Tài liệu Cosothietkemay2_vuthihanh

CƠ SƠ THIET KE MAY 2 2 Tín chỉ, 25 tiết lý thuyết, 5 tiết bài tập và bài tập lớn. 1. Khối lượng : 2 tín chỉ - Giờ lý thuyết 25 tiết - Giờ bài tập 5 tiết - Sinh viên tự học: 60 tiết 2. Học phần tiên quyết: 3. Học phần học trước : Cơ sở thiết kế máy 1. 4. Mục tiêu : - Mục tiêu đào tạo chung của học phần: Trang bị cho sinh viên các kiến thức về tính toán thiết kế các mối ghép, các kiến thức cơ bản về dung sai, lắp ghép trong ngành chế tạo máy. - Mục tiêu đào tạo cụ thể về kiến thức của học phần : Nắm vững kết cấu và phương pháp tính toán thiết kế các mối ghép, nắm vững các kiến thức cơ bản về dung sai, lắp ghép trong ngành Chế tạo máy. 5. Nhiệm vụ của sinh viên: - Dự lớp - Làm bài tập và bài tập lớn, nộp bài tập lớn - Kiểm tra giữa học kỳ - Thi cuối học kỳ 6. Tài liệu học tập : [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Chi tiết máy tập I, Nxb. Giáo dục Hà Nội 1997. [2] Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội 2001. [3] Nguyễn Văn Yến, Giáo trình Chi tiết máy, Nxb. Giao thông vận tải Hà Nội 2005. [4] Lê Cung , Cơ sở thiết kế máy Phần 2, Giáo trình mạng nội bộ trường ĐHBK Đà Nẵng 2007. [5] Nguyễn Văn Yến, Dung sai lắp ghép, Giáo trình mạng nội bộ trường ĐHBK Đà Nẵng 2007. 7. Phương thức đánh giá tiếp thu học phần : - Bài tập, bài tập lớn : trọng số : 0,2 - Kiểm tra giữa học kỳ : trọng số : 0,3 (Hình thức : Tự luận) - Thi kết thúc học phần : trong số : 0.5 (Hình thức : Tự luận) Điều kiện dự thi kết thúc học phần : Sinh viên phải thực hiện và nộp bài tập lớn với chất lượng đạt yêu cầu. 8. Nội dung chi tiết học phần: Nội dung PHẦN IV : CÁC CHI TIẾT MÁY GHÉP .................................................................................................................. 2 CHƯƠNG 1 : MỐI GHÉP ĐINH TÁN (03 TIẾT) ............................................................................................................... 3 1.1. Khái niệm chung ..................................................................................................................................... 3 1.2. Tính mối ghép chắc ................................................................................................................................ 4 1.3. Đánh giá mối ghép đinh tán ................................................................................................................... 7 CHƯƠNG 2 : MỐI GHÉP HÀN (02 TIẾT)....................................................................................................................... 7 2.1. Khái niệm chung ..................................................................................................................................... 7 2.2. Tính mối hàn giáp mối............................................................................................................................ 8 Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 1 2.3. Tính mối hàn chồng ................................................................................................................................ 9 2.4. Đánh giá mối ghép hàn ........................................................................................................................ 12 CHƯƠNG 3 : MỐI GHÉP ĐỘ DÔI (02 TIẾT) ................................................................................................................. 13 3.1. Khái niệm chung ................................................................................................................................... 13 3.2. Tính mối ghép độ dôi............................................................................................................................ 14 3.3. Đánh giá mối ghép độ dôi .................................................................................................................... 17 CHƯƠNG 4 : MỐI GHÉP THEN, THEN HOA (03 TIẾT) .................................................................................................... 17 4.1. Mối ghép then ...................................................................................................................................... 17 4.2. Mối ghép then hoa ............................................................................................................................... 20 4.3. Đánh giá mối ghép then và then hoa ................................................................................................... 21 CHƯƠNG 5 : MỐI GHÉP REN (04 TIẾT) ..................................................................................................................... 22 5.1. Khái niệm chung ................................................................................................................................... 22 5.2. Tính mối ghép ren ................................................................................................................................ 25 5.3. Tính mối ghép nhóm bulông................................................................................................................. 29 5.4. Đánh giá mối ghép ren ......................................................................................................................... 30 PHẦN V : DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP .................................................................................................................. 31 CHƯƠNG 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN (01 TIẾT) ......................................................................................................... 