1 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 XÁC ĐỊNH LỰC KÉO ĐỨT BULÔNG Người biên soạn Phan Đình Huấn I Mục tiêu thí nghiệm Giúp cho sinh viên nắm rõ hơn về lực kéo đứt thực một số loại thép, mối quan hệ giữa Mk chính tâm[.]
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ XÁC ĐỊNH LỰC KÉO ĐỨT BULƠNG Người biên soạn: Phan Đình Huấn I Mục tiêu thí nghiệm - Giúp cho sinh viên nắm rõ lực kéo đứt thực số loại thép, mối quan hệ Mk tâm với ứng suất tập trung vật liệu - Giúp cho sinh viên tiếp cận với phương pháp, dụng cụ đo xác định lực kéo đứt II Các quy tắc kỹ thuật an tồn - Khi thực q trình kéo đứt phải có che chắn - Khi vận hành phải đóng cửa máy III Cơ sở lý thuyết Khái niệm phá hủy tính bulơng Thơng thường, tiếp tục tăng ứng suất lên cao vật liệu bị phá hủy gãy, vỡ đứt Phá hủy dạng hư hỏng trầm trọng nhất, khôi phục sửa chữa được, gây tổn thất nghiêm trọng kinh tế Hiện có hẳn ngành chuyên nghiên cứu phá hủy (fractography) Trong trường hợp khác phá hủy mang đặc điểm riêng song có chế chung : trước hết xuất vết nứt tế vi bề mặt hay sâu bên trong, vết nứt phát triển lên cuối dẫn đến tách đứt, rời Cơ tính bu lông (bulong) đánh giá theo cấp độ bền sau: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 9.8*, 10.9, 12.9 quy định tiêu chuẩn TCVN1916 - 1995, ISO 898-1 JIS B1051 Cấp độ bền ký hiệu chữ số Chữ số đầu 1/100 giới hạn bền đứt, N/mm2 Chữ số sau 1/10 tỷ số giới hạn chảy giới hạn bền đứt, % Tích hai số 1/10 giới hạn chảy, N/mm2 Ví dụ: bu lơng (bulong) đạt cấp bền 8.8 có nghĩa là: Giới hạn bền đứt: bmin 800 N / mm2 , Giới hạn chảy: cmin 640 N / mm2 Trong tiêu chí cần thiết để đánh giá độ bền bu lông (bulong) bao gồm tiêu sau: - Giới hạn bền đứt (Tensilestrength): b (N/mm2 MPa) - Giới hạn chảy (YieldStrength): c (N/mm2 MPa) - Giới hạn chảy quy ước (YieldStrength): 0,2 (N/mm2 MPa) - Khi không dùng tiêu giới hạn chảy dùng tiêu giới hạn chảy quy ước Cơng thức tính ứng suất: z Fz A Trong đó: (1) - Fz: lực dọc - A: diện tích mặt cắt ngang - Dấu ứng suất pháp dấu với lực dọc Fz - Lực dọc Fz coi dương làm chịu kéo: Fz>0 ; (z >0) Phá hủy điều kiện tải trọng tĩnh Tải trọng tĩnh tải trọng tác dụng (đặt vào) cách chậm chạp, êm, tức tăng lên từ từ Người ta phân biệt hai dạng phá hủy: giòn dẻo Phá hủy giịn phá hủy dẻo a) b) c) d) Hình Các dạng mặt gãy phá hủy: a) dạng co thắt mạnh thành điểm, b) dạng co thắt côn hai phía, c) dạng co thắt vừa phải kiểu chén - đĩa, d) dạng không thắt, phẳng ngang Tùy theo vùng gãy có tiết diện biến đổi hay không mà phân biệt hai dạng Phá hủy kèm theo biến dạng dẻo với mức độ rõ rệt tức vùng gãy vỡ có tiết diện biến đổi gọi phá hủy dẻo; ngược lại kèm theo biến dạng dẻo không rõ rệt tức vùng gãy vỡ có tiết diện khơng biến đổi gọi phá hủy giịn Có thể phân biệt dễ dàng hai dạng thử kéo chỗ bị đứt (hình 1) Dạng đứt hình 1a phá hủy dẻo vật liệu có độ dẻo cao nên chỗ đứt bị co thắt mạnh điểm, dẻo cao trước đứt bị biến dạng đáng kể thành hình hai phía hai đáy cốc ráp lại hình 1b, số loại cịn thấy có dạng