Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Hộp số với cặp bánh răng nghiêng

Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng

Mục đích

Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.

Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ, làm tăng nguy cơ hư hỏng.

Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị.

Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để đảm bảo khả năng tiếp xúc của răng bánh răng được chấp nhận.

Một nguyên nhân gây ra vết tiếp xúc răng không tốt là vỏ hộp số bị méo/biến dạng trong quá trình lắp đặt trên bệ máy, dẫn đến phân bố tải trọng không đồng đều, quá tải cục bộ răng và khả năng hỏng/gẫy răng.

Trong quá trình vận hành, team bảo trì của nhà máy cũng phải kiểm tra định kỳ hộp số, ngoài kiểm tra backlash (khe hở răng) và thì vết tiếp xúc là thông số cần kiểm tra.

Xem thêm bài viết:
Hướng dẫn cách kiểm tra 1 hộp số Gearbox

Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí! Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Hộp số - Bánh răng.

Phần 1: Cách thực hiện kiểm tra vết ăn khớp răng của hộp số tốc độ cao

- Lau khô sạch bề mặt răng của cặp bánh răng: Đảm bảo rằng các bề mặt bạn muốn kiểm tra tiếp xúc đều sạch và không có bụi, dầu hoặc chất ô nhiễm. Sử dụng dung môi hoặc chất tẩy phù hợp để làm sạch bề mặt một cách cẩn thận.

 - Các dụng cụ phục vụ kiểm tra tooth contact: chổi cọ và chất màu kiểm tra chuyên dụng.

Có 2 phương pháp kiểm tra vết tiếp xúc:

Phương pháp xanh "mềm"" - hay gọi soft blue: dùng xanh phổ (Prussian Blue), kiểm tra khi tháo lắp hộp số và dùng cho hộp số công nghiệp) 

phương pháp xanh “cứng”, (hay gọi là hard blue): dùng Dykem, 1 chất lỏng đặc màu xanh, dùng kiểm tra tiếp xúc khi chạy có tải cho hộp số công nghiệp và quan sát vết mài mòn của  lớp màu xanh thông qua cửa nhìn.

Ngoài ra, người ta còn sử dụng chất đánh dấu răng, gear marking compound (GMC), thường dùng trong ngành ô tô như bánh răng hộp số, vi sai của xe.

Các màu chuyên dụng phục vụ kiểm tra vết tiếp xúc

1- Phương pháp soft blue (xanh mềm): đây là phương pháp hay dùng nhất vì có thể kiểm tra khi thiết bị dừng và cho thấy trực quan vết tiếp xúc tốt hay không để người thợ bảo trì có thể điều chỉnh lại tiếp xúc cho đạt yêu cầu. Tuy nhiên, kết quả có thể không hoàn toàn chính xác, vì vết tiếp xúc thường được kiểm tra khi hộp số đang được tháo nắp. Trong quá trình bảo dưỡng hộp số và thay mới bộ phận hoặc thay mới bạc đỡ, thì kiểm tra bằng phương pháp soft blue là cần thiết.

2-Phương pháp hard blue (xanh cứng):

Làm sạch hoàn toàn khu vực nơi sơn màu xanh cứng. Răng phải hoàn toàn không có dầu, nếu không màu xanh sẽ không bám đúng cách và các mảng lớn sẽ bong ra, khiến việc kiểm tra tiếp xúc không chính xác. Theo quan điểm này, chỉ làm sạch bằng dung môi như dầu là không đủ, vì quy trình này sẽ không loại bỏ hoàn toàn chất bôi trơn. Cần làm sạch thêm bằng dung môi dễ bay hơi như chất tẩy rửa linh kiện điện tử (electrical contact cleaner) hoặc dung môi pha sơn (lacquer thinner).

Phủ màu xanh lên 3 hoặc 4 răng ở 4 vị trí trên bánh răng bị động (răng lớn) và 2 vị trí trên bánh răng chủ động (bánh răng nhỏ pinion). Cho vận hành thiết bị (thường ở tốc độ tối đa). Điều kiện chạy có thể thay đổi từ không tải đến đầy tải. Cách tốt nhất là chạy thiết bị ở mức tải rất nhẹ (tối đa 20%) trong hai giờ hoặc lâu hơn, và sau đó tắt máy và kiểm tra tiếp xúc. Với tải cao hơn, thiết bị sẽ chạy trong thời gian ngắn hơn trước khi kiểm tra tiếp xúc. Mục đích chạy thiết bị đủ lâu để làm mất màu xanh ở những vùng chịu ứng suất tiếp xúc cao hơn. Chạy tải cao có thể che lấp vết tiếp xúc không tốt và cho kết quả đọc sai.

Thông tin để giải thích sự tiếp xúc của răng đối với các loại bánh răng khác nhau được đưa ra trong các phần sau.

 - Ở bài này, chúng ta dùng phương pháp soft blue, dùng màu  xanh phổ chuyên dụng (Prussian Blue), dùng chổi cọ quét 1 lớp màu mỏng và đều lên khoảng 3-4 bề mặt răng của bánh răng chủ động hay dẫn động (bánh răng nhỏ pinion) ở 2 vị trí cách 180o và quay cho cặp bánh răng ăn khớp, (xoay theo 2 chiều vài lần quanh các cặp răng kiểm tra). Lưu ý, trong lúc quay bánh răng, do nắp hộp số đã nhấc ra nên khi quay gối trục bị xoay theo, nên phải giữ ổ trục cố định, không được quay theo trục bánh răng (đặc biệt ở bánh răng V hay xoắn kép), (theo kinh nghiệm thì nên đậy nắp hộp số, và xiết tạm vài bu lông cho chặt, rồi quay cặp bánh răng thì sẽ cho kết quả chính xác nhất).

- Vết ăn khớp sẽ được biểu thị bằng vi trí mất màu trên mặt răng bánh răng chủ động (trên mặt răng làm việc hay mặt tác động), hoặc có thể dùng băng dính giấy bóng kính Scotch Magic tape 3M-810 chuyên dụng để thấm/in vết mực xanh (dán và ấn chặt băng dính lên mặt răng) trên trên các mặt răng làm việc của bánh răng bị động để copy vết tiếp xúc (thường dùng nhất) và dán nó vào 1 tờ giấy trắng A4 sạch làm biên bản kiểm tra và lưu hồ sơ. Lưu ý nên kiểm tra 3 vị trí xung quanh bánh răng, cách nhau 120 độ.

Prussian blue Fitting Compound 22ml, Permatex 80038

Scotch magic tape 3M-810

Dán băng dính lên mặt răng để copy vết tiếp xúc

Vết ăn khớp sẽ được biểu thị bằng vi trí mất màu trên mặt răng chủ động

Vết tiếp xúc không đạt

Cách đánh giá vết tiếp xúc răng:

Sau khi copy được vết tiếp xúc trên băng dính, bạn dính lên giấy để quan sát trực quan và đánh giá.

 - Chiều cao ăn khớp  phải bằng 2/3 độ chiều cao răng, tính từ chân răng. Nếu lớn hơn, hoặc nhỏ hơn, thì có thể do khe hở bạc quá lớn hoặc quá nhỏ. 

 - Tiến hành Đo chiều dài vết tiếp xúc ăn khớp. đo trực quan trên giấy mà bạn vừa mới dán băng dính và so sánh với mẫu tiếp xúc yêu cầu của nhà sản xuất hộp số, và vết tiếp xúc phải cho thấy phân bố tải phải đều thông qua màu mực đều, không quá đậm hay thiếu mực. Nếu chiều dài ăn khớp lớn hơn, hoặc nhỏ hơn yêu cầu của nhà sản xuất đưa ra, thì phải tiến hành chỉnh lại gối đỡ thông qua tấm căn trên vỏ ngoài của bạc, hoặc vít chỉnh ở lưng bạc với vỏ hộp số tùy vào thiết kế của nhà sản xuất hộp số. (Lưu ý. một số hộp số, nhà sản xuất không cung cấp cho phép điều chỉnh).

