Bài giảng Chi tiết máy (Machine Design) - Chương 2: Chi tiết máy ghép - Nguyễn Xuân Hạ

CHI TIẾT MÁY GHÉP Chi tiết máy ghép 7  Khái niệm chung và phân loại  Mối ghép đinh tán  Ghép bằng hàn  Mối ghép ren  Ghép bằng then – then hoa  Ghép bằng độ dôi Nội dung Chi tiết máy ghép 8 Máy Bộ phận máy Tiết máy Tiết máy Bộ phận máy Tiết máy Tiết máy Tiết máy Tiết máy LIÊN KẾT ĐỘNG CỐ ĐỊNH Xác định theo sơ đồ động học của máy hay bộ phân máy Chế tạo, lắp ráp, vận chuyển, 1. Khái niệm chung, phân loại Chi tiết máy ghép 9 F v 1 2 3 4 5 A Theo A (c.t.4) @ z,p Ví dụ: Hệ dẫn động xích tải Hộp giảm tốc 1. Khái niệm chung, phân loại Chi tiết máy ghép 10 1. Khái niệm chung, phân loại Chi tiết máy ghép 11  Để đơn giản hóa việc chế tạo, vận chuyển => chế tạo các chi tiết đơn giản hơn và liên kết chúng với nhau.  Phân loại:  Liên kết động (li hợp)  Liên kết cố định (mối ghép)  Mối ghép:  Ghép tháo được (bu-lông, then, then hoa)  Ghép không tháo được (hàn, đinh tán,...)  Chỉ tiêu về khả năng làm việc của mối ghép gồm độ bền (của mối ghép và chi tiết ghép). Một số trường hợp yêu cầu độ kín và độ cứng. 1. Khái niệm chung, phân loại Chi tiết máy ghép 12  Cấu tạo gồm các chi tiết cần ghép (dạng tấm) + đinh tán  Phân loại: ghép chồng hoặc ghép giáp mối.  Tạo mối ghép: gia công lỗ -> đưa đinh tán qua -> tán đinh tạo mũ. Theo phương pháp tán:  Tán nguội -> giữa thân đinh và lỗ ghép không có khe hở -> đinh tán chịu dập và cắt ngay từ đầu.  Tán nóng: nung nóng đinh trước khi tán -> khi nguội co lại -> ma sat +khe hở giữa thân đinh và lỗ ghép -> khi lực > ma sát, đinh chịu cắt dập và uốn. Ghép bằng đinh tán Chi tiết máy ghép 13  Liên kết các chi tiết ghép bằng cách nung chảy vật liệu.  Phân loại: hàn giáp mối, hàn chồng, hàn góc hoặc hàn điểm. Ghép bằng hàn Chi tiết máy ghép 14 Tính mối hàn về độ bền (quy ước)  Mối hàn giáp mối tính như chi tiết liền, với ứng suất cho phép lấy giảm đi tùy theo phương pháp hàn thông qua hệ số độ bền φ: [ϭ]’ = φ.[ϭ]; []’ = φ.[] với φ = 0,9...1,0  Mối hàn chồng tính quy ước theo độ bền cắt, tiết diện nguy hiểm là tiết diện phân giác của cạnh hàn. Lưu ý thêm về sự phân bố ứng suất không đều trong mối hàn dọc.  Mối hàn góc tùy theo kết cấu được tính như giáp mối (mối hàn có vát cạnh chi tiết – kiểu K) hoặc như hàn chồng.  Tùy đặc tính ứng suất, mối hàn có thể tính theo độ bền tĩnh hoặc độ bền mỏi.  Cần phân tích xem mối hàn thuộc loại nào để tính. 2. Tính mối ghép bằng hàn Chi tiết máy ghép 15 Ví dụ tính mối hàn (1)  Mối hàn thuộc loại nào? sb F A F sb MM F u M     6/2 2. Ghép bằng hàn ' 2 6 [ ] M F sb bs      Chi tiết máy ghép 16 2. Ghép bằng hàn '[ ] = [ ]    Hệ số độ bền Chi tiết máy ghép 17  Mối hàn thuộc loại nào?  Khi nào lấy   tb Ví dụ tính mối hàn (2) 2. Ghép bằng hàn   ' 2 .0,7 F l k    Chi tiết máy ghép 18  Mối hàn thuộc loại nào? Ví dụ tính mối hàn (3) 2. Ghép bằng hàn   ' 0,7 (2 l )d n F k l     Chi tiết máy ghép 19 Ví dụ tính mối hàn (4) 2. Ghép bằng hàn .0,7 . .d dk l b M  '[ ] 0,7 . . d d M k l b    dl b Xem như ứng suất tiếp dọc theo mối hàn sinh ra ngẫu lực chống lại mômen tác dụng Chi tiết máy ghép 20 B 2. Ghép bằng hàn Ví dụ tính mối hàn (5) 20,7 . . . . 0,7 . . . . 6 n d u d n k l M A b W k l l       ' 2 [ ] 0,7 . 0,7 . . 6 n d n M k l k l l     0,5d nl l Xem như ứng suất tiếp dọc theo mối hàn và phân bố đều trên suốt chiều dài. Mômen ngoài cân bằng với mômen trong mối hàn ngang và ngẫu lực trong mối hàn dọc Chi tiết máy ghép 21 2. Ghép bằng hàn Ví dụ tính mối hàn (6)   ' 20,7 .0,7 .(2 ) 0,7 . . 6 F M nd n d n F M k lk l l k l l           Chi tiết máy ghép 22 2. Ghép bằng hàn Ví dụ tính mối hàn (7) Tính như hàn giáp mối Tính như hàn chồng   ' 2. / 6 . M F S l S l       ' 22.0,7 . / 6 2.0,7 . M F k l k l     Chi tiết máy ghép 23 2. Ghép bằng hàn Ví dụ tính mối hàn (8) Ứng suất xoắn Ứng suất uốn 2 2 0,7 . . x T k d    2 4 0,7 . . u u M k d      '2 2 x u      Chi tiết máy ghép 24  Khái niệm về ren và các thông số cơ bản  Theo profil (mặt ren): ren tam giác, ren vuông, ren thang, ren răng cưa, ren tròn.  