Bài giảng - Cơ điện nông nghiệp-chương 1

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

152
lượt xem 46
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. VẬT LIỆU CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP Người ta dùng nhiều loại vật liệu để chế tạo các máy móc cơ điện nông nghiệp, nhưng chủ yếu là kim loại và hợp kim. Ngoài ra còn dùng gỗ, cao su, chất dẻo, v.v... Kim loại có thể chia ra kim loại đen và kim loại màu. Kim loại đen là liên kết của sắt với cácbon và một vài nguyên tố khác. Kim loại màu như đồng, nhôm, chì, thiếc, kẽm, ... Hợp kim cũng chia ra hợp kim đen và hợp kim màu. Hợp kim...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng - Cơ điện nông nghiệp-chương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – H À LAN BÀI GIẢNG CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP Người bi ên soạn: Đinh Vươ ng Hùng Huế, 08/2009
Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. VẬT LIỆ U CƠ ĐIỆ N NÔNG NGHIỆP Người ta d ùng nhiều loại vật liệu để chế tạo các máy móc c ơ điện nông nghiệp, nhưng ch ủ yếu là kim lo ại và hợp kim. Ngo ài ra còn dùng gỗ, cao su, chất dẻo, v.v... Kim loại có thể chia ra kim loại đen và kim loại m àu. Kim loại đen là liên kết của sắt với cácbon và một vài nguyên tố khác. Kim loại m àu như đ ồng, nhôm, chì, thiếc, kẽm, ... Hợp kim cũng chia ra hợp kim đen và h ợp kim màu. Hợp kim đen là liên kết của sắt - cácbon với một số kim lo ại khác để cải thiện một số tính chất nào đó của vật liệu. Hợp kim m àu là liên kết của các kim loại màu. 1.1.1. Tính chất chung của kim loại và h ợp kim. 1.1.1.1.Tính chất lý học Tính chất lý học của kim loại và hợp kim bao gồm: vẻ sáng mặt ngo ài, tính nóng chảy, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, tính nhiễm từ và tính giãn nở vì nhiệt . - Vẻ sáng mặt ngo ài : Mỗi kim loại phản chiếu ánh sáng theo một m àu sắc riêng tạo ra vẻ sáng mặt ngo ài, gọi l à màu của kim loại. Thí dụ: Đồng có m àu đỏ, thiếc có màu trắng b ạc, kẽm có màu xám... Kim lo ại không trong suốt, ngay cả những tấm kim loại được dát rất mỏng cũng không để cho ánh sáng xuyên qua nó được. - Tính nóng ch ảy: Kim lo ại có tính chảy lo ãng khi đốt nóng và đông đ ặc khi làm nguội. Nhiệt độ ứng với lúc kim loại chuyển từ thể rắn sang thể lỏng ho àn toàn gọi là nhiệt độ nóng chảy. Nhiệt độ nóng chảy có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ đúc và công nghệ h àn. Phần lớn nhiệt độ nóng chảy của kim loại lớn hơn 200 0C (Thiếc 2320C, chì 3270C, kẽm 4190C, nhôm 6600C, đồng 1083 0C, sắt 15390C). - Tính d ẫn nhiệt: Là tính ch ất truyền nhiệt của kim loại khi bị đốt nóng hoặc làm l ạnh. Kim loại và hợp kim có tính dẫn nhiệt tốt thì càng dễ đốt nóng nhanh và đồng đều cũng như càng dễ nguội nhanh. Tính dẫn nhiệt của mỗi kim loại giảm xuống khi nhiệt độ tăng và ngược lại khi nhiệt độ giảm xuống. - Tính d ẫn điện: Là kh ả năng truyền dẫn điện của kim loại và hợp kim. Tính chất n ày cần đ ược l ưu ý khi ta dùng kim lo ại l àm vật truyền dẫn điện năng. Nói chung kim ko ại đều có tín h d ẫn điện. Các kim loại có tính dẫn điện tốt tức là điện trở của kim loại đó bé. Các kim loại có tính dẫn điện tốt là bạc, đồng, nhôm, nhưng do bạc đắt tiền nên ít được sử dụng trong kỹ thuật. Khi nhiệt độ tăng thì tính dẫn điện giảm và ngược lại khi nhiệt độ giảm thì tính dẫn điện tăng. Phần lớn kim loại n ào dẫn nhiệt tốt thì cũng dẫn điện tốt. Hợp kim nói chung có tính dẫn điện kém kim loại. 1
- Tính giãn n ở vì nhiệt : Đó là khi đ ốt nóng, kim loại giãn nở ra và khi nguội lạnh thì co lại. Hệ số gi ãn nở vì nhiệt thường rất nhỏ, nh ưng với các chi tiết kích thước lớn, chịu sự thay đổi nhiệt độ đáng kể, thì c ần chú ý tới tính gi ãn nở vì nhiệt. - Tính nhiễm từ : Chỉ có một số kim loại có tính nhiễm từ, tức là nó bị từ hóa sau khi đ ặt trong một từ trường. Sắt và h ầu hết các hợp kim của sắt đều có tính nhiễm từ. Niken và Côban cũng có tính nhiễm từ và được gọi là ch ất sắt từ. Còn hầu hết các kim loại khác không có tính nhiễm từ. 1.1.1.2 Tính chất hóa học Tính ch ất hóa học của kim loại và hợp kim là biểu thị khả năng của kim loại và hợp kim chống lại tác dụng hóa học của các môi tr ường có hoạt tính khác nhau. Tính ch ất hóa học của kim loại và hợp kim biểu thị ở hai dạng chủ yếu: Tính chống ăn mòn và tính chịu a xít . - Tính ch ống ăn mòn: Là kh ả năng chống lại sự ăn mòn của hơi nước và ôxy của không khí ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ cao. - Tính chịu a xít: Là khả năng chống lại tác dụng của các môi trường a xít. Khi lựa chọn kim loại hay hợp kim ta phải căn cứ vào tính chất hóa học để biết khả năng chịu đựng c ủa nó đối với tác dụng hóa học của môi trường xung quanh. 1.1.1.3. Tính chất cơ học Tính chất cơ học của kim loại và h ợp kim là kh ả năng chống lại tác dụng của lực bên ngoài lên kim loại hay hợp kim. Lực tác dụng bên ngoài có nhiều dạng khác nhau. Có lực tác d ụng từ từ đều đặn gọi là lực tĩnh, có lực lại tác dụng đột ngột gây ra va đ ập gọi là lực động. Tính chất cơ học của kim loại và h ợp kim bao gồm: Độ bền, độ đàn hồi, độ dẻo, độ cứng, độ dai va chạm,.v.v.. - Độ bền: là khả năng của kim loại hay hợp kim chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng. - Độ đ àn h ồi: là khả năng biến dạng của kim loại hay hợp kim dư ới tác dụng của lực bên ngoài rồi trở lại như c ũ khi thôi lực tác dụng. - Độ dẻo: là khả năng biến dạng của kim loại hay hợp kim dưới tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng, đồng thời vẫn giữ đ ược sự biến dạng đó khi thôi lực tác dụng bên ngoài. - Độ cứng : là kh ả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén có độ cứng lớn hơn. Nếu cùng một giá trị lực nén, lõm biến dạng trên m ẫu đo càng lớn, càng sâu thì độ cứng của mẫu đo càng kém. - Độ dai va chạm là khả năng chịu đựng của vật liệu đối với các ngoại lực tác dụng có tính chất đột ngột (va đập) m à không bị phá hủy. 1.1.1.4. Tính chất công nghệ 2
Tính ch ất công nghệ là khả năng của kim loại hay hơp kim có thể th ưc hiện được các phương pháp công nghệ để sản xuất ra các sản phẩm. Tính chất công nghệ bao gồm: Tính cắt gọt, tính hàn, tính rèn, tính đúc, tính nhiệt luyện. - Tính cắt gọt: Là khả năng của kim loại gia công cắt gọt dễ hay khó, đ ược xác định bằng tốc độ cắt gọt, lực cắt gọt, và độ bóng bề mặt của kim loại sau khi cắt gọt. - Tính hàn : là kh ả năng tạo th ành sự liên kết giữa các chi tiết máy khi nung nóng cục bộ chỗ cần hàn đến trạng thái chảy hoặc dẻo. - Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại hay hợp kim dưới tác dụng của ngoại lực để tạo th ành hình dáng của chi tiết mà không bị phá hỏng. - Tính đúc: là khả năng chảy lo ãng của kim loại và hợp kim khi đốt nóng để đổ đầy vào khuôn đúc. - Tính nhiệt luyện: là khả năng làm thay đ ổi độ cứng, độ bền, độ dẻo của kim loại và hợp kim bằng cách nung nóng lên nhiệt độ nhất định rồi làm nguội theo một chế độ xác định. Trong công nghiệp chế tạo máy nói chung, các kim loại ngu yên ch ất ít đ ược sử dụng vì nó có độ bền, độ cứng thấp. Nhiều kim loại dẫn điện rất tốt, nhưng ở nhiệt độ cao, tính dẫn điện lại giảm đi. Sự gi ãn nở vì nhiệt của kim loại nguyên ch ất rất lớn khi có sự thay đổi nhiệt độ. Tính công nghệ của kim loại nguyên chất cũng kém (khó đúc, khó gia công cắt gọt,...). Chính vì những lý do đó m à trong thực tế hầu hết các chi tiết máy đều được chế tạo từ hợp kim. 1.1.2. H ợp kim đen (hợp kim sắt - c ácbon) Ngươi ta chia hợp kim sắt - cácbon ra làm hai lo ại: gang và thép. G ang và thép là hai lo ại vật liệu quan trọng nhất của ng ành công nghiệp chế tạo máy. 1.1.2.1. Gang Gang là hợp kim của sắt và cácbon với một số nguyên tố khác, tỷ lệ cácbon trong gang là 2 -5%. Còn các nguyên tố khác nh ư silic, mangan, phốt pho, lưu huỳnh thì tùy từng loại gang có thể nằm trong khoảng 0,12 -2%. Gang được luyện từ quặng sắt trong các lò cao. Các lo ại gang th ường d ùng là gang xám, gang trắng, gang dẻo, gang biến tính và gang cầu. Nói chung ngoài tỉ lệ cácbon cao, gang c òn có nhiều tạp chất chưa được khử hết nên gang cứng, dòn, dễ nứt vỡ. Gang th ường d ùng đ ể chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và có hình dáng đơn giản. Còn các chi tiết máy chịu tải trọng lớn, va đập và có hình dáng phức tạp thì được chế tạo bằng thép. 1.1.2.2. Thép Thép là một vật liệu quan trọng của nền kinh tế quốc dân nói chung và của ngành công nghiệp chế tạo máy nói riêng. Thép được luyện từ gang trong các lò chuyên dùng đ ể khử bớt tạp chất và gi ảm tỉ lệ cácbon xuống dưới 2%. Ngo ài cácbon ra, trong thành ph ần của thép còn có một lượng rất nhỏ các nguyên tố 3
mangan, silic, phốt pho và lưu hu ỳnh... Riêng đ ối với thép hợp kim thì còn có các nguyên tố như: crôm, niken, vônphram, môlipđen... Tỉ lệ cácbon trong thép c àng cao thì thép càng c ứng, ngược lại tỉ lệ các bon trong thép càng th ấp thì thép càng dẻo. Các nh à máy luyện kim chế tạo sẵn các loại thép định hình có tiết diện khác nhau. Tùy theo việc sử dụng ng ười ta chia thép làm hai nhóm: Nhóm thép cácbon và nhóm thép hợp kim. Nhóm thép cácbon dùng trong các ngành chế tạo máy và ngành xây dựng. Nhóm thép hợp kim dùng đ ể chế tạo các dụng cụ cắt, dụng cụ đo, các chi tiết máy có yêu cầu độ bền, độ cứng cao. Trong nhóm thép hợp kim có thép hợp kim đ ặc biệt, bao gồm các loại thép không rỉ, thép chịu nhiệt, thép có từ tính, thép có hệ số giãn nở vì nhiệt rất nhỏ. Nói chung các chi tiết máy chế tạo từ thép có độ cứng không cao, khả năng chống mài mòn còn h ạn chế. Để tăng độ cứng, độ chịu m ài mòn cho bề mặt các chi tiết máy chế tạo bằng thép thì người ta phải nhiệt luyện. 