Then chốt và rãnh then: Dung sai, mô-men xoắn và trục

Bánh răng quyết định trục quay có chính xác hay không. Then quyết định mô-men xoắn có truyền nguyên vẹn hay không. Hai mặt bên của then tì vào thành rãnh then, và mô-men xoắn truyền qua mối ghép dưới dạng áp suất tiếp xúc. Khe hở giữa chúng không phải là chuyện cảm giác khi lắp ráp bằng tay: nó quyết định tải trọng nằm ở đâu trên then và bao nhiêu diện tích chịu tải.

Tiết diện xuất phát từ trục

DIN 6885-1 và ISO 773 định cỡ then song song theo đường kính trục chứ không theo mô-men xoắn, vì chiều sâu rãnh then bị giới hạn bởi phần tiết diện trục có thể dành ra. Các dải bao phủ phần lớn công việc hộp giảm tốc và động cơ giảm tốc:

Đường kính là điểm khởi đầu, không phải phán quyết. Trục rỗng, truyền động nhẹ hoặc thành mayơ mỏng có thể biện minh cho tiết diện nhỏ hơn sau khi kiểm tra áp suất tiếp xúc; truyền động đảo chiều thường cần then dài hơn chứ không phải then cao hơn.

Ba cấp lắp ghép, ba nhiệm vụ

Chiều rộng then trong mọi trường hợp là h9. Cái thay đổi là vùng dung sai trên hai rãnh then, và lựa chọn đó là một tuyên bố về cách mối ghép sẽ được bảo trì.

• Thường — N9 trên trục, JS9 trên mayơ. Mayơ cố định, tháo lắp không thường xuyên. JS9 đối xứng qua danh nghĩa, nên mayơ lắp được cả hai chiều.
• Chặt — P9 ở cả hai. Mô-men xoắn đảo chiều, tải va đập, hoặc mối ghép không chấp nhận độ rơ. Phải ép vào, và một khi đã ép rồi tháo ra thì sẽ không giữ được nữa.
• Tự do — H9 trên trục, D10 trên mayơ. Mayơ trượt dọc theo trục, như trên ống ly hợp.

Đầu ra hộp giảm tốc chịu chế độ đảo chiều và trục quạt quay một chiều với tải ổn định không nên dùng chung một cấp lắp ghép, ngay cả khi cùng đường kính và cùng tiết diện then.

Ghi kích thước để người kiểm tra đo được

Chiều sâu rãnh then t1 khó kiểm tra: thước cặp không với tới từ đáy rãnh đến phía đối diện của trục, và panme đo sâu đặt chuẩn theo mép rãnh lại đo một thứ khác.

Bản vẽ chế tạo thay vào đó ghi d − t1, để người kiểm tra đo từ đáy rãnh đến đường sinh xa nhất của trục. Con số khi đó có thể tái lập bằng panme đo ngoài. Trên mayơ, d + t2 làm nhiệm vụ tương tự. Đây không phải sở thích vẽ kỹ thuật; nó quyết định dụng cụ nào được dùng và liệu hai người kiểm tra có trả về cùng một giá trị trên cùng một chi tiết hay không.

Khả năng chịu mô-men xoắn được kiểm tra hai lần

Khả năng của then thường được kiểm tra theo hai chế độ hỏng hóc, và kết quả ngắn hơn sẽ chi phối.

• Cắt ngang then: τ = 2T / (d · b · L)
• Áp suất tiếp xúc trên mặt bên: σ = 4T / (d · h · L)

T là mô-men xoắn, d đường kính trục, b chiều rộng then, h chiều cao then, L chiều dài tiếp xúc hiệu dụng. Then thường được cắt từ thép cacbon trung bình, và IS 2048 yêu cầu thép then có độ bền kéo không dưới 600 MPa.

Giá trị thay vào các công thức đó là ứng suất cho phép từ sổ tay thiết kế, chọn theo vật liệu và chế độ làm việc, không phải độ bền kéo của thanh thép. Lấy độ bền kéo làm ứng suất cho phép là cách một mối ghép tính toán thoải mái lại hỏng ngoài hiện trường.

Rãnh then ảnh hưởng gì đến trục

Đây là nửa phần tính toán thường bị bỏ qua.

Cắt rãnh làm giảm tiết diện hiệu dụng từ d xuống d − t1, và khả năng chịu xoắn tỷ lệ với lập phương đường kính. Lấy trục 40 mm với then 12 × 8: t1 là 5 mm, nên tiết diện tại rãnh là 35 mm, và 35³ so với 40³ còn lại khoảng hai phần ba khả năng chịu xoắn — mất một phần tám vật liệu, mất một phần ba độ bền, trước khi tính đến bất kỳ tập trung ứng suất nào.

