BÀI THÍ NGHIỆM số 03 và 04 xác ĐỊNH hệ số XIẾT và hệ số NGOẠI lực TRÊN mối GHÉP BULÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ Bộ môn Thiết kế máy BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 03 và 04 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT VÀ HỆ SỐ NGOẠI LỰC TRÊN MỐI GHÉP BULÔNG Giảng viên hướng dẫn: Thân Trọng Khánh Đạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

Bộ môn Thiết kế máy

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 03 và 04

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT VÀ HỆ SỐ NGOẠI LỰC

TRÊN MỐI GHÉP BULÔNG

Giảng viên hướng dẫn: Thân Trọng Khánh Đạt

Sinh viên thực hiện:

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 03 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT TRÊN MỐI GHÉP BULÔNG

I Mục tiêu thí nghiệm

trên bulông;

xiết, cũng như các yếu tố của điều kiện lắp đối với mối ghép

II Các quy tắc kỹ thuật an toàn

Sinh viên tuân thủ các quy tắt an toàn của phòng thí nghiệm

− Đường kính lỗ lắp bulong:

1 Xác định các thông số mối ghép ren và các d ụng cụ đo

− Đường kính danh nghĩa bulong:

= 2 × = 2 × 12 = 24 ( mm).

−

− Đường kính trung bình

Hệ số ma sát giữa chi tiết = 6.28

= 0.11.

1

2 Kết quả đo

Tiến hành thí nghiệm trên bulông có đường kính danh nghĩa Số

=().

đo

1

0.169

3 Đồ thị phụ thuộc hệ số xiết vào mômen xiết

Hệ số xiết 0.500

0.450 0.400

0.350

0.300

0.250 0.200 0.150 0.100

Momen xiết [Nm]

4 Tính toán hệ số xiết bằng lý thuyết theo công thức (8) với các hệ số ma sát tra

ết quả đo.

= × =0.5× × � 2 × +(+ ) �

2

10.863 18.6

=0.5× 12 × � 10.863 × 0.11 +(2.5

= 0.155

So sánh với kết quả đo: δ =

|0.1690.169−0.155| × 100% = 8.28%.

IV Nhận xét kết quả và kết luận

từ 8 (N.m) lên 28 (N.m) thì hệ số xiết dao

• Trên đồ thị ta thấy khi tăng momen xiết

Giá trị của thường

nằm trong khoảng ⇒ vẫn nằm trong

0.155 ÷ 0.185.

phép.

•

điều kiện bôi trơn, vật liệu và các tính chất của

chính xác do hệ số ma sát giữa bề mặt đai ốc và chi tiết ghép.

Sai số giữa lý thuyết và thí nghiệm là do hệ số chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện lắp,

o Do sai số dụng cụ đo, người làm thí nghiệm chưa thật chính xác

hệ giữa mômen xiết và lực xiết trong thực tế, bao gồm cả ma sát, sự xoắn, uốn, biến dạng

⇒ Giá trị bị lệch

đàn hồi của ren và rất nhiều các yếu tố khác mà chúng ta có thể đã biết hoặc chưa

biết V Câu hỏi ôn tập

1 Vai trò vả tầm quan trọng của việc xác định lực xiết và môment xiết trong thực tế

Thực tế, lực xiết của bu lông là lực hữu ích kết hợp với cánh tay đòn của dụng cụ xiết tạo thành mô-men xoắn (mômen xiết bu lông) đủ lớn tác động lên đầu bu lông hoặc đai ốc nhằm tạo ra ứng suất căng ban đầu trong thân bu lông để đảm bảo mối liên kết bằng bu lông được kẹp chặt theo đúng yêu cầu kỹ thuật

3

Nếu như việc xác định lực xiết bu lông đai ốc không chuẩn, lực chưa đủ sẽ dẫn đến hiện tượng các con ốc bulong bị lỏng, từ đó khiến cho các điểm tiếp nối hay gắn kết bị

giảm chất lượng rất nhiều; xiết quá mức sẽ gây hỏng bu lông hoặc mối ghép bu lông

Do đó cần phải siết đúng lực, tiêu chuẩn cho từng loại bu lông

2 Ý nghĩa của hệ số xiết

hệ giữa mômen xiết và lực xiết trong thực tế, bao gồm cả ma sát, sự xoắn, uốn, biến dạng đàn hồi của ren và rất nhiều các yếu tố khác mà chúng ta có thể đã biết hoặc chưa biết

Phép đo siêu âm của tải trọng kẹp thu được thông qua sự giảm có thể dự đoán được trong vận tốc âm thanh bên trong thân bu lông khi tải trọng kéo tăng lên Bằng cách đưa một xung âm vào một đầu của bu lông và đo chính xác thời gian cần thiết để tiếng vọng trở lại từ đầu đối diện, độ dài siêu âm được xác định Khi đai ốc được siết chặt, sự thay đổi trong chiều dài siêu âm này được sử dụng để tính toán và hiển thị lực kẹp thực tế được tạo ra

điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác

gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng

(giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra

sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ thị cân điện tử (đầu cân)

4

Hình mô tả nguyên lý làm việc của loadcell

5 So sánh hệ số xiết các trường hợp mối ghép có và không có bôi trơn, rút ra kết luận Vai trò của việc bôi trơn mối ghép bulông

hệ số xiết sẽ giảm

trơn tru qua nhau — đặc biệt quan trọng đối với một số vật liệu như thép không gỉ, có xu hướng hàn nguội, gây ra hiện tượng rỗ ren (Galling)

mòn

Mặc dù là bôi trơn bulông có ren có rất nhiều lợi ích, nhưng đi kèm với nó là mối quan ngại lớn hơn là chất bôi trơn sẽ thay đổi mômen xiết cần thiết để tạo ra lực xiết thích hợp

trên bulông, và điều đó có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của40%mối ghép bulông Một

số ước tính rằng việc bổ sung chất bôi trơn có thể làm giảm tới chỉ số mômen xiết cần thiết!

Kết luận:

Mặc dù việc bôi trơn mối ghép bulong có các đặc tính có lợi, tuy nhiên đa số các nhà máy sẽ không sử dụng, vì họ không hoặc khó xác định được sự ảnh hưởng của chất bôi trơn đến độ chặt của bu lông

Những ảnh hưởng này bao gồm: loại chất bôi trơn, lượng chất bôi trơn, bôi trơn như thế nào, bôi trơn ở đâu, độ nhiễm bẩn của chất bôi trơn,…

6

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 04 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NGOẠI LỰC MỐI GHÉP BULÔNG

I Mục tiêu thí nghiệm.

xiết, xử lý kết quả thực nghiệm để xác định hệ số ngoại lực

II Các quy tắc kỹ thuật an toàn.

Sinh viên tuân thủ các yêu cầu an toàn trong phòng thí nghiệm

III Báo cáo thí nghiệm.

Lựclớn nhất, = 4414.5 N Bước thay đổi

lực ∆ = 1000 N 1 = 100 mm, ; 2 = 300

mm

1 Tính hệ số ngoại lực lý thuyết

Đo các kích thước bu lông và chi tiết ghép để xác định hệ số ngoại lực bằng lý thuyết = 0,25

7

2 Tính lực xiết V.

Lực xiết để bề mặt không bị tách hở:

Lực xiết để bề mặt không bị trượt:

ượ =

Trong đó:

= × sin(−10 ) = 4414.5 × sin(−10 ) = −766.57 N

= − 1 + 2 = 1.38 × 10 6 Nmm

3

=

2

=

= 2.25 × 10

6

mm

= 150 × 300 = 45 × 10 3 mm 2

= 0.25: hệ số ngoại lực

= 1.4: hệ số an toàn

= 0.3: hệ số ma sát

Suy ra: = 2: số bu lông

(1 − 0.25) �

ượ = 1.4 × 4347.43 +(1 − 0.25) × 0.3 × (−766.57) = 9856.54 N

8

3 Kết quả đo và xử lý.

STT

4 Tính toán hệ số ngoại lực.

Tính các giá trị:

= sin ;= cos

1 1 2 − 1 1

�

2 = 0 + �

2

+

2

� = 0 + �

2

+

− 2

�

2

2

− 1

9

− 1

�

− 1

+

� Theo thí nghiệm:

Hệ số ngoại lực trung= b ìn h2;=qua200 N lầnmm; đo: = 100 mm;

2

= 300 mm 1

= 1 + 2 +⋯+ −1

Bảng kết quả: (Giá trị lực lấy giá trị đại s−1

ố)

0.260 + 0.268 + 0.277 + 0.286 + 0.293

Hệ số ngoại lực trung bình:

=

10

0.320 Biểu đồ đường cong phụ thuộc vào 0.300

0.260

0.240

0.220

0.200

Lực

III Nhận xét kết quả và kết luận.

càng lớn.

1 + 2 tăng lên, điều này khiến

IV Câu hỏi ôn tập.

1 Vai trò và tầm quan trọng của việc xác định lực xiết và mômen xiết trong thực tế

Lực xiết của bu lông đai ốc có vai trò rất quan trọng được xem như một yếu tố tất yếu quyết định tới chất lượng và hiệu quả của công việc Nếu như việc xác định lực xiết bu lông đai ốc không chuẩn, lực chưa đủ sẽ dẫn đến hiện tượng các con ốc bulong bị lỏng Từ đó

khiến cho các điểm tiếp nối hay gắn kết bị giảm chất lượng rất nhiều

Trong nhiều trường hợp việc xiết lỏng bulông sẽ dẫn đến nhiều hậu quả đáng tiếc nếu

như mối ghép đó tách ra Hoặc nếu xiết quá chặt có thể làm biến dạng bề mặt ghép, ảnh hưởng

xấu đến chất lượng mối ghép.

11

Từ hệ số ngoại lực và ngoại lực tác dụng vào mối ghép bulông, ta có thể xác định lực

mà ngoại lực đó tác dụng vào bulông và tác dụng làm giảm biến dạng nén của các tấm ghép

là bao nhiêu Từ đó có thể kiểm tra bền các bulông, chọn vật liệu có độ bền phù hợp

12