31 1.1. Kích thước ..................................................................................................................................... 31 1.2. Lắp ghép ............................................................................................................................................... 32 1.3. Tính đổi lẫn chức năng ......................................................................................................................... 33 CHƯƠNG 2: DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤ TRƠN (03 TIẾT) ................................................................................................. 34 2.1. Dung sai kích thước .............................................................................................................................. 34 2.2. Quy định lắp ghép ................................................................................................................................ 35 CHƯƠNG 3: DUNG SAI CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC (02 TIẾT) .............................................................................................. 38 3.1. Sai lệch hình dạng và vị trí tương đối giữa các bề mặt ........................................................................ 38 3.2. Độ nhám bề mặt................................................................................................................................... 41 CHƯƠNG 4: DUNG SAI CÁC LẮP GHÉP ĐIỂN HÌNH (03).................................................................................................. 43 4.1. Dung sai lắp ghép then bằng, then bán nguyệt ................................................................................... 43 4.2. Dung sai lắp ghép then hoa.................................................................................................................. 45 4.3. Dung sai lắp ghép ổ lăn ........................................................................................................................ 45 4.4. Dung sai lắp ghép ren........................................................................................................................... 46 4.5. Dung sai truyền động bánh răng.......................................................................................................... 47 CHƯƠNG 5: CHUỖI KÍCH THƯỚC VÀ CÁCH GHI KÍCH THƯỚC (02 TIẾT)............................................................................. 50 5.1. Chuỗi kích thước................................................................................................................................... 50 5.2. Ghi kích thước cho bản vẽ cơ khí.......................................................................................................... 52 Phần IV : Các chi tiết máy ghép Để tạo thành một cụm máy hay một máy, các chi tiết và các bộ phận máy được liên kết với nhau bằng cách này hoặc cách khác. Có hai loại liên kết: liên kết động như các bản lề, ổ trục, các bánh răng ăn khớp v.v... và liên kết cố định như mối ghép ren, mối ghép then, mối ghép bằng hàn v.v... Các liên kết động được xác định theo sơ đồ động học. Các liên kết cố định được sử dụng do sự cần thiết đơn giản hoá việc chế tạo, giảm nhẹ lắp ráp, sửa chữa, vận chuyển ... Trong chế tạo máy các liên kết cố định được gọi là các mối ghép. Các mối ghép được chia ra làm hai loại lớn: mối ghép tháo được và mối ghép không tháo được. Với các mối ghép tháo được, ta có thể tách ra các bộ phận máy rời nhau mà các CTM ghép không bị hỏng. Các mối ghép ren, then, then hoa v.v... thuộc loại này. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 2 Đối với các mối ghép không tháo được, ta không thể tháo rời các bộ phận máy mà không làm hư hỏng một phần hoặc hoàn toàn các CTM ghép. Mối ghép bằng đinh tán, ghép bằng hàn thuộc loại này. Thiết kế các mối ghép là công việc quan trọng vì phần lớn các gãy hỏng của máy thường xảy ra tại chỗ các mối ghép. Chỉ tiêu cơ bản về khả năng làm việc và tính toán mối ghép là độ bền - độ bền tĩnh và độ bền mỏi. Cần cố gắng bố trí kết cấu sao cho đạt được độ bền đều giữa các phần tử của mối ghép , để có thể sử dụng hết khả năng chịu tải của vật liệu. Trong một số trường hợp, ngoài độ bền, mối ghép còn đòi hỏi độ kín khít như các bình chứa, ống dẫn khí v.v... Chương 1 : Mối ghép đinh tán (03 tiết) 1.1. Khái niệm chung 1.1.1. Giới thiệu mối ghép đinh tán Đinh tán là một thanh hình trụ tròn có mũ ở hai đầu; một đầu được chế tạo sẵn, gọi là mũ sẵn, đầu còn lại gọi là mũ tán, được tạo nên khi tán đinh vào mối ghép (hình 1.1). Hình 1. 1 : Mối ghép đinh tán Lỗ đinh được chế tạo bằng cách đột hoặc khoan, hoặc trước đột sau khoan. Đột lỗ là phương pháp có năng suất cao nhất nhưng chỉ dùng cho các tấm ghép có bề dày tối đa 25mm. Phương pháp này tạo nên các vết nứt nhỏ quanh mép lỗ. Đối với các tấm ghép dày người ta thường chừa ra một lượng dư 2 - 3mm theo đường kính, sau đó đem khoan lỗ, do đó vết nứt nhỏ quanh mép lỗ sẽ không còn nữa. Phương pháp tán đinh : − tán nguội (không nung nóng đinh) : dùng cho đinh tán bằng thép đường kính 8 -10 mm, hoặc đinh tán bằng kim loại màu có đường kính bất kì. − tán nóng (nung đinh từ 1000 - 1100°C) : dùng cho đinh tán bằng thép có đường kính trên 8 -10 mm. Để mối ghép được kín người ta tán biên, bằng cách dùng búa và đục bằng tán quanh mép biên. Việc tán đinh có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng máy. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 3 Hình 1. 2: Các loại đinh tán Hình 1. 3: Các loại đinh tán đặc biệt Theo hình dạng mũ đinh có thể chia ra các loại : đinh mũ chỏm cầu, muc côn, mũ chìm, mũ nửa chìm… Đinh mũ chỏm cầu thông dụng hơn cả vì dễ chế tạo (hình 1.2). Ngoài các loại đinh tán trên còn dùng các loại đặc biệt như đinh tán rỗng, đinh tán nổ (Hình 1.3). Vật liệu đinh tán thường dung là các loại thép ít cacbon như CT2, CT3, 10, 15…Đôi khi dùng thép hợp kim đồng, nhôm … 1.1.2. Phân loại mối ghép đinh tán Theo công dụng, mối ghép đinh tán được chia ra : − Mối ghép chắc chỉ dùng để truyền tải, dùng trong các kết cấu như cầu, dàn cầu trục… − Mối ghép chắc kín dùng để truyền tải và có tác dụng kín khít, dùng trong các nồi hơi, bình chứa có áp suất cao. Hình 1. 4: Mối ghép giáp mối Theo hình thức cấu tạo : Mối ghép chồng (hình 1.1), mối ghép giáp mối có một hoặc hai tấm đệm (hình 1.4). Theo số dãy đinh : mối ghép một hai hay nhiều dãy đinh. 1.2. Tính mối ghép chắc 1.2.1. Đặc điểm làm việc của mối ghép đinh tán Mối ghép đinh tán có thể truyền tải trọng theo hai phương pháp, bằng ma sát sinh ra trên bề mặt tiếpxúc giữa hai tấm ghép và bằng ứng suất sinh ra trong thân đinh. Trường hợp tán nóng, lúc nguội thân đinh co lại theo chiều dọc và chiều ngang : − đinh co theo chiều dọc gây nên lực dọc xiết chặt các tấm ghép lại với nhau, nhờ đó giữa các tấm ghép sinh ra lực ma sát. − đinh co theo chiều ngang tạo nên khe hở giữa lỗ và thân đinh. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 4 Thông thường mối ghép đinh tán chịu tải trọng ngang có xu hướng kéo các tấm ghép trượt tương đối với nhau. Khi tải trọng nhỏ, chưa vượt quá lực ma sá cực đại trên bề mặt tiếp xúc của các tấm, tải trọng được truyền từ tấm này qua tấm kia nhờ lực ma sát. Trên đồ thị chuyển vị tải trọng (hình 1.5b) giai đoạn này được biểu thị bằng đoạn thẳng. Nếu tải trọng được tiếp tục tăng lên cho tới khi lớn hơn lực ma sát, các tấm ghép sẽ trượt tương đối với nhau một khoảng bằng khe hở giữa lỗ đinh và thân đinh : ta có đoạn nằm ngang trên đồ thị. Từ lúc này tải trọng tác dụng trược tiếp lên thân đinh làm thân đinh bị cắt, dập, uốn. Trường hợp tán nguội, giữa thân đinh và lỗ không có khe hở, cho nên ngay từ lúc tải trọng bắt đầu tác dụng, thân đinh đã làm việc. Mối ghép truyền tải trọng vừa bằng ma sát trên mặt tiếp xúc, vừa bằng cách gây ứng suất trong thân đinh. Hình 1. 5: Khả năng tải của mối Lực ma sát khó xác đinh khi tính toán, nên ta ghép đinh tán thường bỏ qua lực này, vì vậy công thức tính toán có tính chất gần đúng, các phần tử mối ghép hơi dư sức bền. 1.2.2. Tính mối ghép chồng chịu lực ngang Tính mối ghép chồng 1 dãy đinh chịu lực ngang (hình 1. 6). Gọi Z là số đinh trong mối ghép, lực tác dụng lên mỗi đinh (hoặc lên một đoạn có chiều rộng bằng bước đinh t) : F1= F/Z. Mối ghép có thể bị hỏng do : Đinh bị cắt đứt; Tấm ghép bị kéo đứt tại tiết diện có lỗ đinh; Bề mặt tiếp xúc giữa lỗ và thân đinh bị dập; Biên bị cắt đứt theo các tiết diện ab và cd Để tránh các dạng hỏng nói trên các điều kiện bền sau đây phải được thoả mãn: Để thân đinh không bị cắt đứt: ≤ đ 4 đ (1 − 1) - ứng suất cắt cho phép của đinh. Để tấm ghép không bị kéo đứt : ≤( − ) (1- 1) - ứng suất kéo cho phép của tấm ghép, S – chiều dày tấm ghép. Để bề mặt tiếp xúc giữa lỗ và thân đinh không bị dập: ≤ - ứng suất dập cho phép. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Hình 1. 6: Sơ đồ tính mối ghép một dãy đinh (1- 2) Page 5 Để tấm không rách mép: ≤ 2( − ) (1- 3) - ứng suất cắt cho phép của tấm ghép. Vì ứng suất cắt phân bố rất phức tạp trong các tiết diện ab và cd nên chiều dài tính toán của các tiết diện này quy ước bằng ư Chỉ cần 1 trong 4 dạng hỏng trên xảy ra là mối ghép bị phá huỷ, do đó tốt nhất là nếu bị phá huỷ thì các dạng hỏng xảy ra đồng thời. Mối ghép có các dạng hỏng xảy ra đồng thời gọi là mối ghép có sức bền đều. Để tìm mối ghép có sức bền đều, tiến hành cân bằng từng đôi một các phương trình 4.1 đến 4.4 ta được các quan hệ thích hợp giữa các đại lượng t, d, s, e: Từ (1-1) và (1-3) ta có: 4 = . . đ Đối với các vật liệu làm mối ghép đinh tán thông thường, có thể lấy: do đó d = (2÷ 2,5)S, quy đinh d=2S. Từ (1-1) và (1-2), với d= 2S, đ ≅ ta có: = ≅ 0,8 Từ (1-1) và (1-4), với d= 2S, = 0,5 2 . đ 2 đ đ + 1 ≅ 2,6 ta có: . = (1,6 ÷ 2) đ + 1 ≅ 1,5 Vậy d=2S, t=3d, e= 1,5d. Đối với các tấm ghép khác, ta có : Ghép chồng hai dãy đinh: d = 2S ; t = 4d ; e = 1,5d; Ghép chồng n dãy đinh: d = 2S ; t = (1,6n +1)d ; e = 1,5d; Ghép giáp mối hai tấm đệm, một dãy đinh: d = 1,5S; t = 3,5d ; e = 2d; Ghép giáp mối hai tấm đệm hai dãy: d = 1,5S ; t = 6d; e = 2d; Ghép giáp mối hai tấm đệm, n dãy đinh: d = 1,5S ; t = (2,4n + 1)d: e = 2d; Sau khi chọn kết cấu theo các quan hệ kích thước trên đây, ta tiến hành kiểm nghiệm đinh theo điều kiện bền cắt. Gọi i là số tiết diện chịu cắt của mỗi đinh (đối với ghép chồng và ghép giáp mối một tấm đệm i = 1, đối với ghép giáp mối hai tấm đệm i = 2), số đinh cần thiết của mối ghép là: &≥ 4 ( )đ (1 − 5) Thường với chiều dầy tấm ghép S đã cho hoặc chọn trước, tuỳ theo điều kiện chịu lực cụ thể để bố trí kiểu ghép, ta xác định được đường kính đinh d, số đinh cần thiết Z và kích thước của mối ghép, sau đó kiểm nghiệm lại các điều kiện bền. 1.2.3. Hệ số độ bền của mối ghép Để đánh giá độ bền của mối ghép, người ta so sánh nó với độ bền của tấm nguyên, bằng cách dùng hệ số độ bền φ . Hệ số độ bền φ là tỷ số giữa lực chịu tối đa của tấm ghép và tấm nguyên. Hệ số φ tính theo công thức sau: Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 6 *= ( − ) = ( − ) (1- 4) Người ta đã xác định các trị số φ đối với các mối ghép có quan hệ kích thước theo quy định ở trên như sau: Mối ghép 1 dãy đinh, 1 tiết diện chịu cắt φ = 0,67. Mối ghép hai tấm đệm, một dãy đinh φ = 0,71. Mối ghép chồng, hai dãy đinh φ = 0,75. Mối ghép hai tấm đệm, hai dãy đinh φ = 0,88. Nhận xét rằng, để tăng hệ số độ bền có thể dùng 2 tấm đệm hoặc dùng mối ghép nhiều dẫy đinh. 1.3. Đánh giá mối ghép đinh tán − Ưu điểm : là mối ghép chắc chắn, làm việc tin cậy, dễ kiểm tra chất lượng mối ghép, ít làm hỏng các chi tiết máy được ghép khi cần tháo rời. − Nhược điểm : tốn kim loại, giá thành cao, hình dạng và kích thước cồng kềnh. − Phạm vi sử dụng : Do sự phát triển của ngành hàn, mối ghép đinh tán đang ngày càng thu hẹp. Tuy nhiên, ghép đinh tán còn được sử dụng phổ biến trong các trường hợp sau : Những mối ghép đặc biệt quan trọng và những mối ghép trực tiếp chịu tải trọng va đập (như cầu, dàn cầu trên 200 tấn…). Những mối ghép bằng vật liệu chưa hàn được. Chương 2 : Mối ghép hàn (02 tiết) 2.1. Khái niệm chung 2.1.1. Giới thiệu mối ghép hàn Mối ghép bằng hàn là mối ghép không tháo được. Trong quá trình hàn, các chi tiết máy được đốt nóng cục bộ cho tới nhiệt độ nóng chảy hoặc dẻo và gắn lại với nhau nhờ lực hút giữa các phân tử kim loại. Mối gheps bằng hàn có nhiều ưu điểm nên được dùng ngày càng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. 2.1.2. Phân loại mối hàn Có nhiều phương pháp hàn và có thể phân loại chúng theo nhiều cách : Theo trạng thái kim loại vùng hàn có thể phân loại theo − Hàn nóng chẩy: là phương pháp hàn mà ở đó các kim loại hàn được nung nóng chảy và gắn lại với nhau tạo thành mối hàn khi đông đặc. − Hàn áp lực: là phương pháp hàn mà phần tiếp xúc của kim loại hàn chỉ được nung đến trạng thái dẻo, rồi phải dùng lực ép chúng lại mới tạo thành mối hàn. − Ngoài hàn nóng chẩy và hàn áp lực còn có hàn vẩy: là phương pháp hàn không nung chảy kim loại được ghép mà chỉ nung chảy vật liệu hàn. Theo công cụ hàn phân ra : − Hàn bằng tay ; − Hàn bằng máy ; − Hàn bằng robot hàn. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 7 Theo công dụng của mối hàn phân ra : − Mối hàn chắc − Mối hang chắc kín. Theo kết cấu mối hàn phân ra : − Mối hàn giáp mối − Mối hàn chồng − Mối hàn góc. 2.2. Tính mối hàn giáp mối Có thể có hai trường hợp tính toán mối hàn: − Căn cứ theo tải trọng ngoài để tìm ra chiều dài hàn cần thiết, từ đó thiết kế kết cấu hàn. − Căn cứ theo kết cấu để định kích thước mối hàn rồi kiểm nghiệm độ bền. Trong tính toán ta giả thiết rằng chất lượng mối hàn đạt các yêu cầu về kỹ thuật Mối hàn giáp mối dùng để hàn các tấm kim loại cùng nằm trong một mặt phẳng. Loại mối hàn này rất thông dụng vì nó đơn giản và bảo đảm hơn các loại mối hàn khác. Tùy theo bề dày của các thành phần ghép, có thể hàn theo các phương án trình bày trên hình 2. 1 Khi hàn giáp mối, nếu chiều dày tấm S<8 mm thì không phải vát mép; còn các tấm dày hơn thì phải vát mép kiểu chữ I, V, X, U tuỳ theo bề dày của các tấm, nhằm mục đích để kim loại hàn chẩy loãng đồng đều. Đối với mối hàn giáp mối, vì các thành phần được hàn lại thành một thể nguyên vẹn cho nên trong tính toán cũng áp dụng các công thức như các công thức dùng cho một chi tiết máy nguyên vẹn. Thực tế cho thấy, nếu hàn đúng kỹ thuật, mối hàn giáp mối khi chịu ngoại lực có thể bị phá hỏng tại tiết diện kề bên miệng hàn. Vì vậy ta tiến hành tính toán độ bền tại tiết diện này. Độ bền của chi tiết máy bị giảm thấp do hàn được xét đến khi xác định ứng suất cho phép. Mối hàn giáp mối có thể chịu lực kéo (nén), chịu mô men nằm trong mặt phẳng ghép, hoặc đồng thời chịu Hình 2. 1: Mối hàn giáp mối cả lực và mô men nằm trong mặt phẳng ghép. − Trường hợp mối hàn chịu lực kéo (nén) F nằm trong mặt phẳng ghép (hình 2. 1): Giả thiết rằng lực phân bố đều trên suốt chiều dài mối hàn và ứng suất phân bố đều trên tiết diện nguy hiểm. Ta có điều kiện bền : , + = -. ≤ + / (2- 1) Trong đó : b và S là chiều rộng và bề dày của tấm ghép. / -ứng suất kéo hoặc nén cho phép của mối ghép. − Trường hợp mối hàn chịu momen uốn M trong mặt phẳng của các tấm ghép : 01 + = -2 . ≤ + / (2- 2) M : Momen uốn − Trường hợp mối hàn chịu lực kéo (nén) F và chịu momen uốn M trong mặt phẳng của các tấm ghép : 01 , + = -. ± -. ≤ + / (2- 3) Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 8 Tỷ số φ giữa ứng suất cho phép của mối hàn ứng với ứng suất cho phép của kim loại tấm ghép được gọi là hệ số độ bền φ của mối hàn. 4= +5 + (2-4) Hình 2. 2: Mối hàn xiên Trị số φ vào khoảng 0,9 ÷ 1,0 nghĩa là mối hàn giáp mối có sức bền tương đương với sức bền của kim loại tấm ghép. Khi cần tăng sức bền mối ghép có thể dùng mối hàn xiên như hình 2. 2. Tính toán / mối hàn xiên cũng dùng các công thức trên với lấy bằng . 2.3. Tính mối hàn chồng Mối hàn chồng có tiết diện như trên hình 2. 3 Mối hàn chồng được chia làm 3 kiểu: hàn bình thường (1), hàn lõm (2) hoặc hàn lồi (3). Trên thực tế, mối hàn bình thường được dùng rộng rãi hơn cả. Mối hàn lồi gây tập trung ứng suất lớn, vì tiết diện chỗ ghép bị thay đổi đột ngột. Mối hàn lõm có tác dụng giảm tập trung ứng suất, nhưng thường phải gia công cơ khí mới tạo được, do đó chỉ dùng trong những kết cấu đặc biệt quan trọng, chịu tải trọng thay đổi. Người ta quy ước tính mối hàn chồng ra các loại sau : Hình 2. 3: Mối hàn − mối hàn dọc : phương của mối hàn song song phương của chồng lực. − mối hàn ngang : phương của mối hàn vuông góc với phương của lực. − mối hàn xiên : phương của mối hàn tạo thành một góc nào đó so với phương của lực − mối hàn hỗn hợp. 2.3.1. Tính mối hàn chồng chịu lực kéo (nén) dọc theo tấm ghép - Mối hàn dọc : phương của mối hàn song song với phương của lực. Tiết diện nguy hiểm là tiết diện phân giác của mặt cắt mối hàn. Theo chiều dài mối hàn, ứng suất cắt phân bố không đều. Ứng suất ở hai đầu mối hàn lớn hơn ở phần giữa (hình 2. 4). Có thể giải thích một cách đơn giản sự phân bố không đều này như sau: Giả thiết rằng tiết máy 2 tuyệt đối cứng, còn tiết máy 1 thì có tính đàn hồi. Dưới tác dụng của lực F, chuyển vị tương đối của điểm b1 sẽ lớn hơn Hình 2. 4: Mối hàn dọc chuyển vị tương đối của điểm a1 một lượng bằng độ dãn dài của đoạn a1b1 của tiết máy 1. Như vậy biến dạng trượt và ứng suất trong mối hàn sẽ giảm dần từ phải sang trái. Nếu cả hai tiết máy đều có tính chất đàn hồi, nhưng độ cứng của chúng lại khác nhau, ứng suất trong mối hàn sẽ phân bố theo quy luật đường cong nào đó, như trên hình 5.4. Nếu hai tiết máy có độ cứng như nhau, đồ thị ứng suất sẽ đối xứng. Sự phân bố ứng suất không đều càng tăng lên, nếu chiều dài mối hàn càng tăng. Vì vậy trong thực tế thường hạn chế chiều dài mối hàn dọc theo điều kiện l ≤50k. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 9 Để đơn giản, khi tính toán các mối hàn dọc, người ta quy ước tính theo ứng suất trung bình. Điều kiện bền có dạng : , 6= ≤ 6/ (2- 5) 27.8,9: Trong đó l- chiều dài một mối hàn ; 0,7k≅ ;<=>45° chiều dày của mối hàn, đo theo tiết diện phân giác m-m (hình 2. 4) ; / -ứng suất cắt cho phép của mối hàn. Trường hợp các tấm ghép có tiết diện không đối xứng (thép góc), hợp lực F đi qua trọng tâm của tiết diện (hình 2. 5). Hợp lực này phân bố cho các mối hàn tỷ lệ nghịch với khoảng cách e1 và e2. = @A @B C@A và = @B @B C@A F1 và F2 – lực tác dụng lên mối hàn 1 và 2 Do đó ta có mối liên hệ giữa chiều dài mối hàn l1 và l2 theo hệ thức : 7D E 2 = (2 − 0) 72 E D Hình 2. 5: Mối hàn dọc chịu lực không đối xứng Điều kiện (5-6) nhằm đảm bảo độ bền đều của hai mối hàn. Ứng suất sinh ra trong các mối hàn sẽ bằng nhau và được xác định theo công thức : F 6= ≤ 6 / (2 − 7) 8, 9:(7D + 72 ) - Mối hàn ngang : có phương của mối hàn vuông góc với phương của lực. Với mối hàn ngang, có thể hàn một mối hoặc hàn hai mối. Tuy nhiên, nên hàn hai mối để tránh cong vênh do tập trung ứng suất. Mối hàn ngang cũng được tính theo ứng suất cắt. Tiết diện tính toán cũng như đối với mối hàn dọc là tiết diện phân giác m- m. Nếu hàn một mối : , 6 = 7.8,9: ≤ 6 / (2- 6) Nếu hàn hai mối : , 6 = 27.8,9: ≤ 6 - Mối hàn xiên : , 6 = 7.8,9: ≤ 6 / / (2- 7) Hình 2. 6: Mối hàn ngang chịu lực kéo nén (2- 8) - Mối hàn hỗn hợp : đặt L = 2ld+ln ld - chiều dài mối hàn dọc ln - chiều dài mối hàn ngang 6 = 8,9:H ≤ 6 , Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh / (2- 9) Page 10 2.3.2. Tính mối hàn chồng chịu momen trong mặt phẳng ghép Mối hàn dọc : ứng suất phân bố không đều theo chiều dài mối hàn và có phương khác nhau (hình 2. 7). Chiều dài mối hàn càng lớn so với chiều rộng b của tấm ghép thì ứng suất phân bố càng không đều. Có thể xác định ứng suất cực đại trong mối hàn theo công thức : I = JK Trong đó JK momen chống xoắn của mối hàn tại tiết diện nguy hiểm. Hình 2. 7: Sự phân bố ứng suất tiếp trong mối hàn dọc chịu momen M 6= 1 8,97:- ≤ 6 / Đối với những mối hàn tương đối ngắn (l < b), ta quy ươc rằng ứng suất có phương dọc theo mối hàn và được phân bố đều theo chiều dài mối hàn (hình 2.7b). Như vậy các ứng suất trong mối hàn sẽ tạo thành ngẫu lực có cánh tay đòn b, cân bằng với mômen M. Ta có công thức gần đúng : (2- 10) − Mối hàn ngang (hình 2.8): ứng suất tiếp phân bố trong mối hàn tương tự như ứng suất pháp phân bố trong tiết diện ngang của dầm chịu uốn. Ta có thể viết : 6 = L = (D/0)8,9:-2 ≤ 6 1 M 1 / (2- 11) Hình 2. 8: Mối hàn ngang Hình 2. 9: : Mối hàn hỗn Hình 2. 10: Sự phân bố hợp chịu momen chịu momen ứng suất tiếp trong mối hàn hỗn hợp chịu momen - Mối hàn hỗn hợp (hình 5.hình 2. 9) : Khi chịu momen, tấm ghép có xu hướng quay quanh trọng tâm của tiết diện nguy hiểm. Ứng suất tiếp tại mỗi điểm tỷ lệ thuận với bán kính vectơ mà gốc là trọng tâm của tiết diện và có phương vuông góc với bán kính này (hình 2. 10). Ứng suất tiếp cực đại được xác định theo công thức: RSTUV OPQ = W YK - momen quán tính độc cực của tiết diện nguy hiểm của mối hàn đối với trọng tâm của tiết diện này. ZOPQ - khoảng cách từ trọng tâm đến điểm xa nhất trên tiết diện nguy hiểm Chú ý: - Nếu như mối hàn dọc khá ngắn so với mối hàn ngang (ld ≤ 0,5ln ) và chiều X Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 11 rộng cạnh hàn nhỏ so với kích thước b, ta có thể coi như ứng suất tiếp τd sinh ra trong mối hàn dọc có phương song song với mối hàn này và phân phối đều trên suốt chiều dài mối hàn. Khi này, theo điều kiện mômen ngoài M được cân bằng với mômen sinh ra trong mối hàn ngang và ngẫu lực trong mối hàn dọc: I = [\ + J\ Trong đó τ = τn = τd ; τn, τd là ứng suất lớn nhất trong mối hàn ngang ] = 0,7;[ - diện tích của tiết diện nguy hiểm của một mối hàn dọc ; a J\ = –momen chống uốn của tiết diện nguy hiểm b Điều kiện bền sẽ là : 1 6= ≤ 6/ 8,9:7 2 ^,_ ` A 8,9:7c 7d C 0 c (2-14) Trong thiết kế, thuận tiện nhất là chọn chiều dài mối hàn ngang và chiều rộng cạnh hang rồi xác định chiều dài mối hàn dọc theo công thức (2-14) 2.3.3. Tính mối hàn chồng chịu lực kéo (nén) và momen trong mặt phẳng ghép Để tổng quát, ta tính đối với mối hàn hỗn hợp (hình 5-10) : Gọi τp là ứng suất sinh ra do tác dụng của lực kéo ngang và τM là ứng suất do momen gây nên, ứng suất cực đại trong mối hàn sẽ là : I = e+ R= + 0,7;f 0,7;[\ 0,7;[\ [ + 6 Với L = 2ld+ln Ta có I = + ≤ / 0,7;f 0,7;[\ 0,7;[\ [ + 6 2.4. Đánh giá mối ghép hàn a) Ưu điểm - Kết cấu ghép bằng hàn tiết kiệm kim loại nhiều. So với mối ghép đinh tán, nó tiết kiệm được khoảng 15 ÷20% kim loại và khoảng 30 ÷ 50% so với kết cấu đúc. - Tiết kiệm được công sức, giảm được giá thành vì không phải làm lỗ và tán đinh, không cần những thiết bị lớn để đột lỗ và tán đinh. - Tạo ra được những liên kết phức tạp mà các mối ghép khác cũng như các phương pháp đúc, rèn, dập khó hoặc không thực hiện được. - Công nghệ hàn dễ tự động hoá, có năng suất cao. - Dùng hàn dễ đảm bảo điều kiện độ bền đều, nguyên vật liệu được sử dụng hợp lý (Thí dụ như đối với bánh răng vành răng làm bằng thép tốt, có sức bền cao hàn với đĩa hoặc phần mayơ làm bằng vật liệu rẻ tiền hơn). - Dùng hàn có thể phục hồi, sửa chữa các chi tiết máy nhanh chóng. b) Nhược điểm - Độ tin cậy thấp, chất lượng mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ của công nhân hàn và khó kiểm tra những khuyết tật bên trong mối hàn, nếu không có thiết bị đặc biệt. - Hàn thường gây ứng suất nhiệt, làm biến dạng và ảnh hưởng đến độ bền của chi tiết. c) Phạm vi sử dụng Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 12 Vì có những ưu điểm kể trên ghép bằng hàn được dùng ngày càng rộng rãi trong các ngành chế tạo máy, đóng tàu, sản xuất nồi hơi và bình chứa cũng như trong các kết cấu của các công trình xây dựng. Chương 3 : Mối ghép độ dôi (02 tiết) 3.1. Khái niệm chung 3.1.1. Giới thiệu mối ghép độ dôi Mối ghép bằng độ dôi thường được dùng để ghép các tiết máy có bề mặt tiếp xúc là mặt trụ tròn, có khi cũng được dùng để ghép các CTM có bề mặt hình lăng trụ hoặc hình khác. Muốn tạo thành độ dôi ở mối ghép có đường kính d thì đường kính trục dtrục phải lớn hơn đường kính lỗ dlô: độ dôi δ : δ = dtrục – dlỗ > 0. Sau khi ghép, do biến dạng đàn hồi và dẻo, đường kính chung của bề mặt tiếp xúc có trị số d. Lúc này trên bề mặt tiếp xúc có áp suất p. Khi chịu tải trọng ngoài hai chi tiết của mối ghép có xu hướng trượt tương đối. Vì vậy trên mặt tiếp xúc xuất hiện lực ma sát. Nhờ lực ma sát, các chi tiết máy không di động tương đối cói nhau và có thể truyền được momen xoắn và lực dọc trục từ chi tiết máy này sang chi tiết máy khác. Hình 3. 1 : Mối ghép độ dôi 3.1.2. Phương pháp lắp để tạo mối ghép độ dôi a) Phương pháp ép : Dùng ngoại lực ép (hoặc đóng) chi tiết mày bị bao (trục) vào lỗ chi tiết máy bao (may ơ) . Phương pháp này đơn giản, ít tốn kém, nên được dùng rộng rãi. Nhược điểm: khi ép làm san phẳng một phần những nhấp nhô bề mặt tiếp xúc làm giảm độ dôi và do đó làm giảm khả năng tải. Ngoài ra phương pháp ép còn làm biến dạng không đều và hỏng mặt đầu các chi tiết ghép. Để dễ ép có thể vát mép đầu trục và mép lỗ (Hình 3.2). b) Phương pháp nung nóng : Nung nóng chi tiết lỗ cho nở to hơn trục rồi mới lắp, khi nguội lỗ co lại tạo Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Hình 3. 2: Kết cấu vát mép Page 13 thành độ dôi. Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ và dài. Cần chú ý giới hạn nhiệt độ nung để tránh chi tiết khỏi bị ram, làm thay đổi cấu trúc kim loại hoặc làm cháy lớp ngoài của chi tiết máy. Ưu điểm là không san phẳng nhấp nhô bề mặt, lắp dễ. Nhược điểm: chi tiết do bị đốt nóng bề mặt dễ bị cong vênh do ứng suất nhiệt c) Phương pháp làm lạnh : Nhúng trục vào axit cacbonic rắn (-790C) hoặc không khí lỏng (-1960C) cho co nhỏ lại để lắp vào lỗ. Khi nhiệt độ trở về trạng thái bình thường thì nở ra xuất hiện độ dôi. Cần chú ý nhiệt độ làm lạnh để lắp được dễ dàng. Ưu điểm của phương pháp này là không ảnh hưởng đến chi tiết ghép, Nhược điểm là đắt tiền. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng cho các chi tiết nhỏ. Phương pháp nung nóng và làm lạnh về thực chất là tạo chênh lệch nhiệt độ cho chi tiết bao và chi tiết bị bao, nên dùng công thức chung sau: ∆h = ijkl Cim nd D8o (3- 1) Trong đó: δmax - độ dôi lớn nhất của kiểu lắp đã chọn, (µm). δ0 - khe hở cần thiết để lắp được dễ dàng, thường lấy bằng khe hở nhỏ nhất của kiểu lắp lỏng H7/g6, (µm). d - đường kính danh nghĩa của mối ghép α - hệ số nở dài vì nhiệt: - với théo α = 12.10-6 (mm/mm 0C). - với gang α = 10,5.10-6 (mm/mm 0C). 3.2. Tính mối ghép độ dôi Tính độ bền mối ghép bằng độ dôi là xuất phát từ tải trọng cần truyền, nhằm chọn được kiểu lắp ghép giữa trục và lỗ sao cho các chi tiết máy được lắp ghép không bị di động tương đối đối với nhau. Trong quá trình lắp ghép cần xét đến điều kiện bền của mối ghép cũng như điều kiện bền của các tiết máy được ghép. 3.2.1. Tính độ bền của mối ghép Để chọn được kiểu lắp thích hợp ta phải tính độ dôi cần thiết nhằm đảm bảo điều kiện bền của mối ghép. Độ dôi cần thiết giữa trục và lỗ được quyết định bởi áp suất cần có trên bề mặt tiếp xúc sao cho lực ma sát sinh ra thắng được ngoại lực tác dụng. 1) Tính áp suất cần thiết trên bề mặt lắp ghép : Muốn truyền lực dọc trục F, ta có điều kiện: p ≤ qr. [ Do đó áp suất trên bề mặt tiếp xúc : t, s ≥ uvd7 (3- 2) Trong đó : p- áp suất cần thiết; f- hệ số ma sát ; K- hệ số an toàn, K= 1,5÷3; d và l- đường kính và chiều dài bề mặt lắp ghép. Muốn truyền momen xoắn ta phải có điều kiện: Do đó áp suất cần thiết phải : Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh pw ≤ qr. 2 [ Page 14 s≥ 2tx uvd2 7 (3- 3) Muốn truyền đồng thời lực F và momen xoắn T ta phải có: s≥ t uvd7 2w + z { ≤ qr py |,2 + }2x~ d 2 [ (3- 4) Chú ý: Đối với các chi tiết quay nhanh, lực ly tâm làm giảm áp suất tính toán trên bề mặt lắp ghép khá nhiều, do đó trường hợp này phải tăng thêm một lượng bù ứng suất kéo do lực ly tâm gây nên tại mặt ghép. Trong tính toán hệ số ma sát f được tính như sau : Lấy bằng phương pháp ép : f=0,08 Lấy bằng phương pháp nung nóng hoặc lạnh : f= 0,14 2) Tính độ dôi cần thiết : Khi tính toán ống dày, người ta tìm được mối quan hệ giữa áp suất sinh ra và đội dôi theo hệ thức sau : • • i = sd }€D + €2 ~ (3- 5) Trong đó • - độ dôi tính toán Với ‚ = AC A B Aư A B ưƒ và ‚ = D AC A A Aư A A 2 +ƒ d- đường kính lắp ghép (mm) d1- đường kính danh nghĩa của trục, (mm) d2- đường kính danh nghĩa của lỗ, (mm) E1 và E2, ƒ và ƒ modun đàn hồi và hệ số poát xông của vật liệu (N/mm2) đối với thép „ ≅ (21 ÷ 22)10… I†‡; ƒ = 0,3 đối với gang „ ≅ (12 ÷ 14)10… I†‡; ƒ = 0,25 Chú ý: - Khi lắp ép, một phần những nhấp nhô bề mặt bị san phẳng nên độ dôi còn lại nhỏ hơn độ dôi tính toán. Để bù vào đó phải lấy độ dôi thực δc = δ + 1,2(RZ1 + RZ2) (3- 6) trong đó : RZ1 và RZ2 – chiều cao đỉnh nhấp nhô lớn trên bề mặt lắp ghép (tra theo bảng độ nhám các bề mặt gia công). 3) Chọn kiểu lắp : Chọn δc theo bảng dung sai lắp ghép, chọn kiểu lắp sao cho có độ dôi nhỏ nhất bằng hoặc lớn hơn δc một ít. Từ δ (hoặc δc) ta tra bảng dung sai lắp ghép theo đường kính danh nghĩa d, tìm ra kiểu lắp với : δmin ≥ δ (hoặc δc) . Ta phải chọn kiểu lắp sao cho δmin > δ . Tuy nhiên do ngẫu nhiên δ = δmax sẽ có thể dẫn tới độ dôi đó là quá lớn, có thể làm chảy dẻo mặt ghép, làm các chi tiết máy biến dạng đàn hồi quá lớn, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của chúng. Tính toán phải căn cứ vào độ dôi kiểm tra δt bằng độ dôi lớn nhất δmax của kiểu lắp (không căn cứ vào độ dôi cần thiết δt) được giảm bớt một lượng do san bằng các đỉnh nhấp nhô : δk = δmax - 1,2(RZ1 - RZ2) (3- 7) Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 15 Theo δt ta xác định được áp suất sinh ra trong mối ghép và trị số các ứng suất theo hướng tâm và hướng tiếp tuyến sinh ra trong tiết máy bao và tiết máy bị bao (δr và δk). 3.2.2. Kiểm tra độ bền và biến dạng của chi tiết máy a) Kiểm nghiệm theo điều kiện chảy dẻo : Xét sự phân bố ứng suất trên mặt cắt vuông góc với đường tâm trục qua mối ghép có độ dôi (hình 3.3). Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất ta có điều kiện để trong các tiết máy không sinh ra biến dạng dẻo: δt = δ1 - δ3 ≤ δch Qua đồ thị và công thức ta thấy các điểm trong cùng của tiết máy bị bao (trục) và điểm trong cùng của tiết máy bao (lỗ) có ứng suất tương đươ lớn nhất. Đối với tiết máy bao (lỗ) : + = =r − Š = ‹ = ưr Do đó để không bị chảy dẻo 2 − Š=r đŒ − ≤ •Ž Hoặc : s ≤ +••2 Hình 3. 3: Sơ đồ phân bố ứng suất d22 _d2 2d22 (3- 8) Trong đó, •Ž -giới hạn chảy của vật liệu tiết máy bao. Đối với tiết máy bị bao (trục): = =0 Š = Ta có đŒ Hoặc : s ≤ +••D d2 _d2D 2d2 ‹ − = −2r Š = 2r − − ≤ •Ž (3- 9) b) Kiểm nghiệm theo điều kiện biến dạng đàn hồi : Một số chi tiết do yêu cầu làm việc biến dạng đàn hồi không vượt quá phạm vi cho phép nào đó. Độ dôi được giới hạn bởi sự thay đổi kích thước đường kính của bề mặt tự do.Ví dụ khi lắp căng vòng trong ổ bi với trục, nếu mặt ngoài của vòng này biến dạng đàn hồi quá lớn sẽ làm kẹt bi. Vì vậy đối với một số chi tiết quan trọng còn phải kiểm tra độ tăng đường kính ngoài của lỗ (d2) và độ giảm đường kính trong của trục (d1). Theo định luật Húc : Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 16 Lượng giảm đường kính trong của trục ∆dD = 2sdD 2 d €D ’D“z D { ” d2 Lượng tăng đường kính ngoài của lỗ : 2sd2 ∆d2 = 2 d €2 ’z D { “D” d (3- 10) (3- 11) 3.3. Đánh giá mối ghép độ dôi Ưu điểm : - Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ. - Độ đồng tâm giữa trục và lỗ cao. - Có thể chịu được tải trọng lớn và tải trọng va đập. Nhược điểm: - Lắp phức tạp, tháo ra có thể hỏng mặt ghép. - Khó xác định chính xác khả năng tải của mối ghép, vì nó phụ thuộc vào những yếu tố có phạm vi biến thiên rộng như hệ số ma sát và độ dôi. Trình độ kỹ thuật ngày một phát triển, độ chính xác chế tạo ngày một cao, các nhược điểm trên dần dần được khắc phục. Mối ghép bằng độ dôi được dùng rất rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt là lắp ghép các bánh răng, bánh đai, vô lăng, ổ lăn... Chương 4 : Mối ghép then, then hoa (03 tiết) 4.1. Mối ghép then 4.1.1. Giới thiệu mối ghép then Ghép bằng then là mối ghép tháo được, được dùng để truyền mô men xoắn hoặc để dẫn hướng. Ghép bằng then là mối ghép được tiêu chuẩn hoá. Vật liệu then phần lớn là thép có giới hạn bền 500 - 600 MPa, thí dụ thép CT5, CT6, 40, 45, v.v... Có thể chia mối ghép then thành 2 loại lớn: − Then ghép lỏng: then bằng, then dẫn hướng và then bán nguyệt, tạo thành mối ghép lỏng. − Then ghép căng: then ma sát, then vát, then tiếp tuyến, tạo thành mối ghép căng. 4.1.2. Các loại mối ghép then Then ghép lỏng: Mối ghép then lắp lỏng có mặt làm việc là hai mặt bên. Trong mối ghép có khe hở hướng tâm. Loại then này chỉ truyền được momen xoắn chứ không truyền được lực dọc trục. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 17 a) Then bằng có tiết diện là hình chữ nhật, hai mút của then được gọt bằng hay gọt tròn. Tiêu chuẩn quy định hai kiểu ghép tuỳ theo chiều sâu của rãnh trên trục và rãnh trên mayơ. Đối với mayơ bằng gang và bằng những vật liệu có độ bền kém hơn vật liệu trục thì dùng kiểu I (có rãnh trên may ơ sâu hơn kiểu II), còn các trường hợp khác dùng kiểu II. Thông thường dùng một then bằng, nhưng đôi khi ở những kết cấu chịu tải trọng lớn, người ta dùng hai hoặc ba then. Hai then thường đặt dưới một góc 180° nếu ba Hình 4. 1: Mối ghép then bằng then thì đặt lệch nhau một góc 120°. Nhược điểm của then bằng là khó bảo đảm tính đổi lẫn, do đó hạn chế việc sử dụng trong sản xuất hàng loạt. b) Then dẫn hướng: có hình dạng như then bằng, dùng trong trường hợp cần di động tiết máy dọc theo trục (thí dụ trong các hộp số v.v...). Khi chiều dài di trượt không lớn, then được bắt vít vào trục (hình 4.2.a). Khi cần di động tiết máy một khoảng dài thì then được ghép với mayơ (hình 4.2.b,c). Khả năng tải của then dẫn hướng kém hơn then hoa, do đó ít dùng hơn. a b c Hình 4. 2: Mối ghép then dẫn hướng c) Then bán nguyệt (hình 4.3): Ưu điểm của then bán nguyệt là có thể tự động thích ứng với các độ nghiêng của rãnh mayơ; cách chế tạo then và rãnh then cũng đơn giản. Nhược điểm của then bán nguyệt là phải phay rãnh sâu trên trục làm trục bị yếu nhiều. Then bán nguyệt chủ yếu dùng ở các mối ghép chịu tải trọng nhỏ. Khi mayơ ngắn dùng một then, nếu mayơ dài dùng hai then. Hình 4. 3: Then bán Then ghép căng: Khác với then ghép lỏng, then ghép căng làm việc ở hai bề nguyệt mặt trên và dưới, còn ở mặt bên có khe hở. Vì tạo thành mối ghép căng nên then không những truyền được mô men xoắn, mà còn truyền được lực dọc trục. Đồng thời khả năng chịu va đập của loại then này tốt. Tuy nhiên mối ghép dễ gây lệch tâm nhiều, làm cho mayơ bị nghiêng đi và gây rung động cho các tiết máy ghép. Dó đó hiện nay rất ít dùng loại then này và trong các máy chính xác thì không dùng. Then ghép căng chia làm các loại: then vát, then ma sát và then tiếp tuyến. Trừ then tiếp tuyến, rãnh then trên mayơ Hình 4. 4: Then vát Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 18 phải có độ dốc bằng độ dốc của then. a) Then vát : Loại then này được vát một mặt (hình 4.4) để có độ dốc 1:100, có kiểu có đầu, có kiểu không đầu mà gọt bằng hoặc gọt tròn hai mút. Then vát (hình 4.5) có tiết diện hình chữ nhật. Trục và mayơ đều phải làm rãnh nên trục bị yếu nhiều hơn so với dùng then ma sát, nhưng mayơ lại ít bị yếu hơn. b) Then ma sát: Hình 4. 5: Các kiểu then vát Mặt trên và mặt dưới là mặt làm việc. Mặt dưới của then ma sát (hình 4.6) là mặt trụ có cùng đường kính với trục. Khi đóng then áp chặt vào bề mặt trục (hai mặt bên có khe hở), then làm việc nhờ lực ma sát. Ưu điểm của loại then này là không cần rãnh trên trục nên không làm yếu trục, ngoài ra, có thể lắp ở bất kỳ chỗ nào Hình 4. 6: Then ma sát trên trục và khi quá tải, then có tác dụng bảo đảm an toàn. c) Then tiếp tuyến: Loại này do hai then vát một mặt tạo thành. Mặt làm việc là mặt hẹp, hai mặt làm việc song song với nhau. Mối ghép then tiếp tuyến khác với các mối ghép then vát kể trên ở chỗ có độ dôi theo phương tiếp tuyến (mà không theo hướng tâm), độ dôi này được tạo nên bằng cách đóng hai then vào rãnh. Then tiếp tuyến làm việc dựa vào sự chèn dập trên hai mặt hẹp. Nếu dùng một then tiếp tuyến (một cặp then vát) thì chỉ truyền được mô men xoắn một Hình 4. 7: Then tiếp tuyến chiều. Khi truyền mômen xoắn hai chiều phải dùng hai then tiếp tuyến đặt cách nhau dưới một góc 120° ÷135° (hình 4.7). Mối ghép then tiếp tuyến được dùng trong ngành chế tạo máy hạng nặng chịu tải trọng lớn. 4.1.3. Tính mối ghép then bằng Các phần tử của mối ghép then (tiết diện, rãnh v.v...) đều được tiêu chuẩn hoá, trong chuẩn có quy định kích thước của then (b × h), rãnh v.v... tuỳ theo đường kính trục d từng loại then khác nhau. Vì vậy tính mối ghép then thường là tiến hành kiểm nghiệm suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc hay trên tiết diện nguy hiểm hoặc xác định chiều dài then theo ứng suất cho phép đã chọn. Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh tiêu của ứng của Page 19 Xét điều kiện làm việc của then bằng (hình 4.8) ta thấy các dạng hỏng có thể xảy ra là dập các mặt bên và bị cắt theo tiết diện A-A. Giả thiết áp suất và ứng suất phân bố đều trên bề mặt làm việc của then. Điều kiện tránh dập: • – = = ≤ A` Hình 4. 8: Sơ đồ tính then bằng d- đường kính trục. Điều kiện bền cắt : ` A Trong đó: l- chiều dài làm việc của then t2 = 0,4h – độ sâu rãnh then trên may ơ - ứng suất dập cho phép. (MPa) T- momen xoắn truyền qua mối ghép then, (Nmm) ta có F=2T/d 6• = , -7 = 2x -d7 ≤ 6• (4- 2) Tuỳ trị số mômen xoắn đã cho có thể xác định được chiều dài then theo công thức (.1) hoặc (.2). Nếu l tính được lớn hơn chiều dài mayơ, phải tăng chiều dài mayơ (trong điều kiện có thể) hoặc tăng số then, nhưng thường không nên lấy quá hai then (nếu dùng 2 then thì các then đặt lệch nhau 180°. Tính mối ghép then bán nguyệt cũng tiến hành tương tự như trên. 4.2. Mối ghép then hoa 4.2.1. Giới thiệu mối ghép then hoa Ghép bằng then hoa là ghép mayơ vào trục nhờ các răng của trục lồng vào các rãnh đã được chế tạo sẵn trên mayơ. Loại mối ghép này, nhất là mối ghép then hoa răng chữ nhật, có thể coi như mối ghép nhiều then mà các then làm liền với trục. Theo tính chất của mối ghép có thể chia ra làm hai loại: Ghép cố định khi mayơ được cố định trên trục (không thể trượt dọc trục); ghép di động khi mayơ có thể trượt dọc trục. Trong trường hợp ghép di động, trục có dạng hình trụ; còn trường hợp ghép cố định, trục có thể chế tạo hình trụ hoặc hình côn. Then hoa hình côn làm cho mayơ khít với trục, làm việc tốt ngay cả khi chịu tải trọng thay đổi. Mối ghép này chủ yếu được dùng trong ôtô, máy kéo v.v... ở đây ta chỉ nghiên cứu mối ghép then hoa hình trụ. 4.2.2. Các phương pháp lắp để định tâm mối ghép then hoa Có 3 phương pháp định tâm then hoa: - Định tâm theo cạnh bên (hình) - Định tâm theo đường kính ngoài (hình) - Định tâm theo đường kính trong (hình). Bài giảng CSKTM 2- Vũ Thị Hạnh Page 20