THÍ NGHIỆM cơ học máy bài thí nghiệm số 3 (CTM) xác ĐỊNH hệ số XIẾT TRÊN mối GHÉP REN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH  THÍ NGHIỆM CƠ HỌC MÁY Bài thí nghiệm số (CTM): XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT TRÊN MỐI GHÉP REN Danh sách thành viên: Nguyễn Văn Liêm Đại Anh Lộc Lê Khắc Nam Nguyễn Nguyên Long Nhóm 03 Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Trọng Hỷ 2013610 2011570 2013817 2013660 L09 Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 16 tháng năm 2022 I Mục tiêu thí nghiệm: Nắm rõ lý thuyết khớp vít Sử dụng cờ lê đo mômen xiết để xác định mômen xiết Hiểu nguyên lý, sử dụng máy đo bulơng sóng siêu âm để đo lực xiết bulông Hiểu nguyên lý, sử dụng loadcell để đo lưc xiết bulông Xác định hệ số xiết, thơng qua hiểu mối quan hệ mômen xiết lực xiết, yếu tố điều kiện lắp mối ghép II Các quy tắc kỹ thuật an toàn: - Sinh viên tuân thủ quy tắc kỹ thuật an tồn phịng thí nghiệm III Mơ tả thí nghiệm Hình 5: Mơ hình thí nghiệm xác định hệ số xiết K Mơ hình xác định hệ số xiết K bao gồm thành phần Hình - Một mối ghép đơn giản gồm có bulơng, đai ốc, vịng đệm hai ghép Trong bulơng phải xác định tính vật liệu làm bulơng - Một cờ lê xiết xác định mơmen xiết (hình 6) a) Cờ lê dạng b) Cờ lê điện tử Hình 6: Cờ lê xác định mơmen xiết - Bộ thiết bị xác định lực xiết dạng loadcell sóng siêu âm gồm đầu đo máy xử lý xuất tín hiệu - Thí nghiệm thực cách xác định mômen xiết thông qua cờ lê xiết xác định lực xiết thông qua loadcell máy đo siêu âm mối ghép có bulơng chọn trước Thông qua việc xác định tỷ số mômen xiết lực xiết ta xác định hệ số xiết K III Cơ sở lí thuyết Các giai đoạn xiết bu lông Để bulông làm việc ta phải xiết bulơng lực xiết, lực kẹp để liên kết chi tiết ghép Để xiết bulông, ta phải tạo mômen xiết TV để “xoay” đai ốc đầu bulông để tạo lực xiết V - Trong q trình xiết mơmen xiết TV, mối ghép ren trải qua năm giai Xoay đọan: tự Vùng Giới hạn đàn đàn hồi hồi Vùng dẻo Xâm nhập - Xoay tự do: ren xoay khơng có cản trở - “Xâm nhập”: chi tiết ghép bắt đầu khít lại, khơng kẻ hở - Vùng đàn hồi: Lực kẹp tăng lên bề mặt chi tiết ghép lực xiết bulông giới hạn đàn hồi - Giới hạn đàn hồi: Lực kẹp có xu hướng chững lại bulông bắt đầu đạt đến giới hạn đàn hồi - Vùng dẻo: lực xiết (kéo) đạt đến giá trị tối đa bulông vượt điểm giới hạn đàn hồi - Các công thức liên quan: + Mômen xiết Tv: + Hệ số xiết K: IV Báo cáo thí nghiệm: Xác định thông số mối ghép ren dụng cụ đo - Đường kính lỗ lắp bulong - Đường kính ngồi mặt tựa đai ốc - Góc nâng ren - Góc ma sát mặt ren - Hệ số ma sát chi tiết ghép đai ốc Kết đo Tiến hành thí nghiệm bulơng có đường kính danh nghĩa d = 12 (mm) Lực xiết V(N) Số lần đo Hệ số xiết Mômen xiết TV (Nm) đo loadcell 10 2348 0,355 15 3526 0,355 20 4523 0,368 25 5923 0,352 30 7221 0,346 Trung bình Đồ thị phụ thuộc hệ số xiết vào mômen xiết 0,3552 Hệ số xiết K 0 0.36 0.36 0.37 0.35 0.35 Momen xiết Tv (Nm) Tính tốn hệ số xiết lý thuyết theo cơng thức với hệ số ma sát tra bảng so sánh với kết đo So sánh kết đo: VI Nhận xét kết kết luận Trên đồ thị ta thấy tăng momen xiết Tv từ 10 lên 30 Nm hệ số xiết K dao động khoảng từ 0,346-0,368 - Giá trị K thường nằm khoảng 0,086 ÷ 0,5 => Ktn = 0,3192 nằm khoảng cho phép - Sai số lý thuyết thực tế 11,28% - Sai số lý thuyết thí nghiệm hệ số K chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện lắp, điều kiện bơi trơn, vật liệu tính chất bề mặt ren, hệ số K khó để xác định xác hệ số ma sát bề mặt đai ốc chi tiết ghép - Do phép tính Klt, hệ số ma sát f, góc nâng ren vít γ, góc ma sát mặt ren ρ’ chọn khoảng cho phép - Do sai số dụng cụ đo, người làm thí nghiệm chưa thật xác => giá trị K tn bị lệch - Ý nghĩa: hệ số xiết K cho thấy tổng hợp tất yếu tố ảnh hưởng đến mối quan hệ mômen xiết lực xiết thực tế, bao gồm ma sát, xoắn, uốn, biến dạng đàn hồi ren nhiều yếu tố khác mà biết chưa biết V Câu hỏi ơn tập Vai trị tầm quan trọng lực xiết momen xiết thực tế Nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế đặt mà đảm bảo chất lượng cơng trình Lực xiết lực kết hợp với cánh tay đòn dụng cụ xiết tạo nên mômen xiết bulông với lực vừa đủ lớn tác động lên đầu bulông – đai ốc Sự kết hợp nhằm tạo ứng suất căng ban đầu thân bu lơng, q trình để đảm bảo mối liên kết bu lông kẹp chặt theo với yêu cầu kỹ thuật đặt Nếu việc xác định lực xiết bu lông không chuẩn, đồng thời lực tác động chưa đủ dẫn đến tình trạng ốc bu lông không chắn, mối gắn kết không đạt chất lượng Ý nghĩa hệ số xiết K Hệ số xiết K cho thấy tổng hợp tất yếu tố ảnh hưởng đến mối quan | hệ mômen xiết lực xiết thực tế, bao gồm ma sát, xoắn, uốn, biến dạng đàn hồi ren nhiều yếu tố khác mà biết chưa biết Nguyên lý hoạt động máy đo siêu âm chìa khóa đo lực 3.1 Ngun lý hoạt động máy đo siêu âm: Phép đo siêu âm tải trọng kẹp thu thông qua giảm dự đốn vận tốc âm bên thân bu lông tải trọng kéo tăng lên Bằng cách đưa xung âm vào đầu bu lơng đo xác thời gian cần thiết để tiếng vọng trở lại từ đầu đối diện, độ dài siêu âm xác định Khi đai ốc siết chặt, thay đổi chiều dài siêu âm sử dụng để tính tốn hiển thị lực kẹp thực tế tạo 3.2 Ngun lý hoạt động chìa khóa đo lực: - Cờ lê lực hoạt động dựa theo nguyên tắc Momen xoắn hay gọi Momen quay sau: Khi lực tác động vào vật cần xiết tích độ dài cánh tay đòn với lực tác dụng vào (cánh tay địn= từ vị trí đặt lực đến vị trí tay cầm) - Vậy nên, cánh tay địn dài lực xiết lớn Đó lý bạn lựa chọn cờ lê lực có cánh tay địn dài dùng cho bu lông ốc lớn Cờ lê lực thường hoạt động lặp lặp lại để siết mở bu lông đai ốc dựa chế bánh cóc Bên cờ lê lực hệ thống piston có cấu tạo gắn liền với bánh cóc Nếu vặn cờ lê theo chiều kim đồng hồ piston bị đẩy kéo theo chân vịt để đẩy bánh tiến tới - Ngược lại, vặn cờ lê ngược chiều kim đồng hồ Piston bị nén lại kéo theo chân vịt trượt bánh cóc mà khơng khiến bánh cóc bị xoay theo Từ lực siết ln giữ theo chiều cố định đầu gắn bánh cóc để ơm trọn ốc bu lông giúp thuận tiện cho việc lắp ráp Xác định hệ số xiết theo lý thuyết khớp vít So sánh hệ số xiết trường hợp mối ghép có khơng có bơi trơn, rút kết luận Vai trị việc bơi trơn mối ghép bulông: - Chất bôi trơn làm giảm lượng mômen xiết cần thiết để bulơng xiết chặt, hệ số xiết K giảm - Chất bôi trơn cung cấp khả chống mài mòn tốt hơn, cho phép bề mặt trượt trơn tru qua – đặc biệt quan trọng số vật liệu thép khơng gỉ, có xu hướng hàn nguội, gây tượng rỗ ren (Galling) - Chất bôi trơn giúp việc tháo lắp dễ dàng nhiều, đồng thời ngăn ngừa rỉ sét ăn mòn - Mặc dù bơi trơn bulơng có ren có nhiều lợi ích, kèm với mối quan ngại lớn chất bôi trơn thay đổi mômen xiết cần thiết để tạo lực xiết thích hợp bulơng, điều ảnh hưởng đến tính tồn vẹn mối ghép bulơng Kết luận: Mặc dù việc bơi trơn mối ghép bulong có đặc tính có lợi, nhiên đa số nhà máy khơng sử dụng, họ khơng khó xác định ảnh hưởng chất bôi trơn đến độ chặt bu lông Những ảnh hưởng bao gồm: loại chất bôi trơn, lượng chất bôi trơn, bôi trơn nào, bôi trơn đâu, độ nhiễm bẩn chất bôi trơn, ... loadcell 10 234 8 0 ,35 5 15 35 26 0 ,35 5 20 45 23 0 ,36 8 25 59 23 0 ,35 2 30 7221 0 ,34 6 Trung bình Đồ thị phụ thuộc hệ số xiết vào mômen xiết 0 ,35 52 Hệ số xiết K 0 0 .36 0 .36 0 .37 0 .35 0 .35 Momen xiết Tv (Nm)... - Thí nghiệm thực cách xác định mômen xiết thông qua cờ lê xiết xác định lực xiết thông qua loadcell máy đo siêu âm mối ghép có bulơng chọn trước Thông qua việc xác định tỷ số mômen xiết lực xiết. .. Mơ hình thí nghiệm xác định hệ số xiết K Mơ hình xác định hệ số xiết K bao gồm thành phần Hình - Một mối ghép đơn giản gồm có bulơng, đai ốc, vịng đệm hai ghép Trong bulơng phải xác định tính