Thông tin tài liệu
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ NGUYỄN XN AN GIÁO TRÌNH CHI TIẾT MÁY (Lưu hành nội bộ) Hà Nội năm 2012 Tun bố bản quyền Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trong trường cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội khơng sử dụng và khơng cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng Nghề Cơng nghiệp Hà Nội nhận thức được việc xây dựng chương trình và tài liệu giảng dạy là một nội dung quan trọng nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng u cầu của thị trường lao động vốn cạnh tranh trong thời kỳ CNH, HĐH đất nước và hội nhập Quốc tế. Cuốn " Chi tiết máy" được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề "Nguội sửa chữa máy Cơng cụ", các nghề cơ khí liên quan và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo trình độ Cao đẳng nghề trở xuống, đồng thời phục vụ cho các đối tượng khác tham khảo. Trong q trình biên soạn, trường Cao đẳng Nghề Cơng nghiệp Hà Nội đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của nhiều thầy cơ giảng dạy lâu năm, nhà quản lý lao động, các cựu sinh viên và có sự hướng dẫn chu đáo của các chun gia nội dung, chun gia phương pháp và các cá nhân, đơn vị đã giúp đỡ Nhà trường hồn thành nhiệm vụ được giao. Tuy đã có nhiều nỗ lực, nhưng do thời gian hạn hẹp, quy trình biên soạn chương trình, tài liệu chưa thật thống nhất nên khi thực hiện, nhóm tác giả cũng gặp nhiều khó khăn ảnh hưởng ít nhiều tới chất lượng của tài liệu. Chúng tơi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của độc giả để bổ sung, chỉnh sửa thêm nhằm làm cho tài liệu nội bộ này có chất lượng tốt Mọi ý kiến đóng góp xin vui lịng gửi về phịng D202 Khoa Cơ khí. Chúng tơi xin chân thành cảm ơn! TỔ MƠN LÝ THUT CƠ SỞ Bài 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG CHI TIẾT MÁY I. Tải trọng và ứng suất I.1. Tải trọng: Tải trọng là ngun nhân gây ra ứng suất, tuỳ theo tính chất thay đổi của tải trọng theo thời gian, có thể chia tải trọng ra hai loại: Tải trọng tĩnh và tải trọng thay đổi Tải trọng tĩnh là tải trọng khơng thay đổi theo thời gian (hoặc thay đổi khơng đáng kể) Tải trọng có phương, chiều hoặc cường độ thay đổi theo thời gian được gọi là tải trọng thay đổi. Tải trọng có thể thay đổi dần dần hoặc đột biến. Tải trọng đột nhiên tăng mạnh rồi giảm ngay đột ngột trong khoảng khắc được gọi là tải trọng va đập Khi tính tốn chi tiết máy người ta cịn phân biệt tải trọng danh nghĩa, tải trọng tương đương, và tải trọng tính tốn Tải trọng danh nghĩa Qdn là tải trọng được chọn trong số các tải trọng tác dụng lên máy (thiết bị) trong chế độ làm việc ổn định. Thường người ta chọn tải trọng lớn hoặc tác dụng lâu dài nhất làm tải trọng danh nghĩa Trường hợp máy làm việc với chế độ tải trọng thay đổi nhiều mức khi tính tốn người ta thay thế chế độ tải trọng này bằng chế độ tải trọng một mức (khơng đổi) gọi là tải trọng tương đương Qtđ=Qdn.kN kN là hệ số về tuổi thọ Trong tính tốn để xác định kích thước chi tiết máy người ta dùng tải trọng tính tốn, trong đó xét đến tính chất thay đổi của tải trọng và tác dụng tương hỗ giữa các chi tiết máy tiếp xúc Cơng thức xác định tải trọng tính tốn có dạng: Qt= Qtđ.ktt.kđ.kđk= Qdn.kN. ktt.kđ.kđk (1.1) Trong đó: ktt: Hệ số xét đến sự phân bố khơng đều tải trọng trên các bề mặt tiếp xúc kđ: Hệ số tải trọng động kđk: Hệ số điều