QUY TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM LỰA CHỌN CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN MITCalc

1 QUY TRÌNH TÍNH TỐN VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM LỰA CHỌN CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN MITCalc Chương giới thiệu quy trình thiết kế lựa chọn chi tiết máy tiêu chuNn dạng sơ đồ tính MITCalc Mỗi chi tiết tiêu chuNn thơng số khác nhau, nhiên, quy trình lựa chọn chi tiết khác số trường hợp tương tự Để thực phương pháp thiết kế lựa chọn cách nhanh chóng, hiệu quả, ta kết hợp với phần mềm ứng dụng tra cứu, tính tốn Hiện nay, Việt Nam Thế giới có nhiều phần mềm tính tốn, tra cứu thơng số chi tiết máy Ví dụ: phần mềm tra cứu thép hình (Việt Nam), phần mềm tra cứu ổ lăn (SKF), phần mềm tính tốn chi tiết máy, MITCalc phần tính tốn đặt tiện ích phần mềm thiết kế Autodesk Inventor… Trong đó, phần mềm MITCalc tính tốn thiết kế hầu hết chi tiết máy thông dụng, liệu phần mềm dựa sở liệu tiêu chuNn thông dụng ISO, DIN, ASTM, ANSI, JIS,…Vì vậy, ta xây dựng quy trình lựa chọn chi tiết máy tiêu chuNn dựa vào phần mềm tính tốn chi tiết máy MITCalc 1.5 MITCalc (Mechanical, Industrial and Technical Calculations) hệ thống thiết kế mở Microsoft Excel công ty Ing Miroslav Petele, Cộng hịa Séc thực MITCalc gồm tính toán thiết kế kiểm nghiệm cho nhiều chi tiết máy khác như: bánh răng, đai, xích, ổ trục, chi tiết ghép trục, chốt … Phần mềm có độ tin cậy, độ xác cao hết ứng dụng hữu ích cho q trình thiết kế chi tiết, giải vấn đề kỹ thuật tính tốn nội dung khí mà khơng cần phải có kiến thức chuyên sâu nhà thiết kế thông thường Nguyên cài đặt MITCalc tiếng Anh, vậy, chúng tơi Việt hóa nhằm giúp đỡ công việc tham khảo, sử dụng dễ dàng, nhanh chóng Giao diện lựa chọn chức phần mềm MITCalc 1.5 _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Quy trình thiết kế lựa chọn chi tiết tiêu chuNn phân làm phần: • Phần 1: Sơ đồ quy trình giải thích bước quy trình • Phần 2: Ứng dụng phần mềm MITCalc thực bước thiết kế lựa chọn Quy trình thiết kế lựa chọn chi tiết ghép _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Hình Chi tiết ghép tiêu chu n MITCalc 1.1 Quy trình lựa chọn chi tiết mối ghép ren Các chi tiết mối ghép ren có mối liên hệ hình dạng, kích thước ren, đường kính lắp ghép trục lỗ Vì vậy, chi tiết lựa chọn quy trình Các thơng số tiêu chuNn hóa nhóm chi tiết là: Dạng ren, đường kính ren, bước ren Quy trình lựa chọn chi tiết mối ghép ren thực sau: Bước 1: Lựa chọn loại bulông Người thiết kế dựa vào yêu cầu hình dạng bên ngồi ghép mà định sử dụng bulơng, vít hay vít cấy Theo tiêu chuNn ISO 1891-2009 quy định hình dạng tên loại loại bulông, chi tiết hỗ trợ, tiêu chuNn ISO 225-2010 quy định ký hiệu thông số hình học loại bulơng Bước 2: Lựa chọn vật liệu(cấp bền) bulông _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Sau lựa chọn loại bulơng/vít/ vít cấy, người thiết kế xem