1.1.3. H ợp kim m àu Trong nhiều ng ành công nghiệp hiện đại, kim loại m àu chiếm một vị trí quan trọng và ngày càng được sử dụng rộng rãi vì nó có các tính chất đặc biệt sau: - Độ nóng chảy không cao lắm, do đó có thể nấu luyện, đúc th ành các chi tiết có hình dáng khác nhau một cách dễ d àng. - Tính dẻo tốt nên có thể sử dụng các phương pháp gia công như rèn, cán, dát, kéo, ... thành những chi tiết có hình dáng, kích th ước khác nhau. - Độ bền, độ cứng cũng khá cao và có khả năng chống mài mòn. - Tính d ẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Một số kim loại mau có từ tính cao (niken, coban). Một số có tính phóng xạ (radi, uran) d ùng trong công nghiệp nguyên tử. - Một số kim loại m àu có tính chống ăn mòn hóa học. Các hợp kim m àu thường d ùng là: hợp kim nhôm và hợp kim đồng 1.1.3.1. Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm là h ợp kim của nhôm với các nguyên tố kim loại khác như: đồng, silic, mangan, magiê...Căn cứ vào thành ph ần và đ ặc tính công nghệ của hợp kim nhôm người ta chia nó ra làm hai nhóm: Nhóm hợp kim nhôm biến dạng và nhóm hợp kim nhôm đúc. - Nhóm h ợp kim nhôm biến dạng : Được d ùng đ ể chế tạo các tấm nhôm, các băng, các dây nhôm cũng như các chi tiết máy bằng phương pháp gò, d ập...Đura l à một trong những hợp kim nhôm điển hình. Đ ặc tính của đura là cứng, nhẹ, độ bền cơ học cao nên được d ùng r ất nhiều trong công nghiệp dân dụng, công nghiệp chế tạo máy (làm vòng đệm, vành bánh xe, khay, hộp, đáy các te động cơ...) Đ ặc biệt là công nghiệp chế tạo máy bay 4
- Nhóm h ợp kim nhôm đúc: Được dùng để chế tạo các chi tiết máy bằng phương pháp đúc. Một trong các loại hợp kim nhôm đúc quan trọng th ường dùng là hợp kim nhôm với silic, đ ược gọi là silumin. Ngoài thành phần silic, silumin c òn chứa đồng, magiê, kẽm. Silumin có tính đúc tốt (dễ chảy lo ãng và có độ co ngót nhỏ). Silumin thường d ùng để chế tạo pít tông, thân động cơ... 1.1.3.2. Hợp kim đồng Hợp kim đồng được d ùng phổ biến là đồng thau và đồng thanh. - Đồng thau: Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm. Cấu tạo và tính ch ất của đồng thau phụ thuộc vào lượng kẽm chứa trong đ ó. Người ta th ường d ùng đ ồng thau đ ể chế tạo các chi tiết bằng phương pháp cán, uốn, dập. Một số trường hợp người ta dùng đồng thau để đúc. - Đồng thanh: Đồng thanh là hợp kim của đồng với thiếc và các nguyên tố kim loại khác như: nhôm, kẽm, silic, crôm . ..Có nhiều loại đồng thanh: đồng thanh thiếc, đồng thanh nhôm, đồng thanh silic, đồng thanh kẽm...Đồng thanh có đặc tính dễ cắt gọt và có tính chống ăn mòn cao, có tính đúc tốt dùng để chế tạo các bánh răng, vỏ bơm, vòng chắn nước, ổ trục hoặc l àm hợp kim đỡ sát. Đồng đen cũng là một loại đồng thanh. Nó là hợp kim của đồng với thiếc, chì, silic v.v... Đồng đen có tính chống ăn mòn, chống m ài mòn cao, có thể dùng để đúc hoặc gia công áp lực. Đồng đen d ùng đ ể làm ổ trượt, mặt trượt, bánh vít, trục vít hoặc dùng trong các thiết bị chứa nước, dầu mỡ... Ngoài hai lo ại hợp kim m àu thường d ùng là hợp kim nhôm và hợp kim đồng còn có một số loại hợp kim màu khác như: h ợp kim manhê, hợp kim titan, hợp kim niken... 