Bài giảng Chi tiết máy - Chương 2: Chi tiết máy ghép

1CHƯƠNG 2. CHI TiẾT MÁY GHÉP NỘI DUNG 1. Khái niệm chung 2. Mối ghép hàn và đinh tán 3. Ghép bằng độ dôi và ghép then 4. Ghép bằng ren 2 1. KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Công dụng ü Ghép nối các bộ phận tạo nên cụm chi tiết hoàn chỉnh ü Tạo ra liên kết có hình dạng hợp lý và có tính công nghệ ü Truyền lực 3 1. KHÁI NIỆM CHUNG 1.2 Phân loại − Mối ghép không tháo được: khi tháo sẽ làm hỏng các chi tiết được ghép − Mối ghép tháo được: tháo rời được các chi tiết mà không gây hỏng 4 1. KHÁI NIỆM CHUNG 1.3 Đặc điểm tính toán a. Từ điều kiện bền -> xác định một kích thước cơ bản, các kích thước khác xác định theo tiêu chuẩn b. Chọn kích thước theo điều kiện kết cấu, tiến hành kiểm tra bền 5 2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN 2.1 Mối ghép đinh tán 6 2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN 2.1 Mối ghép đinh tán 7 2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN 2.2 Mối ghép hàn Hàn là phương pháp nối các phần tử hoặc các bộ phận thành một kết cấu không tháo rời được bằng cách nung nóng chỗ định nối đến nhiệt độ hàn 8 9 2.2 MỐI GHÉP HÀN • Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu 15-20% (đinh tán) 30-50% (đúc) • Nhược điểm: - Chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân - Khó kiểm tra khuyết tật bên trong 10 2.2 MỐI GHÉP HÀN Phân loại Theo công dụng - Mối hàn chắc - Mối hàn chắc kín Theo kết cấu - Mối hàn giáp mối - Mối hàn chồng - Mối hàn góc 11 2.2 MỐI GHÉP HÀN Hàn giáp mối Hàn chồng (dùng để hàn các tấm mỏng) 12 2.2 MỐI GHÉP HÀN Hàn góc (hàn chữ T) 13 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI - Thông dụng vì đơn giản, đảm bảo hơn mối hàn khác - Tùy thuộc vào chiều dầy của thành phần ghép có các phương án hàn sau: 14 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI • Hàn tấm dầy 1 - 3mm, hàn giáp mối uốn mép hay hàn một phía không vát mép 15 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI • hàn các tấm lớn hơn có thể hàn giáp mối một phía không vát mép nhưng phải có tấm đệm hoặc hàn hai phía. 16 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI • Với tấm dầy hơn 6mm thì khi hàn giáp mối phải có vát mép 17 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI Dạng hỏng: tại mối hàn / tiết diện kề miệng hàn (khi bị đốt nóng, cơ tính của vật liệu tại vùng kề bên miệng hàn bị thay đổi) Tính toán: Áp dụng công thức dùng cho CTM nguyên vẹn 18 2.2.1 HÀN GIÁP MỐI Tính mối hàn giáp mối • Trường hợp vừa chịu uốn, vừa chịu kéo 19 b s F F M M 2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN 20 b s F F M M ][ bs F sb M6 2 s£±=s 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG 21 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG Tiết diện mối hàn chồng • Hàn bình thường • Hàn hàn lõm (giảm tập trung ứng suất nhưng phải gia công cơ khí) • Hàn lồi (gây tập trung ứng suất) 22 Hàn bình thường Hàn lõm Hàn lồi 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG Vị trí mối hàn so với ngoại lực • Hàn dọc: phương của mối hàn song song với phương của ngoại lực • Hàn ngang: phương của mối hàn vuông góc với phương của ngoại lực • Hàn xiên: phương của mối hàn tạo với phương của ngoại lực 1 góc a • Hàn hỗn hợp 23 24 Hàn dọc Hàn ngang Hàn xiên Hàn hỗn hợp 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG Các giả thiết khi tính toán • ứng suất phân bố đều trong mối hàn dọc • tiết diện phá hỏng là tiết diện phân giác • ứng suất tính toán là ứng suất tiếp 25 • Mối hàn chồng chịu kéo (nén) chính tâm 26 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG tại tiết diện phân giác ][ kL7.0 F F t£=t L: tổng chiều dài đường hàn k: bề rộng cạnh hàn F: lực kéo (nén) 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG Tính mối hàn chồng chịu lực kéo (nén) dọc theo tấm ghép a. Ứng suất trong mối hàn dọc 27 ][ k7.0l2 F d dF t£=t 2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG b. Ứng suất trong mối hàn ngang bỏ qua ứng suất uốn 28 ][ k7.0l F ng dF t£=t ][ k7.0l2 F ng dF t£=t Mối hàn chịu Momen Mu Mối hàn dọc chịu momen Mu 29 ⌧ = M W0 ⌧ = M 0, 7klb  [⌧ ] l⌧ b Mối hàn chịu Momen Mu Mối hàn ngang chịu momen Mu 30 0,7k M b 𝜏 = 𝑀𝑊% = 6𝑀0.7𝑘𝑏, Mối hàn hỗn hợp chịu momen Mu 31 Mối hàn chịu Momen Mu ⌧ = M 0.7 k ln ld + 0.7 k l2n 6  [⌧ ] 32 Mối hàn chịu lực F và momen Mu ⌧ = F 0.7 k (2 ld + ln) + M 0.7 k ln ld + 0.7 k l2n 6  [⌧ ] 2.2.3 MỐI HÀN GÓC 33 2.2.3 MỐI HÀN GÓC • Kiểu chữ K Tính như mối hàn giáp mối • Kiểu hàn chồng 34 2.2.3 MỐI HÀN GÓC • Kiểu hàn chồng ü Tấm/thanh 35 0,7k 36 ü Ống d D D= d + 2.(0,7k)q Xoắn q Uốn tx tu 3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN 3.1 Ghép bằng độ dôi Ghép các chi tiết máy có bề mặt tiếp xúc là mặt trụ tròn dtrục > dlỗ 37 3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN 3.2 Ghép bằng then 38 3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN 3.2 Ghép bằng then 39 4. GHÉP BẰNG REN 4.1 Cấu tạo và phân loại ü Là mối ghép tháo được. CTM được ghép chặt nhờ có ren ngoài và ren trong khớp với nhau. ü Ren được tạo thành trên cơ sở đường xoắn ốc trụ hoặc xoắn ốc côn 40 4. GHÉP BẰNG REN Phân loại • Theo chiều ren : phân chia ra ren phải và ren trái • Theo đầu số đầu mối đường xoắn ốc : ren 1 mối, 2 mối, 3 mối • Theo công dụng : ren ghép chặt và ren truyền động 41 4. GHÉP BẰNG REN 4.1 Cấu tạo và phân loại 42 4. GHÉP BẰNG REN 4.1 Cấu tạo và phân loại 43 4. GHÉP BẰNG REN Cấu tạo d - đường kính ngoài d1 - đường kính trong d2 - đường kính trung bình p - bước ren px - bước đường xoắn ốc, ren 1 mối px = p, ren có n mối, px = p/n a - góc tiết diện ren ; a = 60o ren hệ mét ; a = 50o ren hệ Anh 44 2 1 2 ddd +» 4. GHÉP BẰNG REN ISO Metric 45 4. GHÉP BẰNG REN ISO Metric First choice: M2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 36 42 Second choice: M3.5 14 18 22 27 33 39 45 Third choice: M15 17 25 40 Avoid: M7 9 11 26 28 32 35 38 46 4. GHÉP BẰNG REN 4.2 Các biện pháp phòng lỏng Khi làm việc do rung hoặc nhiệt độ thay đổi -> mối ghép tự lỏng 47 4. GHÉP BẰNG REN Tạo ma sát phụ: lắp thêm đai ốc, sử dụng đệm vênh Cố định tương đối: dùng chốt chẻ, đệm gập,đệm cánh 48 4. GHÉP BẰNG REN 4.2 Các biện pháp phòng lỏng 49 4. GHÉP BẰNG REN 4.2 Các biện pháp phòng lỏng 50 4. GHÉP BẰNG REN 4.2 Các biện pháp phòng lỏng 51 4. GHÉP BẰNG REN 4.3 Tính mối ghép ren ü Tải trọng ngoài : momen uốn, lực dọc trục bulong và lực vuông góc với trục bulong ü Lực xiết đai ốc và đường kính bulong 52 4. GHÉP BẰNG REN 4.3 Tính mối ghép ren a. Tính bulong chịu ngoại lực, không chịu lực xiết 53 ][ 4 d F k2 1 s£ p =s ][ F4d k 1 sp ³ 4. GHÉP BẰNG REN 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong không chịu ngoại lực, chịu lực xiết V là lực xiết, Mr là momen trên ren Mr = V tg(g+r’)d2 / 2 r’ = arctgf’ - góc ma sát tương đương Ứng suất kéo do V gây ra s = V/(pd12/4) Ứng suất xoắn do momen Mr gây ra 54 3 1 2 3 1 2 o r d d)'(Vtg8 16 d d)'(Vtg5.0 W M p r+g = p r+g ==t 4. GHÉP BẰNG REN 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong không chịu ngoại lực, chịu lực xiết Ứng suất tương đương Với bulong tiêu chuẩn d2 = 1.1d1 g = 2o30 f’ = 0.2 => stđ » 1.3s Điều kiện bền 55 2 1 222 tđ )]'(tgd d[1213 r+g+s=t+s=s ][ 4/d V3.13.1 k2 1 tđ s£p =s=s ][ V2.5d k 1 sp ³ 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 56 Yêu cầu: các tấm không tách hở Xác định: Lực xiết ban đầu V =? Đường kính bulong d = ? 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 57 Giả thiết: • Bu lông làm việc trong giới hạn đàn hồi • Biến dạng phụ của bu-lông bằng tổng biến dạng của các chi tiết máy được ghép (đồng chuyển vị) 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 58 Lực siết V gây biến dạng đàn hồi Độ dãn dài của bu lông và tấm được ghép𝜆. = V𝛿. 𝜆2 = V𝛿2 𝛿: độ mềm Bulong: 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 59 Độ mềm tấm ghép 𝛿2 Nguyên lý Saint-Venant -> 𝛿2 được tính theo công thức gần đúng 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết Lực F gây ra biến dạng ở bulong và tấm Do điều kiện đồng chuyển vị 𝜒 = 9:9;<9: 60 b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 61 Lực t/d lên bu lông khi có lực ngoài:𝐹. = 𝑉 + 𝜒𝐹 Lực t/d lên các tấm khi có lực ngoài:𝑉@ = 𝑉 − 1 − 𝜒 𝐹 Không hở -> 𝑉@>0 Lực xiết cần thiết𝑽 = 𝒌 𝟏 − 𝝌 𝑭𝑘 = 1.3 − 1.5 tt tĩnh hoặc 1.5-4 (tt động) 4.3 Tính mối ghép ren b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 62 4.3 Tính mối ghép ren Điều kiện bền: Tải trọng tĩnh𝝈 = 𝑭𝒐𝝅𝒅𝟏 𝟐𝟒 ≤ 𝝈𝒌 với 𝐹U = 1.3𝑉 + 𝜒𝐹 𝒅𝟏≥ 𝟒𝑭𝒐𝝅 𝝈𝒌 b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết 63 4.3 Tính mối ghép ren Tải trọng động thay đổi từ 0 đến F Sau khi chọn bu lông theo độ bền tĩnh, kiểm tra hệ số an toàn 𝑺𝒂 𝑺𝒂 = 𝝈Z𝟏 𝟏 − 𝝈𝒎 𝝈𝒂⁄𝝈𝒂𝑲𝝈 ≥ 𝑺𝒂𝑲𝝈 = 𝟑. 𝟓 − 𝟓. 𝟓 là hệ số tập trung ứng suất ở chân ren c. Tính bulong chịu lực ngang 64 Có khe hở Không có khe hở 𝑭𝒎𝒔 = 𝒊𝒇𝑽 ≥ 𝑭; 𝑽 = 𝒌𝑭𝒊𝒇 Bu lông tính như bu lông lắp chặt không chịu lực ngoài Để không xảy ra trượt Tránh cắt thân bu lông và dập trên tấm𝝉 = 𝟒𝑭𝝅𝒊𝒅𝒐 𝟐 ≤ 𝝉𝝈𝒅 = 𝑭𝒔𝒅𝒐 ≤ 𝝈𝒅 d. Tính mối ghép bulong nhóm • Z bu-lông chịu lực dọc, ngang Q • Nguyên tắc tính: tải trọng được coi là phân bố đều • Mỗi vị trí bu lông chịu tải là: F = Q/Z 65 66 Z bulong chịu momen M Nguyên tắc tính: • Biến dạng tỷ lệ thuận với khoảng cách đến trọng tâm của mối ghép • Các bu lông có cùng kích thước • Tính bu lông xa trọng tâm nhất (chịu lực lớn nhất)