xét lựa chọn cấp bền chi tiết dựa vào yêu cầu kỹ thuật đặt Trong tiêu chuNn ISO 898-1:2009 (bulông thép), ISO 8839:1986 (Bulông kim loại màu) quy định tính lý tính chi tiết Trong trình lựa chọn, người thiết kế lựa chọn chi tiết có tính thỏa mãn yêu cầu đặt Thông thường, người thiết kế xác định vật liệu chế tạo bulơng sau tra tính theo tiêu chuNn thích hợp Giải thích thêm ký hiệu cấp bền bulơng/ vít/ vít cấy: Độ bền chi tiết làm thép theo tiêu chuNn ISO thể qua số ký hiệu chúng Ký hiệu bao gồm hai chữ số cách dấu chấm Chữ số bên trái dấu chấm nhân thêm 100 giá trị độ bền kéo theo đơn vị MPa số bên phải 1/10 tỷ số độ bền kéo giới hạn chảy Sau lựa chọn kích thước ren, người thiết kế xác định kích thước chi tiết dựa vào tiêu chuNn loại bulơng/ vít/ vít cấy chọn Sau xác định chi tiết cụ thể, người thiết kế phải tiến hành kiểm nghiệm lại ứng suất sinh so sánh với ứng suất cho phép Trong bước này, sử dụng phần mềm thiết kế chi tiết máy để tự động tính tốn kiểm nghiệm Bước 5: Lựa chọn đai ốc Đai ốc chi tiết kết hợp với bulông để lắp ghép mối ghép cố định tháo rời Việc lựa chọn đai ốc quan trọng kết cấu ghép ren Thông thường, việc lựa chọn đai ốc thực với lựa chọn bulông Đai ốc bulơng có dạng ren, đường kính ren, bước ren lắp ghép với _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Hình Quy trình lựa chọn chi tiết mối ghép ren _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Việc lựa chọn đai ốc cụ thể hình dạng nó, tùy vào điều kiện làm việc, hình dạng phận máy sau ghép mà ta chọn hình dạng đai ốc thích hợp Ví dụ: đai ốc lục giác, đai ốc vng, đai ốc có cánh Để thực việc lựa chọn đai ốc tiêu chuNn, người thiết kế tham khảo tiêu chuNn ISO 1891-2009 để lựa chọn đai ốc tiêu chuNn hóa Đai ốc chịu lực xiết lắp với bulông, tiêu chuNn ISO 2320-2008 qui định lực xiết moment xoắn ứng với đường kính ren nhóm đai ốc Về tính, để mối ghép đạt hiệu quả, tính bulơng đai ốc phải tương đương Bảng sau cung cấp cho người thiết kế ký hiệu nhóm đai ốc kết hợp bulơng đai ốc có tính tương đương Ký hiệu nhóm đai ốc chữ số 1/100 tải trọng cho phép Ví dụ: nhóm nghĩa tải trọng cho phép x 100 = 400 MPa Các tính chất cụ thể loại đai ốc, ta tham khảo tiêu chuNn ISO 898-2:1992 Bước 6: Lựa chọn vòng đệm Vòng đệm vòng thép mỏng đặt đai ốc chi tiết ghép, dùng đẻ bảo vệ bề mặt chi tiết ghép, đồng thời làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt chi tiết ghép với đai ốc Vịng đệm có nhiều loại, phẳng vênh hình dáng khác… Việc lựa chọn vịng đệm phụ thuộc vào đường kính bulơng u cầu kỹ thuật Hiện nay, có vịng đệm phẳng tổ chức ISO tiêu chuNn hóa Vì vậy, phần trình bày quy trình lựa chọn vịng đệm phẳng Bảng Hướng dẫn kết hợp bulơng/vít/vít cấy với đai ốc Ký hiệu nhóm đai ốc làm thép Nhóm 10 12 _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Tải trọng cho phép, MPa 400 500 600 800 1000 1200 Kết hợp Bulông/ Vít/ vít cấy đai ốc thép Nhóm Bulơng 3.6 4.6 4.8 5.6 