Nội dung của tiểu luận trình bày định nghĩa; phân loại và các thông số hình học của ren; các tiêu chuẩn kỹ thuật của ren; các phương pháp gia công ren; các mối ghép bằng ren (bu lông, vít cấy, vít)...
ĐAI HOC QUÔC GIA HA NÔI ̣ ̣ ́ ̀ ̣ TRƯƠNG ĐAI HOC CÔNG NGHÊ ̀ ̣ ̣ ̣ BÀI TIỂU LUẬN Bô Môn: C ̣ ơ sở Thiêt kê may ́ ́ ́ MỐI GHÉP REN GVHD: Cô Thuy Anh ̀ Nhom sinh viên th ́ ực hiên: ̣ Phan Minh Tân Đô Văn Tai ̃ ̀ Vu Văn Phu ̃ ́ Lê Hông Quân ̀ Pham Đ ̣ ưc Viêt ́ ̣ Ha Nơi, 03/2013 ̀ ̣ I- ĐỊNH NGHĨA Ghép bằng ren là loại ghép có thể tháo được .Các chi tiết máy được ghép lại với nhau nhờ các chi tiết co ren như: bulong và đai ốc,vít…Tùy thuộc vào vít xiết ta có:mối ghép bulong (hình 1a),mối ghép bằng vít (hình 1b) và mối ghép bằng vít cấy(hình 1c) Hình 1:các dạng mối ghép ren a)mối ghép bulong ; b)mối ghép bằng vít ; c)mối ghép bằng vít cấy Ghép bằng ren được dùng rất nhiều trong nghành chế tạo máy.Các chi tiết có ren chiếm trên 60% tổng số chi tiết trong các máy hiện đại bao gồm:các chi tiết mối ghép ren(bulong ,đai ốc,vít…) đa số các chi tiết thân máy cần xiết bằng vít,các trục có ren để cố định và điều chỉnh ổ hoặc chi tiết quay…Mối ghép ren còn được dung nhiều trong các cần trục và các kết cấu thép dung trong viêc xây dựng,vì nhờ chúng mà kết cấu được chế tạo và lắp ghép dễ dàng Vít xiết thuộc vào loại có chi tiết có ứng suất cao,có nhiều trường hợp hỏng máy lien quan đến các chi tiết mối ghép ren quan trọng.Để đảm bảo độ tin cậy thích hợp ta cần kiểm tra lực xiết ban đầu và dùng các phương pháp lỏng đai ốc Mối ghép ren được dùng nhiều vì có những ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Có thể tạo lực dọc trục lớn Có thể cố định các chi tiết ghép ở bất kỳ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm Dễ tháo lắp Giá thành tương đối thấp do được tiêu chuẩn hóa và được chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao Nhược điểm chủ yếu của mối ghép ren là có tập trung ứng suất tại chân ren,do đó làm giảm độ bền mỏi của mối ghép Ren được hình thành trên cơ sơ đường xoắn ốc trụ hoặc cơn.Cho một hình phẳng qt theo đường xoắn ốc và ln nằm trong mặt phẳng qua trục OO (hình3),hình phẳng sẽ qt thành mối ren.Hình phẳng có thể là tam giác,hình vng ,hình bán nguyệt…sẽ tạo nên ren tam giác ,ren vng,ren hình thang,ren hình bán nguyệt… II1 PHÂN LOẠI VÀ CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA REN Phân loại ren Nếu đường xoắn ốc nằm trên mặt cơ sở là mặt trụ,ta có ren hình trụ,nếu đường xoắn ốc là mặt cơn ta có ren hình cơn.Ren hình trụ được dùng phổ biến hơn,ren hình cơn thường chỉ được dùng để ghép các ống ,các bình dầu,nút dầu… Theo chiều xoắn ống ren thì ren được chia thành ren trái và ren phải.Ren phải có đường xoắn ống đi lên bên phải,ren trái có đường xoắn ống đi lên bên trái Theo số đầu mối ren ta có ren một mối,hai mối và ba mối,…Ren một mối thường được dùng phổ biến Các dang ren chủ yếu theo cơng dụng và theo hình dạng tiết diện ,có thể phân loại như sau: Ren ghép chặt: dùng để ghép chặt các chi tiết máy lại với nhau.Ren ghép chặt gơm các ̀ loại ren:ren hệ mét(hình 2a) ren ống (hình 2d) ren tròn ,ren vít gỗ Ren ghép chặt kín: ngồi dùng để ghép chặt các chi tiết còn dùng để giữ khơng cho chất lỏng chảy qua ren(ren nối đường ống và phụ tùng nối ống).Ren có dạng tam giác nhưng khơng có khe hở hướng tâm và đỉnh được bo tròn Ren của cơ cấu vít:dùng đê truyền chuyển động hoặc để điểu chỉnh.Ren của cơ cấu vít có các loai:ren vng,ren hình thang cân(hình 2b) ren hình răng cưa (hình 2c) Ren hệ mét: có tiết diện là tam giác đều,góc ở đỉnh =60.Để dễ gia cơng cũng như để giảm bớt tập trung ứng suất ở chân ren và dập xước đỉnh ren,đỉnh ren và chân ren khơng được hợt bằng hoặc tạo góc lượn và bo tròn.Bán kính bo tròn chân ren r=H/6=0,144p.Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO thì bán kính góc lượn đối với ren ngành hang khơng và vũ trụ r=(0,15)p Chiều cao ren H tam giác ban đầu: Chiều cao làm việc của ren h: Bảng 1.Đường kính và bước ren hệ mét (xem trong sgk) Ren hệ Anh có tiết diện hình tam giác,góc ở đỉnh =55.Đường kính được đo bằng hệ đơn vị Anh (1inch=25,4mm) bước ren được đặc trưng bởi số ren trên chiều dài 1inch Ren ống dùng để ghép các ống với đường kính 1/16’’ đến 6’ (1,5875152,4mm).Ren ống là ren hệ anh có bước nhỏ,có biên dạng được bo tròn và khơng có khe hở theo đỉnh và đáy để tăng độ kín khít.Kích thước chủ yếu của ren này là đường kính trong ống ren Ren tròn được dùng chủ yếu trong các bulong,vít chịu tải va đập lớn hoặc trong các chi tiết máy làm việc trong mơi trương bẩn và cần thiết phải nối.Ren tròn được dùng trong các chi tiết máy có vỏ mỏng hoặc trong các vật phẩm đúc bằng gang hoặc chất dẻo.Biên dạng ren tròn là các cung tròn được nối với nhau bằng các đoạn thẳng ,góc ở đỉnh 30.Do bán kính cung tròn lớn nên có ít sự tập trung ứng suất Ren vng có tiết diện là hình vng,=0,nên hiệu suất cao.Trước đây loại ren này được dùng nhiều trong các cơ cấu vít,nhưng hiện nay ít dùng và được thay thế bằng ren hình thang vì khó chế tạo,độ bền khơng cao,khó khắc phục khe hở dọc trục sunh ra do mòn Ren hình thang cân có độ bền cao hơn ren vng.Ren này có độ bền cao hơn ran tam giác,thuận tiện chế tạo và có độ bền cao hơn ren hình vng.Ren hình thang cân có góc ở đỉnh =30,chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hướng tâm 0,151mm phụ thuộc vào đường kính ren.Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đường kính d1=8640mm,có thể sử dụng với ren bước lớn,trung bình và nhỏ.Ren hình thang cân được dùng trong truyền động chịu tải theo hai chiều Ren đỡ được dùng trong truyền động chịu tải một chiều (trong kích vít,máy ép…).Góc lượn chân ren của vít được tăng lên để giảm sự tập trung ứng suất.Chiều cao làm việc h=0,75p Ren cơn đảm bảo độ khơng thâm thâu và khơng cân dùng thêm vòng đệm kín.Chúng được sử dụng để nối các đường ống ,nút vít,nút tháo dầu…Độ khơng thẩm thấu đạt được bằng cách ép sát các biên dạng theo đỉnh.Xiết ren cơn có thể bủ trừ độ mòn và tạo độ dơi cần thiết.Theo độ cơn ta phân biệt được ren cơn có ba dạng với độ cơn 1:16: Ren mét với góc ở đỉnh 60 Ren ống với góc ở đỉnh 55 Ren hệ Anh với góc ở đỉnh 60 Ren vít bắt gỗ hoặc ghép các vật liệu có độ bên thấp,có tiết diện tam giác,chiêu rộng rãnh lớn hơn nhiều so với chiều dày ren,để đảm bảo độ bền đều(về cắt) của ren vít thép và ren của vật liệu được bắt vít Ren vít được vặn vào các chi tiêt có độ bền thâp có biên dạng tam giác,chiều dày ren theo đường kính trung bình nhỏ hơn nửa bước ren một cách đáng kể để độ bền với chi tiết mà nó vặn vào Cấp chính xác đường kính ren có khe hở:vít có cấp chính xác 3 và đai ốc 48,Tương ứng miền dung sai đối với vít h,g,f,e,d và đối với đai ốc H,G,F,E Miền dung sai đề nghị cho mối ghép ren cho trong bảng:tra SGK Hình 2.các dạng ren chủ yếu Các thơng số hình học Hình 3 các thơng số hình học của mối ghép ren Ren (hình trụ) được đặc trưng bởi các thơng số hình học chủ yếu sau đây(hình 3) d đường kính ngồi của ren,là đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngồi(bulong,vít) đường kính này là đường kính danh nghĩa của ren.Đối với đai ốc đường kính ngồi D d1 Đường kính trong của ren, là đường kính trụ bao đỉnh ren trong. Đối với đai ốc là D1 d2 Đường kính trung bình, là đường kính hình trụ phân đơi tiết diện ren, trên đó chiều rộng ren bằng chiều rộng rãnh. Đối với các ren tam giác có đường kính trong và đường kính ngồi cách đều đỉnh tam giác của ren và rãnh ren, và đối với ren vng: d2 = (d + d1 )/2 h – chiều cao tiết diện làm việc của ren P – bước ren là khoảng cách giữa 2 mặt song song của 2 den kề nhau,đo theo phương dọc trục bu long hay vít bước đường xoắn ốc, đối với ren 1 mối = p , đối với ren có mối : = p góc tiết diện ren(góc ở đỉnh) –góc nâng ren ( tham khảo chương trục vít ) là góc hợp bởi tiếp tuyến của đường xoắn ốc ( trên hình trụ trung bình) với mặt phẳng vng góc với trục của ren: Các thơng số hình học và dung sai kích thước của phần lớn các loại ren đã được tiêu chuẩn hóa III- CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CỦA REN 1. Vât liêu chê tao: ̣ ̣ ́ ̣ Cac vât liêu th ́ ̣ ̣ ương dung đê chê tao ren la thep cacbon th ̀ ̀ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ường, cacbon chât l ́ ượng cao, thep h ́ ợp kim( C35, C45, 38CrA, 30CrMnCA, 40CrNiMnA, 18Cr2Ni4VA…) Bảng các ren tiêu chuẩn chủ yếu IV- CAC PH ́ ƯƠNG PHAP GIA CƠNG REN ́ Có 4 phương pháp chế tạo ren: tiện, phay, cán và mài TIÊN: ̣ Cắt ren bằng dao tiện a Dao tiện ren ( Hình2.5): Vật liệu làm dao tiện ren có thể là thép gió hoặc hợp kim, góc giữa các lưỡi cắt ( góc mũi dao) phải phù hợp với góc đỉnh ren (60o đối với ren hệ mét, 55o đối với ren hệ Anh). Trong q trình gia cơng dao có thể mở rộng góc rãnh ren vì thế góc mũi dao có thể được mài nhỏ đi so với lý thuyết, tùy theo vật liệu làm dao ta có: Dao thép gió thì mài góc mũi dao nhỏ đi khoảng 10 – 20’, dao hợp kim thì mài góc mũi dao nhỏ đi khoảng 20 – 30’ Thơng thường góc trước dao tiện ren bằng khơng, góc sau cả hai bên bằng 3 – 5o Khi cắt ren có bước xoắn lớn thì người ta thường mài góc sau phía tiến dao lớn hơn một lượng bằng góc nâng của ren Để tăng năng suất cắt, người ta có thể dùng dao cắt ren răng lược, dao răng lược có thể là dao lăng trụ hoặc dao đĩa Dao đơn Dao lăng trụ Dao đĩa Hình 2.5: Dao tiện ren Điều chỉnh máy để tiện ren bằng dao: Để cắt ren trên máy tiện được chính xác thì cần xác định chính xác xích truyền động giữa b trục chính và bàn xe dao: Chi tiết gia cơng quay một vòng thì dao phải dịch chuyển một đoạn bằng bước xoắn (với ren một đầu mối là bước ren). Dao dịch chuyển nhờ vào cơ cấu vít đai ốc. (Hình 2.6) Khi trục vít quay một vòng thì dao dịch chuyển một đoạn ( bước xoắn): S = Svm x nvm Trong đó: S: bước xoắn gia cơng (mm) Svm : Bước ren của trục vít ( một đầu mối) (mm) nvm : số vòng quay của trục vít trong một phút Để có bước ren, bước xoắn chính xác thì ta phải có mội quan hệ giữa trục chính và trục vít : nvm = ntc . i Trong đó: ntc : số vòng quay trong một phút của trục chính (tốc độ) i : tỉ số truyền động giữa trục chính và trục vít Để có thể thay đổi tỉ số truyền động giữa trục chính và trục vít chính xác, người ta chia làm nhiều cấp tỉ số truyền động: i = i1 + i2 + i3 Trong đó: + i1 : tỉ số truyền động ở bộ bánh răng đảo chiều. (Phía sau hộp trục chính) + i2 : tỉ số truyền động ở bộ bánh răng thay thế. ( Hộp bánh răng thay thế) + i3 : tỉ số truyền động ở hộp tiến dao ( bước tiến) + Trên máy tiện thơng thường i1 và i3 là cố định + Đối với các bước ren tiêu chuẩn thì người ta có thể tiện được đúng bước ren bằng cách điều chỉnh các tay gạt theo bảng trị số bước tiến gắn trên máy + Đối với ren khơng tiêu chuẩn thì để tiện được đúng bước ren thì người ta phải tính tốn và lắp lại các bánh răng thay thế sao cho đúng tỉ số truyền động i Hình 2.6: Sơ đồ cắt ren bằng dao tiện c Các phương pháp lấn dao khi cắt ren ( Hình 2.7): Lấn dao ngang: Để cắt hết biên dạng ren thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách quay tay quay của bàn dao ngang một lượng bằng 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 thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách quay tay quay của ổ dao trên đã được xoay một góc bằng nữa góc đỉnh ren (phương pháp này cũng dễ thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước trung bình) Lấn dao kết hợp: Để cắt hết biên dạng ren thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách ln phiên quay tay quay của bàn dao ngang và ổ dao trên (thực hiện lấn dao ngang và lấn dao dọc). Phương pháp này khó thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước lớn hoặc ren có biên dạng đặc biệt: ren thang, ren vng, . Hình 2.7: các phương pháp lấn dao khi tiện ren 10 2Khả năng tự hãm Điều kiện tự hãm là momen >0 trong đó xác định theo cơng thức (17.8).khảo sát trường hợp tháo vít chỉ trên ren và khơng tính đến ma sát trên mặt đai ốc,khi đó ta có tg(?’ ?)>0 hoặc : ?’ > ? (17.9) Đối với ren gép chặt giá trị của góc nâng ren ? nằm trong khoảng 30’÷30’,góc ma sát ?’ thay đổi trong khoảng 6 ÷ phụ thuộc vào hệ số ma sát f =0,1 ÷0,3 như thế tất cả ren gét chặt đều có khả năng tự hãm. Các ren cơ cấu vít có khả năng tự hãm hoặc khơng tự hãm Các giạ trị hệ số ma sát tương đương dẫn ra ở trên chứng tỏ rằng mối gét ren có hệ số an tồn tự hãm cao, tuy nhiên đó chỉ là trong trường hợp tải trọng tĩnh. Khi tải trọng thay đổi nhất là khi có sự rung động do có các dịch chuyển tế vi lẫn nhau giữa các bề mặt ma sát ( ví dụ theo kết quả biến dạng đàn hổi hướng tâm của đai ốc và thân bu lơng ) hệ số ma sát giảm đáng kể ( f giảm đến 0,02 và nhỏ hơn ) . điều kiện tự hãm bị phá vỡ sảy ra hiện tượng tự tháo đai ốc XI TÍNH BULONG Bulơng ghép lỏng chịu lực dọc trục bulơng Đai ốc khơng được xiết chặt, lực xiết ban đầu khơng có Gọi F là lực dọc trục ta có: => với σ0 là ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm bulong. Từ giá trị của đường kính thu được ta tìm được loại bulong cần thiết Bu lơng được xiết chặt, khơng có ngoại lực tác dụng Thân bulong chịu lực kéo do lực xiết gây nên và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra khi xiết đai ốc Trong trường hợp này ta có thể dùng cơng thức đơn giản tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1.3 lần ứng suất kéo do lực xiết V gây nên. 30% ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn do tác dụng của momen trên ren. Từ điều kiện bền: 36 Bu lơng chịu tác dụng của lực ngang (lực tác dụng trong mặt phẳng vng góc với trục) Bu lơng lắp có khe hở: từ điều kiện bền ta được Trong đó : k là hệ số ma sát giữa 2 bề mặt; i là số mặt tiếp xúc giữa 2 mặt; F là lực tác dụng Bu lơng lắp khơng có khe hở: từ điều kiện cắt ta được Trong đó: d là đường kính thân bulong; i là số bề mặt chịu cắt của thân bulong Ngồi ra trong trường hợp : đường kính bulong lớn hơn chiều dày tấm ghép tương đối nhiều ta cần kiểm nghiệm điều kiện bền dập: Bu lơng được xiết chặt, chịu lực dọc trục khơng đổi Hệ số ngoại lực χ: với là độ mềm các chi tiết ghép ; là độ mềm bulong Độ mềm của bulong: với l là chiều dài bulong ; E là modun đàn hồi của bulong; A tiết diện bulong Độ mềm của các tấm ghép : Tính tốn bulong: Lực tồn phần tác dụng lên bulong sau khi có ngoại lực F: Khi đó lực tác dụng lên các tấm ghép: Để đảm bảo các bề mặt ghép khơng bị hở, cần có điều kiện V’ >0 => V > (1χ)F Gọi k là hệ số an tồn ta có thể viết: V=k(1χ)F Theo điều kiện khơng tách hở mối ghép: k = 1,31,5 khi tải trong ngồi khơng đổi; k= 2,5 4 khi tải trọng ngồi thay đổi Theo điều kiện kín khít: miếng lót mềm k=1,32,5; miếng lót kim loại định hình k=2,0 3,5; miếng lót kim loại phẳng k=35 Trường hợp bulong chịu tải trọng tĩnh: với = 1,3V +F phải nhân thêm 1,3 vì có xét đến tác dụng của momen ren lúc xiết chặt ốc Đường kính bulong: Trong trường hợp phải xiết bulong ngay khi đang chịu ngồi: =1,3(V +χF) 37 XII MƠI GHEP NHOM BULONG ́ ́ ́ Xin trinh bay vân đê: Xac đinh tai trong tac dung lên bulơng chiu tai l ̀ ̀ ́ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ́ ̣ ̣ ̉ ớn nhât trong môi ́ ́ ghep nhom bulông. Xac đinh đ ́ ́ ́ ̣ ược tai trong l ̉ ̣ ơn nhât.sau đo xac đinh l ́ ́ ́ ́ ̣ ực keo hoăc l ́ ̣ ực căt l ́ ớn nhât tac dung lên bulông. T ́ ́ ̣ ừ đo tinh toan đê tim ra kich th ́ ́ ́ ̉ ̀ ́ ước bulông phu h ̀ ợp cho môi ghep ́ ́ 1.Tai trong tac dung doc truc bulông va đi qua trong tâm nhom bulông ̉ ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ Tai trong F tac dung doc truc bulông va đi qua trong tâm nhom bulông ̉ ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ VD: Tai trong lên bulông lăp binh kin ̉ ̣ ́ ̀ ́ Fi = F/z , vơi z la sô bulông cach đêu ́ ̀ ́ ́ ̀ Tư đo tinh đ ̀ ́ ́ ược đường kinh trong cua bu lơng theo CT: ́ ̉ 2.Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng ghép Nếu tải trọng F tác dụng trong mặt phẳng ghép (H.17.27). Thì ta đưa ngoại lực F về trọng tâm nhóm bulơng. Lúc đó mối ghép nhóm bulơng sẽ chịu tác dụng đồng thời ngoại lực F đi qua trọng tâm nhóm bulơng và mơmen M=FL. Do đó ta khảo sát độc lập hai 38 trường hợp : mối ghép chịu lực ngang F đi qua trọng tâm nhóm bulơng và mối ghép chịu tác dụng mơmen M nằm trong bề mặt ghép a Mối ghép chịu lực ngang F đi qua trọng tâm của nhóm bulơng Khi đó ngoại lực F phân bố đều cho tất cả z bulơng trong mối ghép. Ngoại lực FFi tác dụng dụng lên một bulơng có giá trị bằng nhau và xác định theo cơng thức FFi = (17.32) Đường kính của bu lơng được tính như trong trường hợp của hình 17.17a ( bu lơng lắp có khe hở ) hoặc hình 17.17b ( bu lơng lắp khơng khe hở) sử dụng cơng thức (17.20) và (17.22) b Mối ghép chịu tác dụng mơmen M Thơng thường người ta sử dụng phương pháp tính gần đúng , xem như hợp lực ma sát do các bu lơng được xiết chặt gây nên, đi qua trọng tâm của mỗi bu lơng . Để chống xoay mối ghép thì mơ men các lực ma sát đối với trọng tâm nhóm bu lơng phải lớn hơn mơ 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 thì lực xiết bu lơng V có thể xác định theo điều kiện bề mặt ghép khơng bị xoay theo cơng thức: Tms = fVi ≥ M hoặc fVi = kM Từ đây suy ra V= Sau đó xác định đường kính bulơng theo cơng thức (17.20) Trường hợp sử dụng mối ghép bulơng khơng có khe hở Đầu tiên ta xác định tải trọng lớn nhất tác dụng lên bulơng: 39 Đối với các mối ghép có các bulơng nằm các đều trọng tâm nhóm bulơng ( H17.25a) FMi = (17.33) trong đó D đường kính vòng tròn qua các tâm bulơng z số bu lơng trong mối ghép khi mối ghép có hình tùy ý, tải trọng tác dụng lên mỗi bulơng tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bulơng đến trọng tâm của nhóm bulơng. Trong trường hợp tổng qt để xác định lực tác dụng lên bulơng mối ghép chịu tác dụng của mơmen M. gọi FM1 là tải trọng tác dụng lên bu lơng có khoảng cách r1 ở xa trọng tâm nhất FM2 lên bu lơng có khoảng cách r2 , FM3 ứng với r3… ta có: là tải trọng tác dụng Và chú ý đến các hệ thức liên hệ giữa FMi ở trên , ta thu được tải trọng FM1 tác dụng lên bulơng chịu lực lớn nhất ( bulơng ở xa trọng tâm nhất): Trong đó zi là số bulơng có khoảng cách ri đến trọng tâm nhóm bulơng bằng nhau Từ đây suy ra: FMi = ( 17.34b) 40 c. mối ghép chịu lực ngang F khơng đi qua trọng tâm của nhóm bulơng Di chuyển song song lực F về trọng tâm nhóm bu lơng và thêm vào đó mơmen M. khi đó mối ghép xem như là chịu tác dụng đồng thời tải trọng F đi qua trọng tâm và mơmen M. Dưới tác dụng của lực này bề mặt ghép có thể bị xoay hoạc trượt lên nhau. Theo cơng thức (17.32) (17.33) hoặc (17.34b) ta xác định lực FFi và FMi tác dụng lên từng bulơng thứ i và theo sơ đồ lực ta xác định tải trọng lớn nhất Fmax tác dụng lên một bu lơng trên nhóm và tính tốn tải trọng lớn nhất theo cơng thức cosin. Ví dụ trên hình 17.27 tải trọng tác dụng lên bulơng 1 hoặc 2 là lớn nhất: sau khi tính tốn, và so sánh và xác định các giá trị tải trọng lớn nhất trên bu lơng, tùy vào mối ghép có khe hở hoặc khơng có khe hở ta xác định lực xiết và đường kính bu lơng hoặc kiểm nghiệm bu lơng theo tiêu chí 41 Mối ghép khơng có khe hở : tải trọng lớn nhất tác dụng trực tiếp lên thân bu lơng . độ bền của lơng và bề mặt ghép tính theo ứng suất cắt và dập ( cơng thức 17.21 17.23) Mối ghép có khe hở : tải trọng ngồi tiếp nhận bởi lực ma sát trên bề mặt ghép, để tạo lực ma sát này ta cần phải xiết bu lơng. Giả sử gần đúng rằng lực ma sát đặt tại tâm lỗ lắp bu lơng. Mối ghép đủ bền, nếu như lực ma sát trên mỗi bu lơng lớn hơn tải trọng ngồitác dụng bu lơng Fi. Vì tất cả bu lơng đều xiết bởi một lực xiết như nhau cho nên lực xiết bu lơng xác định theo tải trọng lớn nhất tác dụng lên bulơng V = Sau đó sử dụng cơng thức (17.20)( mối ghép có khe hở) để tính đường kính bulơng 3. Tai trong tac dung co ph ̉ ̣ ́ ̣ ́ ương bât ki ́ ̀ Gia s ̉ ử môi ghep chiu tai trong co ph ́ ́ ̣ ̉ ̣ ́ ương bât ki năm trong măt phăng đôi x ́ ̀ ̀ ̣ ̉ ́ ứng XY. Xem môi ghep đu c ́ ́ ̉ ứng va bulông đ ̀ ược phân bô đêu ́ ̀ Ngoai l ̣ ực F được phân ra 2 phân : F ̀ ̀ h. Đưa chung vê trong tâm moi ghep ta co ́ ̀ ̣ ́ ́ ́ v va F momen: Tai trong F ̉ ̣ ̀ ́ ương tach h ́ ́ ở bê măt ghep, con F ̀ ̣ ́ ̀ h lam tâm ghep bi tr ̀ ́ ́ ̣ ượt. v va M co xu h Muôn cac chi tiêt may bi ghep khong bi tach h ́ ́ ́ ́ ̣ ́ ̣ ́ ở va tr ̀ ượt cân xiêt bulông v ̀ ́ ới lực xiêt V ́ 42 a Tinh toan đê môi ghep không bi tach h ́ ́ ̉ ́ ́ ̣ ́ ở Khi chưa co ngoai l ́ ̣ ực Fv, môi ghep chiu ́ ́ ̣ ưng suât dâp: ́ ́ ̣ Co F ́ v ưng suât dâp giam đi môt l ́ ́ ̣ ̉ ̣ ượng: Khi chiu tac dung cua momen M, môi ghep co xu h ̣ ́ ̣ ̉ ́ ́ ́ ương bi xoay quanh môt truc nao ́ ̣ ̣ ̣ ̀ đo trong măp phăng ghep. ́ ̣ ̉ ́ Ưng suât do momen M ́ ́ ́ ̣ ́ ́ ́ m tac dung lên cac chi tiêt ghep , trong đo W ́ m la momen can uôn bê măt ghep ̀ ̉ ́ ̀ ̣ ́ Ứng suât tông l ́ ̉ ơn nhât va nho nhât do cac l ́ ́ ̀ ̉ ́ ́ ực xiêt va ngoai l ́ ̀ ̣ ực tac dung lên bê măt ́ ̣ ̀ ̣ ghep.: ́ Biêu đô ̉ ̀ứng suât: ́ 43 Wm ~ W , Am ~ A do diên tich bê măt ghep kha l ̣ ́ ̀ ̣ ́ ́ ớn so vơi diên tich lô ghep bulông ́ ̣ ́ ̃ ́ Fm ~ Fv , Mm ~ M do cac chi tiêt kha c ́ ́ ́ ưng ́ Đê môi ghep không bi tach h ̉ ́ ́ ̣ ́ ở thi: ̀ бmin >0 hay Tinh đ ́ ược xiêt V cân thiêt: ́ ̀ ́ Đê cho an toan: ̉ ̀ , vơi k ́ є [1,32] : hê sô an toan ̣ ́ ̀ b Tinh toan đê môi ghep không bi tr ́ ́ ̉ ́ ́ ̣ ượt Hiên t ̣ ượng trượt xay ra khi dung bulong lăp co khe h ̉ ̀ ́ ́ ở giưa lô va thân bulông ma ̃ ̃ ̀ ̀ không co chôt gi ́ ́ ữ FH la l ̀ ực gây trượt FH bi can b ̣ ̉ ởi lực ma sat trên bê măt ghep ́ ̀ ̣ ́ Môi ghep không bi tr ́ ́ ̣ ượt khi: FH FH Đê an toan : f(zVF ̉ ̀ ms)> kFH , k є [1,32] Đê thao man điêu kiên trên thi l ̉ ̉ ̃ ̀ ̣ ̀ ực xiêt v ́ ới môi bu lông phai đat: ̃ ̉ ̣ 44 Khi FH qua l ́ ơn, phai dung bu lông lăp không khe h ́ ̉ ̀ ́ ở, hoăc dung thêm cac chi tiêt nh ̣ ̀ ́ ́ ư then, chôt đê can tr ́ ̉ ̉ ượt c Tinh toan đê chon bulông thich h ́ ́ ̉ ̣ ́ ợp Ngoai l ̀ ực xiêt V, d ́ ươi tac dung cua ngoai l ́ ́ ̣ ̉ ̣ ực, cac bulông con chiu thêm cac l ́ ̀ ̣ ́ ực Fb va M ̀ b Fb gây ra cho môi bu lông môt l ̃ ̣ ực: Fb/z Goi F ̣ M1 ,FM2 ,FM3 do Mb gây ra tai cac bu lông cac truc XX cac đoan Y ̣ ́ ́ ̣ ́ ̣ 1, Y2 Y3 … ta có Điêu kiên cân băng: ̀ ̣ ̀ Tông l ̉ ực lên bulông chiu tai l ̣ ̉ ơn nhât: ́ ́ **Khi dung môi ghep bu lông co khe h ̀ ́ ́ ́ ở Theo CT xac đinh đ ́ ̣ ường kinh trong: ́ Tim đ ̀ ược loai bulông thich h ̣ ́ ợp **Khi dung môi ghep bulông không co khe h ̀ ́ ́ ́ ở Ứng suât phap c ́ ́ ực tri:̣ Ứng suât tiêp c ́ ́ ực tri:̣ 45 , ap dung v ́ ̣ ơi F=F ́ max Biên đô ̣ ưng suât: ́ ́ Kiêm tra đô bên dâp: ̉ ̣ ̀ ̣ , A1 la tiêt diên bulông ̀ ́ ̣ , nêu không thoa man , tăng kich th ́ ̉ ̃ ́ ước bê măt ghep ̀ ̣ ́ XIII MỐI GHÉP VỊNG KẸP 1.Kết cấu và ứng dụng Mối ghép vòng kẹp (H.17.29) là mối ghép ma sát , trong đó áp lực pháp tuyến cần thiết được tạo bằng lực xiết bulơng Người ta sử dụng mối ghép vòng kẹp bằng vòng kẹp để cố định trên trục tâm và trục chuyền, trên các cột hình trụ, giá đỡ…. Các chi tiết như tay quay, bánh đai, các vòng vị…… 46 Mối ghép bằng vòng kẹp khơng u cầu sử dụng then, do đó cho phép lắp chi tiết bất kỳ tại vị trí bất kỳ theo chiều dài trục (có cùng đường kình). Trục khơng bị yếu đi do khơng có rãnh then, tuy nhiên mối ghép vòng kẹp bị mất cân bằng và có kính thước lớn khi tải trọng lớn. Theo kết cấu ta phân biệt hai dạng chủ yếu của mối ghép bằng vòng kẹp: a) Với mayơ tháo được Mayơ tháo được làm tăng khối lượng và làm tăng giá thành mối ghép, tuy nhiên ta có thể đặt vòng kẹp tại vị trí bất kỳ trên trục b) Với mayơ có rãnh ( H 17.29b) Khi ghép các chi tiết bằng các vòng kẹp nhờ vào lực ma sát sinh ra do xiết các bulơng . Nhờ vào lực ma sát này mà chi tiết ghép khơng bị trượt dưới tác dụng của mơmen M= Fl và lực dọc trục Fα. Tuy nhiên truyền tải trọng nhờ lực ma sát khơng đáng tin cậy cho nên mối ghép bằng vòng kẹp sử dụng để truyền cơng suất nhỏ Ưu điểm của mối ghép bằng vòng kẹp là đơn giản để tháo lắp, thay đổi vị trí dễ dàng 2 Tính Tốn Theo Độ Bền Mối ghép bằng vòng kẹp được thiết kế theo mơmen xoắn T hoặc tải trọng dọc trục Fα .Nngồi ra cần thiết phải tính bulơng. Quy luật phân bố áp suất theo bề mặt ma sát phụ thuộc vào độ cứng mayơ , khe hở hoặc độ dơi ban đầu Phụ thuộc vào cơng dụng mối ghép khi tính tốn ta khảo sát hai trường hợp giới hạn 1- Trường hợp 1: vòng kẹp có độ cứng cao. Lắp các chi tiết thực hiện với khe hở lớn (H17.30a). khi đó các chi tiết tiếp xúc theo đường thẳng song song trục. điều kiện bền mối ghép biểu diễn theo cơng thức: Fmsd = Fnfd≥T; 2Fnf≥Fα ( 17.49a) Trong đó Fn là phản lực tiếp xúc. f là hệ số ma sát Điều kiện cân bằng của nửa vòng kẹp: Fn= 2Vz (17.49b) Trong đó V là lực xiết bulơng, z sai số bulơng mỗi phía vòng kẹp 47 Thay thế biểu thức (17.49b) vào (17.40a) ta có: 2Vzfd ≥ T ; 2zVf ≥ Fα Suy ra lực xiết V = và V = 2 .Trường hợp 2: các vòng kẹp mềm, hình dạng bề mặt tiếp xúc có dạng trụ, khe hở trong mối ghép gần bằng 0 (H.17.70b). Khi đó áp lực trên bề mặt ghép lớn nhất có hướng vng góc mặt tháo, và nhỏ dần bằng 0 tại vị trí mặt tháo theo quy luật cosin p= cosα Tuy nhiên để thuận tiện tính tốn ta giả sử áp lực p phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc, điều kiện bền mối ghép có thể biểu diễn theo cơng thức : pfdb≥ T ; pfdb ≥ Fα Mặt khác áp lực trên bề mặt ghép xác định theo cơng thức: Fn = 2 bd = pdb; Tuy nhiên phương trình cân bằng lực đối với nửa mayơ (H17,30b): 2Vz = Fn Từ đây suy ra p = Sau khi thay thế và rút gọn ta thu được: 48 Vfzd ≥ T; 2zVf ≥ Fα (17.51); Suy ra lực xiết V xác định theo cơng thức V=; V= ( 17.52) Như thế khả năng tải trong hai trường hợp giới hạn chênh lệch nhau là 2. Do đó tồn tại khe hở lớn trong mối ghép dẫn đến phá hủy vòng kẹp do ứng suất uốn. Trong thực tế mối ghép với khe hở lớn gọi là hỏng hóc Trong chế tạo máy kích thước các chi tiết mối ghép vòng kẹp thực hiện dung sai H8/h8. Với mối dung sai lắp ghép này đảm bảo lắp tự do các chi tiết máy khơng có khe hở thừa Trong thực tế từ các phân tích trên cơ sở cho việc xác định lực xiết mối ghép vòng kẹp nằm trong khoảng giữa các giá trị giới hạn trên. 2,5Vzfd ≥ T ; 5zVf ≥ Fα (17.53) Tính tốn mối ghép trong vòng kẹp phân bố các bulơng về một hướng (H17.29a) được thực hiện theo (17.51). Thực tế nếu bulơng trên của kết cấu theo hình 17.30a được hàn với các chi tiết khác nhau thì điều kiện kiện làm việc trong vòng kẹp và bulơng khơng thay đổi, khi đó kết cấu biểu diễn theo tương tự kết cấu hình17.29b Từ cơng thức (17.53). ta suy ra cơng thức xác định lực xiết như sau: V= và V=; (17.55) Khi tác dụng đồng thời T và Fα thì lực tác dụng lên bề mặt ghép đồng thời sẽ là Fα và lực vòng Ft=2T/d. Trong những trường hợp này: V= Trong đó z là số bulơng phân bố trên một hướng của trục ; k=(1,3>1,8) – hệ số an tồn . hệ số ma sát giữa gang và thép khi làm việc khơng có bơi trơn có giá trị f= 0,15 >0.18 Sau khi xác định lực xiết V ta xá định đường kính bulơng theo độ bền kéo XIV ƯUNHƯỢC ĐIỂM CỦA MỐI GHÉP REN 49 Ưu điểm o Cấu tạo đơn giản o Mối ghép bảo đảm o Các kiểu ren đa dạng o Có thể cố định các chi tiết máy ở bất kỳ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm o Dễ tháo lắp, có thể tháo lắp nhiều lần o Có thể chịu được lực dọc trục lớn o Giá thành tương đối thấp do được tiêu chuẩn hóa và được chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao như cán ren Nhược điểm o Có tập trung ứng suất tại chân ren cho nên làm giảm độ bền mỏi của mối ghép 50 ... ghép bulong (hình 1a) ,mối ghép bằng vít (hình 1b) và mối ghép bằng vít cấy(hình 1c) Hình 1:các dạng mối ghép ren a )mối ghép bulong ; b )mối ghép bằng vít ; c )mối ghép bằng vít cấy Ghép bằng ren được dùng rất nhiều trong nghành chế tạo máy.Các chi tiết có ren ... Cắt ren nhiều đầu mối : Trong một số mối ghép ren cần tháo xiết nhanh mà u cầu số ren tham gia trong mối ghép lớn người ta dùng ren nhiều đầu mối Ren nhiều đầu mối gồm nhiều đường ren triển khai trên các đường xoắn ốc cách đều ... Theo số đầu mối ren ta có ren một mối, hai mối và ba mối, Ren một mối thường được dùng phổ biến Các dang ren chủ yếu theo cơng dụng và theo hình dạng tiết diện ,có thể phân loại như sau: Ren ghép chặt: dùng để ghép chặt các chi tiết máy lại với nhau .Ren ghép chặt gơm các