Vì sao dùng cơ cấu cam thay vì 4 khâu bản lề
| Tiêu chí | Cơ cấu 4 khâu bản lề | Cơ cấu cam |
|---|---|---|
| Quy luật chuyển động | Bị ràng buộc bởi hình học 4 khâu | Thiết kế TỰ DO theo biên dạng cam |
| Khả năng dừng/đảo chiều | Hạn chế | Dễ tạo đoạn dừng (dwell) chính xác |
| Độ phức tạp chế tạo | Đơn giản hơn | Biên dạng cam đòi hỏi gia công chính xác cao |
Đối chiếu: quy luật chuyển động của cần và cách dựng biên dạng cam xem Cam: quy luật chuyển động cần (S-V-A-J).
Biên dạng cam quyết định trực tiếp quy luật chuyển động của cần (vị trí S, vận tốc V, gia tốc A, giật jerk J — gọi tắt SVAJ) — chọn quy luật phù hợp giúp giảm rung động và va đập khi máy chạy tốc độ cao.
Sự cố và lưu ý khi dùng cơ cấu cam
- Mòn nhanh ở biên dạng cam. Tiếp xúc giữa cam và cần đẩy là tiếp xúc trên diện tích rất nhỏ nên ứng suất tiếp xúc rất cao. Đây là lý do biên dạng cam thường được nhiệt luyện bề mặt và cần bôi trơn liên tục.
- Cần đẩy tách khỏi cam ở tốc độ cao. Khi quán tính vượt lực giữ của lò xo, cần đẩy "bay" khỏi biên dạng rồi đập trở lại — gây tiếng gõ, mòn nhanh và sai quy luật chuyển động. Xử bằng tăng lực lò xo, giảm khối lượng cần đẩy, hoặc đổi sang cam rãnh dẫn cưỡng bức.
- Rung và ồn do quy luật chuyển động chọn sai. Quy luật có bước nhảy gia tốc đột ngột sinh xung lực lớn ở mỗi chu kỳ. Với tốc độ cao phải chọn quy luật trơn về cả gia tốc và độ giật.
- Sửa biên dạng cam rất tốn kém. Cam là chi tiết chế tạo theo biên dạng tính sẵn; đổi quy luật chuyển động nghĩa là làm lại cam. Đó là lý do ngày nay nhiều máy thay cam bằng servo điều khiển theo chương trình khi cần linh hoạt.
FAQ
Cơ cấu cam khác cơ cấu 4 khâu bản lề ở điểm nào? Cơ cấu 4 khâu bị ràng buộc chặt bởi hình học của 4 khâu nối với nhau, quy luật chuyển động gần như cố định theo tỉ lệ chiều dài khâu; cơ cấu cam cho phép THIẾT KẾ TỰ DO quy luật chuyển động của cần thông qua biên dạng cam, kể cả tạo đoạn dừng chính xác mà 4 khâu khó làm được.
Cam phối khí trong động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý gì? Trục cam quay đều, biên dạng cam đẩy con đội/cần theo quy luật đã thiết kế để mở-đóng xupap đúng thời điểm trong chu trình động cơ — đây là ứng dụng cam kinh điển đòi hỏi độ chính xác biên dạng rất cao.
Quy luật chuyển động SVAJ là gì? SVAJ là viết tắt của 4 đại lượng mô tả chuyển động cần theo góc quay cam: Displacement (vị trí/hành trình), Velocity (vận tốc), Acceleration (gia tốc), Jerk (độ giật — đạo hàm gia tốc) — chọn đúng quy luật SVAJ giúp tránh gia tốc/giật đột ngột gây va đập, rung động ở tốc độ cao.
Cơ cấu cam dùng trong những ứng dụng nào? Cam phối khí động cơ đốt trong, máy dệt (điều khiển chuyển động thoi/kim theo chu kỳ), máy đóng gói tự động (chuyển động lặp lại theo quy luật cố định) — nơi cần một quy luật chuyển động lặp lại chính xác mà cơ cấu 4 khâu khó tái tạo.
Vì sao nhiều máy hiện đại thay cơ cấu cam bằng servo? Vì biên dạng cam cố định quy luật chuyển động ngay từ lúc chế tạo — muốn đổi quy luật là phải làm cam mới. Servo điều khiển theo chương trình cho phép đổi quy luật bằng phần mềm, phù hợp với máy phải chạy nhiều loại sản phẩm. Đổi lại cam vẫn thắng về độ tin cậy cơ khí và giá thành khi chỉ cần một quy luật cố định, tốc độ cao.
Đọc sâu trên chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy
Trang thuật ngữ này trả lời nhanh "Cơ cấu cam là gì". Nội dung đầy đủ theo từng tình huống nằm ở chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy: