TIỂU LUẬN MỐI GÉP REN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  BÀI TIỂU LUẬN Bộ Môn: Cơ sở Thiết kế máy MỐI GHÉP REN GVHD: Cô Thùy Anh Nhóm sinh viên thực hiện: Phan Minh Tân Đỗ Văn Tài Vũ Văn Phú Lê Hồng Quân Phạm Đức Việt Hà Nội, 03/2013 I- ĐỊNH NGHĨA Ghép ren loại ghép tháo Các chi tiết máy ghép lại với nhờ chi tiết co ren như: bulong đai ốc,vít…Tùy thuộc vào vít xiết ta có:mối ghép bulong (hình 1a),mối ghép vít (hình 1b) mối ghép vít cấy(hình 1c) Hình 1:các dạng mối ghép ren a)mối ghép bulong ; b)mối ghép vít ; c)mối ghép vít cấy Ghép ren dùng nhiều nghành chế tạo máy.Các chi tiết có ren chiếm 60% tổng số chi tiết máy đại bao gồm:các chi tiết mối ghép ren(bulong ,đai ốc,vít…) đa số chi tiết thân máy cần xiết vít,các trục có ren để cố định điều chỉnh ổ chi tiết quay…Mối ghép ren dung nhiều cần trục kết cấu thép dung viêc xây dựng,vì nhờ chúng mà kết cấu chế tạo lắp ghép dễ dàng Vít xiết thuộc vào loại có chi tiết có ứng suất cao,có nhiều trường hợp hỏng máy lien quan đến chi tiết mối ghép ren quan trọng.Để đảm bảo độ tin cậy thích hợp ta cần kiểm tra lực xiết ban đầu dùng phương pháp lỏng đai ốc Mối ghép ren dùng nhiều có ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Có thể tạo lực dọc trục lớn Có thể cố định chi tiết ghép vị trí nhờ khả tự hãm Dễ tháo lắp Giá thành tương đối thấp tiêu chuẩn hóa chế tạo phương pháp có suất cao Nhược điểm chủ yếu mối ghép ren có tập trung ứng suất chân ren,do làm giảm độ bền mỏi mối ghép Ren hình thành sơ đường xoắn ốc trụ côn.Cho hình phẳng quét theo đường xoắn ốc nằm mặt phẳng qua trục OO (hình3),hình phẳng quét thành mối ren.Hình phẳng tam giác,hình vuông ,hình bán nguyệt…sẽ tạo nên ren tam giác ,ren vuông,ren hình thang,ren hình bán nguyệt… II- PHÂN LOẠI VÀ CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA REN Phân loại ren Nếu đường xoắn ốc nằm mặt sở mặt trụ,ta có ren hình trụ,nếu đường xoắn ốc mặt côn ta có ren hình côn.Ren hình trụ dùng phổ biến hơn,ren hình côn thường dùng để ghép ống ,các bình dầu,nút dầu… Theo chiều xoắn ống ren ren chia thành ren trái ren phải.Ren phải có đường xoắn ống lên bên phải,ren trái có đường xoắn ống lên bên trái Theo số đầu mối ren ta có ren mối,hai mối ba mối,…Ren mối thường dùng phổ biến Các dang ren chủ yếu theo công dụng theo hình dạng tiết diện ,có thể phân loại sau: Ren ghép chặt: dùng để ghép chặt chi tiết máy lại với nhau.Ren ghép chặt gồm loại ren:ren hệ mét(hình 2a) ren ống (hình 2d) ren tròn ,ren vít gỗ Ren ghép chặt kín: dùng để ghép chặt chi tiết dùng để giữ không cho chất lỏng chảy qua ren(ren nối đường ống phụ tùng nối ống).Ren có dạng tam giác khe hở hướng tâm đỉnh bo tròn Ren cấu vít:dùng đê truyền chuyển động để điểu chỉnh.Ren cấu vít có loai:ren vuông,ren hình thang cân(hình 2b) ren hình cưa (hình 2c) Ren hệ mét: có tiết diện tam giác đều,góc đỉnh =60.