Thiết kế máy #23: Chọn và bố trí xích truyền động – Tính công suất, số mắt xích và tuổi thọ

Xích con lăn là một trong những cơ cấu truyền động lâu đời nhưng vẫn xuất hiện rất nhiều trong máy tự động, băng tải, cơ cấu nâng hạ và thiết bị sản xuất. Lý do khá đơn giản: xích truyền được tải lớn, không trượt như đai ma sát, làm việc được với khoảng cách trục tương đối xa và chịu môi trường dầu, nhiệt hoặc bụi tốt hơn nhiều loại đai.

Tuy nhiên, chọn đúng mã xích mới chỉ là một nửa công việc. Nhiều bộ truyền xích hỏng sớm không phải vì thiếu tải trọng danh nghĩa, mà do số răng đĩa quá ít, bố trí trục lệch, căng xích quá mức, không có cơ cấu bù giãn hoặc bôi trơn sai vị trí.

Bài này tập trung vào những điểm người thiết kế máy thực sự phải quyết định: dùng xích trong trường hợp nào, chọn loại nào, tính lực kéo và số mắt ra sao, bố trí độ chùng thế nào và lấy dấu hiệu nào làm mốc thay xích.

Các hệ số và giới hạn trong bài là giá trị thiết kế tham khảo. Khi chốt mã, cần ưu tiên catalog của đúng hãng, đúng series, số dãy xích, phương pháp bôi trơn và điều kiện môi trường thực tế.

1. Bên trong xích đang làm việc như thế nào?

Nhìn bên ngoài, xích chỉ đang ôm quanh đĩa xích và chạy theo vòng kín. Nhưng phần quyết định tuổi thọ lại nằm ở vùng rất nhỏ giữa chốt (pin) và ống lót (bush).

Khi một mắt xích đi vào hoặc rời khỏi đĩa xích, các link phải xoay tương đối với nhau. Chốt ngoài quay trượt trong lỗ ống lót của link trong. Về bản chất, cặp chốt–ống lót làm việc gần giống một ổ trượt chịu tải dao động và bôi trơn biên.

Nếu màng dầu không đủ, chốt và ống lót tiếp xúc kim loại trực tiếp. Hậu quả thường diễn ra theo thứ tự:

bề mặt chốt và lỗ ống lót bị mòn;
khe hở giữa các mắt tăng lên;
bước xích thực tế tăng dần;
tổng chiều dài xích tăng lên dù bản xích không bị kéo giãn như cao su;
xích bắt đầu leo cao trên răng đĩa, phát tiếng ồn, rung và cuối cùng có thể nhảy răng hoặc đứt.

Hiện tượng này gọi là giãn do mòn. Vì vậy, khi đánh giá tuổi thọ xích, không thể chỉ nhìn vào tải đứt. Cần quan tâm đồng thời đến:

áp suất tiếp xúc tại cặp chốt–ống lót;
vận tốc khớp;
tải va đập và số lần khởi động;
khả năng dầu đi vào đúng khe chốt–ống lót;
bụi, nước, hóa chất hoặc nhiệt độ làm hỏng màng bôi trơn.

Vai trò của bản xích và con lăn

Bản xích là chi tiết chịu lực kéo chính. Nó phải chịu tải lặp, tải va đập khi khởi động/dừng và ứng suất tập trung quanh lỗ chốt. Vật liệu thường là thép carbon hoặc thép hợp kim đã nhiệt luyện để cân bằng độ cứng, độ bền mỏi và độ dai. Chiều dày, biên dạng bản xích và chất lượng ép chốt ảnh hưởng trực tiếp đến lực kéo cho phép.

Con lăn quay tự do bên ngoài ống lót. Khi tiếp xúc với răng đĩa, con lăn biến phần lớn tiếp xúc trượt thành tiếp xúc lăn, nhờ đó giảm va đập, giảm mòn răng và giúp ăn khớp êm hơn. Với xích không có con lăn, tiếp xúc với răng chủ yếu là trượt nên mòn và tiếng ồn thường cao hơn.

2. Bước xích là kích thước nền tảng

Bước xích p là khoảng cách tâm giữa hai chốt liền kề. Đây là kích thước gốc quyết định:

kích thước tổng thể của xích;
khả năng truyền tải;
đường kính đĩa xích;
khối lượng chuyển động;
mức rung do hiệu ứng đa giác;
giá thành và không gian lắp đặt.

Ví dụ trong hệ xích con lăn thông dụng:

RS40 có bước khoảng 12,7 mm;
RS80 có bước 25,4 mm.

