Bài giảng cơ kỹ thuật "mối ghép then" doc

Ghép bằng then thuộc loại mối ghép tháo được, dùng để cố định các CTM trên trục theo phương tiếp tuyến, truyền tải trọng từ trục đến CTM lắp trên trục và ngược lại.. Các tấm ghép được li

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÀI GIẢNG

CƠ KỸ THUẬT

Ghép bằng then thuộc loại mối ghép tháo được, dùng để

cố định các CTM trên trục theo phương tiếp tuyến, truyền tải trọng từ trục đến CTM lắp trên trục và ngược lại Ví dụ: Dùng để ghép bánh răng, bánh vít, bánh đà,

Các mối ghép then thường dùng:

2.Mối ghép then dẫn hướng:

then vừa truyền mômen xoắn,

vừa dẫn hướng cho moay ơ di

chuyển trên trục

3.Mối ghép then bán nguyệt: Khi trục bị uốn

cong, bạc và then ko bị xoay theo

1.Then bằng: dùng cố định bạc theo phương tiếp tuyến.

3 Mối ghép then vát: then có

một mặt côn, chêm vào rãnh

then trên trục và trên bạc

4 Mối ghép then ma sát: then có hình dạng

gần giống then vát, một mặt côn, một mặt trụ ôm lấy trục Trên trục ko có rãnh then

- Mối ghép lỏng: có khe hở giữa then và moayơ, loại trừ khả năng gây biến dạng moayơ khi lắp và không gây lệch tâm so với trục Các loại then thường dùng: then bằng, then dẫn hướng, then bán nguyệt, then trụ

- Mối ghép căng: có độ dôi giữa then vớí moayơ và trục, gây sự b.dạng các chi tiết ghép khi lắp ráp và làm moayơ

bị lệch tâm so với trục, hạn chế phạm vi ứng dụng Các loại then gồm có: then ma sát, then vát và then tiếp tuyến Mối ghép then chia làm 2 nhóm:

 Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ tháo lắp, dễ chế tạo, giá thành rẻ,

 Nhược điểm: phải xẻ rãnh trên trục khiến trục bị yếu, mặt khác moayơ dễ bị biến dạng khi lắp và mối ghép dễ

bị lệch tâm

 Công dụng: dùng để truyền mô men xoắn giữa trục và moayơ Cấu tạo và kích thước then được tiêu chuẩn hoá

 Vật liệu làm then: thường là thép kéo loại tốt, giới hạn bền không dưới 600N/mm2 như CT6, thép 45 hoặc 50

Trong các mối ghép kể trên thì mối ghép then bằng được dùng nhiều hơn cả.

4.3.2 Mối ghép then bằng:

1 Các kích thước chủ yếu của mối ghép:

- Đường kính trục: d

- Chiều rộng của bạc: B

-- Chiều dài then: l Thường lấy l = 0,8 B

-- Chiều rộng của then: b

-- Chiều cao của then: h = h1 + h2

-+ Chiều cao rãnh trên trục: h1

-+ Chiều cao rãnh trên bạc: h2

-- Chiều sâu rãnh trên trục lấy bằng h

-- Chiều sâu rãnh trên bạc lớn hơn h2: 0,5 - 3

 Then lắp với rãnh trên trục thường theo kiểu:N9/h9 , có thể dùng kiểu P9/h9.

 Then lắp với rãnh trên bạc theo kiểu: Js9/h9 Trường hợp l > 2.d nên dùng kiểu D10/h9.