kiện làm việc Trong các bước tính tốn sơ bộ vì chưa thể đánh giá chính xác các đặc điểm của tải trọng người ta thường lấy tải trọng danh nghĩa làm tải trọng tính tốn I.2. Ứng suất: Tuỳ theo điều kiện làm việc cụ thể, tải trọng tác dụng lên chi tiết máy có thể gây ra các loại ứng suất như: ứng suất kéo, ứng suất nén, ứng suất uốn, ứng suất dập, ứng suất cắt, ứng suất xoắn, ứng suất tiếp xúc.v.v Ứng suất sinh ra trong chi tiết máy khơng thay đổi theo thời gian (hoặc trị số thay đổi rất ít, khơng đáng kể). Ngược lại ứng suất thay đổi là ứng suất khi trị số hoặc chiều (hoặc cả hai) thay đổi theo thời gian Một vịng thay đổi ứng suất từ trị số giới hạn này sang trị số giới hạn khác rồi trở về giá trị ban đầu được gọi là một chu trình ứng suất. Thời gian thực hiện một chu trình ứng suất gọi là một chu kỳ ứng suất Chu trình ứng suất được đặc trưng bởi (Hình 1.1) Ứng suất cực đại: Ứng suất cực tiểu: max Biên độ ứng suất : a Ứng suất trung bình: max m r Hệ số tính chất chu kỳ: max Hình 1.1. Chu kỳ ứng suất max Thường phân biệt hai loại chu trình ứng suất : Chu trình đối xứng và chu trình khơng đối xứng Trong chu trình đối xứng, các giới hạn ứng suất ( max ) bằng nhau về trị số tuyệt đối nhưng dấu lại ngược nhau: = max Do đó: a = max = 0 m r max Trong chu trình khơng đối xứng các giới hạn ứng suất khơng bằng nhau về trị số Chu trình khơng đối xứng được chia ra: Chu trình khơng đối xứng khác dấu ( đồng dấu ( đồng dấu max khác dấu max ) và chu trình khơng đối xứng ) Chu trình khơng đối xứng mạch động, gọi là chu trình mạch động, là một trường hợp của chu trình khơng đối xứng đồng dấu, trong đó có một giới hạn của ứng suất có giá trị bằng số khơng Trong chu trình mạch động dương: =0 max = a r = max Trong chu kỳ mạch động âm: =0, max =arctgf. Thường lấy 15o. Để giảm mòn bề mặt làm việc của ly hợp , ta cần kiểm nghiệm về áp suất Fa bd k sin P p ( 11.11 ) Hình 11.13 Ly hợp cơn ma sát có kích thước lớn hơn ly hợp nhiều đĩa ma sát, chế tạo cũng phức tạp hơn và địi hỏi các trục phải có độ đồng tâm cao. Vì vậy ly hợp cơn ma sát ít được dùng hơn 105 8. CÁC BÀI TẬP MỠ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ (Có hai định dạng) Bài tập vận dụng cho các loại mối ghép: Mối ghép Hàn và mối ghép Ren để củng cố nội dung trọng tâm của bài giảng được đưa vào trong các ví dụ minh hoạ và các bài tập vận dụng nhà để người học tham khảo và tự giải quyết sau khi đã được trang bị các kiến thức ở trên lớp + Mối ghép hàn có bài tập phân tích kết cấu và tính sức bền của mối hàn giáp mối, hàn chồng, hàn góc + Mối ghép ren có bài tập phân tích kết cấu và tính sức bền cho mối ghép bu lơng ghép lỏng, ghép căng chịu tải trọng ngang, tải trọng dọc trục Các loại bài tập nâng cao cho các chi tiết máy có cơng dụng chung được vận dụng làm bài tập nâng cao của mơn học trên cơ sở kết hợp lý thuyết và thực tế sản xuất bao gồm các đề bài: Tính tốn hệ dẫn động băng tải được cho dưới dạng các sơ đồ khác nhau ( có 4 dạng đề bài cho trên sơ đồ hệ thống dẫn động) + Tính tốn thuyết minh hộp giảm tốc 1, 2 cấp bánh răng (trụ, cơn) + Tính tốn thuyết minh hộp giảm tốc 1 cấp Bánh vít trục vít + Tính tốn thuyết minh hộp giảm tốc 1, 2 cấp có (các bộ truyền Đai, Xích nằm ngồi hộp) Các dạng bài tập vận dụng cho từng bài giảng và bài tập nâng cao được đưa vào thơng qua các ví dụ trong từng bài giảng và bài tập về nhà khi kết