Tài liệu Trắc nghiệm công nghệ chế tạo máy doc

Chứng minh tính không ổn định của tỷ số truyền tức thời trong bộ truyền.. Tính toán về độ bền mòn Để xích không bị mòn quá một giá trị cho phép trước thời hạn quy định thì áp suất sinh r

Câu 15: Vận tốc và tỷ số truyền trung bình trong bộ truyền xích Chứng minh tính không ổn định của tỷ số truyền tức thời trong bộ truyền

a Vận tốc và tỷ số truyền

) / ( 15 ) / ( 000 60 / 1000 60

d

2 2 1 1 2

1 V Z p.n Z p.n

U = n1/n2 = Z1/Z2 -> đây là tỷ số truyền trung bình

Tỷ số truyền tức thời nó thay đôi liên tục vì các má xích ăn khớp với răng đĩa theo đa giác

1

1 2/Z











 

 2

1

xích chiếm vị trí 2

tại đó V11r1, V x1 1.r1.cos vận tốc của xích tiếp xúc với răng đĩa hướng dọc theo dây xích



Y















2 2

1



mặc dù vận tốc góc = conts -> vận tốc xích vẫn thay đổi Vx1 = Vmax khi  = 0

2















- Nếu bỏ qua ảnh hưởng biến dạng các phần tử của xích coi Vx1 = Vx2 -> xác định được 2

















cos

cos cos

cos

1

2 2

1 2

1 1

2

r

r u

r

r

tt  





Vì  , thay đổi -> tỷ số truyền thức thời thay đổi

Câu 16: Các dạng hỏng của bộ truyền xích Thiết lập công thức tính xích theo độ bền mòn

1 Các dạng hỏng

a Mòn bản lề: là dạng hỏng nguy hiểm nhất đối với phần lớn bộ truyền xích

-> làm tăng bước xích, xích ăn khớp xa tâm đĩa -> tuột xích

Nếu mòn nữa -> gây đứt xích

b Tróc rỗ và gẫy vỡ con lăn

Thường xảy ra đối với bộ truyền xích làm việc với V lớn -> hỏng về mỏi

c Mòn răng đĩa

Tính xích về độ bền mòn để hạn chế các hỏng trên

áp suất p 0 p0

2 Tính toán về độ bền mòn

Để xích không bị mòn quá một giá trị cho phép trước thời hạn quy định thì áp suất sinh ra trên bề mặt làm việc giữa chốt và ống

 0

0 F.k/A p

p  t  (*)

Trong đó:

Ft: Lực vòng (N)

A: Diện tích chiếu của bề mặt làm việc

mm2; đối với xích con lăn: A = d.l (d: đường kính chốt; l: chiều dài ống)

[p0]: áp suất cho phép, Mpa

Xác định = thực nghiệm ứng với những điều kiện xác định

Vì đk làm việc thực tế khác với đk thí nghiệm cho nên người ta đưa vào tính toán thiết kế

hệ số sử dụng k

k = kđ kA.k0.kđc.kb.kc

Trong đó:

kđ: hệ số kể đến đặc tính của dẫn ống: tĩnh, êm có va đập

tĩnh và êm kđ = 1

có va đập: 1,2  1,5 tuỳ theo mức độ va đập

kA: hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài hoặc khoảng cách trục đến độ mòn

kA = 1 khi a = (3050)p

= 1,25 khi a < 30p

= 0,8 khi a > 50p

k0: hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền, xác định bởi góc làm với đường tâm và đường nằm ngang

** Hình vẽ

25 , 1 60

1 60

0 0

0 0













k

k





kđc: hệ số kể đến khả năng điều chỉnh lực căng xích

+ Nếu di chuyển 1 trong 2 đĩa xích thì dãy kđc = 1

(tốt hơn thì giảm đi) và ngược lại

+ kđc = 1,1 -> căng xích

= 1,25 -> không điều chỉnh được

kb: kể đến ảnh hưởng của bôi trơn

Thí nghiệm: kb = 1: bôi trơn nhỏ giọt

kb = 0,8: bôi trơn liên tục

kb = 1,5: bôi trơn định kỳ

kc: kể đến ảnh hưởng của bôi trơn

1 ca = 1; 2 ca = 1,25; 3 ca = 1,45

k lớn lên thì áp suất làm việc lớn

Từ công thức (*)

p  A k

Ft 0 /



Công suất

1

01 1 01 7

01 01 0 1 1

1

1 10

6

1000 60

1000

1000 /

n

n Z

Z k

n p Z A P n p Z k

A P V

Ft

1

K K K p

n z











 0 0 017 01 

10 6

P

phép

ứng với Z01 = 2,5 răng

vòng quay n01 khác nhau

bảng 7.5

k2 = Z01/Z1; kn = n01 /n1

đầu bài sẽ cho P = P1; n1; u

Muốn thiết kế

- Dựa vào đầu bài chọn k

- Chọn Z1 để tính kz

- Chọn n01 để tính kn (chọn n01 gần với n1)

Tra bảng bước xích (bảng 7.3)

Muốn giảm bước xích để bộ truyền ít bị va đập và kích thước đĩa không quá lớn thì nên dùng xích nhiều dãy: khi đó

 0

P k

k k k

P

Pt

d

n

kd: phụ thuộc vào số dãy

Câu 17: Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của truyền động vít đai ốc Lập công thức tính truyền động vít đai ốc theo độ bền mòn và theo độ bền

1 Các chỉ tiêu làm việc

- Được dùng để đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

- Phân loại tùy theo dạng chuyển động

Quay tịnh tiến – vít chạy, dao máy tiện

+ Ưu điểm:

- Đơn giản về kết cấu và chế tạo

- Tạo được lực lớn

- Gọn, khả năng tải lớn, chắc chắn

- Làm việc êm

+ Nhược điểm:

- Mài mòn nhanh, hiệu suất thấp

- Dùng ở chỗ cần tạo ra lực lớn (vì nó sinh lợi về lực) và khi cần di chuyển chậm và chính xác

2 Tính truyền động vít đai ốc về độ bền mòn

- Để đảm bảo V không vượt quá trước thời hạn quy định thì yêu cầu

 0

Fa (N): lực dọc

A: diện tích chiếu (mm2)

[p0] Mpa: áp suất cho phép

x h d

A 2

*** Hình vẽ

x: số vòng ren x = H/p; h = h.p

p: bước ren

thay vào ta được công thức thực nghiệm

 0

2

p   h 

Muốn thiết kế thì thay H  H / d2

đường kính trung bình của vít

p  mm

Fa d

H

2

. 





Fa: (N)

:

h

 tuỳ thuộc vào loại ren chọn = 0,5 đối với ren CN và T

= 0,75 đối với răng cưa

: 5 , 1 2

,

1 



H

5 , 3 5 ,

2 

[p0] = 1113 MPa đối với thép tôi và đồng thanh

= 810 MPa đối với thép không tôi và đồng thanh

= 46 Mpa đối với thép không tôi và gang

3 Tính toán truyền động vít đai ốc về độ bền (chịu tải nặng)

- Vừa chịu lựcd dọc vừa có mômen quay khi chuyển động tịnh tiến + quay

Khi làm việc vít -> kéo (nén) + xoắn

Điều kiện bền:  2 32  

  ch /S;S3: hệ số an toàn

T: mômen xoắn được xác định vào vị trí của đai ốc và điểm tì của lực dọc đối với mômen quay vít

+ Đai ốc và phôi tì của Fa nằm cùng phía so với điểm đặt của mômen tay quay

+ Đai ốc và phôi tì của Fa nằm 2 phía so với điểm đặt của mômen tay quay

+ TH1: T = Tr + Tt

Tr = Fa.Tg  d2/2

Tt = Fms rtương đương = f Fa rtđ rtđ: là bán kính tương đương

+ TH2: T = -> lớn hơn

Trị số Tr hoặc Tt

Câu 18: Cấu tạo trục và phương pháp cố định các chi tiết trên trục Nêu các biện pháp nâng cao độ bền mỏi của trục

- Quyết định hay phụ thuộc vào trị số tình hình phân bố lực cách bố trí và cố định các tiết máy lắp trên trục, tình hình gia công và lắp ghép

- Thông thường thì người ta hay sử dụng trục bậc tuy rằng việc gia công khó khăn

- Tiết máy dùng để đỡ trục thì gọi là ổ trục, đoạn trục lắp với ổ trục gọi là ngõng trục, đoạn trục lắp với chi tiết khác gọi là thân trục

Hình vẽ

Cố định các tiết máy: Để cố định các tiết máy trên trục theo chiều trục thường dùng vai trục, gờ, mặt hình nón, bạc, vòng chặn đai ốc hoặc lắp bằng độ dôi

Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi của trục: Vì trục chịu ứng suất thay đổi cho nên thường bị hỏng do mỏi Những vết nứt vì mỏi thường sinh ra ở những chỗ tập trung ứng suất

- Khi thiết kế trục ta phải chọn kết cấu sao cho sự tập trung ứng suất thấp nhất

- Trong những trường hợp cần thiết, để nâng cao sức bền mỏi của trục thì người ta có thể dùng các phương pháp công nghệ: phun bi, lăn nén, thấm than , nitơ hoặc xianua rồi tôi, gia

công nhẵn mặt trục

Câu 19: Lập công thức và nêu rõ mục đích, ý nghĩa bước tính thiết kế trục (Tính sơ bộ) lấy thí dụ minh họa

Hình vẽ

- Dựa vào mômen xoắn cần truyền để tính toán

 

T /W x T/0,2d3 

 coi trục chỉ bị xoắn thuần tuý

  (*) 2 , 0

3



T

d 



T ta phải lấy nhỏ rất nhiều vì thực tế phải chịu mômen uốn

T = 9,55.106 N/n (**)

Thay (**) vào (*)

6 3

2 , 0

10 55 , 9 2

,

N T

d







Đặt

 

6

2

, 0

10 55 , 9

n

N C

 C: hệ số tính toán phụ thuộc vào vật liệu

Sau khi có d sơ bộ, theo sơ đồ để tính kết cấu của trục

Hình vẽ

Khe hở tương đối để đảm bảo làm việc

Vẽ mômen Tính các phản lực gối tựa

2

1

0

0

R F

M

















- Để tính công thức sơ bộ đường kính trục, có thể dùng các công thức kinh nghiệm Thí dụ đường kính đầu trục vào của hộp giảm tốc được lấy bằng 0,80,35 khoảng cách giữa 2 trục Khi không có công thức kinh nghiệm thích hợp, đường kính trục được định sơ bộ theo mô men xoắn

Câu 20: Mục đích bước tính chính xác trục Giải thích và nêu phương pháp xác định các thông số trong công thức tính hệ số an toàn trục Nêu các giải pháp khi không đảm bảo

hệ số an toàn

+ Tính chính xác

- Dưới tác dụng của u và  thay đổi có chu kỳ trục sẽ bị hỏng vì mỏi nên ta phải tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn

Trong đó có đánh giá đúng ảnh hưởng của một số nhân tố ảnh hưởng tới sức bền mỏi Xác định S: hệ số an toàn

  1,5 2,5

2



S S

S S

S











 S

S , : hệ số an toàn chỉ xét riêng về ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp

m m

a m

m

k

S





































;

1 1







1

1, 

 

:



k hệ số tập trung ứng suất

:

 hệ số tăng bền bề mặt

:

c

 hệ số kích thích

:

m

:

m

:

a

2 /

min max 



2 /

min max 



u

u W

M /







Khi trục quay 1 chiều không liên tục

0 max T / W



Không liên tục: min 0;a max;max 0;m 

Khi quay 2 chiều m min

Với T: quay một chiều không liên tục hoặc quay hai chiều m và a thay đổi,  ,m a

không thay đổi

 S

S 

- Xét sự tương quan với các kích thước khác

- Giảm chiều dài trục nếu có thể

- Nâng đường kính trục hoặc thay đổi vật liệu

- Tìm các biện pháp giảm tập trung ứng suất (dao phay đĩa thay dao ngón)

- Tăng bán kính góc lượn

- Chọn kiểu lắp ghép có độ dôi hơn

 S

S  xét trường hợp tương quan với các tiết diện khác, nếu không ảnh hưởng -> giảm

- Chỉ tiêu tra sổ những tiết diện gây nguy hiểm -> hạ kích thước ghi rõ lý do khi hạ

Câu 21 Các loại ổ lăn và phạm vi sử dụng của chúng

a ổ bi đỡ một dãy: Chủ yếu chịu lực Fr, đồng thời có thể chịu được lực Fa nhỏ 70% Fr không dùng hết

- Cho phép trục nghiêng 1/4 độ

- Kết cấu đơn giản, rẻ nhất

Hình vẽ

b ổ đũa trục ngắn đỡ

- Chỉ chịu được Fr, nhờ điện tích tiếp xúc > hơn ổ bi đỡ 1 dãy nên (70% - 90%)

- Chịu va đập, tốt hơn

- Không cho phép trục nghiêng, không chịu được lực dọc trục

c ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy

- Mặt trong kcủa vòng ngoài là mặt cầu, bán kính là R, nhờ đó cho phép trục nghiêng 1 góc

từ 20  30

- Trục dài, T0 lớn, -> giãn nở nhiệt, trục vít

- Chịu được Fr > ổ bi đỡ 1 dãy đồng thời chịu được Fa; Fa  20% Fr: không dùng hết

d ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy

+ Fr > so với ổ bi đỡ lòng cầu

+ Giá thành cao hơn

+ Gia công khó

e ổ bị đỡ chặn

- Góc tiếp xúc  : vừa chịu Fr, Fa

 = 12, 26, 360

Fr = 120%

Hình vẽ

g ổ đũa đỡ chặn (ổ đũa côn)

 = 120

ổ bi đỡ: Fr, Fa lớn hơn, va đập tốt, rẻ hơn, thuận tiện trong lắp ráp

- Chỉ trường hợp n t/bình nhỏ

Câu 22:

Viết và giải thích công thức tính tải trọng tương đương trong tính toán khả năng tải động của ổ lăn Nêu rõ cách xác định tải trọng dọc trục trong ổ đỡ – chặn

1 Chọn ổ lăn theo khả năng tải trọng động

Tiến hành xác định khả năng tải động tính toán:

C = QL1/m

Trong đó Q: là (kN) gọi tên là tải trọng quy ước

+ Đối với ổ chặn đỡ Q = (XFr + YFa) kđ.kn

L: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Lh: -> L60nLh/106

Fr, Fa: lực hướng tâm và dọc trục

X, Y: hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục

V: hệ số kể đến vòng nào quay

Vòng trong quay V = 1

Vòng ngoài quay V = 1,2

kđ: hệ số tải trọng động

kn: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ: khi nhiệt độ t < 1050 -> Kn = 1

Kn = (108 + 0,4t) / 150

a Xác định hệ số tải trọng hướng tâm

loại ổ

X, Y phụ thuộc vào

VFr iFa

Hệ số thực nghiệm: e

* ổ bi đỡ và ổ bi đỡ chặn: có  120 thì giá trị e thay đổi phụ thuộc vào tỷ số iFa/C0 Dựa vào d, tra bảng 11.4 để xác định e

- Đối với các ổ còn lại: e không đổi

Ví dụ: ổ đũa côn e = 1,5tg

Nếu iFa/VFr  e thì X = 1, Y = 0

iFa/VFr > e thì X < 1, Y > 0 (Tra bảng 11.4 suy ra X, Y)

Với các ổ thì chịu lực hướng tâm Fr mà không chịu lực Fa thì do tồn tại khe hở, các con lăn chịu lực không đều nhưng khi tồn tại lực dọc trục Fa thì lực dọc trục có tác dụng làm thay đổi khe hở do đó làm cho tải trọng phân bố đều hơn cho các con lăn Kết quả là ổ chịu bớt lực hướng tâm nhưng lại chịu thêm lực hướng tâm mới Fr’ do lực dọc trục Fa gây ra và cho đến giá trị e sự giảm đi và tăng lên của Fr có thể bù trừ nhau -> cho nên X = 1, Y = 0

Bắt đầu lớn hơn e thì không thể bù trừ được nữa -> X < 1, Y > 0

b Xác định tải trọng tác dụng vào ổ

Fr: được xác định khi tính trục

Fa: phụ thuộc vào loại ổ

Trường hợp ổ đỡ: Lực Fa hướng vào ổ nào thì ổ đó chịu (Fa: lực dọc trục ngoài)

Hình vẽ.

ổ đỡ chặn: Do tồn tại góc tiếp xúc  cho nên bắt ổ phải chịu thêm một lực dọc trục Fs do lực hướng tâm Fr sinh ra Fs = e Fr: đối với ổ bi

Fs = 0,83e Fr đối với ổ đũa

Để có thể chuyển động được thì khi thí nghiệm người ta phải đặt vào vòng ngoài 1 lực Fs’

= về trị số nhưng ngược chiều với Fs để giữ trạng thái cân bằng

Fs’ tác dụng vào vòng ngoài qua con lăn -> vòng trong -> ngõng trục -> vào gối đỡ bên kia

Vậy tổng lực dọc:

t j

Fa  

“-“ khi ngược chiều



















t

t Fa Fs Fa

Fs Fa Fs Fa

0 1

0 1

0

Vì có thể xảy ra trường hợp tổng lực dọc trục gồm lực dọc trục do lực hướng tâm ở gối kia sinh ra và lực trục ngoài nhỏ hơn dọc trục do lực hướng tâm tại ổ đó sinh ra, tức là: Fa 1 Fs j

do đó sau khi tính được lực dọc trục

Tổng Fa j cần so sánh nó với Fsj và lấy giá trị lớn hơn để tính toán

Câu 23: Các dạng ma sát trong ổ trượt và nguyên lý bôi trơn thuỷ động Chứng minh rằng trong ổ trượt có khả năng để hình thành chế độ ma sát trượt

- Ma sát nửa khô: tồn tại với các ổ không bôi trơn, giữa các bề mặt tiếp xúc thì tồn tại các màng, lớp khí hoặc hơi nước, hệ số ma sát ướt lớn f = 0,1 0,3

- Ma sát nửa ướt: tồn tại giữa các ổ có bôi trơn nhưng lớp dầu f = 0 không đủ dày

Hình vẽ

- Ma sát ướt: là ma sát được bôi trơn có bề dày màng ngăn cách đủ dày không cho các đỉnh mấp mô

f = 0,005  0,001

 ổ làm việc tốt nhất trong điều kiện bôi trơn ma sát ướt

* Nguyên lý bôi trơn thủy động

Dùng ổ thuỷ động thì cần một khoảng thời gian khởi động (23s)  rẻ  dùng chủ yếu Hình vẽ

Trong đó có độ nhớt động lực là 

- Nếu cho mặt phẳng A di chuyển với vận tốc V đủ lớn thì các lớp chất lỏng bám sát A sẽ

di chuyển và nhờ có độ nhớt các lớp chất lỏng phía dưới cũng sẽ di chuyển theo

- Dầu hay chất bôi trơn đi vào trong khe hở ở phần động  bị nén lại phần hẹp  tạo nên

áp suất dư cân bằng với tải trọng

- Sự thay đổi áp suất dư tuân theo phương trình Râynol

3

6

h

h h v d

x

* Chứng minh

Điều kiện để hình thành ma sát ướt theo nguyên lý bôi trơn thuỷ động là: giữa hai bề mặt trượt phải có khe hở hình chêm, vận tốc tương đối của hai bề mặt trượt phải có chiều thích hợp

và trị số đủ lớn để đủ khả năng cân bằng với tải trọng ngoài

Hình vẽ

Câu 24: Tính toán ổ trượt bôi trơn ma sát ướt Nêu các giải pháp khi ổ không đảm bảo chế độ bôi trơn ma sát ướt.

+ Điều kiện đảm bảo bôi trơn ma sát ướt là chiều dày nhỏ nhất của màng dầu bôi trơn phải thoả mãn:

hmin  S(Rz1 +Rz2)

s: hệ số ma sát, s = 2

Rz1 và Rz2: chiều cao mấp mô trung bình của ngõng trục và lót ổ 6,3 0,2  m

- Nêu ra công ngõng trục là không thấp hơn Rz1 = 3,2  m

- lót ổ là không thấp hơn Rz2 =b 6,3  m

Chiều dày nhỏ nhất của màng dầu bôi trơn hmin cũng chính là khe hở nhỏ nhất của ổ

hmin = ( /2).(1 )

4 10



Xác định 

- Tính P = F/lao động; chọn tỷ số l/d = 0,5 0,9 (nên dùng)

- Chọn độ nhớt động lực của dầu bôi trơn

- Tính được CF  

So sánh hmin với vế phải  nên nghiệm: ổ trượt vừa thiết kế đảm bảo làm việc trong chế độ bôi trơn ma sát ướt

- Các giải pháp:

Nếu không nghiệm hmin < S (Rz1 + Rz2)

* Tăng hmin bằng cách:

+ Giảm 

Tăng tỷ số l/d

Tăng độ nhớt  ( không thay đổi được)

+ Giảm Rz1, Rz2  nâng cao độ bóng bề mặt, độ chính xác = giải pháp kết cấu, công nghệ.

Câu 25: Mục đích và phương pháp tính ổ trượt bôi trơn ma sát nửa ướt theo áp suất

p và tích số pv.

Mục đích: Vì không phải bao giờ cũng có thể tạo được điều kiện để ổ trượt làm việc với chế độ bôi trơn ma sát ướt mà nhiều khi ổ trượt phải làm việc với chế độ ma sát nửa ướt hoặc nửa khô (ngay cả đối với ổ trượt bôi trơn ma sát ướt, khi mở máy hoặc dừng máy vẫn tạm thời bị

ma sát nửa ướt) Do đó trong thực tế còn dùng phương pháp tính quy ước ổ trượt theo áp suất [p] cho phép và tích số giữa áp suất với vận tốc [pv] cho phép để ổ trượt có thể làm việc tương đối lâu khi bị ma sát nửa ướt

+ Tính theo áp suất cho phép

Khi ngõng trục và lót ổ trực tiếp tiếp xúc nhau, trị số áp suất thực sinh ra giữa các bề mặt tiếp xúc, được giải thep bài toán đàn hồi về nén của hai hình trụ tiếp xúc trong, có bán kính gần bằng nhau Tính toán như vậy rất phức tạp ( đối với ổ trượt không dùng được công thức Héc) Để đơn giản, trong thực dụng thường quy ước tính áp suất theo công thức:

P = F/dl

- d và l: đường kính và chiều dài ổ (mm)

Áp suất sinh ra trong ổ không được vượt quá giá trị cho phép Ta chọn điều kiện: F/dl 

[p] B/mm2

Trị số áp suất cho phép [p] của một số loại vật liệu lót ổ cho trong bảng

p

F d

] [





 Trị số  = l/d thường lấy khoảng 0,59 Nếu l/d lấy nhỏ hơn (l/d<4) ổ có khả năng tải thấp, còn nếu lấy l/d>1), trục cần có độ cứng lớn và chế tạo đòi hỏi chính xác cao

+ Tính theo tích số giữa áp suất với vận tốc trượt

Tích số pv giữa áp suất với vận tốc trượt một phần nào đặc trưng cho sự sinh nhiệt trong ổ (nếu coi hệ ma sát không đổi) và mài mòn từ điều kiện pv  [pv]

Với áp suất P = F/lao động và vận tốc trược chính là vận tốc vòng của ngõng trục v =  dn/ 60.1000 ta có:

Fn/191001  [pv] N/mm2.m/s

Trong đó n: số vòng quay trong 1 phút của ngõng trục

Trị số [pv] của một số loại vật liệu tra trong bảng 11.1

Câu 26: Thiết lập công thức tính đường kính và vẽ số vòng lò xo chịu kéo nén.

1 Tính đường kính dây lò xo

- Dưới tác động mômen xoắn T = FD/2