1.1.4. Các loại vật liệu khác 1.1.4.1. Chất dẻo. Chất dẻo là vật liệu nhân tạo, đ ư ợc san xuất từ các chất hữu c ơ. Ở nhiệt độ nhất định, chất dẻo trở nên mềm dẻo và có thể tạo hình được dư ới áp suất cao. Đa số các loại chất dẻo có cấu tạo hóa học phức tạp mà cơ sở của nó là các liên kết hữu cơ cao phân t ử, được gọi là pôlime. Tính chất cơ bản của chất dẻo là có khối lượng riêng nhỏ, có độ bền cơ học khá cao, khả năng chống ăn mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ, có tính cách điện tốt, không bị tác dụng bởi axít, kiềm và không thấm n ước. Một số chất dẻo trong suố t, nhưng ta c ũng có thể làm cho chúng có màu s ắc tùy ý bằng cách nhuộm chất dẻo. Chất dẻo càng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống. Hầu như không có ngành công nghiệp n ào lại không d ùng tới chất dẻo để làm các vật liệu chính hoặc phụ. Đặc biệt trong lĩnh vực điện và vô tuyến điện, chất dẻo đ ược sử dụng rất nhiều vì nó có tính cách điện rất tốt. Đối với các chi tiết máy có yêu cầu trọng lượng nhẹ, độ bền vừa phải, không bị ăn mòn... thì chất dẻo là loại vật liệu rất thích hợp . 5
Chất dẻo đ ược làm các bình chứa, các bộ phận của băng chuyền, cánh bơm, bánh răng, bánh vít, các chi tiết của cơ cấu phanh, ổ trượt...Ngo ài ra, người ta còn dùng chất dẻo trong việc phủ lên kim loại để chống ăn mòn và t ăng thêm vẻ đẹp. Trong đời sống, chất dẻo được d ùng rộng rãi để sản xuất các đồ dùng sinh ho ạt cũng như các sản phẩm công nghiệp nhẹ. 1.1.4.2. Cao su. Cao su thiên nhiên lấy từ nhựa cao su. Khi còn nguyên ch ất cao su thiên nhiên có màu trắng đục, để ra ngo ài ánh sáng chuyển th ành màu nâu. Cao su dùng trong công nghiệp và đời sống là cao su thiên nhiên đ ã lưu hóa, tức là pha thêm 1 -2% lưu huỳnh. Tính chất chung của cao su là có tính đàn hồi rất cao, độ giãn dài có thể tới 700 - 800%. Cao su có một số tính chất rất quý đối với kỹ thuật như: có đ ộ bền chống đứt cao, chống m ài mòn, có kh ả năng dập tắt các rung động, không thấm nước và không th ấm khí, chịu đ ược tác dụng hóa học của axit, kiềm. Nhờ các tính chất đó m à cao su trở nên không thể thiếu đư ợc trong một số ng ành công nghiệp. Khuyết điểm của cao su là tính d ẫn nhiệt kém. Mặt khác, cao su bị giảm c ơ lý tính khi chịu tác dụng của ánh sáng và nhiệt đô cao. Cao su dùng đ ể chế tạo săm lốp, dây đai, băng tải, ống dẫn n ước, ống dẫn hơi, ống dẫn dầu chịu áp suất thấp, ống dẫn hạt, các vật liệu cách điện, các loại vòng đệm làm kín khít các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết chế tạo bằng kim loại... 1.1.4.3. G ỗ Ngày nay, tuy công nghiệp vật liệu đ ã phát triển và có nhiều loại vật liệu tổng hợp khác nhau, nhưng gỗ vẫn l à một loại vật liệu cô ng nghiệp quan trọng. Ngo ài việc sử dụng thân cây gỗ, vỏ cây và cành cây cũng được chế biến để tận dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau nh ư giấy, hóa chất, r ượu cồn, ... Tính ch ất chung của gỗ là nhẹ hơn kim loại, có khối lượng riêng trong kho ảng 0,44 - 0,81 G/cm 3. Gỗ có khối lượng riêng càng cao thì kh ả năng chịu lực càng tốt. Gỗ có độ dẫn điện và dẫn nhiệt nhỏ, có vẻ đẹp tự nhiên, chịu được tác dụng của một số môi trường khí, dễ chế tạo và giá thành tương đối rẻ. Gỗ c àng khô, khả năng chịu lực càng tăng, nhưng chú ý là khả năng chịu lực của nó theo thớ dọc và thớ ngang không như nhau. Đa số các loại gỗ chịu ẩm kém, dễ bị mục, mối, mọt và dễ cháy. Trong công nghiệp, gỗ đ ược sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Trong chế tạo cơ khí, gỗ để làm mẫu đ úc kim lo ại, làm toa xe, làm thùng đ ựng và chuyên chở sản phẩm, làm bệ xe ô tô vận tải, ... Trong ngành xây d ựng, gỗ được dùng làm cửa, kèo, ván cốp pha,... Trong sinh hoạt, gỗ đ ược d ùng để làm bàn ghế, tủ giường, ... Bột gỗ, sau khi trộn với keo dính, ép dưới áp suất cao, tạo thành lo ại vật liệu rất tốt và rẻ tiền. 1.1.4.4. Vật liệu compozit 6
Vật liệu compozit đ ược coi là vật liệu kết hợp giữa các th ành phần khác hẳn nhau về tính chất, không hòa tan vào nhau, phân cách nhau bằng ranh giới rõ rệt. Chúng được kết hợp nhân tạo với nhau nhờ sự can thiệp kỹ thuật của con ng ười. Compozit có độ bền, độ cứng và khả năng chống mỏi cao hơn h ẳn các hợp kim kết cấu phổ biến. Ng ày nay người ta có thể dự kiến đ ược tính chất để chế tạo compozit theo ý muốn, nhằm t hể hiện những ư u điểm nổi bật của các vật liệu thành phần và loại bỏ các nhược điểm của chúng, tạo nên nh ững đặc tính mới m à từng vật liệu thành phần riêng lẻ không thể có. Cấu tạo của compozit gồm hai th ành ph ần chính: nền và cốt. Nền đóng vai trò liên kết toàn bộ các phần tử cốt, tạo th ành một khối thống nhất và hình thành sản phẩm theo thiết kế, đồng thời nó che phủ, bảo vệ cốt tránh khỏi các phá hủy do môi trường bên ngoài. Nền có thể l à kim lo ại, gốm hoặc chất dẻo. Cốt đóng vai trò tạo nên độ bền, độ đ àn hồi và độ cứng của compozit. Cốt có thể là chất vô cơ, chất hữu cơ hoặc kim loại. Những loại compozit sử dụng phổ biến hiện nay gồm có compozit cốt hạt như hợp kim cứng, hợp kim bột, bê tông và compozit c ốt sợi như compzit polime sợi thủy tinh, compzit polime sợi cácbon,... 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀ N ĐỘ NG Có nhiều ph ương pháp truyền động: truyền động c ơ khí, truyền động điện, truyền động thủy lực.....Nh ưng trong ph ạm vi giáo trình này chúng ta chỉ nghiên cứu truyền động c ơ khí. Truyền độ ng cơ khí là truyền động từ trục n ày sang trục khác nhờ sự tiếp xúc trực tiếp của các chi tiết máy (như bánh răng, bánh ma sát, trục vít...) hoặc tiếp xúc gián tiếp (như xích, đai truyền...) với nhau. Trục thứ nhất gọi là trục chủ động và tr ục thứ hai gọi là trục bị động (hay phụ động). Trong truyền động cơ khí cần quan tâm hai thông số đặc trưng ch ủ yếu của bộ truyền, đó là tỉ số truyền và hiệu suất truyền: n1 - Tỉ số truyền ( i): i n2 N1  - Hiệu suất truyền (): (%) N2 Trong đó n1 , n2 và N1 , N2 là số vòng quay trong một phút và công su ất của trục chủ động và tr ục bị động. Truyền động cơ khí thường bao gồm truyền động đai, truyền động bánh ma sát, truyền động xích, truyền động bánh răng và truyền động trục vit- bánh vít. 1.2.1. Truyền động đai 7
