Khác với đai (truyền lực nhờ ma sát, luôn có trượt đàn hồi), xích con lăn ăn khớp trực tiếp vào răng đĩa xích — không trượt, nên tỉ số truyền u=z2/z1 là chính xác tuyệt đối (không như đai chỉ xấp xỉ do trượt). Đổi lại, vì mỗi mắt xích là một đoạn thẳng nối giữa các khớp rời rạc, xích quấn quanh đĩa nhiều cạnh tạo ra hiệu ứng đa giác — vận tốc xích dao động nhẹ theo chu kỳ, không hoàn toàn đều như chuyển động tròn lý tưởng.
Khác biệt cốt lõi so với đai
Bộ truyền xích và đai đều truyền động giữa 2 trục song song, nhưng cơ chế hoàn toàn khác nhau: đai dựa vào ma sát (luôn có trượt đàn hồi, tỉ số truyền chỉ gần đúng, cần lực căng ban đầu để tạo ma sát — xem tính bộ truyền đai); xích ăn khớp cơ khí trực tiếp (không trượt, tỉ số truyền chính xác, KHÔNG cần lực căng ban đầu như đai — chỉ cần đủ căng để tránh võng/nhảy răng). Phân loại chi tiết các kiểu truyền động đai/xích xem ở so sánh bộ truyền đai và bộ truyền xích — bài này tập trung vào tầng TÍNH của riêng xích con lăn.
Tỉ số truyền và số răng đĩa
Vì xích ăn khớp chính xác từng răng, tỉ số truyền bằng đúng tỉ số số răng 2 đĩa:
u = z2/z1
Số răng đĩa NHỎ (z1, đĩa dẫn) có ràng buộc quan trọng: z1 ≥ 17 (khuyến nghị thực tế nên chọn 19–21 trở lên) để hạn chế hiệu ứng đa giác (xem mục dưới) — đĩa quá ít răng gây dao động vận tốc lớn, ồn, rung và mòn nhanh.
Bước xích và đường kính đĩa
Với bước xích p (khoảng cách giữa 2 tâm chốt liên tiếp, theo tiêu chuẩn ISO 606/ANSI B29.1) và số răng z, đường kính vòng chia của đĩa xích tính theo hình học đa giác đều nội tiếp:
d = p / sin(180°/z)
Vận tốc dài trung bình của xích (đĩa dẫn quay n1 vòng/phút):
v = z1·p·n1 / 60
Hiệu ứng đa giác — vì sao z càng nhỏ càng dao động mạnh
Vì xích quấn quanh đĩa theo hình đa giác đều (không phải hình tròn hoàn hảo), tâm của đoạn xích đang ăn khớp dao động lên-xuống theo chu kỳ khi đĩa quay — kéo theo vận tốc dài tức thời của xích dao động quanh giá trị trung bình. Biên độ dao động tương đối:
Δv/v = 1 − cos(180°/z)
Bảng biên độ theo số răng đĩa (tính trực tiếp từ công thức trên):
| Số răng z | Δv/v |
|---|---|
| 11 | 4,1% |
| 17 | 1,7% |
| 19 | 1,4% |
| 21 | 1,1% |
| 25 | 0,8% |
Số liệu cho thấy rõ: z càng nhỏ, dao động vận tốc càng lớn — đây chính là lý do khuyến nghị z1 ≥ 17 (nên 19–21) cho đĩa dẫn: dưới ngưỡng này, dao động vận tốc đủ lớn để gây rung động, ồn và tăng tốc độ mòn đáng kể trong vận hành thực tế liên tục.
Công suất truyền và hệ số Ks
Công suất danh định của một cỡ xích cụ thể (theo bước, số dãy) được tra theo bảng chuẩn ISO 606/ANSI B29.1 ứng với tốc độ quay và số răng đĩa dẫn. Công suất THIẾT KẾ cần thiết luôn lớn hơn công suất vận hành danh nghĩa một hệ số dịch vụ Ks (bù các yếu tố tải va đập, số dãy xích, điều kiện bôi trơn...):
P_thiết kế = P_vận hành × Ks
Trị số Ks cụ thể theo điều kiện tải/va đập cần tra bảng chuẩn ISO 606/ANSI tương ứng — không có một hằng số chung cho mọi trường hợp.
Bôi trơn theo tốc độ
Xích con lăn cần bôi trơn tại các khớp bản lề (giữa chốt và ống lót) để giảm ma sát và mài mòn — phương pháp bôi trơn (nhỏ giọt thủ công, nhỏ giọt tự động, ngâm dầu, hoặc phun tuần hoàn áp lực) được chọn theo tốc độ vận hành của xích: tốc độ càng cao, cần phương pháp bôi trơn càng chủ động/liên tục hơn. Nguyên lý chọn dầu bôi trơn theo độ nhớt xem ở bôi trơn ổ và màng dầu: nguyên lý thủy động, độ nhớt, chọn dầu/mỡ.
Liên hệ với bài khác
Xem lực căng và tính toán tương ứng cho bộ truyền đai (đối xứng về vai trò với bài này) ở tính bộ truyền đai: lực căng, tỉ số căng, công suất truyền, góc ôm. Lực từ xích cũng tạo tải trọng lên trục đĩa xích, ảnh hưởng thiết kế trục — xem thiết kế trục theo độ bền.
FAQ
Vì sao xích lại có tỉ số truyền chính xác tuyệt đối trong khi đai chỉ gần đúng? Vì xích ăn khớp CƠ KHÍ trực tiếp với từng răng đĩa (mỗi mắt xích khớp đúng 1 răng, không có khả năng "trượt" như bề mặt ma sát của đai) — số răng đi qua trong 1 vòng quay là số nguyên xác định, nên tỉ số truyền z2/z1 là quan hệ hình học chính xác, không phụ thuộc điều kiện tải hay độ căng như đai.
Tại sao không dùng đĩa dẫn có càng ít răng càng tốt để tiết kiệm kích thước? Vì số răng càng ít, hiệu ứng đa giác càng mạnh (bảng Δv/v cho thấy z=11 dao động gấp gần 4 lần z=25) — dao động vận tốc lớn gây rung động, tiếng ồn, và tăng tốc độ mòn của cả xích lẫn răng đĩa trong vận hành liên tục, làm giảm tuổi thọ tổng thể của bộ truyền dù kích thước đĩa nhỏ hơn.
Xích có cần lực căng ban đầu như đai để hoạt động không? Không cần lực căng ban đầu lớn như đai (đai cần lực căng để tạo đủ ma sát truyền lực) — xích chỉ cần đủ căng vừa phải để tránh võng quá mức (gây nhảy răng, va đập khi vào khớp) chứ không phải để tạo lực ma sát, vì bản thân cơ chế ăn khớp răng đã đảm bảo truyền lực không cần ma sát.
Hiệu ứng đa giác có thể loại bỏ hoàn toàn không? Về mặt hình học, hiệu ứng đa giác là hệ quả tất yếu của việc xích gồm các đoạn thẳng rời rạc quấn quanh đĩa tròn — không thể loại bỏ hoàn toàn, chỉ có thể GIẢM THIỂU bằng cách tăng số răng đĩa (đường đa giác càng gần hình tròn khi số cạnh càng nhiều), đây là lý do khuyến nghị z1≥17-21 thay vì cố loại bỏ hiện tượng.