Luận án tiến sĩ nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy của vít me – đai ốc bi máy CNC trong điều kiện môi trường việt nam

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây tất cả những nội dung trong luận án “Nghiên cứu tuổi thọ và độ
tin cậy của vít me – đai ốc bi máy CNC trong điều kiện môi trường Việt Nam” là công
trình nghiên cứu của riêng tôi, thực hiện dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn:
PGS.TS Phạm Văn Hùng và PGS.TS Nguyễn Doãn Ý. Các số liệu, kết quả trong luận án là
trung thực, trích dẫn đầy đủ và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Hà Nội, ngày
Tập thể hƣớng dẫn

PGS.TS. Phạm Văn Hùng

tháng

năm 2015

Tác giả luận án

PGS.TS. Nguyễn Doãn Ý

I

Trần Đức Toàn


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được rất nhiều
sự giúp đỡ, góp ý, động viên và chia sẻ của mọi người. Lời đầu tiên, tôi xin chân thành
cảm ơn Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo sau Đại học, Viện Cơ khí, Bộ môn Máy và ma sát
học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cho phép, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận
lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu khoa học.

Tôi đặc biệt trân trọng và biết ơn PGS.TS Phạm Văn Hùng, PGS.TS Nguyễn Doãn Ý
đã hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi những ý kiến vô cùng bổ ích và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi về mặt chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát học – Đại học
Bách Khoa Hà Nội đã đóng góp cho tôi những ý kiến quý báu cũng như tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Lãnh đạo khoa cùng toàn bộ giảng viên
khoa Công nghệ Cơ khí – Trường Đại học Điện lực đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ, tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi được đi học và hoàn thành nhiệm vụ học tập của mình.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, những người đã chia
sẻ, động viên, giúp đỡ tôi, là nguồn động lực to lớn giúp tôi học tập, nghiên cứu và hoàn
thành luận án này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả luận án

Trần Đức Toàn

II


MỤC LỤC
MỤC LỤC .....................................................................................................................III
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................... V
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH........................................................................ VI
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... VIII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ....................................................................... X
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI ................................................. 5
1.1. Đặc điểm, vai trò của vít me – đai ốc bi ................................................................. 5
1.2. Phân loại vít me – đai ốc bi ..................................................................................... 8
1.2.1. Theo hình dáng và kết cấu.................................................................................. 8
1.2.2. Theo cấp chính xác ........................................................................................... 13
1.2.3. Theo công dụng ................................................................................................ 18
1.3. Các dạng hỏng vít me – đai ốc bi .......................................................................... 18
1.4. Các đặc trƣng, tính toán cơ bản của vít me – đai ốc bi ...................................... 20
1.4.1. Độ cứng chống biến dạng đàn hồi [38] ............................................................ 21
1.4.2. Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa Coa [39] ............................................................... 21
1.4.3. Tải động dọc trục danh nghĩa Ca [39] ............................................................... 21
1.4.4. Tải dọc trục sửa đổi [39] .................................................................................. 22
1.4.5. Tuổi thọ vít me – đai ốc bi [39]........................................................................ 22
1.5. Vật liệu làm vit me – đai ốc bi............................................................................... 23
1.6. Môi trƣờng làm việc của máy công cụ CNC ....................................................... 24
1.6.1. Môi trường làm việc của máy CNC trên thế giới ............................................. 24
1.6.2. Môi trường làm việc máy CNC tại Việt Nam .................................................. 25
1.7. Tổng quan các nghiên cứu vít me – đai ốc bi ...................................................... 28
1.7.1. Một số nghiên cứu về vít me – đai ốc bi trên thế giới:..................................... 28
1.7.2. Một số nghiên cứu tại Việt Nam ...................................................................... 36
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ............................................................................................. 37
CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY VÍT ME – ĐAI ỐC BI
TRÊN CƠ SỞ MÒN .......................................................................................................... 38
2.1. Tổng quan về mòn vật liệu:................................................................................... 38
2.1.1. Mòn theo thời gian ........................................................................................... 38
2.1.2. Ảnh hưởng các yếu tố cơ bản đến mòn ............................................................ 39

III

2.1.3. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7699-2-30 về thử nghiệm môi trường ................. 43
2.2. Tuổi thọ vít me – đai ốc bi ..................................................................................... 46
2.2.1. Tuổi thọ vít me – đai ốc bi theo lý thuyết ........................................................ 46
2.2.2. Tuổi thọ vít me – đai ốc bi trên cơ sở mòn ...................................................... 48
2.3. Lý thuyết độ tin cậy [6, 7, 11, 12] ......................................................................... 53
2.3.1. Đặc trưng độ tin cậy ......................................................................................... 54
2.3.2. Các chỉ tiêu xác định độ tin cậy ....................................................................... 54
2.3.3. Hàm phân phối sử dụng trong tính toán độ tin cậy: ......................................... 56
2.3.4. Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn [7] ............................................................ 57
2.4. Tuổi thọ và độ tin cậy của VMĐB ...................................................................... 59
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................. 61
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP, HỆ THỐNG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM NGHIÊN
CỨU MÒN ......................................................................................................................... 62
3.1. Mục đích và yêu cầu thực nghiệm:....................................................................... 62
3.2. Thiết kế máy thí nghiệm........................................................................................ 62
3.2.1. Đối tượng nghiên cứu của thí nghiệm .............................................................. 62
3.2.2. Thiết kế máy thí nghiệm................................................................................... 62
3.3. Tổ hợp máy thí nghiệm ......................................................................................... 74
3.4. Quy hoạch và tổ chức thực nghiệm ...................................................................... 77
3.4.1. Xác định các thông số thực nghiệm ................................................................. 77
3.4.2. Các thông số cơ bản của thực nghiệm .............................................................. 80
3.4.3. Tổ chức thực nghiệm và đo mòn ...................................................................... 81
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................................. 83
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ........................................ 84
4.1. Kết quả thực nghiệm, xây dựng hàm hồi quy ..................................................... 84
4.1.1. Thực nghiệm tạo mòn ...................................................................................... 84
4.1.2. Xây dựng hàm hồi quy ..................................................................................... 92
4.2. Tuổi thọ, độ tin cậy của VMĐB khi làm việc trong môi trƣờng Việt Nam. ... 103

KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 ........................................................................................... 106
KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN.......................................................................................... 107
KHUYẾN NGHỊ .............................................................................................................. 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 109
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ......................... 114

IV


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ISO:

International Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn thế giới

RE:

Rotary Encoder – thước quang đo quay

LS:

Liner Scale – thước quang đo thẳng

VMĐB: Ball screw – “Vít me – đai ốc bi”
vg/ph:

Vòng/phút

QHTN: Quy hoạch thực nghiệm

V

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH
Ý nghĩa

Ký hiệu

Đơn vị



Góc tiếp xúc của bi

Độ (0)



Góc rãnh dẫn hướng bi

Độ (0)

l

Sai lệch dọc trục do biến dạng đàn hồi

m

Ph

Bước vít me danh nghĩa

mm

DW

Đường kính bi trong bộ truyền vít me – đai ốc bi

mm

Dpw

Đường kính đường tròn tạo bởi tâm các bi trong bộ truyền vít
me – đai ốc bi

mm

d1

Đường kính danh nghĩa trục vít me

mm

d2

Đường kính chân răng trục vít me

mm

D1

Đường kính bích đai ốc

mm

D2

Đường kính chân răng đai ốc bi

mm

D3

Đường kính đỉnh răng đai ốc bi

mm

L

Tuổi thọ (theo ISO)

Vòng

Lh

Tuổi thọ (theo ISO)

Giờ

Lr

Tuổi thọ khi vít me – đai ốc bi làm việc hai chiều (theo ISO)

Vòng

Lhr

Tuổi thọ khi vít me – đai ốc bi làm việc hai chiều (theo ISO)

Giờ

Lar

Tuổi thọ theo hệ số độ tin cậy (theo ISO)

Vòng

Lhar

Tuổi thọ theo hệ số độ tin cậy (theo ISO)

Giờ

n

Tốc độ quay của trục vít me

Vòng/phút

nm

Tốc độ tương đương của trục vít me – đai ốc bi

Vòng/phút

F

Tải dọc trục

Fm

Fma

N

Tải dọc trục tương đương khi bộ truyền vít me – đai ốc bi làm
việc một chiều
Tải dọc trục tương đương khi bộ truyền vít me – đai ốc bi làm
việc hai chiều

p

Áp suất pháp tuyến tại điểm tiếp xúc

v

Vận tốc trượt tương đối của cặp ma sát

VI

N

N
N/m2
(m/phút)


Ca

Tải động dọc trục danh nghĩa

N

Coa

Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa

N

(t)

Tốc độ mòn theo thời gian

b
k

m

m/giờ

Tốc độ mòn VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN

7699-2-30 và có bôi trơn
Tốc độ mòn VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30 và không bôi trơn

m/giờ
m/giờ

Hệ số tuổi thọ bổ sung khi vít me – đai ốc bi làm việc trong môi
trường TCVN 7699-2-30 và có bôi trơn
Hệ số tuổi thọ bổ sung khi vít me – đai ốc bi làm việc trong môi
trường TCVN 7699-2-30 và không bôi trơn

C

Sai số tích lũy vị trí đai ốc

m

ep

Chấp nhận sai số trong hành trình quy định

m

V300p

Vup

Độ rộng miền phân bố giá trị vị trí khi đai ốc dịch chuyển trên
đoạn 300 mm bất kỳ

Độ rộng miền phân bố giá trị vị trí đai ốc khi trục vít me quay 1
vòng ở trên đoạn bất kỳ

m
m

Uc

Lượng mòn dọc trục

m

[U]

Lượng mòn dọc trục giới hạn

m

Sai lệch vị trí dọc trục của đai ốc

m

Sai lệch vị trí dọc trục giới hạn

m


[]

Tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-230 và không bôi trơn

Tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-230 và có bôi trơn


Hệ số tuổi thọ giữa bôi trơn và không bôi trơn

VII

Giờ

Giờ


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2

Nội dung
ep cho phép với bộ truyền cần độ chính xác định vị cao
ep cho phép với bộ truyền không yêu cầu độ chính xác định vị
cao

Trang
14
15

Bảng 1.3

Vup cho phép theo cấp chính xác

15

Bảng 1.4

V300p cho phép theo cấp chính xác

16

Bảng 1.5

V2p cho phép theo cấp chính xác

16

Bảng 1.6

Cấp chính xác cần thiết cho các trục máy của NSK

16

Bảng 1.7

Cấp chính xác cần thiết cho các trục máy của HIWIN

17

Bảng 1.8

Hệ số phụ thuộc độ chính xác

22

Bảng 1.9

Hệ số phụ thuộc xử lý khí khi nhiệt luyện thép

22

Bảng 1.10

Vật liệu và phương pháp nâng cao chất lượng bề mặt

23

Bảng 1.11

Tiếp xúc giữa hai vật rắn có biến dạng đàn hồi

29

Bảng 1.12

Hệ số ma sát trong vít me – đai ốc bi theo mô phỏng và ước tính,
so sánh

30

Bảng 2.1

Hệ số độ tin cậy

48

Bảng 2.2

Mô tả sai lệch vị trí đai ốc do biến dạng đàn hồi

51

Bảng 2.3

Các chỉ tiêu độ tin cậy lý thuyết và thực nghiệm

56

Bảng 2.4

Hệ số tuổi thọ thực nghiệm

60

Bảng 2.5

Hệ số tuổi thọ khi làm việc ở môi trường TCVN 7699-2-30 ứng
với các độ tin cậy

60

Bảng 3.1

Thông số kỹ thuật vít me – đai ốc bi

63

Bảng 3.2

Các biến của ma trận thí nghiệm

79

Bảng 4.1

Bảng tổng hợp lượng mòn dọc trục đo được trong các thí nghiệm

92

Bảng 4.2

Bảng tính các thông số Lh iso; ; Lh tn; m tại mỗi điểm đo (điểm
đích) của các thí nghiệm

