cứng nguội lớp bề mặt... Khi đĩ độ rắn bề mặt tăng lên, trong lớp bễ
mặt cĩ ứng suất dư nén...
2.3 ĐỘ CỨNG
3.3.1 Khái niệm cơ bản
Độ cứng là khả năng chống lại sự biến đổi hình dáng và kích thước của chí tiết máy dưới tác dụng của tải trọng. Độ cứng là một thước của chí tiết máy dưới tác dụng của tải trọng. Độ cứng là một
trong những chỉ tiêu quan trọng về khả năng làm việc của chỉ tiết
máy. Nếu một chi tiết máy khơng đủ độ cứng, khi làm việc sẽ bị biến đạng đàn hồi vượt quá trị số cho phép, do đĩ sẽ phá hủy điều kiện
iàm việc bình thường của chỉ tiết máy và các chỉ tiết lắp ghép.
Theo tính chất của tải trọng là tĩnh hay động, ta cĩ độ cứng tĩnh hay động. Người ta cịn phân biệt độ cứng thể tích liên quan đến biến dạng của tồn bộ vật liệu chi tiết và độ cứng tiếp xúc liên quan đến
biến dạng của các lớp bê mặt tại chỗ tiếp xúc.
2.3.2 Tính tốn độ cứng
Chỉ tiêu tính tốn độ cứng là nhằm giới bạn biến đạng trong
phạm vi cho phép, phụ thuộc vào tải trọng tác dụng.
1- Độ cứng thể tích: Tính độ cứng thể tích xuất phát từ điều kiện chuyển vị thực (chuyển vị dài hoặc chuyển vị gĩc) khơng được vượt quá chuyển vị thực (chuyển vị dài hoặc chuyển vị gĩc) khơng được vượt quá
- Khi chỉ tiết máy chịu lực đọc trục: Km
AI = T8 < [AI] (2.25)
trong đĩ: E„ - lực kéo dọc trục; # - mơđưn đàn hồi (MPa)
¡ - chiều đài chỉ tiết; A - tiết điện mặt cắt ngang chỉ tiết [A/] - biến dạng dài cho phép.
- Khi chỉ tiết máy chịu tác động mơmen uốn: f < [ƒJ và 6 < [6]
trong đĩ: ƒ, 9 - độ võng (mm) và gĩc xoay tính tốn (độ) [1, t8] - độ võng mm) và gĩc xoay cho phép (độ).
- Khi chỉ tiết máy chịu tác động mơmen xoắn, thì gĩc xoắn:
. < lại] (2.26)
@=
trong đĩ: 7 - mơmen xoắn, Nmưm; G - mơđun đàn hồi trượt, MPa
¿ - chiều đài tính, mm; .J,- mơmen quán tính độc cực, mm”
@, [@] - gĩc xoắn tính tốn và cho phép.
Thơng thường các giá trị [Ai], [Ay], [6], [lọ] được cho trước trong
các sổ tay kỹ thuật hay theo yêu cầu làm việc của bộ phận cơng tác
(tham khảo chương 10).
9. Độ cứng tiếp xúc: Ở những vị trí lắp ghép các chỉ tiết máy với nhau, khi chịu tải bể mặt tiếp xúc bị biến dạng. Độ cứng tiếp xúc biểu nhau, khi chịu tải bể mặt tiếp xúc bị biến dạng. Độ cứng tiếp xúc biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và biến dạng tại các chỗ tiếp xúc trên bề mặt. Chỗ tiếp xúc cĩ thể là điểm (ổ bị: con lăn với vịng trong và vịng ngồi...), đường thẳng (tiếp xúc giữa hai cặp bánh răng, bánh ma
sát, ổ đũa...). ˆ
°
Độ cứng tiếp xúc được xác định theo cơng thức: j = — ì _-=
trong đĩ: Z, - lực nén; y - đại lượng biến dạng do tiếp xúc.
Đại lượng biến dạng tiếp xúc y giữa con lăn và mặt phẳng (H.2.12a) cĩ thể tính theo cơng thức Belaev [91]: , (H.2.12a) cĩ thể tính theo cơng thức Belaev [91]: ,
,
Eˆd
trong đĩ: ở - đường kính con lăn; E - mơđun đàn hồi.