Đáy rãnh tự nó đã là một điểm tập trung ứng suất. Đặt nó trên một cổ trục vốn đã nhỏ, hoặc cạnh vòng chân răng của bánh răng, thì sự tập trung đó cộng dồn lên ứng suất uốn mà chân răng phải chịu. Hỏng hóc kiểu này bắt đầu trên đường giữa hai đặc điểm, và then trông vẫn ổn trong báo cáo hỏng hóc vì then chưa bao giờ là mắt xích yếu.

Trình tự quyết định mối ghép có bền không

Rãnh then theo quy tắc được phay, xọc hoặc chuốt trước khi nhiệt luyện: cắt rãnh khi còn mềm dễ hơn và dụng cụ bền hơn. Sau khi thấm cacbon và tôi, chiều rộng và tính đối xứng của rãnh thay đổi — rõ rệt trên trục thấm cacbon, và không đều khi rãnh then chỉ cắt đứt tiết diện ở một phía.

Hai hướng đều trung thực. Để dư lượng và gia công tinh rãnh sau khi tôi bằng mài hoặc chuốt: giữ được dải dung sai, tốn thêm một nguyên công gia công cứng, và cần dự trữ lượng dư trên bản vẽ. Hoặc chấp nhận chiều rộng sau tôi và mở rộng dải dung sai, rẻ hơn và ổn cho nhiều truyền động thông dụng miễn là cấp lắp ghép được chọn cho dải rộng hơn chứ không phải dải danh nghĩa.

Cả hai đều được. Bản vẽ phải chỉ định một. Nếu để cho xưởng, lựa chọn do người đứng máy ca đó quyết định, và lô sau có thể ra khác.

Những gì chúng tôi giữ trong sản xuất

Rãnh then tại PinyiGear được cắt bằng máy xọc, chuốt và phay CNC với vị trí giữ trong 0.01 mm. Tính đối xứng và độ song song được kiểm tra bằng dưỡng rãnh then và máy CMM, vì then chỉ tì một mặt bên thường là vấn đề đối xứng hoặc song song chứ không phải vấn đề kích thước. Bề mặt trục được tiện và mài theo cùng sơ đồ chuẩn như các bệ ổ, để rãnh then, bệ bánh răng và cổ trục dùng chung một trục thay vì ba.

Bánh răng và chi tiết truyền động dạng trục được cắt theo bản vẽ từ module M0.5 đến M20, độ chính xác sản xuất ở DIN 4–5 và răng mài đạt DIN 3. Vật liệu gồm 20CrMnTi, 20CrMo, 20CrNiMo, 42CrMo, 40Cr, 38CrMoAl và 45#, với thấm cacbon, thấm nitơ, tôi cảm ứng hoặc tôi và ram được chọn theo chế độ làm việc. Kiểm tra chạy qua trung tâm đo bánh răng, CMM, máy đo độ tròn và độ cứng, đo độ nhám và kiểm tra ăn khớp.

Ngành đang chuyển dịch về đâu

Tại IMTS 2026, các nhà chế tạo máy gia công bánh răng thúc đẩy về tình trạng dụng cụ và độ ổn định quy trình hơn là thêm một chữ số thập phân trên bảng thông số. Một nhà chế tạo đã ra mắt công khai hệ thống camera robot, dùng thị giác máy với trí tuệ nhân tạo để kiểm tra tình trạng dụng cụ cắt, cùng với một máy mài định hình gia công bánh răng đến đường kính ngoài 260 mm và một máy skiving động lực bao phủ răng trong và răng ngoài đến đường kính 300 mm, chiều rộng mặt 100 mm và tốc độ trục chính 5,000 rpm (Nguồn: Gear Solutions, tháng 9 năm 2026, https://gearsolutions.com/news/nidec-machine-tool-america-touts-advanced-gear-manufacturing).

Với rãnh then, hàm ý là trực tiếp. Dụng cụ trôi sẽ lộ ra ở các đặc điểm không phải răng trước khi bất kỳ ai đo mặt bên răng, và người mua vận hành phòng kiểm tra riêng giờ yêu cầu chiều rộng, d − t1, tính đối xứng và độ song song dưới dạng số thay vì nhãn hợp quy.

Sáu dòng quyết định tuổi thọ của mối ghép then: chiều rộng cùng vùng dung sai, d − t1 trên trục, d + t2 trên mayơ, chiều dài rãnh, chuẩn mà rãnh được tham chiếu, và trình tự quy trình quanh nhiệt luyện. Gửi bản vẽ đến trang liên hệ của chúng tôi và chúng tôi sẽ kiểm tra tiết diện trục trước khi báo giá.

Đọc liên quan: trục chính xác, then hoa và trục bánh răng.