Lắp ghép là quan hệ giữa một lỗ và một trục có cùng kích thước danh nghĩa, và kiểu lắp ghép quyết định hai chi tiết sẽ quay trơn, định vị khít hay bám chặt vào nhau. Cùng một trục Ø25, ghép với lỗ này thì xoay bằng tay, ghép với lỗ khác thì phải ép bằng máy. Sự khác biệt chỉ nằm ở vài chục micromet, nhưng đó là chỗ phân biệt một cụm máy chạy êm với một cụm máy rơ hoặc bó kẹt sau vài tuần.
Bài này giải thích ba kiểu lắp ghép, lý do xưởng hầu như luôn dùng hệ lỗ cơ bản, và cách tính độ hở, độ dôi từ một ký hiệu lắp ghép. Các con số minh hoạ lấy từ bảng ISO 286 cho kích thước danh nghĩa 25 mm; khi làm thật bạn tra lại theo kích thước của mình.
Ba kiểu lắp ghép nhìn từ vị trí hai vùng dung sai
Lắp lỏng. Vùng dung sai của lỗ nằm hoàn toàn trên vùng của trục, nên dù lấy lỗ nhỏ nhất ghép với trục lớn nhất vẫn còn khe hở. Dùng cho các chỗ cần quay hoặc trượt tương đối: trục quay trong bạc, con trượt trên sống trượt, chốt bản lề. Khe hở vừa phải giữ được màng dầu bôi trơn; khe hở quá lớn sinh rơ, va đập và mòn nhanh.
Lắp chặt. Vùng của trục nằm hoàn toàn trên vùng của lỗ, nên trục nhỏ nhất vẫn lớn hơn lỗ lớn nhất. Hiệu số âm này gọi là độ dôi. Hai chi tiết được giữ bằng ma sát do biến dạng đàn hồi, có thể truyền mô men hoặc lực dọc trục mà không cần then. Muốn lắp phải ép bằng máy, nung nóng chi tiết bao hoặc làm lạnh chi tiết bị bao.
Lắp trung gian. Hai vùng chồng lên nhau, nên tuỳ cặp chi tiết cụ thể mà lúc có khe hở nhỏ, lúc có độ dôi nhỏ. Dùng cho chỗ cần định vị chính xác nhưng vẫn tháo lắp được khi bảo trì: bánh răng trên trục có then, vòng trong ổ lăn, chốt định vị. Thợ lắp thường phải gõ nhẹ hoặc ép nhẹ.
Một điểm hay hiểu sai. Kiểu lắp ghép được quyết định bởi cả hai vùng chứ không bởi riêng chữ cái của trục. Cùng là trục k6, ghép với lỗ H7 là trung gian, nhưng ghép với vòng trong ổ lăn có dung sai lỗ riêng thì thực tế chặt hơn nhiều. Luôn xét đủ hai vế trước khi kết luận.
Hệ lỗ cơ bản và hệ trục cơ bản: vì sao xưởng chọn hệ lỗ
Để tạo ra các kiểu lắp ghép, có hai cách. Hệ lỗ cơ bản giữ lỗ cố định ở vùng H, tức sai lệch dưới bằng 0, rồi thay đổi vùng của trục để được lỏng, trung gian hay chặt. Hệ trục cơ bản làm ngược lại: giữ trục ở vùng h, thay đổi vùng của lỗ. Về mặt toán học, H7/g6 và G7/h6 cho độ hở gần như nhau.
Xưởng ưu tiên hệ lỗ vì lý do rất thực tế: lỗ chính xác được làm bằng dao doa, mũi khoét và kiểm bằng calip nút, đều là dụng cụ có kích thước cố định. Nếu dùng hệ lỗ, xưởng chỉ cần một bộ doa và calip H7 cho mỗi đường kính, còn trục thì tiện hoặc mài theo vùng nào cũng được bằng cách chỉnh máy. Nếu dùng hệ trục, mỗi kiểu lắp ghép lại cần một dao doa và một calip lỗ khác nhau, tốn kém và dễ nhầm.
Hệ trục cơ bản vẫn có chỗ dùng. Khi một thanh trục kéo nguội hoặc mài sẵn có vùng h được dùng nguyên, và trên đó lắp nhiều chi tiết với các kiểu lắp khác nhau, việc thay đổi lỗ hợp lý hơn. Vòng ngoài ổ lăn cũng hoạt động giống một trục có dung sai cố định, nên lỗ thân ổ được chọn vùng theo yêu cầu lắp. Khi đọc bản vẽ, gặp ký hiệu lỗ khác H, bạn nên nghĩ ngay tới lý do này thay vì cho là vẽ sai.
Tính độ hở, độ dôi từ một ký hiệu lắp ghép
Một ký hiệu lắp ghép viết dạng phân số, tử là lỗ, mẫu là trục, ví dụ Ø25 H7/g6. Các bước tính đều dựa trên bốn kích thước giới hạn.
- Đổi từng vế thành kích thước giới hạn như cách tra vùng dung sai riêng lẻ. Với Ø25 theo bảng ISO 286: H7 là 25,000 đến 25,021 mm; g6 là 24,980 đến 24,993 mm.
- Độ hở lớn nhất bằng lỗ lớn nhất trừ trục nhỏ nhất: 25,021 trừ 24,980 bằng 0,041 mm.
- Độ hở nhỏ nhất bằng lỗ nhỏ nhất trừ trục lớn nhất: 25,000 trừ 24,993 bằng 0,007 mm. Cả hai số đều dương nên đây là lắp lỏng.
- Với lắp chặt, phép trừ cho số âm và ta đổi tên thành độ dôi. Ví dụ Ø25 H7/p6, trục p6 ở khoảng này là 25,022 đến 25,035 mm: độ dôi nhỏ nhất bằng 25,022 trừ 25,021 bằng 0,001 mm, độ dôi lớn nhất bằng 25,035 trừ 25,000 bằng 0,035 mm.
- Với lắp trung gian như Ø25 H7/k6, trục k6 là 25,002 đến 25,015 mm: độ hở lớn nhất bằng 25,021 trừ 25,002 bằng 0,019 mm, độ dôi lớn nhất bằng 25,015 trừ 25,000 bằng 0,015 mm. Một phép tính ra khe hở, một phép tính ra độ dôi, đó chính là dấu hiệu của lắp trung gian.
- Dung sai lắp ghép bằng tổng dung sai của lỗ và trục, ở ví dụ H7/g6 là 0,021 cộng 0,013 bằng 0,034 mm, cũng bằng hiệu giữa độ hở lớn nhất và nhỏ nhất. Dùng đẳng thức này để tự soát phép tính.
Toàn bộ chuỗi tính này là phép cộng trừ, rất hợp để giao cho AI trình bày thành bảng, với điều kiện bạn tự đưa bốn kích thước giới hạn đã tra từ sổ tay. Bước 6 là phép thử nhanh: nếu tổng dung sai không bằng hiệu độ hở, chắc chắn có số tra sai.
Các cặp lắp ghép hệ lỗ hay gặp ở xưởng
Bảng dưới liệt kê một số cặp thường được sổ tay khuyến nghị theo hệ lỗ, kèm cảm giác lắp ráp và công dụng điển hình. Đây là định hướng để bạn hiểu bản vẽ, không thay cho việc người thiết kế chọn theo tải, tốc độ, nhiệt độ và vật liệu cụ thể.
| Cặp lắp ghép | Kiểu | Cảm giác khi lắp | Công dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| H11/c11 | Lỏng nhiều | Lỏng hẳn, lắc được | Chốt bản lề thô, chi tiết dễ bám bẩn |
| H9/d9 | Lỏng | Trượt dễ, khe rõ | Ổ trượt tốc độ cao, puly chạy không |
| H8/f7 | Lỏng vừa | Quay trơn có dầu | Ổ trượt thông dụng, trục hộp số nhẹ |
| H7/g6 | Lỏng ít | Đẩy tay được, gần như không rơ | Bạc dẫn hướng, chi tiết trượt chính xác |
| H7/h6 | Lỏng sát | Đẩy tay nhẹ hoặc gõ nhẹ | Lắp định vị tháo được, bánh răng thay thế |
| H7/k6 | Trung gian | Gõ nhẹ bằng búa mềm | Bánh răng, puly có then, ổ lăn tải vừa |
| H7/n6 | Trung gian nghiêng chặt | Ép nhẹ | Bánh răng chịu va đập, bạc cố định |
| H7/p6 | Chặt nhẹ | Ép bằng máy | Bạc ép, chốt cố định không tháo thường xuyên |
| H7/s6 | Chặt | Ép mạnh hoặc lắp nóng | Vành bánh răng trên moay ơ, truyền mô men |
Cột "cảm giác khi lắp" chỉ đúng khi chi tiết sạch, cùng nhiệt độ, vật liệu thép với thép. Lắp chi tiết nhôm vào thép, hoặc lắp khi một chi tiết vừa ra khỏi máy còn nóng, cảm giác sẽ khác hẳn. Với các kiểu chặt từ p trở lên, lực ép và nhiệt độ lắp nóng phải tính theo vật liệu và kích thước, không ước lượng.
Kiểm một lắp ghép trước khi lắp thật
Ghi đúng ký hiệu trên bản vẽ mới là một nửa. Nửa còn lại là chi tiết thật có rơi vào vùng không, và cặp chi tiết cụ thể đem lắp với nhau có độ hở hay độ dôi bao nhiêu. Với hàng đơn chiếc, xưởng nên đo cả lỗ lẫn trục, ghi kết quả lên phiếu, rồi tính độ hở thực tế của cặp đó. Với hàng loạt, kiểm bằng calip qua và không qua cho từng chi tiết nhanh hơn nhiều.
Một tình huống hay gặp, ví dụ giả định: xưởng ở Bắc Ninh làm bạc ép vào thân hộp, bản vẽ ghi H7/p6, nhưng lỗ thân hộp làm ra sát giới hạn lớn và bạc làm sát giới hạn nhỏ. Về lý thuyết cặp này vẫn đạt, độ dôi chỉ còn khoảng 1 µm, tức là gần như lắp sát. Bạc có thể bị xoay trong lỗ khi chạy có tải. Đo cặp trước khi lắp sẽ phát hiện trường hợp này và cho phép chọn ghép cặp khác thay vì đợi máy hỏng.
Khi lắp chặt bằng ép, cần dùng máy ép có che chắn, ép thẳng tâm, bôi trơn bề mặt lắp theo hướng dẫn kỹ thuật. Lắp nóng thì dùng lò hoặc bếp cảm ứng chuyên dụng có kiểm soát nhiệt, đeo găng chịu nhiệt; không nung bằng ngọn lửa trần lên chi tiết đã nhiệt luyện vì có thể làm thay đổi độ cứng. Những thao tác dùng máy ép thuỷ lực lớn phải do người được hướng dẫn vận hành, đứng ngoài vùng văng.
Nhờ AI giải thích lắp ghép mà không bị dẫn sai
AI rất hợp để giải thích vì sao bản vẽ chọn H7/k6 thay vì H7/g6, hay để soạn bảng tính độ hở cho cả bộ chi tiết. Một vài nguyên tắc giữ cho kết quả dùng được:
- Luôn đưa kích thước danh nghĩa, ký hiệu đủ hai vế và bốn kích thước giới hạn đã tra; yêu cầu AI chỉ tính và giải thích, không tự tra.
- Hỏi AI về "lý do thường gặp" khi chọn một kiểu lắp, rồi đem so với điều kiện thật của máy: tải, tốc độ, nhiệt độ, có tháo thường xuyên không.
- Yêu cầu AI kiểm phép tính bằng đẳng thức tổng dung sai, và tự bạn kiểm lại một lần.
- Không hỏi AI lực ép hay nhiệt độ lắp nóng rồi làm theo; những con số đó phải tính theo sổ tay, vật liệu và có người có chuyên môn duyệt.
- Khi dán bảng kê chi tiết hay bản vẽ của khách vào AI, xoá tên khách, mã dự án và thông số riêng không cần cho câu hỏi.
- Lưu câu trả lời đã được người có kinh nghiệm soát vào sổ tay xưởng, ghi rõ trường hợp áp dụng, để lần sau tra lại không cần hỏi AI.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao H7/g6 là lắp lỏng còn H7/k6 là lắp trung gian?
Vì vị trí vùng dung sai của trục. Vùng g nằm hẳn dưới kích thước danh nghĩa nên luôn nhỏ hơn lỗ H7, còn vùng k nằm nhích lên trên danh nghĩa một chút và chồng lên vùng của lỗ, nên tuỳ cặp mà có khe hở hoặc độ dôi nhỏ.
Có nên dùng hệ trục cơ bản cho xưởng nhỏ không?
Thường không cần. Hệ lỗ giúp xưởng chỉ giữ một bộ dao doa và calip lỗ cho mỗi đường kính. Hệ trục chỉ hợp khi dùng nguyên thanh trục mài sẵn có vùng h và lắp nhiều chi tiết với các kiểu khác nhau lên cùng một trục.
Độ dôi bao nhiêu thì đủ chặt để truyền mô men?
Không có một con số chung. Khả năng truyền mô men phụ thuộc đường kính, chiều dài lắp, vật liệu, độ nhám bề mặt và độ dôi thực. Việc tính thuộc phần thiết kế, phải dùng công thức trong sổ tay chi tiết máy và người có chuyên môn kiểm.
Lắp trung gian có phải lúc nào cũng gõ búa vào được không?
Không chắc. Một cặp trung gian có thể ra khe hở nhỏ, cũng có thể ra độ dôi gần mức lớn nhất. Với cặp rơi vào phía chặt, gõ búa trực tiếp dễ làm xước hoặc lệch chi tiết; nên dùng búa mềm, ống đóng đúng vòng hoặc ép nhẹ.
Nhiệt độ ảnh hưởng thế nào tới lắp ghép?
Kim loại nở ra khi nóng, mỗi vật liệu nở một mức khác nhau. Chi tiết vừa gia công xong còn nóng sẽ đo to hơn thật, cặp thép với nhôm khi máy nóng lên có thể lỏng hoặc chặt hơn lúc lắp. Thiết kế cho máy chạy nóng phải tính đến điều này.
Bản vẽ chỉ ghi cộng trừ mà không có ký hiệu chữ thì có tính độ hở được không?
Được. Ký hiệu chữ và số chỉ là cách viết gọn của sai lệch. Khi bản vẽ ghi thẳng sai lệch trên, dưới cho cả lỗ và trục, bạn đổi ra kích thước giới hạn rồi tính độ hở, độ dôi theo đúng các bước như với ký hiệu ISO.