Chương 7: Mối ghép đinh tán Chương 7: (2 tiết) MỐI GHÉP ĐINH TÁN MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: - Phân biệt và vẽ hình được các loại đinh tán. - Trình bày được đặc điểm và phạm vi ứng dụng của mối ghép bằng đinh tán. - Tính toán thiết kế được mối ghép đinh tán. NỘI DUNG: I. Đại cương 1. Định nghĩa, cấu tạo. 2. Phân loại 3. Vật liệu làm đinh tán 4. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng II. Thiết kế mối ghép đinh tán III. Tính mối ghép nhóm đinh tán IV. Bài tập 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 bằng đinh tán. Vận dụng các công thức để tính toán mối ghép nhóm đinh tán. Giải một bài tập mẫu và hướng dẫn sinh viên cách tra bảng số liệu, gợi ý giải các bài tập trong giáo trình. 2. Sinh viên phải đọc trước các nội dung trước khi đến lớp. Liên hệ thực tiễn và chú ý giải các bài tập trong giáo trình. Đọc thêm các tài liệu tham khảo. Thảo luận nhóm và liên hệ với giảng viên để giải bài tập của mối ghép nhóm đinh tán. Giáo trình Chi tiết máy 98 Chương 7: Mối ghép đinh tán I. ĐẠI CƯƠNG 1. Định nghĩa, cấu tạo. Mối ghép bằng đinh tán là loại mối ghép cố định và không thể tháo được. Các chi tiết được ghép chặt với nhau nhờ đinh tán (rivê), (Hình 7.1) Đinh tán là một thanh hình trụ tròn có mũ; một mũ được chế tạo sẵn gọi là mũ sẵn, một mũ được tạo nên khi tán đinh vào mối ghép gọi là mũ tán. 2. Phân loại a) Theo phương pháp gia công lỗ tán đinh: Lỗ trên tấm ghép có thể được gia công bằng khoan hay đột, dập. Lỗ trên tấm ghép có đường kính bằng hoặc lớn hơn đường kính thân đinh tán d. b) Theo phương pháp tán: - Tán nguội, quá trình tán đinh có thể tiến hành ở nhiệt độ môi trường. Tán nguội dễ dàng thực hiện, giá rẻ; nhưng cần lực lớn, dễ làm nứt đầu đinh. Tán nguội chỉ dùng với đinh tán kim loại màu và đinh tán thép có đường kính d nhỏ hơn 10 mm. - Tán nóng, đốt nóng đầu đinh lên nhiệt độ khoảng (1000÷1100) 0 C rồi tiến hành tán. Tán nóng không làm nứt đầu đinh; nhưng cần thiết bị đốt nóng, các tấm ghép biến dạng nhiệt, dễ bị cong vênh. c) Theo hình dáng mũ đinh: Mũ cầu, mũ tròn, mũ côn, mũ chìm, mũ nửa chìm, . . . d) Theo kết cấu mối ghép: Tùy theo công dụng và kết cấu của mối ghép, mối ghép đinh tán được chia ra: + Mối ghép chắc: Mối ghép chỉ dùng để chịu lực không cần đảm bảo kín khít. + Mối ghép chắc kín: Vừa dùng để chịu lực vừa đảm bảo kín khít. + Mối ghép chồng: Hai tấm ghép có phần chồng lên nhau. Giáo trình Chi tiết máy 99 Hình 7.1: Cấu tạo mối ghép đinh tán Hình 7.2: Các dạng mũ của đinh tán Chương 7: Mối ghép đinh tán + Mối ghép giáp mối: Hai tấm ghép đối đầu, đầu của 2 tấm ghép giáp nhau. + Mối ghép một hàng đinh: Trên mỗi tấm ghép chỉ có một hàng đinh. + Mối ghép nhiều hàng đinh: Trên mỗi tấm ghép có nhiều hơn một hàng đinh. 3. Vật liệu làm đinh tán Đinh tán thường làm bằng kim loại dễ biến dạng, bằng thép ít các bon như CT34, CT38, C10, C15 hoặc bằng hợp kim màu. Thân đinh tán thường là hình trụ tròn có đường kính d, giá trị của d nên lấy theo dãy số tiêu chuẩn. Các kích thước khác của đinh tán được lấy theo d, xuất phát từ điều kiện sức bền đều. h = (0,6 ÷ 0,65).d R = (0,8 ÷ 1).d l = (S1 + S2) + (1,5 ÷ 1,7).d. 4. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng a) Ưu điểm: So với mối ghép hàn, mối ghép đinh tán có ưu điểm: - Ổn định. - Chắc chắn, chịu được tải trọng rung động. - Dễ kiểm tra. - Ít gây hư hỏng mối ghép khi phải tháo lắp. b) Nhược điểm: - Hao tốn nhiều kim loại. - Giá thành cao. - Hình dáng, kết cấu cồng kềnh. c) Phạm vi sử dụng: Do sự phát triển công nghệ hàn, phạm vi sử dụng đinh tán đang dần dần bị thu hẹp lại. Tuy nhiên, mối ghép đinh tán vẫn còn được sử dụng trong: - Các mối ghép chịu lực lớn, đòi hỏi độ chắc chắn trong các kết cấu, các công trình xây dựng. - Các mối ghép chắc, kín trong nồi hơi, bình chứa chịu áp lực. - Các mối ghép đặc biệt quan trọng như cầu, cầu trục và những mối ghép trực tiếp chịu tải trọng chấn động hoặc va đập. - Các mối ghép không thể nung nóng được. - Các mối ghép bằng các kim loại không thể hàn được. II. THIẾT KẾ MỐI GHÉP ĐINH TÁN 1. Các dạng hỏng của mối ghép và chỉ tiêu tính toán Khi mối ghép đinh tán chịu tải trọng (Hình 7-3), trên mối ghép có thể xuất hiện các dạng hỏng sau đây: - Thân đinh bị cắt đứt, - Tấm ghép bị kéo đứt tại tiết diện qua tâm các đinh, - Bề mặt tiếp xúc giữa lỗ trên tấm ghép và thân đinh bị dập, - Biên của tấm ghép bị cắt đứt theo các tiết diện có kích thước e, Các tấm ghép bị trượt tương đối với nhau, không đảm bảo kín khít. * Chỉ tiêu tính toán của mối ghép chắc: kết cấu của mối ghép đã được xây dựng trên cơ sở sức bền đều, do đó người ta chỉ kiểm tra điều kiện bền τc ≤ [τc], để tránh dạng hỏng cắt đứt thân đinh là đủ. Giáo trình Chi tiết máy 100 Chương 7: Mối ghép đinh tán Điều kiện bền τc ≤ [τc] được dùng làm chỉ tiêu tính toán kiểm tra bền và thiết kế mối ghép đinh tán ghép chắc. Trong đó: τc là ứng suất cắt sinh ra trên tiết diện thân đinh. [τc] là ứng suất cắt cho phép của đinh. * Chỉ tiêu tính toán của mối ghép chắc kín: tương tự như trên, người ta dùng bất đẳng thức ξ ≤ [ξ] làm chỉ tiêu tính toán mối ghép chắc kín. Trong đó: ξ là hệ số cản trượt của mối ghép, [ξ] là hệ số cản trượt cho phép của mối ghép. 2. Các công thức thiết kế: (Trong các công thức này, kích thước d là đường kính đinh tán sau khi đã tán xong, đó chính là đường kính lỗ tấm ghép khi khoan). - Kích thước của mối ghép đinh tán ghép chắc được xác định như sau: + Đối với mối ghép chồng một hàng đinh: d = 2.Smin; pđ = 3.d; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng n hàng đinh: d = 2.Smin; pđ = (1,6.n +1).d; e = 1,5.d + Đối với mối ghép giáp mối hai tấm đệm một hàng đinh: d = 1,5.S; pđ = 3,5.d; e = 2.d + Đối với tấm ghép giáp mối hai tấm đệm n hàng đinh: d = 1,5.S; pđ = (2,4.n + 1).d; e = 2.d - Kích thước của mối ghép đinh tán ghép chắc kín được xác định như sau: + Đối với mối ghép chồng một hàng đinh: d = Smin+ 8 mm; pđ = 2.d + 8 mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng 2 hàng đinh: d = Smin+ 8 mm; pđ = 2,6.d + 15 mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng 3 hàng đinh: d = Smin+ 6 mm; pđ = 3.d + 22 mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép giáp mối hai tấm đệm 2 hàng đinh: d = S + 6 mm; pđ = 3,5.d + 15 mm; e = 2.d + Đối với tấm ghép giáp mối hai tấm đệm 3 hàng đinh: d = S + 5 mm; pđ = 6d + 20 mm; e = 2.d + Chiều dày tấm đệm khi ghép giáp mối: S đ = 0,75S. Các kích thước pđ, pđ1, e, e1 biểu thị trên hình 7.3, kích thước pđ1 và e1 lấy theo bước đinh pđ: Giáo trình Chi tiết máy 101 Hình 7.3: Thiết kế mối ghép đinh tán Q Q Chương 7: Mối ghép đinh tán pđ1 = (0,8 ÷ 1).pđ e1 = 0,5.pđ Sau khi đã xác định các thơng số hình học, ta kiểm tra độ bền cắt và độ bền dập: [ ] cc dzi Q τ π τ ≤= 2 4 (7.1) [ ] dd Sdz Q σσ ≤= min (7.2) Trong đó: i : số mặt cắt đính tán; z : số lượng đinh tán cùng chịu lực Q; d : đường kính lỗ đinh tán (đường kính đinh tán sau khi đã tán xong). III. TÍNH TỐN MỐI GHÉP NHĨM ĐINH TÁN 1. Các