Nguyên nhân vết tiếp xúc không đạt, có thể do hai trục bánh răng không đạt độ song song yêu cầu. 

Một số NSX sẽ không cung cấp gear tooth pattern, khi cần kiểm tra làm phải thuê chuyên gia của hãng. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm thì đa số vết tiếp xúc >80% chiều dài là đạt yêu cầu.

Từ vị trí mất màu: Vết ăn khớp 50% tải (hình ở trên) và 100% tải (hình dưới)

Drive: mặt làm việc; Coast: mặt lưng (không làm việc)

Mẫu A: Hoàn hảo

Mẫu B, C, D: chấp nhận được

Mẫu E, F, G, H: không chấp nhận

Dùng băng dính 3M 810 scotch magic tape 3/4 inches

Ví dụ vết tiếp xúc của bánh trụ răng nghiêng: cho thấy tiếp xúc chưa tốt, chiều dài tiếp xúc lớn và tải phân bố không đều, tiếp xúc quá nhiều (hay % tải) lớn ở phía đầu răng phía tay trái và tiếp xúc quá ít phía bên phải, cần điều chỉnh lại độ song song của cặp bánh răng.

Một số nhà sản xuất sẽ không cung cấp mẫu vết tiếp xúc răng. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm thì đa số chiều dài vết tiếp xúc  trên 75% chiều dài răng là đạt yêu cầu.

Độ đồng tâm giữa 2 gối đỡ trục hộp số ảnh hưởng tới độ song song của 2 cặp trục bánh răng ăn khớp, nên khi vết tiếp xúc chưa tốt, hộp số sẽ cần tinh chỉnh gối đỡ khi lắp ráp hay bảo dưỡng.

Vít chỉnh tiếp xúc răng ở gối đỡ

Tróc rỗ bề mặt răng do lệch tâm (không song song) ở bánh răng trụ răng xoắn

Ngoài dùng mực xanh như trên có thể dùng chất đánh dấu bánh răng (gear-marking compound) như hình dưới, ưu điểm là cho vết rõ ràng hơn mà không bị lem, bị mờ như mực xanh ở trên.

GMC Gear Marking Compound

Sau đây, là một số nguyên nhân dẫn đến vết tiếp xúc không tốt và cách khắc phục:

Nguyên nhân tiếp xúc răng không tốt	Khắc phục
Khe hở ổ trục quá lớn hoặc ổ đỡ bị hư hỏng.	Điều chỉnh lại khe hở hoặc thay thế ổ đỡ.
Lỗ gối đỡ trên vỏ hộp số bị hư hỏng hoặc sai lệch tâm lỗ gối.	Gia công sửa lại vỏ máy.
Nền bệ máy không bằng phẳng hoặc khung đỡ không phù hợp (chân kênh).	Căn chỉnh, chêm shim lại chân máy, sửa lại bệ máy.
Về hình học, bánh răng tiếp xúc không khớp giữa 2 bánh răng.	Căn chỉnh lại vị trí ổ trục bằng chêm shim/hoặc vít chỉnh (như nói ở trên) nếu thiết kế ổ trục cho phép điều chỉnh.
Xảy ra sai lệch của trục, vỏ hộp số hoặc răng khi có tải.	Bù độ lệch trục bằng sửa chữa lại hình dạng hình học hoặc tối ưu tỷ số truyền.
Biến dạng nhiệt khi có tải.	Sửa chữa lại hình dạng hình học của bánh răng để bù lại lại sự biến dạng do nhiệt.

Phần 2: Cách kiểm tra cặp bánh răng côn xoắn của bộ vi sai:

xem cách kiểm tra:

https://youtube.com/shorts/JfmDBQPWpag?feature=share

Một số thuật ngữ về bánh răng côn xoắn cần biết khi đọc tài liệu:

1. Heel of tooth (cạnh phía ngoài)

2. Toe of tooth (cạnh phía trong)

3. Root of tooth (chân răng)

4. Crown of tooth (đỉnh răng)

5. Drive side of gear (mặt làm việc)

6. Coast side of gear (mặt không làm việc hay mặt lưng của răng)

Cặp bánh răng côn xoắn

Xem video cách thực hiện

Phủ một lượng hợp chất GMC vừa phải lên 3 hoặc 4 răng của bánh răng lớn (bị động) ở ít nhất hai vị trí và xoay bánh răng lớn quanh bánh răng chủ động (bánh răng nhỏ pinion) 4 hoặc 5 lần theo cả hai chiều.

Lực cản của bánh răng nhỏ với bánh răng lớn đang quay giúp thiết lập một vết tiếp xúc tốt. Lưu ý để vết tiếp xúc được hiển thị tốt thì bánh răng nhỏ phải có độ ghì/cản tạo ra bởi preload ở ổ trục của pinion hoặc có thể dùng 1 khăn vải quấn kẹp ghì quanh 2 đầu trục pinion.

Một phương pháp thay thế để kiểm tra vết tiếp xúc trong trường hợp khó thực hiện ở trên (do bánh răng nhỏ quay trơn), là sơn màu lên 3 hoặc 4 răng của bánh răng lớn (bị động) như trên cả hai mặt: mặt lưng và mặt làm việc của răng. Có thể dùng máy khoan tay cùng adapter với trục bánh răng nhỏ, quay 30-60 giây theo 2 chiều.

Hình dưới:

Mẫu tiếp xúc tập trung giữa răng từ mặt này sang mặt kia cho biết độ sâu bánh răng chính xác (độ sâu hay vị trí răng đang ở quá gần hay quá xa).

Khi vết tiếp xúc như hình bên trái (tiếp xúc nhiều ở đỉnh răng): có nghĩa là bánh răng nhỏ ở quá xa bánh răng lớn. Để chỉnh sửa, hãy di chuyển bánh răng nhỏ pinion về phía đường tâm của bánh răng lớn.

Khi vết tiếp xúc như hình bên phải (tiếp xúc nhiều ở chân răng): có nghĩa là bánh răng nhỏ ở quá gần bánh răng lớn.Để chỉnh sửa, hãy di chuyển bánh răng nhỏ pinion ra xa khỏi phía đường tâm của bánh răng lớn.

Cách chỉnh tiếp xúc bánh răng côn xoắn:

1. Sử dụng miếng căn/shim để di chuyển bánh răng lớn gần bánh răng nhỏ hơn để giảm khe hở răng.

2. Sử dụng miếng căn để di chuyển bánh răng lớn ra xa bánh răng nhỏ hơn để tăng khe hở răng.

3. Sử dụng miếng căn để di chuyển bánh răng nhỏ gần bánh răng lớn để di chuyển vết tiếp xúc truyền động sâu hơn trên răng và hơi hướng về phía cạnh hông bên trong. Vết tiếp xúc mặt lưng răng cũng sẽ di chuyển sâu hơn trên răng và hơi hướng về cạnh hông phía ngoài.

4. Sử dụng các miếng căn để di chuyển bánh răng nhỏ ra xa bánh răng lớn để di chuyển vết truyền động về phía đỉnh răng và hơi hướng về cạnh hông bên ngoài. Vết tiếp xúc lưng sẽ di chuyển về phía đỉnh của răng và hơi hướng về phía cạnh hông bên trong.

Kinh nghiệm chỉnh: Lúc đầu có thể cố chỉnh cho răng đi quá xa. Khi gần đạt độ sâu mong muốn thì thay đổi chút một để đạt yêu cầu.

Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác và đáng tin cậy trong quá trình kiểm tra tooth contact của bánh răng, nên được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và có kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực này.

Bảng: các mẫu tiếp xúc răng ở cặp bánh răng côn xoắn (bộ vi sai)

Biểu đồ đánh giá vết mài mòn của răng bộ vi sai

Xem thêm:

Xin chào bạn!

Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.

Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi.

Tìm kiếm Blog này