Để dễ gia công để giảm bớt tập trung ứng suất chân ren dập xước đỉnh ren,đỉnh ren chân ren không hợt tạo góc lượn bo tròn.Bán kính bo tròn chân ren r=H/6=0,144p.Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO bán kính góc lượn ren ngành hang không vũ trụ r=(0,15)p Chiều cao ren H tam giác ban đầu: Chiều cao làm việc ren h: Bảng 1.Đường kính bước ren hệ mét (xem sgk) Ren hệ Anh có tiết diện hình tam giác,góc đỉnh =55.Đường kính đo hệ đơn vị Anh (1inch=25,4mm) bước ren đặc trưng số ren chiều dài 1inch Ren ống dùng để ghép ống với đường kính 1/16’’ đến 6’ (1,5875152,4mm).Ren ống ren hệ anh có bước nhỏ,có biên dạng bo tròn khe hở theo đỉnh đáy để tăng độ kín khít.Kích thước chủ yếu ren đường kính ống ren Ren tròn dùng chủ yếu bulong,vít chịu tải va đập lớn chi tiết máy làm việc môi trương bẩn cần thiết phải nối.Ren tròn dùng chi tiết máy có vỏ mỏng vật phẩm đúc gang chất dẻo.Biên dạng ren tròn cung tròn nối với đoạn thẳng ,góc đỉnh 30.Do bán kính cung tròn lớn nên có tập trung ứng suất Ren vuông có tiết diện hình vuông,=0,nên hiệu suất cao.Trước loại ren dùng nhiều cấu vít,nhưng dùng thay ren hình thang khó chế tạo,độ bền không cao,khó khắc phục khe hở dọc trục sunh mòn Ren hình thang cân có độ bền cao ren vuông.Ren có độ bền cao ran tam giác,thuận tiện chế tạo có độ bền cao ren hình vuông.Ren hình thang cân có góc đỉnh =30,chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hướng tâm 0,151mm phụ thuộc vào đường kính ren.Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đường kính d1=8640mm,có thể sử dụng với ren bước lớn,trung bình nhỏ.Ren hình thang cân dùng truyền động chịu tải theo hai chiều Ren đỡ dùng truyền động chịu tải chiều (trong kích vít,máy ép…).Góc lượn chân ren vít tăng lên để giảm tập trung ứng suất.Chiều cao làm việc h=0,75p Ren côn đảm bảo độ không thâm thâu không cân dùng thêm vòng đệm kín.Chúng sử dụng để nối đường ống ,nút vít,nút tháo dầu…Độ không thẩm thấu đạt cách ép sát biên dạng theo đỉnh.Xiết ren côn bủ trừ độ mòn tạo độ dôi cần thiết.Theo độ côn ta phân biệt ren côn có ba dạng với độ côn 1:16: - Ren mét với góc đỉnh 60 - Ren ống với góc đỉnh 55 - Ren hệ Anh với góc đỉnh 60 Ren vít bắt gỗ ghép vật liệu có độ bên thấp,có tiết diện tam giác,chiêu rộng rãnh lớn nhiều so với chiều dày ren,để đảm bảo độ bền đều(về cắt) ren vít thép ren vật liệu bắt vít Ren vít vặn vào chi tiêt có độ bền thâp có biên dạng tam giác,chiều dày ren theo đường kính trung bình nhỏ nửa bước ren cách đáng kể để độ bền với chi tiết mà vặn vào Cấp xác đường kính ren có khe hở:vít có cấp xác đai ốc 48,Tương ứng miền dung sai vít h,g,f,e,d đai ốc H,G,F,E Miền dung sai đề nghị cho mối ghép ren cho bảng:tra SGK Hình 2.các dạng ren chủ yếu Các thông số hình học Hình thông số hình học mối ghép ren Ren (hình trụ) đặc trưng thông số hình học chủ yếu sau đây(hình 3) d- đường kính ren,là đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài(bulong,vít) đường kính đường kính danh nghĩa ren.Đối với đai ốc đường kính D d1- Đường kính ren, đường kính trụ bao đỉnh ren Đối với đai ốc D1 d2- Đường kính trung bình, đường kính hình trụ phân đôi tiết diện ren, chiều rộng ren chiều rộng rãnh Đối với ren tam giác có đường kính đường kính cách đỉnh tam giác ren rãnh ren, ren vuông: d2 = (d + d1 )/2 h – chiều cao tiết diện làm việc ren P – bước ren khoảng cách mặt song song den kề nhau,đo theo phương dọc trục bu long hay vít - bước đường xoắn ốc, ren mối = p , ren có mối : =p -góc tiết diện ren(góc đỉnh) –góc nâng ren ( tham khảo chương trục vít ) góc hợp tiếp tuyến đường xoắn ốc ( hình trụ trung bình) với mặt phẳng vuông góc với trục ren: Các thông số hình học dung sai kích thước phần lớn loại ren tiêu chuẩn hóa III- CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CỦA REN Vật liệu chế tạo: Các vật liệu thường dùng để chế tạo ren là thép cacbon thường, cacbon chất lượng cao, thép hợp kim( C35, C45, 38CrA, 30CrMnCA, 40CrNiMnA, 18Cr2Ni4VA…) Bảng ren tiêu chuẩn chủ yếu IV- CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG REN Có phương pháp chế tạo ren: tiện, phay, cán mài • TIỆN: Cắt ren dao tiện Dao tiện ren ( Hình2.5): - Vật liệu làm dao tiện ren thép gió hợp kim, góc lưỡi cắt ( góc mũi dao) phải phù hợp với góc đỉnh ren (60o ren hệ mét, 55o ren hệ Anh) Trong trình gia công dao mở rộng góc rãnh ren góc mũi dao mài nhỏ so với lý thuyết, tùy theo vật liệu làm dao ta có: Dao thép gió mài góc mũi dao nhỏ khoảng 10 – 20’, dao hợp kim mài góc mũi dao nhỏ khoảng 20 – 30’ - Thông thường góc trước dao tiện ren không, góc sau hai bên – 5o - Khi cắt ren có bước xoắn lớn người ta thường mài góc sau phía tiến dao lớn lượng góc nâng ren - Để tăng suất cắt, người ta dùng dao cắt ren lược, dao lược dao lăng trụ dao đĩa a Dao đơn Dao đĩa Dao lăng trụ Hình 2.5: Dao tiện ren Điều chỉnh máy để tiện ren dao: - Để cắt ren máy tiện xác cần xác định xác xích truyền động trục bàn xe dao: Chi tiết gia công quay vòng dao phải dịch chuyển đoạn b bước xoắn (với ren đầu mối bước ren) Dao dịch chuyển nhờ vào cấu vít đai ốc (Hình 2.6) - Khi trục vít quay vòng dao dịch chuyển đoạn ( bước xoắn): S = Svm x nvm Trong đó: - S: bước xoắn gia công (mm) - Svm : Bước ren trục vít ( đầu mối) (mm) - nvm : số vòng quay trục vít phút - Để có bước ren, bước xoắn xác ta phải có mội quan hệ trục trục vít : nvm = ntc i Trong đó: - ntc : số vòng quay phút trục (tốc độ) - i : tỉ số truyền động trục trục vít Để thay đổi tỉ số truyền động trục trục vít xác, người ta chia làm nhiều cấp tỉ số truyền động: i = i1 + i2 + i3 Trong đó: + i1 : tỉ số truyền động bánh đảo chiều (Phía sau hộp trục chính) + i2 : tỉ số truyền động bánh thay ( Hộp bánh thay thế) + i3 : tỉ số truyền động hộp tiến dao ( bước tiến) + Trên máy tiện thông thường i1 i3 cố định + Đối với bước ren tiêu chuẩn người ta tiện bước ren cách điều chỉnh tay gạt theo bảng trị số bước tiến gắn máy + Đối với ren không tiêu chuẩn để tiện bước ren người ta phải tính toán lắp lại bánh thay cho tỉ số truyền động i Hình 2.6: Sơ đồ cắt ren dao tiện c Các phương pháp lấn dao cắt ren ( Hình 2.7): - Lấn dao ngang: Để cắt hết biên dạng ren người ta thực lấn dao sau lượt cắt cách quay tay quay bàn dao ngang lượng chiều sâu cắt (phương pháp dễ thực hiện, thường dùng để cắt ren tam giác có bước nhỏ) - Lấn dao theo sườn ren: Để cắt hết biên dạng ren người ta thực lấn dao sau lượt cắt cách quay tay quay ổ dao xoay góc góc đỉnh ren (phương pháp dễ thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước trung bình) - Lấn dao kết hợp: Để cắt hết biên dạng ren người ta thực lấn dao sau lượt cắt cách luân phiên quay tay quay bàn dao ngang ổ dao (thực lấn dao ngang lấn dao dọc) Phương pháp khó thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước lớn ren có biên dạng đặc biệt: ren thang, ren vuông, Hình 2.7: phương pháp lấn dao tiện ren 10 -Thân bulong không bị kéo lực V mà bị xoắn momen 2-Khả tự hãm Điều kiện tự hãm momen >0 xác định theo công thức (17.8).khảo sát trường hợp tháo vít ren không tính đến ma sát mặt đai ốc,khi ta có tg(?’ ?)>0 : ?’ > ? (17.9) Đối với ren gép chặt giá trị góc nâng ren ? nằm khoảng 30’÷30’,góc ma sát ?’ thay đổi khoảng ÷ phụ thuộc vào hệ số ma sát f =0,1 ÷0,3 tất ren gét chặt có khả tự hãm Các ren cấu vít có khả tự hãm không tự hãm Các giạ trị hệ số ma sát tương đương dẫn chứng tỏ mối gét ren có hệ số an toàn tự hãm cao, nhiên trường hợp tải trọng tĩnh Khi tải trọng thay đổi có rung động có dịch chuyển tế vi lẫn bề mặt ma sát ( ví dụ theo kết biến dạng đàn hổi hướng tâm đai ốc thân bu lông ) hệ số ma sát giảm đáng kể ( f giảm đến 0,02 nhỏ ) điều kiện tự hãm bị phá vỡ sảy tượng tự tháo đai ốc XI- TÍNH BULONG Bu-lông ghép lỏng chịu lực dọc trục bu-lông Đai ốc không xiết chặt, lực xiết ban đầu Gọi F lực dọc trục ta có: => với σ0 ứng suất kéo cho phép vật liệu làm bulong Từ giá trị đường kính thu ta tìm loại bulong cần thiết Bu lông xiết chặt, ngoại lực tác dụng Thân bulong chịu lực kéo lực xiết gây nên chịu xoắn momen ma sát ren sinh xiết đai ốc Trong trường hợp ta dùng công thức đơn giản tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương 1.3 lần ứng suất kéo lực xiết V gây nên 30% ứng suất tăng thêm xét đến ứng suất xoắn tác dụng momen ren Từ điều kiện bền:  36 Bu lông chịu tác dụng lực ngang (lực tác dụng mặt phẳng vuông góc với trục) • Bu lông lắp có khe hở: từ điều kiện bền ta Trong : k hệ số ma sát bề mặt; i số mặt tiếp xúc mặt; F lực tác dụng • Bu lông lắp khe hở: từ điều kiện cắt ta Trong đó: d đường kính thân bulong; i số bề mặt chịu cắt thân bulong Ngoài trường hợp : đường kính bulong lớn chiều dày ghép tương đối nhiều ta cần kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Bu lông xiết chặt, chịu lực dọc trục không đổi • Hệ số ngoại lực χ: với độ mềm chi tiết ghép ; độ mềm bulong • Độ mềm bulong: với l chiều dài bulong ; E modun đàn hồi bulong; A tiết diện bulong • Độ mềm ghép : • Tính toán bulong: Lực toàn phần tác dụng lên bulong sau có ngoại lực F: Khi lực tác dụng lên ghép: Để đảm bảo bề mặt ghép không bị hở, cần có điều kiện V’ >0 => V > (1-χ)F Gọi k hệ số an toàn ta viết: V=k(1-χ)F Theo điều kiện không tách hở mối ghép: k = 1,3-1,5 tải không đổi; k= 2,5-4 tải trọng thay đổi Theo điều kiện kín khít: miếng lót mềm k=1,3-2,5; miếng lót kim loại định hình k=2,0-3,5; miếng lót kim loại phẳng k=3-5 Trường hợp bulong chịu tải trọng tĩnh: với = 1,3V +F phải nhân thêm 1,3 có xét đến tác dụng momen ren lúc xiết chặt ốc Đường kính bulong: Trong trường hợp phải xiết bulong chịu ngoài: =1,3(V +χF) 37 XII- MỐI GHÉP NHÓM BULONG Xin trình bày vấn đề: Xác định tải trọng tác dụng lên bulông chịu tải lớn nhất mối ghép nhóm bulông Xác định được tải trọng lớn nhất.sau đó xác định lực kéo hoặc lực cắt lớn nhất tác dụng lên bulông Từ đó tính toán để tìm kích thước bulông phù hợp cho mối ghép 1.Tải trọng tác dụng dọc trục bulông và qua trọng tâm nhóm bulông Tải trọng F tác dụng dọc trục bulông và qua trọng tâm nhóm bulông VD: Tải trọng lên bulông lắp bình kín Fi = F/z , với z là số bulông cách đều Từ đó tính được đường kính của bu lông theo CT: 2.Tải trọng tác dụng mặt phẳng ghép Nếu tải trọng F tác dụng mặt phẳng ghép (H.17.27) Thì ta đưa ngoại lực F trọng tâm nhóm bulông Lúc mối ghép nhóm bulông chịu tác dụng đồng thời ngoại lực F qua trọng tâm nhóm bulông mômen M=FL Do ta khảo sát độc lập hai trường hợp : mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm nhóm bulông mối ghép chịu tác dụng mômen M nằm bề mặt ghép a Mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm nhóm bulông 38 Khi ngoại lực F phân bố cho tất z bulông mối ghép Ngoại lực FFi tác dụng dụng lên bulông có giá trị xác định theo công thức = FFi (17.32) Đường kính bu lông tính trường hợp hình 17.17a ( bu lông lắp có khe hở ) hình 17.17b ( bu lông lắp không khe hở) sử dụng công thức (17.20) (17.22) b Mối ghép chịu tác dụng mômen M Thông thường người ta sử dụng phương pháp tính gần , xem hợp lực ma sát bu lông xiết chặt gây nên, qua trọng tâm bu lông Để chống xoay mối ghép mô men lực ma sát trọng tâm nhóm bu lông phải lớn mô men ngoại lực M  Trường hợp sử dụng mối ghép bu lông có khe hở Trong trường hợp sử dụng mối ghép bu lông có khe hở lực xiết bu lông V xác định theo điều kiện bề mặt ghép không bị xoay theo công thức: Tms = fVi ≥ M fVi = kM Từ suy V= Sau xác định đường kính bulông theo công thức (17.20)  Trường hợp sử dụng mối ghép bulông khe hở Đầu tiên ta xác định tải trọng lớn tác dụng lên bulông: Đối với mối ghép có bulông nằm trọng tâm nhóm bulông ( H17.25a) FMi = (17.33) D- đường kính vòng tròn qua tâm bulông z- số bu lông mối ghép 39 mối ghép có hình tùy ý, tải trọng tác dụng lên bulông tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bulông đến trọng tâm nhóm bulông Trong trường hợp tổng quát để xác định lực tác dụng lên bulông mối ghép chịu tác dụng mômen M gọi FM1 tải trọng tác dụng lên bu lông có khoảng cách r1 xa trọng tâm FM2 tải trọng tác dụng lên bu lông có khoảng cách r2 , FM3 ứng với r3… ta có: Và ý đến hệ thức liên hệ FMi , ta thu tải trọng FM1 tác dụng lên bulông chịu lực lớn ( bulông xa trọng tâm nhất): Trong zi số bulông có khoảng cách ri đến trọng tâm nhóm bulông Từ suy ra: FMi = ( 17.34b) 40 c mối ghép chịu lực ngang F không qua trọng tâm nhóm bulông Di chuyển song song lực F trọng tâm nhóm bu lông thêm vào mômen M mối ghép xem chịu tác dụng đồng thời tải trọng F qua trọng tâm mômen M Dưới tác dụng lực bề mặt ghép bị xoay hoạc trượt lên Theo công thức (17.32) (17.33) (17.34b) ta xác định lực FFi FMi tác dụng lên bulông thứ i theo sơ đồ lực ta xác định tải trọng lớn Fmax tác dụng lên bu lông nhóm tính toán tải trọng lớn theo công thức cosin Ví dụ hình 17.27 tải trọng tác dụng lên bulông lớn nhất: sau tính toán, so sánh xác định giá trị tải trọng lớn bu lông, tùy vào mối ghép có khe hở khe hở ta xác định lực xiết đường kính bu lông kiểm nghiệm bu lông theo tiêu chí 41 Mối ghép khe hở : tải trọng lớn tác dụng trực tiếp lên thân bu lông độ bền lông bề mặt ghép tính theo ứng suất cắt dập ( công thức 17.21- 17.23) Mối ghép có khe hở : tải trọng tiếp nhận lực ma sát bề mặt ghép, để tạo lực ma sát ta cần phải xiết bu lông Giả sử gần lực ma sát đặt tâm lỗ lắp bu lông Mối ghép đủ bền, lực ma sát bu lông lớn tải trọng ngoàitác dụng bu lông Fi Vì tất bu lông xiết lực xiết lực xiết bu lông xác định theo tải trọng lớn tác dụng lên bulông V = Sau sử dụng công thức (17.20)( mối ghép có khe hở) để tính đường kính bulông Tải trọng tác dụng có phương bất kì Giả sử mối ghép chịu tải trọng có phương bất kì nằm mặt phẳng đối xứng XY Xem mối ghép đủ cứng và bulông được phân bố đều Ngoại lực F được phân phần : Fv và Fh Đưa chúng về trọng tâm mói ghép ta có momen: Tải trọng Fv và M có xu hướng tách hở bề mặt ghép, còn Fh làm tấm ghép bị trượt Muốn các chi tiết máy bị ghép khong bị tách hở và trượt cần xiết bulông với lực xiết V 42 a Tính toán để mối ghép không bị tách hở Khi chưa có ngoại lực Fv, mối ghép chịu ứng suất dập: Có Fv ứng suất dập giảm một lượng: Khi chịu tác dụng của momen M, mối ghép có xu hướng bị xoay quanh một trục nào đó mặp phẳng ghép Ứng suất momen Mm tác dụng lên các chi tiết ghép , đó Wm là momen cản uốn bề mặt ghép Ứng suất tổng lớn nhất và nhỏ nhất các lực xiết và ngoại lực tác dụng lên bề mặt ghép.: Biểu đồ ứng suất: 43 Wm ~ W , Am ~ A diện tích bề mặt ghép khá lớn so với diện tích lỗ ghép bulông Fm ~ Fv , Mm ~ M các chi tiết khá cứng  Để mối ghép không bị tách hở thì: бmin >0 hay Tính được xiết V cần thiết: Để cho an toàn: , với k є [1,3-2] : hệ số an toàn b Tính toán để mối ghép không bị trượt Hiện tượng trượt xảy dùng bulong lắp có khe hở giữa lỗ và thân bulông mà không có chốt giữ FH là lực gây trượt FH bị cản bởi lực ma sát bề mặt ghép Mối ghép không bị trượt khi: FH < Fms  f(zV-Fms)> FH Để an toàn : f(zV-Fms)> kFH , k є [1,3-2] Để thảo mãn điều kiện thì lực xiết với mỗi bu lông phải đạt: 44 Khi FH quá lớn, phải dùng bu lông lắp không khe hở, hoặc dùng thêm các chi tiết then, chốt để cản trượt c Tính toán để chọn bulông thích hợp Ngoài lực xiết V, dưới tác dụng của ngoại lực, các bulông còn chịu thêm các lực F b và Mb Fb gây cho mỗi bu lông một lực: Fb/z Gọi FM1 ,FM2 ,FM3 Mb gây tại các bu lông các trục XX các đoạn Y1, Y2 Y3 … ta có Điều kiện cân bằng:  Tổng lực lên bulông chịu tải lớn nhất: **Khi dùng mối ghép bu lông có khe hở Theo CT xác định đường kính trong: Tìm được loại bulông thích hợp **Khi dùng mối ghép bulông không có khe hở Ứng suất pháp cực trị: , áp dụng với F=Fmax Ứng suất tiếp cực trị: 45 Biên độ ứng suất: Kiểm tra độ bền dập: , A1 là tiết diện bulông , nếu không thỏa mãn , tăng kích thước bề mặt ghép XIII- MỐI GHÉP VÒNG KẸP 1.Kết cấu ứng dụng Mối ghép vòng kẹp (H.17.29) mối ghép ma sát , áp lực pháp tuyến cần thiết tạo lực xiết bulông Người ta sử dụng mối ghép vòng kẹp vòng kẹp để cố định trục tâm trục chuyền, cột hình trụ, giá đỡ… Các chi tiết tay quay, bánh đai, vòng vị…… Mối ghép vòng kẹp không yêu cầu sử dụng then, cho phép lắp chi tiết vị trí theo chiều dài trục (có đường kình) Trục không bị yếu không 46 có rãnh then, nhiên mối ghép vòng kẹp bị cân có kính thước lớn tải trọng lớn Theo kết cấu ta phân biệt hai dạng chủ yếu mối ghép vòng kẹp: a) Với mayơ tháo Mayơ tháo làm tăng khối lượng làm tăng giá thành mối ghép, nhiên ta đặt vòng kẹp vị trí trục b) Với mayơ có rãnh ( H 17.29b) Khi ghép chi tiết vòng kẹp nhờ vào lực ma sát sinh xiết bulông Nhờ vào lực ma sát mà chi tiết ghép không bị trượt tác dụng mômen M= Fl lực dọc trục Fα Tuy nhiên truyền tải trọng nhờ lực ma sát không đáng tin cậy mối ghép vòng kẹp sử dụng để truyền công suất nhỏ Ưu điểm mối ghép vòng kẹp đơn giản để tháo lắp, thay đổi vị trí dễ dàng Tính Toán Theo Độ Bền Mối ghép vòng kẹp thiết kế theo mômen xoắn T tải trọng dọc trục Fα Nngoài cần thiết phải tính bulông Quy luật phân bố áp suất theo bề mặt ma sát phụ thuộc vào độ cứng mayơ , khe hở độ dôi ban đầu Phụ thuộc vào công dụng mối ghép tính toán ta khảo sát hai trường hợp giới hạn 1- Trường hợp 1: vòng kẹp có độ cứng cao Lắp chi tiết thực với khe hở lớn (H17.30a) chi tiết tiếp xúc theo đường thẳng song song trục điều kiện bền mối ghép biểu diễn theo công thức: Fmsd = Fnfd≥T; 2Fnf≥Fα ( 17.49a) Trong Fn phản lực tiếp xúc f hệ số ma sát Điều kiện cân nửa vòng kẹp: Fn= 2Vz (17.49b) Trong V- lực xiết bulông, z sai số bulông phía vòng kẹp 47 Thay biểu thức (17.49b) vào (17.40a) ta có: 2Vzfd ≥ T ; Suy lực xiết 2zVf ≥ Fα V= V = Trường hợp 2: vòng kẹp mềm, hình dạng bề mặt tiếp xúc có dạng trụ, khe hở mối ghép gần (H.17.70b) Khi áp lực bề mặt ghép lớn có hướng vuông góc mặt tháo, nhỏ dần vị trí mặt tháo theo quy luật cosin p= cosα Tuy nhiên để thuận tiện tính toán ta giả sử áp lực p phân bố bề mặt tiếp xúc, điều kiện bền mối ghép biểu diễn theo công thức : pfdb≥ T ; pfdb ≥ Fα Mặt khác áp lực bề mặt ghép xác định theo công thức: Fn = bd = pdb; Tuy nhiên phương trình cân lực nửa mayơ (H17,30b): Fn 2Vz = Từ suy p = Sau thay rút gọn ta thu được: Vfzd ≥ T; 2zVf ≥ Fα (17.51); 48 Suy lực xiết V xác định theo công thức V=; V= ( 17.52) Như khả tải hai trường hợp giới hạn chênh lệch Do tồn khe hở lớn mối ghép dẫn đến phá hủy vòng kẹp ứng suất uốn Trong thực tế mối ghép với khe hở lớn gọi hỏng hóc Trong chế tạo máy kích thước chi tiết mối ghép vòng kẹp thực dung sai H8/h8 Với mối dung sai lắp ghép đảm bảo lắp tự chi tiết máy khe hở thừa Trong thực tế từ phân tích sở cho việc xác định lực xiết mối ghép vòng kẹp nằm khoảng giá trị giới hạn 2,5Vzfd ≥ T ; 5zVf ≥ Fα (17.53) Tính toán mối ghép vòng kẹp phân bố bulông hướng (H17.29a) thực theo (17.51) Thực tế bulông kết cấu theo hình 17.30a hàn với chi tiết khác điều kiện kiện làm việc vòng kẹp bulông không thay đổi, kết cấu biểu diễn theo tương tự kết cấu hình17.29b Từ công thức (17.53) ta suy công thức xác định lực xiết sau: V= V=; (17.55) Khi tác dụng đồng thời T Fα lực tác dụng lên bề mặt ghép đồng thời Fα lực vòng Ft=2T/d Trong trường hợp này: V= Trong z số bulông phân bố hướng trục ; k=(1,3->1,8) – hệ số an toàn hệ số ma sát gang thép làm việc bôi trơn có giá trị f= 0,15->0.18 Sau xác định lực xiết V ta xá định đường kính bulông theo độ bền kéo XIV- ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỐI GHÉP REN • o o Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Mối ghép bảo đảm 49 Các kiểu ren đa dạng o Có thể cố định chi tiết máy vị trí nhờ khả tự hãm o Dễ tháo lắp, tháo lắp nhiều lần o Có thể chịu lực dọc trục lớn o Giá thành tương đối thấp tiêu chuẩn hóa chế tạo phương pháp có suất cao cán ren • Nhược điểm o Có tập trung ứng suất chân ren làm giảm độ bền mỏi mối ghép o 50