5.5.1.1. Giới thiệu mối ghộp ren
a b c
Hỡnh 5.39. Mối ghộp bu lụng, vớt, vớt cấy
Mối ghộp ren, cỏc tấm ghộp đƣợc liờn kết với nhau nhờ cỏc chi tiết mỏy cú ren nhƣ: bu lụng, vớt, vớt cấy, đai ốc, cỏc lỗ cú ren.
Cỏc mối ghộp ren thƣờng dựng trong thực tế: mối ghộp bu lụng (hỡnh 5.39a), mối ghộp vớt (hỡnh 5.39b), mối ghộp vớt cấy (hỡnh 5.39c). Ngoài ra cũn cú mối ghộp ren ống, dựng để nối cỏc ống dẫn chất lỏng, chất khớ.
+ Mối ghộp bu lụng: Dựng ghộp cỏc tấm ghộp cú chiều dày nhỏ. Cỏc tấm ghộp đƣợc gia cụng lỗ, lắp bu lụng vào lỗcỏc tấm ghộp, vặn đai ốc vào bu lụng, xiết chặt ộp vào vào tấm ghộp lại với nhau. Cỏc tấm ghộp khụng thể đẩy đai ốc xoay trở ra đƣợc, do cú hiện tƣợng tựhóm trong mối ghộp ren.
125
+ Mối ghộp vớt: Dựng để ghộp cỏc tấm ghộp, trong đú cú một tấm ghộp chiều dày quỏ lớn. Ngƣời ta khoan và làm lỗ ren trờn tấm ghộp cú chiều dày lớn. Cỏc tấm ghộp khỏc đƣợc gia cụng lỗ. Đặt cỏc tấm ghộp chồng lờn nhau, sao cho tõm cỏc lỗ trựng lờn nhau. Vặn vớt vào lỗ ren, siết chặt để ộp cỏc tấm ghộp lại với nhau. Trong quỏ trỡnh sử dụng, nếu phải thỏo lắp nhiều lần, khụng nờn dựng mối ghộp vớt. Vỡ thỏo lắp nhiều lần sẽlàm hỏng lỗ ren, phải bỏ cả tấm ghộp đi.
+ Mối ghộp vớt cấy: dựng khi cú một tấm ghộp chiều dày quỏ lớn và mối ghộp phải thỏo lắp nhiều lần trong quỏ trỡnh sử dụng. Ngƣời ta làm lỗ ren trờn tấm ghộp cú chiều dày lớn, làm lỗ trờn cỏc tấm ghộp cũn lại. Vặn vớt cấy vào lỗren (cũn gọi là cấy vớt) lắp cỏc tấm ghộp khỏc vào vớt ấy. Vặn đai ốc vào vớt cấy, xiết chặt đểộp cỏc tấm ghộp lại với nhau.
Nguyờn tắc liờn kết trong mối ghộp ren lắp cú khe hở giữa thõn bu lụng và lỗ của tấm ghộp: Để tạo mối ghộp ren ta xiết đai ốc bằng mụ men xoắn T, cỏc tấm ghộp đƣợc ộp chặt với nhau bởi lực siết V (hỡnh 5.40). Trờn bề mặt tiếp xỳc của 2 tấm ghộp cú lực ma sỏt Fms, lực ma sỏt cản trở sựtrƣợt tƣơng đối giữa hai tấm ghộp.
Hỡnh 5.40. Tạo mối ghộp lắp cú khe hở
Cỏc mối ghộp bu lụng khụng cú khe hở (hỡnh 5.40), làm việc tƣơng tự nhƣ mối ghộp đinh tỏn. Đai ốc gần nhƣ đúng vai trũ của mũ đinh tỏn, lực xiết V chỉtỏc dụng hỗ trợ thờm cho mối ghộp. Khi tớnh toỏn mối ghộp, khụng kể đến lực ma sỏt trờn mặt tấm ghộp do lực xiết V gõy ra. Hỡnh 5.41. Mối ghộp khụng cú khe hở V V T T
126
Trong chƣơng này chỳng ta chỉxột cỏc mối ghộp ren cú khe hở.
