Chương 9: Mối ghép then và then hoa Chương 9: (2 tiết) MỐI GHÉP THEN VÀ THEN HOA MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: - Phân biệt được các loại mối ghép then và các loại mối ghép then hoa. - Giải thích được các dạng hư hỏng và các chỉ tiêu tính toán kiểm nghiệm then bằng, then bán nguyệt và then hoa. - Tính toán kiểm nghiệm được các mối ghép then bằng và then hoa. NỘI DUNG: I. Mối ghép then 1. Đại cương a) Định nghĩa b) Các lọai then 2. Tính then bằng và then bán nguyệt II. Mối ghép then hoa 1. Đại cương a) Định nghĩa b) Phân lọai 2. Tính then hoa Câu hỏi ôn tập NHỮNG LƯU Ý VỀ GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP: 1. Tập trung giải thích đặc điểm và ứng dụng của mối ghép then các loại, so sánh mối ghép then bằng với mối ghép then hoa. Vận dụng các công thức để tính toán kiểm nghiệm mối ghép then bằng, then hoa. Sử dụng kết quả tính toán trục ở chương 6 để tính kiểm nghiệm mối ghép then. 2. Sinh viên phải đọc trước các nội dung trước khi đến lớp. Liên hệ thực tiễn và đọc thêm các tài liệu tham khảo. Thảo luận nhóm và liên hệ với giảng viên để giải bài tập của mối ghép then bằng, then hoa. Sử dụng kết quả bài tập tính trục để tính kiểm nghiệm then. 3. Vẽ kết cấu trục và ghi dung sai lắp ghép then. Giáo trình Chi tiết máy 111 Chương 9: Mối ghép then và then hoa I. MỐI GHÉP THEN 1. Đại cương a) Định nghĩa Mối ghép then dùng để cố định các chi tiết máy trên trục theo phương tiếp tuyến, truyền tải trọng từ trục đến chi tiết máy lắp trên trục và ngược lại. Ví dụ: dùng để ghép bánh răng, bánh vít, bánh đai, bánh đà, đĩa xích trên trục. b) Các loại then - Các loại then ghép lỏng: Then ghép lỏng, bao gồm: then bằng và then bán nguyệt. Then nằm trong rãnh then trên trục và trên bạc, đóng vai trò một cái chốt ngăn cản chuyển động xoay tương đối giữa trục và bạc. + Then bằng: Then thường làm bằng kim loại, dưới dạng thanh thẳng, tiết diện ngang là hình chữ nhật bxh. Tiết diện then được tiêu chuẩn hóa, then bằng bình thường theo TCVN 2261-77, then bằng cao theo TCVN 2218-86, và được chọn tùy theo đường kính trục. Chiều dài l của then được chọn tùy thuộc vào chiều dài của chi tiết máy lắp trên trục (mayơ). (Hình 9.1) Then bằng có hai loại (Hình 9.2), loại đầu tròn thường lắp với rãnh then gia công bằng dao phay ngón, loại đầu bằng lắp với rãnh then được gia công bằng dao phay đĩa. Mối ghép then bằng bao gồm chi tiết bạc (hay mayơ) 1, chi tiết trục 2, và then 3 (Hình 9-1). Then là chi tiết quan trọng, dùng để liên kết trục và bạc. Giáo trình Chi tiết máy 112 Hình 9.1: Mối ghép then bằng (1- moayơ, 2- trục, 3- then) Hình 9.2: Các loại then bằng l h b R b a) Then bằng đầu bằng b) Then bằng đầu tròn Chương 9: Mối ghép then và then hoa Trên bạc có rãnh then, được gia công bằng phương pháp xọc, hoặc bào. Rãnh then trên trục được gia công bằng dao phay ngón, hoặc dao phay đĩa. Rãnh then được gia công bằng dao phay đĩa ít gây tập trung ứng suất hơn so với gia công bằng dao phay ngón. Một dạng khác của then bằng là then bằng dẫn hướng (hình 9.3). Then vừa truyền mô men xoắn, vừa dẫn hướng cho bạc di chuyển dọc trục, như trong hộp số xe ô tô, hay hộp tốc độ máy công cụ. Vì thế, then cần cố định lên trục bằng cách bắt vít và chiều dài then cần dài hơn nhiều so với bề rộng moayơ. + Then bán nguyệt: Mối ghép then bán