Chỉ tiêu độ bền

CỦA CHI TIẾT MÁY

2.1. Chỉ tiêu độ bền

2.1.1. Yêu cầu về độ bền

Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất của chi tiết máy. Nếu chi tiết máy không đủ bền nó sẽ bị hỏng do gẫy, vỡ, đứt, cong, vênh, mòn, dập, rỗ bề mặt, vv.. chi tiết máy không còn tiếp tục làm việc được nữa, nó mất khả năng làm việc.

Chi tiết máy được đánh giá có đủ độ bền, khi nó thỏa mãn các điều kiện bền.

Các điều kiện bền được viết như sau:

σ ≤ [σ]

τ ≤ [τ]

S ≥ [S].

Trong đó: σ và τ là ứng suất sinh ra trong chi tiết máy khi chịu tải.

[σ] và [τ] là ứng suất cho phép của chi tiết máy.

S là hệ số an toàn tính toán của chi tiết máy,

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 2: Những chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy [S] là hệ số an toàn cho phép của chi tiết máy.

2.1.2. Cách xác định ứng suất sinh ra trong chi tiết máy

Ứng suất sinh ra trong chi tiết máy được xác định theo lý thuyết của môn học Sức bền vật liệu và Lý thuyết đàn hồi. Trên cơ sở đó, môn học Chi tiết máy thừa kế hoặc xây dựng các công thức tính toán ứng suất cụ thể cho mỗi loại chi tiết máy.

a- Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng không đổi

- Trường hợp trong chi tiết máy có trạng thái ứng suất đơn (chỉ có σ, hoặc chỉ có τ), ứng suất sinh ra trong chi tiết máy tính theo công thức của Sức bền vật liệu.

Ví dụ, tính ứng suất kéo sinh ra trong thanh chịu chịu lực F:

A F

K =

σ . - Trường hợp chi tiết máy có ứng suất phức tạp (có cả σ và τ), lúc đó ứng suất sinh

ra trong chi tiết máy được lấy theo ứng suất tương đương σtđ , σtđ tính theo thuyết bền "Thế năng biết đổi hình dạng" - Thuyết bền thứ tư:

2 2 3τ σ σtd = +

hoặc theo thuyết "Ứng suất tiếp lớn nhất" - Thuyết bền thứ ba: σtd = σ2 +4τ2 - Trường hợp diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt khá lớn, ứng suất sinh ra được tính

theo ứng suất dập.

- Nếu diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt rất nhỏ (ban đầu tiếp xúc theo đường, hoặc theo điểm), ứng suất sinh ra là ứng suất tiếp xúc cực đại tại tâm của vùng tiếp xúc, được tính theo công thức Héc σH .

b- Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi

tbtâ

Mtâ

t2 t3 t1

M1 M2

t M

Hình 2-1: Tải trọng thay đổi Ví dụ, xét một chi tiết máy làm việc với chế

độ tải trọng thay đổi: trong thời gian sử dụng tb, chi tiết máy làm việc với n chế độ tải trọng, mỗi chế độ tải trọng Mi làm việc với thời gian ti (Hình 2-1).

Ứng suất sinh ra trong chi tiết máy sẽ được tính theo chế độ tải trọng không đổi tương đương.

Chế độ tải trọng tương đương thường được chọn như sau:

Mtđ = M1 (M1 là tải trọng lớn nhất trong chế độ tải trọng thay đổi).

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 2: Những chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy Thời gian làm việc tương đương tbtđ của chi tiết máy được xác định dựa trên nguyên lý "Cộng đơn giản tổn thất mỏi". Tuổi bền tương đương của chi tiết máy, trong đa số các trường hợp, được tính theo công thức:

∑= ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

= n ⎛

i m i

btd t

M t M

1 1

Trong trường hợp để xác định số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, thì tbtđ được tính theo công thức:

∑= ⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

= n ⎛

i m i

btd t

M t M

2 /

Trong đó m là mũ của đường cong mỏi.

Giá trị ứng suất được tính theo tải trọng Mtđ, hoặc theo tải trọng M1, số chu ký ứng suất sẽ được tính theo tbtđ.

2.1.3. Cách xác định ứng suất cho phép

- Xác định ứng suất cho phép bằng cách tra bảng. Trong Sổ tay thiết kế cơ khí, và trong sách Bài tập chi tiết máy có các bảng số liệu ghi ứng suất cho phép của một số loại chi tiết máy thông dụng. Bảng số liệu ứng suất cho phép được thiết lập bằng cách thí nghiệm, hoặc bằng những kinh nghiệm đúc kết trong quá trình sử dụng chi tiết máy. Cách xác định này cho kết quả khá chính xác.

- Tính ứng suất cho phép theo công thức gần đúng:

[σ]= σlim /S [τ] = τlim /S,

Trong đó: σlim và τlim là ứng suất giới hạn. Tùy theo từng trường hợp cụ thể ứng suất giới hạn có thể là giới hạn chảy (σch , τch), giới hạn bền (σb , τb), giới hạn mỏi (σr , τr), giới hạn mỏi ngắn hạn (σrN , τrN) của vật liệu chế tạo chi tiết máy.

S là hệ số an toàn, hệ số S được xác định từ các hệ số an toàn thành phần:

S = S1.S2.S3

Trong đó: S1 là hệ số xét đến mức độ chính xác trong việc xác định tải trọng và ứng suất, S1 có thể chọn trong khoảng 1,2 ÷ 1,5.

S2 là hệ số xét đến độ đồng nhất về cơ tính của vật liệu. Đối với các chi tiết máy bằng thép rèn hoặc cán lấy S2= 1,5 , các chi tiết máy bằng gang có thể lấy S2 = 2 ÷ 2,5.

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 2: Những chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy S3 là hệ số xét đến những yêu cầu đặc biệt về an toàn, đối với các chi tiết máy quan trọng trong máy, hoặc có liên quan trực tiếp đến an toàn lao động, lấy S3 = 1,2 ÷ 1,5.

- Ứng suất cho phép cũng có thể được tính theo công thức thực nghiệm.

Ví dụ, khi tính bánh ma sát, ứng suất tiếp xúc cho phép được lấy theo độ rắn bề mặt: [σH] = (1,5 ÷ 2,5) HB, hoặc [σH] = (13 ÷ 18) HRC.

Độ bền mỏi của chi tiết máy

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu mối ghép ren