Bước lớn giúp tăng khả năng truyền tải nhưng làm xích nặng hơn, đĩa xích lớn hơn và tiếng ồn ở tốc độ cao tăng rõ rệt. Bước nhỏ có lợi cho máy nhỏ gọn và chạy êm hơn, nhưng giới hạn mô-men và tải kéo thấp hơn.

Khi chọn bước, không nên chỉ hỏi “tải bao nhiêu”. Cần đặt ba yếu tố lên cùng một bàn cân:

công suất hoặc lực kéo cần truyền;
tốc độ xích;
không gian cho phép của đĩa xích và cơ cấu căng.

Các kích thước cơ bản của xích con lăn thường dựa trên JIS B 1801, ANSI hoặc tiêu chuẩn tương đương. Tuy vậy, không nên hiểu rằng mọi sản phẩm cùng số hiệu đều có thể thay thế tuyệt đối. Với xích đặc biệt, xích inox, xích không dầu, xích cường lực hoặc mắt nối riêng, cần kiểm tra lại chiều rộng trong, đường kính con lăn, chiều dày bản, tải cho phép và loại joint link.

3. Khi nào nên dùng xích thay cho đai hoặc bánh răng?

Tiêu chí	Xích con lăn	Đai V	Đai răng	Bánh răng
Có trượt không	Không trượt theo kiểu đai ma sát	Có thể trượt	Không trượt khi chưa nhảy răng	Không trượt
Tải và mô-men	Lớn, chịu va đập khá tốt	Nhỏ đến trung bình	Trung bình	Rất lớn
Khoảng cách trục	Linh hoạt, dùng được tương đối xa	Trung bình	Trung bình	Thường ngắn
Độ ồn	Cao hơn do tiếp xúc kim loại	Thấp	Trung bình	Phụ thuộc cấp chính xác và bôi trơn
Bôi trơn	Cần, trừ loại không dầu	Không	Không	Thường cần
Chịu dầu và nhiệt	Tốt hơn đai cao su thông thường	Hạn chế	Hạn chế theo vật liệu đai	Tốt
Bảo trì	Bôi trơn, kiểm tra giãn, chỉnh chùng	Chỉnh căng, thay đai	Chỉnh căng, kiểm tra răng	Quản lý dầu và khe hở
Giá thành ban đầu	Trung bình	Thấp	Trung bình đến cao	Cao

Xích phù hợp khi cần:

truyền mô-men tương đối lớn giữa hai trục cách nhau;
không cho phép trượt tích lũy như đai V;
làm việc trong môi trường dầu, nhiệt hoặc có bụi;
bố trí nhiều đĩa xích trên cùng một vòng truyền;
sử dụng chính sợi xích làm phần tử kéo băng tải hoặc mang attachment.

Ngược lại, xích không phải lựa chọn tốt nhất khi máy cần cực kỳ êm, sạch, tốc độ rất cao hoặc định vị chính xác ở cấp servo.

Xích có đồng bộ tuyệt đối không?

Xích truyền động là cơ cấu ăn khớp cưỡng bức: con lăn ăn với răng đĩa, vì vậy không xảy ra trượt liên tục như đai ma sát. Tỷ số tốc độ trung bình được quyết định bởi số răng:

n₂ / n₁ = z₁ / z₂

Trong đó:

n₁: tốc độ trục chủ động;
n₂: tốc độ trục bị động;
z₁: số răng đĩa chủ động;
z₂: số răng đĩa bị động.

Ví dụ đĩa chủ động 10 răng và đĩa bị động 20 răng thì tốc độ trung bình của trục bị động bằng một nửa trục chủ động.

Tuy nhiên, không nên đánh đồng “không trượt” với “định vị chính xác tuyệt đối”. Bộ truyền xích vẫn có:

khe hở giữa chốt và ống lót;
giãn do mòn;
dao động vận tốc tức thời do hiệu ứng đa giác;
độ đàn hồi của toàn hệ;
sai số lắp đặt và độ đảo của đĩa xích.

Vì vậy, xích phù hợp để giữ tỷ số truyền và đồng bộ cơ khí ở tải lớn, nhưng với cơ cấu indexing nhanh hoặc định vị cần độ lặp lại cao, đai răng chính xác, hộp số hoặc truyền động servo trực tiếp thường dễ kiểm soát hơn.

4. Chọn đúng loại xích theo chức năng

4.1. Xích con lăn RS – lựa chọn cơ bản cho truyền động

Xích RS là điểm khởi đầu hợp lý cho phần lớn bộ truyền động thông thường. Ưu điểm là:

dải kích thước rộng;
dễ mua;
chi phí hợp lý;
cân bằng tốt giữa bền kéo, bền mỏi, chịu va đập và chống mòn;
có nhiều loại đĩa xích tiêu chuẩn tương ứng.

Hạn chế của loại thép tiêu chuẩn là dễ gỉ khi gặp nước và phải được bôi trơn định kỳ. Nếu máy làm việc trong môi trường rửa nước, hóa chất, phòng sạch hoặc nơi không cho phép dầu rơi xuống sản phẩm, cần chuyển sang series chuyên dụng thay vì dùng xích tiêu chuẩn rồi xử lý tình thế sau.

4.2. Xích bước đôi – hợp lý cho băng tải dài và tốc độ thấp

Xích bước đôi có bước bằng khoảng hai lần xích RS nền tảng. Trên cùng một chiều dài, số chốt và ống lót giảm gần một nửa, nhờ đó:

khối lượng xích giảm;
số chi tiết giảm;
giá thành thấp hơn;
tải quán tính của toàn vòng xích giảm;
thuận lợi cho băng tải dài, chạy chậm.

Hai kiểu con lăn thường gặp:

S roller: đường kính con lăn tiêu chuẩn;
R roller: con lăn lớn hơn chiều cao bản xích, có thể lăn trực tiếp trên ray.

R roller đặc biệt hữu ích khi muốn giảm lực ma sát trên đoạn tải dài. Tuy nhiên, không nên dùng bước đôi cho truyền động tốc độ cao chỉ vì muốn giảm giá; bước lớn làm hiệu ứng đa giác và va đập ăn khớp tăng lên.

4.3. Xích không dầu

Xích không dầu sử dụng ống lót thiêu kết có chứa dầu. Khi khớp nóng lên và chịu áp lực, dầu thấm ra bề mặt chốt–ống lót; khi dừng, một phần dầu quay trở lại lỗ xốp nhờ mao dẫn.

Loại này phù hợp với:

máy đóng gói;
in ấn;
thực phẩm hoặc dược phẩm ở vùng không được nhiễm dầu;
vị trí khó tiếp cận để bảo trì;
máy cần giảm thời gian dừng để tra dầu.

Nhưng “không dầu” không có nghĩa là dùng được ở mọi nơi. Cần kiểm tra kỹ:

tải kéo cho phép thường thấp hơn xích thép bôi trơn tương đương;
khả năng chịu va đập;
nhiệt độ làm việc của dầu chứa trong ống lót;
ảnh hưởng của nước rửa, dung môi hoặc bụi mài;
có được phép bôi thêm dầu hay không theo hướng dẫn của hãng.

Nhiều series tiêu chuẩn làm việc khoảng -10 °C đến 150 °C; loại chịu nhiệt chuyên dụng có thể cao hơn, có sản phẩm tới khoảng 230 °C. Giá trị cuối cùng phải lấy theo catalog của đúng series.

4.4. Xích attachment cho cơ cấu tải

Với băng tải, xích không chỉ truyền lực mà còn mang gá, thanh gạt, pallet hoặc chi tiết. Các attachment thường gặp gồm:

Loại	Ký hiệu	Đặc điểm	Ứng dụng điển hình
A attachment	A1/A2	Tai nằm ngang ở một bên	Gắn slat, bucket, tấm đỡ
K attachment	K1/K2	Tai nằm ngang ở hai bên	Gắn tấm rộng, gá cần ổn định hai phía
SA attachment	SA1/SA2	Tai đứng ở một bên	Gắn thanh đẩy hoặc chi tiết theo mặt đứng
SK attachment	SK1/SK2	Tai đứng ở hai bên	Gắn thanh gạt, guide hoặc gá hai phía
Extended pin	EP	Chốt kéo dài ra ngoài	Treo sản phẩm, gắn roller phụ hoặc cam follower
Hollow pin	HP	Chốt rỗng	Luồn thanh ngang nối hai sợi xích
G attachment	G	Có lỗ trên bản link	Luồn thanh hoặc gắn cơ cấu phụ

Số 1 và 2 thường chỉ số lỗ trên attachment, ví dụ A1 có một lỗ và A2 có hai lỗ.

Khi đặt xích attachment, bản vẽ hoặc mã đặt hàng phải thể hiện rõ:

loại attachment;
bên lắp trái/phải hoặc hai bên;
bước lặp, ví dụ mỗi 2L, 4L, 6L;
chiều lắp và hướng chạy;
link bắt đầu của chu kỳ attachment;
dung sai khoảng cách giữa hai sợi xích nếu có thanh nối ngang.

Nếu attachment lặp theo số mắt chẵn, bố trí trên outer link thường giúp tháo lắp và quản lý joint thuận tiện hơn.

5. Đĩa xích quyết định nhiều hơn người thiết kế thường nghĩ

Một bộ truyền xích phải được xem là hệ gồm xích + đĩa xích + trục + ổ đỡ + cơ cấu căng + bôi trơn. Chọn xích tốt nhưng dùng đĩa sai số răng, răng mòn hoặc lệch mặt phẳng thì tuổi thọ vẫn rất ngắn.

5.1. Đường kính vòng chia

Đường kính vòng chia của đĩa xích có thể tính gần đúng chính xác theo hình học:

d = p / sin(180° / z)

Trong đó:

d: đường kính vòng chia, mm;
p: bước xích, mm;
z: số răng.

Công thức này cần khi đổi mô-men trên trục thành lực kéo xích.

5.2. Số răng đĩa nhỏ

Đĩa nhỏ càng ít răng, đường đi của xích càng khác đường tròn. Xích tăng giảm vận tốc theo chu kỳ mỗi lần một mắt đi vào ăn khớp; đây là hiệu ứng đa giác. Hệ quả là:

rung và tiếng gõ tăng;
tải động tăng;
mòn chốt–ống lót nhanh hơn;
tải lên trục và ổ đỡ tăng;
khó chạy êm ở tốc độ cao.

Quy tắc thực tế:

nên chọn đĩa nhỏ từ 15 răng trở lên;
nếu không gian cho phép, 17 răng trở lên thường tốt hơn;
hạn chế xuống dưới 13 răng, trừ khi tốc độ thấp và đã kiểm tra theo catalog.

5.3. Số răng đĩa lớn và tỷ số truyền

Đĩa lớn quá nhiều răng sẽ rất nhạy với giãn xích. Một lượng giãn nhỏ cũng làm điểm ăn khớp dịch chuyển đáng kể và tăng nguy cơ leo răng.

Trong thiết kế thông thường:

nên tránh đĩa quá khoảng 120 răng;
tỷ số truyền một cấp thường nên giữ quanh 1:7 hoặc thấp hơn;
nếu cần giảm tốc lớn, cân nhắc chia nhiều cấp hoặc dùng hộp số.

5.4. Vật liệu và xử lý răng

Với máy chạy nhiều chu kỳ, tải cao hoặc có bụi mài, nên dùng đĩa có răng được nhiệt luyện, ví dụ tôi cao tần theo tùy chọn của nhà sản xuất. Răng quá mềm sẽ mòn dạng móc, làm xích khó thoát răng và tăng tải va đập.

Có thể chọn:

đĩa thành phẩm đã gia công lỗ, rãnh then và vít hãm;
đĩa lỗ thô để gia công theo trục đặc biệt;
đĩa dạng taper-lock hoặc hub tháo nhanh khi cần thay bảo trì.

Khi răng đã mòn rõ dạng móc hoặc xích đã chạy quá giới hạn giãn, chỉ thay xích mới trên đĩa mòn thường làm xích mới hỏng rất nhanh. Cần kiểm tra và thay theo cặp khi cần thiết.

6. Quy trình chọn xích truyền động

Bước 1: Xác định điều kiện làm việc

Trước khi mở catalog, cần chốt tối thiểu:

công suất động cơ hoặc mô-men thực tế;
tốc độ trục chủ động;
tỷ số truyền;
số giờ vận hành mỗi ngày;
số lần khởi động/dừng;
có đảo chiều hay không;
tải có đều, va đập nhẹ hay va đập nặng;
nhiệt độ, nước, dầu, hóa chất và bụi;
có yêu cầu sạch hoặc không được tra dầu;
tư thế lắp: ngang, nghiêng hay đứng;
khoảng cách trục dự kiến;
yêu cầu che chắn và tiếp cận bảo trì.

Bước 2: Tính công suất thiết kế

Catalog thường đưa khả năng truyền công suất trong điều kiện chuẩn. Tải thực tế phải được nhân với hệ số sử dụng Ks:

P_d = P × K_s

Trong đó:

P: công suất truyền thực tế, kW;
P_d: công suất thiết kế, kW;
K_s: hệ số sử dụng theo loại động cơ và mức va đập.

Giá trị tham khảo:

Tính chất tải	Ví dụ	Động cơ điện / turbine	Động cơ đốt trong
Tải đều, gần như không va đập	Quạt, bơm, băng tải tải đều	1,0	1,2
Va đập nhẹ	Máy công cụ, máy nén, băng tải tải không đều	1,3	1,4
Va đập nặng	Máy ép, nghiền, thiết bị xây dựng	1,5	1,7

Ví dụ động cơ 10 kW, tải va đập nặng và Ks = 1,5:

P_d = 10 × 1,5 = 15 kW

Khi tra bảng phải chọn xích đáp ứng ít nhất 15 kW ở đúng tốc độ đĩa nhỏ và đúng phương pháp bôi trơn.