chén - đĩa (chén đặt đĩa) hình 1c loại có độ dẻo thấp, loại vật liệu giịn có mặt gãy phẳng, ngang mà bề mặt khơng thấy có thay hình đổi dạng hình 1d Rõ ràng phá hủy giịn loại không dự báo (không thể biết trước từ biểu bên ngoài) nên nguy hiểm, phải xảy người ta mong muốn phá hủy dẻo, biết trước để thay hay sửa chữa Cơ chế phá hủy Người ta cho phá hủy theo chế tạo mầm nứt mầm nứt phát triển dẫn đến tách rời, theo năm giai đoạn sau: 1) Hình thành vết nứt (tế vi) 2) Vết nứt tế vi phát triển đến kích thước tới hạn 3) Vết nứt tế vi phát triển đạt đến kích thước tới hạn 4) Vết nứt tới hạn phát triển nhanh 5) Nứt chấm dứt gãy rời Trong giai đoạn 1,2 coi quan trọng nhất, đáng để ý IV Mơ tả thí nghiệm XYLANH KÉO ĐỒ GÁ Hình Mơ hình thí nghiệm xác định lực kéo đứt bulơng Sử dụng kiểu mối ghép bulong ghép lỏng chịu lực dọc trục Trong trường hợp đai ốc không xiết chặt, lực xiết ban đầu khơng có Với F ngoại lực tác dụng dọc trục bu-lơng, ta có: 4F ( MPa) d12 Với: d1(mm): đường kính bu-lông σ: ứng suất kéo bu-lông Mô hình xác định lực kéo đứt bulơng bao gồm thành phần Hình (2) - Một mối ghép đơn giản gồm có bulơng, đai ốc, vịng đệm hai đế kẹp Trong bulơng phải xác định tính vật liệu làm bulơng - Một hệ thống thủy lực sử dụng cảm biến áp suất đầu - Một PLC để xử lí tính hiệu xuất kết Thí nghiệm thực cách thơng qua q trình kéo xylanh thủy lực xác định lực kéo thông qua cảm biến áp suất ngõ vào xylanh thủy lực Thông qua tín hiệu cảm biến PLC khuếch đại tính tốn để xuất lực kéo hình hiển thị Xylanh kéo Tín hiệu từ cảm biến áp suất đầu xylanh PLC xử lí Xuất liệu qua hình hiển thị Hình Sơ đồ quy trình thí nghiệm Mơ tả thiết bị thí nghiệm: Thiết bị thí nghiệm gồm có phần sau: a Thân máy đồ gá kẹp: - Khung máy: ( Hình 4) Khung máy kích thước 800 x 800 x 1000 Được gắn thiết bị đồ gá kẹp xylanh kéo Hình Thiết bị thử kéo bu-lơng - Bao che chắn an tồn: ( chi tiết sơ 1, Hình 4) Được lắp quanh cac đồ gá kẹp để đảm bảo an toàn bu long bị kéo đứt - Cửa chốt cửa: ( vị trí số 2, Hình ) Cửa kéo lên xuống lắp bu long vào đồ gá Trên cửa gắn kính để quan sát trình kéo - Chân máy: ( vị trí sơ 6, Hình 4) Chân máy dược lắp bánh xe để di chuyển máy Khi tới vị trí cố định chân máy hạ xuống cố định máy - Đồ gá kẹp bu long: (Hình 5) Đồ gá kẹp thiết kế phần: Phần động gắn với xi lanh Phần tĩnh gắn cố định với than máy Cảm biến hành trình Xylanh Hình Đồ gá kẹp bulong b Hệ thống thủy lực : - Thùng dầu: (Hình 6) Chứa dầu thủy lực, nắp thùng dầu gắn thiết bị hệ thống thủy lực - Bơm thủy lực: (Hình 6) Hút dầu tạo áp suất cao 140 bar Tạo chuyển động kéo đứt bu long - Động điện kéo bơm: (Hình 6) Động điện cơng suất Hp, pha kết hợp hộp giảm tốc tạo moment kéo bơm thủy lực - - Cụm valve điều khiển : (Hình 6) Valve tràng giữ áp suất an toàn cho hệ thống Valve 4/3 điều khiển hướng chuyển động , xilanh Ống dẫn dầu: (Hình 6) Di chuyển dầu áp suất cao từ bơm tới xilanh Hồi dầu từ xilanh thùng dầu - Sensor áp suất: (Hình 6) Nhận biết áp suất thực buồn kéo xilanh trả tín hiệu PLC xử lý - Xilanh thủy lực ( Tác động kép ) ( Hình chụp ) Biến áp xuất dầu bơm thành chuyển động tịnh tiến ty ben Hình Hệ thống thủy lực c Hệ thống điện điều khiển: - Tủ điện ( PLC, khởi động từ, rơ-le, …)( Hình 7) - Màn hình hiển thị Màn hình cảm ứng kết nối với PLC để hiển thị trang cài đặt Hình Màn hình điều khiển - Các sensor hành trình xilanh ( Hình chụp ) Nhận biết điểm đầu cuối ty ben, trả tín hiệu PLC xử lý - Các cơng tắc an tồn (Hình 8) Các cơng gắn để đảm bảo cũa ln ln đóng kéo Hình Cơng tắc an tồn đảm bảo cửa đóng thực thử kéo - Nút Start (Hình 9) Nút khởi động thiết kế hai nút nhấn, đảm bảo hai tay nhấn tránh trường hợp kẹt tay an tồn Hình Nút khởi động V Trình tự thực Bước 1: Lựa chọn bulơng cần thí nghiệm, xác định đường kính danh nghĩa thông số vật liệu bulông Bước 2: Lắp đặt hiệu chỉnh thiết bị đo lực kéo Bước 3: Tiến hành kéo bulông thao tác nhấn nút quan sát kết hiển thị Ghi nhận kết quảvào bảng số liệu Bước 4: Thực thí nghiệm tương tự bulơng vật liêu khác Bước 5: Rút nhận xét kết luận * Cách gá đặt bulông vào máy: Mở cửa máy, chốt cửa Xoay chốt gá đầu bulông, đặt bulông vào Chuyển qua chế độ tay Nhấn nút cho xylanh di chuyển bulông xuống vào chốt kẹp bên Khi đến vị trí cho dừng bơm Gắn đai ốc đầu cịn lại vào bulơng Đóng cửa máy Chuyển hình phần hiển thị lực Nhấn nút Start, máy tự động kéo đứt hiển thị kết cho chu kì kéo MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Bộ mơn Thiết kế máy BÀI THÍ NGHIỆM SỐ XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN KÉO CỦA BU-LÔNG Sinh viên thực hiện: Nhóm: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: 10 I Mục tiêu thí nghiệm - Giúp cho sinh viên nắm rõ lực kéo đứt thực số loại thép, mối quan hệ Mk tâm với ứng suất tập trung vật liệu - Giúp cho sinh viên tiếp cận với phương pháp, dụng cụ đo xác định lực kéo đứt II Các quy tắc kỹ thuật an tồn - Khi thực q trình kéo đứt phải có che chắn - Khi vận hành phải đóng cửa máy III Báo cáo thí nghiệm Số lần đo Tiến hành thí nghiệm bulơng có đường kính danh nghĩa d = … (mm) Bulông thép Bulông Inox Bulông thông thường 10 IV Vẽ biểu đồ liệu Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulơng thép 11 Tính tốn lý thuyết Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulông Inox Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulông thường V Nhận xét kết kết luận VI Câu hỏi ôn tập 12 13 ... XYLANH KÉO ĐỒ GÁ Hình Mơ hình thí nghiệm xác định lực kéo đứt bulông Sử dụng kiểu mối ghép bulong ghép lỏng chịu lực dọc trục Trong trường hợp đai ốc không xiết chặt, lực xiết ban đầu Với F ngoại lực. .. Bulông thông thường 10 IV Vẽ biểu đồ liệu Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulông thép 11 Tính tốn lý thuyết Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulông Inox Lực kéo (kN) Số lần kéo Bulông thường V Nhận xét kết kết luận... sinh viên nắm rõ lực kéo đứt thực số loại thép, mối quan hệ Mk tâm với ứng suất tập trung vật liệu - Giúp cho sinh viên tiếp cận với phương pháp, dụng cụ đo xác định lực kéo đứt II Các quy tắc