6.8 8.8 10.9 12.9 (14.9) Nhóm đai ốc khuyên dùng 4 10 12 14 Ghi chú: Có thể sử dụng nhóm đai ốc cao so với nhóm bulơng Theo tiêu chuNn ISO 10644:2009, kích thước vịng đệm lắp với chi tiết có ren phụ thuộc vào đường kính ren Sau lựa chọn chi tiết ren (bulơng, vít, đai ốc), ta sử dụng tiêu chuNn để lựa chọn vịng đệm cho thích hợp QUY TRÌNH LỰA CHỌN CÁC CHI TIẾT GHÉP BẰNG REN (BULƠNG/VÍT/VÍT CẤY, ĐAI ỐC, VÒNG ĐỆM) TRÊN PHẦN MỀM MITCALC 1.5 Chọn chức thiết kế mối ghép ren: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Giao diện môđun thiết kế mối ghép bulông: Bước 1: Lựa chọn loại chi tiết ghép _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN Ghi chú: + Mối ghép bulơng khơng có đai ốc : Vít cấy + Mối ghép bulơng có đai ốc: Bulơng Vít Vít cấy có loại: Bulơng có loại: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 10 Bước 2: Lựa chọn vật liệu (Cấp bền) chi tiết ghép Ghi chú: Có tiêu chuNn vật liệu ISO, SAE ASTM, ta chọn ISO Sau đó, ta chọn cấp bền bulông theo ISO: Bước 3: Lựa chọn kích thước chi tiết ghép Chọn kiểu ren bước ren: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 11 Chọn đường kính ren: Sau chọn đường kính ren, phần mềm xác định kích thước cịn lại ren theo tiêu chuNn ISO Bước 4:Tính tốn kiểm nghiệm điều kiện bền + Nhập lực tác dụng: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 12 + Kết tính tốn: Chi tiết thỏa mãn điều kiện bên giá trị hệ số an toàn lớn hệ số an toàn cho phép mà người thiết kế yêu cầu Trong phần mềm MITCalc 1.5, giá trị khơng thỏa có màu đỏ _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 13 Bước 5, 6: Lựa chọn đai ốc vòng đệm cho mối ghép Sau lựa chọn thơng số, người thiết kế biết kích thước cịn lại bulơng/vít/vít cấy, đai ốc vịng đệm sử dụng với bulơng/vít/vít cấy chọn cách xuất liệu CAD _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 14 1.2 Quy trình lựa chọn đinh tán Đinh tán loại chi tiết dùng để ghép vật thể với Chúng thường sử dụng xây dựng sản xuất Để đảm bảo đinh tán đuợc sử dụng mục đích, việc lựa chọn đinh tán thích hợp quan trọng trình thiết kế Người thiết kế so sánh loại đinh tán dựa vào giá trị độ lớn, khả chống ăn mòn vật liệu làm đinh tán Đối với đinh tán, thơng số tiêu chuNn gồm có: • Hình dạng đinh tán • Đường kính đinh tán • Chiều dài đinh tán _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 15 Hình Quy trình lựa chọn chi tiết ghép đinh tán Bước 1: Lựa chọn loại đinh tán Việc lựa chọn loại đinh tán phụ thuộc vào khả chịu tải trọng yêu cầu bề mặt lắp ghép Nếu yêu cầu bề mặt phẳng, ta chọn đinh tán đầu chìm khơng u cầu bề mặt, ta chọn đinh tán thường Bước 2: Lựa chọn vật liệu cho đinh tán Lựa chọn đinh tán làm vật liệu với vật liệu vật cần lắp ghép Ví dụ, bạn lắp ghép hai thép với nhau, bạn dùng đinh tán thép Cố gắng tìm _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 16 đinh tán làm hợp kim tương tự Nếu bạn chọn đinh tán sử dụng cho vật