a/ Xác định lực lớn nhất tác động lên bu lông.. b/ Xác định lực xiết V cần thiết để tránh trượt.. c/ Xác định đường kính danh nghĩa d của bu lông theo chỉ tiêu sức bền... Bài 2: Một trụ
Trang 1Bài tập có lời giải chương 8
Bài 1:
Hình 1
Cho mối ghép nhóm bu lông chịu lực ngang có khe hở gồm 6 bu lông chịu lực F =
12000N như hình 1 Vật liệu chế tạo bu lông có ứng suất cho phép [σ] = 80MPa
Hệ số ma sát giữa 2 bề mặt ghép f = 0,25; Hệ số an toàn k = 1.5
a/ Xác định lực lớn nhất tác động lên bu lông
b/ Xác định lực xiết V cần thiết để tránh trượt
c/ Xác định đường kính danh nghĩa d của bu lông theo chỉ tiêu sức bền
Giải:
450
Trang 2Chia F thành 2 thành phần đứng và ngang
FH = FV = F.cos450 = 12000.cos450 = 8485.281 N
Mômen phát sinh khi dời FV về trọng tâm bề mặt ghép
Nmm F
M = V × 1000 = 8485 281 × 1000 = 8485281
Lực do lực FH và FV tác dụng lên bu lông (xem hình)
Z
F F
F F
F F
QH QH
QH QH
QH
QH1 = 2 = 3 = 4 = 5 = 6 =
21 1414 6
281 8485
6 5
4 3
2
Z
F F
F F
F F
QV QV
QV QV
QV
QV1 = 2 = 3 = 4 = 5 = 6 =
21 1414 6
281 8485
6 5
4 3
2
Khỏang cách từ tâm bu lông đến trọng tâm mối ghép
28 180 100
1502 2 6
4
3
Lực do mô men M tác động lên bu lông 1, 3, 4, 6 (xem ảnh)
10198 100
2 28 180 4
28 180 8485281
2 2
2 1
1 6
4 3
× +
×
×
=
=
=
=
=
∑r
r T F
F F
Lực lớn nhất tác động lên bu lông 6
6 6
2 0 6
6
6 = 1414.21+10198sin33.69 + 1414.21+10198cos33.69
F
48
12165
6 =
Lực xiết V để tránh trượt
88 72992 25
0 1
12165 5
1
×
×
=
=
f
i
F
k
Đường kính bu lông để đủ bền
88 72992 3
1 4 3
1
4
×
×
×
=
×
×
×
≥
π σ
π
V
Tra bảng chọn M48 có d1 = 42.587mm
Trang 3Bài 2:
Một trụ đèn tín hiệu giao thông gồm một thanh đứng và một thanh ngang được ghép bằng mối ghép 4 bu lông lắp có khe hở phân bố đều trên đường kính Φ=320mm như hình 2:
Biết:
− Bề mặt bích ghép là hình tròn đường kính Φ = 400mm
− Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bu lông [σ] = 85 MPa
− Hệ số ma sát trên bề mặt ghép f = 0.2; hệ số an toàn k = 1.5; hệ số ngoại lực χ=0.2;
− Chiều dài từ vị trí hộp đèn đến bề mặt ghép L = 2000mm;
− Trọng lượng thanh ngang và hộp đèn được qui đổi thành lực F = 600 N; a) Tính lực xiết V trên 1 bu lông để tránh di trượt và tránh tách hở
Hình 2
b) Tính đường kính chân ren d1 (mm) để bu lông đủ bền (xét trường hợp có
ma sát trên bề mặt ren và xiết chặt rồi mới chịu lực)
c) Chọn bu lông theo tiêu chuẩn
Bảng tiêu chuẩn bu lông
d1 (mm) 6,647 8,376 10,106 13,835 17,294 20,752 26,211 Giải:
a/ Mômen phát sinh khi dời F về trọng tâm bề mặt ghép
1200000 2000
=
×
= F L
Lực xiết V để tránh tách hở ( )
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
−
=
X
V
W
A M F Z
k
V 1 χ
với Fv : lực vuông góc bề mặt ghép Fv = 0
4
400 4
=
×
=
Mômen chống uốn của bề mặt ghép
3 6283185 32
400 32
=
×
=
Trang 4⇒ ( )
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
−
×
=
3 6283185
7 125663 1200000
0 6
2 0 1 5 1
V
4800
=
Lực xiết V để tránh trượt ( )
Zf
f F kF
V = H + 1−χ V
với FH : lực nằm trong mặt phẳng ghép FH = F = 600N
2 0 6
2 0 0 2 0 1 600 5 1
=
×
×
×
− +
×
=
Chọn lực xiết V=4800N để tránh tách hở và tránh trượt
b/ Đường kính bu lông để đủ bền
[ ]σ π
χ
χ
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+ +
1
3 1 4
i
MAX V
y
y M Z
F V d
với khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hòa
160 2
320 5
2 = = =
80 30
sin 2
320 0 6
4 3
1 = y = y = y = =
⇒
80
160 2 80 4
160 1200000 2
0 6
0 2 0 4800 3
1
1
×
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
× +
×
×
× +
× +
×
≥
π
d mm
d1 ≥ 10 36
c/ Tra bảng chọn bu lông tiêu chuẩn M16 có d 1 = 13.835mm
