Lựa chọn vật liệu để thiết kế: Lò xo Khớp bản lề Thanh tạo dấu Cấu trúc chịu uốn cho polymer giòn Bình áp lực Cấu trúc giảm rung cho máy sàng Lớp cách nhiệtLựa chọn vật liệu để thiết kế: Lò xo Khớp bản lề Thanh tạo dấu Cấu trúc chịu uốn cho polymer giòn Bình áp lực Cấu trúc giảm rung cho máy sàng Lớp cách nhiệtLựa chọn vật liệu để thiết kế: Lò xo Khớp bản lề Thanh tạo dấu Cấu trúc chịu uốn cho polymer giòn Bình áp lực Cấu trúc giảm rung cho máy sàng Lớp cách nhiệt
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Báo Cáo Bài Tập Lớn CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Đề tài: LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TẠO MỘT SỚ CHI TIẾT CBHD: Thầy Hồng Trung Ngơn Nhóm 5: Sinh viên: Nội Dung Lựa chọn vật liệu để thiết kế: • Lò xo • Khớp lề • Thanh tạo dấu • Cấu trúc chịu uốn cho polymer giòn • Bình áp lực • Cấu trúc giảm rung cho máy sàng • Lớp cách nhiệt Lò Xo Lò xo có nhiều hình dạng khác spiral springs torsion bars helical springs axial springs (rubber band) leaf springs • Năng lượng đàn hồi 1đơn vị thể tích: Wv = • Năng lượng tối đa đạt được: Lò xo lá: Thanh xoắn: • Wv = Wv = Wv = Lò xo tốt cần có giá trị M1 lớn M1 = Nếu khối lượng coi đáng kể M2 = Vật liệu M1 = Chú thích (MJ/m ) Hợp kim Ti 4-12 đắt, chống ăn mòn CFRP 6-10 so sánh hiệu suất với thép, đắt Thép đàn hồi 3-7 lựa chọn truyền thống: dễ tạo dáng gia công nhiệt Nylon 1.5-2.5 rẻ dễ định hình hệ số tổn thất cao Cao su 20-50 tốt thép đàn hồi hệ số tổn thất cao Vật liệu M2 = (kJ/kg) Chú thích Hợp kim Ti CFRP 0.9-2.6 3.9-6.5 tốt thép, chống ăn mòn, đắt tốt thép, đắt GFRP 1.0-1.8 tốt thép đàn hồi, không đắt CFRP Thép đàn hồi 0,4-0,9 không tốt khối lượng riêng cao Gỗ 0.3-0.7 khối lượng , gỗ có khả đàn hồi Nylon 1.3-2.1 khả tương tự thép hệ số tổn thất cao Cao su 18-45 bật 20 lần so với thép đàn hồi hệ số tổn thất cao Khớp Bản Lề 10 Bình áp lực Yêu cầu thiết kế cho bình chịu áp an tồn Chức bình áp lực ( bao gồm áp suất p an toàn) Ràng buộc bán kính R Mục tiêu an tồn tối đa sử dụng tiêu chuẩn cong (oằn)/ rò rỉ trước vỡ Giá trị tự chọn theo vật liệu 24 Mơ hình Ứng suất thành mỏng bình áp lực hình cầu có bán kính R: 25 • Ứng suất cần thiết để làm lan truyền vết nứt : • Nếu vết nứt có chiều dài lớn ae* xuất hiện: 26 • Đối với bình áp lực lớn: vết nứt phát triển cách chậm rãi sư an mòn tải tuần hồn: • Để bề dày thành bình nhỏ nhất: 27 28 Những vật liệu dùng cho bình chịu áp an tồn Vật liệu M1 (m1/2) M3 (MPa) Chú thích Thép khơng gỉ 0.35 300 bình áp lực hạt nhân làm từ thép không gỉ 316 độ Thép hợp kim 0.2 tỷ lệ thấp 800 tiêu chuẩn cho ứng dụng Đồng 0.5 200 đồng cứng dùng làm nồi đun nhỏ bình áp lực Hợp kim nhôm 0.15 200 bể áp suất tên lửa làm từ nhôm Hợp kim titan 0.13 800 tốt cho bình áp lực nhẹ đắt tiền 29 Cấu trúc giảm rung cho máy sàng 30 Mơ hình : - Năng lượng p (W) sử dụng hệ thống rung với dây chuyền vào : p=C1mA2ω3 m= πR2tρ - Độ dày ảnh hưởng đến độ cứng gập bàn điều quan trọng cho việc bảo vệ bàn Độ gấp cứng bàn S : S= - Momen công đoạn thứ , I tỷ lệ với t3R Vì vậy, cho độ cứng S bán kính R: t= C3()1/3 - Thế • vào đẳng thức 6.47 ta có: m= C3πR8/3S1/3() (6.48) - Khối lượng bàn, với tần suất rung nhỏ độ cứng cho, làm nhỏ việc chọn lựa vật liệu có giá trị cao là: M1= (6.49) Độ chọn lọc : mơ hình 6.22 biểu đồ hệ số mát η chống lại modun E Đường thẳng đứng E ≥ 30 Gpa Đường chéo bắt buộc η ≥ 0.001 Sự lựa chọn bao gồm CFRP lượng lớn kim loại : Mg, Titan, Sắt thép tất ứng cử viên Bảng 6.22 so sánh cấu trúc chúng: 6.13 Chất cách nhiệt cho bình chứa 35 Mơ hình: Chúng ta thiết kế cho tường có bề dày u’,hệ số dẫn nhiệt : • q= - =: dòng nhiệt qua tường a= : nhiệt khuếch tán t : bề dày 36 37 Ví dụ: Hình 6.24 cho thấy khuếch tán nhiệt bọt khơng lớn, lý bọt có khối lượng nhỏ, hấp thu nhiệt Sự khuếch tán nhiệt polymer rắn vật liệu đàn hồi thấp nhiệt bình thường Chúng ta xác nhận sử dụng phương trình 6.51, 22mm vật liệu đàn hồi (a=5*10 m2/s xác định hình 6.24) giữ khoảng 1h sau nhiệt độ bên thay đổi trước nhiệt độ bên thay đổi nhiều 38