Ngoài Ks, một số catalog còn có hệ số theo số dãy, nhiệt độ, tốc độ, số răng đĩa nhỏ hoặc loại bôi trơn. Không nên tự gộp hoặc bỏ các hệ số này.

Bước 3: Tính vận tốc xích

v = p × z × n / 60.000

Trong đó:

v: vận tốc xích, m/s;
p: bước xích, mm;
z: số răng đĩa đang xét;
n: tốc độ quay, rpm.

Vận tốc xích ảnh hưởng trực tiếp đến va đập khi ăn khớp và phương pháp bôi trơn. Khi tốc độ tăng, chỉ quét mỡ bên ngoài thường không còn đủ; có thể phải dùng nhỏ giọt, bể dầu hoặc tuần hoàn dầu theo chỉ dẫn của hãng.

Bước 4: Kiểm tra lực kéo

Từ công suất và vận tốc xích:

F_t = 1.000 × P / v

Trong đó:

F_t: lực kéo tiếp tuyến, N;
P: công suất truyền, kW;
v: vận tốc xích, m/s.

Hoặc từ mô-men và đường kính vòng chia:

F_t = 2.000 × T / d

Trong đó:

T: mô-men trên trục, N·m;
d: đường kính vòng chia của đĩa, mm.

Sau đó cần cộng hoặc nhân thêm ảnh hưởng tải động, tăng tốc, trọng lượng vật tải, ma sát ray và tải do bố trí nghiêng/đứng. Dạng kiểm tra tổng quát có thể viết:

F_design = (F_work + F_acc + F_other) × K_s

Điều kiện chọn:

F_design ≤ F_allow

F_allow phải là lực kéo cho phép trong catalog, không phải tải đứt.

Bước 5: Chọn một dãy hay nhiều dãy

Xích đôi hoặc xích ba dãy không có nghĩa khả năng tải tăng đúng 2 lần hoặc 3 lần. Sai lệch chiều dài, độ cứng trục và phân bố tải giữa các dãy làm hệ số sử dụng thấp hơn tổng lý thuyết. Khi dùng multi-strand chain, phải áp dụng hệ số nhiều dãy của nhà sản xuất và kiểm tra độ cứng của trục, hub và ổ đỡ.

Bước 6: Kiểm tra tải an toàn cho nâng hạ

Với xích dùng để treo, nâng người, nâng hàng hoặc giữ tải có nguy cơ rơi, không được chọn chỉ bằng bảng truyền công suất. Cần:

tính tải tĩnh, tải động và tải va đập khi dừng;
xem xét tải lệch giữa các nhánh;
áp dụng hệ số an toàn theo luật, tiêu chuẩn và yêu cầu của thiết bị;
có cơ cấu chống rơi độc lập khi quy định yêu cầu;
ưu tiên series xích nâng chuyên dụng, không tự thay bằng xích truyền động thông thường.

Một số ứng dụng xích lá trong xe nâng hoặc thiết bị nâng yêu cầu hệ số an toàn so với tải đứt từ khoảng 5 trở lên, nhưng giá trị bắt buộc phụ thuộc tiêu chuẩn và loại máy. Phải ưu tiên quy định pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng tại nơi sử dụng.

7. Tính số mắt xích và khoảng cách trục

Sau khi chọn bước xích và số răng hai đĩa, cần tính số mắt L_p và khoảng cách trục C.

Quy ước:

p: bước xích, mm;
C: khoảng cách trục, mm;
L_p: tổng số mắt tính theo bước;
z_L: số răng đĩa lớn;
z_S: số răng đĩa nhỏ.

7.1. Từ khoảng cách trục tính số mắt

L_p = (z_L + z_S)/2
      + 2C/p
      + [(z_L - z_S)² / (4π²)] × p/C

Kết quả thường là số lẻ thập phân. Cần:

làm tròn lên;
ưu tiên điều chỉnh thành số mắt chẵn;
dùng số mắt đã chốt để tính ngược lại khoảng cách trục chính xác.

Chiều dài xích danh nghĩa:

L = L_p × p

7.2. Từ số mắt tính khoảng cách trục

Đặt:

A = 2L_p - z_L - z_S

Khoảng cách trục gần đúng:

C = p/8 × [A + √(A² - 0,81 × (z_L - z_S)²)]

Hệ số 0,81 là giá trị gần đúng của 8/π².

Kết quả tính không nên được đưa thẳng vào bản vẽ mà không có cơ cấu điều chỉnh. Xích sẽ có dung sai chiều dài ban đầu và tiếp tục giãn do mòn, vì vậy cần có hành trình take-up hoặc đế motor trượt.

