04. 2016.03.22 TN Xac dinh he so ngoai luc Moi ghep ren_V4

BÀI THÍ NGHI M S XÁC NH H S Ng NGO I L C M I GHÉP REN i biên so n: Nguy n H u L c I M c tiêu thí nghi m - Giúp cho sinh viên n m rõ v ph ng pháp xác đ nh h s ngo i l c b ng lý thuy t Giúp sinh viên tính l c xi t tr ng h p l c tác d ng theo ph ng b t k Giúp cho sinh viên đ c ti p c n v i ph ng pháp, d ng c đo vƠ xác đ nh l c xi t, x lý k t qu th c nghi m đ xác đ nh h s ngo i l c II Các quy t c k thu t an toàn Sinh viên tuân th yêu c u an tồn phịng thí nghi m III C s lý thuy t H s ngo i l c  Khi m i ghép ch u tác d ng c a l c ngoƠi n m gi i h n không tách h b m t t m ghép ho c tr t b m t ghép, bulông giưn dƠi thêm m t l t m ghép c ng gi m b t m t l ng t ng lƠ l, bi n d ng nén c a ng t Ngh a lƠ ch m t ph n F c a l c ngồi F F tác d ng làm bulơng giãn dài thêm, ph n l i (1 – )F làm gi m bi n d ng nén c a t m ghép,  đ c g i h s ngo i l c [1] Do đó: b, m - đ m m bu lông chi ti t đ c ghép T suy ra: m m c a bulông b đ c xác đ nh theo cơng th c: đó: l - chi u dƠi tính tốn c a bulơng, b ng chi u dƠi ph n thơn bulông gi a hai m t t a (v i đai c vƠ đ u bulông) c ng m t n a chi u dƠi đo n ren v n vƠo đai c (1/2 chi u cao đai c), Eb - môđun đƠn h i c a v t li u bulông, Ab - di n tích ti t di n bulơng m m c a t m ghép đ c xác đ nh theo gi thi t bi n d ng x y "hình áp su t" có góc đ nh  = arctan(0,5) ho c   27o (H.1b,c) Khi tính tốn, hình đ th b ng hình tr r ng, đ ng kính (đ ng kính l ) vƠ đ c thay ng kính ngồi D1 (H.1d): Hình Mơ hình tính [1] Di n tích ti t di n hình tr r ng: Cơng th c tính đ m m c a t m ghép (trong tr ng h p H.1): Em lƠ mơđun đƠn h i c a v t li u t m ghép (gi s t m ghép đ lo i v t li u) c dùng Khi bulơng có đ m m l n vƠ t m ghép có đ m m nh , h s  nh vƠ h u nh t t c ngo i l c đ c dùng đ gi m t i t m ghép Tr tác d ng vƠo bulông ng h p ng c l i ph n l n ngo i l c i v i t m ghép b ng thép ho c gang, bulông b ng thép, giá tr h s ngo i l c  ch n kho ng 0,20,3 2 L c xi t bulông Trong th c t t i tr ng tác d ng lên m i ghép ren có ph ng b t k , ví d bulơng gi thân h p gi m t c ho c thơn máy có l c tác d ng t b truy n ngoƠi (đai, xích, ) có ph ng b tk Gi s m i ghép ch u t i tr ng có ph ng b t k n m m t ph ng đ i x ng YY (H.2) Ta xem nh t m ghép đ c ng vƠ bulơng đ c b trí đ u m i ghép Ngo i l c F đ c phơn hai thƠnh ph n: vng góc b m t ghép F V vƠ song song b m t ghép F H D i F V F H v tr c qua tr ng tơm C c a nhóm bulơng, ta có mơmen ng u l c: M = F H l1 F Vl2 T a đ tr ng tơm c a nhóm bulơng đ c xác đ nh theo ph ng pháp l y mômen t nh đ i v i m t tr c nƠo r i chia cho di n tích Trong th c t , thơng th ng nhóm bulơng có hai tr c đ i x ng vƠ tr ng tơm lƠ giao m c a hai tr c nƠy T i tr ng F V mơmen M có xu h ng tách h b m t ghép, F H làm t m ghép b tr t Mu n cho chi ti t máy đ c ghép kh i b tách h không b tr t c n xi t bulông v i l c xi t V Các t i tr ng F V M đ c chia làm hai ph n: m t ph n F b Mb tác d ng vào bulông, F m Mm tác d ng lên chi ti t đ c ghép Ta có: G i z lƠ s bulơng m i ghép, ta tính l c xi t V c n thi t đ i v i bulông ch u t i l n nh t đ m i ghép không b tách h vƠ tr t a- Tính tốn m i ghép khơng b tách h Tr bulông: c ngo i l c F V tác d ng, m i ghép ch u ng su t d p (bi u đ a, H.2) xi t Am di n tích c a b m t ghép D i tác d ng c a l c F m (ph n tác d ng c a F V lên chi ti t máy đ d p b m t ghép đ c gi m b t m t tr s (bi u đ b, H.2): c ghép), ng su t Bi u đ c hình trình bày quy lu t phân b ng su t mômen Mm (tác d ng c a M lên chi ti t ghép) gây nên Tr s c c đ i c a ng su t này: Wm - mômen c n u n c a b m t ghép; J m - mơmen qn tính b m t ghép đ i v i tr c l t XX; yc - v trí t m ngoƠi (có ng su t u n l n nh t) đ n tr c l t ng su t t ng đ c trình bƠy theo bi u đ (H.2d) Hình Thơng th ng di n tích b m t ghép l n so v i di n tích l l p bulơng, nên có th coi Am Wm b ng A W (di n tích mômen c n u n c a ti t di n nguyên, b qua l ) Do có th vi t: Theo u ki n m i ghép không b tách h , c n có: min > Ho c: Ta tính đ đ c l c xi t V c n thi t đ i v i m i bulơng: c an tồn: (1) k lƠ h s an toƠn đ đ m b o m i ghép không b h , đ b- Tính tốn theo u ki n đ m b o m i ghép không b tr c l y b ng 1,32 t i v i m i ghép dùng bulơng l p có khe h gi a l vƠ thơn bulơng vƠ khơng có chi ti t nh ch t, đ gi cho t m ghép kh i b tr t, l c F H b c n b i l c ma sát sinh b m t ghép M i ghép không b tr t n u l c F H nh h n l c ma sát l n nh t, ngh a lƠ: f(zV – F m) > F H đ c an toàn: f(zV – F m) = kF H k l y kho ng 1,32 Suy l c xi t V:  Tr ng h p l c F H l n, ng i ta dùng bulông l p không khe h ho c dùng thêm chi ti t đ c bi t nh : then, ch t, g , đ c n tr t Khi đó, bulơng (l p có khe h ) ch ch u t i tr ng có xu h ng tách h m i ghép Tính tốn l c kéo t ng đ ng tính bulông, l y l c xi t V b ng tr s l n hai tr s tìm đ (1) (2) c t công th c NgoƠi l c xi t V, d i tác d ng c a ngo i l c, m i bulơng cịn ch u tác d ng l c F b Mb gơy nên D i tác d ng F b lên m i bulơng c a nhóm ch u m t l c lƠ F b/z Do Mb tác d ng, bulông ch u l c không đ u nhau, hƠng bulơng ngoƠi phía bên trái có kho ng cách đ n tr c xoay XX lƠ Y1 xa nh t, ch u l c kéo l n nh t Giá tr l c kéo F M1 mômen Mb gây nên (bulông xa tr c xoay XX nh t) đ theo công th c: c xác đ nh N u tính đ n thƠnh ph n ng su t xo n mômen ren Tr gơy nên ta c n nhơn l c xi t V v i 1,3, l c kéo tính tốn t ng đ ng Ftd đ c xác đ nh: Trong thí nghi n Ftd thu đ c b ng k t qu đo, ta ký hi u Vtn = Ftd; - lƠ l c xi t ban đ u, có gia tr 1,3Vmax v i Vmax giá tr l n nh t giá tr V, đ c tính theo cơng th c (1) (2) IV Mơ t thí nghi m Mơ hình xác đ nh h s ngo i l c  bao g m thành ph n nh hình Hình Mơ hình thí nghi m xác đ nh h s ngo i l c : Các bu lông; Giá đ ; T m ghép; C n t o l c; H th ng th y l c t o l c; Màn hình hi n th giá tr l c; B u ch nh góc nghiêng - M t m i ghép đ n gi n g m có bulơng, đai c, vịng đ m hai t m ghép Trong bulơng ph i xác đ nh đ c c tính c a v t li u làm bulông - C lê xi t đ c s d ng đ xác đ nh đ c mômen xi t l c xi t ban đ u Vmax nh hình a) C lê d ng c ; b) C lê n t Hình C lê xác đ nh mômen xi t - B thi t b xác đ nh l c xi t có th b ng loadcell ho c b ng sóng siêu âm g m đ u đo vƠ máy x lý xu t tín hi u Thí nghi m đ c th c hi n b ng cách xác đ nh mômen xi t ban đ u V0 thông qua c lê xi t vƠ xác đ nh l c xi t thông qua loadcell ho c máy đo siêu ơm m t m i ghép có bulơng đ c ch n tr c Thơng qua vi c xác đ nh t s gi a mômen xi t l c xi t ta xác đ nh đ ch s ngo i l c  V Trình t th c hi n L a ch n bulơng c n thí nghi m, xác đ nh đ c a bulông Xác đ nh h s ngo i l c lý thuy t cđ lt ng kính danh ngh a vƠ thông s v t li u Theo đ bƠi cho tr c F l n nh t góc (theo nhóm thí nghi m) Theo giá tr F nƠy ta xác đ nh l c vi t V theo công th c (1) (2) Ch n Vmax giá tr l n nh t giá tr L p đ t hi u ch nh thi t b đo l c xi t 2.1 L p đ t loadcell vào m i ghép v i thi t b x lý tín hi u (máy hi n th ho c máy tính) nh hình 2.2 Ti n hành calíp v t li u máy đo siêu ơm, bôi dung d ch “kh nhi u sóng” lên đ u đo vƠ đ u bulơng Ti n hành xi t bulông v i l c xi t Vmax b ng c lê đo l c vƠ đ ng th i quan sát k t qu hi n th máy đo siêu ho c máy đo loadcell Sau gia t i b ng xylanh th y l c v i giá tr l n l h n F cho tr c) hi n th hình T k t qu đo ta thu đ t F1, F2, … FN (các giá tr nh c Vtn1, Vtn2,… VtnN Hình Cách l p loadcell vào m i ghép T giá tr ta xác đ nh: FVi= Fisin FHi= Ficos Mi = F Hi l1 F Vil2 Ghi nh n k t qu mômen xi t, l c xi t b ng hai ph ng pháp vƠo b ng s li u … V0 = 1,3Vmax, v i Vmax – l c xi t bu lông ban đ u Tính tốn h s ngo i l c  ghi nh n vào b ng s li u Khi h s ngo i l c đ c xác đ nh theo công th c: Khi giá tr h s ng a l c trung bình qua N l n đo: Rút nh n xét k t lu n Tài li u tham kh o Nguy n H u L c Giáo trình C s thi t k máy NXB Chí Minh 2016 i h c Qu c gia TP H M U BÁO CÁO THÍ NGHI M TR NG I H C BÁCH KHOA KHOA C KHệ B mơn Thi t k máy BÀI THÍ NGHI M S XÁC NH H S NGO I L C M I GHÉP BULÔNG Sinh viên th c hi n: Nhóm: L p: Giáo viên h ng d n: Tp H Chí Minh, 1/2016 10 I M c tiêu thí nghi m - Giúp cho sinh viên n m rõ v ph ng pháp xác đ nh h s ngo i l c b ng lý thuy t Giúp sinh viên tính l c xi t tr ng h p l c tác d ng theo ph ng b t k Giúp cho sinh viên đ c ti p c n v i ph ng pháp, d ng c đo vƠ xác đ nh l c xi t, x lý k t qu th c nghi m đ xác đ nh h s ngo i l c II Các quy t c k thu t an toàn Sinh viên tuân th yêu c u an toàn phịng thí nghi m III Báo cáo thí nghi m M i nhóm đ c giáo viên h Góc nghiêng , đ = L c F l n nh t, N = B ng d n cho tr c goác nghiêng giá tr l c F khác (n m kho ng 300 ≥ ≥ -300) ( F < 10 000 N) c thay đ i l c F = Hình Mơ hình tính tốn thí nghi m Tính h s ngo i l c lý thuy t o kích th c bu lơng vƠ chi ti t ghép đ xác đ nh h s ngo i l c b ng lý thuy t Tính l c xi t V theo cơng th c (1) vƠ (2) Ch n Vmax t giá tr nƠy Chú ý: L c xi t đ b m t không b tách h đ 11 c xác đ nh b ng cơng th c: đó: - Momen quán tính : - Di n tích ti p xúc A: - Kho ng cách ymax: Xi t bu lông v i l c xi t V = Vmax (tính theo cơng th c vƠ 2) vƠ ki m tra b ng chìa khóa đo l c K t qu đo x lý Sau gia t i b ng xylanh th y l c v i giá tr l n l t F1, F2, … FN (b ng 1) hi n th hình (các giá tr nh h n F) vƠ n vào c t c a b ng Các giá tr Fi = F - iF Ghi nh n k t qu mômen xi t, l c xi t Vtni b ng hai ph 3, b ng s li u Tính tốn h s ngo i l c Tính giá tr : FVi= Fisin FHi= Ficos Mi = F Hi l1 F Vil2 VƠ đ a giá tr vào c t 5, c a b ng Trong thí nghi m l2 = Yi = e/2, cho nên: Mi = F Hi l1 12 ng pháp vƠ đ a vào c t … Khi h s ngo i l c  đ c xác đ nh theo cơng th c: (3) Theo mơ hình thí nghi m z = 4; e = 200mm; l1 = xx mm; l2 = xx mm ghi nh n vào c t b ng s li u Khi giá tr h s ng l c trung bình qua N l n đo: B ng K t qu thí nghi m STT L c Fi, N F1 = F-F F1 = F-2F F1 = F-3F F1 = F-4F F1 = F-5F F1 = F-6F K t qu thí nghi m Vtni o b ng siêu âm Theo k t qu thí nghi m d ng đ L c FVi, N L c FHi, N o b ng loadcell ng cong ph thu c 13 i vào Fi H s ngo i l c theo cơng th c (3) Hình Bi u đ đ ng cong ph thu c i vào Fi IV Nh n xét k t qu k t lu n So sánh k t qu tính b ng lý thuy t th c nghi m vƠ đ a k t lu n IV Câu h i ơn t p Vai trị v t m quan tr ng c a vi c xác đ nh l c xi t mômen xi t th c t Ý ngh a c a h s ngo i l c  vƠ xác đ nh h s b ng lý thuy t Xác đ nh l c xi t c n thi t bu lông đ không tách h không b tr So sánh h s xi t tr t ng h p m i ghép có vƠ khơng có bôi tr n, rút k t lu n 14 ... cđ lt ng kính danh ngh a vƠ thơng s v t li u Theo đ bƠi cho tr c F l n nh t góc (theo nhóm thí nghi m) Theo giá tr F nƠy ta xác đ nh l c vi t V theo công th c (1) (2) Ch n Vmax giá tr l n nh... h p l c F H l n, ng i ta dùng bulông l p không khe h ho c dùng thêm chi ti t đ c bi t nh : then, ch t, g , đ c n tr t Khi đó, bulơng (l p có khe h ) ch ch u t i tr ng có xu h ng tách h m i ghép... t ghép F V vƠ song song b m t ghép F H D i F V F H v tr c qua tr ng tơm C c a nhóm bulơng, ta có mơmen ng u l c: M = F H l1 F Vl2 T a đ tr ng tơm c a nhóm bulơng đ c xác đ nh theo ph ng pháp