cơng thức tính tốn: Trường hợp tải trọng vng góc với đường tâm đinh tán và phân bố đều trên tồn bộ đinh tán thì: - Đường kính lỗ khoan trên tấm ghép: + Tính theo sức bền cắt: [ ] c c zi Q d τπ 4 ≥ (7.3) + Tính theo sức bền dập: [ ] d d Sz Q d σ min ≥ (7.4) Lấy đường kính lỗ khoan: d = max(d c , d d ) Đường kính thân đinh tán thường nhỏ hơn đường kính lỗ khoan 0,5mm. - Số lượng đinh tán: [ ] c di Q z τπ 4 2 ≥ (7.5) z phải là một số ngun. 2. Ví dụ tính tốn: Cho mối ghép đinh tán như hình vẽ, biết đinh tán có đường kính 16mm và [τ] c = 100N/mm 2 [σ] d = 280N/mm 2 , [σ] k = 160 N/mm 2 . Tính lực kéo cho phép [F]. Sau đó tính các ứng suất kéo tại các tiết diện I-I, II-II, III-III. Với đường kính đinh tán 16mm thì đường kính lỗ khoan tấm ghép là d = 16,5mm. Từ cơng thức (7.1) về sức bền cắt, ta suy ra: Q max = [τ] c zi 4 2 d π = 100.5.2.3,14.16,5 2 /4 = 213.716N Từ cơng thức (7.2) về sức bền dập, ta suy ra: Q max = [σ] d zd S min = 280.5.16,5.10 = 231.000N Như vậy để đảm bảo an toàn cho đinh tán thì ta chọn lực tác dụng Q = 213.716N. Giáo trình Chi tiết máy 102 Chương 7: Mối ghép đinh tán Để tính ứng suất kéo tại các tiết diện ta áp dụng công thức: [ ] k k F P σσ ≤= . Ở đây lực kéo P = Q = 213.716N. Ta tính diện tích mặt cắt tấm ghép tại các tiết diện. - Tại tiết diện III-III: F III = 200x15-5x16,5x15 = 3000 - 1237,5 = 1762,5mm 2 . Vậy σ k(III) = 213716/1762,5 = 121,25N/mm 2 . - Tại tiết diện II-II: Chiều dài là: 100 + 2(60xtg30 o ) = 100 + 2.60.0,577 = 170mm F II = 170x15-3x16,5x15 = 2550 - 742,5 = 1807,5mm 2 Vậy σ k(II) = 213716/1807,5 = 118N/mm 2 . - Tại tiết diện I-I: Chiều dài là: 100 + 2(25xtg30 o ) = 100 + 2.25.0,577 = 128,85mm F I = 128,85x15-2x16,5x15 = 1932.75 - 495 = 1437,75mm 2 Vậy σ k(I) = 213716/1437,75 = 148,65N/mm 2 . Giáo trình Chi tiết máy 103 Q Q 25 60 I IIIII 200 100 S=15 S 1 =10 Chương 7: Mối ghép đinh tán Kết luận: Ứng suất kéo sinh ra trên cả ba tiết diện đều nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép, do đó mối ghép đảm bảo độ bền. CÂU HỎI ÔN TẬP: 1- Trình bày các công thức tính toán mối ghép bằng đinh tán. 2- Khi mối ghép thỉnh thoảng phải tháo rời thì có nên dùng đinh tán không? Vì sao? 3- Giải thích tại sao chi tiết ghép và đinh tán nên được làm cùng một loại vật liệu? 4- Làm lại bài tập về đinh tán trong trường hợp chỉ có một tấm đệm với chiều dày tấm đệm và tấm ghép bằng nhau. 5. Hai tấm ghép có chiều rộng 200mm được ghép bằng đinh tán như hình vẽ, chịu lực kéo Q = 250000N. Các đinh tán và tấm ghép được chế tạo cùng một loại thép và ứng suất cho phép là: [σ] k = 70MPa; [σ] n = 100MPa; [τ] c = 60MPa. Hãy tính: Đường kính đinh tán, chiều dày các tấm ghép, bước đinh tán p; e 1 ; e. 6. Xác định ứng suất trong các phần tử của mối ghép đinh tán chịu tác dụng của lực ngang Q = 100000N. Giáo trình Chi tiết máy 104 200 S Q Q S/2 p e e 1 Q Q Biểu đồ phân bố lực Hình câu 5 Hình câu 6 Q Q . của đinh tán Chương 7: Mối ghép đinh tán + Mối ghép giáp mối: Hai tấm ghép đối đầu, đầu của 2 tấm ghép giáp nhau. + Mối ghép một hàng đinh: Trên mỗi tấm ghép chỉ có một hàng đinh. + Mối ghép. để giải bài tập của mối ghép nhóm đinh tán. Giáo trình Chi tiết máy 98 Chương 7: Mối ghép đinh tán I. ĐẠI CƯƠNG 1. Định nghĩa, cấu tạo. Mối ghép bằng đinh tán là loại mối ghép cố định và không. Các mối ghép bằng các kim loại không thể hàn được. II. THIẾT KẾ MỐI GHÉP ĐINH TÁN 1. Các dạng hỏng của mối ghép và chỉ tiêu tính toán Khi mối ghép đinh tán chịu tải trọng (Hình 7-3), trên mối ghép