Chương mối ghép ren

Chöông 1 Chöông 9 Moái gheùp ren Bm Thieát keá maùy TS Buøi Troïng Hieáu 1 Chöông 9 MOÁI GHEÙP REN 9 3 TÍNH BULOÂNG ÑÔN 9 3 1 Tính buloâng khoâng ñöôïc xieát chaët, chòu löïc doïc truïc Tröôøng hôïp n[.]

Chương 9: Mối ghép ren Chương MỐI GHÉP REN 9.3 TÍNH BULÔNG ĐƠN 9.3.1 Tính bulông không xiết chặt, chịu lực dọc trục Trường hợp đai ốc không xiết chặt, lực xiết ban đầu Ví dụ bulông móc treo hình sau Hình 9.3 Móc treo - Dạng hỏng: bị kéo đứt chân ren - Chỉ tiêu tính:  k  [ k ] (9.4) - Công thức tính: k  F  [ k ]  d12 (9.5) đó, d1 : đường kính tiết diện nguy hiểm, F : lực tác dụng dọc trục bulông, [ k ] : ứng suất kéo cho phép vật liệu bulông - Suy ra, đường kính chân ren: d1  4F  [ k ] (9.6) Theo giá trị d1 vừa tính được, tra bảng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm bulông tiêu chuẩn 9.3.2 Tính bulông xiết chặt, không chịu lực dọc trục Bm Thiết kế máy -1- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren Có hai trường hợp sau:  Bỏ qua ma sát bề mặt ren (khi không xiết đai ốc): bulông chịu kéo tâm  Xét đến ma sát bề mặt ren (khi xiết đai ốc): bulông chịu kéo lực xiết gây nên chịu xoắn moment ma sát ren sinh Ví dụ bulông nắp bình kín, áp suất dư Hình 9.4 Nắp bình kín xiết chặt bulông - Dạng hỏng: bị phá hủy chân ren - Chỉ tiêu tính:  Bỏ qua ma sát:  k  [ k ] (9.7)  td   k2  3  [ k ] (9.8)  Xét đến ma sát: - Công thức tính:  Bỏ qua ma saùt: k  V  [ k ]  d12 (9.9) đó, d1 : đường kính tiết diện nguy hiểm, V : lực xiết, [ k ] : ứng suất kéo cho phép vật liệu bulông Suy ra, đường kính chân ren: d1  4V  [ k ] (9.10) Tra baûng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm đường kính bulông tiêu chuẩn Bm Thiết kế máy -2- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren  Xét đến ma sát: Ta có: k  4V  d12 T   ms  W0 (9.11) V tg (   ' ) d13 d2 (9.12) 16 đó,  ' : góc ma sát thay thế, tính theo hệ số ma sát thay  '  arctg f ' , Do đó: 2  4V   8.V tg (   ' ) d    1,3. k  [ k ]  td      d13  d1    (9.13) Suy ra, đường kính chaân ren: d1  1,3 4.V  [ k ] (9.14) Tra bảng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm đường kính bulông tiêu chuẩn 9.3.3 Tính bulông xiết chặt, chịu lực dọc trục Ví dụ bulông nắp bình kín, bulông nắp ổ có lực dọc trục, bulông ghép máy với móng máy… F V d1 Dm m Db Khi chưa xiết V   F  V’ b V Khi xiết chặt V   F  F V’ Khi thêm vào lực kéo F V  V '  F  Hình 9.5 Mối lắp bulông xiết chặt, chịu lực dọc trục Bm Thiết kế máy -3- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren D1 d0 Ab ,Eb lb lm Vùng chịu ảnh hưởng có dạng hình vành khăn Hình 9.6 - Độ mềm buloâng: b  Db V lb l   b V Eb Ab V Eb Ab (9.15) m  Dm V lm lm   V Em Am V Em Am (9.16) - Độ mềm ghép: - Suy ra, chuyển vị:  b  [( F  V ' )  V ] b (9.17)  m  (V  V ' ) m (9.18)  m  b (9.19)  (V  V ' ) m  [( F  V ' )  V ] b (9.20)  V ' (b  m )  V (b  m )  F b (9.21)  V '  V  F - Điều kiện đồng chuyển vị: Đặt:   b b  m (9.22) m , gọi hệ số ngoại lực, (9.22) trở thành: b  m V '  V  F (1   ) (9.23) - Để tránh tách hở V’>0, tức là: Bm Thiết kế máy -4- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren Hay V  F (1   ) (9.24) V  k.F (1   ) (9.25) với k hệ số an toàn, k>1 - Lực tác dụng lên bulông: Fb  