Tiếp nối thiết kế trục, bài này trình bày mối ghép then (key) — giải pháp phổ biến nhất để truyền mô-men xoắn giữa trục và chi tiết quay lắp trên trục (bánh răng, puly, khớp nối).
Nguyên lý mối ghép then
Một rãnh (keyway) được phay dọc trục, một rãnh tương ứng được gia công trên lỗ của chi tiết lắp (bánh răng, puly...) — thanh then đặt khớp vào cả hai rãnh, tạo liên kết cơ khí truyền mô-men xoắn từ trục sang chi tiết (hoặc ngược lại) mà không cho phép trượt quay tương đối.
Kích thước then chuẩn hóa theo đường kính trục
Kích thước then (chiều rộng, chiều cao) được chuẩn hóa theo đường kính trục — không tự chọn tùy ý. Nguyên tắc chung theo tiêu chuẩn ANSI B17.1: chiều rộng then xấp xỉ một phần tư đường kính trục đối với phần lớn dải kích thước thông dụng, tra theo bảng tiêu chuẩn ứng với từng khoảng đường kính trục cụ thể thay vì tính theo công thức đơn giản này cho mọi trường hợp.
Ba cấp lắp ghép then
Tiêu chuẩn ANSI B17.1 định nghĩa các cấp lắp ghép khác nhau giữa then và rãnh then:
- Lắp chặt (tight fit / interference): dùng lắp có độ dôi, phổ biến trong ứng dụng truyền mô-men xoắn lớn, giảm rung/lỏng theo thời gian.
- Lắp tiêu chuẩn: cấp lắp phổ biến nhất cho ứng dụng công nghiệp thông thường.
- Lắp trượt (sliding fit): cho phép chi tiết trượt dọc trục trong khi vẫn truyền mô-men xoắn — dùng khi cần di chuyển chi tiết dọc trục trong quá trình vận hành (ví dụ bánh răng trượt trong hộp số cơ khí kiểu cũ).
Chọn sai cấp lắp là nguyên nhân phổ biến gây mòn rãnh then hoặc lỏng mối ghép theo thời gian — cấp lắp cần chọn theo đúng chức năng vận hành thực tế (cố định hoàn toàn hay cần trượt), không chỉ theo thói quen.
Rãnh then và tập trung ứng suất
Rãnh then bản thân nó là một điểm gián đoạn hình học trên trục — tương tự bậc trục đã nêu ở bài trước, rãnh then cũng gây tập trung ứng suất tại các góc rãnh. Góc rãnh then tiêu chuẩn luôn có bán kính lượn nhỏ tại đáy góc (không phải góc vuông tuyệt đối) để giảm thiểu rủi ro này — không tự ý gia công góc rãnh sắc cạnh khi không có yêu cầu đặc biệt.
Thuật ngữ
- Rãnh then (keyway): rãnh gia công dọc trục hoặc trong lỗ chi tiết lắp, chứa thanh then.
- Lắp có độ dôi (interference fit): kiểu lắp ghép trong đó kích thước chi tiết trong lớn hơn kích thước chi tiết ngoài, tạo lực ép chặt tự nhiên.
Tài liệu tham khảo
- RivCut, Keyway & Key Size Calculator (ANSI B17.1 + ISO): https://www.rivcut.com/resources/keyway-calculator