2. Hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn
3.3. Nhám bề mặt
3.3.1. Khái niệm.
Bề mặt của chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng mà tồn tại những nhấp nhô. Những nhấp nhô này là kết quả của quá trình biến dạng dẻo của bề mặt chi tiết sau khi cắt gọt lớp kim loại do vết lưỡi cắt để lại trên bề mặt của chi tiết gia công, là ảnh hưởng của rung động khi cắt, do tính chất của vật liệu gia công, do chế độ cắt, các thông số dụng cụ cắt, do dung dịch trơn nguội và nhiều nguyên nhân khác. Tuy nhiên sự không bằng phẳng này có những bước khác nhau và độ lớn khác nhau. Những nhấp nhô đó không phải đều thuộc về nhám bề mặt mà tuỳ thuộc theo độ lớn của các nhấp nhô người ta phân ra làm ba dạng sai số:
Dạng 1: Độ không phẳng bề mặt( sai lệch hình dạng) Dạng 2: Độ sóng bề mặt
36
Người ta còn xác định bước sóng và tỷ lệ các bước sóng đó với chiều cao nhấp nhô phù hợp với từng loại sai số.
- Loại nhấp nhô có chiều cao h1 là độ không phẳng bề mặt nó thuộc về sai số hình dáng.
- Loại nhấp nhô có chiều cao h2là độ sóng bề mặt. - Loại nhấp nhô có chiều cao h3là độ nhám bề mặt.
Người ta dựa vào tỷ số giữa bước nhấp nhô l và chiều cao nhấp nhô h 50
h
l : sai số thuộc về độ nhám bề mặt
: sai số thuộc về độ sóng bề mặt
: sai số thuộc về độ không phẳng bề mặt
Vậy nhám bề mặt là những nhấp nhô tế vi có bước và chiều cao nhấp nhô nhỏ, nó ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bảo vệ và độ bền của các chi tiết máy. Hay nhám là mức độ cao thấp của các nhấp nhô xét trong một phạm vihẹp của bề mặt gia công.
Nhám bề mặt có ảnh hưởng lớn đến chất lượng làm việc của chi tiết máy. Đối với những chi tiết trong mối ghép động ( ổ trượt, sống dẫn, con trượt...), bề mặt chi tiết làm việc trượt tương đối với nhau, nên khi nhám càng lớn càng khó đảm bảo hình thành màng dầu bôi trơn bề mặt trượt. Dưới tắc dụng của tải trọng các đỉnh nhám tiếp xúc với nhau gây ra hiện tượng ma sát nửa ướt, thậm trí của ma sát khô, do đó giảm thấp hiệu suất làm việc, tăng nhiệt độ làm việc của mối ghép. Mặt khác tại các đỉnh tiếp xúc, lực tập trung lớn, ứng suất lớn vượt quá ứng suất cho phép phát sinh biến dạng chảy phá hỏng bề mặt tiếp xúc, làm bề mặt bị mòn nhanh, nhất là thời kỳ mòn ban đầu. Thời kỳ mòn ban đầu càng ngắn thì thời hạn phục vụ của chi tiết càng giảm.
37 Đối với mối ghép có độ dôi lớn khi ép hai chi tiết vào nhau thì nhám bị sang phẳng, nhám càng lớn thì lượng san phẳng càng lớn, độ dôi của mối ghép càng giảm nhiều, giảm độ bề chắc của mối ghép.
Đối với những chi tiết làm việc ở trạng thái chịu tải chu kỳ và tải trọng động thì nhám là nhân tố tập trung ứng dễ phát sinh rạn nứt làm giảm độ bền mỏi của chi tiết.
Nhám càng nhỏ thì bề mặt càng nhẵm, khả năng chống lại sự ăn mòn càng tốt
3.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá nhám bề mặt.
Nhám bề mặt được đánh giá bằng độ nhấp nhô của prôfin được tạo thành bởi giao tuyến giữa bề mặt thực và mặt phẳng vuông góc với bề mặt thực. Nó nhận được bằng cách cắt bề mặt thực bằng một mặt phẳng, thường là mặt phẳng pháp tuyến.
Khác với sai lệch hình dạng và độ sóng bề mặt có bước nhấp nhô prôfin tương đối lớn, nhám bề mặt có bước nhấp nhô prôfin tương đối nhỏ, và được đánh giá trong một giới hạn phần bề mặt có chiều dài xác định gọi là chiều dài chuẩn l
Chuẩn để đánh giá bề mặt là các yếu tố hình học được xác định trong phạm vi chiều dài chuẩn, được tính toán so với đường trung bình của prôfin bề mặt.
* Khái niệm đường trung bình m:
- Đường trung bình là đường chuẩn, có hình dáng của prôfin danh nghĩa của bề mặt và chia prôfin thực trong phạm vi chiều dài chuẩn l sao cho tổng bình phương khoảng cách từ các điểm của prôfin thực tới đường này ( y1, y2, ...yn) là nhỏ nhất.
Hoặc có thể xác định đường trung bình là đường thẳng xác định trong chiều dài chuẩn chia prôfin thực ra làm hai phần có tổng diện tích các đỉnh lồi và đỉnh lõm bằng nhau.
F1 + F2 + F3 +...+ Fn= F1' + F2' +...+ Fn'
- Chiều dài chuẩn l: là phần chiều dài của bề mặt chi tiết được lựa chọn để đo độ nhám mà trong đó không có sự tham gia của các loại nhấp nhô khác có bước lớn hơn chiều dài chuẩn l.
Theo tiêu chuẩn quy định chiều dài chuẩn có các trị số sau:
38 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25mm
Theo TCVN 2511 - 95 để đánh giá độ nhám bề mặt người ta thường dùng hai chỉ tiêu sau:
+ Sai lệch trung bình số học của prôfin: Ra
Sai lệch trung bình số học của prôfin Ra là trị số trung bình của các khoảng cách
từ prôfin thực tới đường trung bình trong giới hạn chiều dài chuẩn
+/ Chiều cao nhấp nhô của prôfin theo10 điểm: Rz
Chiều cao nhấp nhô của prôfin tính theo 10 điểm là giá trị trung bình của trị tuyệt đối của chiều cao 5 điểm cao nhất của phần lồi và 5 điểm thấp nhát của phần lõm tới đường trung bình trong giớihạn chiều dài chuẩn.
5 5 1 min 5 1 max i i i i z H H R
Trong thực tế thường đánh giá nhám thông qua hai thông số Ra và Rz. Việc lựa chọn thông số Ra hay Rz phụ thuộc vào chất lượng yêu cầu và đặc tính kết cấu của bề mặt. Trong sản xuất sử dụng phổ biến thông số Ra vì cho phép đánh giá đầy đủ và chính xác những bề mặt có yêu cầu nhám trung bình, còn đối với những bề mặt quá thô hoặc quá nhỏ thì sử dụng chỉ tiêu Rz cho ta đánh giá chính xác hơn. Với cấp chính xác 5 10 suy ra Rz 0,25 T, cấp chính xác lớn hơn 10 thì Rz 0,125 T
Nhám bề mặt nhỏ gây khó khăn cho quá trình gia công, tuy nhiên trong một số trường hợp chúng cũng gây tác hại cho quá trình sử dụng.
Ví dụ như chi tiết xécmăng trong đông cơ đốt trong lấy từ 1 1,25 m là hợp lý còn Ra = 0,32 thì mòn nhanh vì khi đó nó không giữ được màng dầu bôi trơn.
3.3.3. Cách ghi ký hiệu nhám bề mặt.
Trong các bản vẽ thiết kế, để thể hiện yêu cầu nhám bề mặt, người dùng ký hiệu sau:
(1) : Ghi hai nội dung - Tên thông số và trị số được lựa chọn. Riêng đối với
39 thông số Ra không cần ghi tên mà chỉ cần ghi trị số.
- Nếu cần quy ước phương pháp gia công ta quy ước như hình vẽ.
Tuy nhiên nếu không quy ước thì không cần ghi ký hiệu để cho người gia công tự lựa chon phương pháp gia công
Ví dụ: Gia công bulông có thể gia công bằng hai cách là: + Gia công có phoi: tiện
+ Gia công không phoi: cán ren
(2) Nếu cần quy định phương pháp gia công tinh lần cuối thì ghi tên phương pháp vào vị trí đó.
(3) Nếu cần quy định chiều dài chuẩn thì ghi trị số chiều dài chuẩn được lựa chọn ở vị trí này.
(4) Nếu cần quy định phương các nhấp nhô.
Ký hiệu nhám của mỗi bề mặt trên bản vẽ chỉ ghi một lần trên đường bao thấy, hay đường kéo dài của đường bao thấy, đỉnh nhọn của ký hiệu hướng vào bề mặt cần ghi.
Nếu tất cả các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám thì ghi ký hiệu nhám chung ở góc trên bên phải cuả bản vẽ.
Hình 1.40. Kí hiệu nhám trên bản vẽ
40 Nếu phần lớn các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám kí hiệu chung ở góc bên phải bản vẽ và đặt trong dấu ngoặc đơn.
Nếu trên cùng một bề mặt có hai cấp độ nhám khác nhau thì dùng nét liền mảnh vẽ đường phân cách, đường phân cách không được vẽ lên đường gạch vật liệu của mặt cắt.
Độ nhám của bề mặt răng, then hoa thân khai được ghi trên mặt chia, khi trên bản vẽ không có hình chính diện.
Ký hiệu độ nhám bề mặt làm việc của ren được ghi ngay bên cạnh kích thước đường kính ren hoặc profin ren.
Hình 1.44 Hình 1.43
Hình 1.45 Hình 1.42
41
CÂU HỎI ÔN TẬP
1: Thế nào là tính lắp lẫn? Ý nghĩa của nó đối với sản xuất và sử dụng?
2: Phân biệt các kích thước danh nghĩa kích thước thước thực, kích thước giới hạn. Điều kiện đêt một chi tiết dật yêu cầu là gì?
3: Thế nào là sai lệch giới hạn, cách ký hiệu và công thức tính?
4: Thế nào là lắp ghép? Có mấy nhóm lắp ghép, đặc tính của từng nhóm? 5: Phân biệt dung sai của chi tiết và dung sai của lắp ghép?
6: Trình bầy cáchbiểu diễn sơ đồ phân bố dung sai của lắp ghép?
7. Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trơn TCVN 2244- 99 quy định bao nhiêu cấp chính xác và ký hiệu của chúng như thế nào ?
8. Thế nào là hệ thống lắp ghép lỗ và trục cơ bản ? Vẽ hình minh hoạ.
9. Sai lệch cơ bản là gì? TCVN 2244- 99 quy định dãy các sai lệch cơ bản như thế nào ?
10. Trình bầy các dạng sai lệch hình dáng, vị trí bề mặt và các dấu hiệu tương ứng để ký hiệu chúng?
11. Thế nào là nhám bề mặt và nguyên nhân phát sinh ra nhám? 12. Trình bầy các thông số đánh giá nhám bề mặt?
13. Giải thích các ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ?
BÀI TẬP
Bài 1. Một chi tiết trục có kích thước danh nghĩa dN = 45(mm), kích thước giới hạn lớn nhất dmax = 45,05(mm), kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin = 45,034(mm).
- Tính các sai lệch giới hạn và dung sai.
- Kích thực của trục sau khi gia công đo được là dt = 45,015(mm), hỏi chi tiết trục đã gia công có đạt yêu cầu không ? tại sao?
Đáp số: es = 0,05mm, ei = 0,034mm, Td = 0,016mm, chi tiết không đạt yêu cầu.
Bài 2. Một chi tiết lỗ có kích thước danh nghĩa DN= 52(mm), sai lệch giới hạn lớn nhất ES = 21(m), sai lệch giới hạn nhỏ nhất EI = 0
- Tính các kích thước giới hạn và dung sai.
- Kích thực của lỗ sau khi gia công đo được là Dt = 52,011(mm), hỏi chi tiết lỗ đã gia công có đạt yêu cầu không? tại sao?
42
Bài 3. Một mối ghép có độ hở, trong đó kích thước danh nghĩa của chi tiết lỗ và chi tiết trục là DN = dN = 55(mm), sai lệch của lỗ và trục ES = 34(m), EI = 18(m), es = 12(m), ei = 0(m), .
- Tính các kích thước giới hạn và dung sai của chi tiết. - Tính trị số độ hở trong mối ghép.
Đáp số: Dmax = 55,034mm, Dmim = 55,018mm, dmax= 55,012mm, dmin= 55mm, TD =0,016mm, Td = 0,012mm, Smax = 0,034mm, Smin = 0,006mm,
Stb = 0,02mm , TS = 0,028mm
Bài 4. Cho một mối ghép có độ dôi, trong đó chi tiết lỗ 0,018 005 , 0 50 , chi tiết trục 0,043 025 , 0 50 .
- Tính các kích thước giới hạn và dung sai của chi tiết. - Tính trị số độ dôi và dung sai của mối ghép.
Đáp số:
Dmax = 50,018mm, Dmim = 49,995mm, dmax= 50,043mm, dmin= 50,025mm, TD =0,023mm, Td = 0,018mm, Nmax = 0,048mm, Nmin = 0,007mm,
Ntb = 0,0205mm , TN = 0,041mm
Bài 5. Cho một mối ghép trung gian, trong đó chi tiết lỗ 0,020 015 , 0 64 , chi tiết trục 0 041 , 0 64 .
- Tính các kích thước giới hạn và dung sai của chi tiết. - Tính trị số độ hở, độ dôi và dung sai của mối ghép.
Đáp số:
Dmax = 64,020mm, Dmim = 63,985mm, dmax= 64mm, dmin= 63,959mm, TD =0,035mm, Td = 0,041mm, Smax = 0,061mm, Nmax = 0,015mm, Stb = 0,023mm, TS = TN = 0,076m
Bài 6: Một lắp ghép theo hệ thống lỗ trong đó DN = dN = 120mm. Dung sai của chi tiết lỗ TD =0,032mm, dung sai của chi tiết trục Td = 0,024mm, độ hở giới hạn nhỏ nhất Smin = 0,012mm.
-Vẽ sơ đồ lắp ghép xác định tính chất của mối ghép. - Tính trị số mỗi ghép vừa xác định.
43
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG DUNG SAI LẮP GHÉP. 1. Dung sai kích thước và lắp ghép các mối ghép thông dụng.
1.1. Dung sai lắp ghép ổ lăn.
1.1.1. Khái niệm.
Ổ lăn là một bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hoá trong ngành cơ khí, chúng được sản xuất ở các nhà máy có mức độ chuyên môn hoá rất cao.
Trong các máy móc và các khí cụ hiện đại, các ổ trượt thay thế bằng ổ lăn(ổ bi hoặc ổ đũa) ngày càng nhiều vì ma sát trong ổ lăn nhỏ hơn trong ổ trượt, ổlăn là một bộ phận máy được chế tạo hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn. Khi cần người ta chỉ việc mua về và sử dụng.
Cấu tạo của ổ lăn gồm có: vòng ngoài, vòng trong, con lăn, vòng cách. Con lăn có dạng cầu, trụ, đũa ...
Tuỳ theo kết cấu và khả năng chịu tải trọng mà có các loại ô lăn khác nhau: ổ chặn, ổ đỡ, ổ đỡ chặn.
44
* Cấp chính xác chế tạo kích thước ổ
TCVN 1484-85 quy định có 5 cấp chính xác của ổ lăn kí hiệu là: P0, P6, P5, P4, P2 (cho phép dùng kí hiệu 0,6,5,4,2). Mức độ chính xác tăng dần từ 0 đến 2.
Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác, đặc biệt là độ chính xác quay và tốc độ vòng của bộ phận máy có lắp ổ lăn mà người thiết kế sử dụng các ổ lăn cấp chính xác khác nhau. Trong chế tạo máy thường dùng ổ lăn cấp chính xác 0,6. Ổ lăn cấp chính xác 4,5 được sử dụng cho những bộ phận máy yêu cầu độ chính xác quay cao và tốc độ vòng lớn, ví dụ ổ lăn trục chính của máy mài. Ổ lăn cấp chính xác 2 được dùng khi yêu cầu độ chính xác đặc bịêt cao. Tương ứng với các cấp chính xác chế tạo ổ TCVN 1484-85 quy định dung sai của các thông số kích thước và độ chính xác quay ổ lăn.
Cấp chính xác chế tạo thường được kí hiệu cùng với số hiệu ổ, ví dụ : Ổ 6-205 có nghĩa là ổ cấp chính xác 6, số hiệu của ổ là 205. Còn đối với ổ cấp chính xác 0 chỉ ghi kí hiệu ổ, không ghi cấp chính xác, ví dụ : Ổ 305 có nghĩa là ổ cấp chính xác 0, số hiệu ổ là 305.
1.1.2. Dung sai lắp ghép ổ lăn. 1.1.2.1. Đặc tính lắp ghép của ổ lăn
Ổ lăn được lắp với trục theo bề mặt trụ trong của vòng trong và lắp với lỗ của hộp theo bề mặt trụ ngoài của vòng ngoài.
Các bề mặt lắp ghép của ổ lăn đều là các bề mặt lắp ghép trụ trơn, vì vậy miền dung sai kích thước trục và lỗ được chọn
theo tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trụ trơn theo TCVN 2245 – 99.
Miền dung sai kích thước các bề mặt lắp
ghép của ổ lăn (d và D) là không thay đổi và đã được xác định khi chế tạo ổ lăn. Do vậy khi sử dụng ổ lăn người thiết kế phải thay đổi miền dung sai kích thước trục và lỗ thân hộp để có các kiểu lắp có đặc tính phù hợp với điều kiện làm việc của ổ (có nghĩa là lắp vòng trong của ổ lăn với trục theo hệ thống lỗ và lắp vòng ngoài vào lỗ trên thân hộp theo hệ thống trục).
45
1.1.2.2.Dung sai lắp ghép ổ lăn
Ổ lăn là một bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hoá. Đường kính ngoài D của ổ lăn