nguyệt (Hình 9-4), có mặt làm việc là hai mặt bên như then bằng, được dùng trong trường hợp đường kính trục nhỏ (d ≤ 44mm). Then bán nguyệt có ưu điểm là dễ tự động thích ứng với độ nghiêng của rãnh moayơ, do đó dễ lắp ráp, cách chế tạo then và rãnh cũng đơn giản. Tuy nhiên nó có nhược điểm là phải phay rãnh sâu trên trục làm cho trục bị yếu nhiều. - Các loại then ghép căng: Then ghép căng, bao gồm: then vát, then ma sát, then tiếp tuyến. Then ghép căng tạo nên áp suất lớn trên bề mặt tiếp xúc giữa bạc và trục, tạo lực ma sát. Lực ma sát là lực liên kết, cản trở sự trượt tương đối giữa bạc và trục. + Then vát: Mối ghép then vát, biểu diễn trên Hình 9-5. Then có một mặt côn, chêm vào rãnh then trên trục và trên bạc. Mối ghép cố định bạc trên trục theo phương tiếp tuyến và phương dọc trục. Giáo trình Chi tiết máy 113 Hình 9.4: Mối ghép then bán nguyệt Hình 9.3: Mối ghép then dẫn hướng Hình 9.5: Mối ghép then vát Hình 9.6: Mối ghép then ma sát Chương 9: Mối ghép then và then hoa + Then ma sát: Mối ghép then ma sát, trình bày trên Hình 9-6. Then ma sát có hình dạng gần giống như then vát, một mặt côn, một mặt trụ ôm lấy trục, trên trục không có rãnh then. 2. Tính then bằng và then bán nguyệt a) Các kích thước chủ yếu của mối ghép then bằng: Kết cấu của mối ghép then bằng được xác định qua một số kích thước chủ yếu sau: - Đường kính của trục, ký hiệu là d, mm. - Chiều rộng của bạc, ký hiệu là B, mm. - Chiều dài của then, ký hiệu là l, mm. Thường lấy chiều dài l = 0,8.B. - Chiều rộng của then, ký hiệu là b, mm. - Chiều cao của then, h, mm. - Chiều sâu rãnh then trên trục t, chiều sâu rãnh then trên bạc t 1 lấy lớn hơn t một lượng từ (0,5 ÷ 3) mm, tùy theo giá trị của h. - Thông thường then lắp với rãnh trên trục theo kiểu lắp 9 9 h N , trường hợp sản xuất đơn chiếc có thể dùng kiểu lắp 9 9 h P . b) Trình tự chọn và kiểm nghiệm then: - Chọn then theo đường kính trục: Để đảm bảo sức bền đều cho trục và then, kích thước b và h phải chọn theo đường kính d. Ví dụ như trên Bảng 9-1 cho giá trị của kích thước chiều rộng b và chiều cao h của then theo đường kính d của trục: Bảng 9.1: Then bằng - kích thước mặt cắt và rãnh then Đường kính trục d (mm) Kích thước mặt cắt của then Chiều sâu rãnh then b h Trên trục (t) Trên lỗ (t 1 ) Lớn hơn 10 đến 14 4 4 2,5 1,6 " 14 " 18 5 5 3 2,1 " 18 " 24 6 6 3,5 2,6 " 24 " 30 8 7 4 3,1 " 30 " 36 10 8 4,5 3,6 " 36 " 42 12 8 4,5 3,6 " 42 " 48 14 9 5 4,1 " 48 " 55 16 10 5 5,1 Giáo trình Chi tiết máy 114 b h t 1 t Hình 9.7: Sơ đồ tính then bằng Chương 9: Mối ghép then và then hoa Chiều dài của then được chọn như sau: l = 0,8.B (xem hình 9.1) - Tính kiểm nghiệm then: Khi mối ghép chịu tải, then có thể bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc của then và các rãnh then, hoặc cắt đứt then qua tiết diện b×l. Điều kiện để tránh các dạng hỏng của mối ghép then là: σd ≤ [σd], và τc ≤ [τc] (9-1) σd: ứng suất dập trên bề mặt tiếp xúc giữa then và rãnh trên moay ơ được xác định theo công thức: 2 2 . . x d t M d t l σ = , [MPa] (9.2) Trong đó: M x - mômen xoắn trên trục, [Nmm]; d - đường kính trục tại vị trí lắp then, [mm]; t 2 = h - t (chiều cao then tiếp xúc với moay ơ), [mm]; l t - chiều dài tính toán của then, [mm]; (Đối với then bằng đầu bằng: l t = l. Đối với then bằng đầu tròn: l t = l - b) [σd] là ứng