cần cẩu. Mỗi khớp nối bao gồm một vòng răng bên trong và một nửa khớp nối răng ngoài có mặt bích với cùng số răng. Mô-men xoắn được truyền khi răng trong và răng ngoài ăn khớp với nhau. Hình dạng phổ biến nhất là răng có đỉnh lồi, bề mặt ngoài của răng được gia công như một phần của hình cầu có tâm nằm trên trục bánh răng. Khe hở giữa các mặt răng cho phép độ lệch góc lớn hơn và tăng khả năng chịu mô-men xoắn.
Điều kiện hoạt động
- Nhiệt độ: −20 °C đến 80 °C
- Thích hợp cho chuyển động quay liên tục tiến-lùi ở tốc độ trung bình đến cao; trong môi trường nhiều bụi, cần có khả năng làm kín tốt và bổ sung mỡ bôi trơn định kỳ.
- Không thích hợp cho các trường hợp lệch góc lớn, giảm rung động, định vị chính xác không có khe hở hoặc sử dụng trong môi trường ăn mòn mạnh mà không có lớp bảo vệ.
Các tính năng chính
- Cả vòng răng trong và ngoài đều sử dụng biên dạng răng hình xoắn ốc; các mặt bên của răng được tôi cứng và tôi luyện đến độ cứng bề mặt 58–62 HRC, giúp khớp nối chịu được tải trọng va đập đáng kể.
- Thiết kế có phần đỉnh nhô lên giúp duy trì sự tiếp xúc trên toàn bộ bề mặt răng và bù đắp cho sự lệch góc và lệch hướng xuyên tâm lớn hơn; độ bù góc đo được đạt tới 1,5°. Cấu trúc này nhỏ gọn, có bán kính quay nhỏ và hiệu suất truyền động cao.
- Mặt răng cong tạo ra diện tích tiếp xúc lớn hơn, do đó khớp nối bánh răng có mặt cong truyền mô-men xoắn lớn hơn ở cùng kích thước; so với khớp nối răng thẳng, khả năng chịu mô-men xoắn của nó cao hơn từ 20% đến 30%, mang lại hoạt động đáng tin cậy hơn.
Các ứng dụng
Trong quá trình hoạt động, chuyển động tương đối của trục khiến các răng ăn khớp trượt định kỳ theo hướng trục, gây mài mòn bề mặt răng và tổn thất công suất. Do đó, khớp nối bánh răng tang trống cần được bôi trơn và làm kín hiệu quả. Chúng phù hợp với các hệ thống truyền động tốc độ thấp, tải nặng, truyền mô-men xoắn cao, chịu được sự dịch chuyển tương đối đáng kể và không yêu cầu căn chỉnh chính xác trong quá trình lắp đặt.
Các vị trí điển hình bao gồm điểm nối giữa trục đầu ra của bộ giảm tốc và tang cuốn tời trên cần cẩu cầu trục và cần cẩu giàn có cấp tải M5 trở lên, và các khớp nối trong các trục truyền động dài của cơ cấu di chuyển cầu trục.
Khớp nối Crane Oldham
Khớp nối Oldham bằng kim loại dùng cho cần cẩu là biến thể phổ biến hơn. Chúng bao gồm hai nửa khớp nối có rãnh ở mặt cuối và một đĩa trung gian có các lưỡi vuông góc ở hai phía đối diện. Khi đĩa trượt trong các rãnh, khớp nối Oldham bằng kim loại dùng cho cần cẩu sẽ bù trừ cho sự lệch tâm hướng tâm và góc, cũng như một lượng nhỏ dịch chuyển dọc trục, tạo ra kết nối trục không có khe hở hoặc có khe hở thấp.
Điều kiện hoạt động
- Nhiệt độ: −20 °C đến 70 °C
- Thích hợp cho tốc độ thấp lên đến 250 vòng/phút với tải trọng ổn định.
- Không thích hợp cho tốc độ cao, đảo chiều đột ngột thường xuyên hoặc môi trường có yêu cầu nghiêm ngặt về tiếng ồn và độ sạch.
Các tính năng chính
- Mỗi khớp nối bán phần được cố định vào trục bằng rãnh then hoặc thiết bị kẹp và có một rãnh xuyên tâm định hình trên mặt đầu để ăn khớp với đĩa trung gian. Cấu trúc nhỏ gọn này có kích thước xuyên tâm nhỏ và phù hợp với các không gian lắp đặt hạn chế.