nhôm, bạn chọn đinh tán làm hợp kim nhôm Theo ISO, đinh tán sử dụng khí xây dựng thường làm thép cácbon thấp Đối với ứng dụng trọng lượng, ăn mòn thống vật liệu, đin tán làm đồng (+hợp kim), nhơm (+Hợp kim), Bước 3: Chọn chiều dài cho đinh tán Theo tiêu chuNn đinh tán, chiều dài đinh tán (ký hiệu l) đo từ cạnh đầu đến đỉnh thân đinh tán Ví dụ: Ký hiệu kích thước đinh tán theo tiêu chuNn ISO 15973:2000 Hình Hình dạng đinh tán Chiều dài đinh tán nên chiều dày hai vật thể bạn ghép cộng 1.5 lần đường kính thân đinh tán Ví dụ: Một đinh tán có đường kính 4mm sử dụng ghép hai phẳng dày 2mm có chiều dài : l = 2x2+4x1.5 =10mm Bước 4: Lựa chọn đường kính đinh tán Đinh tán phải ghép kín với lỗ lắp ghép Bởi lỗ khoan trước nên việc lựa chọn đinh tán có đường kính với lỗ quan trọng Một đinh tán lớn không lắp ghép được, đinh tán nhỏ khơng lắp ghép an tồn Theo tiêu chuNn ISO 1051:1999, đường kính danh nghĩa tiêu chuNn đinh tán là: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 17 Lựa chọn 1: 1, 1.2, 1.6, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 30,36 Lựa chọn 2: 1.4, 3.5, 7, 14, 18, 22, 27, 33 Bước 4: Tính tốn kiểm nghiệm đinh tán theo điều kiện bền Kiểm nghiệm theo theo độ bền cắt dập 1.3 Quy trình lựa chọn chốt định vị Việc lựa chọn chốt định vị phụ thuộc vào cơng dụng, đường kính lỗ, vị trí đặt chốt Người thiết kế lựa chọn loại chốt, sau tham khảo kích thước, ký hiệu, vật liệu theo tiêu chuNn ISO tương ứng Các thông số tiêu chuNn chốt định vị gồm có: Hình dạng chốt, đường kính chốt chiều dài chốt Bước 1: Lựa chọn hình dạng chốt Tùy vào điều kiện làm việc yêu cầu bề mặt, ta chọn loại chốt thích hợp Theo ISO, loại chốt tiêu chuNn gồm có: chốt trụ, chốt trụ có vai, chốt lị xo, chốt trụ có ren, chốt trụ có rãnh, chốt cơn, Bước 2: Lựa chọn vật liệu cho chốt Việc lựa chọn vật liệu cho chốt tùy thuộc vào tải trọng tác dụng Tùy vào độ lớn tải trọng, loại tải trọng mà ta chọn loại vật liệu có độ bền, độ cứng cho thích hợp Thơng thường, vật liệu làm chốt Thép kết cấu, thép hợp kim, thép đúc, thép tôi, gang, hợp kim nhôm, hợp kim đồng, _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 18 Hình Quy trình lựa chọn chốt Bước 3: Lựa chọn kích thước chốt Kích thước tiêu chuNn chốt đường kính chốt chiều dài chốt Việc lựa chọn kích thước tùy thuộc vào đường kính trục chiều dày chi tiết ghép Bước 4: Tính tốn kiểm nghiệm bền cho chốt Sau xác định kích thước chốt, ta tính toán kiểm nghiệm bền cho chốt theo lựa cắt moment xoắn QUY TRÌNH LỰA CHỌN CHỐT ĐNNH VN TRÊN PHẦN MỀM _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 19 + Chọn chức tính tốn thiết kế chốt định vị: + Giao diện phần tính tốn thiết kế chốt: _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 20 Bước 1: Chọn loại chốt: Ta chọn loại chốt theo tiêu chuN n ISO Bước 2: Chọn vật liệu chốt Bước 3: Chọn kích thước chốt _ HỆ THỐNG HÓA CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN