03 xác định hệ số xiết trên mối ghép ren

1 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT TRÊN MỐI GHÉP REN I Mục tiêu thí nghiệm Giúp sinh viên nắm vững lý thuyết khớp vít và các giai đoạn quá trình xiết Giúp cho sinh viên nắm rõ hơn về mối quan h[.]

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT TRÊN MỐI GHÉP REN I Mục tiêu thí nghiệm - - Giúp sinh viên nắm vững lý thuyết khớp vít giai đoạn trình xiết Giúp cho sinh viên nắm rõ mối quan hệ mômen xiết lực xiết ban đầu thông qua việc xác định hệ số xiết K Đồng thời qua đó, sinh viên cịn hiểu rõ yếu tố điều kiện lắp ảnh hưởng đến mối ghép bulông Giúp cho sinh viên tiếp cận với phương pháp, dụng cụ đo xác định lực xiết, mơmen xiết II Các quy tắc kỹ thuật an tồn Sinh viên tuân thủ quy tắc kỹ thuật an tồn phịng thí nghiệm III Cơ sở lý 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 Hình Mơmen xiết lực xiết Trong q trình xiết mơmen xiết TV, mối ghép ren trải qua năm giai đọan: Xoay tự do: ren xoay khơng có cản trở có liên kết chi tiết mối ghép “Xâm nhập”: chi tiết ghép bắt đầu “tương thích” với nhau, khơng cịn khe hở nhấp nhơ bề mặt 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 bulơng 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 dẫn đến hỏng hóc Hình Đường biểu diễn tác dụng mômen xiết đai ốc (hay bulông) Để xác định lực xiết người ta đo trực tiếp thiết bị đo lực Một cách đơn giản để xác định lực xiết V thông qua mômen xiết TV: TV  KVd 103 đó: TV – mơmen xiết, Nm; (1) V – lực xiết ban đầu, N; d – đường kính danh nghĩa bulơng, mm; K – hệ số xiết, hay gọi hệ số đai ốc, hệ số mômen xiết 2- Lý thuyết khớp vít Mặt khác theo lý thuyết khớp vít để xiết bulông với lực xiết dọc trục V (H.3a) ta cần phải có tạo mơmen xiết TV, xác định theo cơng thức [1]: TV = Tms + Tr đó: (2) Tms - mômen lực ma sát mặt tiếp xúc đai ốc; Tr - mômen lực tác dụng ren, gọi tắt mômen ren Mômen ma sát Tms mặt tiếp xúc đai ốc với chi tiết ghép: Tms  đó: VfD tb (3) Dtb = (Do + do)/2 - đường kính lỗ lắp bulơng ; Do - đường kính ngồi mặt tựa đai ốc (H.3c); f - hệ số ma sát đai ốc chi tiết ghép Theo hình 3a, Ft V có phụ thuộc: tan(   ')  suy ra: đó: Ft V Ft = Vtan( + ') (4) Tr = 0,5Vd2tan( + ') (5) đó:  - góc nâng ren vít ’ = arctanf ’ - góc ma sát mặt ren, với f ’ - hệ số ma sát tương đương ren Hình Lực tác dụng bu lơng trình xiết đai ốc [1] Thay biểu thức xác định Tr Tms vào công thức (1) ta có:  D   TV  0, 5Vd2  tb  f  tan(   ')   d2   (6) Trong công thức đơn vị V N, đường kính mm Để đơn vị TV Nm cơng thức (5) viết thành:  D   TV  0, 5Vd2 103  tb  f  tan(   ')   d2   (7) Hệ số xiết K Trong nhiều tài liệu [2], hệ số K có nhiều cách gọi khác chẳng hạn nut factor, torque coefficient, tightening factor thuật ngữ sử dụng để thể mối quan hệ lực xiết mômen xiết Hệ số xiết K hệ số thực nghiệm, so sánh với lý thuyết khớp vít theo cơng thức (7) có quan hệ sau:   d   D   0,    tb  f  tan(   ')  (8)  d   d  Vd      Do đó, hệ số xiết K tổng hợp tất yếu tố ảnh hưởng 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 Do đó, khó để xác định xác hệ số xiết, xác định tương đối thông qua thực nghiệm cho ứng dụng cụ thể Thông thường, ứng dụng cụ thể, người ta thường xác định dải giá giá trị K để dự đoán giá trị lớn nhỏ lực xiết từ đưa giá trị mômen xiết ban đầu K  Tr Hệ số K chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện lắp, điều kiện bơi trơn, vật liệu tính chất bề mặt ren Nhìn chung, hệ số K khó để xác định xác hệ số ma sát bề mặt đai ốc chi tiết ghép hệ số ma sát ren ta khó đo giá trị xác Do đường thực nghiệm ta xác định hệ số xiết K Giá trị K thường nằm khoảng 0,086 ÷ 0,5 Đối với mối ghép thép -với-thép thường lấy K khoảng 0,14 ÷ 0,23 Thơng thường, chọn K = 0,2 không xác định điều kiện lắp Hình Biểu đồ tần suất xuất giá trị hệ số xiết K mối ghép thép-với-thép [2] IV Mơ tả thí nghiệm Hình 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 cơ; b) Cờ lê điện tử Hình Cờ lê xác định mơmen xiết - Bộ thiết bị xác định lực xiết loadcell sóng siêu âm gồm đầu đo máy xử lý xuất tín hiệu Thí nghiệm thực cách xác định mơmen xiết thông qua cờ lê xiết xác định lực xiết thông qua loadcell máy đo siêu âm mối ghép có bulơng chọn trước Thơng qua việc xác định tỷ số mômen xiết lực xiết ta xác định hệ số xiết K V Trình tự thực Lựa chọn bulơng cần thí nghiệm, xác định đường kính danh nghĩa thơng số vật liệu bulông Lắp đặt hiệu chỉnh thiết bị đo lực xiết 2.1 Lắp đặt loadcell vào mối ghép với thiết bị xử lý tín hiệu (máy hiển thị máy tính) hình Hình Cách lắp loadcell vào mối ghép 2.2 Tiến hành calíp vật liệu máy đo siêu âm, bơi dung dịch “khử nhiễu sóng” lên đầu đo đầu bulông Tiến hành xiết bulông lê đồng thời quan sát kết thị máy đo siêu máy đo loadcell Ghi nhận kết mômen xiết, lực xiết hai phương pháp vào bảng số liệu Tính tốn hệ số xiết thông qua công thức (7) ghi nhận vào bảng số liệu Và theo công thức (7) ta xác định hệ số ma sát ren bề mặt đai ốc chi tiết ghép (giả sử hai hệ số má sát nhau) Thực thí nghiệm tương tự mối ghép bulơng có bơi trơn dầu Tính tốn hệ số xiết lý thuyết với hệ số ma sát tra bảng va so sánh với kết đo Rút nhận xét kết luận Tài liệu tham khảo Nguyễn Hữu Lộc Giáo trình Cơ sở thiết kế máy NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2016 John H Bickford Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints - Fourth Edition, Non-Gasketed Joints CRC Press, Taylor & Francis Group 2008 John H Bickford Handbook of bolts and bolted joints MARCEL DEKKER, INC 1998 MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Bộ mơn Thiết kế máy BÀI THÍ NGHIỆM SỐ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ XIẾT TRÊN MỐI GHÉP REN Sinh viên thực hiện: Nhóm: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: Tp Hồ Chí Minh, 1/2016 I Mục tiêu thí nghiệm Nắm rõ lý thuyết khớp vít Sử dụng cờ lê đo mơmen 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 lực xiết bulông; Xác định hệ số xiết, thông qua hiểu mối quan hệ mơmen xiết lực xiết, yếu tố điều kiện lắp mối ghép II Các quy tắc kỹ thuật an toàn Sinh viên tuân thủ quy tắt an tồn phịng thí nghiệm III Báo cáo thí nghiệm Xác định thơng số mối ghép ren dụng cụ đo Kết đo Bảng Kết đo Số lần đo Tiến hành thí nghiệm bulơng có đường kính danh nghĩa d = … (mm) Lực xiết V, N Hệ số xiết Mômen xiết TV , Tr Đo máy đo Nm K  Đo loadcell siêu âm Vd Đồ thị phục thuộc hệ số xiết vào mơ men xiết Tính tốn hệ số xiết lý thuyết theo công thức (8) với hệ số ma sát tra bảng so sánh với kết đo IV Nhận xét kết Kết luận IV Câu hỏi ơn tập Vai trị vả tầm quan trọng việc xác định lực xiết mômen xiết thực tế Ý nghĩa hệ số xiết K Nguyên lý hoạt động máy đo siêu âm chìa khóa đo lực 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 ... 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 Thơng qua việc xác định tỷ số mômen xiết lực xiết ta xác định hệ số. .. bề mặt ren Nhìn chung, hệ số K khó để xác định xác hệ số ma sát bề mặt đai ốc chi tiết ghép hệ số ma sát ren ta khó đo giá trị xác Do đường thực nghiệm ta xác định hệ số xiết K Giá trị K thường... 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