-Để đảm bảo độ bền

đều cho trục và then:

kích thước b và h

chọn theo d

a Tính theo điều kiện dập:

 lt là chiều dài làm việc thực tế của then (mm)

 l và b lần lượt là chiều dài và chiều rộng then

c Lựa chọn ứng suất cho phép

* Ứng suất dập cho phép :

Với mối ghép không di động lấy:

- ch là giới hạn chảy của tiết máy làm bằng vật liệu kém bền nhất (trục hoặc moayơ )

Với then làm bằng thép 45 lắp trong hộp giảm tốc có []d

 50 ÷ 70 N/mm2, nếu hộp làm việc liên tục hết khả năng tải

 30 ÷ 180 N/mm2, nếu hộp làm ở chế độ trung bình

 70 ÷ 100 N/mm2, nếu moayơ làm bằng gang và mối ghép chịu tải trọng không thay đổi

 b Ứng suất cắt cho phép:

Với thép và gang có thể lấy [ c] :

 120N/mm2 khi mối ghép chịu tải trọng tĩnh

 90N/mm2 khi mối ghép chịu va đập nhẹ

 50N/mm2 khi mối ghép chịu va đập mạnh

d Ví dụ tính toán: Lựa chọn then bằng đầu tròn để truyền

mômen xoắn từ bánh răng thép lên trục có đường kính

d = 54 mm, sau đó xác định giá trị mômen xoắn cho phép

mà then có thể truyền được

Giải (5 bước):

1.Theo tiêu chuẩn TCVN

1042-71 về then bằng đối với trục có

đường kính d = 54, ta chọn

then bằng có b x h = 16 x 10,

chiều sâu rãnh trên trục t = 6

2 Với chiều dài moayơ = 80, ta lấy chiều dài then l ngắn hơn một ít Theo TC trên, lấy l = 70 mm

3 Tính giá trị mômen xoắn cho phép theo quan điểm độ bền dập mà mối ghép truyền được, xuất phát từ CT:

4 Tính giá trị mômen xoắn cho phép theo quan điểm độ bền cắt mà mối ghép truyền được, xuất phát từ công thức:

4.4 Mối ghép ren:

4.4.1 Khái niệm chung:

1 Giới thiệu mối ghép ren:

- Mối ghép ren thuộc loại có thể tháo rời, được dùng rất nhiều trong các ngành công nghiệp Các tấm ghép được liên kết với nhau nhờ các chi tiết có ren như: bulông, vít, vít cấy, đai ốc,

- Các mối ghép ren thường dùng: mối ghép bu lông, mối ghép vít, mối ghép vít cấy Ngoài ra còn có mối ghép ren ống, dùng để nối các ống dẫn chất lỏng

- Mối ghép ren chiếm trên 60% tổng số các tiết máy ghép Trong lĩnh vực máy nâng - vận chuyển và máy xây dựng, mối ghép bằng ren cũng được sử dụng rất phổ biến

- Ưu điểm: mối ghép có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ tháo lắp, dễ tiêu chuẩn hoá và được chế tạo hàng loạt nên giá thành hạ, nhờ khả năng tự hãm của ren nên có thể cố định các tiết máy ở vị trí mong muốn

- Nhược điểm: là có tập trung ứng suất ở chân ren nên hay bị nứt và đứt gãy tại đó

- Mối ghép ren có khe hở: Để

tạo liên kết, xiết đai ốc bằng

mômen xoắn M, các tấm ghép

được ép chặt với nhau bởi lực

xiết V Trên bề mặt tiếp xúc

của 2 tấm có lực ma sát, Fms

cản trở sự trượt của 2 tấm

-- Mối ghép ren không có khe

hở: làm việc tương tự mối ghép

đinh tán Đai ốc đóng vai trò của

mũ đinh, lực xiết V chỉ có tác

dụng hỗ trợ thêm Khi tính, ko

kể đến lực ma sát do lực V gây

Nguyên tắc liên kết:

2 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren:

 Bulong: là thanh hình trụ tròn có ren để vặn

đai ốc Dùng để ghép các chi tiết máy :

 Có chiều dày không lớn lắm

 Làm bằng vật liệu có độ bền thấp

 Cần tháo lắp luôn

 Vit: khác bulong ở chỗ đầu có ren ko trực

tiếp vặn vào đai ốc mà vặn vào lỗ ren của

chi tiết máy Được dùng trong trường hợp

mối ghép không có chổ bắt đai ốc

 Vit cấy: là thanh hình trụ, hai

đầu có ren Một đầu ren cấy vào

lỗ ren của tấm ghép, đầu còn lại

vặn với đai ốc.

 Đai ốc: Đai ốc có nhiều kiểu

nhưng dùng nhiều nhất là đai ốc sáu cạnh Chiều cao đai ốc thường lấy 0,8d, khi thường xuyên tháo – xiết và tải trọng lớn dùng đai ốc có chiều cao 1,2d -1,6d, khi tải trọng nhỏ dùng đai ốc dẹp (0,5 - 0,6d)

 Vòng đệm: bằng thép mỏng đặt giữa đai ốc và chi tiết

ghép có tác dụng bào vệ chi tiết máy khỏi bị cào xước

khi vặn đai ốc, đồng thời tăng diện tích tiếp xúc giữa đai

ốc và chi tiết  giảm ứng suất dập

3 Các thông số cơ bản của mối ghép ren:

 d: đường kính ngoài của ren, là đường kính danh nghĩa

Đối với đai ốc: D

 d 1 : đường kính trong của ren Đối với đai ốc: D1

 d 2 : đường kính trung bình, là đ.kính trụ phân đôi tiết diện ren, trên đó chiều rộng ren bằng chiều rộng rãnh

 h : chiều cao tiết diện làm việc của ren

 p : bước ren, là khoảng cách giữa hai mặt song song của

hai ren kề nhau đo theo phương dọc trục

 p x : bước đường xoắn ốc, đối với ren một mối thì px = p, đối với ren nhiều mối px = n.p

  - góc tiết diện ren

  - góc nâng ren, góc tạo bởi tiếp tuyến của đường xoắn

ốc trên hình trụ t.bình và m.p vuông góc với trục ren

Ví dụ: M20 x 1,5 x 2 (Pl) LH – 4H6H / 4j

Trong đó:

- M20: ren tam giác hệ mét, có d = 20 mm

- 1,5: ren bước nhỏ (ren bình thường ko cần ghi)

- 2 (Pl) ren 2 đầu mối (ren 1 đầu mối: ko ghi)

- LH: chỉ ren trái (ren xoắn phải ko ghi)

- 4H6H: miền d.sai lỗ đai ốc,

đ.kính TB D2 có cấp c/x 4, sai lệch kiểu H;

đ.kính trong của đai ốc D 1 có cấp c/x 6, sai lệch kiểu H (nếu

D1 và D2 cùng miền dung sai thì ghi 1 lần)

- 4j: miền d.sai đ.kính trung bình d 2 của bulông, cấp c/x 4, sai lệch cơ bản kiểu j d2 = (d + d1) / 2

4 Ghi ký hiệu lắp ghép cho mối ghép ren:

 Nguyên nhân: Khi chịu tải trọng rung động hoặc va đập, mối ghép ren bị nới lỏng, lực xiết giảm dần, có khi bằng 0 Đây là hiện tượng tự lỏng.

 Biện pháp phòng lỏng:

* Sử dụng hai đai ốc: * Dùng đệm vênh:

5 Các biện pháp phòng lỏng:

* Núng: * Tán đầu bulông:

Khi xiết chặt bulông và đai ốc, các

vòng ren của bu lông và đai ốc tiếp

xúc nhau Các vòng ren của đai ốc

chịu lực xiết V Các vòng ren trên

bulông chịu phản lực Ft Trên mối

ghép có thể xuất hiện các dạng

hỏng:

4.4.2.Tính toán mối ghép ren

1 Các dạng hỏng của mối ghép ren và chỉ tiêu tính toán:

+ Thân bu lông bị kéo đứt tại phần có ren hoặc tiết diện sát mũ bu lông, hoặc bị xoắn đứt

+ Các vòng ren bị hỏng do cắt đứt ren, dập bề mặt tiếp xúc, hoặc bị uốn gẫy Nếu tháo lắp nhiều, vòng ren có thể bị mòn

+ Mũ bu lông bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc, thân bu lông bị cắt đứt hoặc bị uốn gẫy

Các kích thước mối ghép được tiêu chuẩn hóa, tính theo d trên cơ sở đảm bảo độ bền đều: Ϭ ≤ [Ϭ]k

2 Tính bu lông ghép lỏng chịu lực:

Bài toán k tra bền

thực hiện theo trình tự:

- Từ kích thước d, tra bảng

có đ.kính tiết diện chân ren d

-Tính ứs sinh ra trên tiết diện

chân ren:  = F/ (π.d12 / 4)

-- Tra bảng, theo vật liệu chế tạo bulông để xđ []k

-- So sánh  và []k rút ra kết luận:

 > [] : mối ghép ko đủ bền;  ≤ [] : mối ghép đủ bền

Bài toán thiết kế được thực hiện theo các bước:

+ Chọn vật liệu chế tạo bu lông, tra bảng để có [σk]

+ Giả sử chỉ tiêu tính  ≤ []k thỏa mãn Ta tính được đường kính cần thiết của tiết diện chân ren:

+ Tra bảng tìm bu lông tiêu chuẩn có đường kính tiết diện chân ren d ≥ d1C, ghi ký hiệu của bu lông vừa tìm được Tính chiều dài cần thiết của bu lông, vẽ kết cấu của mối ghép

3 Tính mối ghép ren xiết chặt không chịu tải trọng:

Các mối ghép ren, thường

được xiết chặt trước khi chịu

tải trọng Xét mối ghép được

xiết chặt bởi mômen T nhv

-Bằng lực xiết V, các tấm ghép sinh phản lực Ft kéo dãn thân bulông Phản lực Ft = V

-Quan hệ giữa V và T như sau:

-Nhận xét: Khi xiết chặt, bu lông

và đai ốc ép chặt các tấm ghép

Xác định ứs trong thân bulông:

Suy ra:

4 Tính mối ghép ren chịu lực ngang:

Sau khi xiết chặt, cho mối

ghép chịu lực F, vuông góc

với đường tâm của bulông

Mối ghép sẽ ko bị phá hỏng, khi các tấm ghép ko bị trượt so với nhau, tức là lực ms trên mặt tiếp xúc giữa chúng lớn hơn lực tác dụng: Fms > F và ko làm hỏng bu lông: Ϭ ≤ [Ϭ]k

5 Tính bulông xiết chặt chịu lực dọc trục:

Sau khi xiết chặt, cho mối

ghép chịu lực F, song song

với đường tâm của bulông

Mối ghép ko bị phá hỏng, khi các tấm ghép ko bị tách

hở, tức là trên mặt tiếp xúc giữa chúng vẫn còn áp

suất, p > 0 và bu lông ko bị hỏng : Ϭ ≤ [Ϭ]k

6 Tính bulông xiết chặt chịu đồng thời lực dọc và

Mối ghép ko bị phá hỏng, khi các tấm ghép ko bị trượt,

ko bị tách hở và bu lông ko bị hỏng Có nghĩa là mối ghép phải thỏa mãn đk: Fms > Fn và Ϭ ≤ [Ϭ]k Áp dụng kết quả tính bu lông chịu lực ngang, lực dọc để giải:

7 Xác định ứng suất cho phép:

trọng ngang Q=1000 N Biết tấm ghép làm bằng thép, bề mặt tiếp xúc giữa chúng ở trạng thái khô, bu lông bằng thép CT3 có ứs chảy =210N/mm 2 , ren bước lớn Tính cho trường hợp lực căng có thể điều khiển được

Để hai tấm thép khỏi trượt lên nhau

, ta cần tạo ra một lực căng V:

Giải:

Ở đây số bề mặt trượt là i =1 Hệ số ma sát f lấy bằng

0,12 Do đó: V=

Áp dụng công thức V= ta tính được diện tích

tiết diện bu lông tại chân ren: F1 = Vì lực căng

V có thể điều khiển được nên lấy hệ số an toàn [n]= 1, 6

Áp dụng công thức V= ta tính được diện tích tiết diện bu lông tại chân ren F1: F1 =

F

mm

d1 =Tra bảng, ta chọn bu lông bước lớn M14 có đường kính chân ren d1= 11, 835 mm