thúc bài giảng đó Riêng bài tập nâng cao sẽ được đánh giá thơng qua nhiều bài giảng sau khi kết thúc mơn học 8.1. Bài tập mối ghép ren Bài 1: Ghép hàn chồng hỗn hợp với lực P = 10.000N, mô men M = 8.000 N.m, tải trọng không thay đổi, chiều dày S = 12mm, vật liệu thép CT3 ( ch 220 N mm ) hàn bằng tay, que hàn 42 Bài 2: Chọn bu lơng để ghép nắp nồi hơi. Biết rằng trên nắp có 12 bu lơng phân bố đều. áp lực tối đa của nồi hơi lên nắp P=120N/cm2. Đường kính nắp D=200mm. Bu lơng lam bằng thép 45 thường hố có =270N/cm2. Đệm làm bằng Aniăng. 106 Bài 3: Ghép bu lơng chịu tải trọng vng góc với đường tâm của thân bu lơng trong hai trường hợp. Biết r = 12.000 N ,h 1 = 12mm, h2 = 20mm, bu lơng và tấm ghép đều làm bằng thép CT3 có giới hạn bền ch 220 N mm B 450 N mm , giới hạn chảy của vật liệu mối ghép Lực xiết không được kiểm tra Bài 4. Tính đường kính bu lơng để nối băng tải đá, của nhà máy xi măng. Trục tải có đường kính D = 500mm và mơ men M = 845kN.cm Biết: i = 2; f = 0,2; n = 20 đinh; k = 2; [ ]k = 140 MPa Chú ý: Bu lơng chịu lực ngang mối ghép có độ hở 8.2. Bài tập mối ghép hàn Bài 1: Xác định kích thước mối hàn để ghép hai tấm thép CT3 lại với nhau như hình vẽ Biết kích thước tiết diện tấm chính b = 200 10mm, Hai đệm b1 = 180 6mm. Hàn bằng tay, que hàn N46 Bài 2: Kiểm tra an tồn của mối hàn như hình vẽ để hàn hai tấm thép CT2 có kích thước tiết diện b = 200 10mm. Phương pháp hàn bằng tay que hàn N46, khi làm việc chịu lực kéo tối đa P = 300 KN. Bài 3: Hai phẳng vật liệu CT3, tiết diện 200 12mm được nối với nhau bằng hàn giáp mối như hình vẽ, chịu lực kéo P. Biết = 160N/mm2 k 107 Xác định lực kéo trong hai trường hợp: a) Hàn bằng tay, que hàn N46 b) Hàn tự động Bài 4: Chọn kích thước tấm đệm để hàn hai tấm thép CT2 có kích thước tiết diện là 10mm 300mm. Biết rằng dùng mạch hàn hỗn hợp, hàn tay, que hàn N46. Lực kéo tối đa P = 350KN như hình vẽ Bài 5: Xác định chiều mối hàn chồng như hình vẽ. Biết P= 500KN ; [ ]=140Pa ; [ ]h=0.6[ ]k S =17 mm và hai tấm thép đủ điều kiện bền Bài 6: Xác định phương pháp hàn (hàn chồng hay hàn giáp mối), và chiều dài mối của ghép chịu lực kéo hai ghép giống P=400kN ; S=20mm ; b=110mm ; [ ]=190MPa ; [ ]h=0.9[ ]kN ; [ ]h=0.6[ ]k Bài 7: Xác định chiều dài của mối hàn L1, L2 để nối thanh thép góc vào tấm phẳng P=200KN ; K=12mm ; Z=30mm ; b=100mm ; [ ]=0.6[ ] [ ]=160N/mm2 Bài 8: Cho mối hàn ghép như hình vẽ xác định chiều dài của mối hàn L1, L2 để đảm bảo cho mối ghép của thanh thép góc b=125mm ; k=12mm ; z=29,5mm ; P=250KN ; [ ]=0,6[ ] ; [ ]=160MPa 8.3. Bài tập nâng cao Bài 1: ĐỀ BÀI : TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Sinh viên : Lớp : V I.S P Đ hthng: 108 II. Số liệu cho trước: 1. Lực kéo băng tải P = ……N 2. Vận tốc băng tải: V = … m/s 3. Đường kính tang quay: D = .mm 4. Tính chất tải trọng: ổn định 5. Thời gian làm việc : Năm… Ca/ năm… Giờ/ ca Bộ truyền làm việc một chiều III. Khối lượng tính tốn: 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 2. Tính tốn các bộ truyền trong và ngồi hộp giảm tốc 3. Tính trục và chọn then Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm một trục trong hộp giảm tốc Tính 1 mối ghép then, cịn lại chọn then tiêu chuẩn 4. Tính và chọn ổ lăn 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép B. Thời gian thực hiện: 04 Tuần Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ mơn / / 109 Bài 2: ĐỀ BÀI : TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Sinh viên : Lớp : I . Sơ đồ hệ thống: V § c¬ P II. Số liệu cho trước: 1. Lực kéo băng tải P =….N 2. Vận tốc băng tải: V = … m/s 3. Đường kính tang quay: D = mm 4. Tính chất tải trọng: ổn định 5. Thời gian làm việc : Năm… Ca/ năm… Giờ/ ca Bộ truyền làm việc một chiều III. Khối lượng tính tốn: 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 2. Tính tốn các bộ truyền trong và ngồi hộp giảm tốc 3. Tính trục và chọn then Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối 110 Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm một trục trong hộp giảm tốc Tính 1 mối ghép then, cịn lại chọn then tiêu chuẩn 4. Tính và chọn ổ lăn 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép B. Thời gian thực hiện: 04 Tuần Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ mơn ./ /. Bi3: BI:TNHTONHDNNGBNGTI Sinhviờn: Lp: I.Shthng: Đ V P II. Số liệu cho trước: 1. Lực kéo băng tải P = … N 2. Vận tốc băng tải: V = … m/s 3. Đường kính tang quay: D = mm 4. Tính chất tải trọng: ổn định 5. Thời gian làm việc : Năm Ca/ năm Giờ/ ca Bộ truyền làm việc một chiều III. Khối lượng tính tốn: 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 2. Tính tốn bộ truyền trong hộp giảm tốc 111 3. Tính trục và chọn then Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm hai trục trong hộp giảm tốc Tính 1 mối ghép then, cịn lại chọn then tiêu chuẩn 4. Tính và chọn ổ lăn 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép B. Thời gian thực hiện: 04 Tuần Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ mơn …./ /… Bài 4: ĐỀ BÀI : TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Sinh viên : Lớp : I . Sơ đồ hệ thống: § c¬ V P II. Số liệu cho trước: 1. Lực kéo băng tải P = … N 2. Vận tốc băng tải: V = … m/s 3. Đường kính tang quay: D = .mm 4. Tính chất tải trọng: ổn định 5. Thời gian làm việc : Năm Ca/ năm Giờ/ ca Bộ truyền làm việc một chiều 112 III. Khối lượng tính tốn: 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 2. Tính tốn các bộ truyền trong hộp giảm tốc 3. Tính trục và chọn then Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm trục trong hộp giảm tốc Tính 1 mối ghép then, cịn lại chọn then tiêu chuẩn 4. Tính và chọn ổ lăn 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép B. Thời gian thực hiện: 04 Tuần Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ môn / / 9.TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 9.1. Trả lời bài tập mối ghép ren Bài 1: 1. Xác định chiều rộng b của tấm ghép theo điều kiện sức bền uốn. lấy n = 1,4 (n= 1,4 2) ta được [ ]k = /n = 220/1,4= 157 N/mm2 ch Tính sơ bộ chiều rộng b theo tải trọng chính là mơ men T từ hệ thức T W = s.b = [σ ] k Tìm được b= 6.T 6.8.106 = = 160mm (T= 8000 N.m= 8.106 N.mm) s.[ σ ] k 12.157 Vì chịu thêm lực F, ta láy b=165 mm Kiểm nghiệm tấm ghép chịu tồn bộ tải trọng 6.T F 6.8.106 10.000 σ= 2+ = + 152 N / mm 2 s.b s.b 12.165 12.165 113 2. Xác định kích thước mối hàn. lấy ln = b= 165 mm; k=s= 12 mm Tính sơ bộ chiều dài mối hàn dọc ln theo mơ men xoắn T ta có: [ ] = 0.6. [ ]k = 94 N/mm2 Tính chiều dài mối hàn dọc theo cơng thức: 8.106 τT = = [τ ] 0,7.12.ld 165 + 0,7.12.165 Do đó ld= 35 mm Lờy ld để tính tốn là 40 mm (xét đến hai đầu mối khơng được hàn thấu) Kiểm nghiệm mối hàn khi chịu mơ mem xoắn T τF = 10.000 0,7.12.