- Do truyền tải điện năng thông qua tiếp xúc cơ học thuần túy mà không có các phần tử đàn hồi, nên hiệu suất truyền tải của nó rất cao, thường vượt quá 98%.
- Bộ khớp nối này loại bỏ các tải trọng giữa các trục có thể phát sinh trong quá trình điều khiển động cơ tự động, phân bổ tải trọng đồng đều hơn trên các bề mặt làm việc, truyền mô-men xoắn đáng kể và cung cấp một số khả năng bảo vệ quá tải.
Các ứng dụng
Với độ cứng xoắn cao và khả năng bù lệch trục, khớp nối cần cẩu Oldham có thể kết nối các trục truyền động tốc độ thấp, mô-men xoắn cao. Chúng cũng phù hợp với các hệ thống truyền động yêu cầu hoạt động trơn tru, tốc độ vừa phải hoặc độ chính xác vị trí.
Các ứng dụng điển hình bao gồm cơ cấu di chuyển cầu trục và xe đẩy của cần cẩu trên cao và cần cẩu giàn thuộc cấp tải M3 trở xuống, cũng như cần cẩu cần trục gắn trên cột.
Khớp nối chốt linh hoạt Crane
Khớp nối chốt mềm Crane dùng để nối hai nửa khớp nối bằng các chốt đàn hồi phi kim loại được đặt trong các lỗ mặt bích của chúng. Thường được làm bằng nylon, các chốt này truyền mô-men xoắn tương đối cao trong khi chỉ bù trừ được một phần nhỏ cho sự lệch trục.
Điều kiện hoạt động
- Nhiệt độ: −20 °C đến 70 °C
- Thích hợp cho các hệ thống truyền động từ động cơ đến hộp giảm tốc, các tổ máy bơm và các chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên.
- Không chịu được ngâm trong dầu hoặc dung môi, lão hóa ở nhiệt độ cao, hoặc hiện tượng giòn ở nhiệt độ thấp của nylon; không thích hợp cho mô-men xoắn rất cao.
Các tính năng chính
- Thiết kế chốt đàn hồi đơn giản, dễ chế tạo và tháo lắp nhanh chóng. Các chốt nylon có thể được thay thế bằng cách tháo tấm giữ mà không cần di chuyển bất kỳ nửa khớp nối nào.
- Các chân cắm thường được làm bằng nylon 6, một vật liệu tự bôi trơn không cần bôi trơn bên ngoài và giữ cho khu vực làm việc sạch sẽ, mặc dù nó tạo ra tiếng ồn tương đối lớn.
- Với cùng một mô-men xoắn, đường kính quay của nó thường nhỏ hơn đường kính quay của khớp nối bánh răng, giúp nó có kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, do đó có thể thay thế một phần khớp nối bánh răng trong nhiều ứng dụng.
Các ứng dụng
Trong quá trình hoạt động, các chốt chịu lực cắt và lực nén. Mặc dù lực cắt nhỏ, nhưng độ tin cậy khi vận hành bị hạn chế; do đó, khớp nối chốt mềm của cần cẩu được thiết kế cho các hệ thống truyền động tốc độ trung bình với yêu cầu vừa phải, chứ không phải cho các ứng dụng tải nặng hoặc tốc độ cao.
Nó thường được sử dụng trong cơ cấu di chuyển của cần cẩu trên cao và cần cẩu giàn dưới cấp tải M4.
Khớp nối vạn năng cần cẩu
Khớp nối vạn năng phổ biến nhất trong cần cẩu là khớp Cardan, được lắp ráp từ hai càng chữ U, một ổ đỡ chéo và một trục cố định. Cấu trúc ổ đỡ chéo của nó cho phép một góc đáng kể giữa các trục—thường được nêu ở đây là 35°–45°—và bù lại sự dịch chuyển tương đối của trục trong quá trình hoạt động, bao gồm cả sự lệch trục và lệch góc.
Điều kiện hoạt động
- Nhiệt độ: Từ -20 °C đến 120 °C theo tiêu chuẩn, có thể tùy chỉnh xuống -40 °C.
- Được sử dụng cho hệ truyền động trục giao nhau; một khớp đơn hoạt động với vận tốc không đổi, trong khi hệ thống khớp đôi hoạt động với vận tốc không đổi.
- Không thích hợp cho tốc độ cao kết hợp với góc lớn, điều kiện bôi trơn kém hoặc hệ thống truyền động đồng bộ chính xác.
Các tính năng chính
- Khớp nối vạn năng trục ngang có cấu trúc nhỏ gọn và hợp lý, khả năng chịu tải tổng thể cao và độ an toàn được cải thiện trong quá trình vận hành kéo dài.
- Khả năng chịu tải lớn của nó giúp truyền mô-men xoắn cao hơn, đặc biệt hiệu quả đối với các loại máy móc có đường kính quay bị hạn chế, vì nó mang lại khả năng truyền tải năng lượng mượt mà.
- Với hiệu suất truyền tải cao tới 98%, nó giúp tăng năng suất và góp phần tiết kiệm năng lượng.
Các ứng dụng
Do khớp nối vạn năng đơn tạo ra sự dao động vận tốc góc tức thời bắt nguồn từ cơ cấu bốn thanh trong không gian, nên các hệ thống truyền động chính xác cao thường sử dụng cấu hình khớp nối vạn năng kép. Với khả năng chịu được mô-men xoắn và tốc độ đáng kể, nó phù hợp với các ứng dụng truyền động tốc độ cao hoặc tải nặng.
Khớp nối vạn năng cần cẩu thường được sử dụng trên các trục truyền động đường dài của cần cẩu trên cao và cần cẩu giàn có tải trọng lớn. Chúng cũng phù hợp với các hệ thống truyền động yêu cầu bù góc lớn.
Các thông số lựa chọn khớp nối cần cẩu
| Tham số | Khớp nối bánh răng tang trống cần cẩu | Khớp nối Crane Oldham | Khớp nối chốt linh hoạt Crane | Khớp nối vạn năng cần cẩu |
|---|---|---|---|---|
| Mô-men xoắn định mức | 100–250.000 N·m | 16–10.000 N·m | 10–20.000 N·m | 500–500.000 N·m |
| Bù góc | ≤ 1,5° | ≤ 0,6°–0,7° | ≤ 2° | ≤ 15° |
| Khả năng giảm chấn | Không có | Không có | Mạnh | Không có |
| Cần bôi trơn | Mỡ | Mỡ | Không có | Mỡ |
| Ứng dụng tiêu biểu | Hộp số – tang trống, trục truyền động dài | Trống quay tốc độ thấp, bộ truyền động ngắn với độ lệch lớn. | Động cơ-giảm tốc | Nhịp dài, trục dài |
| Chu kỳ thay thế | 3–5 năm | 1–3 năm (đĩa đệm ma sát) | 1–1,5 năm (ghim nylon) | 2–4 năm (mang thai chéo) |
Vận hành an toàn các khớp nối cần cẩu
Do khớp nối nằm giữa tất cả các cơ cấu di chuyển, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường của toàn bộ cần cẩu. Cần lưu ý những điểm sau trong quá trình vận hành:
- Khớp nối không được có độ lệch trục hoặc dịch chuyển xuyên tâm vượt quá giới hạn cho phép để đảm bảo chức năng truyền động của nó.
- Không được có bất kỳ bu lông nào bị lỏng hoặc thiếu.
- Các khớp nối bánh răng và khớp nối Oldham phải được bôi trơn thường xuyên—thường là bằng mỡ mỗi 2-3 tháng—để ngăn ngừa sự mài mòn nghiêm trọng của bánh răng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
- Chiều dài tiếp xúc giữa mặt răng và khớp nối bánh răng không được nhỏ hơn 70% chiều rộng mặt răng, và độ rơ dọc trục của nó không được vượt quá 5 mm.
- Không được phép có vết nứt; nếu xuất hiện vết nứt, khớp nối phải được thay thế.
- Các chốt nối phải khớp chặt và không được lỏng.
- Đối với khớp nối bánh răng, khi độ mòn răng vượt quá 15% so với độ mòn răng ban đầu trên cơ cấu nâng hạ hoặc 25% trên cơ cấu di chuyển, hoặc khi một răng bị gãy, khớp nối phải được loại bỏ.
- Các vòng đệm đàn hồi của khớp nối chốt và các vòng đệm kín của khớp nối bánh răng phải được thay thế kịp thời nếu chúng bị hư hỏng hoặc lão hóa.
Khớp nối cần cẩu DGCRANE được chế tạo từ vật liệu cao cấp và tuân thủ các tiêu chuẩn sản xuất nghiêm ngặt. Những khớp nối này không chỉ đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau về mô-men xoắn và bù sai lệch mà còn giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến do sự cố truyền động. Cho dù bạn cần loại đàn hồi giảm rung hay khớp nối vạn năng góc lớn, khớp nối cần cẩu DGCRANE đều mang lại hiệu suất ổn định, trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc truyền tải điện năng ổn định và lâu dài cho cần cẩu.
