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 bulông .
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……..
Mối ghép bằng vòng kẹp không yêu 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 không bị yếu đi do không 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 bulông . Nhờ vào lực ma sát này mà chi tiết ghép không bị trượt dưới tác dụng của mômen M= Fl và lực dọc trục Fα. Tuy nhiên truyền tải trọng nhờ lực ma sát không đáng tin cậy cho nên mối ghép bằng vòng kẹp sử dụng để truyền công suất nhỏ.
Ưu điểm của mối ghép bằng vòng kẹp là đơn giản để tháo lắp, thay đổi vị trí dễ dàng.
Mối ghép bằng vòng kẹp được thiết kế theo mômen xoắn T hoặc tải trọng dọc trục Fα .Nngoài ra cần thiết phải tính bulông. Quy luật phân bố áp suất theo bề mặt ma sát phụ thuộc vào độ cứng mayơ , khe hở hoặc độ dôi ban đầu.
Phụ thuộc vào công dụng mối ghép khi tính toán 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 công 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 bulông, z sai số bulông mỗi phía vòng kẹp.
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 vuông 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 toán ta giả sử áp lực p phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc, điều kiện bền mối ghép có thể biểu diễn theo công thức :
pfdb≥ T ; pfdb ≥ Fα
Mặt khác áp lực trên bề mặt ghép xác định theo công 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: Vfzd ≥ T; 2zVf ≥ Fα (17.51); Suy ra lực xiết V xác định theo công 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 không 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 toán mối ghép trong vòng kẹp phân bố các bulông về một hướng (H17.29a) được thực hiện theo (17.51). Thực tế nếu bulông 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 bulông không thay đổi, khi đó kết cấu biểu diễn theo tương tự kết cấu hình17.29b.
Từ công thức (17.53). ta suy ra công 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= (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó z là số bulông phân bố trên một hướng của trục ; k=(1,3->1,8) – hệ số an toàn . hệ số ma sát giữa gang và thép khi làm việc không có bôi trơn có giá trị f= 0,15->0.18. Sau khi xác định lực xiết V ta xá định đường kính bulông theo độ bền kéo.