Bán trục loại giảm tải chữ thập như thế nào

Vòng bi chữ thập xe nâng là 1 phần tử của khớp nối vạn năng [khớp nối cardan, khớp nối các đăng, khớp nối cát đăng], được đặt tên theo nhà khoa học người Ý Geronimo Cardano người đã phát minh ra vào thế kỷ 16, nhờ có khớp nối Cardan, các trục lệch nhau có thể chuyển momen xoắn và chuyển động một cách dễ dàng [hình 1], nhất là trong quá trình di chuyển, góc lệch giữ các trục luôn thay đổi, nhờ khớp nối cardan này mà việc truyền chuyển động diễn ra một cách nhẹ nhàng và êm ái.

2. Thiết kế:

Thiết kế của vòng bi này hình chữ thập [hay còn gọi kiểu cây thánh giá] được làm từ thép cứng để tăng độ bền. Theo thiết kế của nhà sản xuất, vòng bi chữ thập có chuyển động chủ yếu là chuyển động tròn đều xung quanh trục vì vậy tác động xoay có thể lên đến 3600.

3. Cấu tạo cơ bản của chữ thập gồm các thành phần sau [Hình 3]:

• Chữ thập
• Phớt chắn bụi
• Con lăn kim
• Cốc chịu lực

Khi hoạt động, vòng bi chữ thập sẽ chuyển động theo vòng tròn và hoạt động quanh trục với bánh lái theo góc 360 …nhờ việc xoay 360 độ này, bi có thể chịu tác động lực từ nhiều hướng và truyền lực đến các bộ phận liên quan.

4. Phân loại:

Có nhiều dạng tuỳ chỉnh thiết kế để phù hợp với yêu cầu sử dụng, tuy nhiên nhìn chung chữ thập sử dụng trong xe nâng thường có 3 loại sau

• 4 cốc tròn
• 2 cốc tròn + 2 tai bắt bulon
• 4 tai bắt bulon

Kích thước thường gặp là: 16×40, 15×40,20×57, 22×58, 30×85

5. Ứng dụng:

Vòng bi chữ thập được sử dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo ô tô, xe nâng, xe máy công trình, máy cán công nghiệp…VD như hộp số của bộ giảm tốc hay hộp điều khiển chuyển động [băng chuyền, cán kéo thép…]

Cầu ô tô là cho tiết nằm ngang trên thân xe, kết hợp với bánh xe để đỡ toàn bộ tải trọng trên xe. Số lượng cầu trên xe phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của xe. Cầu ô tô có 2 dạng cơ bản: Cầu chủ động và cầu bị động.

• Cầu chủ động là một cụm của hệ thống truyền lực. Các bánh xe của cầu chủ động di chuyển nhờ công suất truyền từ động cơ. Trên ô tô luôn có ít nhất một cầu chủ động
• Cầu bị động không thuộc về hệ thống truyền lực. Cầu bị động chỉ đảm nhận chức năng đỡ 1 phần trọng lượng xe mà không tạo ra lực đẩy

Ngoài ra, cầu ô tô còn được phân thành: cầu dẫn hướng và cầu không dẫn hướng

1. Công dụng
2. Cầu ô tô là cụm chi tiết quan trọng có tác dụng đỡ phần trọng lượng phân bổ lên xe và nhận phản lực ngược lại từ mặt đường tác dụng lên bánh xe
3. Cầu chủ động cũng có tác dụng phân phối công suất truyền từ động cơ qua hộp số để phân phối đến các bánh xe chủ động
4. Kết hợp với hệ thống lái trên xe, cầu dẫn hướng có tác dụng điều khiển hướng chuyển động của xe II. Cầu chủ động
5. Cấu tạo chung của cầu chủ động Cầu chủ động là cụm chi tiết được cấu tao gồm: bộ truyền lực chính, bộ vi sai, các bán trục và vỏ cầu [dầm cầu]. Cầu chủ động được bố trí trên thân xe với hệ thống treo độc lập hoặc liên kết với thân xe qua hệ thống treo phụ thuộc. Bộ truyền lực chính nới với hệ thống truyền lực nhờ trục chủ động. Bộ vi sai được bố trí gọn gàng trong lòng bánh răng bị động và dẫn động đến bánh xe nhờ các bán trục. Toàn bộ cụm cầu chủ động được bao bọc trong vỏ cầu.

Trên các dòng xe ô tô hiện nay thường có các kiểu bố trí cầu chủ động:

• FF: động cơ đặt trước, cầu trước chủ động
• FR: động cơ đặt trước, cầu sau chủ động
• RR: động cơ đặt sau, cầu sau chủ động
• 4WD: hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian
• AWD: hệ thống dẫn động 2 cầu toàn thời gian
• Các bộ phận của cầu chủ động
  1. Truyền lực chính

Truyền lực chính là bộ phận đảm nhận một phần tỉ số truyền của hệ thống truyền lực có tác dụng biến đổi chuyển đông quay từ hộp số đến các bánh xe chủ động. Ở các xe có động cơ đặt dọc, truyền lực chính còn có tác dụng biến đổi phương quay và cũng có tác dụng thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực trên các xe ô tô tải lớn hoặc xe chuyên dụng.

Tỷ số truyền io của truyền lực chính được xác định thông qua tỷ số giữa vòng quay của bánh răng chủ động [n1] và bánh răng bị động [n2] với giá trị cố định thường nằm trong khoảng từ 3 đến 12.

2.1. Phân loại

• Theo dạng bộ truyền: bánh răng, trục vít – bánh vít, xích Trên các dòng xe hiện nay, sử dụng phổ biến truyền lực chính bằng bánh răng: bánh răng côn [động cơ đặt dọc; cầu sau chủ động], bánh răng trụ với động cơ đặt ngang
• Theo số lượng cặp bánh răng truyền Truyền lực chính đơn gồm 1 cặp bộ tuyền bánh răng Truyền lức chính kép gồm 2 cặp bộ truyền bánh răng [Truyền lực chính kép có thể tách thành hai cụm riêng biệt hoặc bố trí thành 1 cụm. Khi được bố trí riêng biệt, cặp bộ truyền thứ nhất đặt với cầu vi sai ở trung tâm, cặp bộ truyền thứ hai bố trí cạnh bánh xe chủ động được gọi là truyền lực cạnh]
• Theo số lượng cấp truyền: truyền lực chính một cấp số [sử dụng phổ biến trên động cơ ô tô hiện nay] và hai cấp số [được sử dụng ở một số xe chuyên dụng]  Do vậy, bộ truyền lực chính cần đảm bảo: kết cấu nhỏ gọn đảm bảo tỉ số truyền và khoảng sáng gầm xe, đảm bảo xe có độ cứng vững cao, các bánh răng ăn khớp đúng và làm việc êm. 2.1. Cấu tao của truyền lực chính  Bộ truyền lực chính đơn:
• Truyền lực chính bánh răng côn gồm: bánh răng chủ động [bánh răng quâ dứa] được chế tạo liền trục và có số răng ít [5 – 9 răng], bánh răng bị động [bánh răng vành chậu] với kích thước lớn. Bộ truyền bánh răng rất đa dạng có thể là: bánh răng côn thẳng [sử dụng trên động cơ ô tô tốc độ thấp], `bánh răng côn xoắn, bánh răng hypoit [sử dụng phổ biến trên ô tô hiện nay]

bố trí trên các ổ côn chịu tải nặng. Trục bị động gối lên 2 ổ lăn côn, đồng thời là vỏ vi sai có khả năng điều chỉnh dọc trục trên vỏ cầu.

• Bộ truyền lực cạnh gồm: bánh răng chủ động, bánh răng bị động được bố trí trên các ổ côn chịu tải nặng; có kết cấu đơn giản nhưng tỉ số truyền nhỏ hơn so với các bộ truyền cùng kích thước. Bộ truyền lực cạnh có thể là 1 cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền hành tinh
• Bộ vi sai Trong quá trình xe di chuyển trên đường, trục chủ động của cầu xe được dẫn động từ động cơ chuyển động với tốc độ nhất định, các bánh xe khi di chuyển trên đường vòng hoặc đường không bằng phẳng sẽ có vận tốc khác nhau [do bán kính quay khác nhau]. Để tránh hiện tượng trượt, cầu xe cần phải có bộ vi sai nhằm đảm bảo cho các bánh xe có thể quay với tốc độ khác nhau đồng thời truyền và phân phối momen từ truyền lực chính đến các bánh xe. 2.2. Phân loại Các kết cấu vi sai trên ô tô hiện nay gồm;
• Vi sai bánh răng: côn, trụ, trục vít – bánh vít [sử dụng phổ biến trên các dòng xe hiện nay, nhất là vi sai bánh răng côn]
• Vi sai cam [được sử dụng trên các xe có độ cơ động cao] 2.2. Cấu tạo của bộ vi sai  Bộ vi sai bánh răng côn đối xứng:
• Sử dụng 4 bánh răng hành tinh được lắp lồng không trên trục vi sai [trục chữ thập]. Trục vi sai được cố định giữu 2 nửa của vỏ vi sai và được ghép với nhau bằng bu long để tạo thành trục bị động của truyền lực chính. Các bánh răng hành tinh ăn khớp với hai bánh răng bán trục và tựa lên vỏ vi sai nhờ các đệm tựa. Các bánh răng bán trục cũng tựa lên vỏ vi sai thông qua các đệm và liên kết với bán trục bằng then hoa. Bánh răng vành chậu được bắt trên vỏ vi sai nhờ bu long, tạo nên bánh răng bị động của truyền lực chính.
• Khi ô tô hoạt động trên đường thẳng, bộ vi sai giống như chêm chuyền lực thực hiện chức năng cơ bản truyền lực từ bánh răng bị động của truyền lực chính đến các bánh răng bán trục. Trong trường hợp ô tô hoạt động trên đường xấu, xuất hiện momen ma sát ở: vị trí ăn khớp của các bánh răng vi sai với bánh răng bán trục, giữa các đệm tựa, giữa bánh răng vi sai với trục vi sai. Điều này khiến cho xe rơi vào tình trạng “pa ti nê” làm hạn chế khả năng cơ động của xe. Do vậy cần phải tính toán bộ vi sai có ma sát trong lớn.  Vi sai có ma sát trong cao: Các bộ vi sai có ma sát trong lớn và vi sai có ma sát trong thay đổi được gọi là vi sai tăng ma sát. Momen ma sát trong bộ vi sai có xu hướng hạn chế tốc độ quay của các bánh xe. Hệ số khóa vi sai Ko = Mms / Mo [Mo là momen truyền trên vỏ vi sai] là đại lượng đánh giá ma sát trong bộ vi sai. Ko < 0,2 thì vi sai có ma sát trong thấp và ngược lại. Khi đó cần có cơ cấu khóa vi sai để Mms = Mo hay Ko = 1. Các bộ vi sai có ma sát trong cao sử dụng các nguyên tắc: tạo ma sát nội lực lớn hoặc bố trí các loại khớp ma sát khác nhau để khóa hai khâu của cơ cấu hành tinh
• Vi sai có cơ cấu khóa cứng: Sử dụng cơ cấu khóa cứng cưỡng bức. Vành răng được bố trí trên vỏ vi sai có thể ăn khớp răng với ống gài. Ống gài được lắp then hoa trên bán trục phải, có thể dịch trượt để ăn khớp với vành răng, từ đó khóa cứng bán trục và vỏ vi sai, Khi ống gài tách khỏi vành răng, vi sai làm việc ở chế độ ma sát trong thấp. Cơ cấu này cho phép người điều khiển xe có thể khóa vi sai khi cần thiết, do vậy trong buồng lái luôn có bố trí nút điều khiển và đèn báo. Vi sai gài khóa cưỡng bức được điều khiển bởi các dạng dẫn động: thủy lực, cơ khí, khí nén, điện tử,...
• Vi sai có ma sát trong cao: sử dụng các đĩa ma sát và dầu silicon trong cơ cấu để làm xuất hiện ma sát trong các khớp. Có thể sử dụng một khớp ma sát hoặc hai khớp ma sát. Cơ cấu này tự động tăng ma sát giúp tận dụng tốt lực quán tính và tận dụng tốt công suất của động cơ hơn so với cơ cấu khóa cứng cướng bức.
  1. Bán trục 2.3. Phân loại Bán trục là cụm chi tiết truyền momen xoắn từ bộ vi sai đến các bánh xe chủ động hay đến các bộ truyền lực cạnh
• Theo đặc điểm kết cấu: bán trục liền và bán trục ghép. Bán trục liền là trục liền được sử dụng trong cầu chủ động có dầm cầu liền. Bán trục ghép gồm nhiều chi tiết ghép với nhau, được sử dụng trong cầu chủ động với hệ thống treo độc lập.
• Theo đặc điểm chịu tải: bán trục không giảm tải, bán truc giảm tải ½, bán trục giảm tải ¾ và bán trục giảm tải hoàn toàn [liền hoặc ghép]. 2.3. Cấu tạo bán trục  Bán trục liền: Bán trục liền là một trụ tròn đặc được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao, có khả năng chịu xoắn tốt. Bán trục truyền momen xoắn nhờ: một đầu then hoa, đầu còn lại là mặt bích ghép với moay ơ bánh xe hoặc có thể là kết cấu then 2 đầu. Bán trục liền thường được sử dụng ở cầu xe chủ động không dẫn hướng với hệ thống treo phụ thuộc.
• Dầm cầu

Dầm cầu có tác dụng đỡ toàn bộ khối lượng được treo phân bố trên cầu và tiếp nhận phản lực từ mặt đường. Đây cũng là nơi bố trí moay ơ bánh xe, cơ cấu phanh, cụm truyền lực chính, vi sai, bán trục. Dầm cầu được chế tạo bằng phương pháp đúc, rèn hoặc hàn và được phân thành dầm cầu liền và dầm cầu ghép. Dầm cầu liền chế tạo thành một khối đồng nhất, còn dầm cầu ghép được chế tạo thành hai nửa và kết nối với nhau nhờ bu long. Trên dầm cầu có thể có các gân giúp tăng cường độ cứng vững. Dầm cầu ghép được sử dụng ít hơn do sử dụng kết cấu bu lông liên kết nên khả năng cứng vững thấp hơn dầm cầu liền do lực dọc tác dụng lên bu lông. Dầm cầu bị động thường được bố trí trên cầu trước dẫn hướng với hệ thống treo nhíp lá