Ví dụ ngắn

Giả sử:

bước xích p = 12,7 mm;
đĩa nhỏ z_S = 17;
đĩa lớn z_L = 34;
khoảng cách trục dự kiến C = 500 mm.

Thay vào công thức đầu để tính L_p, sau đó làm tròn thành số mắt chẵn. Tiếp tục dùng số mắt đã chọn trong công thức tính ngược C để ra kích thước bố trí thực tế. Đây là bước tránh lỗi “xích không đủ chiều dài” hoặc “đế chỉnh đã hết hành trình ngay từ lúc lắp”.

8. Vì sao nên thiết kế số mắt chẵn?

Xích được tạo bởi inner link và outer link xen kẽ. Khi tổng số mắt chẵn, hai đầu có thể nối bằng joint link tiêu chuẩn.

Nếu tổng số mắt lẻ, thường phải dùng offset link. Bản link của offset link bị uốn lệch hình học nên chịu thêm mô-men uốn; khả năng chịu tải và bền mỏi có thể chỉ còn khoảng 60–80% so với xích tiêu chuẩn, tùy loại và hãng.

Vì vậy, thứ tự ưu tiên nên là:

điều chỉnh nhẹ khoảng cách trục;
đổi số răng đĩa nếu tỷ số truyền vẫn cho phép;
thay đổi vị trí cơ cấu căng;
chỉ dùng offset link khi không còn phương án khác và đã giảm tải theo catalog.

Ngoài vấn đề sức bền, số mắt chẵn còn giúp bảo trì dễ hơn, joint phổ biến hơn và giảm nguy cơ lắp nhầm tại hiện trường.

9. Độ chùng: không được căng như đai V

Xích cần một lượng chùng nhất định để ăn khớp tự nhiên và bù sai lệch nhỏ. Căng xích quá mức không làm hệ “chắc” hơn mà tạo tải nền liên tục lên:

chốt–ống lót;
trục;
ổ đỡ;
kết cấu gá motor;
răng đĩa xích.

Giá trị khởi đầu thường dùng là độ võng ở giữa nhánh chùng bằng khoảng 2–4% chiều dài nhịp. Với truyền động đứng, đảo chiều thường xuyên hoặc có rung, nên quản lý chặt hơn, thường dưới khoảng 2%, đồng thời kiểm tra hướng dẫn của hãng.

Ví dụ nhịp tự do dài 500 mm, độ võng tham khảo khoảng:

500 × 2% = 10 mm
500 × 4% = 20 mm

Đây là khoảng tham khảo, không phải dung sai chung cho mọi cơ cấu.

Xích quá căng

nhiệt và mòn chốt tăng;
ổ đỡ nhanh hỏng;
motor tăng dòng;
khó lắp joint link;
tiếng rít hoặc tiếng gõ khi ăn khớp.

Xích quá chùng

nhánh chùng rung và đập vào cover;
xích dễ trượt khỏi guide;
va đập lớn khi khởi động/đảo chiều;
có thể leo răng hoặc nhảy răng;
attachment sai vị trí tương đối với cơ cấu nhận sản phẩm.

Cơ cấu điều chỉnh nên có ngay từ bản vẽ

đế motor có rãnh trượt và vít đẩy;
gối đỡ có take-up unit;
idler hoặc tensioner ở nhánh chùng;
hành trình đủ bù dung sai lắp và giãn mòn;
vạch chuẩn hoặc thước để hai bên chỉnh đều;
cơ cấu khóa chắc sau khi chỉnh.

Idler không nên ép vào nhánh căng nếu không có lý do rõ ràng. Khi dùng bánh tỳ, cần kiểm tra bán kính uốn ngược, số răng ăn khớp và tải lên ổ đỡ.

10. Căn chỉnh trục và đĩa xích

Một xích được chọn đúng vẫn có thể hỏng nhanh nếu hai đĩa không cùng mặt phẳng hoặc hai trục không song song.

Khi lệch alignment, mép trong bản xích cọ vào mặt bên răng. Dấu hiệu thường thấy:

một bên bản xích sáng bóng hoặc bị cào xước;
răng đĩa mòn lệch một phía;
xích chạy ngoằn ngoèo;
tiếng rít theo chu kỳ;
nhiệt tăng ở một gối đỡ;
chốt và ống lót mòn không đều.

Giá trị tham khảo thường gặp:

độ không song song của trục trong khoảng ±1/300;
lệch mặt phẳng đĩa xích trong khoảng C/1000, hoặc khoảng 1 mm tùy kích thước và hướng dẫn của hãng.

Thiết kế tốt nên giúp thợ lắp có thể chỉnh được, thay vì chỉ yêu cầu một giá trị đẹp trên bản vẽ. Một số cách thực tế:

gia công chung mặt chuẩn lắp hai gối đỡ;
cho phép chỉnh vị trí hub hoặc spacer;
bố trí mặt đo để đặt thước thẳng hoặc laser alignment;
dùng vai trục và vòng chặn có kích thước kiểm soát được;
tránh kết cấu hàn không gia công lại tại vùng lắp gối đỡ chính xác.

Sau khi lắp, nên quay tay vài vòng và kiểm tra xích có tự dịch sang một bên hay không trước khi chạy motor.

11. Bôi trơn đúng chỗ

Sai lầm phổ biến là chỉ bôi dầu lên bề mặt con lăn vì đó là phần nhìn thấy. Vùng cần dầu nhất lại là khe giữa chốt và ống lót, nằm ở hai bên bản link.

Nguyên tắc thực tế:

cấp dầu vào nhánh chùng, ngay trước khi xích đi vào đĩa;
đưa dầu tới khe giữa inner plate và outer plate để dầu thấm vào chốt–ống lót;
làm sạch bụi mài trước khi bổ sung dầu mới;
chọn độ nhớt theo nhiệt độ và vận tốc;
tránh dùng mỡ quá đặc chỉ bám ngoài mà không vào được khớp;
không để dầu nhỏ xuống sản phẩm, cảm biến hoặc vùng hàn/keo.

Tùy tốc độ và tải, phương pháp có thể là:

bôi thủ công định kỳ;
nhỏ giọt;
bể dầu hoặc đĩa vung dầu;
bơm dầu tuần hoàn.

Nếu vị trí không thể bôi trơn đúng và không thể che dầu, nên đổi sang xích không dầu hoặc thay đổi nguyên lý truyền động ngay từ đầu.

12. Giãn do mòn là chỉ báo tuổi thọ chính

Xích không nên được dùng đến khi đứt. Mốc thay hợp lý là khi độ giãn do mòn làm xích không còn ăn đúng bước răng.

Công thức đo:

Độ giãn (%) = (L_m - L_0) / L_0 × 100

Trong đó:

L_m: chiều dài đo thực tế của nhiều bước xích;
L_0 = N × p: chiều dài danh nghĩa của N bước.

Nên đo trên một đoạn càng nhiều bước càng tốt trong phạm vi tiếp cận, kéo xích với lực nhẹ để loại khe hở tự do và đo tại vài vị trí khác nhau của vòng xích. Không đo chỉ một mắt vì sai số quá lớn.

Giới hạn tham khảo theo số răng đĩa lớn:

Số răng đĩa lớn	Độ giãn cho phép tham khảo
60 răng trở xuống	1,5%
61–80 răng	1,2%
81–100 răng	1,0%
101–110 răng	0,8%

Một số hệ thống có thể cho phép tới khoảng 2%, nhưng với đĩa nhiều răng, timing attachment hoặc cơ cấu dễ nhảy răng, giới hạn phải thấp hơn. Luôn lấy giá trị cuối cùng theo catalog.

Dấu hiệu cần dừng kiểm tra ngay

phải chỉnh take-up liên tục trong thời gian ngắn;
xích leo lên đỉnh răng thay vì nằm ở chân răng;
tiếng gõ tăng nhanh;
xuất hiện mắt cứng không gập tự do;
con lăn nứt, kẹt hoặc bị mòn bẹt;
bản xích bị mài một bên;
rỉ sét sâu quanh chốt;
joint link lỏng, clip mất hoặc lắp sai chiều;
attachment bị cong hoặc nứt quanh lỗ.

13. Các lỗi thiết kế thường gặp

Chọn xích theo công suất motor nhưng bỏ qua tải va đập

Motor 5,5 kW không có nghĩa chọn trực tiếp theo dòng 5,5 kW. Cơ cấu cam, máy ép, cơ cấu kẹp hoặc băng tải nhận sản phẩm theo nhịp có thể tạo tải đỉnh cao hơn nhiều tải trung bình.

Dùng đĩa quá ít răng để tiết kiệm không gian

Máy vẫn chạy nhưng rung, ồn và mòn nhanh. Chi phí tiết kiệm ở đĩa xích thường bị trả lại bằng ổ đỡ, xích và thời gian dừng máy.

Không chừa hành trình tăng xích

Xích mới lắp đã nằm gần cuối rãnh chỉnh. Sau một thời gian ngắn, không còn khả năng bù giãn và phải cắt mắt hoặc sửa đế motor.

Ép tổng số mắt lẻ

Dùng offset link mà không giảm tải làm một mắt trở thành điểm yếu của toàn bộ vòng xích.