93

Bảng 4.3

Bảng ma trận biến thí nghiệm

96

Bảng 4.4

Các giá trị hệ số tuổi thọ theo môi trường tại tâm quy hoạch

96

VIII


Bảng 4.5

Các giá trị hàm hồi quy thực nghiệm

97

Bảng 4.6

Bảng số liệu thí nghiệm mòn với hàm hồi quy tốc độ mòn

100

Bảng 4.7

Giá trị các biến vào, ra của hàm hồi quy mới

100

Bảng 4.8

Bảng kê các biến đã chuẩn hóa

101

Bảng 4.9

Các giá trị yi; ̅; ̂ của hàm hồi quy

102

Bảng 4.10

Các giá trị xác định độ lệch chuẩn của mk

104

Bảng 4.11

Khoảng giá trị mk ứng với các độ tin cậy thực tế

105

Bảng 4.12

Khoảng giá trị m ứng với các độ tin cậy thực tế

105

IX


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Tên hình

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Hình ảnh về cấu tạo một số bộ truyền vít me – đai ốc

5

Hình 1.2

Hình ảnh một số bộ truyền vít me – đai ốc bi

5

Hình 1.3

Hình ảnh vị trí vít me – đai ốc bi trong máy CNC

6

Hình 1.4

Vị trí vít me – đai ốc bi trong bàn dao

7

Hình 1.5

Vít me – đai ốc bi loại có ren trái và loại có ren phải

8

Hình 1.6

Vít me – đai ốc bi loại có ren một đầu mối

8

Hình 1.7

Vít me – đai ốc bi loại có ren nhiều đầu mối

9

Hình 1.8

Đai ốc cho ren nhiều đầu mối

9

Hình 1.9

Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc

10

Hình 1.10

Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống

10

Hình 1.11

Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp

10

Hình 1.12

Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ tấm đệm

11

Loại có hai rãnh bi, khoảng cách tăng (giảm) so với bước vít
Hình 1.13

11

khoảng 

Hình 1.14

Khử khe hở bằng tăng kích thước bi

12

Hình 1.15

Kết cấu khử khe hở và đặt tải bằng lò xo

12

Hình 1.16

Thông số độ chính xác bước vít me

13

Hình 1.17

Rỉ sét bề mặt vít me – đai ốc bi

19

Hình 1.18

Tróc rỗ bề mặt làm việc vít me – đai ốc bi

19

Hình 1.19

Vít me – đai ốc bi bị cong trục vít me

19

Hình 1.20

Mòn đai ốc, mòn trục vít của VMĐB

20

Hình 1.21

Máy CNC làm việc trong môi trường có điều hòa không khí

24

Hình 1.22

Máy CNC làm việc trong điều kiện thông thường

25

Hình 1.23

Sự phân chia vùng khí hậu tại Việt Nam

26

Hình 1.24

Máy CNC làm việc trong một công ty cơ khí tại Việt Nam

27

Hình 1.25

Máy CNC trong sản xuất thường được làm việc trong nhà xưởng
thông thoáng với môi trường tự nhiên

X

28


Hình 1.26

Mô tả kiểu ma sát trong VMĐB

30

Hình 1.27

Lượng mòn, tải đặt trước phụ thuộc vận tốc và số hành trình

31

Hình 1.28

Ảnh hưởng tốc độ quay trục vít đến tải đặt trước

31

Hình 1.29

Mô hình hóa hệ Bi chặn – vít me – đai ốc và bi

32

Hình 1.30

Tải tác động lên bi trong bộ truyền vít me – đai ốc bi

33

Hình 1.31

Quan hệ tần số các bi vào tải, tốc độ quay n và đường kính bi DW

33

Hình 1.32

Thay đổi nhiệt độ trong bộ truyền vít me – đai ốc bi

34

Hình 1.33

Biến đổi nhiệt độ dẫn đến sai lệch vị trí đai ốc

34

Hình 1.34

Quan hệ tuổi thọ tương đối với mật độ nước trong chất bôi trơn

34

Hình 1.35

Phân phối tải trên các bi và khi một viên bi có lỗi kích thước

35

Hình 1.36

Mòn vít me – đai ốc bi

35

Hình 2.1

Sự phụ thuộc mòn vào thời gian t hay quãng đường ma sát L

38

Hình 2.2

Đồ thị nguyên tắc sự phụ thuộc lượng mòn vào vận tốc

39

Hình 2.3

Biểu đồ biến đổi nhiệt ẩm của không khí

42

Hình 2.4

Mô tả chu trình nhiệt ẩm

45

Hình 2.5

Giai đoạn tạo ổn định

45

Hình 2.6

Đồ thị đường cong mỏi

46

Hình 2.7

Hệ hai lò xo chịu tải

49

Hình 2.8

Quan hệ giữa mòn tổng cộng và mòn dọc trục

50

Hình 2.9

Mô hình hóa hệ vít me – đai ốc – bi trước và sau mòn

52

Hình 2.10

Tổng hợp sự phân phối thời gian

56

Hình 2.11

Các thể hiện mòn và mật độ phân phối mòn

57

Hình 2.12

Các thể hiện mòn tuyến tính và các mật độ f(U), f(t)

58

Hình 3.1

Sơ đồ nguyên lý cơ bản của máy thí nghiệm

63

Hình 3.2

Một số kích thước cơ bản của bộ truyền vít me – đai ốc bi

64

Hình 3.3

Sơ đồ điều khiển tủ nhiệt ẩm

65

Hình 3.4

Sơ đồ đặt tải lên vít me – đai ốc bi

66

Hình 3.5

Phương án I – Tạo tải nhờ tải trọng

67

Hình 3.6

Phương án II – Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong-xilanh
tách rời sống trượt

XI

67


Hình 3.7

Phương án III – Tạo tải nhờ hệ thống thủy lực có pittong-xilanh
tích hợp sống trượt

68

Hình 3.8

Hệ thống tạo tải dọc trục

68

Hình 3.9

Phương án I – Đo dịch chuyển của đai ốc nhờ đồng hồ so

69

Hình 3.10

Phương án II.1 – Thân thước ghép nối với đai ốc bi di chuyển

70

Hình 3.11

Phương án II.2 – Đầu đọc ghép nối với đai ốc bi di chuyển

70

Hình 3.12

Hình ảnh hệ thống đo gá lắp với máy thí nghiệm, đặt bên ngoài
tủ nhiệt ẩm

71

Hình 3.13

Sơ đồ đo mòn tại B – mòn má trái ren

72

Hình 3.14

Sơ đồ đo mòn tại B – mòn má phải ren

72

Hình 3.15

Sơ đồ nguyên lý máy thí nghiệm

74

Hình 3.16

Hình ảnh mô phỏng tổng thể hệ thống thiết bị thí nghiệm

75

Hình 3.17

Hình ảnh tổng thể hệ thống thiết bị thí nghiệm – nhìn đằng trước

76

Hình 3.18

Hình ảnh tổng thể hệ thống thiết bị thí nghiệm – nhìn bên phải

76

Hình 3.19

Hình ảnh thiết bị đo thẳng LS có độ phân giải 1 xung/m

77

Hình 3.20

Hình ảnh thiết bị đo quay RE có độ phân giải 5000 xung/vòng

77

Hình 3.21

Các điểm quy hoạch thực nghiệm

78

Hình 3.22

Sơ đồ khối xác định hệ số tuổi thọ

81

Hình 4.1

Các vít me – đai ốc bi sau khi thí nghiệm

84

Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.2

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

85

không bôi trơn
Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.3

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

86

không bôi trơn
Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.4

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

87

không bôi trơn
Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.5

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,
không bôi trơn

XII

88


Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.6

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

89

không bôi trơn
Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.7

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

90

không bôi trơn
Đồ thị sai lệch vị trí tại các điểm và mòn dọc trục khi Fa =
Hình 4.8

3500(N) và n = 100(vg/ph), môi trường theo TCVN 7699-2-30,

91

không bôi trơn
Hình 4.9

Hình 4.10

Hình 4.11

Hình 4.12

Đồ thị hệ số tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30 và có bôi trơn
Đồ thị hệ số tuổi thọ VMĐB khi làm việc trong môi trường
TCVN 7699-2-30 và có bôi trơn
Đồ thị tốc độ mòn khi VMĐB làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30, không bôi trơn
Đồ thị tốc độ mòn khi VMĐB làm việc trong môi trường TCVN
7699-2-30, có bôi trơn

XIII

98

99

102

103


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cơ khí là ngành công nghiệp nền tảng, sản phẩm của cơ khí được ứng dụng rộng rãi
trong hầu hết các các ngành kinh tế xã hội. Từ công nghiệp vũ trụ, công nghiệp khai thác
tài nguyên thiên nhiên, công nghiệp hóa học, đến cả công nghiệp du lịch, đặc biệt là công
nghệ thông tin cũng đều phải sử dụng các sản phẩm, thiết bị, cơ cấu, máy móc cơ khí với
từng mức độ khác nhau.
Mới đây, ngày 11 tháng 4 năm 2014, phát biểu tại Hội nghị tổng kết 10 năm thực hiện
chiến lược phát triển ngành Cơ khí. Thủ Tướng chính phủ nhấn mạnh: “Cơ khí là ngành
công nghiệp nền tảng, có vị trí quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa

đất nước. Chính phủ rất quan tâm tới phát triển ngành Cơ khí, đặc biệt là Cơ khí chế tạo”.
Trong lĩnh vực chế tạo và gia công cơ khí chính xác, máy công cụ CNC là lựa chọn ưu
tiên hàng đầu hiện nay. Không chỉ có ưu thế về độ chính xác do máy CNC được trang bị hệ
thống đo kiểm, phản hồi và điều chỉnh tác động ngay trong quá trình gia công sản phẩm,
mà gia công CNC còn đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt do giảm thiểu thời gian gia công nhờ
tự động hóa cao các chuyển động phụ (cấp phôi, thay dao, bù dao,...), hoặc thực hiện đồng
thời nhiều nguyên công khác nhau.
Các chuyển động tịnh tiến dao hoặc phôi trong máy công cụ cần có các cơ cấu truyền
động từ động cơ đến cơ cấu chấp hành như: Vít me – đai ốc, bánh răng – thanh răng hoặc
tay quay – thanh truyền... Do vít me – đai ốc bi (VMĐB) có kết cấu khử khe hở, ma sát
nhỏ nên độ chinh xác truyền động và hiệu suất cao hơn. Vì vậy, VMĐB ngày càng được sử
dụng rộng rãi trong máy công cụ, đặc biệt là máy công cụ CNC và đem lại hiệu quả kinh tế
rõ rệt
Do độ chính xác VMĐB quyết định độ chính xác chi tiết được gia công nên trên thế
giới đã có nhiều nghiên cứu, khảo sát các vấn đề liên quan tới cụm chi tiết VMĐB. Hiện
nay, tuổi thọ của bộ truyền này được ước lượng qua thời gian làm việc hoặc quãng đường
ma sát với độ tin cậy 90%. Tuổi thọ và độ tin cậy của VMĐB phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Tải, tốc độ, môi trường,... trong đó yếu tố môi trường nhiệt ẩm chưa được quan tâm nghiên
cứu nhiều. Đánh giá tuổi thọ và độ tin cậy VMĐB của máy công cụ CNC trên cơ sở mòn
trong điều kiện khí hậu Việt Nam có ý nghĩa khoa học và thực tế rất cao, do xu hướng thiết
kế, sử dụng VMĐB trong các bộ truyền động tịnh tiến chính xác ngày càng tăng và môi
trường làm việc của VMĐB tại Việt Nam là môi trường nhiệt đới ẩm. Mặt khác, bộ truyền
VMĐB hiện nay trong nước chưa sản xuất được và nhập khẩu từ nhiều nguồn khác nhau,

1


vì vậy tuổi thọ và độ tin cậy phân tán trong khoảng rộng. Kết quả nghiên cứu về mòn của
VMĐB là cơ sở cho việc tính toán xác định tuổi thọ, độ tin cậy và kế hoạch bảo dưỡng, sửa
chữa, thay thế VMĐB trong điều kiện Việt Nam.

2. Mục đích nghiên cứu của luận án
-

Xác định ảnh hưởng của môi trường theo TCVN 7699-2-30 của Việt Nam đến tốc độ

mòn của VMĐB trong điều kiện có bổ sung chất bôi trơn và không bổ sung chất bôi trơn.
-

Xác định hệ số tuổi thọ trong công thức tính tuổi thọ VMĐB theo tiêu chuẩn ISO khi

làm việc trong môi trường TCVN7699-2-30 cùng các mức tin cậy đặt ra.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu là VMĐB có mã hiệu: ISO 3408 – 16 x 05 x 222 – T7R4,
thường được sử dụng trong máy CNC cỡ nhỏ và trong các thiết bị cơ điện tử công nghiệp.
Phạm vi nghiên cứu:
-

Môi trường thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm theo TCVN 7699-2-30

-

Tải và tốc độ quay của VMĐB được xác định theo cỡ máy CNC và điều kiện sử dụng,

cụ thể:

-



Tải “F”: Từ 2500 N đến 3500 N



Tốc độ quay trục vít me “n”: Từ 78 vòng/phút đến 100 vòng/phút

Các nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện không bổ sung chất bôi trơn, có kiểm

chứng với điều kiện bổ sung bôi trơn theo tiêu chuẩn.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
-

Đưa ra phương pháp xác định mòn dọc trục của VMĐB.

-

Đưa ra được “hệ số tuổi thọ” bổ sung vào công thức tính tuổi thọ VMĐB theo ISO

3408 khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30.
-

Xác định được sự biến thiên hệ số tuổi thọ m theo độ tin cậy thực tế.

Ý nghĩa thực tiễn
-

Kết quả nghiên cứu có thể dùng để tham khảo và làm cơ sở khoa học cho việc xác

định tuổi thọ theo độ tin cậy của cụm VMĐB khi làm việc trong điều kiện khí hậu nhiệt

đới ẩm Việt Nam, từ đó có kế hoạch điều chỉnh, bảo dưỡng, thay thế phù hợp cho từng đối
tượng sử dụng có yêu cầu độ tin cậy khác nhau.
-

Phần lớn các máy công cụ CNC sử dụng VMĐB tại Việt Nam được nhập khẩu từ

nhiều nguồn khác nhau, có chất lượng khác nhau nên việc nghiên cứu ảnh hưởng khí hậu

2


nhiệt đới ẩm giúp người sử dụng có lựa chọn các thiết bị có tích hợp cụm VMĐB cho phù
hợp với điều kiện nhiệt ẩm ở Việt Nam.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu lý thuyết mòn, các yếu tố ảnh hưởng đến mòn, mối quan hệ giữa mòn và
độ chính xác, tuổi thọ của VMĐB.
Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo, phương pháp đo, thiết kế hệ thống tạo tải, thiết kế
nguyên lý làm việc cho hệ thống thiết bị thí nghiệm.
Thực nghiệm:
Xây dựng Quy hoạch thực nghiệm, thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm.
Tổ chức thực nghiệm mòn cho VMĐB khi làm việc ở các điều kiện tải, tốc độ trong
điều kiện môi trường TCVN 7699 – 2 – 30.
Xử lý số liệu thực nghiệm, xây dựng và đánh giá hàm hồi quy với các công cụ, phần
mềm chuyên dụng cho tính toán, mô phỏng.
6. Nội dung luận án
Nội dung chính luận án bao gồm
Chƣơng 1: Tổng quan về vít me – đai ốc bi
Phân tích tổng quan về các dạng VMĐB thông dụng, vai trò của VMĐB trong máy

công cụ CNC và một số vấn đề liên quan tới VMĐB. Đánh giá các kết quả nghiên cứu đã
có của các tác giả trong và ngoài nước có liên quan, đưa ra những vấn đề mà luận án sẽ tập
trung giải quyết.
Chƣơng 2: Lý thuyết tuổi thọ và độ tin cậy vít me – đai ốc bi trên cơ sở mòn
Trình bày các công trình nghiên cứu, tính toán của các nhà khoa học; Tiêu chuẩn có
liên quan và phục vụ cho hướng nghiên cứu của đề tài.
Chƣơng 3: Phương pháp, hệ thống thiết bị thực nghiệm và đo mòn
Sử dụng phương pháp thiết kế dạng modul để thiết kế nguyên lý và kết cấu máy thí
nghiệm; Quy hoạch thực nghiệm xác định phương pháp đo, sơ đồ đo sai lệch do mòn
Chƣơng 4: Kết quả thực nghiệm và đánh giá
Tổ chức thực nghiệm; Xử lý số liệu thực nghiệm; Xác định độ tin cậy, tuổi thọ VMĐB
trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam; Xác định hệ số tuổi thọ khi làm việc trong điều kiện
TCVN 7699 – 2 – 30.

3


7. Các điểm mới của luận án
Luận án đã đưa ra được phương pháp xác định mòn dọc trục VMĐB trên thiết bị thử
nghiệm với điều kiện tải và tốc độ quay thay đổi, chịu tác động của môi trường theo TCVN
7699-2-30. Luận án đã đưa ra hệ số tuổi thọ bổ sung vào công thức tính tuổi thọ VMĐB
theo ISO 3408 khi làm việc trong môi trường TCVN 7699-2-30 và đồng thời xác định
được sự biến thiên hệ số tuổi thọ m theo độ tin cậy trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam.

4


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÍT ME – ĐAI ỐC BI
1.1. Đặc điểm, vai trò của vít me – đai ốc bi
Bộ truyền VMĐB là một trong các loại của bộ truyền vít me – đai ốc, có tác dụng biến

chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tịnh tiến của đai ốc và ngược lại, hiện
được sử dụng khá phổ biến trong các máy móc, thiết bị. Hình 1.1 thể hiện hình ảnh một số
vít me – đai ốc:
Đai ốc

Trục vít
a) Vít me - đai ốc thông thường (ma sát trượt)

b) Vít me – đai ốc bi

Hình 1.1 Hình ảnh về cấu tạo một số bộ truyền vít me – đai ốc [63]

Đặc điểm bộ truyền vít me – đai ốc bi:
Trong các loại vít me – đai ốc, VMĐB có đặc điểm khác biệt bởi ma sát trong các bộ
truyền vít me – đai ốc thông thường là ma sát trượt, còn ma sát trong VMĐB là ma sát tổng
hợp cả lăn và trượt [26]. Đặc điểm này làm cho hiệu suất bộ truyền cao hơn, mất mát do
ma sát ít hơn, đáp ứng rất tốt với yêu cầu khởi động nhanh và dừng chính xác.
Trong VMĐB có rãnh hồi bi, tạo điều kiện để các bi chuyển động tuần hoàn trong đai
ốc bi. Đặc điểm này làm cho tải trung bình đặt lên từng bi là tương đối đều nhau, không có
hiện tượng mòn cục bộ một hoặc một vài viên bi trong bộ truyền.
Bằng các biện pháp khử khe hở trong bộ truyền, đồng thời có kết cấu dạng modul, bao
gồm các chi tiết tiêu chuẩn, thuận lợi cho việc gia công, chế tạo và lắp ráp chính xác
VMĐB. Nhờ đó, VMĐB có độ chính xác truyền động cao hơn, được ứng dụng trong thiết
kế chế tạo máy CNC và mở rộng ra ngày càng nhiều lĩnh vực khác. Hình 1.2 thể hiện hình
ảnh một số VMĐB thông dụng.

Hình 1.2 Hình ảnh một số bộ truyền vít me – đai ốc bi [80]

5

Sử dụng VMĐB có các ưu điểm sau [1, 15]
-

Mất mát công suất do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền   0,9;

-

Hệ số ma sát lăn phụ thuộc rất nhỏ vào vận tốc lăn của bi trong vùng làm việc. Điều

đó nâng cao khả năng chuyển động ổn định;
-

Khử khe hở và tạo sức căng ban đầu sẽ đảm bảo độ chính xác truyền dẫn cao hơn,

nhất là khi đảo chiều chuyển động.
Tuy nhiên, do đặc điểm cấu tạo mà VMĐB có những nhược điểm cơ bản:
-

Độ cứng chống biến dạng thấp hơn so với bộ truyền vít me – đai ốc khác cùng kích

cỡ.
-

Kích thước đai ốc lớn hơn so với bộ truyền vít me – đai ốc cùng thông số truyền động.

-

Khả năng chống quá tải thấp hơn so với các bộ truyền vít me – đai ốc khác.

Vai trò của vít me – đai ốc bi trong máy công cụ CNC
Các chuyển động phục vụ quá trình gia công cắt gọt trong máy công cụ nói chung,
máy CNC nói riêng đều bắt nguồn từ các động cơ điện quay. Khi cần truyền, biến đổi từ
chuyển động quay của động cơ sang tịnh tiến của bàn máy hoặc đầu trục chính,... để thực
hiện các chuyển động chạy dao (hoặc phôi), các cơ cấu vít me – đai ốc thường được lựa
chọn. Tuy nhiên, trong máy công cụ CNC – thiết bị điển hình về cơ điện tử hiện đại – yêu
cầu chuyển động tịnh tiến chính xác cao hơn, gia công linh hoạt và độ khó cao hơn,... Do
các ưu điểm nổi trội về đặc điểm cấu tạo của VMĐB, hoàn toàn thỏa mãn các yêu cầu trên
nên ngày càng được sử dụng rộng rãi, thay thế cho các loại vít me – đai ốc thông thường.
Hình 1.3 thể hiện vị trí và kết cấu VMĐB trong máy CNC, với chức năng thực hiện chuyển
động chạy dao.

Hình 1.3 Hình ảnh vị trí vít me – đai ốc bi trong máy CNC [64, 76]

6


Trong máy công cụ CNC, trục vít me thường được gá lắp cố định dọc trục với thân
máy, đai ốc được lắp cố định với bàn máy. Khi vít me thực hiện chuyển động quay nhờ hệ
thống truyền dẫn, làm cho đai ốc chuyển động tịnh tiến dọc trục vít me và đưa bàn máy
chuyển động theo. Lượng dịch chuyển của đai ốc (cũng như bàn máy) được tính theo góc
quay của trục vít me và có thể thay đổi nhờ động cơ Servo. Độ chính xác dịch chuyển bàn
máy phụ thuộc vào độ chính xác vị trí đai ốc trong VMĐB và độ chính xác của hệ thống
điều khiển, phản hồi.
Để thực hiện các chuyển động phức tạp, có thể lắp trên bàn máy một bàn máy khác,
bàn máy trên có chuyển động tịnh tiến tương đối so với bàn máy dưới nhờ VMĐB và
thường là chuyển động vuông góc. Hình 1.4 thể hiện vị trí và kết cấu VMĐB trong bàn
máy của một máy phay CNC
1
2

3

4

5
6

Hình 1.4 Vị trí vít me – đai ốc bi trong bàn dao [52]
Trên hình:
(1): VMĐB trục Y;

(2): Sống trượt bàn Y;

(3): VMĐV trục X

(4): Sống trượt bàn X

(5): Bàn trục Y;

(6): Thân máy.

Nhìn vào hình 1.4 cho thấy: Bàn trục Y (5) có thể chuyển động tương đối với thân
máy (6) theo phương của sống trượt bàn Y (2). Nếu gá lắp bàn máy trục (bàn gá phôi, bàn
gá đài dao, hay bàn trục X,...) với đai ốc của vít me – đai ốc bi trục X (3), lượng dịch
chuyển và độ chính xác dịch chuyển của bàn máy đó hoàn toàn được điều khiển và xác
định bởi (3) và (4).
Bàn máy trong máy công cụ CNC có tác dụng thực hiện những chuyển động chạy dao
(hoặc phôi) trong quá trình gia công. Chất lượng chuyển động của nó liên quan trực tiếp
đến chất lượng và độ chính xác gia công. Do đó, VMĐB chính là cụm chi tiết có ảnh

7


hưởng trực tiếp đến chất lượng quá trình gia công ( lượng dịch chuyển và độ chính xác
dịch chuyển của bàn máy).
VMĐB còn được ứng dụng trong những máy chuyên dụng khác hoặc những máy
không phải CNC. Những máy này cũng đòi hỏi độ chính xác truyền động cao, hiệu suất
làm việc lớn, ma sát nhỏ,... như: Máy đóng gói bao bì sản phẩm, dây chuyền công nghệ sản
xuất tự động, điêu khắc gỗ, …

1.2. Phân loại vít me – đai ốc bi
1.2.1. Theo hình dáng và kết cấu
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng nổi tiếng cung cấp các loại VMĐB tiêu chuẩn
như: Thomson; Carry; Steinmeyer; Kurim; NSK; KSK; HIWIN; GTEN; TBI; NIKO,
SKF,… Mỗi hãng có những ký hiệu riêng, có sản phẩm theo tiêu chuẩn riêng, có sản phẩm
theo tiêu chuẩn chung. Tuy nhiên, có thể phân loại VMĐB như sau:
Phân loại theo chiều của ren vít
Theo cách phân loại này, có hai loại ren vít là ren trái và ren phải. Bộ truyền có ren
trái tuy được đề cập đến [33, 35, 60, 69, 70, 71], nhưng ít được sản xuất sẵn, đại trà. Có thể
mặc định VMĐB có ren phải. Hình 1.5 mô tả hai loại VMĐB có ren trái và phải.

Ren trái

Ren phải

Hình 1.5 Vít me – đai ốc bi loại có ren trái và loại có ren phải.

Phân loại theo số đầu mối ren:
-

Loại có ren một đầu mối: Là loại phổ thông và hiện được sử dụng khá rộng rãi. Ren

một đầu mối là loại truyền chuyển động với độ chính xác cao hơn so với ren nhiều đầu mối
bởi chế tạo đơn giản hơn và bước vít thường nhỏ hơn. Hình 1.6 mô tả ren một đầu mối

Hình 1.6 Vít me – đai ốc bi loại có ren một đầu mối [60]

8


Với lợi thế về khả năng thay đổi tốc độ nhờ động cơ servo và hệ số ma sát nhỏ hơn rất
nhiều so với các bộ truyền vít me - đai ốc ma sát trượt thông thường nên khi cần truyền
chuyển động với vận tốc lớn thì vẫn có thể dùng loại có ren một đầu mối và thay đổi tốc độ
nhờ động cơ servo mà không bắt buộc cần đến bộ truyền VMĐB loại có ren nhiều đầu
mối.
-

Loại có ren nhiều đầu mối: Là loại được chế tạo phức tạp hơn so với loại ren một đầu

mối. Do các mối ren khi được chế tạo đều có sai số bước và sai số tích lũy, nên cần sự
chính xác rất cao giữa khoảng cách các mối ren trên đai ốc và khoảng cách giữa các mối
ren trên trục vít me tại các tiết diện khác nhau. Hình 1.7 thể hiện hình ảnh VMĐB có ren
nhiều đầu mối

Hình 1.7 Vít me – đai ốc bi loại có ren nhiều đầu mối [60]

Loại VMĐB có ren nhiều đầu mối thường có góc xoắn vít lớn nên lực dọc trục tác
động lên các bi trong bộ truyền VMĐB có ren nhiều đầu mối nhỏ hơn so với loại một đầu
mối [25, 77], ưu điểm của bộ VMĐB có ren nhiều đầu mối là tỷ số truyền lớn hơn so với
loại một đầu mối.

Việc chế tạo phức tạp hơn so với đai ốc có ren một đầu mối có cùng độ chính xác.
Loại có ren nhiều đầu mối, cụm đai ốc có hai rãnh bi độc lập với nhau, không thay đổi tải
đặt trước. Bộ truyền kiểu này không được sử dụng rộng rãi. Hình 1.8 mô tả đai ốc cho ren
nhiều đầu mối
Đai ốc Rãnh hồi bi
Nắp chuyển hướng bi

Nắp chuyển hướng bi

Trục vít me

Hình 1.8 Đai ốc có ren nhiều đầu mối [60]

Phân loại theo kiểu hồi bi trên đai ốc:
-

Loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc: Rãnh hồi bi song song với đường tâm đai ốc.