Theo công dụng: ren lắp ghép và ren truyền động (yêu cầu ma sát thấp trên mặt ren) π.d2 3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 25  Mối ghép bu-lông  Vít  Vít cấy (gu-dông)  Phòng lỏng mối ghép 3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 26  Các trường hợp tải  Bu-lông chịu lực dọc  Không xiết  Xiết, không chịu lực ngoài  Xiết, chịu thêm ngoại lực  Bu-lông chịu lực ngang  Có khe hở giữa thân bu-lông và lỗ  Không có khe hở giữa thân bu-lông và lỗ  Điều kiện bền  Mối ghép không trượt, tách hở  Các chi tiết không bị hỏng tĩnh, mỏi 3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 27 Tính bu-lông chịu lực dọc  Không xiết: bu-lông chịu kéo =>  Xiết, không chịu lực ngoài (p=0) Khi xiết => bu-lông chịu thêm xoắn T = V.tg( + ' ).d2 / 2  Xiết, chịu thêm ngoại lực F: ngoại lực F chia 2 phần, .F tác dụng lên bu-lông, (1-).F tác dụng tách các tấm ghép. Để mối ghép không tách hở => xiết lực V = k.(1-).F (hsat k>1) Ứng suất cho phép [k / ] phụ thuộc tính chất tải trọng và việc có kiểm tra lực xiết hay không. ][ / kk d F    421 ][ F4 d1     chk  60,  / / , kd V td    4 31 3 2 1 22 ][ ,.   V d 314 1  / / , kd FV td     4 31 3 2 1 22 3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 28 Tính bu-lông chịu lực ngang  Có khe hở giữa thân bu-lông và lỗ: Để các chi tiết ghép không trượt => cần xiết, tạo ma sát cần thiết Fms > F hay Fms = k.F; Fms = V.f.i => V = k.F/(f.i) và bu-lông được tính như trường hợp xiết, không chịu lực ngoài.  Không có khe hở Do bu-lông đóng vai trò chốt nên các các chi tiết ghép không bị trượt tương đối => không cần xiết. Bu lông được tính theo cắt. Thân bu lông và lỗ tấm ghép được kiểm tra độ bền dập là đường kính thân bu-lông với sk là chiều dày tấm k và nếu sk > do lấy sk = do     420 / / d iF    i F d .4 0  kd k d sd iF , /  0 3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 29 Tính bu-lông nhóm chịu tải trong mặt phẳng ghép  Giả thiết: bu-lông cùng loại và xiết như nhau => cần phân tích và tìm bu-lông chịu tải nặng nhất và tính với bu lông này.  Ví dụ: nhóm bu-lông chịu đồng thời lực P và mômen M P => FPi M => FMi Tìm được Fi,max và tùy lắp có khe hở hay không có khe hở giữa bu-lông và lỗ tấm ghép để áp dụng các công thức tương ứng. MiPii FFF   3. Ghép bằng ren Chi tiết máy ghép 30  Thường dùng ghép trục tròn và các chi tiết quay để truyền mô-men xoắn  Kích thước then/ then hoa được tiêu chuẩn hóa  Tính mối ghép then theo cắt và dập (l = chiều dài then):  Then hoa tính theo dập:  - hệ số phân bố tải không đều trên các răng  Then hoa di động còn được kiểm tra về mòn.   bl dT /2    dd lth dT    1 2 /  dmd lhz dT    /2 4. Ghép bằng then và then hoa Chi tiết máy ghép 31  Dùng ghép trục tròn và các chi tiết quay để truyền mô-men xoắn  Trục có đường kính thực tế > lỗ, khi ép vào => áp suất p => ma sát giữ không trượt  Tính toán mối ghép = chọn kiểu lắp hợp lý, truyền được tải + không làm hỏng chi tiết.  Tính áp suất cần thiết khi chịu momen T và lực dọc F với k – hệ số an toàn; d là đường kính lắp ghép; f – hệ số ma sát, tùy phương pháp ép  Chọn độ dôi yêu cầu  Tra bảng chọn kiểu lắp  Kiểm tra điều kiện bền của chi tiết, tính theo độ dôi max: Theo t tính pt và cần đảm bảo điều kiện bền của chi tiết bao (2) và bị bao (1):   fdl dTFk p    22 2 /  2211 ECECpdtt //   2121 zzyc RR  ,  2121 zzt RR  ,max 2 2 1 2 12 2 22 2 2 2 và 2 d dd p d dd p chch     5. Ghép bằng độ dôi Chi tiết máy ghép 32 Ôn tập  Vì sao phải ghép các chi tiết máy. Phân loại.  Chỉ tiêu tính toán mối ghép.  Mối ghép hàn - kết cấu và phân loại. Tính mối ghép hàn về độ bền  Mối ghép ren - kết cấu, phân loại. Tính mối ghép ren và ghép nhóm.  Mối ghép then và then hoa. Ứng dụng và tính toán.  Ghép bằng độ dôi. Khái niệm chung, phạm vi sử dụng. Tính mối ghép độ dôi.