Ở những chỉ tiết quan trọng như trục chính lắp trên ổ lăn, biến
đạng tiếp xúc đĩng vai trị quan trọng hơn là biến dạng thể tích.
Các chỉ tiêu thiết kế : 51 a) b) ˆ 22
Hình 9.12 a) Độ biến dạng khi tiếp xúc điểm
b) Độ biến dạng khi tiếp xúc theo mặt phẳng
Do độ chính xác của bề mặt tiếp xúc, bao gồm cá độ nhấp nhơ
bể mặt và độ khơng phẳng, khi chịu tải lần một, bề mặt bị nén lại,
các đỉnh nhấp nhơ biến dạng và ép sít lại với nhau. Vì biến đạng tế vi
khơng đàn hỗi nên khi chịu tải các lần sau đĩ, bê mặt tiếp xúc khơng cịn biến dạng tế vi nữa mà chỉ cịn biến dạng thơ (H.2.12b). Do vậy cịn biến dạng tế vi nữa mà chỉ cịn biến dạng thơ (H.2.12b). Do vậy khi khảo sát độ cứng tiếp xúc, phải lưu ý đến bể mặt tiếp xúc, độ nhấp nhơ và thứ tự lần chịu tải. Trong trường hợp này, độ cứng j cĩ
thể tính theo cơng thức K.V/Votinov [91]:
¡_ Áp: (2.28)
y
trong đĩ: p, - áp suất riêng ở chỗ tiếp xúc (N/nm?, MPa)
+y - biến dạng tiếp xúc; A - điện tích bể mặt tiếp xúc.
Biến dạng tiếp xúc y được xác định bằng cơng thức:
y =:Kp? (2.29)?
trong đĩ: K - hệ số; m - chỉ số mũ.
Từ cơng thức (2.28) và (2.29) suy ra:
._ P”Á
JỐg—
Hệ số X và chí số mũ m phụ thuộc vào phương pháp gia cơng bể mặt. Khi p„ thay đổi trong khoảng từ 0,1+0,BMPa và đơn vị của biến dạng y là ;ưn thì giá trị của K và m như sau:
K=0,B-+ 0,65; m = 0,5 khi cạo thơ bề mặt
K =0,25 : 0,3; m = 0,5 khi cạo thường K=0,1ỗ + 0,2; m = 0,4+0,5 khi bào và mài tỉnh.
Khi lắp ổ trên trục hoặc thân ổ cĩ độ biến dạng y = 0,1:0,6iưn và áp suất pạ = LÄfPa, thì trường hợp này tính tốn đối với đường dẫn và áp suất pạ = LÄfPa, thì trường hợp này tính tốn đối với đường dẫn
hướng trượt.
Đối với các trục chính làm việc trên ổ đỡ, người ta tính độ cứng theo độ cứng thể tích kết hợp với độ cứng tiếp xúc. Độ cứng của các
trục chính các máy cơng cụ nằm trong khoảng (0,5 + 2).10” N/mm. 2.8.8 Các phương pháp nâng cao độ cứng
Độ cứng là một trong những chỉ tiêu làm việc quan trọng của
máy. Người thiết kế phải tính tốn kích thước, chọn vật liệu, hình đáng
kích thước sao cho máy và chi tiết máy thiết kế ra phải cĩ độ cứng cao mà ít tốn vật liệu, tính cơng nghệ cao, tức là tối ưu độ cứng phải:
Dùng oật liệu hợp lý: vật liệu cĩ mơđun đàn hồi cao, cĩ thể dễ dàng chế tạo các chỉ tiết cĩ hình dáng phức tạp và tiết diện hợp lý.
Trong thực tế thường sử dụng thép, gang... (vì độ cứng tỷ lệ thuận với
mơđun đàn hỏi E, G...). -
Chọn hình dáng tiết diện ngang hợp lý: độ cứng tỷ lệ thuận với - mơmen quán tính tiết diện hoặc mơmen chống xoắn W,. Các giá
trị này càng cao thì độ cứng càng cao. Trong kết cấu cĩ thể tạo gân, sườn bên trong để tăng độ cứng uốn và xoắn. sườn bên trong để tăng độ cứng uốn và xoắn.
Chọn kết cấu chịu tải trọng hợp lý: