Máy móc và thiết bị hiện đại được tạo thành từ ba bộ phận chính: động cơ, hệ thống truyền động và bộ phận công tác. Chỉ vài trường hợp số vòng quay động cơ bằng số vòng quay bộ phận cô
Trang 1Chương 18 MỐI GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI Các k§ hiệu Ký hiệu Đơn vị Hệ số - đại lượng F N Lực dọc trục f Hệ số ma sát
d mm Đường kinh mối ghép
N/mmf(Pa) | Áp suất sinh ra trong mối ghép T Nmm Mômen xoắn
mm Độ dôi
đ; mm Đưỡng kính lỗ trong mối ghép có độ dôi de mm Đường kính trục trong mối ghép có độ dôi
E¿,E¿ MPa Môdun đàn hồi của chỉ tiết bao và bị bao Mi, He Hệ sổ Poisson vật liệu chỉ tiết bao và bị bao & mm Độ dôi thực tế t °C Độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai chỉ tiết khi lắp mối lắp có độ dôi a Hệ số giãn nở nhiệt 18.1 GIỚI THIỆU
Trong các mối ghép chi tiết máy có độ dôi phổ biến nhất là mối ghép có bể mặt tiếp xúc là hình trụ tròn, nghĩa là khi đó một chỉ tiết bao chỉ tiết khác theo mặt trụ, ví dụ giữa bánh xe lửa với trục, giữa vành bánh vít với thân bánh vít, vòng trong ổ lăn và ngõng trục (H.18.1) Ngoài ra mối ghép có độ đôi theo hình côn,
hình lăng trụ Độ dôi cần thiết được xác định bằng hiệu giữa đường kính trục và đường kính lỗ Chi tiết được giữ cố định trên trục nhờ vào lực ma sát trên bể mặt tiếp xúc Lực ma sát này sinh ra là
Trang 2616 Chương 18
Mối ghép bằng độ đôi chia thành hai nhóm:
- Ghép các chỉ tiết theo mặt trụ hoặc mặt côn, khi đó một chi tiết bao chỉ tiết khác, không sử dụng các chỉ tiết ghép phụ
- Mối ghép bằng độ đôi thực hiện bằng các vành xiết và thanh ghép (H.18.5) a) b) / Hình 18.1 Ghép bằng độ dôi
Ưu điểm mối ghép độ dôi:
- Kết cấu đơn giản
- Các chỉ tiết ghép đảm bảo độ đông tâm
- Chịu tải trọng lớn và tải trọng động Nhược điểm:
- Tháo lắp phức tạp
- Giảm độ dôi chỉ tiết ghép và có thể làm hỏng bề mặt ghép khi
tháo lấp
- Độ phân tán lớn hệ số ma sát và của độ dôi khi lắp do sai số kích thước bể mặt ghép Yêu cầu độ chính xác gia công cao
- Khó kiểm tra chất lượng bê mặt ghép (kiểm tra không phá hủy)
Phạm uì ứng dụng: Ghép các chi tiết máy bằng độ dôi được sử
dụng khi tải trọng động lớn và không yêu cầu tháo lắp thường xuyên
Độ tin cậy mối ghép bằng độ dôi phụ thuộc chủ yếu vào kích thước độ đôi, giá trị này phụ thuộc vào dung sai lắp ghép được chọn
Các phương pháp lắp các chỉ tiết ghép: phương pháp ép
Trang 3Mối ghép bằng độ đôi 617 làm lạnh chỉ tiết bị bao Độ tin cậy mối ghép khi sử dụng phương pháp nung nóng chỉ tiết bao và làm lạnh chỉ tiết bị bao cao hon 1,5 lần so với mối ghép sử dụng phương pháp ép, bởi vì khi ép làm san
bằng một phần những nhấp nhô của bề mặt lắp ghép, khiến độ dôi bị
giảm đi và làm giảm độ bền mối ghép
Giá trị độ đôi tương ứng dạng dung sai mối ghép bằng độ dôi được xác định phụ thuộc vào áp suất cần thiết trên bề mặt lắp các chỉ tiết ghép Áp suất cân thiết để tạo lực ma sát sinh ra trên bể mặt
ghép thắng được ngoại lực tác dụng lên chỉ tiết ghép
18.2 TÍNH TỐN BỀN MỐI GHÉP THEO ĐỘ BỀN
Để chỉ tiết ghép cố định trên trục trong trường hợp chịu tác dụng lực dọc trục F, (H.18.2a): F, < F„„ = fndlp (18.1) suy ra công thức xác định áp suất trên bề mặt: KF 2—# (18.2) P * Frdl
Trang 4618 Chương 18 Khi tác dụng đồng thời mômen xoắn T' và lực dọc trục F„ (H.18.2c): 2 [E2 + E> - (7) +F2 < F,, = fadlp (18.5) »mx? 7 + Từ đó suy ra: p > Kl
Trong các trục quay nhanh, do có lực ly tâm nên có thể làm yếu
mối ghép, do đó trong trường hợp này để đám bảo độ tín cậy ta cần
phải tăng áp suất sinh ra trên bề mặt Khi tính toán hệ số ma sát ƒ đối với các chỉ tiết ghép bằng gang hoặc thép có thé chon: f = 0,08 khi lắp bằng phương pháp ép, / = 0,14 khi lắp bằng phương pháp nung nóng chỉ tiết bao hoặc làm lạnh chỉ tiết bị bao Nếu một trong các chỉ tiết là thép hoặc gang, còn chỉ tiết còn lại là đồng thanh
hoặc đồng thau thì ta lấy ƒ = 0,05 (18.6) 5 ⁄ ° at | - TT + d a) i BI i Tas b) Hình 18.3 Độ dơi tính tốn mối ghép trụ õ (H.18.3) có thể tính theo công C C thức: 8 = pởdi + —2 (18.7) - , lñ a 14+ (d,/d) 1+(d/d
t a6: C, = Ea; rẽ nen ova =e (18:8) 18.8
với: d - đường kính lắp danh nghia; d,- đường kính lỗ chỉ tiết bị bao (đối với trục đặc thì d, = 0); d;- đường kính ngoài của chỉ tiết bao
Trang 5Mối ghép bằng độ dôi 619 Bảng 18.1 Vật liệu E, (10°MPa) ụ a Thép 21+2,2 03 12.10% Gang 1,221.4 0,25 10,5.10% Đồng thau 1,0 + 1,1 ~0,35 18.10% Đồng thanh thiếc 17.10% Hợp kim nhôm 23.10%
Khi lắp mối ghép bằng phương pháp ép thì các đỉnh nhấp nhô
bê mặt được san bằng, do đó độ dôi thực tế õ, mối ghép cần phải lớn hơn giá trị tính toán Š: 5, = 5 +1,2(R,, + R,,) (18.9) trong do R.,, R,, 1a chiéu cao nhấp nhô bể mặt theo mười điểm (tra bang 18.2)
Người ta chọn gid tri 5, tuong ting méi ghép tiêu chuẩn mà khi đó độ đơi nhỏ nhất ư„„„ sẽ bằng 5 hodc gan bang gia tri nay Theo
tiéu chudn ta chon cdc dung sai sau: H7 H7 H7 H7, H7 r6” s8” u7` u8
Khi nung nóng chỉ tiết bao hoặc làm lạnh chỉ tiết bị bao thì sự chênh lệch nhiệt độ cân thiết mối ghép xác định theo công thức:
trong đó: õ„„„ - độ đôi lớn nhất chọn từ dung sai mối ghép
s - khe hở cần thiết để lắp mối ghép t= (Snax +S) ad (18.10) œ - hệ số giãn nở nhiệt đối với chỉ tiết nung nóng hoặc làm lạnh (xem bảng 18.1)
Bang 18.2 Giá trị độ nhám bê mat R,
Cấp nhám Chiều cao nhấp nhô Cấp nhám Chiều cao nhấo nhõ
Trang 6620 Chương 18
18.3 KIEM TRA BEN CHI TIẾT GHÉP
Sau khi chọn mối ghép, ta cần phải kiểm tra độ bền mối ghép Áp suất trên bể mặt ghép xác định theo công thức:
3+ max
= may 18.11
, ÁP ——_+—“ a.) (18.11)
m5;
trong dé: 5 ‡ max = Bax — LR, + R„.),
với ð„„„ là độ đôi tính toán lớn nhất; ð„„ là độ đôi lớn nhất theo dung sai mối ghép đã chọn
Đối với chi tiết bao là ống lót theo giáo trình sức bên vật liệu [72] thi cdc điểm mặt trong là nguy hiểm nhất Đối
với các điểm này thì ứng suất pháp ơ, và
ứng suất tiếp tuyến ơ, xác định theo công thức Lame (H.18.4):
6, = —p; 6; = (+ (d/dgy"} (18.12)
me TP CH- (d/đạ1]
Trong các điểm này, các ứng suất Hình 18.4
chinh o; = 6; 62 = 0; 63 = o, Diéu kiện bên chỉ tiết bao đối với vật
ligu déo theo thuyét bén tng suat tiép lén nhat (thuyét bén 3):
2
iq = 8 — 6g = Tran" < Geng (18.13)
Gepall - (d/d)*)
suy ra: ps 3 (18.14)
Trang 7Mối ghép bằng độ dôi 621 Đối với trục đặc thì đị = 0, từ đây suy ra:
`@¿ =Gđạ=-~-p; 0,20 (18.18)
Do đó: OW =-O3= PETA (18.19)
trong đó ơ,,¡ là giới hạn chảy chỉ tiết máy bị bao (trục)
Trên cơ sở các số liệu thực tế chứng tỏ rằng, đối với mối ghép trụ tròn có độ dơi hồn tồn tin cậy khi mặt trong chỉ tiết bao có các biến dang đàn hồi
Trong thực tế, sự phân bế kích thước thật của chỉ tiết trên miễn dụng sai cho ta thấy sự kết hợp giới hạn kích thước rất hiếm khi xảy ra Do đó khi tính toán, thay vì các giá trị độ đôi lớn nhất õma„ hoặc nhỏ nhất õ„¡n, người ta đưa ra các giá trị độ dôi xác suất lớn nhất Spmax Va nhỏ nhất nhất dpmin tuong ứng với xác suất cụ thể
Phân bố kích thước theo định luật Gauss:
ðpmịn = 8m — 83 Spmax = &m + 8 (18.20)
trong đó: 6,, - d6 déi trung binh: 4,, = Ag — ha
hg, ha - sai lệch kích thước trung bình của trục và lỗ:
8 = oy 82, + a (18.21)
vGi: 5g va 5,4 - nửa miễn dung sai trục và lỗ
c - hệ số phụ thuộc xác suất R khe hở không nằm ngoài miền phân bố kích thước (xem bảng 18.3) Bảng 18.3 c 1 0,78 0,55 0,43 9 R 0,997 0,99 0,95 0,9 0,5
Ngoài sử dụng mối ghép độ đôi bề mặt trụ hiện nay ta còn sử dụng mối ghép độ đôi bể mặt côn, ưu điểm: định tâm chính xác và có thể tháo lắp đễ dàng Độ côn /⁄đ = 1/10+1/50; tỷ số chiều dài và đường kính //d = 0,6+:1,5 Tính toán tương tự ghép bể mặt trụ
18.4 MỐI GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI THỰC HIỆN BẰNG VÀNH XIẾT
VÀ THANH GHÉP
Mối ghép chỉ tiết với độ dôi, thực hiện qua các vành xiết và thanh ghép (H.18.5), sử đụng tương đối hiếm và tôn tại chủ yếu trong chế tạo máy nặng để ghép một phần bánh đà tháo được, đế máy
Vành xiết thông thường là các vành tròn (H.18.5a) và thanh xiết có
Trang 8622 : Chuong 18 —¬ i L it ¬+- Hình 18.5
Vành xiết và thanh neo trước khi lắp được nung nóng Sau đó lắp vào mối ghép và làm nguội tạo thành độ dôi cần thiết và giữ cố định các chỉ tiết ghép Các chỉ tiết bằng gang và thép được ghép bằng
các vành xiết hoặc thanh bằng thép
18.5 VÍ DỤ
Ví dụ 18.1 Tính toán mối ghép hình trụ với độ đôi của vành bánh vít
với thân bánh vít (H.18.1a) Các số liệu sau: đường kính bề mặt ghép d.= 250mm; chiều dài bể mặt ghép / = 60mm (chiều rộng vành bánh
vít); đường kính lỗ lấp trục của thân bánh vít dị = 80mm; đường kính
đáy răng bánh vít d;ạ = 280m; mômen xoắn truyền qua bánh vít 7 = 400000Nưmưm Vật liệu vành bánh vít - đồng thanh Br AIFe9-4L (đúc trong khuôn kim loại) Vật liệu thân bánh vit - gang GX15
Giải: 1- Chọn ụị = 0,25 với thân bánh vít gang va pe = 0,35 với vành
bánh vít bằng đồng thanh
2- Theo công thức (18.4) ta xác định áp suất cần thiết trên bề mặt
Trang 9Mối ghép bằng độ dôi 623
Médun đàn hỏi gang E; = 1,3.100MPa, của đông thanh
E; = 1,1.105MPa Độ dơi tính tốn xác định theo công thức (18.7):
CC, 098 9,68 -
õ= pda| 2,03.0,25 2 = 485.105 m = 48,5
, (i+ rae ~ (is ae) „ wm
Gia tri R.1, R,2 theo phương pháp gia công bể mặt lắp ghép ta chon R,, = R.2 = 10kn Khi đó độ đôi thực tế mối ghép được xác định theo công thức:
& = õ + 1,2ŒR, + ,;) = 48,5 + 1,2(10 + 10) = 48,5 + 24 = 72,5 pm Theo giá trị õ, ta chọn dung sai lắp ghép tiêu chuẩn Theo bảng dung sai đối với mối ghép, giữa vành bánh vít và thân bánh vít ta
+0,072
chon #, khi đó: ©2502 = 250 s6 s6 +0,140 4 169-
Với độ đôi nhỏ nhất $§,;,=0,068mm=68um và lớn nhất
ỗmax= 169m thì độ đôi tính toán lớn nhất õ,ma„ xác định theo công thức:
Simax = Snax — 1,2(Ra1 + Rez) = 169 - 1,2(10 + 10) = 145pm
Khi đó áp suất lớn nhất sinh ra trên bề mặt ghép sẽ là: 5 145.10 p= (max = G.C, 098 9.68 =i 0.25 (8-2) set 11.108 Kiểm tra độ bền vành bánh vít theo thuyết bên 3: Vì đối với đồng thanh giá trị ơ„ = 200MPa, do đó điều kiện bên được thỏa
Ví đụ 18.2 Xác định mômen xoắn lớn nhất có thể truyền với mối ghép bằng độ đôi giữa khớp nối và trục theo số liệu cho trước: đường kính trục ở = 55mm; đường kính ống lót dạ = 80mm; chiêu dài ống lót khớp nối = 60mm; mối ghép oss 2 = ©85 suy? vật liệu khớp nối và trục `
+0,053
= 6,36 MPa
thép C45 Độ nhám bê mặt ngõng trục và lót ổ R,, = Rw = 6,3pn Mômen xoắn xác định theo độ dôi xác suất nhỏ nhất
Giải: 1- Xác định độ đôi xác suất nhỏ nhất của mối ghép theo công
thức (18.20): õ„„¡„ = ỗ„ - ð
Trang 10624 Chương 18 với hạ, hạ là sai léch trung binh truc va 16; 5, va 5g - nửa miễn dung sai trục và lỗ hp = 0,053 + 0,072 = 0/062 và hạ = ` = 0,015; s- c¥83 + 54 2 c - hệ số phụ thuộc vào xác suất R giá trị khe hở không vượt miễn giá trị cho phép (xem bảng 18.3) Trong trường hợp bài toán này ta lấy c = 1 tương ứng # = 0,997 0,072 - 0,053 _ 0,030 bp = = 0,009; 5, do dé: ã = 10,008? + 0,015? Thay thế các giá trị ö„ và vào biểu thức xác dinh Spnin ta 06: ỗpmin = 0,047 — 0,017 = 0,030mm 3- Xác định độ dôi xác suất nhỏ nhất tính toán: tpmin = Spmin ~ 1.2(R + Rg) = 30 - 1,2(6,3 + 6,3) = 14,88 mm = 0,015 tt 8 3- Tìm áp suất sinh ra trong bê mặt ghép tương ứng độ dôi xác suất nhỏ nhất tính toán h ~6 §= ene - 14.88.10 yt MPa dị—L + 2 005 › ; b `5, Ì ° 5 sets * si ng] 2 2 với C, Gia” -h = 1+0 - 0,3 =0,7 1- (d,/d)? 1-0? 2 2 + C, = Liddy ty = 1465/80? +08=81 1- (d/d,) 1-(65/80) 4- Hệ số ma sát chọn ƒ = 0,08 ta xác định mômen xoắn có thể truyền lớn nhất: : Te prd?lf _ 15,1.3,14.557.60.0,08 2K 1,5.2 = 229.10° Nmm
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 18
18.1 Trình bày và so sánh các phương pháp lắp chỉ tiết có độ đôi? 18.2 Ưu nhược điểm mối ghép bằng độ dôi? Phạm vi ứng dụng?
18.3 Trinh bay diéu kiện để các chỉ tiết mối ghép độ đôi cố định tương đối khi chịu tác dụng mômen xoắn?
18.4 Chọn dung sai cho mối ghép có độ đôi như thế nào?
18.ã Với giá trị nào của độ đôi ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền mối ghép? 18.6 Nha thiết kế có biện pháp nào để nâng cao độ bền mỏi của trục khi lấp
Trang 11-Chương 19 MỐI GHÉP ĐINH TÁN Các hý hiệu
Ký hiệu | Đơn vị Hệ số - đại lượng
do mm Đường kính lỗ hoặc thân đính tán sau khi tán
ễ mm Chiều dày tấm ghép
e mm Khoảng cách giữa định tán với cạnh bìa tấm ghép
F N Tải trọng tác dụng lên mối ghép
uh MPa _ | Ủng suất cắt và ứng suất cắt cho phép đối với đính tán oy, fo) MPa | Ứng suất kéo cho phép đối với tấm
6, {oa} MPa Ứng suất đập và ứng suất dap cho phép giữa định tán và chỉ tiết ghép tít] MPa Ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép của tấm ghép p mm Bước mối tán i Số mặt phẳng cắt định tan z Số định tán trên mối ghép 9 Hệ số bồn mối ghép 19.1 GIỚI THIỆU
Mối ghép định tán là mối ghép không tháo được được sử dụng để ghép các tấm kim loại Đỉnh tán là một thanh trụ tròn có mũ ở hai đầu, một đầu được chế tạo cùng lúc với đỉnh tán gọi là ma sẩn, đầu
còn lại được tạo trong quá trình tán đinh vào mối ghép được gọi là mữ
tán Đề có thể đặt đính tán vào mối ghép thì đường kính lỗ được chế
tạo lớn hơn đường kính thân định tán (H.19.1a), khi tán thì đường
kính thân sẽ được chèn và tra khít vào đường kính lỗ
Hiện nay mối ghép định tán ngày càng ít sử dụng và được thay thế bằng mối ghép hàn với lý do là mối ghép đỉnh tán có nhiều nhược điểm: tốn nhiều kim loại, khó chế tạo và giá thành cao Tuy nhiên, mối ghép đỉnh tán có ưu điểm là ổn định và kiểm tra chất lượng dễ dàng và
đáng tin cậy
Trang 12626 Chương 189
lớn: trong kết cấu máy bay (ví dụ trong một máy bay hiện đại có khoảng 2,5 triệu đỉnh tán), kết cấu cầu, cần trục , những mối ghép nếu đốt nóng sẽ bị vênh hoặc giảm chất lượng, mối ghép làm bằng các vật liệu chưa hàn được, mối ghép chắc kín: nỗi hơi, bình chứa có áp suất cao, các mối ghép trong ngành chế tạo ô tô cho khung các ô tô tải 45.29, NM po — b} Hình 19.1
19.2 CAC DANG BINH TAN VA MO! TAN
Theo công dụng ta phân biệt mối ghép chắc nhận tải trọng ngoài (sử dụng trong các kết cấu kim loại máy và công trình xây
dựng) và mối ghép chắc kín, đảm bảo sự kín khít mối ghép trong néi
hơi, bình áp suất, đường ống ga và chất lỏng có áp suất cao
Trong mối ghép chắc kín, khác với mối ghép chắc, các cạnh của tấm ghép nghiêng với phương đứng với góc nghiêng 15+20° (H.19.1b) qT YESS ở nh a) b) ©) a} b) Hình 19.2 Hình 19.3
Các dạng đỉnh tán chủ yếu được tiêu chuẩn hóa Tùy theo hình
dạng của mũ định có thể chia ru các loại: đỉnh mũ chồm câu, mũ côn, mũ chìm, mũ nửa chìm (H.19.2) Đinh tán mũ chồm cầu được sử dụng phổ biến nhất Ngoài các loại đỉnh tán kể trên trong kết cấu
Trang 13Mỗi ghép đỉnh tán 627 a fy ty Ly hs ¬ Ua Vita Kea Ra: Kd Kee 7 AV A NYY By ẤN: ket GSS 7 NY ey a) b) ` < Th, H Vil, KZ] TK VY NI RNP †- IT a uw SF Fou gi ie # i W $:$ —= 2 ' $> i ® 1 đ) e) —1 Hình 19.4 9
Đinh tán rỗng sử đụng để tán vào kim loại, vào da, vải
Theo kết cấu, người ta phân biệt: ghép chồng một dãy (H.19.4a), hai dãy (H.19.4b,c) và nhiều dấy, giáp mối một miếng đệm một dãy
(H.19.4d), hai dãy hoặc nhiều dãy, giáp mối với hai miếng đệm một
dãy (H.19.4e), hai dãy (H.19.4Đ hoặc nhiều dãy
Theo vị trí các đình tán thì mối ghép đỉnh tán hai day và nhiều
day chia ra: theo dãy (H.19.4b) hoặc dạng bàn cờ (H.19.4c,Ð
Theo số mặt cắt đỉnh tán các mối tán phân biệt: một mặt cắt (19.4a,b,c,d), hai mặt cắt (19.4e,Ð và nhiều mặt cắt
19.3 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP
Các đỉnh tán bằng thép thông thường được chế tạo từ thép cacbon
CT2, CT3 có đường kính 8+10mm và trong các trường hợp đặc biệt sử dụng thép hợp kim Đinh tán còn có thể được chế tạo từ đồng thanh,
Trang 14628 : Chương 19
déo và không được tôi Tính déo cao của vật liệu giúp cho quá trình
tán đỉnh dễ đàng và tải trọng phân bố đều theo đỉnh tán Khi chọn
vật liệu chú ý hệ số giãn dài do nhiệt của vật liệu định tán và chỉ tiết
ghép bằng nhau hoặc gần bằng nhau Nếu không, khi thay đổi nhiệt
- độ trong mối ghép sẽ sinh ra ứng suất do nhiệt
Để tránh ăn mòn hóa học trong các mối ghép thì định tán được chế tạo từ cùng một vật liệu với chi tiết ghép: các tấm ghép bằng thép
được ghép bằng các đinh tán bằng thép, các tấm ghép là đồng thau thì đỉnh tán bằng đồng thau
Ứng suất cho phép đối với định tán cho trong bảng 19.1 phụ
thuộc vào phương pháp gia công lỗ: khoan hoặc đột và dạng tải trọng:
không đối hoặc thay đối
Bang 19.1 Ứng suất cho phép Ứng suất cho phép, (MP4) Deng ứng suất Phương pháp gia công lỗ CTo và CTa cTa Ủng suất cắt [t] Khoan 140 140 Đột 100 100 Ứng suất dập [ơ] Khoan 280 320 Đột ” 240 280 Khi ứng suất thay đổi giá trị các ứng suất cho phép trên được nhân với hệ số y [92]: 1 Temơ Fin [ô cm)
trong ú: Fe, Fau„ - tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên đỉnh tán;
a, b - các hệ số: œ = 1, b = 0,3 đối với thép có thành phần cacbon thấp
và a = 1,2 va b = 0,8 với thép #ó thành phần cacbon trung bình
19.4 CÁC DẠNG HỎNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN MỐI TÁN
Mối ghép đỉnh tán bị hỏng do không đảm bảo độ bến, các dạng hồng bao gồm:
- Cất thân đỉnh tán (H.19.5a)
- Đứt mặt phẳng giữa hai định tán kết tiếp nhau (H.19.5b) - Dập bể mặt tấm ghép tiếp xúc với đính tán (H.19.5e)
- Tấm ghép bị cắt trên vùng mép (H.19.5d)
- Tấm ghép bị rách trên vùng mép (H.19.5e)
Trang 15Mối ghép đỉnh tán " 629 _ ttt tt L 4 oo lô lá |e » bd of 4 ) ot 4 Hinh 19.5
Trong thực tế, mối ghép đinh tán được thực hiện như sau: sau khi tán mối các chỉ tiết ghép bị nén bằng các đính tán Khi đó các
định tán bị kéo và giữa các bê mặt ghép sinh ra lực ma sát Để không
xảy ra hiện tượng trượt các chi tiết ghép và để đảm bảo độ kín khít
cần thiết khi làm việc của các mối ghép đỉnh tán chắc kín thì lực tác đụng lên mối ghép boàn toàn được tiếp nhận bởi các lực ma sát
Khi tính toán thiết kế mối ghép chắc kín thì ta không thể xác
định được lực kéo định tán, lực nén các chỉ tiết ghép và tương ứng với lực ma sát sinh ra trên bé mat ghép, do đó các định tán mối ghép
chắc kín được tính theo ứng suất cắt Khi đó để bảo đảm mối ghép chắc kín thì ta chọn giá trị ứng suất cắt cho phép thích hợp
Trong các mối ghép chắc thì độ kín mối ghép không đòi hỏi, do đó lực tác dụng lên chỉ tiết ghép có thể lớn hơn lực ma sát sinh ra Do đó khi làm việc mối ghép chắc cho phép trượt bể mặt chỉ tiết ghép
Khi đó độ bến chỉ tiết ghép được tính theo độ bên cắt, đập và kéo Tính toán mối ghép đỉnh tán chắc tương tự tính mối ghép bulông
không có khe hở, thực hiện theo trình tự:
- Theo độ bẻn cắt hoặc đập xác định đường kính ở và số đỉnh
tán z
- ¿ Theo độ bền kéo chỉ tiết ghép xác định bước mối tán p,
khoảng cách giữa đỉnh tán với cạnh biên chị tiết ghép &
khoảng cách giữa các hàng đinh tán
Tính toán đỉnh tán.theo độ bền được thực hiện theo đường kính thân sau khi ghép (tức là bằng đường kính 16 d,) Trong ban ké chi
Trang 16630 Chương 19 19,5 TÍNH TỐN MỐI GHÉP CHẮC Khảo sát mối ghép định tán đơn giản - mối ghép chồng một mặt cắt, một day (H.19.6) Các kích thước chủ yếu:
đ, - đường kính lỗ hoặc thân định tán f5 ¬—
sau khi tán, ö - chiều dày tấm ghép 2 >!
p - bước mối tán, e - khoảng cách EL t3 3T |1 AE giữa định tán với cạnh bìa tấm ghép ' 1 (
F - tải trọng tác dụng lên phần mối —Í v
tán có chiều rộng p i —
[rÌ - ứng suất cắt cho phép đối với
đỉnh tán Hình 19.6
[ø;] - ứng suất kéo cho phép đối với tấm
[ơz] - ứng suất đập cho phép giữa đỉnh tán và chỉ tiết ghép [7] - ứng suất cắt cho phép của các tấm ghép
Đối với mối ghép đỉnh tán cho trước tính theo các điều kiện bên sau: - Điều kiện bên cắt thân đính: ts Ae < [1] (19.2) - Điều kiện bên đập giữa tấm ghép và thân định: a < [oy] (19.3) - Điều kiện bến kéo tấm ghép theo tiét dién 1-1: o, = pay <[ø¿] (18.4) - Điều kiện bên cắt đông thời theo tiết điện 3-3 và giả sử rằng vết cắt có chiều dài e ~ đ/2: tr —— + ale - 4s Từ phương trình (19.2) và (19.3) với điêu kiện [ơz] = 1,6[t] ta suy ra d,x 9ð, do đó ta chọn: d, = 28 (19.6) Tu phuong trinh (19.2) va (19.4) khi [o,] = [t] va d, = 25 ta suy ra p ~ 2,6d,, trong thực tế ta làm tròn giá trị này:
p= 3d, (19.7)
Og =
Trang 17Mối ghép đỉnh tán 631 Từ phương trình (19.2) và (19.5) khi [] = 0,8[t] và đa = 2ö ta có e + 1,Bðđ,, trong thực tế ta chọn: e = (1,5+2)d, (19.8) Như thế từ điều kiện bên ta thu được sự liên hệ giữa các thông số hình học sau: « Đường kính định tán d, đối với mối tán hai miếng đệm: đ, = (1,5:2)ỗ (19.9) « Bước mối tán p:
- Hai dãy định chẳng nhau: p= 4d, (19.10) - Một dãy định tán với hai miếng đệm: p = 3,5d, (19.11) - Hai day đỉnh với hai miếng đệm: p = 6d, (19.12) « Khoảng cách giữa đính tán và cạnh bìa tấm ghép đối với tất
cả mối tán: e = (1,5+2)d, (19.13)
« Khoảng cách giữa các dãy đinh tán mối ghép hai dãy hoặc nhiều dãy khi các định tán sắp xếp dạng bàn cờ: eị = (228)d, (19.14) « Chiêu dày miếng đệm với mối ghép đỉnh tán với các miếng đệm: 8, = 0,755 (19.15) Sau khi xác định các thông số hình học như đã kể trên ta tiến - 4F, hành kiểm tra độ bén cắt: + = —4 < [1] (19.16) ind; ` a 2 ^ tì và theo độ bên dập: Og = < [og] (19.17) đoỖ min
trong đó: t và [t] - tương ứng là ứng suất cắt tính toán và cho phép thân đính
ø„và lơ] - tương ứng là ứng suất dập tính toán và cho phép giữa
thân đỉnh và tấm ghép
F, - tải trọng tác dụng lên một định tán; ¡ - số mặt phẳng cắt đỉnh tán đ, - đường kính định tán sau khi ghép
Trang 18682 Chương 19 Tý số ọ = 242 gọi là hệ số độ bên mối ghép Từ công thức Sr (19.18) va (19.19) suy ra: o = Pade Pp
Do đó khi tính toán mối ghép nhóm đính tán tiến hành theo tiết diện làm yếu các lỗ, khi đó ta tính hệ số độ bên mối ghép @
Ví dụ, diện tích tiết điện ngang của chỉ tiết, làm việc bị kéo với (19.20)
tai trong F: -—T {olløz Ì (19.21)
Mơmen cần uốn chỉ tiết làm việc bị uốn với mômen ÄÍ:
Ư —È⁄f (19.22)
{ells,,]
trong đó: [ọ] - hệ số độ bên cho phép đối với mối tán
(ơœ¿] và [ơ,] - ứng suất kéo và uốn cho phép, đối với các chi tiết máy bằng thép ta lấy [ø„] = [ø¿Ì
Khi tính toán thiết kế theo các công thức (19.21) và (19.22) giá trị cho phép hệ số độ bên mối ghép [ọ] = 0,6+0,85 Sau đó chọn dạng mối ghép và xác định d„, p và ọ Nếu giá trị cho trước [@] có sai lệnh
đáng kể so với ọ tính toán thì chỉ tiết được tính chính xác lại
#- Tính toán nhóm đỉnh tán
Trang 19Mối ghép đỉnh tán 633 Trong trường hợp tải trọng không qua trọng tâm mối ghép, tương tự mối ghép ren, ta tiến hành xác định tải trọng lớn nhất tác dụng lên đỉnh tán và tính toán bền theo đỉnh tán này
Lực Ƒ' dời về trọng tâm O được thay thế bởi lực F qua trọng tam và mômen M = Fe Thanh phan Fy, do luc F phan bé déu cho các đỉnh tán có giá trị Fy, = F/z Hinh 19.7
Thanh phan mémen M gay nén cdc luc Fy; tac dung lén cac
đỉnh tán, đầu tiên ta có phương trình cân bằng mômen qua trọng tâm
mối ghép: M = Fe = Pụyn + FPusrs + + Pu, (12.26)
Trang 20634 Chương 19
Sau đó phân tích phương chiều bai thành phần luc Fy; va Fy; va xác định đính tán nào chịu tác dụng tải trọng lớn nhất Như trên hình 19.7 thì đính tán 1 và 3 có tải trọng tác dụng lớn nhất:
F, = {F2, + Fey - 2FpyFwy cos( — a)
= VF, + Fey + 2F Fy, cosa
Sau đó theo các công thức (19.23 19.25) ta xác định đường kính d,, 86 dinh tan z hoặc kiểm tra độ bên dập
(19.28)
19.6 TÍNH TỐN MỐI GHÉP ĐINH TÁN CHẮC KÍN
Tính toán mối ghép đỉnh tán chắc kín tiến hành theo trình tự Đầu tiên ta tính chiều dày bình hình trụ (ví dụ nồi hơi )
-—Pe—— oD +A
2lpllo,}
trong do: p, - 4p suất bề mặt thành trong của bình
(19.29)
D - đường kính vòng trong của bình
[ọ] - hệ số độ bên cho phép (mối ghép dọc) [ơ¿] - ứng suất kéo thành bình cho phép
A= 1+3 mm - khoảng thêm do sự ăn mòn kim loại
Khi tính chiêu dày bình theo công thức (19.29) thì hệ số {@] chọn
trong bảng 19.2 phụ thuộc vào giá trị 0,BpaD
Bảng 19.2 [Đường kinh Hệ số độ lỨng suất bến cắt chí
0,5p.Du ng kín Bước định lệ số độ Ing sui | n cắt cho
Dạng mối ghép định do bển[ g] cho.| phép có điều kiện (MPa.m) Pp, (mm) + (mm) phép [tas] (MPa) Một dãy chống <0,5 ä+8 2d,+ 8 0.60 60 + 70 Hai đãy giáp mối |0,35 + 0,95 ô+8 2,6d;+ 15 0,70 60 + 70 Ba dãy chồng 0,45 + 1,35 | šä+ (6+8) | 3dạ+ 22 075 55 + 60 Hai dãy giáp mối| 0,45 + 1,35 | ä + (5 + 6) | 3,5d, + 15 0,75 47 +57
với hai miếng đệm
Ba dây giáp mốio4s.230| a+5 | 6d,+20 0.85 45 +55
với ba miếng đệm
Ứng suất cho phép khi kéo đối với thành bình được xác định
Trang 21Mối ghép định tán Khi nhiệt độ £ < 250°C: [o,] = St [ss] f Khi nhiệt độ ¢ = 250-350°C: [o,]= — [s„ ]
trong đó: o,, - giới hạn bến kéo vật liệu tấm ghép (thành bình)
ot, - giới hạn chảy vật liệu tấm ghép với nhiệt độ làm việc của bình (bảng
19.3); [s;] và [s„] - hệ số an toàn tương ứng Ø¿¿ VA ou, [sy] = 4,5 và [s„] > 2
635
Sau khi xác định chiều dày của bình 5 theo bang 19.2 ta chon đường kính thân định ở„ và bước mối tán p Sau đó tiến hành tính toán
kiểm nghiệm các mối đỉnh theo ứng suất cắt cho phép có điều kiện: 4F =F stray) T4 ind?) “4 trong d6: ty - tng suat cdt tinh todn cé diéu kién trên tấm ghép F - lực tác dụng lên một định; ¿ - số mặt phẳng cắt của định Bang 19.3 Giá trị giới hạn chảy of, của tấm ghép, MPa Nhiệt độ t, (0°C) Giới hạn bến kéo thép ơuw, (MPa) 250 275 300 325 350 380 170 160 150 140 130 450 195 185 175 165 150
Mối ghép định tán chắc kín được kiểm tra theo độ kín, tức là
không có sự trượt tương đối giữa các tấm ghép nhờ lực ma sát sinh ra trên bễ mặt ghép Giá trị lực ma sát này có thể xác định bằng con
đường thực nghiệm theo mặt cắt ngang tiết điện định tán Do đó kiểm tra đỉnh tán theo ứng suất cắt qui ước cho phép [t¿] < [xz¿] cùng lúc
Trang 22636 Chương 19 Sau khi xác định đ,, p và kiểm tra độ kín khít, ta tính toán các kích thước khác của mối ghép
- Đối với mối ghép đinh tán chắc kín, khoảng cách từ định tán
đến biên tấm ghép: e = 1,65d,
- Khoảng cách giữa các hàng dinh tan: e, = 0,5p
- Chiều dày của miếng đệm: ö = 0,85 19.7 VÍ DỤ
Hai tấm ghép có chiều rộng 200mm, được nối bằng mối nối đối đầu hai tấm ốp (H.19.8) Mối ghép chịu lực kéo F = 250000N Các
đình tán và tấm ghép được chế tao cùng một loại thép và ứng suất
kéo, nén và cắt cho phép tương ứng là 70, 100 và 60MPa Hãy tính:
a) Đường kính định tán
b) Chiều dày các tấm ghép
c) Bước dinh tan p, pr, e
Giải: 1- Theo hình 19.8 thì mỗi tấm ghép cé 5 định tán và số mặt cắt
mỗi đỉnh tán là 2 Theo công thức (19.16): t= af < [1] Qnd? F,-£ mm 50000 W, giá trị ứng suất cắt cho trước {t] = 60 MPa, do đó: d, 2 (2 = [4.50000 = 23,03 mm, ta chon d, = 25mm 2m[tÌ 2.7.60
9- Trong trường hợp tấm ghép chịu kéo, đầu tiên ta khảo sát mặt cắt XX đi qua tâm của ba định tán như hình 19.8 Mặt cắt này có
tiết điện nhỏ nhất Tuy nhiên tấm ghép bị đứt tại mặt cắt này chỉ khi mặt cắt YY qua hai đỉnh tán bị hỏng Hồng hóc trên mặt cắt YY có thể là do cắt thân đỉnh hoặc đứt tấm ghép Tải trọng F tac dung lén
Trang 23Mối ghép đỉnh tán 637 - F ot @- 20,98 öä=——F——- [ø, Xb - 2d, ) s{o,] suy ra: 44 ool HOS Oe ee ee | Ee | + -x FY ir LÝ Biểu đồ phân bố lực Hình 19.8
Thay thế các giá tri {o,] = 70MPa; b = 200mm; d, = 25mm ta tim dugc 5 = 23,81mm va ta chon 6 = 25mm
Buéc dinh tan p: p = 3 = 200 = 66,67 mm, ta chon p = 65mm Khoảng cách e: e = (1,5+2)d, = (1,5+2).25 = 37,5+50 mm, ta chon
e= 40mm :
Trang 24638 Chương 19
`
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 19
19.1 Các ưu nhược điểm mối ghép đỉnh tán và phạm vi sử dụng?
19.2, Trinh bay cdc dang dinh tan chủ yếu và cách hình thành mối tán? Phân loại mối tán
19.3 Trinh bày tính bên mối ghép định tán?
19.4 Đính tán và chỉ tiết ghép có các dạng hỏng nào?
19.5 Từ điều kiện nào ta thiết lập sự liên hệ giữa các tham số mối tán?
18.6 Khi đường kính định tán tăng lên gấp đôi thì ứng suất cắt và ứng suất dap tinh toán tăng lên bao nhiêu lần?
19.7 Có thể ghép các tấm thép bằng các định tán bằng đông, hoặc ghép các tấm ghép bằng đồng với định tán bằng nhôm được không? Tại sao? 19,8 Tính mối ghép đỉnh tán trong trường hợp ứng suất thay đổi?
19.9 Thế nào là hệ số độ bên mối ghép?
Trang 25Chương 20 MỐI GHÉP HÀN Các ký hiệu
Ký hiệu | Đơn vị Hệ số - đại lượng
ề mm_ | Chiều dày nhỏ nhất trong chi tiết ghép & Hệ số xét đến ảnh hưởng kết cấu hàn
t,Ír] MPa | Ung suất cắt và ứng suất cắt cho phép mối hân Ơ%, o'r MPa_ | Ủng suất edo va nén
Umax MPa_ | Ứng suất cắt lớn nhất tại vị trí hàn có vị trí xa nhất Gen MPa | Giới hạn chảy của vật liệu tấm ghép
Dmax mm Khoảng cách tử trọng tâm đến vị trí mối hàn xa nhất fox], [o's] MPa_ | Ứng suất cho phép mối hàn khi kéo vànén
{oJ MPa_ | Ứng suất kéo cho phép tấm ghép
[s] Hệ số an toàn cho phép
F N Lực kéo (nén) chỉ tiết ghép
I, mm* | Mémen quán tính độc cực tiết diện mặt cắt nguy hiểm của mối hàn
đối với trọng tâm của diện tích này
k Chiều cao mối hàn K- Hệ số tập trung ứng suất
i mm | Chiều dài mối hàn
w mm°_ | Mômen cản uốn mối hàn
20.1 GIỚI THIỆU
Mối ghép hàn là mối ghép không tháo được Hàn là một quy trình công nghệ ghép các chi tiết máy, khi đó chi tiết máy được đốt nóng cục bộ cho tới nhiệt độ nóng chảy, gắn lại bằng lực hút giữa các phân tử (hàn nóng chảy) hoặc trạng thái đẻo và dùng lực ép để ghép chúng lại (hàn áp lực) Phân kim loại cứng lại sau khi hàn được gọi là
mối hàn Hiện nay có thể hàn tất cả loại thép kết cấu (bao gồm cả
Trang 26640 : Chuong 20
Theo quy trình công nghệ người ta chia ra:
- Hàn hồ quang điện: tự động dưới lớp thuốc hàn, bán tự động dưới lớp thuốc hàn và bằng tay
~ Hàn xỉ điện
- Hàn tiếp xúc: hàn giáp mối, hàn mối, hàn điểm: sử dụng trong
sản xuất hàng loạt để ghép các chỉ tiết mỏng
- Hàn vẩy, không nung nóng kim loại mà chỉ nung nóng vật liệu hàn
Hai phương pháp đầu tiên gọi là phương pháp làm nóng chảy, hai phương pháp còn lại là hàn với áp lực
Để giữ kim loại không bị oxy hóa và hô quang được ổn định thì ở
ngoài que hàn ta quét một lớp thuốc hàn Que hàn có lớp thuốc hàn mỏng 334, que hàn có lớp thuốc hàn dày 342, 342A, 350 có độ bền cao
Uu điểm mối ghép hàn:
- Giá thành thấp do chế tạo và kết cấu đơn giản - Khối lượng nhỏ hơn các mối ghép khác
- Đảm bảo tính kín khít và mật độ mối ghép
- Có thể tự động hóa quá trình sản xuất,
- Có thể hàn các biên đạng có độ dày lớn
Khi thay thế mối ghép đỉnh tán bằng mối ghép hàn thì khối lượng kết cấu giảm 10+20% do không sử dụng chi tiết phụ (miếng đệm, bản nối), và đặc biệt làm tăng độ bên các tấm ghép do không
tạo lỗ Do tính công nghệ thì kết cấu đúc có chiêu đày lớn hơn kết cấu hàn 2+3 lần, trong kết.cấu hàn bố trí chi tiết hợp lý hơn (trong kết cấu đúc sinh ra ứng suất đư lớn) Khối lượng kết cấu hàn so với kết cấu gang đúc giảm khoảng ð0%, so với thép đúc 30% Giảm khối lượng gia công quá trình hàn so với đỉnh tán và đúc là do không có các công
đoạn đánh dấu, đột hoặc khoan lỗ trong mối ghép đỉnh tán, không
cần chế tạo mô hình, khuôn đúc trong kết cấu đúc
Trang 27Mối ghép hàn ‘ 641 Mối ghép hàn có các nhược điểm sau:
- Sinh ra ứng suất dư sau khi hàn
- Chất lượng mối ghép phụ thuộc vào tay nghề công nhân, được khắc phục nếu sử dụng các phương pháp hàn tự động
- Chỉ tiết bị cong sau khi han
- Làm việc không tốt (không đảm bảo độ tin cậy) với tải trọng „ng và va đập
- Kiểm tra chất lượng mối hàn khó khăn và tốn nhiều công sức Vì các nhược điểm trên, cho nên trong một số trường hợp người
ta phải sử dụng phương pháp đúc thay cho phương pháp hàn Do đó sử
dụng phương pháp hàn dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế, kết cấu va
phụ thuộc vào điều kiện công nghệ của xí nghiệp
Trang 28642 Chương 20
20.2 PHAN LOAI MỐI GHÉP HÀN VÀ MỐI HÀN
Phụ thuộc vào vị trí các chỉ tiết ghép, ta phân biệt các dạng mối ghép hàn sau đây: mối ghép hàn giáp mối (H.20.2), mối ghép hàn chông (H.20.3), mối ghép hàn với miếng lót (H.20.4), mối ghép hàn góc
(H.20.5), mối ghép hàn chữ T (H.20.6), mối ghép hàn tiếp xúc điểm
WES WES WS WKS
Hinh 20.2
Mối ghép hàn giáp mối được sử dụng phổ biến nhất, khi đó các
chỉ tiết hàn riêng lẻ được ghép giáp mối như là một chỉ tiết nguyên
vẹn Mối ghép hàn với miếng đệm được sử dụng trong trường hợp khi
mà mối ghép hàn giáp mối không đảm bảo độ bên của mối hàn với các chỉ tiết ghép Hình 903 “ Hinh 20.4 a
Theo ding chuẩn bị mép vát các chỉ tiết mối hàn giáp rhối chia
Trang 29Mối ghép hàn 643 N N ? wa? YA a) 8 = 2.8mm b) 8 = 6_14mm ¢) 8 = 10.40mm ; Hình 20.5
Các mối hàn của các mối ghép hàn chồng (H.20.3), mối ghép
hàn góc (H.20.5), hoặc mối ghép chữ T (H.20.6) được gọi là các mối hàn góc Mối ghép hàn với các miếng đệm thực hiện bằng các mối hàn giáp mối và hàn góc (H.20.4)
be „Ñ a) 5 nhd b} ö = 4.26 mm e) ö = 12.60 mm bs
Hình 20.6
Nếu trong mối ghép hàn chồng (H.20.3) các mối hàn góc không
Trang 30644 Chương 20
Phụ thuộc vào dạng mối ghép, chuẩn bị vát mép các cạnh chỉ
tiết ghép và đặc tính thực biện mối hàn, người ta phân biệt các mối hàn góc và giáp mối thành nhiều dạng
Mối hàn góc được phân loại như sau:
- Theo dạng chuẩn bị vát mép chia ra: không vát mép cạnh (H.20.3; 20.5a,b; 20.6a), vát mép một cạnh (H.20.5c, 20.6b) và vát mép hai cạnh (H.20.6c) Theo đặc tính thực hiện chia ra: một hướng (H.20.5a,c; 20.6b) và hai hướng (H.20.5b; 20.6a,c)
- Theo hình dạng tiết diện mối hàn góc được chia ra: mối hàn thường có dạng tam giác vuông cân (H.20.3a) hoặc tam giác vuông với cạnh đáy lớn hơn với tỷ số 1:1, hoặc 1:2 (H.20.3b), lõm
(H.20.8c), lôi Thông thường sử dụng mối hàn thường, dạng lỗi
không nên sử dụng do có sự tập trung ứng suất lớn, mối hàn lõm (H.20.3c) được sử đụng trong trường hợp ứng suất thay đổi theo chu kỳ do giảm sự tập trung ứng suất fet ff a) SS aD ⁄27⁄⁄22 F “Q» 2s F tò on Š bì Hình 20.8 HH" ZED
- Theo vi tri luc téc dung ta chia ra: méi han chính diện (tải trọng
Trang 31Mối ghép hàn 645
Xỹ hiệu mối hàn
Ký hiệu đây đủ mối hàn trình bày đây đủ trong các tài liệu về tiêu
chuẩn kỹ thuật (33] Trên bảng 20.1 và hình 20.9 trình bày một số ký hiệu dạng mối hàn phổ biến — Dn owe Mối hàn Ký hiệu a) Mối hàn góc đối xứng Mỗi hàn góc K KỸ KÑ Mối hán giáp mối tT không giáp cạnh ` Mối hàn chữ V v S2 Mors b) Mối hàn góc Mối hàn chữ X x
Mối hàn điểm xX TZZZLIESY ống
Mối hàn lăn XS ©) Mối hàn chữ V Mối hàn nổi A s K : d) Mối hàn chữ X Tình 20.9 20.3 TÍNH TỐN MỐI HÀN
Yêu cầu chủ yếu khi thiết kế kết cấu hàn - đảm bảo độ bên đều của mối hàn và các chi tiết ghép Tương ứng với yêu cầu này phụ
thuộc vào kích thước và bố trí các chỉ tiết hàn người ta xác định dạng
mối hàn tương ứng của mối ghép đã cho Nếu mối ghép hàn thực hiện bằng nhiều mối hàn thì giả thuyết rằng chúng được tải đều
Đối với mối hàn góc, kích thước góc hàn được chọn tương ứng với chiêu dày chỉ tiết được ghép - thông thường bằng chiều dày nhỏ
Trang 32646 Chương 20 Các thông số biết trước mối ghép hàn là gìá trị và đặc tính tải trọng tác dụng EƑ, vật liệu các chi tiết ghép, phương pháp hàn Thơng thường tính tốn mối hàn được tiến hành theo trình tự:
- Chọn dạng mối hàn phụ thuộc vào chỉ tiết ghép - Xác định ứng suất cho phép mối ghép hàn
- Xác định tổng chiều dài mối ghép hàn
- Khi ghép bằng mối hàn hỗn hợp xác định chiều dài các mối hàn
- Vẽ mối ghép hàn và định chính xác lại kích thước các chỉ tiết ghép
Các đặc điểm khi thiết kế mối ghép hàn: - Chiểu đài mối hàn không nhỏ hơn 30mm
- Trong mối ghép hàn chông (H.20.3a) thì chiều dài vùng chồng
nhau 2 46, trong đó õ là chiều dày tấm ghép
- Chiều dài mối hàn góc chính diện không hạn chế
- Chiêu đài mối hàn cạnh bị hạn chế / < 60k, do khi tăng chiều dài thì sự phân bố ứng suất sẽ không đều
- Mối ghép hàn được bố trí để đảm bao độ bền đều
- Khi kết cấu rung, tải trọng thay đổi không nên sử dụng mối ghép hàn chồng, bởi vì có sự tập trung ứng suất lớn
20.3.1 Tinh toán mối ghép hàn giáp mối
Tính toán đảm bảo độ bần đều giữa mối bàn và chỉ tiết ghép,
xem mối hàn là một phần chỉ tiết ghép (không tính đến độ dày tăng
Trang 33Mối ghép hàn — S47 Tính theo ứng suất kéo (H.20.10a): F o, = 7] S$ [o;] (20.1) hoặc theo ứng suất nén: dạ = = < [o',] (20.2)
trong đó: ơ¿, ơ„ - ứng suất tính toán mối hàn khi kéo và nén
F - tai trọng kéo hoặc nén các chí tiết ghép; ð - chiểu dài nhỏ nhất trong các chỉ tiết ghép; / - chiều dài mối hàn
[ø¿1, [ø; ] - ứng suất cho phép mối hàn khi kéo và nén (bảng 20.2) 9- Chịu tác dụng mômen uốn M
Tính tốn độ bền theo cơng thức:
o= = < [ơ¿] (20.3)
3- Chịu tác dụng mémen uén M va lic kéo F (H.20.10b) Độ bền mối hàn xác định như sau:
| F M F 6M
oa De = 4 SE soi] (20.4)
20.3.2 Tinh todn méi ghép hàn chồng
Mối hàn trong mối ghép hàn chông gọi là mối hàn góc và được
tính toán theo ứng suất cắt trên mặt cắt có diện tích nhỏ nhất, nằm trên mặt phẳng phân giác góc vuông mặt cắt ngang của mối hàn
(H.20.11) Trong mặt cắt tính toán chiều dày mối hàn góc được lấy
bằng 0,7È, trong đó & la chiều cao mối hàn (H.20.11) Chiêu cao mối
hàn È thông thường bằng chiều day ö tấm ghép (theo tính toán thi k
có thể nhỏ hơn ð, tuy nhiên khi ö > 3 thì Eumịa = 3mm) 1-gChịu tác dụng lực F đi qua trọng tâm mối hàn
Tai trọng 2F tác dụng lên hai mối hàn (H.20.11), ứng suất cắt
Trang 34648 Chương 20
Công thức trên chỉ đúng khi hàn tự động hoặc bán tự động nhưng
nhiều lần hàn hoặc khi hàn bằng tay Khi số lần hàn là 2 hoặc 3 nhưng
han bán tự động ta thay 0,7 bằng 0,8; khi điêu kiện như trên nhưng hàn tự động thay 0,7 bằng 0,9; khi hàn tự động một lần thay 0,7 bằng 1,1
: Tiết diện Tiết diện A:A Ễ
or nguy hi ở nguy hiểm SPs a ộÌ ⁄⁄2 ZL sŸ k b AZ k uw N 4 NS , uw nN Hinh 20.11
Trong mối hàn có sự tập trung ứng suất lớn (bảng 20.3) và ứng ' suất phân bố không đều theo chiểu dài mối hàn cũng như trong chỉ
tiết ghép (H20.12) Chiêu dài mối hàn chính diện (H.20.11a) thông thường được lấy bằng chiều rộng của chỉ tiết hàn Chiêu dài mối hàn
cạnh (H.20.11b) được xác định khi tính toán theo độ bên: #
L——— 0,7hft ] (20.6)
Mối hàn cạnh không đối xứng
Trong trường hợp mối hàn cạnh không đối xứng (H.20.13), mỗi mối hàn được tính theo tải trọng tác dụng riêng Khi tác dụng tải trọng # trên thép góc (thép chữ V), mỗi mối hàn hình 20.13 chịu tác dụng tải trọng Ÿh và F¿ xác định theo công thức:
te +F, =F (20.7)
Trang 35Mối ghép hàn 649 | Fe à Ke 2 20.8 tit day suy ra: 1 ae (20.8) Fe + F, = 1 20.9 và: 2 @ + ( ) Khi cùng tiết diện mat cdt ngang méi han giita F;, Fz va J, 1p c6 sự liên hệ sau: Al fa ee = (20.10) 2 # sô
Sau khi xác định tải trọng f và ; ta tiến hành tính toán chiều
dài mối hàn / va lz theo cong thiic (20.6) Hình 20.12 Tập trung ứng sudt Hình 20.13 Mốt hàn hỗn hợp
Khảo sát mối hàn hỗn hợp được sử dụng phổ biến như trên hình 20.14 Khi tác dụng lên mối hàn hỗn hợp tải trọng Ƒ' (H.20.14b) ta có công thức kiểm nghiệm độ bên cắt:
Trang 36
650 Chương 20 F tm—————<ÍỊt 20.11 "man 7! 4610 và công thức thiết kế: ý, = 05|—/— -1, 07M] (20.12)
2- Chiu téc dung mémen M
Nếu mối ghép hàn chồng chịu tác dụng bởi mômen Ä⁄ trong mặt
phẳng hàn (H.20.15) thì tính toán mối hàn theo công thức:
` sag sil sứ, (20.18)
Mối hàn hỗn hợp
Khi tác dụng lên mối hàn hỗn hợp mômen uốn Ä (H.20.14a), ta tính toán kiểm nghiệm theo độ bên cắt:
tines = Poe <[v] (20.14)
I,
trong d6: tia, - ứng suất cắt tính toán lớn nhất tại điểm han có vị trí xa nhất từ trọng tâm mối hàn
Pma„ - khoảng cách từ trọng tâm mối hàn đến vị trí mối hàn xa nhất
Trang 37Mối ghép hàn 651
Ly 2
Theo hình 20.14a: Pmx “d| 2] + ứ; -e) (20.16)
Mômen quán tính độc cực ï„ xác định bằng tổng mômen quán tính đối với các trục l„ và l1; = I, + 1, = lại + lạì + va + lý;
trong đó mômen quán tính với chỉ số 1 đối với mối hàn chính diện và chỉ số 2 đối với mối hàn cạnh Để tính toán mối hàn theo hình 20.14a,b, ta xác định ïp theo công thức:
3 _ m3 a3 72
1, = ote 12 + he? |+2{2-F +© ab 3 4 (99.17)
3 Chiu tée dung mémen M vé lic kéo F
Khi tác dụng đồng thời lên mối ghép hàn chồng mômen uốn M và tải trọng # vuông góc mối hàn (H.20.16) thì ứng suất cắt xác định theo công thức: ca OM cụ 0,7kL 0,/7kPP (20.18) 4 Chịu tác dung luc F khéng qua trọng tâm mối bàn
Trong mối ghép hàn chồng trên hình 20.17 ta dời lực F về trọng tâm mối
hàn, khi đó mối hàn chịu tác dụng mômen uốn M = Fa va tai trong F song
song với mối hàn, ứng suất được xác
định theo công thức (do hai hướng ứng suất vuông góc nhau):
ve (fa) + 6Fl ˆ sự
“\ozm) ˆ\aze} Ý (20.19)
Đối với mối hàn trên hình 20.18a ta đời lực Ƒ về trọng tâm G
mối hàn, khi đó mối hàn chịu tác dụng mômen uốn Ä = Fa va tai trọng # vuông góc với mối hàn (H.20.18b,c,d)
Ứng suất cắt do lực F gây nên (H.20.18e):
, F
công thức: Tự = 207B (20.20)
Trang 38
652 Chương 20 Ứng suất cắt do mômen gây nên (H.20.180 xác định theo: Mr 3Favl? +h? công thức: tu = T * OTe + 3h2) (20.21) trong đó: r - khoảng cách từ trọng tâm đến vị trí xa nhất mối hàn: 2 2 r= (3) +(3) -1jP+? 2 2 2 l - mômen quán tính độc cực của tất cả mối hàn đối với trọng tâm: hy 2 (hY | OFkl 2 a2
ITs 320 a(t) | 2| +(2) fl le —+l|-| |-— TAL? + 3h")
Theo hình 20.18g ta sử dụng công thức cosin để xác định ứng suất cắt v v= yr +tyy +20 ty cosa < [t] (20.22) v6i cosa = — _ J +"? ti trí Th l —$ >7 Il @ — + H t b) co} q) s) Hình 20.18 20.3.3 Tính toán mối ghép hàn chữ T
Trang 39Mối ghép hàn 653 1- Mối hàn chữ Y hoặc K
Đối với mối hàn chữ Y hoặc K ta tính tương tự mối hàn giáp mối, xem các chỉ tiết ghép như là một chỉ tiết nguyên và tính quy ước theo ứng suất kéo cho phép mối hàn: - Lực F vuông góc mặt phẳng ghép (H.20.19a): Ứng suất kéo xác định theo công thức: Foy o'= 5 sfoj) (20.23) trong đó: õ - chiều dày chỉ tiết ghép; ¿ - chiều dài mối hàn - Mômen uốn Ä⁄ (H.20.19b) ơ= on <[ø;] (20.24) - Tác dụng mômen uốn M và lực kéo F (H.20.19c) ._ PM F : Ona wat ae lo) (20.25) / ⁄ Z 3 Y TP EY = f 2? Ge j ! Y Y M M Y Y Y Z Y qt] | jd a) b) c) Hinh 20.19
- Lực F song song mat phẳng ghép (H.20.20): đời F vé trong tâm mối hàn và thay thế bởi mômen uốn Ä vào lực cắt Ƒ thì độ bên
mối hàn tính theo thuyết bên 3:
sgk + ek - £4 M < ơ,) él
2 2
Trang 40654 Chương 20
- Mémen M và mômen xoắn T: hình 20.28 với trục rỗng và sử dụng mối hàn chữ K, độ bên mối hàn tính theo thuyết bên 3: o' = qơ$y + 4r$ < [o'] (20.27) - ứng suất xoắn mối hàn trong dé: a‘ = my ứng suất uốn và t= = " 7 7 7 2T Z3 ' _ % ⁄ ` Z Hình 20.20 9- Mốt hàn không sát mép cạnh