Bôi dầu vào con lăn nhưng không vào chốt

Bề mặt nhìn rất “ướt dầu” nhưng vùng ma sát chính vẫn khô.

Dùng xích inox vì sợ gỉ nhưng giữ nguyên tải của xích thép

Nhiều loại inox có lực kéo cho phép thấp hơn xích thép carbon cùng kích thước. Phải chọn lại theo catalog, không thay vật liệu theo kiểu một đổi một.

Hai sợi xích tải song song nhưng không kiểm soát đồng bộ

Sai số chiều dài và alignment làm một sợi chịu phần lớn tải. Với thanh nối ngang, cần xem xét cặp xích matched-and-tagged hoặc hướng dẫn ghép bộ của nhà sản xuất.

Không có cover an toàn

Điểm ăn khớp giữa xích và đĩa là điểm cuốn kẹp rất nguy hiểm. Bộ truyền phải có che chắn phù hợp, đồng thời vẫn có cửa kiểm tra và điểm bôi trơn thuận tiện. Cửa mở vào vùng nguy hiểm nên có interlock khi đánh giá rủi ro yêu cầu.

14. Checklist thiết kế bộ truyền xích

Điều kiện và tải

Đã xác định công suất, mô-men, tốc độ và tỷ số truyền.
Đã phân loại tải đều, va đập nhẹ hay va đập nặng.
Đã tính tải tăng tốc, tải do trọng lượng và ma sát.
Đã xác định số giờ chạy, số lần start/stop và đảo chiều.
Đã kiểm tra yêu cầu pháp lý nếu là cơ cấu nâng hoặc treo tải.

Chọn xích và đĩa

Loại xích phù hợp với nước, nhiệt, bụi, hóa chất và yêu cầu sạch.
Công suất thiết kế đã nhân đúng hệ số sử dụng.
Lực kéo thiết kế nhỏ hơn lực kéo cho phép trong catalog.
Số răng đĩa nhỏ ưu tiên từ 15, tốt hơn từ 17.
Đĩa lớn không quá lớn và tỷ số truyền một cấp hợp lý.
Đã xác định có cần tôi cứng răng hay không.
Xích nhiều dãy đã dùng đúng hệ số phân bố tải.

Bố trí cơ khí

Tổng số mắt xích là số chẵn.
Tránh offset link hoặc đã giảm tải theo catalog.
Đã tính lại khoảng cách trục sau khi làm tròn số mắt.
Có hành trình take-up đủ cho lắp đặt và giãn mòn.
Nhánh chùng có khoảng không, guide hoặc tensioner phù hợp.
Hai trục song song và hai đĩa cùng mặt phẳng.
Kết cấu cho phép đo và chỉnh alignment tại hiện trường.

Bôi trơn và bảo trì

Dầu có thể tới đúng khe chốt–ống lót.
Có cửa kiểm tra, điểm tra dầu hoặc hệ thống dầu tự động.
Có phương án tránh dầu rơi vào sản phẩm.
Có thể đo độ giãn xích mà không tháo toàn bộ máy.
Quy định rõ giới hạn giãn và chu kỳ kiểm tra.
Có kế hoạch kiểm tra mòn răng, joint link và attachment.

An toàn

Điểm cuốn giữa xích và đĩa đã được che chắn.
Cover không cản trở bảo trì nhưng không thể mở tùy tiện khi máy chạy.
Cơ cấu nâng có chống rơi hoặc biện pháp an toàn độc lập khi cần.
Có khóa nguồn và hướng dẫn thao tác trước khi tăng xích hoặc thay joint.

15. Kết luận

Bộ truyền xích bền hay không không được quyết định bởi một con số tải đứt. Tuổi thọ thực tế là kết quả của cả hệ thống:

chọn đúng bước và đúng loại xích;
dùng đủ số răng để giảm hiệu ứng đa giác;
tính công suất và lực kéo với hệ số tải thực tế;
giữ số mắt chẵn và tránh offset link;
chừa hành trình bù giãn;
căn thẳng hai trục và hai đĩa;
bôi dầu vào đúng cặp chốt–ống lót;
thay xích theo độ giãn, không chờ đến lúc đứt.

Trong thiết kế máy, xích thường được chọn vì “khỏe và dễ dùng”. Chính suy nghĩ đó lại dễ dẫn đến việc xem nhẹ alignment, độ chùng và bôi trơn. Một bộ truyền xích tốt không phải bộ truyền căng nhất hay dùng xích lớn nhất, mà là bộ truyền chạy đúng tải, có đường dầu rõ ràng, có khả năng chỉnh sau lắp và có mốc bảo trì đo được.

Xem tất cả bài viết kỹ thuật MINATA