Khớp các đăng chạc chữ thập là khớp không đồng tốc: theo bằng sáng chế US 4,103,513, trục ra sớm rồi muộn pha hai lần mỗi vòng khi hai trục lệch góc. Khớp đồng tốc giữ vận tốc góc tức thời của trục ra bằng trục vào suốt vòng quay, nhờ mặt phẳng chia đôi góc giữa hai trục.
Kết luận trên đúng khi nói về truyền động máy: trục truyền nối hai cụm máy đặt lệch nhau, trục các đăng của máy công tác kéo theo, khớp chính xác trong cơ cấu điều khiển. Phạm vi nguồn: một trang kỹ thuật của nhà cung cấp khớp chính xác, một trang sản phẩm khớp đồng tốc góc rộng, hai bằng sáng chế Hoa Kỳ và một bài kỹ thuật về bôi trơn khớp nối. Nguồn đã kiểm không cho bảng so tuổi thọ, giá thành hay hiệu suất giữa hai loại, và bài này không bàn ứng dụng trên xe.
Bảng đối chiếu khớp các đăng và khớp đồng tốc
| Tiêu chí | Khớp các đăng (chạc chữ thập) | Khớp đồng tốc |
|---|---|---|
| Kết cấu | Hai moay-ơ có chạc và một khối chữ thập ở giữa [1]; chữ thập bốn ngõng, mỗi ngõng tì trên một ổ hoặc bạc trong chạc [5] | Điểm ăn khớp nằm trên mặt phẳng chung chia đôi góc giữa trục vào và trục ra; bằng sáng chế US 8,920,249 gọi đó là mặt phẳng đồng tốc [3] |
| Quan hệ vận tốc góc | Không đồng tốc: vận tốc góc tức thời hai trục đổi theo góc quay, tuy trung bình một vòng thì bằng nhau [3] | Vận tốc góc tức thời của trục vào khớp với trục ra suốt cả vòng quay, theo định nghĩa nêu trong US 8,920,249 [3] |
| Quan hệ góc quay | Bằng sáng chế US 4,103,513 ghi tan α = tan β sec Δ, với α và β là góc quay của trục vào và trục ra, Δ là góc lệch giữa hai trục [2] | Nguồn đã kiểm không đưa quan hệ góc quay dạng công thức cho khớp đồng tốc |
| Dao động ở một góc lệch cụ thể | Tại Δ = 36°, trục ra sớm hoặc muộn pha hai lần mỗi vòng, đỉnh ± 6°, tương ứng vận tốc đổi ± 24 % so với tốc độ trục vào [2] | Weasler ghi cụm khớp đồng tốc góc rộng tự triệt tiêu dao động mô-men và tốc độ vốn có ở khớp các đăng đơn [4] |
| Góc làm việc lớn nhất | jbj ghi 45° cho khớp đơn và 90° cho khớp các đăng kép [1]; Machinery Lubrication ghi độ lệch cho phép lớn nhất của khớp các đăng tới 20 đến 30 độ tuỳ thiết kế [5] | Weasler ghi cụm khớp đồng tốc góc rộng 50° [4] |
| Bôi trơn | jbj ghi khối giữa của loại chốt đặc và loại bạc trượt có lỗ tra dầu mỡ, còn loại dùng ổ kim thì không cần bôi trơn [1]; Machinery Lubrication xếp khớp các đăng vào nhóm có đòi bôi trơn [5] | Nguồn đã kiểm không nêu chế độ bôi trơn riêng cho khớp đồng tốc |
| Hệ quả khi dao động lớn | US 4,103,513 ghi dao động vận tốc theo chu kỳ sinh rung và tải quán tính khó chấp nhận khi khối lượng dẫn động lớn [2]; tốc độ lớn nhất theo jbj là 1 000 rpm cho loại bạc trượt, 4 000 rpm cho loại ổ kim [1] | Weasler ghi vận hành máy êm trong dải chuyển động rộng [4] |
Nguồn [1]–[5] ghi ở khối "Nguồn và giới hạn", tra ngày 12/09/2026. Trị số ± 6° và ± 24 % gắn với một góc lệch duy nhất là 36° trong bằng sáng chế US 4,103,513 [2]; góc và tốc độ của jbj là số của một dòng hàng cụ thể [1].
Vì sao chạc chữ thập làm trục ra chạy không đều?
Bằng sáng chế US 8,920,249 định nghĩa gọn: khớp các đăng kiểu Cardan được xếp vào loại không đồng tốc, vì vận tốc góc tức thời của trục dẫn và trục bị dẫn đổi theo góc quay, dù vận tốc trung bình của một vòng trọn vẹn thì bằng nhau [3]. Nói cách khác, đếm số vòng thì hai trục như nhau; nhìn trong một vòng thì không.
Bằng sáng chế US 4,103,513 đưa quan hệ hình học: tan α = tan β sec Δ, với α và β là góc quay của trục vào và trục ra, còn Δ là góc lệch giữa hai trục [2]. Cách hiểu của bài: khi Δ bằng không thì hai góc quay trùng nhau; Δ càng lớn thì sai khác giữa α và β trong từng phần của vòng quay càng rõ. Cùng tài liệu đưa một mốc: tại Δ = 36°, trục ra lần lượt sớm pha rồi muộn pha, mỗi trạng thái hai lần trong một vòng, đỉnh ± 6°, và vận tốc đổi tương ứng ± 24 % so với tốc độ trục vào [2].
Hậu quả nằm ở chỗ khác chứ không ở số vòng. US 4,103,513 ghi dao động vận tốc theo chu kỳ ở mức lớn sinh ra rung và tải gia tốc khó chấp nhận khi khối lượng được dẫn động lớn [2], và ghi thêm rằng sai lệch vị trí kiểu này gây phiền trong các ứng dụng điều khiển chính xác, nơi cần giữ đúng chuyển động từ điểm này sang điểm kia của một hệ dẫn động qua khớp đổi hướng trục [2]. Tài liệu cũng nói rõ mặt còn lại: chính sự đơn giản đã khiến khớp Cardan được dùng rộng rãi ở nơi tốc độ và tải quán tính thấp, yêu cầu về độ chính xác vị trí không cao [2]. Dấu hiệu rung theo bội số của tốc độ quay xem thêm ở khớp nối trục rung, nóng, mòn nhanh.
Khớp đồng tốc và mặt phẳng chia đôi góc
Điều kiện hình học để hai đầu quay cùng vận tốc tức thời được US 8,920,249 mô tả qua mặt phẳng chung: mặt phẳng đó nằm trên đường phân giác của góc giữa trục vào và trục ra, và tài liệu ghi rằng khi nói về khớp đồng tốc, mặt phẳng chung này đôi khi được gọi là mặt phẳng đồng tốc [3]. Cùng tài liệu định nghĩa đặc tính đồng tốc là vận tốc góc tức thời của trục vào khớp với vận tốc góc tức thời của trục ra trong suốt một vòng quay trọn vẹn [3].
Về mặt kết cấu, US 4,103,513 liệt kê những họ khớp đã đạt được đặc tính đó trong thực tế: khớp bi lăn kiểu Rzeppa và Weiss, cùng một số kiểu con trượt mà kiểu Tracta được dùng nhiều nhất [2]. Trong truyền động máy, cụm khớp đồng tốc góc rộng là cách quen thuộc: Weasler mô tả cụm khớp đồng tốc góc rộng cho phép máy chạy êm qua một dải chuyển động rộng, và cho thiết kế đặt trục vào ở vị trí làm việc tốt nhất mà người vận hành vẫn xoay trở được [4]. Chính trang đó nêu điểm mấu chốt của vế này: cụm khớp đồng tốc truyền công suất đều nhờ tự triệt tiêu dao động mô-men và dao động tốc độ vốn thấy ở khớp các đăng đơn kiểu Cardan [4].
Ghép hai khớp các đăng: gần đồng tốc, chưa phải đồng tốc
Đây là chỗ dễ nhầm nhất. US 8,920,249 xếp khớp các đăng kép vào loại gần đồng tốc, dùng để sửa một phần nhược điểm của khớp Cardan đơn [3], và mô tả kết cấu: hai khớp Cardan đơn nối với nhau bằng một chạc nối liền khối có cơ cấu đỡ và định tâm [3]. Nhưng tài liệu viết tiếp rằng khớp các đăng kép vẫn còn nhiều hạn chế, vì không đạt được đồng tốc và không cho góc lớn tới 90 độ giữa trục vào và trục ra [3].
Về phía nhà cung cấp, jbj ghi góc làm việc lớn nhất là 45° cho khớp đơn và 90° cho khớp các đăng kép [1]. Hai con số này nói về giới hạn hình học của bộ khớp, không nói rằng ghép đôi thì hết dao động. Cách hiểu của bài: ghép hai khớp là điều kiện cần để bù pha, còn mức bù đạt tới đâu thì phụ thuộc cách bố trí góc và pha chạc; nguồn đã kiểm không cho công thức của phần bù đó.
Khớp các đăng còn ràng buộc bôi trơn. jbj ghi khối giữa của loại chốt đặc và loại bạc trượt có lỗ để tra dầu mỡ, còn loại dùng ổ kim thì không cần bôi trơn vì ổ không phải bảo trì [1]. Machinery Lubrication xếp khớp các đăng cùng nhóm với khớp răng và khớp xích: nhóm có đòi bôi trơn để chạy đúng và bền [5]. So sánh nhu cầu bôi trơn giữa các kiểu khớp nối trục xem ở khớp nối đĩa và khớp nối răng.
Ba mẹo sai hay gặp
Mẹo sai 1: "Khớp các đăng truyền đủ số vòng nên tốc độ đầu ra cũng đều." US 8,920,249 ghi vận tốc trung bình của một vòng trọn vẹn thì bằng nhau, nhưng vận tốc góc tức thời của hai trục đổi theo góc quay [3]. Hai mệnh đề đó cùng đúng; cái thứ hai mới là thứ sinh rung.
Mẹo sai 2: "Cứ ghép hai khớp các đăng là thành khớp đồng tốc." US 8,920,249 xếp khớp các đăng kép vào loại gần đồng tốc và ghi rõ nó không đạt được đồng tốc [3]. Bài giữ nguyên mức đó, không nâng lên thành đồng tốc.
Mẹo sai 3: "Lệch góc lớn thì chỉ hại ổ đỡ, dao động không đáng kể." US 4,103,513 ghi tại góc lệch 36°, biên độ sớm muộn pha đạt ± 6° và vận tốc đổi ± 24 % so với trục vào [2], đồng thời ghi dao động vận tốc theo chu kỳ ở mức lớn sinh rung và tải gia tốc khó chấp nhận khi khối lượng dẫn động lớn [2].
Bảng quyết định: thấy gì tại xưởng thì nghiêng về loại nào
| Đo hoặc thấy được tại xưởng | Nghiêng về | Căn cứ |
|---|---|---|
| Trục truyền đặt lệch góc rõ, đo rung có thành phần theo nhịp gấp đôi tốc độ quay | Kiểm góc lệch và xét phương án khớp đồng tốc hoặc bố trí hai khớp | Trục ra sớm muộn pha hai lần mỗi vòng khi lệch góc [2]; khớp Cardan là loại không đồng tốc [3] |
| Cụm truyền chuyển động cần giữ đúng vị trí góc giữa hai đầu (cơ cấu điều khiển, trục chia) | Không dùng khớp các đăng đơn | Sai lệch vị trí gây phiền trong ứng dụng điều khiển chính xác [2] |
| Góc lệch cần dùng vượt 45° trên một khớp | Bộ khớp kép hoặc khớp đồng tốc góc rộng, tra tài liệu hãng | jbj ghi 45° cho khớp đơn, 90° cho khớp kép [1]; cụm đồng tốc góc rộng 50° [4] |
| Tốc độ làm việc vượt 1 000 rpm với khớp có bạc trượt | Chuyển sang loại dùng ổ kim, tra lại tốc độ cho phép | jbj ghi 1 000 rpm cho loại chốt đặc và bạc trượt, 4 000 rpm cho loại ổ kim [1] |
| Máy công tác kéo theo phải xoay trở khi máy chạy | Cụm khớp đồng tốc góc rộng | Cho phép đặt trục vào ở vị trí làm việc tốt nhất mà vẫn xoay trở được [4] |
| Thấy lỗ tra mỡ trên khối giữa của khớp | Duy trì tra mỡ theo tài liệu hãng, không bỏ qua | Khối giữa loại chốt đặc và bạc trượt có lỗ tra dầu mỡ [1]; nhóm khớp các đăng có đòi bôi trơn [5] |
| Góc lệch dự kiến nằm trong vùng 20 đến 30 độ | Tra đúng tài liệu của thiết kế đang dùng trước khi chốt | Độ lệch cho phép lớn nhất tới 20 đến 30 độ tuỳ thiết kế [5] |
Nguồn và giới hạn
Tra ngày 12/09/2026. Mỗi câu dẫn đã đối chiếu trên bản văn tải trực tiếp từ trang nguồn.
- [1] jbj Techniques Limited, Precision Universal Joints (trang kỹ thuật): https://www.jbj.co.uk/universal-joints.html — kết cấu hai moay-ơ có chạc và khối giữa; dẫn tiêu chuẩn DIN 808; lỗ tra dầu mỡ ở khối giữa của loại chốt đặc và bạc trượt; loại ổ kim không cần bôi trơn; góc làm việc lớn nhất 45° cho khớp đơn và 90° cho khớp kép; tốc độ lớn nhất 1 000 rpm và 4 000 rpm theo loại ổ.
- [2] Bằng sáng chế Hoa Kỳ US 4,103,513 — Christian E. Grosser, Constant velocity universal joint, cấp 01/08/1978: https://patents.google.com/patent/US4103513A/en — quan hệ tan α = tan β sec Δ; trị số tại Δ = 36°; rung và tải gia tốc khi khối lượng dẫn động lớn; hạn chế trong ứng dụng điều khiển chính xác; các họ khớp đồng tốc kiểu Rzeppa, Weiss và Tracta.
- [3] Bằng sáng chế Hoa Kỳ US 8,920,249 B2 — PACCAR Inc, High angle universal coupling with constant or near constant characteristics, cấp 30/12/2014: https://patents.google.com/patent/US8920249B2/en — khớp Cardan là loại không đồng tốc; khớp các đăng kép là loại gần đồng tốc, kết cấu và hạn chế; mặt phẳng chung nằm trên đường phân giác của góc, gọi là mặt phẳng đồng tốc; định nghĩa đặc tính đồng tốc.
- [4] Weasler Engineering, Inc., 50 Degree CV Wide Angle Universal Joint (trang sản phẩm trục các đăng máy công tác): https://www.weasler.com/product/50-degree-cv-wide-angle-universal-joint-part-number-50-degree-cv-wide-angle-universal-joint — cụm khớp đồng tốc góc rộng 50°; chạy êm qua dải chuyển động rộng; tự triệt tiêu dao động mô-men và tốc độ của khớp các đăng đơn.
- [5] Machinery Lubrication (Noria Corporation), Coupling Lubrication, số 11/2002: https://www.machinerylubrication.com/Read/421/coupling-lubrication — chữ thập bốn ngõng, ổ hoặc bạc trong chạc; độ lệch cho phép lớn nhất tới 20 đến 30 độ tuỳ thiết kế; nhóm khớp có đòi bôi trơn.
- Tiêu chuẩn, chỉ dẫn tên và số hiệu: DIN 808 Tools; universal joints, single and double (trang nguồn [1] dẫn số hiệu này cho dòng khớp chính xác); DIN 7551. Tài liệu trả phí; bài không trích trị số hay nội dung điều khoản.
Bảng này không dùng cho:
- Ứng dụng trên ô tô, hệ lái và cầu xe: bài giữ phạm vi truyền động máy.
- So tuổi thọ, hiệu suất hay khả năng tải giữa hai loại: nguồn đã kiểm không cho số đối chiếu.
- Mức bù dao động khi ghép hai khớp các đăng theo góc và pha cụ thể: nguồn đã kiểm không cho công thức.
- Góc và tốc độ của nhà cung cấp khác: trị số 45°, 90°, 1 000 rpm và 4 000 rpm là của một dòng hàng trong [1].
- Chế độ bôi trơn riêng của khớp đồng tốc: nguồn đã kiểm không nêu.
Không xác định được từ bài này: góc lệch thực của trục truyền đang dùng — phải đo tại máy; và biên độ dao động vận tốc ở góc lệch khác 36°, vì [2] chỉ nêu trị số cho một góc.
Cần chính xác hơn: phân loại khớp nối trục theo kiểu độ lệch xem ở khớp nối trục: phân loại và chọn theo độ lệch; cách đo lệch song song và lệch góc xem ở căn chỉnh trục.
Câu hỏi thường gặp
Khớp các đăng là gì? Theo jbj, đó là khớp truyền động cơ khí dùng khi không bảo đảm được hai trục thẳng hàng, gồm hai moay-ơ có chạc và một khối giữa; Machinery Lubrication mô tả khối giữa là chi tiết bốn ngõng, mỗi ngõng tì lên một ổ hoặc bạc nằm trong chạc, nhờ đó hai trục xoay được với nhau.
Khớp các đăng có làm đổi tỉ số truyền không? Không đổi số vòng. US 8,920,249 ghi vận tốc góc trung bình của một vòng trọn vẹn của hai trục là bằng nhau; thứ thay đổi là vận tốc góc tức thời trong từng phần của vòng quay.
Dao động vận tốc lớn cỡ nào? Bằng sáng chế US 4,103,513 chỉ đưa một mốc: tại góc lệch 36°, trục ra sớm hoặc muộn pha tới đỉnh ± 6°, hai lần mỗi vòng cho mỗi trạng thái, và vận tốc đổi ± 24 % so với tốc độ trục vào. Ở góc lệch khác, nguồn đã kiểm không cho trị số.
Khớp đồng tốc khác khớp các đăng kép ở đâu? US 8,920,249 xếp khớp các đăng kép vào loại gần đồng tốc, dùng để sửa một phần nhược điểm của khớp Cardan đơn, và ghi rằng loại kép không đạt được đồng tốc. Khớp đồng tốc, theo định nghĩa trong cùng tài liệu, khớp vận tốc góc tức thời của trục vào với trục ra suốt vòng quay.
Góc làm việc lớn nhất của khớp các đăng bao nhiêu? jbj ghi 45° cho khớp đơn và 90° cho khớp kép của dòng hàng hãng nêu; Machinery Lubrication ghi độ lệch cho phép lớn nhất của khớp các đăng tới 20 đến 30 độ tuỳ thiết kế. Hai nguồn nói về hai phạm vi khác nhau, nên trị số dùng được phải lấy từ tài liệu của đúng bộ khớp đang xét.
Khớp các đăng có phải tra mỡ không? Tuỳ kết cấu ổ. jbj ghi khối giữa của loại chốt đặc và loại bạc trượt có lỗ để tra dầu mỡ, còn loại dùng ổ kim thì không cần bôi trơn; Machinery Lubrication xếp khớp các đăng vào nhóm khớp có đòi bôi trơn để chạy đúng và bền.