Ví dụ, bu lông ghép nắp bình kín có chịu áp suất (hình 17.2).
Trước khi mối ghép làm việc (chịu lực dọc trục F), cần siết chặt bu lông bằng một lực siết ban đầu V. Lực siết V giúp các tấm ghép không trượt tương
đối với nhau khi chịu lực ngang ngẫu nhiên hoặc bị va đập khi tải trọng thay đổi, để bảo đảm độ kín khít và độ cứng của mối ghép.
Khi trong bình có áp suất, lực dọc trục F (do áp suất này sinh ra) có xu hướng tách hở hai tấm ghép. Do đó cần tính toán lực siết ban đầu V theo điều kiện bề mặt tiếp
xúc của các tấm ghép không bị tách hở (nghĩa là trên bề mặt tiếp xúc của các tấm ghép vẫn luôn tồn tại một áp lực nào đó), đồng thời tính toán tải trọng toàn phần Fb tác dụng lên bu lông ⇒ từ đó tính toán được đường kính thân bu lông.
F
F
Hình 17.12: Bu lông được siết chặt,
chịu tác dụng của lực theo chiều trục
F F V + χF V + χF V -(1-χ)F V + χF V + χF
Khi siết chặt bu lông bằng lực siết ban đầu V sẽ gây biến dạng đàn hồi trên tấm ghép và trên bu lông.
Bu lông dãn dài một lượng : λ = δb V. b với δb: là độ mềm của bu lông.
Còn các tấm ghép bị co lại một lượng : λ = δm V. mvới : δm độ mềm của các tấm ghép. Khi mối ghép chịu lực dọc trục F (do áp suất trong bình gây nên), một phần lực F là χF tác dụng lên bu lông làm bu lông dãn dài thêm một lượng : ∆λb, phần còn lại là (1− χ)F làm biến dạng nén của các tấm ghép giảm bớt một lượng : ∆λm
Ta có : ∆λ = χ δb F b m (1 )F m ∆λ = − χ δ
Do các tấm ghép, bulông và đai ốc không tách rời nhau, ta có :
b m ∆λ = ∆λ ⇒ χ δ = − χ δ ⇒F b (1 )F m m b m δ χ = δ + δ (17.1)
Từ đó suy ra, khi mối ghép chịu ngoại lực F (hình 17.13) : Lực toàn phần tác dụng lên bu lông : Fb = + χV F
Lực tác dụng giữa các tấm ghép : V '= − − χV (1 )F Để mối ghép không bị tách hở, phải có :
V '≥0 ⇒ V (1− − χ ≥)F 0 ⇒V k.(1= − χ)F 17.2) Trong đó : k là hệ số an toàn.
Tính toán bu lông
Khi bu lông chịu tải trọng tĩnh, điều kiện bền : [ ] td 2 k 1 1, 3.V F d 4 + χ σ = ≤ σ π
Hệ số 1,3 xét đến tác dụng của momen ren khi siết chặt đai ốc. Chú ý ở đây siết chặt đai ốc trước khi chịu lực F, nên chỉ nhân 1,3 với V.
Suy ra : td [ 2 ] [ ]k 1 1, 3.k(1 ) F d 4 − χ + χ σ = ≤ σ π
Từ đó suy ra được đường kính d1 của bulông.