Khớp vạn năng trên ô tô là gì? Hướng dẫn cơ bản về khớp chữ U

Kéo thuật ngữ này ra và đó là một mô tả khá đúng nghĩa. "Universal" dùng để chỉ khả năng truyền lực quay theo bất kỳ hướng nào của khớp nối, không chỉ theo đường thẳng. Bản thân bộ phận này là một cây thánh giá bằng thép nhỏ gọn - các kỹ sư gọi nó là cây thánh giá hoặc con nhện - với một nắp ổ kim được lắp trên bốn cánh tay của nó. Hai cánh tay đối diện bắt vít vào chốt trên một trục, hai cánh tay còn lại bắt vít vào chốt trên trục liền kề và toàn bộ cụm lắp ráp xoay tự do ở tâm. Trục xoay đó cho phép hai trục tiếp tục quay cùng nhau ngay cả khi chúng không thẳng hàng một cách hoàn hảo.

Vị trí của khớp chữ U trong hệ thống truyền động

Trên ô tô dẫn động cầu sau, trục truyền động chạy từ phía sau hộp số tới bộ vi sai cầu sau và một khớp chữ U nằm ở mỗi đầu của nó - một khớp ngay phía sau trục đuôi của hộp số, một khớp ngay phía trước bộ vi sai. Xe tải dẫn động bốn bánh có thêm trục truyền động thứ hai chạy tới bộ vi sai cầu trước, với cặp khớp nối riêng ở hộp số và cầu trước. Những chiếc xe dẫn động cầu trước hoàn toàn bỏ qua sự sắp xếp này: vì động cơ và hộp số đã nằm ngay cạnh bánh trước nên không có trục truyền động dài để uốn cong, vì vậy những chiếc xe đó sử dụng khớp nối vận tốc không đổi (CV), thay vào đó, giải quyết được một vấn đề liên quan nhưng khác biệt liên quan đến góc lái thay vì hành trình của hệ thống treo.

Bố trí hệ thống truyền động	Loại khớp được sử dụng	tại sao
Dẫn động cầu sau	khớp chữ Us (2 mỗi trục truyền động)	Trục truyền động dài phải uốn cong khi di chuyển hệ thống treo giữa hộp số và trục
Dẫn động bốn bánh/tất cả các bánh	khớp chữ Us (2 mỗi trục lái, phía trước và phía sau)	Hai trục truyền động riêng biệt, mỗi trục cần có khả năng uốn cong như nhau
Dẫn động cầu trước	khớp CV	Trục trục ngắn cũng phải xử lý các thay đổi góc lái liên tục, điều mà khớp chữ U xử lý kém

Tại sao mọi trục truyền động đều sử dụng khớp chữ U theo cặp

Một khớp chữ U đơn lẻ hoạt động ở một góc không quay với tốc độ hoàn toàn không đổi — nó tăng tốc và giảm tốc độ một chút, hai lần trong mỗi vòng quay đầy đủ, do hình dạng của trục chéo xoay bên trong hai chốt lệch. Ở các góc thấp, sự thay đổi này quá nhỏ để có thể cảm nhận được, nhưng khi góc tăng lên, nó sẽ trở thành một rung động thực sự được truyền thẳng qua trục truyền động. Cách sửa chữa rất tinh tế về mặt cơ học: khớp chữ U thứ hai ở đầu kia của trục, được lắp đặt ở một góc phù hợp, tạo ra sự thay đổi tốc độ tương tự ở chiều ngược lại. Cả hai đều triệt tiêu nhau và công suất đạt tới bộ vi sai trở nên trơn tru và không đổi mặc dù đi qua hai khớp không riêng lẻ.

Thực tế bên trong khớp chữ U có gì

Bên dưới hình chữ X đơn giản, mỗi trong số bốn cánh tay của chữ thập nằm bên trong một nắp ổ trục được đóng gói bằng các vòng bi kim nhỏ, được bịt kín bằng phớt mỡ để ngăn chất gây ô nhiễm và chất bôi trơn bên trong. Một số khớp nối chữ U được bịt kín suốt đời tại nhà máy mà không có cách nào để thêm dầu mỡ; một số khác bao gồm khớp nối zerk để có thể bơm mỡ vào trong khoảng thời gian bảo dưỡng định kỳ. Sự lựa chọn thiết kế duy nhất đó - bịt kín hay có thể bôi trơn - cuối cùng lại quan trọng hơn hầu hết mọi thứ khác về tuổi thọ của bộ phận.

• Khớp chữ U kín được đóng gói sẵn bằng mỡ nhằm kéo dài tuổi thọ của khớp. Chúng không cần bảo trì, điều này khiến chúng trở thành lựa chọn tiêu chuẩn cho ô tô chở khách lái xe hàng ngày, nhưng một khi lớp mỡ bên trong bị hỏng thì không có cách nào để bổ sung.
• Khớp chữ U có thể bôi trơn có một khớp nối zerk có thể nhìn thấy được để bôi trơn định kỳ. Chúng có giá cao hơn một chút và cần được chú ý trong quá trình bảo dưỡng định kỳ, nhưng với việc bôi trơn phù hợp, chúng thường xuyên tồn tại lâu hơn các khớp nối kín - đó là lý do tại sao chúng được mặc định trên các xe tải dùng để kéo hoặc chạy địa hình.

Dấu hiệu khớp chữ U đang bị mòn

Hầu như mọi lúc, khớp chữ U đều bị hỏng dần dần, đây thực sự là một tin tốt: có một cơ hội thực sự để xử lý nó trước khi khớp chữ U bị hỏng hoàn toàn và khiến trục truyền động rơi xuống, điều này có thể làm hỏng hộp số hoặc ống xả và trong một số trường hợp hiếm hoi có thể gây mất kiểm soát.

• Tiếng kêu lạch cạch khi chuyển số giữa số truyền động và số lùi. Vòng bi bị mòn làm cho chữ thập di chuyển một chút trước khi vào khớp, tạo ra tiếng kêu lạch cạch rõ rệt ngay khi nguồn điện được giữ.
• Độ rung trở nên trầm trọng hơn ở tốc độ đường cao tốc. Một khớp nối bị tác động trong các ổ trục của nó khiến trục truyền động hơi mất cân bằng và sự mất cân bằng đó trở nên rõ rệt hơn khi tốc độ quay tăng lên.
• Tiếng rít hoặc tiếng click to hơn theo tốc độ. Điều này thường cho thấy kim loại mài mòn ở khớp nối khô, thiếu bôi trơn với kim loại, đặc biệt là ở các khớp nối kín mà dầu mỡ nhà máy đã bị hỏng.
• Bột màu rỉ sét xung quanh khớp. Đây là các mảnh kim loại bị oxy hóa, được tạo ra khi vòng bi bị khô và bắt đầu mòn theo chính chữ thập - một dấu hiệu rõ ràng cho thấy khớp cần được thay thế sớm.
• Khó quay đầu hoặc có lực cản bất thường. Ít phổ biến hơn, nhưng khớp nối chữ U bị ràng buộc có thể tạo thêm lực cản, dẫn đến khó lái, đặc biệt là ở những khúc cua hẹp.

Điều gì rút ngắn hoặc kéo dài tuổi thọ khớp chữ U

Chỉ riêng quãng đường đi không xác định được thời điểm khớp chữ U bị mòn - điều kiện lái xe và thói quen bảo trì sẽ khiến con số đó di chuyển đáng kể theo cả hai hướng.

Yếu tố	Ảnh hưởng tới tuổi thọ
Kéo thường xuyên hoặc kéo vật nặng	rút ngắn - tải trọng duy trì làm tăng ứng suất lên ổ trục sau mỗi lần quay
Đi địa hình hoặc lái xe trên địa hình gồ ghề	rút ngắn - tải va đập lặp đi lặp lại làm tăng tốc độ mài mòn của ổ trục
Tiếp xúc với muối đường và độ ẩm ven biển	rút ngắn - sự ăn mòn của các nắp và vòng đệm ổ bi, làm cho các chất gây ô nhiễm xâm nhập vào
Góc trục truyền động không đúng sau bộ nâng	rút ngắn - đẩy khớp đến gần hơn hoặc vượt quá góc hoạt động thoải mái của nó
Bôi trơn thường xuyên trên khớp có thể bôi trơn	mở rộng - chất bôi trơn mới liên tục loại bỏ chất bẩn và giảm ma sát
Chủ yếu đi lại trên đường cao tốc trên đường trơn	mở rộng - tải sốc tối thiểu và góc trục truyền động vừa phải, ổn định

Kiểm tra khớp chữ U mà không cần tháo trục truyền động

Việc kiểm tra thủ công nhanh chóng có thể phát hiện ra hiện tượng chơi trước khi nó trở thành một triệu chứng đáng chú ý. Với trục truyền động được hỗ trợ và hộp số ở trạng thái trung tính, hãy kẹp trục ở hai bên của khớp chữ U và cố gắng vặn nó qua lại theo mọi hướng. Bất kỳ sự lỏng lẻo, tiếng lách cách hoặc điểm cứng nào đáng chú ý khi nó xoay đều chỉ ra khớp đang bị mòn. Một khớp khỏe mạnh phải di chuyển trơn tru trong toàn bộ phạm vi của nó mà không cần chơi đùa và không có cảm giác nghiến răng.