suất dập cho phép, giá trị của [σd] có thể chọn như sau: Then trong hộp giảm tốc, làm việc với chế độ nặng, lấy [σd] = 50 ÷ 70MPa. Then trong hộp giảm tốc, làm việc với chế độ trung bình, lấy [σd] = 130 ÷ 180MPa. τc là ứng suất cắt trên tiết diện then, ứng suất cắt được xác định theo công thức: 2 . . x c t M d b l τ = , [MPa] (9.3) [τc] là ứng suất cắt cho phép, giá trị của [τc] được chọn như sau: Khi mối ghép chịu tải trọng tĩnh, lấy [τc] = 130MPa. Khi mối ghép chịu tải trọng va đập nhẹ, lấy [τc] = 90MPa. Khi mối ghép chịu tải trọng va đập mạnh, lấy [τc] = 50MPa. Nếu điều kiện (9.1) không thỏa mãn thì có thể tăng chiều dài của then (bằng cách tăng chiều dài moay ơ), tăng đường kính trục để tăng kích thước của then hoặc sử dụng hai then trên một trục. II. MỐI GHÉP THEN HOA 1. Đại cương a) Định nghĩa - Có thể coi mối ghép then hoa như một mối ghép then bằng gồm có nhiều then làm liền với trục. Mối ghép then hoa thường dùng khi tải trọng lớn, yêu cầu độ đồng tâm giữa trục và bạc cao, hoặc cần di trượt bạc dọc trục (Hình 9-8). - Trục có z then phân bố đều trên chu vi, có hình dạng giống như bông hoa, nên được gọi là trục then hoa. - Bạc then hoa có z rãnh then, tương ứng với trục then hoa, hình dạng mặt cắt ngang của rãnh giống như hình dạng tiết diện then. b) Phân loại Giáo trình Chi tiết máy 115 Chương 9: Mối ghép then và then hoa - Tiết diện ngang của then trên trục có thể là hình chữ nhật, hình thang, hoặc hình răng thân khai (Hình 9-9). - Tạo mối ghép bằng cách lồng bạc then hoa vào trục then hoa. Để đảm bảo độ đồng tâm giữa trục và bạc then hoa, có thể thực hiện theo 3 cách sau: + Định tâm theo cạnh bên. Mặt bên của then tiếp xúc với rãnh then, giữa các mặt trụ có đường kính D, đường kính d có khe hở (Hình 9-10 a). Độ chính xác đồng tâm giữa trục và bạc không cao. Cần phải đảm bảo chính xác bước then, do đó tải trọng phân bố đều trên các then. Kiểu định tâm này dùng khi mối ghép chịu tải trọng lớn, yêu cầu độ chính xác đồng tâm không cao. + Định tâm theo đường kính ngoài D. Mặt trụ đường kính D được gia công chính xác cao, giữa hai mặt không có khe hở (Hình 9-10 b). Do kích thước D lớn hơn d nên dễ đạt độ chính xác đồng tâm cao. Nhưng rãnh then trên may ơ không mài được. Do đó kiểu định tâm này không dùng được khi may ơ cần có độ rắn bề mặt cao. Tải trọng phân bố trên các then không đều nhau. + Định tâm theo đường kính trong d. Mặt trụ có đường kính d được gia công chính xác, giữa hai mặt không có khe hở (Hình 9-10 c). Kiểu này đạt được độ chính xác đồng tâm tương đối cao. Rãnh trên trục có thể mài, do đó phương pháp này có thể dùng ngay cả khi yêu cầu độ rắn bề mặt của trục và bạc then hoa cao. Tải trọng phân bố không đều trên các then. Kiểu định tâm này được dùng khá phổ biến trong thực tế. Giáo trình Chi tiết máy 116 Hình 9.8: Mối ghép then hoa Hình 9.9: Các dạng răng của then hoa Hình 9.10: Các phương pháp định tâm mối ghép then hoa a) b) c) D d Chương 9: Mối ghép then và then hoa - Có hai loại mối ghép bằng then hoa: mối ghép cố định và mối ghép di động. + Mối ghép cố định: là môí ghép trong đó moayơ không thể di trượt dọc trục. Ở đây then hoa có thể là hình trụ hoặc hình côn. Then hoa hình côn có ưu điểm là moayơ và trục khít chặt vào với nhau do dó làm việc tốt ngay cả khi tải trọng thay đổi, thường được dùng nhiều trong ô tô, máy kéo. + Mối ghép di động: là mối ghép trong đó moayơ có thể di động dọc trục như trong các hộp tốc độ của máy công cụ. Mối ghép di động chỉ dùng then hoa hình trụ. 2. Tính then hoa a) Chọn then Tương ứng với điều kiện làm việc của trục, kích thước trục, . . . ta chọn then hoa theo tiêu chuẩn. b) Tính kiểm nghiệm then hoa: - Khi chịu tải trọng, mối ghép then hoa thường bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc giữa then và rãnh trên bạc. Đối với các mối ghép có bạc di trượt dọc trục, các bề mặt tiếp xúc còn bị mòn. - Để hạn chế các dạng hỏng, mối ghép then hoa được tính toán theo chỉ tiêu sức bền dập: σd ≤ [σd] (9.4) σd là ứng suất dập trên bề mặt tiếp xúc của then và rãnh, được tính theo công thức: 0,8. . tb h m d m z = = 2. . . . . x d tb t M d l h z σ ψ = (9.5) Trong đó: ψ- là hệ số xét đến phân bố tải không đều cho các then, lấy ψ = 0,7 ÷ 0,8. d tb - là đường kính trung bình của trục then hoa [mm]. l - là chiều dài làm việc của then hoa, thông thường phần chiều dài làm việc của then bằng chiều rộng moay ơ B, [mm]. z - là số then trên trục. h t - là chiều cao tính toán của then (chiều cao bề mặt tiếp xúc) + Đối với răng chữ nhật: 2 2 2 tb D d h f D d d − = − + = (f - là cạnh vát đỉnh răng) Giáo trình Chi tiết máy 117 Chương 9: Mối ghép then và then hoa + Đối với răng thân khai: 0,8. . tb h m d m z = = (m - là mô đun của răng) [σd] là ứng suất dập cho phép. Giá thị của [σd] được chọn theo bảng (9.2) phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện, chế độ làm việc, và moay ơ cố định hay di động dọc trục. Bảng 9.2: Ứng suất dập cho phép đối với mối ghép then hoa Kiểu ghép Điều kiện sử dụng Ứng suất dập cho phép [σ d ], MPa Bề mặt then hoa Không nhiệt luyện Có nhiệt luyện Cố định Nặng (có va đập) 35 ÷ 50 40 ÷ 70 Trung bình 65 ÷ 100 100 ÷ 140 Tốt (nhẹ) 80 ÷ 120 120 ÷ 200 Di động không do tác dụng của tải trọng Nặng (có va đập) 15 ÷ 20 20 ÷ 35 Trung bình 20 ÷ 30 30 ÷ 60 Tốt (nhẹ) 25 ÷ 40 40 ÷ 70 Di động do tác dụng của tải trọng Nặng (có va đập) - 3 ÷ 10 Trung bình - 5 ÷ 15 Tốt (nhẹ) - 10 ÷ 20 CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Cấu tạo, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của mối ghép then, then hoa. 2- Dựa vào điều kiện làm việc của then, phân tích sự mài mòn của then. 3- Trình bày sự khác nhau giữa then bằng và then bán nguyệt, giữa then và then hoa. 4- Vẽ cấu tạo, trình bày cách gia công, lắp ráp mối ghép then, mối ghép then hoa? 5- Chọn then bằng đầu tròn để lắp ghép với bánh răng lên trục có đường kính d = 40mm, moayơ có bề rộng 50mm. Mối ghép này có thể truyền được mômen xoắn lớn nhất bằng bao nhiêu? Giáo trình Chi tiết máy 118 Chương 9: Mối ghép then và then hoa Giáo trình Chi tiết máy 119 . răng của then hoa Hình 9.10: Các phương pháp định tâm mối ghép then hoa a) b) c) D d Chương 9: Mối ghép then và then hoa - Có hai loại mối ghép bằng then hoa: mối ghép cố định và mối ghép di động. +. 9.3: Mối ghép then dẫn hướng Hình 9.5: Mối ghép then vát Hình 9.6: Mối ghép then ma sát Chương 9: Mối ghép then và then hoa + Then ma sát: Mối ghép then ma sát, trình bày trên Hình 9-6. Then. Chương 9: Mối ghép then và then hoa Chương 9: (2 tiết) MỐI GHÉP THEN VÀ THEN HOA MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: - Phân biệt được các loại mối ghép then và