Bài giảng Chi tiết máy - Chương 15: Chi tiết máy ghép có nội dung trình bày về khái niệm của các chi tiết máy ghép, mối ghép then và then hoa, mối ghép hàn, mối ghép bằng độ dôi, mối ghép bằng đinh tán, mối ghép ren,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng.
Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.1 Khái niệm chung 15.2 Mối ghép then then hoa 15.6 Mối ghép ren 15.3 Mối ghép hàn 15.4 Mối ghép độ dôi 15.5 Mối ghép đinh tán Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.1 Khái niệm chung Các chi tiết máy ghép lại với thành mối ghép để truyền mơmen lực Trong trình chế tạo máy chi tiết ghép với nhau, tạo nên mối ghép tháo không tháo Mối ghép không tháo được gọi mối ghép tách không phá hủy làm hỏng chi tiết Các mối ghép không tháo bao gồm: mối ghép đinh tán, mối ghép hàn, mối ghép keo dán mối ghép độ dôi Mối ghép tháo mối ghép tháo lắp không làm hỏng chi tiết Mối ghép tháo bao gồm: mối ghép ren, mối ghép then, then hoa 15.2 Mối ghép then then hoa Moái ghép then then hoa loại ghép tháo được, sử dụng để truyền chuyển động công suất từ trục sang ma chi tiết quay ngược lại Mối ghép then bao gồm then, trục ma chi tiết quay Then chi tiết lắp rãnh chi tiết quay trục, cản dịch chuyển quay tương đối hai chi tiết Nhờ vào then mà chuyển động công suất truyền từ chi tiết quay sang trục ngược lại Phân loại: Then loại tiết máy tiêu chuẩn hóa, chia làm hai loại: - Then ghép lỏng: then bằng, then dẫn hướng then bán nguyệt - Then ghép căng: then masát, then vát, then tiếp tuyến Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.2 Mối ghép then then hoa Nhóm then ghép lỏng: a Then bằng: Có tiết diện hình chữ nhật, có tỉ số cao / rộng = / trục có đường kính nhỏ; / với trục lớn Hai mút gọt tròn hay bằng, vật liệu then làm thép kéo; mặt làm việc hai mặt bên Trong mối ghép then có khe hở hướng tâm Có kiểu ghép: ma gang vật liệu có sức bền vật liệu trục: rãnh ma sâu ngược lại trường hợp Thông thường dùng then bằng, chịu tải trọng lớn dùng then Nhược điểm then khó bảo đảm tính đổi lẫn truyền lực dọc trục b Then dẫn hướng: Có hình dạng then bằng, dùng trường hợp cần di động tiết máy dọc trục Then bắt vít vào trục (h.a), cần di động tiết máy khoảng dài dọc trục then ghép vào mayo (h.b) c Then bán nguyệt: Tiết diện dọc hình bán nguyệt, mặt làm việc mặt bên có ưu điểm tự động thích ứng với độ nghiêng rãnh ma, cách chế tạo then rãnh đơn giản Nhược điểm: phay rãnh sâu thêm trục làm yếu trục, dùng chủ yếu mối ghép chịu tải trọng nhỏ, ma dài dùng then Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.2 Mối ghép then then hoa Nhóm ghép căng: Khác với then ghép lỏng, then ghép căng vát có độ dốc 1:100, mặt làm việc mặt dưới, mặt bên có khe hở Then ghép căng truyền mômen xoắn; lực dọc trục chịu va đập Tuy nhiên có nhược điểm gây lệch tâm làm tăng rung động tiết máy ghép làm ma bị nghiêng a Then masát: Mặt mặt làm việc, mặt có độ dốc 1:100; mặt then mặt trụ có đường kính với trục Ưu điểm: không cần rãnh trục nên không làm yếu trục tải bảo đảm an toàn b Then vát: Tiết diện hình chữ nhật mặt làm việc hai mặt Trục ma phải làm rãnh, trục bị yếu so với then masát ma bị yếu c Then tiếp tuyến: Tạo thành then vát mặt Mặt làm việc mặt hẹp song song với Khác với then vát, then tiếp tuyến có độ dôi theo phương tiếp tuyến làm việc dựa vào chiều dập hai mặt hẹp Nếu dùng then tiếp tuyến truyền mômen xoắn chiều Khi truyền mômen xoắn chiều phải dùng then tiếp tuyến đặt cách góc 120 135o Then tiếp tuyến dùng máy hạng nặng chịu tải trọng lớn Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.2 Mối ghép then then hoa Tính mối ghép then: Then tiêu chuẩn hóa nên kích thước quy định theo đường kính trục Vì tính toán mối ghép then thường kiểm nghiệm ứng suất sinh bề mặt tiếp xúc hay tiết diện nguy hiểm 1) Tính nhóm then ghép lỏng: a Mối ghép then bằng: Thường hỏng dập mặt bên bị cắt theo tiết diện a-a Điều kiện bền dập: d = F / (l.t2) [d] ; đó: l- chiều dài làm việc then; t2 = 0,4.h - độ sâu rãnh then mayo; [d]- ứng suất dập cho phép Nếu lấy cánh tay đòn y d / ta có: F = 2.T / d Điều kiện bền dập có dạng: d = 2.T / (d.l.t2) [d] c = F / (b.l) = T / (d.b.l) [c] điều kiện bền cắt là: b Mối ghép then bán nguyệt: Điều kiện bền dập bền cắt then bán nguyệt công thức với t2 = h - t1 Trong công thức [d] mối ghép không di động: [d] = [ch] / [S]; đó: ch- ghới hạn chảy vật liệu bền nhất; [S] = 1,5 hay 1,25 (khi xác định xác tải trọng) - hệ số an toàn Trị số ứng suất cắt cho phép [c] thép gang lấy sau: - Khi tải trọng tónh: [c] = 120 Mpa; - Khi chịu tải va đập nhẹ: [c] = 90 Mpa; - Khi chịu tải va đập mạnh: [c] = 50 Mpa 2) Tính nhóm then ghép căng: - Trường hợp then vát ta coù: d = 25 Mx / [b.l (2,88.d + h)] [d] - Trường hợp then tiếp tuyến: d = T / [(0,45 + 2.f/)d.l.(t-c)] [d] Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.2 Mối ghép then then hoa Tính mối ghép then: 3) Trình tự tính toán kiểm nghiệm mối ghép then: Thông số cho trước: 1- Mômen xoắn; 2- Đường kính trục d chiều dài ma lmo; 3- Điều kiện làm việc Trình tự tính toán: 1- Chọn dạng mối ghép then phụ thuộc vào dạng máy, kết cấu chi tiết ghép, số vòng quay, đại lượng đặc tính tải trọng 2- Biết đường kính trục d, theo tiêu chuẩn chọn kích thước then b×h 3- Phụ thuộc vào chiều dài ma ta chọn chiều dài then l từ dãy tiêu chuẩn Nên chọn l ≤ 1,5d, nhỏ chiều dài ma khoảng 5÷10mm 4- Kiểm tra độ bền dập độ bền cắt, giá trị ứng suất tính toán lớn giá trị cho phép 5% ta tăng chiều dài ma sử dụng hai then Đối với then hai then lắp lệch góc 180o, then bán nguyệt dãy theo chiều dài ma Mối ghép then hoa: 1) Giới thiệu: Ghép ma vào trục nhờ trục lồng vào rãnh chế tạo sẵn ma Theo kiểu ghép chia loại: - Ghép cố định: ma cố định trục (không thể trượt dọc trục); trục hình trụ hình côn; - Ghép di động: ma trượt dọc trục; trục có dạng hình trụ Theo dạng mối ghép then hoa chia làm loại: chữ nhật, thân khai tam giác Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.2 Mối ghép then then hoa Mối ghép then hoa: 1) Giới thiệu (t): Để định tâm mối ghép then hoa có phương pháp: đỉnh tâm theo cạnh bên; theo đường kính ngoài; theo đường kính Định tâm theo cạnh bên không bảo đảm xác độ đồng tâm ma trục tải phân bố So với mối ghép then, mối ghép then hoa có ưu điểm sau: - Đảm bảo độ đồng tâm dễ di động tiết máy trục; - Khả măng chịu tải lớn so với mối ghép then kích thước Độ bền mỏi cao hơn, chịu va đập tải trọng động tốt Nhược điểm: - Có tập trung ứng suất góc rãnh; - Tải trọng phân bố không nhau; Cần có dụng cụ chuyên môn để chế tạo kiểm tra 2) Tính then hoa: Mối ghép then hoa thường hỏng dập bề mặt Để tránh, tính toán quy ước theo điều d = 2.T / (dm.l.h.Z.) [d] kiện: đó: T- mômen truyền qua mối ghép dm- đường kính trung bình then hoa; Z- số răng; = 0,7 0,8 - hệ số xét phân bố không tải trọng răng; [d]- ứng suất dập cho phép (tra bảng); h- chiều cao bề mặt tiếp xúc răng, chữ nhật: h = (D - d) / (2 - f); dm = (D + d) / ; f- góc vát đỉnh ; thân khai: h = 0,8.m ; dm = m.Z với m- mô đun tam giác: h = (Db - da) / ; dm = m.Z ; Tính then hoa thường định chiều dài tính toán l kiểm nghiệm ứng suất bề mặt làm việc theo công thức Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.3 Mối ghép hàn Giới thiệu: Trong trình hàn, tiết máy đốt nóng cục nhiệt độ nóng chảy dẻo gắn lại với nhờ lực hút phân tử kim loại Phân loại: Theo hình thức công nghệ: chia thành nhóm sau: - Mối ghép hàn hồ quang điện, hàn xỉ điện hàn hơi: làm kim loại bị nóng chảy gắn lại với nhau, không cần lực ép; - Mối ghép hàn tiếp xúc: làm kim loại bị dẻo phải dùng lực ép chúng lại; - Mối ghép hàn vẩy: không nung chảy kim loại ghép mà nung chảy vật liệu hàn Theo công dụng: chia làm loại: - Mối hàn chắc: truyền dược tải trọng từ tiết máy sang tiết máy khác; - Mối hàn kín: truyền tải trọng bảo đảm chất lỏng, khí không lọt qua Theo hình dạng kết cấu: ta có kiểu mối hàn: - Mối hàn giáp mối; - Mối hàn chồng; (h.a); - Mối hàn góc (h.b) Ưu điểm: - Kết cấu có khối lượng nhỏ (tiết kiệm khoảng 15 20% kim loại so với kết cấu dùng đinh tán khoảng 30 50% so với kết cấu đúc); - Tiết kiệm công sức, giảm giá thành, suất cao công nghệ tự động hoá; - Dễ bảo đảm điều kiện bền đều, nguyên vật liệu sử dụng hợp lý; - Có thể phục hồi chi tiết máy bị gãy hỏng phần bị mài mòn Nhược điểm: - Chất lượng mối hàn phụ thuộc trình độ công nhân; - Khó kiểm tra chất lượng bên mối hàn thiết bị đặc biệt Phạm vi sử dụng: ghép hàn dùng rộng rãi ngành chế tạo máy, đóng tàu, sản xuất nồi hơi, bình chứa, kết cấu công trình… Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.3 Mối ghép hàn Cách tính sức bền: Có trường hợp tính toán mối hàn:- Căn theo tải trọng để tìm chiều dài hàn cần thiết, từ thiết kế kết cấu hàn; - Căn theo kết cấu để định kích thước mối hàn kiểm nghiệm độ bền 1) Mối hàn giáp mối: a Kết cấu: Tùy theo bề dày thành phần ghép, hàn theo phương án: không cần gia công hàn cầ gia công hàn Đối với tiết máy có bề dày trung bình lớn, cần vát mép để hàn thấu Nếu hàn tự động, bề dày không cần gia công hàn tăng lên lần góc vát giảm xuống khoảng 30 45o Trong mối hàn giáp mối, thành phần hàn lại thành thể nguyên vẹn nên tính toán áp dụng công thức với tiết máy nguyên vẹn b Tính sức bền: Tiết diện nguy hiểm mối hàn giáp mối tiết diện chỗ miệng mối hàn hay tiết diện kề bên (do tính bị giảm bị nung nóng) Trường hợp mối hàn chịu lực kéo nén F mặt phẳng ghép: = F / (b.s) []’ đó: b, s - bề rộng bề dày ghép; []’ - ứng suất kéo (nén) cho phép mối hàn thép chịu tải trọng tónh (tra bảng) Trường hợp mối hàn chịu mômen uốn Mu mặt phẳng ghép: = M / Wu = 6.M / (b.s2) []’ = M / (b s2) F / (b s) []’ ; []’ mối hàn có giá trị Trường hợp mối hàn chịu F M: nhỏ [] vật liệu kim loại ghép Tỉ số []’ [] gọi hệ số sức bền: = []’ / [] = 0,9 1,0; cần tăng sức bền dùng mối hàn xiên, tính toán với []’ = [] Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.3 Mối ghép hàn 2) Mối hàn chồng: a Kết cấu: Tiết diện mối hàn hình vẽ Mối hàn chồng là: mối hàn bình thường, mối hàn lồi mối hàn lõm (giảm tập trung ứng suất gia công phức tạp) Tuỳ theo vị trí tương đối phương mối hàn phương chịu lực ta có: - Mối hàn dọc: phương mối hàn song song với phương lực, chiều dài mối hàn < 50.k; - Mối hàn ngang: phương mối hàn vuông góc với phương lực; - Mối hàn xiên: phương mối hàn làm góc với phương lực - Mối hàn hỗn hợp b Tính sức bền: Mối hàn chồng chịu lực kéo (nén) dọc ghép F: - Mối hàn dọc: tiết diện nguy hiểm tiết diện phân giác m-m Ứng suất tiếp phân bố không (do chuyển vị mép lớn mép trong) phân bố không chiều dài mối hàn l tăng thường giới hạn chiều dài mối hàn l: l 50.k tính theo giá trị trung bình: = F / (2.l.k.cos45o) []’ ; đó: l - chiều dài mối hàn; k.cos 45o = 0,7; k - chiều dày mối hàn; []’ - ứng suất cắt cho phép mối hàn (tra bảng) Khi ghép có tiết diện không đối xứng, lực phân bố cho mối hàn không đều: F1 = e2.F / (e1 + e2); F2 = e1.F / (e1 + e2) với F1, F2 - lực tác dụng lên mối hàn (1) vaø (2); = F1 / (0,7.k.l1) = F2 / (0,7.k.l2) .. .Chương 15 Chi tiết máy ghép 15.1 Khái niệm chung Các chi tiết máy ghép lại với thành mối ghép để truyền mơmen lực Trong trình chế tạo máy chi tiết ghép với nhau, tạo nên mối ghép tháo... d2 - đường kính tiết máy bao; E1, E2 - môđun đàn hồi tiết máy bị bao tiết máy bao, với thép E=(2122)104 Mpa, gang: E=(1214)104 Mpa; 1, 2 - hệ số poátxông tiết máy bị bao tiết máy bao; với thép... suất từ trục sang ma chi tiết quay ngược lại Mối ghép then bao gồm then, trục ma chi tiết quay Then chi tiết lắp rãnh chi tiết quay trục, cản dịch chuyển quay tương đối hai chi tiết Nhờ vào then