(40.2 + 165) N / mm 8.106 τT = = 86 N / mm 0,7.12.40.165 + 0,7.12.1652 τ = τ F + τ T = + 86 = 91N / mm [τ ] Bài 2: Áp lực nồi hơi tác dũng lên nắp: Q = P D2/4 = 120.3,14.202/4 = 37,7.103N Lực tác dụng lên mỗi bu lơng q = Q/12 = 37,7/12 = 3,14.103N Lực kéo tồn bộ bu lơng q1= q Bu lơng giữ nắp và nồi có đệm aniăng, hơn nữa nồi hơi, nên mối ghép quan trọng, vậy = 2,5 q1= 2,5.3,14.103 = 7,85.103N 114 Tư điều kiện bền = 1,3.4.q1/ d2 [ ]k Trong đó: [ ]k = 0,5 ch = 0,5.270 = 135N/mm2 d1 1,3.4. q1 / [ ]k d1 = 2 1,3.4.7,85.103/3,14.135 = 9.81 mm Vậy đường kính bu lơng M12 9.2. Trả lời bài tập mối ghép hàn Bài 1: Chọn ứng suất cho phép: ứng suất kéo cho phép của thép CT3 là = 160N/mm2 k Khi hàn bằng tay, que hàn N46 tra bảng ta có : = 0.5 = 0.5 160 = 80N/mm2 hc k ( Hàn giữa tấm chính và tấm đệm là hàn chồng, mạch hàn hỗn hợp) Xác định kích thước mối hàn, ở đây chủ yếu là xác định chiều dài mối hàn (vì chiều cao tiết diện hàn bằng chiều dày tấm đệm) Dưới tác dụng của lực P, tấm chính và tấm đệm chịu kéo, mối hàn chịu cắt. Để đảm bảo sức bền cho mối ghép thì sức chịu kéo của các tấm bằng sức chịu cắt của mối hàn Lực kéo cho phép của tấm chính (Vì khi chịu kéo tấm chính nguy hiểm hơn tấm đệm) Pk = Fk = 200 10 160 = 320.000N k Lực cắt cho phép của mối hàn: Pc = 0.7 l trong đó: hc l = 2(b1 + ld ) Vì vậy Pc = 2.0.7 (b1 + ld ) = 1,4.6(180+ld).80 hc 115 Do Pk = Pc nên 32000 = 1,4.6(180+ld).80 (a) Từ (a) rút ra chiều dài một mạch hàn dọc: ld = 32000/1,4.6.80 180 = 300mm Chiều dài một mạch hàn ngang ln = b1 = 180mm Bài 2: : Chọn ứng suất cho phép: Hàn bằng tay, que hàn N46 tra bảng ta có: = 0.5 k Trong đó: k hc = 0.5 140 = 70N/mm2 = 140N/mm2 vì vật liệu tấm ghép là thép CT2 Theo hình vẽ ta có mối hàn thuộc hàn chồng, mạch hàn ngang. Vậy kiểm tra an tồn về cắt cho mối hàn: ứng suất cắt phát sinh trong mối hàn: = P/0.7 l = 300.103/0,7 10 200 2 = 108N/mm2 c Trong đó l là chiều dài tổng cộng mối hàn l = 2b So sánh c với ta thấy 108N/mm2 > 70N/mm2 hc Vậy mối hàn trên khơng đảm bảo an tồn khi làm việc 116 11. TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Gia Tường NGUN LÝ MÁY, tập 1;2 Nhà xuất bản GD 2003 Nguyễn Trọng Hiệp CHI TIẾT MÁY, tập 1;2 Nhà xuất bản GD 2003 Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Nhà xuất bản GD 2003 GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp 1989 GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY NXB GDĐT 1997 Đỗ Sanh Nguyễn Văn Vượng CƠ HỌC ỨNG DỤNG Tập1,2 NXBGD MỘT SỐ TÀI LIỆU KHÁC CÓ LIÊN QUAN 117 118 ... tiêu sử dụng khác bị giảm, thậm chí mịn qua nhiều có thể phá hỏng? ?chi? ?tiết? ?máy Để đảm bảo cho? ?máy? ?làm việc bình thường, lượng mịn của? ?chi? ?tiết? ?máy? ?khơng được vượt q trị số cho phép quy định cho từng loại? ?máy. Khi các? ?chi? ?tiết? ?máy? ?bị mịn q mức... tiêu, tuỳ theo điều kiện làm việc của? ?chi? ?tiết? ?máy. Có trường hợp đối với một số? ?chi? ?tiết? ?máy? ?chỉ cần chọn vật liệu và xác định kích thước? ?chi? ?tiết? ?máy? ?theo một hai chỉ tiêu, cịn các chỉ tiêu khác hoặc là vốn đã được thoả... Tuỳ theo dạng hỏng xẩy ra trong thể tích hay trên bề mặt? ?chi? ?tiết? ?máy, người ta phân biệt hai loại độ bền của? ?chi? ?tiết? ?máy: độ bền thể tích và độ bền bề mặt. Để tránh biến dạng dư lớn hoặc gây hỏng,? ?chi? ?tiết? ?máy? ?cần có đủ độ bền thể tích. Để tránh phá hỏng
Ngày đăng: 23/03/2022, 22:10
Xem thêm:
