BÀI TIỂU LUẬN Cơ sở Thiết kế máy MỐI GHÉP REN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  BÀI TIỂU LUẬN Bộ Môn: Cơ sở Thiết kế máy MỚI GHÉP REN GVHD: Cơ 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 và đai ốc,vít…Tùy tḥc 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 và 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 tḥc 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 đợ tin cậy thích hợp ta cần kiểm tra lực xiết ban đầu và 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 và chế tạo phương pháp có suất cao Nhược điểm chủ yếu mối ghép ren có tập trung ứng suất chân ren,do làm giảm đợ bền mỏi mối ghép Ren hình thành sơ đường xoắn ốc trụ cơn.Cho mợt hình phẳng qt theo đường xoắn ốc nằm mặt phẳng qua trục OO (hình3),hình phẳng quét thành mối ren.Hình phẳng tam giác,hình vng ,hình bán nguyệt…sẽ tạo nên ren tam giác ,ren vng,ren hình thang,ren hình bán nguyệt… II- PHÂN LOẠI VÀ CÁC THƠNG SỚ 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 ta có ren hình cơn.Ren hình trụ dùng phổ biến hơn,ren hình 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 mợt mối,hai mối ba mối,…Ren một mối thường dùng phổ biến Các dang ren chủ ́u theo cơng 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 trịn ,ren vít gỗ Ren ghép chặt kín: ngoài dùng để ghép chặt chi tiết cịn dùng để giữ khơng cho chất lỏng chảy qua ren(ren nối đường ống phụ tùng nối ống).Ren có dạng tam giác khơng có khe hở hướng tâm và đỉnh bo tròn Ren cấu vít:dùng đê truyền chuyển đợng để điểu chỉnh.Ren cấu vít có loai:ren vng,ren hình thang cân(hình 2b) ren hình cưa (hình 2c) Ren hệ mét: có tiết diện là 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 và chân ren không hợt tạo góc lượn bo trịn.Bán kính bo trịn chân ren r=H/6=0,144p.Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO bán kính góc lượn ren ngành hang khơng và vũ trụ r=(0,15÷ 0,18)p Chiều cao ren H tam giác ban đầu: Chiều cao làm việc ren h: Bảng 1.Đường kính và 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’ (1,5875÷152,4mm).Ren ống ren hệ anh có bước nhỏ,có biên dạng bo trịn khơng có khe hở theo đỉnh và đáy để tăng đợ kín khít.Kích thước chủ yếu ren này là đường kính ống ren Ren trịn dùng chủ yếu bulong,vít chịu tải va đập lớn chi tiết máy làm việc mơi trương bẩn cần thiết phải nối.Ren trịn dùng chi tiết máy có vỏ mỏng vật phẩm đúc gang chất dẻo.Biên dạng ren tròn là cung tròn nối với đoạn thẳng ,góc đỉnh 30°.Do bán kính cung trịn lớn nên có tập trung ứng suất Ren vng có tiết diện hình vng, ∝=0,nên hiệu suất cao.Trước loại ren dùng nhiều cấu vít,nhưng dùng và thay ren hình thang khó chế tạo,đợ bền khơng cao,khó khắc phục khe hở dọc trục sunh mịn Ren hình thang cân có đợ bền cao ren vng.Ren này có đợ bền cao ran tam giác,thuận tiện chế tạo và có đợ bền cao ren hình vng.Ren hình thang cân có góc đỉnh ∝=30°,chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hướng tâm 0,15÷1mm phụ tḥc vào đường kính ren.Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đường kính d1=8÷640mm,có thể sử dụng với ren bước lớn,trung bình nhỏ.Ren hình thang cân dùng truyền đợng chịu tải theo hai chiều Ren đỡ dùng truyền động chịu tải mợt 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 và không cân dùng thêm vịng đệm kín.Chúng sử dụng để nối đường ống ,nút vít,nút tháo dầu…Đợ khơng thẩm thấu đạt cách ép sát biên dạng theo đỉnh.Xiết ren bủ trừ đợ mịn tạo đợ dôi cần thiết.Theo độ côn ta phân biệt ren có ba dạng với đợ 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 đợ bên thấp,có tiết diện tam giác,chiêu rộng rãnh lớn nhiều so với chiều dày ren,để đảm bảo đợ 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 mợt cách đáng kể để đợ bền với chi tiết mà vặn vào Cấp xác đường kính ren có khe hở:vít có cấp xác 3÷ và đai ốc 4÷8,Tương ứng miền dung sai vít h,g,f,e,d và 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 thơng số hình học Hình thơng số hình học mối ghép ren Ren (hình trụ) đặc trưng thơng số hình học chủ yếu sau đây(hình 3) d- đường kính ngồi ren,là đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài(bulong,vít) đường kính này là đường kính danh nghĩa ren.Đối với đai ốc đường kính ngồi D d1- Đường kính ren, là đường kính trụ bao đỉnh ren Đối với đai ốc D1 d2- Đường kính trung bình, là đường kính hình trụ phân đơi tiết diện ren, chiều rợng ren chiều rộng rãnh Đối với ren tam giác có đường kính và đường kính ngoài cách đỉnh tam giác ren và rãnh ren, và 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 𝑝𝑧 - bước đường xoắn ốc, ren mối 𝑝𝑧 = p , ren có 𝑧1 mối : 𝑝𝑧 = 𝑧1 p ∝ -góc tiết diện ren(góc đỉnh) 𝛾 –góc nâng ren ( tham khảo chương trục vít ) góc hợp tiếp tuyến đường xoắn ốc ( hình trụ trung bình) với mặt phẳng vng góc với trục ren: Các thơng số hình học và 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 CƠNG REN Có phương pháp chế tạo ren: tiện, phay, cán mài  TIỆN: Cắt ren dao tiện a Dao tiện ren ( Hình2.5): - Vật liệu làm dao tiện ren là 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 cơng dao mở rợng 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’ - Thơng thường góc trước dao tiện ren khơng, góc sau hai bên – 5o - Khi cắt ren có bước xoắn lớn người ta thường mài góc sau phía tiến dao lớn mợt lượng góc nâng ren - Để tăng suất cắt, người ta dùng dao cắt ren lược, dao lược là dao lăng trụ dao đĩa Dao đơn Dao đĩa Dao lăng trụ Hình 2.5: Dao tiện ren b Điều chỉnh máy để tiện ren dao: - Để cắt ren máy tiện xác cần xác định xác xích truyền đợng trục và bàn xe dao: Chi tiết gia công quay một vịng dao phải dịch chuyển mợt đoạn bước xoắn (với ren một đầu mối là bước ren) Dao dịch chuyển nhờ vào cấu vít đai ốc (Hình 2.6) - Khi trục vít quay mợt vịng dao dịch chuyển một đoạn ( bước xoắn): S = Svm x nvm Trong đó: - S: bước xoắn gia cơng (mm) - Svm : Bước ren trục vít ( mợt đầu mối) (mm) - nvm : số vịng quay trục vít mợt phút - Để có bước ren, bước xoắn xác ta phải có mợi quan hệ trục và trục vít : nvm = ntc i Trong đó: - ntc : số vịng quay mợt phút trục (tốc đợ) - i : tỉ số truyền đợng trục và trục vít Để thay đổi tỉ số truyền đợng trục và trục vít xác, người ta chia làm nhiều cấp tỉ số truyền động: i = i1 + i2 + i3 Trong đó: + i1 : tỉ số truyền động bộ bánh đảo chiều (Phía sau hợp trục chính) + i2 : tỉ số truyền động bộ bánh thay ( Hộp bánh thay thế) + i3 : tỉ số truyền động hộp tiến dao ( bước tiến) + Trên máy tiện thông thường i1 và i3 là 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 khơng tiêu chuẩn để tiện bước ren người ta phải tính tốn và lắp lại bánh thay cho tỉ số truyền đợng 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 một lượng chiều sâu cắt (phương pháp này 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 mợt góc góc đỉnh ren (phương pháp này 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 và ổ dao (thực lấn dao ngang và lấn dao dọc) Phương pháp này khó thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước lớn ren có biên dạng đặc biệt: ren thang, ren vuông, 10 Bu lông chịu tác dụng lực ngang (lực tác dụng mặt phẳng vng góc với trục)  Bu lơng lắp có khe hở: từ điều kiện bền 𝜎𝑡𝑑 = 4.1,3𝑉 𝜋𝑑2 1,3.4𝑘𝐹 ≤ [𝜎𝑘 ] ta 𝑑 ≥ √ 𝜋𝑖𝑓𝜎𝑘 Trong : k là hệ số ma sát bề mặt; i số mặt tiếp xúc mặt; F lực tác dụng  Bu lơng lắp khơng có khe hở: từ điều kiện cắt 𝜏 = 4𝐹 𝜋𝑑2 𝑖 4𝐹 ≤ [𝜏] ta 𝑑 ≥ √ 𝜋𝑖 Trong đó: d là 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: 𝜎𝑑 = 𝐹 𝛿𝑑 ≤ [𝜎0 ] Bu lông xiết chặt, chịu lực dọc trục không đổi  Hệ số ngoại lực χ: 𝜒 = 𝜆𝑚 𝜆𝑏 +𝜆𝑚 với 𝜆𝑚 là độ mềm chi tiết ghép ; 𝜆𝑏 là độ mềm bulong  Độ mềm bulong: 𝜆𝑏 = 𝑙 𝐸𝑏 𝐴𝑏 với l chiều dài bulong ; E là modun đàn hồi bulong; A tiết diện bulong  Độ mềm ghép : 𝜆𝑚 =  Tính tốn bulong: 4,6 𝐸𝑚 𝜋𝑑0 𝑙𝑔 (𝐷0 +𝑑0 )(𝐷0 +ℎ−𝑑0 ) (𝐷0 −𝑑0 )(𝐷0 +ℎ+𝑑0 ) Lực tồn phần tác dụng lên bulong sau có ngoại lực F: 𝐹Σ = 𝑉 + 𝜒𝐹 Khi lực tác dụng lên ghép: 𝑉 ′ = 𝑉 − (1 − 𝜒)𝐹 Để đảm bảo bề mặt ghép khơng bị hở, cần có điều kiện V’ >0 => V > (1-χ)F Gọi k hệ số an tồn ta viết: V=k(1-χ)F Theo điều kiện không tách hở mối ghép: k = 1,3-1,5 tải ngồi khơng đổi; k= 2,5-4 tải trọng ngoài 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: 𝜎𝑘 = ( 4𝐹Σ 𝜋𝑑2 ) ≤ [𝜎𝑘 ] với 𝐹Σ = 1,3V +𝜒F phải nhân thêm 1,3 có xét đến tác dụng momen ren lúc xiết chặt ốc 38 4𝐹Σ Đường kính bulong: 𝑑1 = √ 𝜋[𝜎𝑘 ] Trong trường hợp phải xiết bulong chịu ngồi: 𝐹Σ =1,3(V +χF) XII- MỚI GHÉP NHÓM BULONG Xin trình bày vấn đề: Xác định tải trọng tác dụng lên bulông chịu tải lớn mối ghép nhóm bulơng Xác định tải trọng lớn nhất.sau xác định lực kéo lực cắt lớn tác dụng lên bulơng Từ tính tốn để tìm kích thước bulơng phù hợp cho mối ghép 1.Tải trọng tác dụng dọc trục bulông qua trọng tâm nhóm bulơng Tải trọng F tác dụng dọc trục bulơng và qua trọng tâm nhóm bulơng VD: Tải trọng lên bulơng lắp bình kín 39 Fi = F/z , với z là số bulơng cách Từ tính đường kính bu lơng 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 bulơng Lúc mối ghép nhóm bulơng chịu tác dụng đồng thời ngoại lực F qua trọng tâm nhóm bulơng và mơmen M=FL Do ta khảo sát đợc lập hai trường hợp : mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm nhóm bulơng mối ghép chịu tác dụng mômen M nằm bề mặt ghép a Mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm nhóm bulơng Khi ngoại lực F phân bố cho tất z bulông mối ghép Ngoại lực FFi tác dụng dụng lên mợt bulơng có giá trị và xác định theo công thức = 𝐹 𝑧 FFi (17.32) Đường kính bu lơng tính trường hợp hình 17.17a ( bu lơng 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 40 ghép mơ men lực ma sát trọng tâm nhóm bu lơng phải lớn mô men ngoại lực M  Trường hợp sử dụng mối ghép bu lơng có khe hở Trong trường hợp sử dụng mối ghép bu lơng có khe hở lực xiết bu lơng V xác định theo điều kiện bề mặt ghép không bị xoay theo công thức: Tms = fV∑ 𝑟i ≥ Từ suy V= M fV∑ 𝑟i = kM 𝑘𝑀 f ∑ 𝑟i Sau xác định đường kính bulơng theo công thức (17.20)  Trường hợp sử dụng mối ghép bulơng khơng có khe hở Đầu tiên ta xác định tải trọng lớn tác dụng lên bulông: Đối với mối ghép có bulơng nằm trọng tâm nhóm bulơng 2𝑀 H17.25a) FMi = (17.33) 𝑧𝐷 ( D- đường kính vịng trịn qua tâm bulông z- số bu lông mối ghép mối ghép có hình tùy ý, tải trọng tác dụng lên bulông tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bulơng đến trọng tâm nhóm bulơng 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 lơng có khoảng cách r1 xa trọng tâm FM2 tải trọng tác dụng lên bu lơng có khoảng cách r2 , FM3 ứng với r3… ta có: 41 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 là số bulơng có khoảng cách ri đến trọng tâm nhóm bulơng Từ suy ra: FMi = FM1ri 𝑟1 ( 17.34b) 42 c mối ghép chịu lực ngang F không qua trọng tâm nhóm bulơng Di chuyển song song lực F trọng tâm nhóm bu lơng và thêm vào mơmen M mối ghép xem là 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 mợt bu lơng nhóm tính tốn tải trọng lớn theo cơng thức cosin Ví dụ hình 17.27 tải trọng tác dụng lên bulông lớn nhất: sau tính tốn, và so sánh và xác định giá trị tải trọng lớn bu lơng, tùy vào mối ghép có khe hở khơng có khe hở ta xác định lực xiết và đường kính bu lơng kiểm nghiệm bu lơng theo tiêu chí 43 Mối ghép khơng có 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 ( cơng 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 lơng lớn tải trọng ngồitác dụng bu lơng Fi Vì tất bu lơng xiết một lực xiết lực xiết bu lông xác 𝑘𝐹𝑚𝑎𝑥 định theo tải trọng lớn tác dụng lên bulơng V = 𝑓 Sau sử dụng cơng thức (17.20)( mối ghép có khe hở) để tính đường kính bulơng Tải trọng tác dụng có phương Giả sử mối ghép chịu tải trọng có phương nằm mặt phẳng đối xứng XY Xem mối ghép đủ cứng và bulông phân bố Ngoại lực F phân phần : Fv và Fh Đưa chúng trọng tâm mói ghép ta có momen: Tải trọng Fv và M có xu hướng tách hở bề mặt ghép, Fh làm ghép bị trượt Muốn chi tiết máy bị ghép khong bị tách hở và trượt cần xiết bulông với lực xiết V a Tính tốn để mối ghép khơng bị tách hở Khi chưa có ngoại lực Fv, mối ghép chịu ứng suất dập: 44 Có Fv ứng suất dập giảm một lượng: Khi chịu tác dụng momen M, mối ghép có xu hướng bị xoay quanh mợt trục nào mặp phẳng ghép Ứng suất momen Mm tác dụng lên chi tiết ghép , Wm là momen cản uốn bề mặt ghép Ứng suất tổng lớn và nhỏ lực xiết và ngoại lực tác dụng lên bề mặt ghép.: Biểu đồ ứng suất: Wm ~ W , Am ~ A diện tích bề mặt ghép lớn so với diện tích lỗ ghép bulơng Fm ~ Fv , Mm ~ M chi tiết cứng  Để mối ghép khơng bị tách hở thì: бmin >0 hay Tính xiết V cần thiết: Để cho an toàn: b Tính tốn để mối ghép khơng bị trượt , với k є [1,3-2] : hệ số an toàn 45 Hiện tượng trượt xảy dùng bulong lắp có khe hở lỗ và thân bulơng mà khơng có chốt giữ FH là lực gây trượt FH bị cản 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 lực xiết với bu lông phải đạt: Khi FH lớn, phải dùng bu lông lắp không khe hở, dùng thêm chi tiết then, chốt để cản trượt c Tính tốn để chọn bulơng thích hợp Ngoài lực xiết V, tác dụng ngoại lực, bulơng cịn chịu thêm lực Fb và Mb Fb gây cho bu lông một lực: Fb/z Gọi FM1 ,FM2 ,FM3 Mb gây bu lông trục XX đoạn Y1, Y2 Y3 … ta có Điều kiện cân bằng:  Tổng lực lên bulông chịu tải lớn nhất: **Khi dùng mối ghép bu lơng có khe hở Theo CT xác định đường kính trong: Tìm loại bulơng thích hợp **Khi dùng mối ghép bulơng khơng có khe hở Ứng suất pháp cực trị: , áp dụng với F=Fmax 46 Ứng suất tiếp cực trị: Biên độ ứng suất: Kiểm tra độ bền dập: , A1 là tiết diện bulông , khơng thỏa mãn , tăng kích thước bề mặt ghép XIII- MỚI GHÉP VỊNG 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, cợt hình trụ, giá đỡ… Các chi tiết tay quay, bánh đai, vòng vị…… 47 Mối ghép vòng kẹp khơng u cầu sử dụng then, cho phép lắp chi tiết vị trí theo chiều dài trục (có đường kình) Trục khơng bị yếu khơng có rãnh then, nhiên mối ghép vịng kẹp bị cân và 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 và làm tăng giá thành mối ghép, nhiên ta đặt vịng 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 vịng kẹp sử dụng để truyền cơng suất nhỏ Ưu điểm mối ghép vòng kẹp là đơn giản để tháo lắp, thay đổi vị trí dễ dàng Tính Tốn Theo Độ Bền Mối ghép vịng kẹp thiết kế theo mômen xoắn T tải trọng dọc trục Fα Nngồi cần thiết phải tính bulơng 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 tốn ta khảo sát hai trường hợp giới hạn 48 1- Trường hợp 1: vòng kẹp có đợ 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 là phản lực tiếp xúc f hệ số ma sát Điều kiện cân nửa vòng kẹp: Fn= 2Vz (17.49b) Trong V- lực xiết bulơng, z sai số bulơng phía vịng kẹp Thay biểu thức (17.49b) vào (17.40a) ta có: 2Vzfd ≥ T ; Suy lực xiết 2zVf ≥ Fα V= 𝑘𝑇 2𝑧𝑓𝑑 V= 𝑘𝐹α 2𝑧𝑓 Trường hợp 2: vịng 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 vng góc mặt tháo, nhỏ dần vị trí mặt tháo theo quy luật cosin p= 𝑝0 cosα Tuy nhiên để thuận tiện tính tốn ta giả sử áp lực p phân bố bề mặt tiếp xúc, điều kiện bền mối ghép biểu diễn theo công thức : 49 pf𝜋db 𝑑 ≥ T ; pf𝜋db ≥ Fα Mặt khác áp lực bề mặt ghép xác định theo công thức: 𝜋/2 𝑑 Fn = ∫ 𝑝 cos 𝛼 bd 𝛼 = pdb; Tuy nhiên phương trình cân lực nửa mayơ (H17,30b): Fn Từ suy p = 2Vz = 2𝑧𝑉 𝑑𝑏 Sau thay và rút gọn ta thu được: 𝜋Vfzd ≥ T; 𝜋2zVf ≥ Fα (17.51); Suy lực xiết V xác định theo công thức V= 𝑘𝑇 𝜋𝑧𝑓𝑑 ; V= 𝑘𝐹α 2𝜋𝑧𝑓 ( 17.52) Như khả tải hai trường hợp giới hạn chênh lệch 2/𝜋 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 là 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 này đảm bảo lắp tự chi tiết máy khơng có 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 tốn mối ghép vịng kẹp phân bố bulơng một hướng (H17.29a) thực theo (17.51) Thực tế bulơng kết cấu theo hình 17.30a hàn với chi tiết khác điều kiện kiện làm việc vịng kẹp và bulơng khơng thay đổi, kết cấu biểu diễn theo tương tự kết cấu hình17.29b Từ cơng thức (17.53) ta suy công thức xác định lực xiết sau: 50 V= 𝑘𝑇 2,5𝑧𝑓𝑑 V= 𝑘𝐹𝛼 5𝑧𝑓 ; (17.55) Khi tác dụng đồng thời T và Fα lực tác dụng lên bề mặt ghép đồng thời là Fα và lực vòng Ft=2T/d Trong trường hợp này: 𝑘√𝐹𝑡 +𝐹𝛼2 V= 5𝑧𝑓 Trong z là số bulơng phân bố một hướng trục ; k=(1,3->1,8) – hệ số an toàn hệ số ma sát gang và thép làm việc khơng có bơi trơn có giá trị f= 0,15->0.18 Sau xác định lực xiết V ta xá định đường kính bulơng theo đợ bền kéo XIV- ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỐI GHÉP REN  Ưu điểm o Cấu tạo đơn giản o Mối ghép bảo đảm o 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 và 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 51 52