Lực trên then suy trực tiếp từ mô-men xoắn: F = 2T / d. Lực ấy gây hai kiểu hỏng trên hai diện tích khác nhau: cắt qua tiết diện b × l, dập trên mặt bên (h − t1) × l. Ở then tiêu chuẩn, phần nhô nhỏ hơn chiều rộng nên dập tới trước.
Nội dung thuộc chuyên trang Thiết kế – chế tạo máy của cokhi.net, viết ở góc nguyên lý.
Lực trên then đến từ đâu
Mô-men xoắn T truyền qua then được quy về một cặp lực đặt trên mặt bên then, cách đường trục khoảng d/2 (d là đường kính trục). Từ định nghĩa mô-men:
T = F × (d / 2) ⇒ F = 2T / d
Công thức này ⛔ không phải trị số tra bảng — nó là hệ quả trực tiếp của định nghĩa mô-men, dựng lại được ngay trên giấy. Điểm đáng chú ý: đường kính trục càng lớn thì lực trên then càng nhỏ với cùng một mô-men. Đó là lý do trục lớn hiếm khi hỏng then, còn trục nhỏ mang mô-men lớn thì then là mắt xích yếu.
Hai diện tích, hai kiểu hỏng
| Cơ chế | Diện tích chịu lực | Hỏng ra sao | Triệu chứng ở xưởng |
|---|---|---|---|
| Cắt | b × l (chiều rộng × chiều dài làm việc) | Then đứt làm đôi theo mặt phẳng ngang ngang thân | Chi tiết quay trơn đột ngột, mở ra thấy then đứt gọn |
| Dập (chèn dập mặt bên) | (h − t1) × l (phần then nhô khỏi rãnh trục × chiều dài) | Mặt bên bẹp dần, rãnh rộng ra | Rơ tăng dần, tiếng gõ khi đảo chiều, tháo ra thấy mặt bên tù và rãnh loe |
Đối chiếu hai diện tích với bảng then tiêu chuẩn theo đường kính trục: ví dụ trục dải trên 22 đến 30 mm dùng then 8 × 7 với t1 = 4,0 — phần nhô (h − t1) = 3,0 mm, trong khi chiều rộng b = 8 mm. Diện tích chịu dập chỉ bằng khoảng ba phần tám diện tích chịu cắt. Quan hệ này lặp lại ở hầu hết các dải: dập là cơ chế tới hạn, cắt hiếm khi là thứ hỏng trước.
⚠️ Bài này ⛔ không nêu ứng suất cho phép của bất kỳ vật liệu nào — trị số đó phụ thuộc mác thép, nhiệt luyện, chế độ tải và hệ số an toàn của từng nơi. Cách đặt hệ số an toàn xem hệ số an toàn và ứng suất cho phép; trị số ứng suất cho phép: đang cập nhật.
Tăng khả năng tải bằng cách nào
| Bài toán của bạn | Cách đúng | Vì sao |
|---|---|---|
| Then đủ rộng nhưng dập mặt bên | Kéo dài l | Cả hai diện tích đều tỉ lệ thuận với l ⇒ cách rẻ và an toàn nhất |
| Đã kéo hết chiều dài mayơ mà vẫn thiếu | Hai then lệch 180° | Chia lực; lưu ý mỗi then thực tế ⛔ không nhận đủ một nửa vì sai lệch gia công |
| Mô-men rất lớn so với đường kính trục | Đổi sang then hoa | Chia tải cho 6–10 răng thay vì hai mặt bên của một thanh |
| Tải va đập, đảo chiều, ⛔ không cho phép rơ | Mối ghép độ dôi hoặc kết hợp | Ma sát toàn chu vi ⇒ ⛔ không có khe hở để gõ |
| ⛔ Làm then to hơn kích thước tiêu chuẩn | ⛔ ĐỪNG | Rãnh sâu thêm làm yếu trục nhiều hơn phần tải nhận thêm; và then ⛔ không còn thay thế được bằng hàng tiêu chuẩn |
Vì sao then được chọn "mềm hơn"
Then thường được làm bằng vật liệu mềm hơn trục và mayơ, để nếu quá tải thì then hỏng trước — thay một thanh then rẻ hơn nhiều so với thay trục hoặc bánh răng. Đây là lựa chọn thiết kế có chủ đích, ⛔ không phải khuyết điểm. Hệ quả: thay then bằng thép cứng hơn "cho chắc" là làm hỏng chính thứ đắt tiền hơn — nền vật liệu xem vật liệu và nhiệt luyện trục và chọn vật liệu chi tiết máy theo cơ tính.
Song song đó, rãnh then vẫn là điểm tập trung ứng suất trên trục nên bản thân trục phải kiểm riêng theo mỏi — xem mỏi chi tiết máy: đường cong S–N và thiết kế trục theo độ bền.
Câu hỏi thường gặp
Lực tác dụng lên then tính thế nào? F = 2T / d, với T là mô-men xoắn truyền qua mối ghép và d là đường kính trục. Công thức suy trực tiếp từ định nghĩa mô-men, không phải trị số tra bảng.
Then hỏng do cắt hay do dập nhiều hơn? Do dập. Ở then tiêu chuẩn, phần nhô khỏi rãnh trục (h − t1) nhỏ hơn chiều rộng b, nên diện tích chịu dập nhỏ hơn diện tích chịu cắt — dập tới giới hạn trước.
Chiều dài then nên lấy bao nhiêu? Chiều dài làm việc l là biến chính để tăng khả năng tải, và bị giới hạn bởi chiều dài mayơ. Trị số cụ thể phải tính theo mô-men thực tế và ứng suất cho phép của vật liệu — bài này không nêu trị số đó.
Dùng hai then lệch 180° có gấp đôi khả năng tải không? Không hẳn. Sai lệch gia công khiến hai then không nhận tải bằng nhau, nên phần tăng thêm thấp hơn hai lần. Đây là lý do khi cần tải lớn thì then hoa là lựa chọn tốt hơn.
Có nên làm then to hơn kích thước tiêu chuẩn? Không. Rãnh sâu và rộng hơn làm yếu trục nhiều hơn phần tải nhận thêm, và then không còn thay được bằng hàng tiêu chuẩn khi bảo trì.
Tài liệu tham khảo
- Bảng kích thước then song song DIN 6885 / ISO 773 (dùng để đối chiếu quan hệ giữa b và h − t1): https://engineeringhardware.com/guide/standard/din-6885-parallel-keys/ (tra 26/08/2026).
Nhãn minh bạch: Bài kiến thức nền do Ban Biên tập Kỹ thuật cokhi.net biên soạn. Sơ đồ là hình khái niệm, không theo tỉ lệ. Bài dựng lại quan hệ F = 2T/d và hai diện tích chịu lực từ đầu, ⛔ không trích trị số nào; ứng suất cho phép: đang cập nhật — phụ thuộc mác thép, nhiệt luyện và hệ số an toàn của từng thiết kế.