5.5.1.2. Cỏc chi tiết mỏy dựng trong mối ghộp ren
- Bu lụng, thƣờng là thanh kim loại hỡnh trụ, một đầu cú ren để vặn với đai ốc hoặc lỗ ren, một đầu cú mũ hỡnh sỏu cạnh hoặc hỡnh vuụng, để tra cỏc chỡa khúa xiết bu lụng (hỡnh 5.41). Ren trờn bu lụng đƣợc gia cụng bằng bàn ren, tiện ren, hoặc cỏn ren.
Bu lụng đƣợc phõn ra: bu lụng thụ, bu lụng bỏn tinh, bu lụng tinh, bu lụng cú khe hở, bu lụng lắp khụng cú khe hở.
Bu lụng là chi tiết mỏy đƣợc tiờu chuẩn húa cao. Bu lụng cú ren hệ Một và Anh
Bu lụng cú ren trỏi, bu lụng cú ren phải.
Hỡnh 5.42. Bu lụng Hỡnh 5.43. Vớt
Hỡnh 5.44. Vớt cấy Hỡnh 5.45. Đai ốc
- Vớt, cú hỡnh dạng, kớch thƣớc tƣơng tự nhƣ bu lụng, chỉ khỏc ở phần mũ (hỡnh 5.43). Mũ vớt cú nhiều hỡnh dạng, mũ vớt đƣợc xẻ rónh, hoặc làm lỗ 4 cạnh chỡm để tra chỡa vặn. Vớt cũng đƣợc tiờu chuẩn húa.
- Vớt cấy: là thanh hỡnh trụ, hai đầu cú ren (hỡnh 5.44). Một đầu ren cấy vào lỗ ren của tấm ghộp, đầu cũn lại vặn với đai ốc.
127
- Đai ốc cú 6 cạnh, cú ren trong (hỡnh 5.45).Ren trờn đai ốc đƣợc gia cụng bằng ta rụ, hoặc tiện. Đai ốc cũng đƣợc chia ra: đai ốc thụ, đai ốc bỏn tinh và đai ốc tinh.
Hỡnh 5.46: Đệm thường, đệm vờnh, đệm gập, đờm cỏnh
- Vũng đệm, chủ yếu để bảo vệ bề mặt cỏc tấm ghộp khụng bịxƣớc, một sốvũng đệm cũn cú tỏc dụng phũng lỏng. Cỏc loại đệm thƣờng dựng: đệm thƣờng, đệm vờnh, đệm gập, đệm cỏnh (hỡnh 5.46).
5.5.1.3. Kớch thước chủ yếu của mối ghộp ren
Khi xem xột hỡnh dạng, kớch thƣớc của mối ghộp ren, ngƣời ta quan tõm đến kớch thƣớc chủ yếu sau đõy:
+ Chiều dày tấm ghộp, ký hiệu là S1, S2, mm.
+ Đƣờng kớnh thõn bu lụng d, mm, giỏ trị của d lấy theo dóy sốtiờu chuẩn. Vớ dụ: 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; (14); 16; 18; 20; (24); (27); 30; (33); 36; 42; 48;
+ Đƣờng kớnh chõn ren d1, mm, đƣợc tiờu chuẩn theo d. + Đƣờng kớnh trung bỡnh d2, mm, d2= (d+ d1)/2.
+ Chiều dài của thõn bu lụng, ký hiệu là l, mm, đƣợc lấy theo chiều dài của tấm ghộp.
+ Chiều dài đoạn cắt ren của bu lụng l1, thƣờng lấy l1≥ 2,5.d.
+ Chiều cao mũ bu lụng, ký hiệu là H1, mm, thƣờng lấy H1= (0,5ữ 0,7).d + Chiều cao của đai ốc H, thƣờng lấy H= (0,6ữ 0,8).d
+ Bƣớc ren, ký hiệu là pr, mm, giỏ trị của pr đƣợc tiờu chuẩn húa theo d.
Giỏ trị bƣớc ren theo TCVN, mm: 0,5; 0,6; 0,7; 0,75; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0.
+ Tiết diện mặt cắt ngang của ren, cú diện tớch mặt cắt A, tiết diện của ren đƣợc tiờu chuẩn húa
Ren hệMột, tiết diện ren là hỡnh tam giỏc đều.
Ren hệ Anh, tiết diện ren là hỡnh tam giỏc cõn, cú gúc ởđỉnh là 550 + Chiều cao làm việc của tiết diện ren h, mm.
+ Bƣớc của đƣờng xoắn vớt (tạo nờn đƣờng ren) λ. + Gúc nõng đƣờng xoắn vớt, γ; cú tgγ= λ/ (π.d2). + Sốđầu mối ren zr, thƣờng dựng ren một đầu mối.
128 Ren một đầu mối cú λ= pr
Ren hai đầu mối cú λ= 2.pr
Hỡnh 5.47. Kớch thước chủ yếu của mối ghộp ren
5.5.1.4. Ghi ký hiệu lắp ghộp cho mối ghộp ren
Vớ dụ, ký hiệu của mối ghộp ren ghi: M20ì 1,5ì 2(Pl) LH- 4H6H/4j Trong đú:
+ M20 biểu thị ren tam giỏc hệMột, cú đƣờng kớnh thõn bulong d= 20mm,
+ Số 1,5 biểu thịdựng ren bƣớc nhỏ pr= 1,5 mm (nếu dựng bƣớc ren bỡnh thƣờng thỡ khụng phải ghi)
+ Ký hiệu 2(Pl) chỉren 2 đầu mối (nếu ren 1 đầu mối thỡ khụng cần ghi) + Chữ LH chỉren trỏi (nếu ren xoắn phải thỡ khụng cần phải ghi)
+ Ký hiệu 4H6H là miền dung sai của lỗđai ốc, đƣờng kớnh trung bỡnh D2 cú cấp chớnh xỏc 4 sai lệch cơ bản kiểu H, đƣờng kớnh trong của đai ốc D1 cú cấp chớnh xỏc 6 sai lệch cơ bản kiểu H (nếu kớch thƣớc D2 và D1 cựng miền dung sai thỡ chỉ ghi một lần ).
+ Ký hiệu 4j biểu thị miền dung sai đƣờng kớnh trung bỡnh d2 của bu lụng, cấp chớnh xỏc 4 sai lệch cơ bản kiểu j, d2= (d+ d1)/ 2.
5.5.1.5. Hiện tượng tự nới lỏng và cỏc biện phỏp phũng lỏng
Khi chịu tải trọng rung động hoặc va đập, mối ghộp ren bị nới lỏng ra, lực xiết V giảm dần, cú khi bằng khụng. Đõy là hiện tƣợng tự nới lỏng. Hiện tƣợng tƣ nới lỏng đƣợc giải thớch nhƣ sau:
+ Ta xiết bu lụng và đai ốc bằng mụ men xoắn T, cỏc tấm ghộp bịộp lại bởi lực xiết V. Quan hệ giữa T và V đƣợc xỏc định nhƣ sau:
T= V.tg(γ+ρ’). d2/2+ V.f.dtx/2 (5.19) Trong đú ρ’ là gúc ma sỏt tƣơng đƣơng, f là hệ sốma sỏt trờn mặt tiếp xỳc giữa đai ốc và vũng đệm, dtx là đƣờng kớnh trung bỡnh của bề mặt tiếp xỳc giữa đai ốc và vũng đệm.
129
+ Khi bịộp, cỏc tấm ghộp cú tỏc dụng lờn bu lụng và đai ốc một phản lực đẩy Ft, phản lực đẩy Ft= V. Do cú tớnh chất tựhóm (γ< ρ’), nờn phản lực Ft khụng thểlàm bu lụng và đai ốc xoay để nới lỏng mối ghộp ra đƣợc.
+ Muốn thỏo mối ghộp ra, cần phải xoay đai ốc và bu lụng theo chiều thỏo bằng momen xoắn Tr= Ft.tg(ρ’- γ).d2/ 2+Ft.f.dtx/ 2. Lực Ft càng lớn, thỡ cần mụ men xoay ra Tr càng lớn. Trƣờng hợp Ft= 0 đai ốc cú thể xoay tự do.
+ Khi chịu tải trọng va đập hoặc rung động, cú những thời điểm cỏc tấm ghộp tự ộp chặt vào nhau, khụng cũn phản lực Ft đẩy lờn bu lụng và đai ốc (Ft= 0). Vào thời điểm này do rung động đai ốc cú thể xoay qua, xoay lại. Bị tấm ghộp cản trở, đai ốc khụng xoay vào đƣợc. Đai ốc cú thể tự do xoay theo chiều mở ra. Tớch lũy rất nhiều thời điểm nhƣ thếlàm cho đai ốc bị nới lỏng dần ra.
+ Một lý do khỏc gúp phần làm mối ghộp tự nới lỏng là: do rung động hệ số ma sỏt trờn bề mặt tiếp xỳc của ren giảm đỏng kể, gúc ma sỏt tƣơng đƣơng ρ’ giảm, điều kiện tựhóm trong mối ghộp cú những thời điểm khụng đảm bảo, vào thời điểm đú đai ốc cú thể bịđẩy ra một chỳt.
Biện phỏp phũng nới lỏng. Cú thểphũng lỏng bằng hai cỏch: - Tạo phản lực phụ Fphluụn luụn đẩy bu lụng và đai ốc:
Hỡnh 5.48. Dựng 2 đai ốc, đệm vờnh, nỳng, tỏn đầu bu lụng đểphũng lỏng
+ Dựng hai đai ốc (đai ốc cụng). Hai đai ốc luụn đẩy nhau bằng lực phụ Fph. + Dựng đệm vờnh. Đệm vờnh giống nhƣ một lo xo, luụn đẩy vào đai ốc một lực phụ Fph.
- Ngăn cản khụng cho bu lụng và đai ốc xoay tƣơng đối với nhau:
+ Dựng đệm gập: Vấu của đệm nằm trong rónh trờn thõn bu lụng, gúc của đệm gập vào một mặt của đai ốc, sẽ hạn chế chuyển động xoay tƣơng đối giữa bu lụng và đai ốc.
+ Dựng đệm cỏnh: Vấu của đệm nằm trong rónh trờn thõn bu lụng, một cỏnh của đệm gập vào rónh trờn của đai ốc, sẽ hạn chế chuyển động xoay tƣơng đối giữa bu lụng và đai ốc.
+ Nỳng: Tỏn đầu bu lụng hoặc hàn đớnh đai ốc với bu lụng, hạn chế khụng cho đai ốc chuyển động xoay ra, nới lỏng mối ghộp.
130
5.5.1.6. Vật liệu
Vật liệu chủ yếu dựng cho cỏc tiết mỏy cú ren là thộp cỏc bon thụng thƣờng thộp cỏc bon chất lƣợng tốt hoặc thộp hợp kim. Tiờu chuẩn quy định 12 cấp bền đối với bu lụng, vớt và vớt cấy bằng thộp. Bảng 5.7 trỡnh bày cấp bền và cơ tớnh của một số mỏc thộp Liờn Xụ chế tạo tiết mỏy cú ren.
Bảng 5.7. Cơ tớnh một sốmỏc thộp chế tạo tiết mỏy cú ren
Cấp bền của bu lụng
σb, MPa σch, MPa Mỏc thộp
min max Bu lụng Đai ốc
3.6 300 490 200 CT3; 10 CT3 4.6 400 550 240 20 CT3 5.6 500 700 300 30, 35 10 6.6 600 800 360 35; 45; 40Г 15 8.8 800 1000 640 35X; 38XA 20; 35; 45 10.9 1000 1200 900 40Г2; 40X 35X; 38XA
Ghi chỳ: Cấp bền của bu lụng đƣợc biểu thị bằng hai số. Số đầu nhõn với 100 cho trị
số giới hạn bền nhỏ nhất tớnh bằng MPa, số thứ hai chia cho 10 biểu thị tỷ số giới hạn chảy với giới hạn bền σch/σb
Chọn vật liệu phải căn cứ vào điều kiện làm việc, khả năng chế tạo và cỏc yờu cầu về kớch thƣớc khuụn khổ và khối lƣợng. Nếu khụng cú những yờu cầu đặc biệt, ngƣời ta thƣờng chế tạo bu lụng, vớt... bằng thộp CT3 hoặc thộp 10, 20, 30... Thộp 35, 45 nhiệt luyện đạt đƣợc cơ tớnh cao đƣợc dựng khi cần giảm kớch thƣớc, khối lƣợng kết cấu. Dựng bu lụng thộp hợp kim giới hạn bền cú thể đến 1800MPa hoặc hơn nữa. Trƣờng hợp cần giảm khối lƣợng, ngƣời ta dựng bu lụng bằng hợp kim titan.
Đai ốc đƣợc chế tạo bằng cựng loại vật liệu nhƣ bu lụng hoặc vật liệu cú độ bền thấp hơn chỳt ớt.