Tính toán mối hàn chồng chịu lực kéo, nén và momen

Tính mối hàn chồng chịu momen M trong mặt phẳng ghép

Khi chịu momen M, tấm ghép có xu hướng xoay xung quanh trọng tâm của tiết diện nguy hiểm, ứng suất tiếp lớn nhất τmax trong tiết diện này được tính theo công thức tính ứng suất xoắn lớn nhất trong dầm chịu xoắn : max. Khi chiều dài mối hàn dọc ld khá ngắn so với chiều dài mối hàn ngang ln : ld ≤ 0,5ln và chiều rộng cạnh hàn k nhỏ hơn kích thước b : k < b ⇒ có thể xem như ứng suất tiếp trong mối hàn dọc có phương song song với mối hàn này và phân bố đều dọc theo chiều dài ld của mối hàn dọc, còn ứng suất tiếp trong mối hàn ngang (hình 14.8c) phân bố giống như phân bố ứng suất uốn trong dầm chịu uốn.

Tính mối hàn chồng chịu lực kéo F (nén) và momen M trong mặt phẳng ghép

GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI

• Các phương pháp lắp để tạo mối ghép độ dôi
• Kiểm tra độ bền và biến dạng của chi tiết máy

Khả năng làm việc của mối ghép độ dôi lắp bằng phương pháp nung nóng hay làm lạnh lớn hơn bằng phương pháp ép (khoảng 1,5 lần). Tính toán mối ghép bằng độ dôi. Chúng ta cần tính toán độ dôi của mối ghép, từ đó chọn được kiểu lắp thích hợp. Độ dôi cần được tính toán sao cho bảo đảm hai điều kiện :. + Điều kiện bền của mối ghép : các chi tiết máy ghép không chuyển động tương đối với nhau. Nếu độ dôi không đủ lớn thì áp suất và do đó lực ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc không đủ lớn để thắng ngoại lực tác dụng lên mối ghép, khi đó các chi tiết máy ghép sẽ trượt tương đối với nhau. + Điều kiện bền của các chi tiết máy được ghép : nếu độ dôi quá lớn có thể làm các chi tiết máy ghép bị hỏng hoặc bị biến dạng quá nhiều, tác hại đến sự làm việc bình thường của chúng. Tính độ bền của mối ghép. Để các chi tiết máy được ghép không chuyển động tương đối với nhau, thì độ dôi phải đủ lớn, sao cho áp suất trên bề mặt lắp ghép phải tạo ra lực ma sát đủ lớn thắng được ngoại lực tác dụng. a) Áp suất cần thiết trên bề mặt lắp ghép. ƒ Khi mối ghép chịu lực dọc trụcFG. Để các chi tiết máy ghép không chuyển động tương đối :. Momen xoắn tác dụng lên chi tiết ghép tương đương với lực voìng t 2T. ƒ Mối ghép chịu lực dọc trụcFG. Do lực dọc trục F và lực vòng Ft vuông góc nhau nên điều kiện bền của mối ghép :. Khi chi tiết máy quay nhanh ⇒ lực ly tâm làm giảm áp suất trên bề mặt tiếp xúc ⇒ cần tăng thêm áp suất tính toán một lượng bằng ứng suất kéo do lực ly tâm gây nên tại bề mặt lỗ. b) Độ dôi cần thiết. Tuy nhiên, cần kiểm tra xem thử với độ dôi của kiểu lắp đã chọn, ứng suất và biến dạng sinh ra bên trong chi tiết máy có vượt quá giạ trở cho phẹp hay khọng. Theo lý thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, để trong các chi tiết máy không sinh ra biến dạng dẻo thì :σ = σ − σ ≤ σtd 1 3 ch với σch là giới hạn chảy của vật liệu chi tiết.

Theo công thức Lamê đối với ống dày, ứng suất hướng tâm σr và ứng suất tiếp tuyến σt trong các chi tiết trục và lỗ phân bố như trên hình 15.3. Ví dụ khi vòng trong ổ lăn, lắp ghép có độ dôi với trục, độ tăng đường kính ∆d2 (hình 15.4) khiến cho khe hở hướng tâm giữa các con lăn và các vòng giảm xuống nhiều, có thể gây hiện tượng kẹt con lăn. + Không xác định được chính xác khả năng truyền lực của mối ghép (vì khả năng truyền lực phụ thuộc vào độ dôi và hệ số ma sát; độ dôi thay đổi trong khoảng dung sai của kiểu lắp; hệ số ma sát phụ thuộc vào phương pháp lắp, độ nhám bề mặt, sự bôi trơn lúc ép..).

Ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành Cơ khí: dùng lắp ghép bánh răng, vô lăng, ổ lăn, đĩa tuabin vào trục; ghép các phần của trục khuỷu, các phần của bánh vít.

GHÉP BẰNG THEN, THEN HOA

• Tính mối ghép then bằng
• Tính mối ghép then hoa Hình 16.9a : Then hoa chữ nhật,

Khi ghép, then (hay moayơ) được đóng vào ⇒ áp lực trên hai bề mặt làm việc của then và trên hai bề mặt lắp ghép ⇒ then vát truyền được cả momen xoắn và lực dọc trục. Then tiếp tuyến làm việc dựa vào sự chèn dập hai bề mặt hẹp (hình 16.6a). Then vát có đầu Then vát không đầu. Nếu dùng một then tiếp tuyến thì chỉ truyền được momen xoắn một chiều. Then tiếp tuyến được dùng trong ngành chế tạo máy hạng nặng, chịu tải trọng lớn. Tính mối ghép then bằng. a) Dạng hỏng của mối ghép then bằng. b) Điều kiện bền dập. Giả thiết ứng suất dập phân bố đều trên bề mặt làm việc của then. Ứng suất dập sinh ra trên bề mặt làm việc và điều kiện bền :. c) Điều kiện bền cắt. ƒ Mối ghép then hoa dùng để ghép moayơ vào trục nhờ các răng trên trục lồng vào các rãnh trên moayơ (tương đương như mối ghép nhiều then, các then làm liền trên trục).

Tuy nhiên, tải trọng phân bố đều trên các răng; nhờ khe hở mặt bên nhỏ nên tránh được va đập khi tải trọng thay đổi chiều ⇒ dùng cho mối ghép chịu momen xoắn lớn, nhưng không yêu cầu cao về độ đồng tâm. + Với kiểu lắp theo đường kính trong d : Gia công chính xác kích thước d bằng cách mài tròn trong với lỗ, mài định hình với trục ⇒ độ đồng tâm cao hơn so với kiểu lắp theo đường kính ngoài D, nhưng đắt tiền hơn. + Với kiểu lắp theo đường kính ngoài D : Gia công chính xác kích thước D bằng cách mài tròn ngoài cho trục, chuốt ép cho lỗ ⇒ kiểu lắp này đơn giản, rẽ tiền hơn so với kiểu lắp theo đường kính trong, nhưng chỉ dùng được khi lỗ moayơ không nhiệt luyện hoặc có độ cứng không lớn (khi đó có thể chuốt ép được). õởnh tỏm theo cảnh bón B. Hỗnh 16.9c : Then hoa thỏn khai, định theo đường kính ngoài D. Hình 16.9d : Then hoa hình chữ nhật, định tâm theo đường kính trong d. a) Các dạng hỏng chủ yếu.

Dạng hỏng chủ yếu trong mối ghép then hoa là dập bề mặt làm việc (bề mặt tiếp xúc giữa then hoa và rãnh moayơ). Ngoài ra, do biến dạng dẻo và khe hở, gây nên chuyển động tương đối giữa các bề mặt làm việc ⇒ mối ghép có thể bị hỏng do mòn. b) Điều kiện bền dập. Tính toán quy ước theo điều kiện :. c) Điều kiện bền mòn.

MỐI GHÉP BẰNG REN

• Sự nới lỏng của mối ghép ren - Biện pháp phòng lỏng
• Tờnh bu lọng chởu lỉỷc ngang (lỉỷc tạc dủng vuọng gọc trủc bu lọng)
• Nhóm bulông chịu momen M nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục bulông Giả sử mối ghép nhóm bu lông có dạng đối xứng qua trọng tâm O của mối ghép (hình 17.8)

ƒ Vít cấy : là một thanh hình trụ, hai đầu có ren, một đầu được vặn vào lỗ ren của một chi tiết máy được ghép, đầu kia xuyên qua lỗ không có ren của chi tiết máy được ghép khác và vặn với đai ốc (hình 17.5c). ƒ Vòng đệm : làm bằng thép mỏng, đặt giữa đai ốc và chi tiết máy được ghép, có tác dụng bảo vệ bề mặt tiết máy khỏi bị cào xước khi vặn đai ốc, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt chi tiết máy được ghép và đai ốc, do đó giảm được ứng suất dập. Các loại ren dùng trong lắp ghép đều bảo đảm góc ma sát thay thế ϕ ’ nhỏ hơn góc nâng γ của ren, do đó dưới tác dụng của tải trọng tĩnh dọc trục, đai ốc không thể tự nới lỏng ra được (đai ốc bị tự hãm).

Tuy nhiên, khi bị va đập hay rung động, có thể có lúc tải trọng dọc trục F tác dụng từ bu lông lên đai ốc bị triệt tiêu ⇒ trên bề mặt tiếp xúc của ren không có áp lực ⇒ momen ma sát trong mối ghép ren : Mms = 0. Điều này chứng tỏ rằng khi bulông được siết chặt và không chịu tác dụng của ngoại lực thì ứng suất tương đương bằng 1,3 lần ứng suất kéo σk do bản thân V gây nên (30% ứng suất tăng lãn laì do Mr gáy ra). Do đó cần tính toán lực siết ban đầu V theo điều kiện bề mặt tiếp xúc của các tấm ghép không bị tách hở (nghĩa là trên bề mặt tiếp xúc của các tấm ghép vẫn luôn tồn tại một áp lực nào đó), đồng thời tính toán tải trọng toàn phần Fb tác dụng lên bu lông ⇒ từ đó tính toán được đường kính thân bu lọng.

Khi mối ghép chịu lực dọc trục F (do áp suất trong bình gây nên), một phần lực F là χF tác dụng lên bu lông làm bu lông dãn dài thêm một lượng : ∆λb, phần còn lại là (1− χ)F làm biến dạng nén của các tấm ghép giảm bớt một lượng : ∆λm. Để các tấm ghép không bị trượt tương đối với nhau, phải siết chặc bu lông để tạo nên lực ép V giữa các tấm ghép, sao cho lực ma sát Fms do V gây ra trên bề mặt tiếp xúc giữa các tấm ghép phải lớn hơn lực tác dụng F : Fms ≥F. Phương án (a) rẽ tiền hơn phương án (b) vì không cần gia công chính xác kích thước đường kính thân bu lông và lỗ, nhưng khi chịu cùng một lực F thì đường kính của bu lông trong phương án (a) sẽ lớn hơn.