Tiểu luận Cơ sở thiết kế máy - Mối ghép ren

động cơ cho hợp lý để dao không lấn vào các phần khác của chi tiết và đồng thời phải lùi dao theo phương ngang. Cắt ren nhiều đầu mối: - Trong một số mối ghép ren cần tháo xiết nhanh mà yêu cầu số ren tham gia trong mối ghép lớn người ta dùng ren nhiều đầu mối. - Ren nhiều đầu mối gồm nhiều đường ren triển khai trên các đường xoắn ốc cách đều nhau trên mặt cơ sở. Lúc này ta có bước xoắn bằng k lần bước ren ( k là số đầu mối). - Để cắt ren nhiều đầu mối về kỹ thuật cơ bản thì cũng tương tự như cắt ren một đầu mối. Người ta tuần tự cắt từng đường ren, các đường ren giống nhau và cách đều nhau. Để phân độ khi cắt ren nhiều đầu mối người ta có nhiều cách: Phân độ bằng cách địch chuyển dao dọc trục. + Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần dịch chuyển dao dọc trục một lượng bằng bước ren nhờ vào tay quay ổ dao trên. + Đặc điểm: - Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện. Dễ sinh ra sai số, nhất là ren có bước không chẵn. - Dùng trong gia công chi tiết đơn lẽ. + Kỹ thuật: - Dao ren gá thẳng. - Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn.. - Quay tay quay ở ổ dao trên cho dao địch chuyển dọc trục một đoạn bằng bước ren cần tiện. ( Ổ dao trên được bố trí dọc theo hướng chạy dao, Giá trị dịch chuyển được xác định nhờ vào du xích trên tay quay ổ dao trên). Người ta cũng có thể địch chuyển dao nhờ vào bàn dao dọc, lượng dịch chuyển có thể xác định bằng du xích trên tay quay dao dọc hoặc bằng các dụng cụ đo như : Thước cặp, Panme, Căn mẫu, Căn lá. - Thực hiện cắt đường ren thứ hai tương tự như cắt đường ren đầu. - Thực hiện chu trình trên cho các đường ren còn lại. Phân độ bằng cách xoay vị trí ăn khớp của bánh răng thay thế. Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần xoay chi tiết ( không ăn khớp với trục vít me) một góc bằng cách thay đổi vị trí ăn khớp của bộ bánh răng thay thế.  Đặc điểm - Phương pháp này có độ chính xác cao với mọi bước ren. - Thực hiện phương pháp này phức tạp, không thực hiện trong trường hợp số răng của cả hai bánh răng trong hộp bánh răng thay thế không là bội số của số đầu mối. - Dùng để gia công chi tiết đơn lẻ. Kỹ thuật - Dao ren gá thẳng. - Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn.. - Mở nắp che hộp bánh răng thay thế, đánh dấu vị trí ăn khớp của bộ bánh răng thay thế, tháo mốt bánh răng có số răng là bội số của số đầu mối và xoay một góc, lắp lại cho hai bánh răng ăn khớp. - Tiếp tục tiện đường ren kế tiếp. Cứ như thế thực hiện tất cả các đầu mối. Phân độ bằng dụng cụ phân độ. Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần xoay chi tiết một góc nhờ vào một đĩa chia độ gá trên tục chính. Đặc điểm: - Phương pháp này có độ chính xác cao. Dễ thực hiện. - Quá trình thực hiện phức tạp. - Dùng trong chế tạo hàng loạt. Kỹ thuật - Dao ren gá thẳng. - Chi tiết được gá trên bộ phận kẹp chi tiết của đĩa chia độ. - Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn.. - Nới lỏng kẹp của đĩa chia độ, xoay bộ phận kẹp phôi của đĩa chia độ một góc dựa theo số lỗ có trên đĩa chia. Kẹp chặt bộ phận kẹp chi tiết lại. - Tiếp tục tiện đường ren kế tiếp. Cứ như thế thực hiện tất cả các đầu mối. Cắt ren bằng dao định hình Thông thường , cắt ren tiêu chuẩn có kích thước nhỏ người ta thường dùng dao định hình, các loại dao định hình thông dụng là Ta rô, bán ren, dao răng lược. Cắt ren bằng Bàn ren: Cắt ren trên trục bằng một dụng cụ cắt ren định hình được gọi là bàn ren. Bàn ren thực ra là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí ngang giữa các dao cách nhau một khoảng bằng chiều sâu cắt. Bàn ren có kết cấu như là một chiếc đai ốc làm bằng thép dụng cụ hoặc thép gió, trên bàn ren được khoan từ 3 – 8 lỗ để tạo các thông số cắt cho các lưỡi cắt, lưỡi cắt ở hai đầu được vát côn để quá trình cắt được bắt đầu dễ dàng hơn, phần trụ còn lại là phần sửa đúng gồm 5 – 6 vòng ren. Bàn ren được sử dụng bằng cả hai mặt như nhau. Khi cắt ren bằng bàn ren người ta có thể gá bàn ren lên ụ động hoặc ổ dao Gá bàn ren trên ụ động: Bàn ren được kẹp chặt trong một giá kẹp bàn ren có thể trượt dọc trên một thân có chuôi côn để lắp vào ụ động. Quay tay quay ụ động để đưa bàn ren vào bắt đầu cắt, sau khi bàn ren đã cắt được 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ tự động được kéo vào mà không xoay theo chi tiết nhờ vào một chốt trượt. Cách gá này cho phép cắt ren có chiều dài ren giới hạn. Gá bàn ren trên ổ dao: Bàn ren được lắp vào tay quay bàn ren gá trên một giá có thể trượt trong một thân kẹp chặt trên ổ dao. Để chống xoay cho bàn ren người ta bố trí một thanh tì chặn vào một đầu của tay quay. Tương tự như khi gá trên ụ động, ta quay tay quay của bàn xe dao để đưa bàn ren vào vị trí cắt, sau khi bàn ren đã cắt được 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ tự động được kéo vào mà không cần phải tiến bàn xe dao. Cách gá này cho phép ta cắt ren dài vô tận. Chú ý: - Cần vát cạnh đầu phôi để bàn ren có thể bắt đầu cắt dễ hơn. - Khi cắt ren bằng bàn ren, chi tiết được tiện với kích thước bé hơn kích thước danh nghĩa và khi cắt ren bằng tay, để bù trừ sự nén vật liệu. Cắt ren bằng Ta rô: Cắt ren trong lỗ bằng một dụng cụ cắt ren định hình có dạng là một con vít được gọi là Ta rô. Tương tự như bàn ren, ta rô thực sự là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí ngang giữa các dao cách nhau một khoảng bằng chiều sâu cắt. Trên thân Ta rô có ghi ký hiệu mác vật liệu làm ta rô và loại ren. Ngoài ra, để phân biệt thứ tự các cây tao rô trong bộ người ta ký hiệu bằng số vạch hoặc số vòng ở cán Khi cắt ren bằng ta rô người ta có thể dùng tay quay ta rô hoặc trục gá ta rô. Gá ta rô bằng tay quay: Ta rô được kẹp vào tay quay ở phần chuôi vuông, Ta rô được đỡ bằng mũi chống tâm vào lỗ tâm ở cuối chuôi của ta rô. Cán tay quay sẽ được đỡ bằng thanh tì gá trên ổ dao. Khi cắt, người ta quay tay quay ụ động để cho mũi tâm lúc nào cũng tì nhẹ lên chuôi ta rô. Gá ta rô bằng trục gá: Để đảm bảo độ đồng trục giữa ta rô và lỗ cần gia công, người ta thường dùng trục gá tự lựa( ta rô có khả năng lắc lư) lắp ở nòng ụ động bằng chuôi côn. Khi bắt đầu cắt, ta quay tay quay ụ động để đưa ta rô từ từ vào lỗ gia công. Sau khi cắt được hai ba vòng ren thì ta rô sẽ tự tiến vào để cắt hết lỗ ren. Cắt ren bằng dao răng lược: Dao răng lược thực ra là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục, các dao thành phần cách nhau một khoảng bằng bước ren. Để đơn giản trong việc mài sắc dao, người ta dùng phổ biến dao răng lược hình lăng trụ và hình đĩa. Khi mài lại, chỉ cần mài lại mặt trước của dao. Kỹ thuật gia công ren bằng dao răng lược tương tự như cắt bằng dao cắt ren thông thường, nhưng số lượt cắt sẽ ít đi rất nhiều hoặc chỉ một lượt cắt là đủ. PHAY REN Đạt độ chính xác và năng suất cao. Gia công hàng loạt trên máy phay chuyên dùng. Phay đoạn ren có chiều dài ngắn: nhỏ hơn 2-3 lần đường kính ren. Phay đoạn ren có chiều dài lớn: phay ren ngoài, ren trong, ren thang, vuông và răng cưa có chiều dài lớn. CÁN REN Gia công ren bằng biến dạng dẻo kim loại à cơ tính tốt, tuổi bền ren cao. Bàn cán phẳng, 2 quả cán, bàn cán hình vòng cung, 3 quả cán MÀI REN Gia công tinh, yêu cầu độ chính xác cao và gia công bề mặt ren đã qua nhiệt luyện. CÁC CHI TIẾT GHÉP CÓ MỐI GHÉP REN Bulong: thường là thanh kim loại hình trụ. Gồm hai phần: phần thân có ren để vặn với đai ốc và phần Đầu bu lông hình 6 cạnh hay 4 cạnh đều để ta các chìa vặn xiết bu lông. Ren trên bu lông được gia công bằng bàn ren, tiện ren ,hoặc cán ren . bu lông dược phân ra: bu long thô, bu lông bán tinh, bu lông tinh , bu lông lắp có khe hở, bu lông lắp không có khe hở. Bu lông có ren trái và bu lông có ren phải. Bu lông là chi tiết máy được tiêu chuẩn hóa cao Đai ốc: là chi tiết dùng để vặn với bu lông hay vít cấy. Có các loại: 4 cạnh, 6 cạnh, đai ốc xẻ rãnh, đai ốc tròn Vòng đệm: Là chi tiết lót dưới đai ốc, để khi vặn chặt đai ốc không làm hỏng bề mặt của chi tiết bị ghép và thông qua vòng đệm, lực ép của đai ốc được phân bố một cách đều đặn. Vít cấy: Là chi tiết hình trụ, hai đầu đều có ren.Vít cấy được dùng lắp ghép những chi tiết có độ dầy quá lớn hay vì lý do nào đó không dùng được bulông. Một đầu ren của vít cấy vặn vào lỗ ren của chi tiết bị ghép, đầu ren kia vặn với đai ốc. Vít cấy có hai kiểu: - Kiểu A: đầu vặn vào chi tiết không có rãnh thoát dao - Kiểu B: đầu vặn vào chi tiết có rãnh thoát dao Vít cấy có 3 loại: - Loại I: Vặn vào chi tiết bằng thép hay đồng: chiều dài đoạn ren Chốt chẻ: Là chi tiết được xâu qua lỗ của bu lông và rãnh của đai ốc, sau đó bẻ gập hai nhánh của nó lại để khóa chặt đai ốc, không cho đai ốc lỏng ra vì chấn động.  Vít: Dùng để ghép trực tiếp các chi tiết mà không cần dùng đến đai ốc. Vít dùng cho kim loại có hai loại: - Vít lắp nối: Dùng để ghép hai chi tiết với nhau. - Vít định vị: Dùng để xác định vị trí Theo hình dạng của đầu vít, có các loại: Vít đầu hình trụ, vít đầu chỏm cầu, vít đầu 6 cạnh, vít đầu chìm, vít đầu nửa chìm. CÁC MỐI GHÉP BẰNG REN(BU LÔNG , VÍT CẤY ,VÍT) Mối ghép bu lông Để đơn giản, mối ghép bu lông được vẽ theo qui ước, các cung hypebôn của đầu bu lông và đai ốc được thay thế bằng cung tròn như hình 4.22 đã hướng dẫn. Các kích thước của mối ghép căn cứ vào đường kính ngoài của ren để tra trong bảng 4.43.Độ dài của bu lông tính theo công thức. L = b 1 + b 2 + H d +s + a + c Sau khi tính được L cân đối chiếu với TCVN 1892 – 76 để xác định chính thức L đúng với tiêu chuẩn qui định (bảng 4.43):Cũng có thể tính các kích thước của mỗi ghép theo các công thức sau:d1 = 0,85 d,                  R = 1,5d; r xác định khi vẽd2 = 1,1d,                     R1 = d,D = 2d,                         C = 0,15d,Dv = 2,2d,                     Sv = 0,15d,Hđ = 0,8d,                     L = (1,5 ( 2)d.Hb = 0,7d,                     a = (0,15 ÷ 0,25)d, Ghi chú: Dấu x là loại bulông có ren trên suốt chiều dài thân Mối ghép vít cấy     Các kích thước của mối ghép vít cấy cũng được tính theo đường kinh ngoài của vít cấy theo TCVN 3068– 81. Đai ốc và vòng đệm tra trong bảng 4.44 và bảng 4.45 tương tự trong mối ghép bu lông.Chiều dài đoạn ren cấy vào chi tiết phụ thuốc vào vật liệu chế tạo chi tiết bị ghép để chọn cho thích hợp.    Chiều dài vít cấy tính theo công thức: L = b + s + H d + a + c     Sau khi tính song phải đối chiếu với bảng tiêu chuẩn để xác định chính thức L đúng tiêu chuẩn quy định. Ghi chú: Không nên dùng những đai ốc có kích thước trong ngoặc đơn. Mối ghép bằng vít Dùng cho các mối ghép chịu tải trọng nhỏ. Đinh vít được vặn trực tiếp vào lỗ có rencủa chi tiết bị ghép không cần đai ốc. Độ dài của vít được tính theo công thức: L > b + l 1 – H Trong đó: b: Chiều dày của chi tiết ghép có lỗ trơn; l1: Chiều dài của ren; H: Chiều cao của rãnh chìm trên chi tiết ghép có lỗ trơn (Nếu đầu vít được vặn chìm vào chi tiết ghép). Ghép bằng ống nối     Để nối các đường ống (dẫn hơi, dẫn khí hoặc chất lỏng...) với nhau, người ta dùng phần nối (Hoặc gọi là đầu nối) tiêu chuẩn được chế tạo bằng gang rèn theo quy định trong TCVN 1286 – 85.    Đặc trưng của đường ống là "đường thông quy ước": Kích thước thực tế của đường thông qui ước là đường kính lòng ống đo bằng milimét.     Ký hiệu của đường ống gồm có đường kính đường thông quy ước: Dqư và số hiệu tiêu chuẩn qui định đường ống. Ví dụ: ống 20 TCVN 1286 – 85– Hình 4.38: Các loại đầu nối bằng gang rèn QUY ƯỚC REN TRÊN BẢN VẼ KĨ THUẬT Nét vẽ cho các loại ren Ren thấy Ren ngoài (ren trục): Ren ngoài là ren được hình thành ở mặt ngoài của chi tiết. - Ren trong( ren lỗ ) :Ren trong là ren hình thành ở mặt trong của lỗ. ** Quy ước nét vẽ cho ren thấy: Đường đỉnh ren được vẽ bằng nét liền đậm. Đường chân ren được vẽ bằng nét liền mảnh.. Trên hình biểu diễn vuông góc với trục ren ,cung tròn chân ren được vẽ hở ¼ đường tròn vị trí góc trên bên phải,đường đỉnh ren được vẽ đóng kín bằngnét liền đậm Đường giới hạn ren được vẽ bằng nét liền đậm Khi vẽ mặt cắt đối với ren trong, đường gạch gạch được kẻ đến đỉnh ren. Ren khuất (ren bị che khuất) Nếu ren bị che khuất thì ở trên bản vẽ, tấtcả cácđường: Đường đỉnh ren, chân ren, giới hạn ren đều được vẽ bằng nét đứt. Ren hìnhcôn Chỉ vẽ ren ở mặt đáy gần mắt người quan sát Ghi kí hiệu ren Kí hiệu ren thể hiện đầy đủ các yêu tố của ren và được ghi trên đường kích thước đường kính ngoài của ren. Ph P Côngthứctổngquát ghi kí hiệu ren: Profin, Đườngkính×Bướcxoắn (P Bướcren), Hướngxoắn Trong đó: -Profin được kí hiệu bằng các chữ cái: M ,MC,G, Tr, G, Rp, R,Rc,S, M: profin của ren hệ mét là tam giácđều MC: profin của ren là tam giác có góc ở đỉnh bằng 60 độ Tr: profin là hình thang cân có góc ở đỉnhbằng 30 độ - Bước ren(P):là khoảng cáchgiữa 2 đỉnh ren kề nhau theo chiềut rục - Bước xoắn (Ph):là khoảng cách theo chiều trục giữa điểm đầu và điểm cuối của vòng xoắn -Hướng xoắn phải không cần phải ghi, nếu hướng xoắn trái thì ghi LH. VD: Tr20×2LH: Ren hình thang, đường kính danh nghĩa d=20mm, bước ren P=2mm, xoắn trái M25×3(P1)LH: ren tam giácđều, đường kính danh nghĩa d=25mm, bước xoắn Ph=3mm, bước ren P=1mm, xoắn trái. **Ghi kí hiệu choBulong: Bulong là chi tiết có 2 phần: Phần thân có renvà phần mũ hình 6 cạnhđều hay 4 cạnhđều. Kí hiệu: Tên gọi M Đường kính × Chiều dài Số hiệu tiêu chuẩn VD:Bulong M20×80 TCVN 1892-76: bulong ren hệ mét,đường kính danh nghĩa d= 20mm, dài 80mm. QUY ƯỚC VẼ MỐI GHÉP REN Khi ghép ren ngoài với ren trong, tại vị trí ăn khớp, ta quy ước ren ngoài đè lên ren trong và che khuất ren trong. Do đó, khi vẽ mối ghép ren: - Tại vị trí có ăn khớp: Ta xem như đang vẽ ren trục - Tại vị trí không có ăn khớp: Ta xem như đang vẽ ren lỗ Mối ghép bulong–đai ốc CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG THÁO LỎNG - ĐỘ BỀN MỐI GHÉP REN Các dạng hỏng của mối ghép ren Khi siết chặt bulong và đai ốc, các vòng ren của bulong và đai ốc tiếp xúc với nhau. Các vòng rên cảu đai ốc chịu lực siết V. Các vòng ren trên Bulong chịu phản lực Ft. trên mối ghép ren có thể xuất hiện các dạng hỏng sau: Thân bulong bị kéo đứt tại phần có ren, hoặc tại tiết diện sát mũ bulong. Hoặc bị xoắn đứt trong quá trình siết đai ốc. Các vòng ren bị hỏng do cắt đứt ren, dập bề măt tiếp xúc, hoặc bị uốn gãy. Nếu tháo lắp nhiều lần, các vòng ren có thể bị mòn. Mũ bulong bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc, cắt đứt, hoặc bị uốn gãy. Ngoại lực tác dùng gồm có lực dọc trục va lực ngang. Lực dọc trục có tác dụng giống như khi siết chặt bulong và đai ốc. Lực ngang có tác dụng làm dập, cắt đứt thân bulong, làm dập lõ lắp bulong hoăc cắt đứt tầm ghép. Kích thước của mối ghép bulong đã được tiêu chuẩn hóa, các kích thước được tính theo đường kính d với một tỷ lệ nhất định trên cơ sở đảm bảo sức bền của cá dạng hỏng. Do đó chỉ cần tính toán để hạn chế một dạng hỏng là các dạng hỏng khác cũng không xảy ra. Các phương pháp chống tháo lỏng Bộ phận hãn giữ vai trò rất quan trọng trong mối ghép ren chịu tải trọng động. mặc dù các loại ren dùng trong lắp ghép đều đảm bảo khi chịu tải trọng tĩnh ( nếu f’=0,1-> ρ’=arctgf’=60 , nếu f=0,3->ρ’= arctgf’=160 luôn luôn lớn hơn góc nâng ren ϒ = 1,40 ..3,300) nhưng do và đập vào rung động trong quá trình máy làm việc nên ma sát giữa ren bulon và đai ốc giảm bớt, nên xảy ra hiện tượng đai ốc bị tháo lỏng. Ngoài ra một số đai ốc điều chỉnh như: đai ốc chỉnh lực ép trên ổ bi đũa côn, trên tiết điều chỉnh mộng đuôi én, đai chỉnh ổ cũng cần phải hãm lại. Có nhiều biện pháp để hãm dựa theo các nguyên tắc sau: Sử dụng hai đai ốc Sau khi vặn đai ốc thứ 2, giữa 2 đai ốc xuất hiện lực căng phụ, chính lực căng này tạo lên lực ma sát phụ giữ cho đai ốc không bị nới lỏng khi bulon chịu lực dọc trục ( hình a) Phương pháp sử dụng hai đai ốc làm tăng thêm khối lượng , khi bị rung mạnh vẫn không đảm bảo chặt cho nên hiện nay ít dùng Sử dụng đai ốc tự hãm: bằng cách ép dẻo đầu đai ốc thành hình elip sau khi cắt ren, tao thành độ dôi hướng tâm của ren (hình b) hoặc tạo các rãnh hướng tâm trên đầu đai ốc. một phương pháp khác là cán lăn hoặc cuộn vòng hãm bằng Poliamid vào rãnh đai ốc. khi xiaeets sẽ tạo thành lực ma sát lớn chống tháo lỏng đai ốc. Đai ốc hãm ống kẹp đàn hồi dạng côn: Dùng vòng đệm vênh: đây là phương pháp phổ biến nhất. Ma sát phụ sinh ra do lực đàn hổi của vòng đệm vênh tác dụng lên đai ốc. ngoài ra, miềng vòng đệm vênh luôn tỳ vào đai ốc chống cho đai ốc tháo lỏng ra ngoài. Nhược điểm chủ yếu là tạo ra lực lệch tâm. Để khắc phục người ta dùng vòng đệm lò xo. Ngoài cá phương pháp trên, người ta còn hãm đai ốc bằng các phương pháp như vòng đệm gập, đệm hãm có ngành, chốt chẽ, chỉnh, những phương pháp này rất chắc chắn nên chỉ dùng trong mối ghép không tháo. Độ bền ren Theo tính toán, với ren có 10 vòng, ren dầu tiên chịu khoảng 1/3 tổng lực tác dụng lên vít, ren cuối cùng chịu <1/100 tổng lực tác dụng. Biểu đồ phân bố tải trọng trên ren Dạng hỏng chủ yếu của ren ghép chặt là cắt chân ren, của ren vít là mòn ren. Điều kiện bền cắt của ren ghép chặt: Với bulong: Với đai ốc: τ- ứng suất cắt H-chiều cao đai ốc/ sâu bắt vít K=ab/p- hệ số độ đầy ren p- bước ren Km- hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các vòng ren Điều kiện bền đối với cơ cấu vít: Ứng suất dập: Chiều cao đâi ốc và sâu ren: Với mối ghép ren tiêu chuẩn, chọn chiều cao đai ốc: H~0.8d hoặc H~1.2d, H~0.5d. Chiều sâu bắt ren đối với thép: H1=d, đối với gang: H1=1.5d IX- VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP Vật liệu chủ yếu dùng cho các chi tiết máy có ren là thép cacbon thường , thép các bon chất lượng tôt hoặc thép hợp kim. Tiêu chuẩn quy định 12 cấp bền đối với bu lông , vít và vít cấy bằng thép bao gồm : 3.6, 4.6,4.8 , 5.6, 5.8, 6.6, 6.9, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9, 14.9. Bảng 17.4. cơ tính một số mác thép chế tạo chi tiết máy có ren : (xem giáo trình) Bảng 17.4 trình bầy cấp bền và cơ tính của một só mác thép chế tạo chi tiết máy có ren. Cấp bền cảu bu lông được hiển thị bằng 2 số . số đầu nhân với 100 cho giá trị giới hạn bền nhỏ nhất tình bằng mpa, số thứ 2 chia cho 10 là tỉ số giới hạn chảy với giới hạn bền: Bàng 17.5 hệ số an toàn và ứng suất cho phép đối với bu lông : (xem giáo trình) Chọn vật liệu phải căn cứ vào điều kiện làm việc khả năng chế tạo về các yêu cầu về kích thước khuôn khổ và khối lượng. nếu ko có những yêu cầu đặc biệt người ta thường chế tạo bu lông, vít bằng thép CT3 hoặc thép C10, C20, C30Thép C35 ,C45 nhiệt luyện đạt cơ tính cao được dùng để khi giảm kích thước , khối lượng kết cấu. Dùng bu lông thép hợp kim giới hạn bền có thể dến 1800MPa hoặc hơn nữa. trường hợp cần giảm khối lượng, người ta dùng bu lông bằng hợp kim titan( Bt14, Bt16) . khối lượng vít từ hợp kim titan khi chịu tải trọng giống nhau sẽ bằng 60% lượng vít chế tạo bằng thép do titan có khối lượng nhỏ hơn.Đai ốc được chế tạo bằng cùng loại vật liệu nhưng bu lông hoặc vật liệu có độ bền thấp hơn 1 chút.Ứng suất cho phép của bu lông, vít được chọn theo giới hạn chảy σch của vật liệu (bảng 17.4) và hệ số an toàn [ s] , [sch] cho trong bảng 17.5 và 17.6 trường hợp không kiểm tra lực siết, phải giảm ứng suất cho phép, nhất là đối với bu lông có đường kính nhỏ vì bu lông có thể bị quá tải hoặc hỏng do siết quá tay. Ren trên vít được cắt hoặc lăn, ren lăn có độ bền cao hơn do tăng bền lớp bề mặt , tạo lên ứng suất dư và thớ cũng bị cắt. khi cắt ren bằng dụng cụ bị mòn thì trên bề mặt rãnh có thể tạo nhiều vết nứt nhỏ là nguyên nhân gây nên các vết hỏng do mỏi. ren có bước lớn nên lăn sau khi cắt ren. Bảng 17.6 Hệ số an toàn [sch] khi lực xiết không được kiểm tra X- LÝ THUYẾT KHỚP VÍT 1-Phụ thuộc giữa momen tác động lên đai ốc và lực xiết bulong Đầu tiên ta xác định sự phụ thuộc đối với ren vuông,sau đó phỏ biến cho các loại ren khác.Khi khảo sát ta xem đai ốc như là con trượt và khai triển vòng vít theo đường kính trung bình d2 với góc nghiêng bằng góc nâng ren 𝜸(H.17.13a). Để xiết bulong với lực dọc trục(H.17.13a) ta cần phải có momen xiết Tv,trên thân bulong có momen phản lực T,giữ thân bulong không bị xoay.Khi đó có thể viết: (17.3) Trong đó :Tms - momen lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc của đai ốc Tr - momen lực tác dụng trên ren. Momen ma sát Tms trên bề mặt tựa của đai ốc: (17.4a) Trong đó d0 –đường kính lỗ lắp bulong D0 – đường kính ngoài mặt tựa của đai ốc (H.17.19c,d) f – hệ số ma sát giữa đai ốc và chi tiết ghép Momen trên ren được xác định như sau:khảo sát đai ốc như một con trượt nâng theo vòng xoắn của ren,trượt theo mặt phẳng nghiêng.Theo định lý cơ học,nếu tính đến lực ma sát thì con trượt ở trạng thái cân bằng nếu như tổng các lực ngoài tác dụng Fn nghiêng với phương pháp tuyến n-n một góc p’.Trong trường hợp của chúng ta thì các lực ngoài tác dụng bao gồm lực dịc trục (lực xiết) và lực vòng Ft = 2Tr/d2.Theo hình 17.13a giữa Ft và V có sự phụ thuộc : Suy ra : (17.4b) Do đó : (17.4c) Trong đó : 𝜸 – góc nâng ren vít; 𝝆’ = arctgf’ – góc ma sát ren ,với f’ là hệ số ma sát tương đương trên ren,tính đến ảnh hưởng góc biến dạng ren. Đối với ren vuông (H.17.13c):f = f’ (17.5a) Đối với ren tam giác hoặc thang ta có (H.17.13d): (17.5b) Với α là góc ở đỉnh.Đối với ren hệ mét α=600 do đó f’ = 1,15f. Khi các đai ốc lực vòng F't và các lực ma sát thay đổi hướng (H.17.13b),khi đó:(17.7) Tương tự momen tháo vít tính đến ma sát trên bề mặt tựa đai ốc xác định theo công thức : (17.8) Từ các công thức trên to có nhận xét sau: -Theo công thức (17.6) có thể tính tỷ số giữa lực doc trục bulong V và lực Fx đặt tại vị trí sử dụng cole xiết bulong.Đối với ren hệ mét tiêu chuẩn thì -Thân bulong không chỉ bị kéo bởi lực V mà còn bị xoắn bởi momen Tr. 2-Khả năng tự hãm Điều kiện tự hãm là momen TTV >0 trong đó TTV xác định theo công thức (17.8).khảo sát trường hợp tháo vít chỉ trên ren và không tính đến ma sát trên mặt đai ốc,khi đó ta có tg(𝝆’ - 𝜸)>0 hoặc : 𝝆’ > 𝜸 (17.9) Đối với ren gép chặt giá trị của góc nâng ren 𝜸 nằm trong khoảng 2030’÷3030’,góc ma sát 𝝆’ thay đổi trong khoảng 6 ÷ 160 phụ thuộc vào hệ số ma sát f =0,1 ÷0,3 như thế tất cả ren gét chặt đều có khả năng tự hãm. Các ren cơ cấu vít có khả năng tự hãm hoặc không tự hãm. Các giạ trị hệ số ma sát tương đương dẫn ra ở trên chứng tỏ rằng mối gét ren có hệ số an toàn tự hãm cao, tuy nhiên đó chỉ là trong trường hợp tải trọng tĩnh. Khi tải trọng thay đổi nhất là khi có sự rung động do có các dịch chuyển tế vi lẫn nhau giữa các bề mặt ma sát ( ví dụ theo kết quả biến dạng đàn hổi hướng tâm của đai ốc và thân bu lông ) hệ số ma sát giảm đáng kể ( f giảm đến 0,02 và nhỏ hơn ) . điều kiện tự hãm bị phá vỡ sảy ra hiện tượng tự tháo đai ốc. XI- TÍNH BULONG Bu-lông ghép lỏng chịu lực dọc trục bu-lông Đai ốc không được xiết chặt, lực xiết ban đầu không có. Gọi F là lực dọc trục ta có: σ=4Fπd2≤σ0 => d≥ 4Fπ[σ0] với σ0 là ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm bulong. Từ giá trị của đường kính thu được ta tìm được loại bulong cần thiết. 2 Bu lông được xiết chặt, không có ngoại lực tác dụng Thân bulong chịu lực kéo do lực xiết gây nên và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra khi xiết đai ốc. Trong trường hợp này ta có thể dùng công thức đơn giản tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1.3 lần ứng suất kéo do lực xiết V gây nên. 30% ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn do tác dụng của momen trên ren. Từ điều kiện bền: σtd=1,3σ=1,3.4Vπd2≤[σk] d≥ 1,3.4Vπ[σ] 3 Bu lông chịu tác dụng của lực ngang (lực tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục). Bu lông lắp có khe hở: từ điều kiện bền σtd=4.1,3Vπd2≤[σk] ta được d≥1,3.4kFπifσk Trong đó : k là hệ số ma sát giữa 2 bề mặt; i là số mặt tiếp xúc giữa 2 mặt; F là lực tác dụng. Bu lông lắp không có khe hở: từ điều kiện cắt τ=4Fπd2i≤τ ta được d≥4Fπi Trong đó: d là đường kính thân bulong; i là số bề mặt chịu cắt của thân bulong Ngoài ra trong trường hợp : đường kính bulong lớn hơn chiều dày tấm ghép tương đối nhiều ta cần kiểm nghiệm điều kiện bền dập: σd= Fδd≤[σ0] 4 Bu lông được xiết chặt, chịu lực dọc trục không đổi Hệ số ngoại lực χ: χ=λmλb+λm với λm là độ mềm các chi tiết ghép ; λb là độ mềm bulong. Độ mềm của bulong: λb=lEb.Ab với l là chiều dài bulong ; E là modun đàn hồi của bulong; A tiết diện bulong Độ mềm của các tấm ghép : λm=4,6Emπd0lg(D0+d0)(D0+h-d0)(D0-d0)(D0+h+d0) Tính toán bulong: Lực toàn phần tác dụng lên bulong sau khi có ngoại lực F: FΣ=V+ χF Khi đó lực tác dụng lên các tấm ghép: V'=V-(1-χ)F Để đảm bảo các bề mặt ghép không bị hở, cần có điều kiện V’ >0 => V > (1-χ)F. Gọi k là hệ số an toàn ta có thể viết: V=k(1-χ)F Theo điều kiện không tách hở mối ghép: k = 1,3-1,5 khi tải trong ngoài không đổi; k= 2,5-4 khi tải trọng ngoài thay đổi. Theo điều kiện kín khít: miếng lót mềm k=1,3-2,5; miếng lót kim loại định hình k=2,0-3,5