Tính mối hàn chồng 1. Sự phá hỏng mối hàn chồng v- 123docz.net

nhau (Hình 7-8), ứng với đường 1 là mối hàn hàn bình thường, đường 2 là mối hàn lõm, đường 3 là mối hàn lồi. Mối hàn bình thường được dùng rộng rãi nhất. Mối hàn lồi gây tập trung ứng suất.

Mối hàn lõm giảm được sự tập trung ứng suất nhưng phải qua gia công cơ mới tạo được. n

1 2 k 3

Hình 7-8: Tiết diện ngang của mối hàn chồng - Khi chịu bất cứ loại tải trọng nào, mối hàn chồng

cũng bị cắt đứt theo tiết diện pháp tuyến n-n, ứng suất trên tiết diện nguy hiểm là ứng suất cắt τ.

Do đó điều kiện bền của mối hàn có thể viết:

τ ≤ [τ]’ (7-1)

trong đó τ là ứng suất cắt sinh ra trên mối hàn, [τ]' là ứng suất cắt cho phép của mối hàn.

Bất đẳng thức (7-1) cũng là chỉ tiêu dùng để tính toán kiểm tra bền hoặc thiết kế mối hàn.

7.3.2. Tính mối hàn chồng chịu lực

Xét mối hàn chồng chịu lực kéo F, trình bày trên Hình 7-9.

Nhận xét

ld1

b2 ln1 ld2

F F

- Dưới tác dụng của lực F, ứng suất sinh ra trên mối hàn ngang thường lớn hơn ở mối hàn dọc, trên mối hàn dọc ứng suất phân bố không đều dọc theo mối haìn.

- Để đơn giản cho việc tính toán, trong trường hợp ld ≤ 50.k người ta coi ứng suất

Hình 7-9: Mối hàn chồng chịu lực

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 7: Mối ghép hàn phân bố đều trên mối hàn dọc, và ứng suất τd trên mối hàn dọc được coi như bằng ứng suất τn trên mối hàn ngang. Sai số do giả thiết trên được bù lại bằng cách chọn hợp lý giá trị ứng suất cho phép của mối hàn.

- Có thể viết được phương trình cân bằng giữa nội lực và ngoại lực F = Fd1 + Fd2 + Fn1 + Fn2

Fd1 = τ.k.cos450.ld1 Fd2 = τ.k.cos450.ld2 Fn1 = τ.k.cos450.ln1 Fn2 = τ.k.cos450.ld1

- Từ phương trình trên, lấy gần đúng cos450 = 0,7 , ta có công thức tính ứng suất τ sinh ra trên mối hàn chồng:

) (

7 ,

0 k ld1 ld2 ln1 ln2 F

+ +

= +

τ (7-2)

Kiểm tra bền mối hàn chồng chịu lực

Đã có mối hàn với đầy đủ các kích thước, và lực tác dụng F, cần phải kết luận xem mối hàn có đủ bền hay không. Các bước tính toán theo trình tự sau:

- Xác định ứng suất cho phép [τ], bằng cách tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm.

- Xác định kích thước l và k của mối hàn. Kiểm tra điều kiện ld ≤ 50k.

- Tính ứng suất sinh ra trong mối hàn theo công thức (7-2).

- So sánh τ và [τ]', rút ra kết luận:

+ Nếu τ > [τ]', mối ghép không đủ bền, sẽ bị hỏng trong quá trình làm việc.

+ Nếu τ quá nhỏ hơn [τ]', mối ghép quá dư bền, có tính kinh tế không cao.

+ Nêu τ ≤ [τ]', độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao.

Thiết kế mối hàn chồng chịu lực

Chúng ta có các tấm ghép, và biết lực tác dụng, cần phải vẽ kết cấu của mối hàn. Các bước tính toán theo trình tự sau:

- Xác định ứng suất cho phép [τ]', bằng cách tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm.

- Xác định kích thước k của mối hàn, có thể lấy k ≤ Smin. - Giả sử chỉ tiêu (7-1) thỏa mãn, ta có

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 7: Mối ghép hàn

2 1 2 1

] ) [ (

7 ,

0 ≤ τ

+ +

+ d n n

d l l l

l k

F ,

hay [ ]' 7

0 ≤ τ

Σli k F

Suy ra ' ] [ 7 , 0 kτ li = F

- Chia chiều dài tổng Σli thành các mối hàn dọc và mối hàn ngang. Các mối hàn dọc phải chọn sao cho chiều dài ldi ≤ 50k. Các mối hàn ngang phải chọn sao cho chiều dài lni ≤ bmin.

- Vẽ kết cấu của mối hàn.

7.3.3. Tính mối hàn chồng chịu mô men uốn trong mặt phẳng ghép Xét mối hàn chồng chịu mô men uốn M, biểu diễn trên Hình 7-10.

ld1

ln1 b1

ld2

O r1 r2 Nhận xét

- Khi chịu mô men uốn M, mối hàn có xu hướng xoay quanh trọng tâm O. Ứng suất phân bố dọc theo các mối hàn là không như nhau, phương của ứng suất tại mỗi điểm vuông góc với bán kính kẻ từ tâm O đến điểm đang xét. Gía trị của ứng suất

tỷ lệ với độ lớn của bán kính. Hình 7-10: Mối hàn chồng chịu mô men - Song để đơn giản cho việc tính toán, với mối hàn có chiều dài ldi ≤ 50k người ta

coi ứng suất τd trên mối hàn dọc phân bố đều và có phương dọc theo mối hàn.

Còn ứng suất τn trên mối hàn ngang phân bố giống như quy luật phân bố ứng suất uốn trên thanh có tiết diện hình chữ nhật 0,7k×ln. Người ta cũng giả thiết là τn = τd = τ. Sai số của giả thiết này được bù lại bằng cách chọn giá trị ứng suất cho phép của mối hàn thích hợp.

- Với giả thiết trên, ta viết được phương trình cân bằng giữa ngoại lực và nội lực trong mối hàn là:

M = Md1 + Md2 + Mn1 + Mn2 Trong âọ Md1 = τ.ld1.0,7k.r1

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 7: Mối ghép hàn Md2 = τ.ld2.0,7k.r2

Mn1 = 7 6 , 0 .

2 1

τ k Mn2 =

7 6 , 0 .

2 2

τ k

- Từ phương trình cân bằng trên, ta tính được ứng suất trên mối hàn chịu mô men

6 ) . 6

. ( . 7 , 0

2 2 2

1 2 2 1 1

n n d

l r l

l r l k

+ + +

τ = (7-3)

Kiểm tra bền mối hàn chịu mô men uốn M

Ta đã có mối hàn với đầy đủ kích thước, và biết giá trị mô men M, cần kiểm tra xem mối hàn có đủ bền hay không. Các bước tính toán theo trình tự sau:

- Xác định ứng suất cho phép [τ]', bằng cách tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm.

- Xác định kích thước chiều dài li và k của các mối hàn, xác định khoảng cách r1 và r2 của mối hàn dọc. Kiểm tra điều kiện ld ≤ 50k.

- Tính ứng suất sinh ra trong mối hàn theo công thức (7-3).

- So sánh τ và [τ]', rút ra kết luận:

+ Nếu τ > [τ]', mối ghép không đủ bền.

+ Nếu τ quá nhỏ hơn [τ]', mối ghép quá dư bền, có tính kinh tế thấp.

+ Nêu τ ≤ [τ]', độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao.

Thiết kế mối hàn chịu mô men M

Cúù cỏc tấm ghộp, và biết mụ men tải trọng M, cần phải vẽ kết cấu của mối hàn. Các bước tính toán theo trình tự sau:

- Xác định ứng suất cho phép [τ]’, bằng cách tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm.

- Xác định kích thước k của mối hàn, có thể lấy k ≤ Smin. - Giả sử chỉ tiêu (7-1) thỏa mãn, ta có

2 '

2 2

1 2 2 1 1

] [ 6 ) . 6

. ( . 7 , 0

≤ τ +

+ d n n

l r l

l r l k

- Chọn ln1 = ln2 = bmin, chọn r1 = r2 = bmin/2, lúc đó ta sẽ tính được Σld = ld1 + ld2 88

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 7: Mối ghép hàn

min 2

2 2

1 '

)]. 2 6 ( 6 ] .[

. 7 , [0

b l l k

ld ≥ M − n + n

Σ τ

- Chia chiều dài tổng Σld thành các mối hàn dọc, phải đảm bảo ldi ≤ 50k.

- Vẽ kết cấu của mối hàn.

Ghi chú: Có thể tính thiết kế mối hàn chồng chịu mô men, bằng phương pháp gần đúng dần như sau: ta chọn sơ bộ kích thước chiều dài của mối hàn, vẽ kết cấu, kiểm tra bền. Nếu quá dư bền thì giảm chiều dài, vẽ lại và kiểm tra tiếp.

Nếu thiếu bền thì tăng chiều dài, vẽ lại và kiểm tra tiếp. Đến khi nào vừa đủ bền, vừa đảm bảo tính kinh tế cao thì dừng. Vẽ kết cấu chính xác của mối hàn.

7.3.4. Tính mối hàn chồng chịu đồng thời lực và mô men trong mặt phẳng ghép

Tính mối hàn chồng chịu đồng thời lực F và mô men uốn M, được thực hiện nhổ sau:

+ Sử dụng các giả thiết và tính ứng suất τF do tác động của riêng lực F, dùng công thức (7-2).

+ Tính ứng suất τM do tác động của riêng mô men M, dùng công thức (7-3).

+ Ứng suất cực đại trong mối hàn sẽ là tổng của hai ứng suất thành phần:

τ = τF + τM (7-4)

Trình tự làm bài toán kiểm tra bền và bài toán thiết kế cũng tương tự như phần 7.3.3.

Ứng suất cho phép của mối hàn chồng [τ]' có thể lấy như sau:

+ Hàn hồ quang bằng tay, lấy [τ]' = 0,6.[σk];

+ Hàn tự động dưới lớp thuốc hàn, lấy [τ]' = 0,65.[σk].

Trong đó [σk] là ứng suất kéo cho phép của các tấm ghép.

Có thể lấy [σk] = σch / (1,5 ÷ 1,8).

Tính mối hàn chồng 1. Sự phá hỏng mối hàn chồng và chỉ tiêu tính toán

Độ bền mỏi của chi tiết máy

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu mối ghép ren