Bài giảng Chi tiết máy - Chương 15: Chi tiết máy ghép - Phan Tấn Tùng
6.6.4 Mối ghép nhóm bu lông chịu lực bất kỳ
Dạng hỏng
• mối ghép bị tách hở
• mối ghép bị trượt
• bu lông bị phá huỹ ở chân ren
Chỉ tiêu tính
• tránh tách hở
• tránh trượt
• tránh phá huỷ bu lông
42 trang |
Chia sẻ: linhmy2pp | Ngày: 18/03/2022 | Lượt xem: 211 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Chi tiết máy - Chương 15: Chi tiết máy ghép - Phan Tấn Tùng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Chương 15 CHI TIẾT MÁY GHÉP
1. Khái niệm chung
• Mốighépcóthể tháo đượchoặc không tháo được
• Ghép 2 hoặc nhiềuchi tiếtvối nhau, truyềnmômenvàlực
2. Mối ghép then và then hoa
2.1 Mối ghép then
Công dụng: truyềnmômenxoắnchomối ghép trụcvớibànhrăng, bánh
đai, bành xích, bánh vít .
Phân loại:
• Then ghép lỏng: then bằng, then bán nguyệt, then dẫnhướng
• Then ghép căng: then ma sát, then vát, then tiếptuyến
Đặc điểm:
• Kếtcấu đơngiản, dễ tháo lắp, giá thành thấp
• Do làmrãnhtrêntrụcnẹngâytập trung ứng suất, làm yếutrục 1
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.1.1 Then bằng (then ghép lỏng)
• truyềnmômenxoắn, không
truyềnlựcdọctrục
• mặtlàmviệclà2 mặtbên
• có thể dùng 2 then (cách nhau
1800) hay 3 then (1200)
• chọn then theo tiêu chuẩntheo
đường kính trục
2
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Tiêu chuẩnthen bằng
3
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Tính then bằng
• Dạng hỏng: cắtvàdập
• Chỉ tiêu tính: σ d ≤ []σ d τ c ≤ [τ c ]
• Công thức:
Kiểmtraứng suấtdập
F 2T
σ d = = ≤ []σ d
t2 ×l d ×t2 ×l
Với l là chiềudàiphầntiếpxúccủathen
Chiềudàiphầntiếpxúccủathen
2T
l ≥
d ×t2 ×[]σ d
Ứng suấtcắtChiềudàiphầntiếpxúccủathen
F 2T 2T
τ c = = ≤ []τ c l ≥
b×l b× d ×l b× d ×[]τ c
4
Chọn l lớnnhất trong 2 giá trị trên
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.1.1 Then bán nguyệt (then ghép lỏng)
• truyềnmômenxoắn, không
truyềnlựcdọctrục
• mặtlàmviệclà2 mặtbên
• chọn then theo tiêu chuẩntheo
đường kính trục
• thường sử dụng cho trụchìnhcôn
Tính then bán nguyệtgiống then bằng
2.1.3 Then vát (then ghép căng)
• truyềnmômenxoắnvàlựcdọctrục
• làm việcmặttrênvàdưới
• chọn then theo đktrục
• phải dùng lựcép(đóng) vào
• thường lắp ởđầutrục 5
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Tính then vát
• Dạng hỏng: dậpmặttrên(dưới)
• Chỉ tiêu tính: σ d ≤ []σ d
• Công thức:
Phảnlựctrênbề mặttiếpxúcphânbố theo
hình tam giác
Cân bằng mômen xoắn
Fn ×b 6T
T = + f × F × d Fn =
6 n ⇒ b + 6 f d
Kiểmtraứng suấtdập
F 12T
σ = n = ≤ []σ
d 0.5bl l b(b + 6 f d) d
Với l là chiềudàiphầntiếpxúccủathen
6
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.1.4 Then tiếptuyến(then ghépcăng)
7
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.2 Mối ghép then hoa
8
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Công dụng: truyềnmômenxoắn
Đặc điểm:
•Độ đồng tâm cao
•Truyềnmômenxoắnlớn
•Chịu đượcvađậpvàtảitrọng động
•Độ bềnmõicao
•Chế tạophứctạp
•Có thể di chuyểnchi tiếtdọctrục
Phân loại:
•Then hoa chữ nhật
•Then hoa tam giác
•Then hoa thân khai
9
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Các kiểu định tâm
• Định tâm theo đường kính trong d: độ đồng tâm cao
• Định tâm theo đường kính ngoài D: độ đồng tâm cao, thường sử dụng
khi không nhiệtluyện sau khi gia công then
• Định tâm theo bề rộng b: truyền mômen xoắnlớn, thường dùng khi vận
tốcthấp
10
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Tính then hoa
•Dạng hỏng: dậpbề mặtbên
•Chỉ tiêu tính: σ d ≤ []σ d
•Công thức tính:
Ứng suấtdập
2T
σ d = ≤ []σ d
dm l h Z Ψ
Then hoa bi
11
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.3 Mối ghép hàn
2.3.1 Khái niệm chung
Công dụng: là mối ghép không tháo được, dùng ghép hai chi tiếtvới
nhau.
Phân loại:
• Hàn điện(hànhồ quang), hàn hơi, hàn tiếp xúc, hàn plasma,hàn laser
• Hàn chồng, hàn giáp mối, hàn chữ T, hàn góc
• Hàn tiếpxúcđiểm, hàn tiếpxúcđường
• Hàn chắc, hàn chắckín
12
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
13
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
2.3.2 Mốihànchồng
MốihànchịulựcF
Tiếtdiện nguy hiểmlàtiếtdiện
phân giác củamốihàn
Ứng suấttiếp
F
τ '= ≤ []τ '
0.7 k l
Mốihànchịumômen
6M
τ '= ≤ []τ '
0.7 k l 2
14
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Mốihànchịulực F và mômen M
F 6M
τ '= + ≤ []τ '
0.7 k l 0.7 k l 2
2.2.3 Mốihàngiápmối
MốihànchịulựcF
Xem như là 1chi tiết nguyên, nhưng
do ảnh hưởng của nhiệt độ nên
vùng lân cậnmốihàncơ tính bi giảm
do đótasử dụng ứng suấttiếpcho
phép []σ '
Ứng suấtpháp
F
σ = ≤ []σ '
k δ l k
15
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
MốihànchịumômenM
6M
σ F = ≤ []σ 'k
δ l 2
Mốihànchịulực F và mômen M
F 6M
σ = + ≤ []σ 'k
δ l δ l 2
2.2.5 Mốihànchữ T
MốihànchịulựcF
F
σ = ≤ []σ '
k δ l k
16
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
MốihànchịumômenM
6M
σ F = ≤ []σ 'k
δ l 2
Mốihànchịulực F và mômen M
F 6M
σ = + ≤ []σ 'k
δ l δ l 2
17
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6. Mối ghép ren
6.1 Khái niệm
• Là mối ghép có thể tháo được
• Thông thường là ren tam giác
• Ren kẹpchặtsử dụng ren 1 đầumối
Đặc điểm
• Cấutạo đơngiản
• Sứcbền cao
• Dễ tháo lắp
• Giá thành thấpdo
đượcsảnxuấthàngloạt
• Sứcbền mõi kém
18
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Các biện pháp phòng lỏng
19
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
20
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.2 Thông số hình học
• Đường kính đỉnh ren d (tiêu chuẩnbảng 17.2 trang 562)
• Đường kính chân ren d1 (bảng 17.7 trang 581)
d + d
• Đường kính trung bình d (bảng 17.7 trang 581) d = 1
2 2 2
• Bướcrenp (bảng 17.2 trang 562)
• Số mốirenZ1 (ren kẹpchặtZ1 = 1)
• Bướcxoắn ốc pz = Z1 p
p
• Góc nâng ren tanγ = z
π d2
• Các thông số nhưđường kính đầu
bu lông, chiềucaođầu bu lông,
chiều cao đai ốc đã đượctiêuchuẩn
qui định theo quan điểmsứcbền đều
21
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.3 Vậtliệuvàứng suất cho phép
6.3.1 Vậtliệu
• Vậtliệuchế tạo bu lông là thép carbon thường, thép carbon chất
lượng tốthay théphợpkim> tiêuchuẩnqui định cấpbền(Grade) như
bảng sau.
σb σch
↓↓
22
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.3.2 Ứng suất cho phép
σ ch
• Ứng suất kéo []σ k =
[]s
• [s]: hệ số an toàn 1.5 ~ 4 : thép carbon tảitrọng tĩnh
2.5 ~ 5 : thép hợpkimtảitrọng tĩnh
6.5 ~ 10: thép carbon tảitrọng thay đổi
5 ~ 7.5 : thép hợpkimtảitrọng thay đổi
• Ứng suấttiếp
[]τ = 0.4σ ch tảitrọng tĩnh
[]τ = ()0.2 ÷ 0.3 σ ch tảitrọng thay đổi
• Ứng suấtdập
[]σ d = 0.8σ ch đốivớithép
[]σ d = ()0.4 ÷ 0.5 σ b đốivớigang
23
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.4 Lý thuyếtkhớpvít
Mômen ma sát trên bề mặtren
V d tan(γ + ρ') (Nmm)
T = 2
r 2
V: lựcxiết (N)
ρ’: góc ma sát tương đương ρ'= arctan f '
Đốivớirenkẹpchặt f’ = 1.15 f
24
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.5 Tính mối ghép bu lông đơn
6.5.1 Mốighéplỏng chịulựcdọctrục
Dạng hỏng: kéo đứt ở chân ren
Chỉ tiêu tính: σ k ≤ [σ k ]
Công thức tính:
F
Ứng suất kéo
σ k = 2 ≤ []σ k
πd1
4
4F
Đường kính chân ren d1 ≥
π[]σ k
Tra bảng 17.7 và 17.2 để tìmbulôngtiêuchuẩn
25
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
26
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
27
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.5.2 Mốighépchặt, không chịulựcdọctrục
Dạng hỏng: phá huỷởchân ren
2 2
Chỉ tiêu tính: σtd = σ k + 3τ x ≤ [σ k ]
Công thức tính:
Ứng suất kéo Mômen ma sát trên bề mặtren
F
V d2 tan()γ + ρ'
σ k = 2 Tr =
πd1 2
4 Ứng suấttiếp
Thay vào ứng suấttương đương Tr Tr 8Vd2 tan(γ + ρ')
τ x = = 3 = 3
W0 π d1 π d1
σ td ≈1.3σ k
16
Đường kính chân ren
4×1.3× F
d1 ≥
π[]σ k
28
Tra bảng để tìmbulôngtiêuchuẩn
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.5.3 Mốighépchịulực ngang
A. Trường hợplắpcókhehở
Dạng hỏng: tấm ghép bị trượt và phá huỷởchân ren
Chỉ tiêu tính: để tránh trượt Fms ≥ F
2 2
để tránh phá huỷ chân ren σtd = σ k + 3τ x ≤ [σ k ]
Công thức tính: lực ma sátFms = V f i ≥ F i: số bề mặt ghép
LựcxiếtV để tránh trượt
kF k: hệ số an toàn
V =
i f
Đường kính trục để tránh phá huỷ chân ren
4 ×1.3×V
d1 ≥
π []σ k
Tra bảng 17.7 và 17.2 để tìmbulôngtiêuchuẩn
29
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
B. Trường hợplắpkhôngkhehở
Dạng hỏng: thân bu lông bị cắtvàdập
Chỉ tiêu tính: τ c ≤ [] τ c σ d ≤ [ σ d ] vớilàgiátr[σ d ] ị bé của2 bề mặttx
Công thức tính:
Ứng suấtcắt Đường kính thân bu lông theo ứng suấtcắt
F
τ c = 2 ≤ []τ c 4F
π d d0 ≥
0 i iπ[]τ
4 c
Ứng suấtdập đốivớitấm2 Đường kính thân bu lông theo σd tấm2
F F
σ = ≤ []σ d0 ≥
d d h []σ
h2d0 2 d
Ứng suấtdậptấm 1và 3 Đường kính theo σd tấm1 và3
F F
σ d = ≤ []σ d d0 ≥
()h1 + h3 d0 ()h1 + h3 []σ d
30
Chọnd0 lớnnhấtvàtrabảngtìmbulôngtiêuchuẩn
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.5.4 Mốighépđượcxiếtchặt, chịulựcdọctrục
Độ mềmcủatấmghép Độ mềmcủa bu lông
Lm L
λm = λ = b
E A b
m m Eb Ab
Hệ số ngoạilực
λ
χ = m thông thường χ = (0.2 ÷ 0.3) 31
λm + λb
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Dạng hỏng: tấm ghép bị tách hở, thân bu lông bị phá huỷởchân ren
Chỉ tiêu tính: để tránh tách hở V '≥ 0
2 2
để tránh phá huỷởchân ren σ td = σ k + 3τ x ≤ [σ k ]
Công thức tính:
Lựctácđộng lên tấm ghép sau khi xiếtchặ và chịulựcdọctrục
V '=V − (1− χ)F ≥ 0
LựcxiếtV để tránh tách hở
V ≥ (1− χ)F hoặc V = k(1− χ)F
Lựcdọctrụctácđộng lên bu lông
Fb = V + χF
4(1.3V + χF )
Đường kính bu lông (xiếtchặtrồichịulực) d1 ≥
π[]σ k
Đường kính bu lông (xiếtchặtvàchịulực đồng thời)
4×1.3()V + χF Tra bảng tìm bu lông tiêu chuẩn
d1 ≥ 32
π[]σ k
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.6 Tính mối ghép nhóm bu lông
Nguyên tắctínhtoán
• Phân tích lựctácđộng về từng bu lông
• Tính như mốighépbulôngđơn cho bu lông chịulựclớnnhất
• Chọn các bu lông còn lạibằng bu lông chịulựclớnnhất
6.6.1 Nhóm bu lông chịulực ngang nằm trong mặtphẳng ghép và đi qua
trọng tâm mối ghép
Giả thiết: lựctácđộng lên các bu lông bằng nhau
F Tính như mối ghép bu lông đơnchịu
F = F = ... = F =
F1 F 2 Fi Z lực ngang. Trường hợpcókhehở
LựcxiếtV để tránh trượt Đgkínhbulôngtránhpháhuỷ chân ren
kFFi kF 4×1.3×V 4×1.3× k × F
V = = d1 ≥ =
i f i f Z π ×[]σ k π ×[]σ k ×i × f × Z
Tra bảng chọnbulôngtiêuchuẩn 33
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
34
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.6.2 Nhóm bu lông chịumômennằmtrongmặtphẳng ghép
Giả thiết: lựctácđộng lên từng bu lông tỉ lệ thuậnvớikhoảng cách từ
tâm bu lông đếntrọng tâm bề mặt ghép
F F F
M1 = M 2 = ... = Mi = const
r1 r2 ri
Tổng mômen do các lựcFMi quay quanh trọng tâm bề mặtghépgâyra
bằng mômen T tác động lên nhóm bu lông
n F r
vì F M1 i
T = ∑ FMiri Mi =
i=1 r1
F n T × r
NênM1 2 Lựctácđộnglênbulông1 F = 1
T = ∑ ri M1 n
r1 i=1 2
∑ri
i=1
Lựclớnnhấttácđộng lên bu lông ở xa trọng tâm mối ghép nhất
T × rmax
FM max = n
2
∑ri 35
i=1
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Tính như mốighépbulôngđơnchịulực ngang - Trường hợpcókhehở
LựcxiếtV để tránh trượt Đgkínhbulôngđể tránh phá huỷ chân ren
kFM max 4×1.3×V
V = d1 ≥
i f π ×[]σ k
Tra bảng chọnbulôngtiêuchuẩn
36
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.6.3 Nhóm bu lông chịulựcnằm trong mặtphẳng ghép không di qua
trọng tâm bề mặt ghép
DờilựcF về trọng tâm bề mặt ghép. Xem như mối ghép chịulực(mục1)
và mômen (mục2) đồng thời. Theo luậtcộng tác dụng ta cộng vectơ lực
do 2 trường hợpriêngrẽ gây ra.
2 2
Fi = FMi + FFi + 2FMiFFi cosαi
Với αi là góc nhọnhợpbởi2 lựcFMi và FFi
Tìm bu lông chịulựclớnnhấtvàtínhtheomốighépbulôngđơnchịulực
ngang.
Trường hợplắpcókhehở
LựcxiếtV để tránh trượt Đgkínhbulôngđể tránh phá huỷ chân ren
kFi max 4×1.3×V
V = d1 ≥
i f π ×[]σ k
Tra bảng chọnbulôngtiêuchuẩn
37
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
38
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
6.6.4 Mối ghép nhóm bu lông chịulựcbấtkỳ
Dạng hỏng
• mốighépbị tách hở
• mốighépbị trượt
• bu lông bị phá huỹởchân ren
Chỉ tiêu tính
• tránh tách hở σ min > 0
• tránh trượt Fms > FH
• tránh phá huỷ bu lông
2 2
σtd = σ k + 3τ x ≤ [σ k ]
Công thứctính
Ứng suấttrênbề mặttiếpxúc
ZV (1− χ)FV (1− χ)M
σ = σ −σ ±σ = − ± 39
max V FV M
min A A Wu
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Để tránh tách hở
ZV (1− χ)FV (1− χ)M
σ min = − − ≥ 0
A A Wu
LựcxiếtV để tránh tách hở hoặc
(1− χ) ⎛ M A ⎞ k(1− χ) ⎛ M A ⎞
V ≥ ⎜ FV + ⎟ V = ⎜ FV + ⎟
Z ⎝ Wu ⎠ Z ⎝ Wu ⎠
Để tránh trượt
Fms = f []ZV − (1− χ)FV ≥ FH
Hoặc Fms = f []ZV − (1− χ)FV = k.FH
LựcxiếtV để tránh trượt
kF + f (1− χ)F
V = H V
f Z
Để tránh tách hở và tránh trượt chon lựcxiếtV trong cả 2 trường hợp
max 40
trên
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Lựctácđộng lên bu lông
Lực do mômen M tác động lên từng bu lông tỉ lệ thuậnvớikhoảng cách
từ tâm bu lông đến đường trung hoà
FM1 FM 2 FMi vậy FM1 × yi
= = ... = FMi =
y1 y2 yi y1
Tồng mômen do các lựcgâyrasoFMi với đường trung hoà bằng mômen
tác động lên các bu lông
F n
n vậy χ M = M1 y2
χ M = F y ∑ i
∑ Mi i y1 i=1
i=1
Lựctácdụnglênbulôngsố 1 χ M y1
FM1 = n
2
∑ yi
i=1
Bu lông ở xa đường trung hoà nhấtlàbulôngchịulựclớnnhất do M gây
ra
χ M ymax
FM max = n
2
∑ yi 41
i=1
Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng
Lựclớnnhấttácđộng lên bu lông
χ F
F = V + V + F
bmax max Z M max
Đường kính bu lông khi xiếtchặtrồimớichịulực
⎛ χ FV ⎞
4×⎜1.3×Vmax + + FM max ⎟
⎝ Z ⎠
d1 ≥
π ×[]σ k
Đường kính bu lông khi xiếtchặt đồng thờivớichịulực
⎛ χ FV ⎞
4×1.3⎜Vmax + + FM max ⎟
⎝ Z ⎠
d1 ≥
π ×[]σ k
Tra bảng chọnbulôngtiêuchuẩn
HẾT CHƯƠNG 15 42
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_chi_tiet_may_chuong_15_chi_tiet_may_ghep_phan_tan.pdf