F  V '  F  (V  F (1   )  V  F (9.26) - Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu bỏ qua ma sát bề mặt ren: d1  4(V  F )  [ k ] Fb   [ k ] (9.27)  Nếu tính đến ma sát bề mặt ren:  Xiết chặt chịu lực: d1  (1,3.V  F )  [ k ] (9.28)  Xiết chặt đồng thời với chịu lực: (nên traùnh) d1  (1,3.V  1,3.F )  [ k ] (9.29) 9.3.4 Tính bulông chịu lực ngang, lắp có khe hở V F F d1 V Hình 9.7 Mối lắp bulông có khe hở - Dạng hỏng:  Tấm ghép bị di trượt  Bulông bị phá hủy chân ren - Chỉ tiêu tính: Bm Thiết kế máy -5- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren  Để tránh di trượt: Fms  F (9.30)  td  [ k ] (9.31) Fms  V f i  F (9.32)  Để tránh phá hủy chân ren: - Công thức tính:  Để tránh di trượt:  Hay V V F f i (9.33) k F f i (9.34) với f hệ số ma sát; i số bề mặt ghép k hệ số an toàn, (k>1)  Để tránh phá hủy chân ren: d1  1,3.4.V  [ k ] (9.35) d1  1,3.4.k F  [ k ] f i (9.36) Tra bảng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm đường kính bulông tiêu chuẩn 9.3.5 Tính bulông chịu lực ngang, lắp khe hở d0 h1 F h2 F h3 Hình 9.8 Mối lắp bulông khe hở - Dạng hỏng:  Thân bulông bị cắt tiết diện ghép  Thân bulông bị dập bề mặt tiếp xúc Bm Thiết kế máy -6- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren - Chỉ tiêu tính:  Để tránh bị cắt:   [ ] (9.37)  d  [ d ] (9.38)  Để tránh bị dập: - Công thức tính:  Để tránh bị cắt:  F  [ ] d 02 i (9.39) 4.F  [ ].i (9.40) Suy đường kính thân bulông: d0  Tra bảng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm đường kính bulông tiêu chuẩn  Để tránh bị dập: + Taám 2: d   d0  F  [ d2 ] d h2 F [ d2 ].h2 (9.41) (9.42) + Tấm 3: d  1,  d0  F  [ d1, ] d (h1  h3 ) F [ d1, ].(h1  h3 ) (9.43) (9.44) Lưu ý: h3 tính hình (không tính phần có ren xem phần không tiếp xúc) Tóm lại, để bulông đủ bền (không bị cắt bị dập), ta chọn đường kính thân bulông giá trị lớn ba giá trị tính theo (9.40), (9.42) (9.44) Nhận xét: So sánh hai phương án lắp bu lông có khe hở khe hở ta thấy: - Phương án không cần phải gia công xác lỗ, đường kính bulông lớn - Phương án cần phải gia công xác lỗ, đường kính bulông nhỏ Do đó, thiết kế, phương án phương án lựa chọn dễ gia công lỗ Nếu kích thước bulông lớn chuyển sang phương án Bm Thiết kế máy -7- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren 9.4 TÍNH NHÓM BULÔNG Nguyên tắc: - Phân tích lực tác dụng lên bulông nhóm - Tính mối ghép bulông đơn cho bulông chịu lực lớn - Chọn bulông lại bulông chịu lực lớn 9.4.1 Mối ghép chịu lực ngang nằm mặt phẳng ghép qua trọng tâm mối ghép F1 F2 F F3 F4 Hình 9.9 Mối ghép chịu lực ngang nằm mặt phẳng ghép, qua trọng tâm - Giả thiết lực từ ghép tác dụng lên bulông nhau: F1  F2  F3  F4  Fi  với z số bulông F z (9.45) - Tính mối ghép bulông đơn chịu lực ngang (có khe hở) 9.4.2 Mối ghép chịu moment nằm mặt phẳng gheùp F1 r1 F2 r2 M r4 r3 F4 F3 Hình 9.10 Mối ghép chịu moment nằm mặt phẳng ghép Bm Thiết kế máy -8- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren - Giả thiết lực từ ghép tác dụng lên bulông tỉ lệ thuận với khoảng cách từ bulông đến trọng tâm mối ghép: F1 F2 F     i r1 r2 ri  Fi  (9.46) F1 ri r1 (9.47) Vaø n n i 1 i 1 M  F1r1  F2 r2      Fi ri   Fi ri   F1 F1 n ri   ri r1 r1 i1 (9.48) Vậy, lực tác dụng lên bulông số tính sau: F1  M r1 (9.49) n r i 1 i - Suy ra, Fmax ứng với rmax Do đó, tính mối ghép bulông đơn chịu lực ngang (có khe hở) 9.4.3 Mối ghép chịu lực ngang nằm mặt phẳng ghép không qua trọng tâm mối ghép - Tiến hành dời lực F trọng tâm mối ghép, ta lực F momnet M Lúc này, xem mối ghép chịu tác dụng đồng thời lực F qua trọng tâm moment M Dưới tác dụng lực này, ghép bị trượt xoay lên l FM i  F1 FM i Fi F FQi FQi  F2 M Fi   1800    FM i   F3 F F z M ri n r i 1 i FQi Hình 9.11 Mối ghép chịu lực ngang nằm mặt phẳng ghép, không qua trọng tâm Fi  FM2i  FQ2i  2FMi FQi cos  (9.50) Fi  FM2i  FQ2i  2FMi FQi cos  (9.51) - Lực Fmax : chọn lực lớn tất lực Fi , vaø   1800   Bm Thiết kế máy -9- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren 9.4.4 Mối ghép chịu lực không nằm mặt phẳng ghép l2  N  Q   V  T  V  N l1 M  T V - N -  max - M  Hình 9.12 Mối ghép chịu lực không nằm mặt phẳng ghép - Dạng hỏng:   Tấm ghép bị tách hở (do tác dụng lực N )   Tấm ghép bị trượt (do tác dụng lực T )  Bulông bị phá hủy chân ren - Công thức tính:  Để tránh ghép bị tách hở: (9.52)  max   N   M   V  đó, N  Nm , với N m  (1   ) N thành phần lực tác dụng lên ghép A A diện tích bề mặt ghép M  Mm , với M m  (1   )M thành phần moment tác dụng lên Wu ghép Wu moment chống uốn tiết diện ghép Bm Thiết kế máy -10- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren V  V.z , với V lực xiết bulông z số bulông A Điều kiện (9.52) trở thành:  (1   ) N (1   ) M V z   0 A Wu A (9.53) N M  A  (1   ).  z  A Wu  (9.54) V Lực xiết V (trên bulông) để tránh tách hở là: V k (1   )  M A    N  z Wu   (9.55)  Để tránh ghép bị trượt: Fms  V z  (1   ) N  f  T (9.56) V z f  (1   ) N f  k.T (9.57) Lực xiết V (trên bulông) để tránh trượt là: k T  (1   ).N f V z f (9.58) Tổng lực tác dụng lên bulông: Fb  V   N z   M r n r i 1 (9.59) i ri khoảng cách từ tâm bulông đến đường trung hòa Tổng lực tác dụng lên bulông chịu tải lớn nhaát: Fmax  V   N z   M rmax n r i 1 (9.60) i Khi tính toán bulông chịu tải trọng tónh, lực xiết V cần nhân với 1,3 xét đến ứng suất xoắn moment ren gây nên: Bm Thiết kế máy -11- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren Fmax  1,3V   N z   M rmax (9.61) n r i 1 i  Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu bỏ qua ma sát bề mặt ren:    N  M rmax V   n  z ri   i 1  d1   [ k ]       (9.62)  Nếu tính đến ma sát bề mặt ren:  Xiết chặt chịu lực: d1     N  M rmax 1,3V   n  z ri   i 1   [ k ]       (9.63)  Xiết chặt đồng thời với chịu lực: (nên tránh)    N  M rmax 1,3  V   n  z ri   i 1  d1   [ k ] Bm Thiết kế máy -12-       (9.64) TS Bùi Trọng Hiếu ... moment ren gây nên: Bm Thiết kế máy -11- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren Fmax  1,3V   N z   M rmax (9.61) n r i 1 i  Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu bỏ qua ma sát bề mặt ren: ... chân ren - Chỉ tiêu tính: Bm Thiết kế máy -5- TS Bùi Trọng Hiếu Chương 9: Mối ghép ren  Để tránh di trượt: Fms  F (9.30)  td  [ k ] (9.31) Fms  V f i  F (9.32)  Để tránh phá hủy chân ren: .. .Chương 9: Mối ghép ren Có hai trường hợp sau:  Bỏ qua ma sát bề mặt ren (khi không xiết đai ốc): bulông chịu kéo tâm  Xét đến ma sát bề mặt ren (khi xiết đai ốc): bulông