BÀI GIẢNG CHI TIẾT máy CHƯƠNG 2

CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.1 Độ bền 2.1.1 Yêu cầu độ bền Chi tiết máy không đủ bền bị hỏng gẫy, vỡ, đứt ,cong, vênh, mòn, dập, rỗ bề mặt, vv… Chi tiết máy khơng cịn tiếp tục làm việc - Chi tiết máy bị biến dạng nhiều phá hỏng làm việc bình thường máy - Chi tiết máy khơng đủ bền bị gãy gây nguy hiểm, gây tai nạn lao động - Bề mặt chi tiết máy bị phá hỏng gây sai lệch hình dạng, ảnh hưởng lớn đến phân bố tải trọng bề mặt tiếp xúc, sinh nhiệt cao - Tùy theo dạng hỏng người ta chia độ bền làm loại: Độ bền thể tích độ bền bề mặt - Để tránh biến dạng dư lớn gãy hỏng, chi tiết máy cần có đủ độ bền thể tích - Để tránh phá hỏng bề mặt làm việc chi tiết máy phải có đủ độ bền bề mặt CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.1.2 Phương pháp tính độ bền - So sánh ứng suất sinh chi tiết máy chịu tải với ứng suất cho phép - Chi tiết máy đánh giá có đủ độ bền, thỏa mãn điều kiện bền σ ≤ [σ] τ ≤ [τ] S ≤ [S] Trong : τ σ ứng suất sinh chi tiết máy chịu tải [σ] [τ] ứng suất cho phép chi tiết máy S hệ số an tồn tính tốn chi tiết máy CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.1.3 Cách xác định ứng suất sinh chi tiết máy a Đối với chi tiết máy chịu tải trọng không đổi - Trường hợp chi tiết máy có trạng thái ứng suất đơn (chỉ có σ, có τ) ứng suất sinh chi tiết máy tính theo cơng thức sức bền vật liệu Ví dụ: Tính ứng suất kéo sinh chịu lực F: F k = A - Trường hợp chi tiết máy có ứng suất phức tạp (có τ σ ), lúc ứng suất sinh chi tiết máy lấy theo ứng suất tương đương σtđ Hoặc: td =  + 3  td =  +  CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY - Trường hợp diện tích tiếp xúc hai bề mặt lớn, ứng suất sinh tính theo ứng suất dập - Nếu diện tích tiếp xúc hai bề mặt nhỏ (ban đầu tiếp xúc theo đường theo điểm ), ứng suất sinh ứng suất tiếp xúc cực đại tâm vùng tiếp xúc, tính theo cơng thức Héc σH b Đối với chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi - Xét chi tiết máy làm việc với chế độ tải trọng thay đổi CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY Chế độ tải trọng tương đương thường chọn sau : Mtđ = M1 M1 : Tải trọng lớn chế độ tải trọng thay đổi - Tuổi bền tương đương chi tiết máy, đa số trường hợp, tính theo cơng thức: n M ttd =  ( i )m ti i =1 M1 Trong trường hợp để xác định số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tuổi bền tương đương tính theo cơng thức: n M i m2 ttd =  ( ) ti i =1 M Trong m mũ đường cong mỏi - Giá trị ứng suất: Được tính theo tải trọng Mtđ theo tải trọng M1 - Số chu kỳ ứng suất tính theo ttđ CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.2 Độ bền mòn 2.2.1 Ý nghĩa độ bền mòn - Độ bền mòn: Là khả chống lại suy giảm chiều dày lớp bề mặt tiếp xúc CTM - Mòn thường xảy chi tiết máy làm việc điều kiện ma sát ướt - Tác hại mịn: + Làm giảm độ xác máy, đặc biệt dụng cụ đo + Giảm hiệu suất máy, đặc biệt thiết bị động lực với hệ thống Pittông – xy lanh + Giảm độ bền chất lượng lớp bề mặt bị VD: Lớp nhiệt luyện, phun phủ … + Làm tăng khe hở liên kết động, dẫn tới tải trọng động tăng gây ồn + Mịn q nhiều phá hỏng CTM, làm cho CTM không hoạt động CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY - Để máy làm việc bình thường lượng mịn CTM không vượt trị số cho phép loại máy - Cường độ mòn thời gian sử dụng CTM phụ thuộc: + ƯS tiếp xúc áp suất + Vận tốc trượt + Sự bôi trơn + Hệ số ma sát tính chống mịn vật liệu - Biện pháp nâng cao độ bền mịn: + Bơi trơn bề mặt tiếp xúc + Dùng loại vật liệu giảm ma sát + Thay đổi tính bề mặt CTM nhiệt luyện, phun phủ… để tăng độ cứng bề mặt làm việc CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.2.2 Phương pháp tính độ bền mịn - Tính tốn độ bền mịn xuất phát từ điều kiện bảo đảm chế độ ma sát ướt - Giữa áp suất ( ứng suất tiếp xúc ) quãng đường ma sát có hệ thức: Pm s = Const Trong đó: P- Áp suất ( ứng suất tiếp xúc ) s- Quãng đường ma sát m – Số mũ phụ thuộc vào hệ số ma sát f bề mặt tiếp xúc + Ma sát nửa ướt ( f = 0,01-0,09 ) lấy m=3 + Ma sát nửa khô ( f = 0,1-0,3 ) lấy m=2 + Ma sát khơ có hạt mài bề mặt tiếp xúc ( f = 0,4-0,9 ) lấy m=1 - Nhận xét: + P lớn tuổi thọ CTM tăng + Số mũ m lớn tuổi thọ CTM tăng CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY - Để đảm bảo độ bền mòn, CTM tính theo cơng thức thực nghiệm sau: p≤[p] p.v ≤ [ p.v ] Trong đó: p- Áp suất bề mặt tiếp xúc v- Vận tốc trượt tương đối bề mặt 2.3 Độ cứng 2.3.1 Yêu cầu độ cứng - Chi tiết máy coi không đủ độ cứng, lượng biến dạng đàn hồi vượt giá trị cho phép Trong số trường hợp kích thước CTM xác định theo độ bền nhỏ phải lấy tăng lên để thỏa mãn điều kiện cứng - Khi CTM không đủ cứng, độ xác làm việc giảm Ảnh hưởng đến chất lượng làm việc CTM ghép khác với CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.3.2 Phương pháp tính tốn độ cứng - CTM đủ tiêu độ cứng thỏa mãn điều kiện cứng sau: Δl ≤ [Δl] y ≤ [y] θ ≤ [θ] φ ≤ [φ] Trong đó: Δl: Độ giãn dài CTM chịu tải y: Độ võng CTM bị uốn θ: Góc xoay CTM bị uốn φ: Góc xoắn CTM bị xoắn Các giá trị Δl, y, θ, φ tính theo cơng thức “ Sức bền vật liệu ” [Δl], [y], [θ], [φ] tra sổ tay thiết kế khí - Để đánh giá khả chống biến dạng CTM, dùng hệ số độ cứng C Hệ số độ cứng C tỷ số tải trọng tác dụng ( lực, mômen ) với biến dạng chúng gây CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.4 Khả chịu nhiệt 2.4.1 Yêu cầu khả chịu nhiệt - Trong trình làm việc ma sát cấu, máy phận máy bị nóng lên - Nhiệt độ làm việc cao trị số cho phép, gây tác hại sau: + Làm giảm tính vật liệu, dẫn đến làm giảm khả chịu tải CTM + Làm giảm độ nhớt dầu, mỡ bôi trơn, làm tăng khả mài mòn + Biến dạng nhiệt gây nên cong vênh CTM làm thay đổi khe hở liên kết động 2.4.2 Phương pháp tính toán nhiệt Máy phận máy coi đủ tiêu chịu nhiệt, thỏa mãn điều kiện chịu nhiệt: t0 ≤ [t] t: Nhiệt độ làm việc máy CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY - Nhiệt độ làm việc t máy xác định từ phương trình cân nhiệt Ω = Ω1 + Ω2 Ω: Nhiệt lượng sinh đơn vị thời gian Ω= 860.(1- η ).p (kCal/h) η: Hiệu suất làm việc máy p: Công suất làm việc máy Ω1 : Nhiệt lượng tỏa môi trường đơn vị thời gian Ω1 = At kt ( t- t0 ) ( kCal/h ) At : Diện tích tỏa nhiệt máy (m2) kt : Hệ số thoát nhiệt t: Nhiệt độ dầu ( ≤ 75 – 900 ) t0 : Nhiệt độ môi trường xung quanh Ω2 : Nhiệt độ thiết bị làm mát thải ( kCal/h ) - Thay giá trị vào phương trình cân nhiệt: 860.(1- η ).p= At kt ( t- t0 ) + Ω2 CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.5 Độ ổn định dao động 2.5.1 Nguyên nhân tác hại dao động - Dao động sinh nguyên nhân sau: CTM không đủ độ cứng, không cân vật quay, tốc độ làm việc cao … - Dao động làm cho CTM bị gãy - Làm giảm chất lượng làm việc máy 2.5.2 Phương pháp tính tốn dao động - Xác định tần số dao động riêng máy để tránh cộng hưởng - Tính biên độ dao động để xét xem có q trị số cho phép khơng  ... ứng suất sinh chi tiết máy chịu tải [σ] [τ] ứng suất cho phép chi tiết máy S hệ số an tồn tính tốn chi tiết máy CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2. 1.3 Cách xác...CHƯƠNG NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2. 1 .2 Phương pháp tính độ bền - So sánh ứng suất sinh chi tiết máy chịu tải với ứng suất cho phép - Chi tiết máy đánh... định ứng suất sinh chi tiết máy a Đối với chi tiết máy chịu tải trọng không đổi - Trường hợp chi tiết máy có trạng thái ứng suất đơn (chỉ có σ, có τ) ứng suất sinh chi tiết máy tính theo cơng