Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12173-2:2017 (hoàn toàn tương đương với ISO 23848-2:2009) về Máy công cụ - Trục then hoa bi - Phần 2: Tải trọng động danh định, tải trọng tĩnh danh định và tuổi thọ danh định do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 39 Máy công cụ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp tính toán kỹ thuật nhằm xác định các thông số tải trọng và tuổi thọ của trục then hoa bi, phục vụ trực tiếp cho công tác thiết kế, chế tạo và nghiệm thu thiết bị trong ngành cơ khí chế tạo máy.

Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các loại trục then hoa bi tuần hoàn được sử dụng trong máy công cụ và các thiết bị cơ khí chính xác khác. Đối tượng áp dụng bao gồm các doanh nghiệp sản xuất, chế tạo linh kiện máy công cụ, các kỹ sư thiết kế hệ thống truyền động cơ khí, các cơ quan kiểm định chất lượng sản phẩm công nghiệp và các bên liên quan sử dụng trục then hoa bi trong hoạt động sản xuất, vận hành máy móc.

Nội dung cốt lõi của TCVN 12173-2:2017

1. Phạm vi và điều kiện áp dụng (Điều 1)

• Xác định các phương pháp tính toán tải trọng động danh định cơ bản, tải trọng tĩnh danh định cơ bản và tuổi thọ danh định cho trục then hoa bi tuần hoàn.
• Quy định các điều kiện biên và giả định kỹ thuật khi thực hiện tính toán, đảm bảo tính chính xác và đồng bộ với các tiêu chuẩn quốc tế về ổ lăn và truyền động cơ khí.

2. Tài liệu viện dẫn (Điều 2)

• Liệt kê các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia liên quan làm cơ sở đối chiếu và áp dụng song song, đặc biệt là các tiêu chuẩn về thuật ngữ, ký hiệu của ổ lăn và các chi tiết truyền động tuần hoàn bi.

3. Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)

• Trục then hoa bi (Ball spline): Hệ thống truyền động tuyến tính gồm trục có rãnh dọc và đai ốc chứa các viên bi tuần hoàn, cho phép truyền mô-men xoắn đồng thời với chuyển động tịnh tiến dọc trục.
• Tuổi thọ danh định (Rating life): Thời gian làm việc hoặc quãng đường di chuyển mà một nhóm các trục then hoa bi giống nhau có thể đạt được hoặc vượt quá trước khi xuất hiện dấu hiệu mỏi vật liệu đầu tiên trên 90% số lượng mẫu thử.
• Tải trọng động danh định cơ bản (Basic dynamic load rating): Tải trọng hướng tâm hoặc mô-men xoắn không đổi mà trục then hoa bi có thể chịu được để đạt được tuổi thọ danh định là một quãng đường di chuyển tiêu chuẩn quy định.
• Tải trọng tĩnh danh định cơ bản (Basic static load rating): Tải trọng hướng tâm tĩnh hoặc mô-men xoắn tĩnh gây ra biến dạng vĩnh cửu tổng cộng tại điểm tiếp xúc chịu lực lớn nhất giữa viên bi và rãnh lăn bằng 0,0001 lần đường kính viên bi.

4. Ký hiệu và đơn vị đo lường (Điều 4)

• Hệ thống hóa toàn bộ các ký hiệu toán học, vật lý sử dụng trong các công thức tính toán như lực tác dụng, mô-men xoắn, đường kính vòng tròn tích bi, số lượng đường rãnh chịu lực, hệ số độ cứng, hệ số nhiệt độ và hệ số tải trọng.
• Quy định thống nhất các đơn vị đo lường theo hệ SI (Newton cho lực, Newton-mét cho mô-men xoắn, milimét cho kích thước hình học) nhằm tránh sai lệch trong quá trình tính toán thiết kế.

5. Phương pháp tính toán tải trọng động danh định và tuổi thọ danh định

• Xác định công thức tính toán tải trọng động danh định cơ bản dựa trên các thông số hình học của trục then hoa bi, bao gồm đường kính bi, góc tiếp xúc, số lượng bi chịu tải và số lượng rãnh dọc trục.
• Công thức tính toán tuổi thọ danh định (tính bằng kilômét di chuyển hoặc giờ hoạt động) có tính đến các hệ số hiệu chỉnh thực tế như hệ số nhiệt độ làm việc, hệ số độ cứng bề mặt rãnh lăn, hệ số tải trọng động và hệ số tiếp xúc khi có nhiều đai ốc cùng hoạt động.

6. Phương pháp tính toán tải trọng tĩnh danh định và hệ số an toàn tĩnh

• Xác định công thức tính toán tải trọng tĩnh danh định cơ bản dựa trên giới hạn bền tiếp xúc Hertz giữa viên bi thép và rãnh lăn của trục và đai ốc.
• Quy định cách xác định hệ số an toàn tĩnh tối thiểu đối với các điều kiện vận hành khác nhau (vận hành êm, vận hành có va đập, vận hành bình thường) nhằm ngăn ngừa hiện tượng biến dạng dẻo bề mặt gây kẹt bi hoặc giảm độ chính xác của hệ thống.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12173-2:2017 (ISO 23848-2:2009) có hiệu lực kể từ ngày ban hành theo quyết định của Bộ Khoa học và Công nghệ và được áp dụng rộng rãi trên phạm vi toàn quốc đối với các hoạt động liên quan đến thiết kế, chế tạo và đánh giá chất lượng trục then hoa bi trong máy công cụ.