Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com

Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc.

Sơ đồ miền dung sai

Miền dung sai

Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa 1 sai lệch cơ bản và 1 cấp chính xác

ví dụ miền dung sai H7, F8,... và s5, h6,....

H7: H là sai lệch cơ bản của lỗ, 7 là cấp chính xác

Có 81 miền dung sai trục và 72 miền dung sai lỗ.

Các sai lệch cơ bản từ A(a) -> H(h) dùng trong lắp ghép độ hở

- Các sai lệch cơ bản từ J,( js) đến N(n) dùng trong lắp ghép trung gian

- Các sai lệch cơ bản từ P(p) -> ZC(zc) dùng trong lắp ghép có độ dôi

Các chế độ lắp ghép

Sau đây, tôi trình bày về ba kiểu lắp ghép các bề mặt trụ trơn, đó là lắp chặt, lắp lỏng và lắp trung gian.

1. Lắp chặt hay lắp có độ dôi (Interference fit): Lắp chặt là phương pháp lắp ghép mà đường kính của trục lớn hơn đường kính của lỗ. Khi ghép chúng vào nhau, có sự nén ép giữa các bề mặt tiếp xúc, tạo ra một liên kết rắn chắc giữa các bộ phận. Phương pháp lắp chặt thường được sử dụng để lắp các chi tiết như trục, vòng bi, ống lót trung gian, hay các bộ phận của động cơ và máy móc.

   

   Lắp chặt hay lắp có độ dôi

   
   
2. Lắp lỏng (Clearance fit): Lắp lỏng là phương pháp lắp ghép mà đường kính của trục nhỏ hơn đường kính của lỗ. Khi ghép chúng vào nhau, không có sự nén ép giữa các bề mặt tiếp xúc, tạo ra một liên kết lỏng lẻo giữa các bộ phận. Phương pháp lắp lỏng thường được sử dụng để lắp các vật liệu như ống, đường ống, hay các bộ phận cơ khí nhẹ.

   

   Loại lắp lỏng

   
   
3. Lắp trung gian (Transitional fit): Lắp trung gian là phương pháp lắp ghép mà đường kính của trục và đường kính của lỗ là tương đối gần nhau. Khi ghép chúng vào nhau, có một sự nén ép nhẹ giữa các bề mặt tiếp xúc, tạo ra một liên kết chặt chẽ giữa các bộ phận. Phương pháp lắp trung gian thường được sử dụng để lắp các bộ phận như ống lót trung gian, hay các bộ phận cơ khí chính xác.

   

   Lắp trung gian

Tham khảo:

Fits and Tolerance - English (pdf)

Các chế độ lắp ghép english (pdf) 

Dung sai đo lường tiếng việt (pdf)

Giáo trình Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật (pdf)

Sổ tay dung sai lắp ghép của Ninh Đức Tốn (NXB Giáo dục) (pdf)

Bài giảng dung sai lắp ghép bề mặt trơn (pdf)

Bài giảng Dung sai lắp ghép - Nguyễn Văn Yến - ĐH Đà Nẵng (pdf)

Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo - Trường CĐ nghề XD (pdf)

Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật - Sở GDĐT Hà Nội (pdf)

Giáo trình Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường - Đức Tốn v Xuân Bảy (pdf)

Giáo trình dung sai lắp ghép - ĐH Công Nghiệp TP.HCM (pdf)

Để hiểu thêm về lý thuyết dung sai lắp ghép, bạn tham khảo video sau: 

Khi nào chọn Lắp chặt (Interference fit)

Lắp chặt (Interference fit) là phương pháp lắp ghép trong đó đường kính của trục lớn hơn đường kính của lỗ. Lắp chặt được sử dụng để tạo ra một liên kết rắn chắc giữa các bộ phận máy, giảm thiểu sự lỏng lẻo và dao động của các bộ phận khi hoạt động.

Thông thường, lắp chặt được sử dụng khi các yêu cầu liên kết rắn chắc và độ chính xác cao được yêu cầu trong các ứng dụng cơ khí. Các trường hợp khi nên chọn lắp chặt có thể bao gồm:

1. Độ chính xác cao: Khi yêu cầu độ chính xác cao trong các bộ phận máy, lắp chặt được sử dụng để giảm thiểu sự dao động và đảm bảo sự ổn định của các bộ phận.
2. Truyền tải lực lớn: Khi các bộ phận máy phải truyền tải lực lớn, lắp chặt có thể được sử dụng để tạo ra liên kết chắc chắn giữa các bộ phận.
3. Không yêu cầu tháo lắp thường xuyên: Khi các bộ phận máy không cần tháo lắp thường xuyên, lắp chặt có thể được sử dụng để giảm thiểu sự lỏng lẻo và đảm bảo sự ổn định của các bộ phận.
4. Không yêu cầu điều chỉnh: Khi các bộ phận máy không yêu cầu điều chỉnh sau khi lắp ghép, lắp chặt có thể được sử dụng để tạo ra một liên kết chắc chắn giữa các bộ phận.

Lắp chặt cần được thực hiện cẩn thận và đúng kỹ thuật để tránh gây hư hỏng cho các bộ phận.

Khi nào chọn Lắp lỏng (Clearance fit)

Lắp lỏng (Clearance fit) là phương pháp lắp ghép trong đó đường kính của trục nhỏ hơn đường kính của lỗ. Lắp lỏng được sử dụng khi yêu cầu tạo ra một liên kết giữa các bộ phận máy nhưng không cần độ chính xác cao như lắp chặt, và cho phép sự di chuyển giữa các bộ phận trong quá trình hoạt động.

Các trường hợp khi nên chọn lắp lỏng có thể bao gồm:

1. Thay đổi nhiệt độ: Khi các bộ phận máy phải chịu sự giãn nở do tăng nhiệt độ, lắp lỏng có thể được sử dụng để cho phép sự di chuyển giữa các bộ phận.
2. Bảo trì dễ dàng: Khi cần tháo lắp các bộ phận máy thường xuyên để bảo trì, lắp lỏng có thể được sử dụng để đơn giản hóa quá trình tháo lắp.
3. Không yêu cầu độ chính xác cao: Khi không yêu cầu độ chính xác cao trong các bộ phận máy, lắp lỏng có thể được sử dụng để đơn giản hóa quá trình sản xuất.
4. Giảm ma sát: Khi cần giảm ma sát giữa các bộ phận máy, lắp lỏng có thể được sử dụng để cho phép sự di chuyển giữa các bộ phận.

Lắp lỏng cũng cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo sự ổn định và độ chính xác của các bộ phận máy.

Khi nào chọn Lắp trung gian Transitional fit

Lắp trung gian (Transitional fit) là phương pháp lắp ghép trong đó đường kính của trục và lỗ có sự chênh lệch nhỏ, tạo ra một mức độ lắp chặt giữa các bộ phận máy. Lắp trung gian thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao hơn lắp lỏng, nhưng không yêu cầu độ chính xác cao như lắp chặt.

Các trường hợp khi nên chọn lắp trung gian bao gồm:

1. Yêu cầu độ chính xác khá cao: Khi yêu cầu độ chính xác cao hơn so với lắp lỏng, nhưng không yêu cầu độ chính xác cao như lắp chặt, lắp trung gian có thể được sử dụng.
2. Tính chất động học: Khi cần giảm độ rung và độ lệch trong quá trình hoạt động, lắp trung gian có thể được sử dụng để đảm bảo sự ổn định của các bộ phận máy.
3. Các ứng dụng chịu tải trọng: Khi các bộ phận máy cần chịu tải trọng lớn, lắp trung gian có thể được sử dụng để tăng độ chắc chắn của các bộ phận.
4. Độ bền và độ ổn định: Khi yêu cầu độ bền và độ ổn định cao, lắp trung gian có thể được sử dụng để đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các bộ phận máy.

Lắp trung gian cũng cần được thiết kế và thực hiện cẩn thận để đảm bảo sự ổn định và độ chính xác của các bộ phận máy.

Lắp vòng bi lên trục của bơm thì chọn lắp trung gian hay lắp chặt

Quyết định chọn lắp trung gian hay lắp chặt vòng bi lên trục của bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm:

1. Tải trọng: Nếu bơm cần chịu tải trọng lớn hoặc có yêu cầu độ chính xác cao, lắp chặt có thể là lựa chọn tốt hơn.
2. Tính chất động học: Nếu bơm có yêu cầu giảm độ rung và độ lệch trong quá trình hoạt động, lắp trung gian có thể được sử dụng để đảm bảo sự ổn định của vòng bi trên trục.
3. Độ bền và độ ổn định: Nếu yêu cầu độ bền và độ ổn định cao, lắp chặt có thể là lựa chọn tốt hơn để đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa vòng bi và trục.
4. Sự thay đổi nhiệt độ: Nếu có sự thay đổi nhiệt độ lớn trong quá trình hoạt động của bơm, lắp trung gian có thể là lựa chọn tốt hơn để đảm bảo sự phù hợp giữa trục và vòng bi.

Với các bơm thông thường, thường sử dụng lắp trung gian để đảm bảo độ chính xác và ổn định của vòng bi trên trục. Tuy nhiên, trong trường hợp bơm cần chịu tải trọng lớn hoặc có yêu cầu độ chính xác cao hơn, lắp chặt có thể là lựa chọn tốt hơn. Để đảm bảo độ chính xác và ổn định của vòng bi trên trục, cần tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn lắp ghép, đặc biệt là trong việc xác định dung sai cho lắp trung gian hoặc lắp chặt.

Chọn lắp theo hệ lỗ hay hệ trục

Khi lắp ghép hai chi tiết, ta có thể chọn độ lớn của chi tiết lỗ hoặc trục để tạo ra sự kết nối giữa chúng. Tuy nhiên, có hai hệ lỗ và hệ trục được sử dụng phổ biến trong thiết kế cơ khí, và cách lắp ghép sẽ phụ thuộc vào hệ nào được sử dụng.

1. Hệ lỗ (Hole basis system): Trong hệ lỗ, độ lớn của lỗ được chọn trước (cố định) và được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn, và các chi tiết trục được thiết kế với các dung sai tương ứng để tạo ra sự kết nối (chặt/lỏng trung gian). Các dung sai này thường được biểu thị bằng các cặp số, ví dụ H7/h6, nơi H7 là miền dung sai của lỗ cơ bản (sai lệch dưới luôn bằng 0, chỉ thay đổi sai lệch trên) và h6 là miền dung sai của trục được thiết kế để lắp vào lỗ đó. Hệ lỗ thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp vì nó cho phép sản xuất hàng loạt các chi tiết với độ lớn lỗ nhất định và cho phép thay thế các chi tiết dễ dàng nếu cần thiết.

   

   Sai lệch dưới luôn bằng 0, chỉ thay đổi sai lệch trên

   
   

   

   Lắp ghép theo hệ thống lỗ
   
   

2. Hệ trục (Shaft basis system): Trong hệ trục, độ lớn của trục được chọn trước (cố định) và được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn, và các chi tiết lỗ được thiết kế với các dung sai tương ứng để tạo ra sự kết nối. Các dung sai này cũng được biểu thị bằng các cặp số, ví dụ h6/H7, nơi h6 là miền dung sai của trục cơ bản (sai lệch trên luôn bằng 0, chỉ thay đổi sai lệch dưới) và H7 là miền dung sai của lỗ được thiết kế để lắp trục đó vào. Hệ trục thường được sử dụng trong các ứng dụng chính xác hơn, nơi độ chính xác của trục là quan trọng hơn so với độ lớn của lỗ.
   

   

    (sai lệch trên luôn bằng 0, chỉ thay đổi sai lệch dưới)

   

   Lắp ghép theo hệ trục

Vì vậy, khi chọn hệ lỗ hoặc hệ trục cần xem xét các yêu cầu kỹ thuật cụ thể của thiết kế và ứng dụng để chọn hệ phù hợp. Thông thường, lắp ghép được chọn theo hệ thống lỗ, vì gia công 1 cái trục dễ hơn gia công 1 cái lỗ (trừ trường hợp 1 trục trơn được lắp nhiều lỗ khác nhau hoặc trục được tiêu chuẩn hóa và được gia công sẵn).

Ví dụ: Khi lắp vòng trong vòng bi lên trục thì chúng ta lắp theo hệ thống lỗ, vì khi vòng bi được mua về thì dung sai lỗ trong vòng bi của nhà sản xuất không thay đổi nên ta sẽ gia công trục sao cho đạt yêu cầu về chế độ lắp ghép mong muốn. Ngược lại khi lắp vòng ngoài vòng bi lên vỏ máy thì lắp theo hệ thống trục, vì ta xem kích thước vòng ngoài là không thay đổi, còn lỗ thân máy thì có thể thay đổi.

Ví dụ về lắp vòng bi trên trục và vỏ máy

Ví dụ cách ký hiệu lắp ghép vòng bi trên bản vẽ

Ở ví dụ trên, bạn tra sai lệch giới hạn kích thước lỗ trong TCVN 2245-99 đối với kích thước danh nghĩa 50G7 là (+0,009;+0,034)

Bảng tra theo TCVN 2245-99, đơn vị um

cách ghi trên bản vẽ chi tiết

Cách ký hiệu dung sai trên bản vẽ lắp

Ghi theo sai lệch giới hạn

Ghi theo miền dung sai

ghi kết hợp miền dung sai và sai lệch giới hạn

Ví dụ về dung sai cho lắp trung gian H7/h6

H7/h6 là cặp số dung sai được sử dụng trong hệ lỗ để tạo ra sự lắp ghép trung gian. Trong đó, H là sai lệch cơ bản của lỗ và h là sai lệch cơ bản của trục được thiết kế để lắp vào lỗ đó, số 6 và 7 là cấp chính xác.

Cặp số dung sai H7/h6 cho phép tạo ra sự lắp ghép trung gian, trong đó sự nén ép nhẹ giữa trục và lỗ được tạo ra để đảm bảo sự ổn định và khả năng di chuyển giữa hai chi tiết. Sự lắp ghép trung gian này thường được sử dụng trong các ứng dụng có tốc độ quay cao và nơi sự ổn định và độ chính xác của kết nối là rất quan trọng.

Cặp số dung sai H7/h6 là một trong những dung sai phổ biến được sử dụng trong hệ lỗ, tuy nhiên, để chọn đúng dung sai phù hợp cho một ứng dụng cụ thể, cần phải xem xét nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm tốc độ quay, tải trọng, độ chính xác yêu cầu, v.v.

Cấp chính xác

TCVN 2344-91 qui định chia mức độ chính xác của kích thước chi tiết ra làm 20 cấp theo thứ tự độ chính xác giảm dần: 01; 0; 1; 2; 3;...; 18.

• Cấp chính xác 01 ; 0 ;1 ; 2 ; 3 ; 4: dùng cho các kích thước lắp ghép trong dụng cụ đo, dụng cụ kiểm tra.
• Cấp chính xác từ 5 đến 11: dùng cho các kích thước lắp ghép trong các máy móc thông dụng.
• Cấp chính xác từ 12 đến 18: dùng cho các kích thước không lắp ghép hoặc các kích thước của các mối ghép thô.

Tải bảng tra trị số dung sai

Bảng tra trị số dung sai theo cấp chính xác

Cách tra dung sai lắp ghép

Để tra cứu dung sai lắp ghép, bạn cần sử dụng các bảng tiêu chuẩn của tổ chức chuẩn hóa. Có nhiều tổ chức chuẩn hóa trên thế giới, tuy nhiên, tiêu chuẩn ISO và ANSI là hai tổ chức chuẩn hóa phổ biến và được sử dụng rộng rãi.

Để tra cứu dung sai lắp ghép trong tiêu chuẩn ISO, bạn có thể tham khảo bảng tiêu chuẩn  ISO 286-2. 

Để tra cứu dung sai lắp ghép trong tiêu chuẩn ANSI, bạn có thể tham khảo bảng tiêu chuẩn ANSI B4.1.

Tiêu chuẩn nào của Việt Nam

TCVN 2245: 1999: HỆ THỐNG ISO VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP - BẢNG CẤP DUNG SAI TIÊU CHUẨN VÀ SAI LỆCH GIỚI HẠN CỦA LỖ VÀ TRỤC, hoàn toàn tương đương với ISO 286-2: 1988.

Top of Form

 Tải TCVN 2245:1999

Xem thêm bài giảng Dung sai lắp ghép

Related Posts by Categories