Đường dẫn bi đến rãnh hồi bi được bố trí trên nắp của đai ốc. Kết cấu VMĐB loại có rãnh

9


hồi bi theo lỗ trên đai ốc được chỉ ra trên hình 1.9. Ưu điểm của loại này là rãnh hồi bi nằm
bên trong đai ốc nên gọn và tính công nghệ cao, phân phối tải đều hơn. Tuy nhiên, kích
thước đai ốc to hơn, hạn chế hành trình hơn so với VMĐB cùng cỡ.
Đai ốc

Máng đổi
hướng bi

Rãnh hồi bi

Trục vít me

Hình 1.9 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi theo lỗ trên đai ốc [60]

-

Loại có rãnh hồi bi kiểu ống: Là loại có phương án hồi bi phổ biến nhất hiện nay do

ưu điểm dễ chế tạo, sửa chữa và căn chỉnh, kích thước đai ốc không lớn. Ống hồi bi được
lắp vào đai ốc nằm trong giới hạn kích thước đường kính ngoài của đai ốc. Nhược điểm
của phương án này là phân phối lực trên đai ốc không đều, độ bền mòn của đầu ống thấp,
kẹp chặt ống có độ tin cậy không cao. Hình 1.10 thể hiện vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi
bi kiểu ống
Rãnh hồi bi

Trục vít me

Hình 1.10 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi kiểu ống [60]

-

Loại có rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp: Rãnh hồi bi được bố trí trên một máng

lót đặc biệt. Để đặt máng lót rãnh hồi bi, trên đai ốc có phân bố các hốc cách đều theo chu
vi và được thể hiện như hình 1.11. Kết cấu này khác với các kết cấu khác ở chỗ đường hồi
bi là đường nối hai rãnh kế tiếp nhau và có ưu điểm: Kích thước đường kính đai ốc nhỏ
hơn kích thước của bộ truyền vít me khác có cùng đường kính, không bị mòn nhanh, có độ

tin cậy cao, chiều dài rãnh hồi bi nhỏ.
Đai ốc
Máng đổi hướng bi

Trục vít me

Hình 1.11 Vít me – đai ốc bi loại có rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp [60]

10


Tuy nhiên, nhược điểm của kết cấu hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp là chế tạo phức
tạp, độ khó cao, nhất là khi gia công rãnh hồi bi trên chi tiết đai ốc. Đồng thời, mỗi viên bi
chỉ chuyển động tương đối với đai ốc trên một vòng ren nên tải phân bố trên đai ốc và vít
me sẽ khó đều và phụ thuộc độ chính xác phân bố các hốc bi trên chu vi đai ốc.
Phân loại theo cách đặt tải trước và khử khe hở:
-

Loại khử khe hở và đặt tải trước bằng tấm đệm: Loại này được đặt tải để khử khe hở

bằng cách ghép nối một tấm đệm vào giữa hai đai ốc. Khi muốn tải đặt trước là kéo, chiều
dày tấm đệm là dương; Khi muốn tải đặt trước là nén, chiều dày tấm đệm là âm.
Với chiều dày tấm đệm khác nhau cho phép thay đổi tải đặt trước làm thay đổi độ
cứng của bộ truyền VMĐB. Phương pháp này có kết cấu đơn giản hơn nhưng có nhược
điểm là điều chỉnh khó khăn. Hình 1.12 mô tả vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở
và đặt tải trước bằng tấm đệm.
Tấm đệm
Tấm đệm
Tải trước kéo

Tải trước kéo

Tải trước nén

Tải trước nén

Hình 1.12 Vít me – đai ốc bi loại có kết cấu khử khe hở nhờ tấm đệm [60]

-

Loại khử khe hở bằng cách dùng đai ốc có hai hệ thống rãnh bi, với khoảng cách rãnh

lớn (hoặc nhỏ) hơn so với bước vít là α: Kết cấu này đòi hỏi chế tạo phức tạp và chính xác
hơn loại có hai đai ốc. Trong thân đai ốc chế tạo hai hệ thống rãnh bi cách nhau một
khoảng Ph ± α, trong đó α đặc trưng cho tải đặt trước ứng với từng loại VMĐB. Loại này
có nhược điểm là khoảng cách giữa hai hệ thống rãnh bi là cố định nên việc chỉnh sửa, khử
khe hở hoặc thay đổi tải đặt trước là không thực hiện được. Kết cấu loại khử khe hở kiểu
này được thể hiện ở hình 1.13. (Ph là ký hiệu bước vít me).
Đai ốc bi

Ph

Ph±

Ph

Hình 1.13 Loại có hai rãnh bi, khoảng cách tăng (giảm) so với bước vít khoảng α [60]

11

-

Loại khử khe hở bằng cách tăng kích thước bi: Là loại cần độ chính xác chế tạo cao

hơn và yêu cầu lắp ráp khắt khe hơn. Kích thước không gian rãnh bi tạo bởi ren trên trục
vít và đai ốc được chế tạo nhỏ hơn hoặc bằng kích thước bi chịu tải làm cho viên bi tiếp
xúc cả hai má của rãnh trên trục vít và cả hai má của rãnh trên đai ốc. Đai ốc của VMĐB
loại này có kích thước nhỏ nhất so với các loại khác nhưng cũng là loại có độ cứng chống
biến dạng đàn hồi nhỏ nhất, thường được dùng trong các máy CNC đòi hỏi độ chính xác,
độ cứng không quá cao hoặc trong các tay máy, robot ... Hình 1.14 thể hiện kết cấu khử
khe hở bằng cách tăng kích thước bi
Đai ốc

Trục vít

Bi tạo khoảng cách
Đai ốc

Đai ốc

Ph

Ph

Bi chịu tải

Trục vít

Trục vít

Hình 1.14 Khử khe hở bằng tăng kích thước bi [60]

-

Loại khử khe hở và đặt tải bằng lò xo: Là loại dùng lò xo có tải đặt trước khá ổn định,

khả năng thay đổi tải đặt trước dễ dàng. Tuy nhiên độ đàn hồi của cụm đai ốc cao, sẽ có
chuyển vị lớn hơn khi tải tác động lớn. Bộ truyền này thường được sử dụng trong các máy
có tốc độ cao, tải nhỏ. Hình 1.15 thể hiện kết cấu VMĐB khử khe hở và đặt tải bằng lò xo
Đai ốc A

Lò xo

Đai ốc B
Lò xo
Đai ốc A

Tải ngoài

Hình 1.15 Kết cấu khử khe hở và đặt tải bằng lò xo [60]

12

Đai ốc B