Truyền động đai d ùng để truyền động giữa hai trục cách xa nhau một khoảng cách nh ất định nhờ lực ma sát xuất hiện giữa bánh đai và dây đai. Truyền động đai có thể truyền động giữa hai trục song song (hình 1.1a ) ho ặc chéo nhau (hình 1.1b). Trường hợp bộ truyền động đai có tỉ số truyền lớn cần lắp thêm con lăn căng đai vào phía nhánh chùng và g ần bánh đai nhỏ (hình 1.2). Dây đ ai được chế tạo bằng vải cao su, sợi len dệt hoặc bằng da. Có loại dây đai tiế t diện hình thang, hình dẹt hoặc hình tròn. b a Hình 1.1. S ơ đồ các kiểu truyền động đai a. Truyền động giữa hai trục song song b. Truyền động giữa hai trục chéo nhau Trong bộ truyền động đai, tỉ số truyền đ ư ợc tính bằng công thức: n1 D2 i  n 2 D1(1   ) Trong đó D1 , D2 là đường kính của bánh đai chủ động và bị động,  là hệ số trượt, thường bằng 1-3%. Nếu tính gần đúng (bỏ qua sự trượt) thì: n1 D 2 i n2 D1 Con lăn căng đai Hình 1.2 S ơ đồ truyền động đai có con lăn căng đai Trong qúa trình làm việc, dây đai thường bị gi ãn ra và chùng lại gây ra hiện tượng trượt, do đó phải định kỳ kiểm tra, điều chỉnh độ căng dây đai, bằng cách thay đổi vị trí của con lăn căng đai (nếu có) hoặc thay đổi khoảng cách hai trục. 1.2.2. Truyền động bánh ma sát 8
Truyền động bánh ma sát d ùng đ ể truyền động giữa hai trục gần nhau nhờ lực ma sát xuất hiện tại chỗ tiếp xúc giữa các bánh ma sát lắp trên trục chủ động và bị động. Để tạo nên l ực ma sát cần có một lực ép các bánh ma sát lại với nhau. Khi truyền chuyển động giữa hai trục song song, người ta d ùng một cặp bánh ma sát hình trụ (hình 1.3a). Khi truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc, ng ười ta dùng một cặp bánh ma sát hình côn (hình 1.3b). Trong truyền động bánh ma sát, tỉ số truyền động đ ược tính bằng công thức: n1 D2 i  n 2 D1 (1   ) Trong đó D1 , D2 là đường kính bánh ma sát chủ động và bị động,  là hệ số trượt, thường bằng 1-5%. b Hình 1.3 Sơ đồ truyền động bằng bánh ma sát 1.2.3. Truyền động xích Truyền động xích dùng đ ể truyền động giữa hai trục c ách xa nhau một kho ảng cách nhất định mà yêu c ầu bộ truyền nhỏ gọn, hoặc trong các tr ường hợp không thể truyền động bằng đai đ ược, nhờ sự ăn khớp giữa các mắt xích của xích với răng của đĩa xích. Xích là một chuỗi các mắt xích nối với nhau bằng bản lề. Trong truyền động xích, tỉ số truyền động đ ư ợc tính bằng công thức: n1 z 2 i  ( Trong đó: z1, z2 là số răng của đĩa xích chủ động và bị n 2 z1 động). Truyền động xích có ư u điểm là không bị trượt, hiệu suất truyền động cao, nhưng có nhược điểm là chế tạo phải chính xác, gía thành cao, đ ồng thời phải thường H ình 1.4 xuyên bôi trơn cho xích và điều Sơ đồ truyền động xích chỉnh độ căng xích ph ù hợp. 1.2.4. Truyền động bánh răng Truyền động bánh răng d ùng đ ể truyền động giữa hai trục gần nhau nhờ sự ăn khớp giữa các răng của bánh răng (hoặc thanh răng). Khi truyền chuyển động giữa hai trục song song, ng ười ta d ùng một cặp bánh răng hình trụ (hình 1.5a). Khi 9 Hình 1.5 Sơ đồ truyền động bánh răng
truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc, người ta dùng một cặp bánh răng hình côn (hình 1.5b). a Trong truyền động bánh răng, tỉ số truyền động đ ư ợc tính bằng công thức: n1 z 2 i n2 z1 Trong đó z1, z2 l à số răng của bánh răng chủ động và bị động. 1.2.5. Truyền động trục vít - bánh vít Hình 1.6 Sơ đồ truyền động t rục vít - bánh vít Truyền động trục vít- bánh vít dùng đ ể truyền động giữa hai trục chéo nhau, (thườ ng chéo nhau một góc 90 0). Bộ truyền này gồm có bánh vít (giống như bánh răng đ ặc biệt) và tr ục vít, trên đó có nhiều vòng ren để ăn khớp. Trong truyền động trục vít- bánh vít, tỉ số truyền động đ ược tính bằng công thức: n1 z i  n2 m Trong đó z l à số răng của bánh vít, m l à số mối xoắn của trục vít. Thông thường m r ất nhỏ (m =1 -3) nên bộ truyền trục vít - bánh vít có thể đạt tỉ số truyền rất lớn m à các bộ truyền động khác không thể có đ ược, nh ưng hiệu su ất truyền lại thấp. 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP N ỐI GHÉP Ta biết rằng, máy là một tập hợp nhiều chi tiết máy đ ược nối ghép với nhau để thực hiện một nhiệm vụ n ào đó cho con người. Các chi tiết máy đ ược nối ghép với nhau bằng hai phương pháp: tháo được và không tháo được. 10
1.3.1. Nối ghép tháo đư ợc Nối ghép tháo đ ược l à loại nối ghép được liên kết bằng các chi tiết trung gian như: bu lông-đai ốc, vít, vít cấy, then, ... (hình 1.7). Đầu bu lông và đai ốc th ường có 4 hoặc 6 cạnh có kích cỡ nhất định để vặn bằng cờlê. Đầu vít thường làm tròn có c ắt rãnh ngang ho ặc chữ thập để vặn bằng tuốcnơvít. Vít được vặn vào lỗ ren của chi tiết cần nối ghép. Vít cấy th ường có ren ở hai đầu, một đầu vặn vào lỗ ren của chi tiết cần nối ghép, đầu c òn lại vặn đai ốc ép chặt. Để tránh làm hỏng bề mặt chi tiết, dư ới các đầu bu lông, vít hoặc đai ốc người ta th ường đặt một vòng đệm phẳng. Để tránh hiện tượng tự nới lỏng cần đặt thêm một vòng đệm vênh ho ặc trên bu lông vặn hai đai ốc (đai ốc ngo ài gọi là đai ốc hãm). Trong một số trường hợp, để tăng độ tin cậy của mối ghép và sử dụng lâu dài người ta còn dùng chốt chẻ để xuyên qua bu lông và hãm chốt chẻ vào đai ốc hoa. Hình 1.7 Các phương pháp nối ghép tháo được 1- B u lông, 2- Đ ai ốc, 3- Vít, 4- Vít c ấy, 5- Vòng đệm phẳng 6- Vòng đệm vênh, 7- Then có đầu, 8 - Then bán nguyệt, 9- Then chữ nhật 10- Then hoa, 11- C hốt chẻ, 12- Đ ai ốc hoa Then dung để lắp không xoay trên tr ục các bánh răng, bánh đai.... Có các loại then có đ ầu, then bán nguyệt, then chữ nhật...Khi nối ghép, cần lắp một phần then ngập trong rãnh c ủa trục, một phần ngập vào rãnh của bánh răng, bánh đai. Then hoa thường d ùng để nối các trục truyền với nhau hoặc để nối ghép các bánh răng, bánh đai, trong trường hợp các chi tiết này có yêu cầu chuyển động dọc trục. 1.3.2. Nối ghép không tháo đư ợc Nối ghép không tháo đ ược có nghĩa là muốn tháo rời các chi tiết phải phá hỏng mối ghép. Có hai phương pháp nối ghép không tháo được, đó l à tán và hàn. 11
1.3.2.1 N ối ghép bằng đinh tán Nối ghép bằng đinh tán (hình 1.8) tức là dùng đinh tán đ ể liên kết cố định hai hay nhiều chi tiết lại với nhau. Đinh tán l à một thanh hình trụ làm b ằng thép ít cacbon ho ặc l àm b ằng hợp kim đồng, hợp kim nhôm. Một đầu đinh tán có sẵn mũ, đầu còn lại đ ược tán tạo thành mũ sau khi nối ghép. Để tạo thành mũ đinh, có thể tán bằng tay hoặc bằng máy, tán nguội hay tán nóng. Tán nguội chỉ dùng khi đường kính đinh tán nhỏ hơn 10 mm hoặc đinh tán l àm bằng hợp kim m àu. Số Hình1.8 S ơ đồ nối ghép bằng đinh tán lượng và kích thước đinh tán tùy thuộc vào từng mối ghép cụ thể. Mối ghép bằng đinh tán có ưu điểm l à chắc chắn, ổn định, chịu được tải trọng va đập và đễ kiểm tr a chất lượng mối ghép. Nh ưng cũng có nh ược điểm là tốn kim loại, mối ghép công kềnh, giá thành cao. Mối ghép bằng đinh tán d ùng phổ biến trong các trường hợp mối ghép chiu tải trọng lớn, va đập; những mối ghép không thể đốt nóng đ ược hoặc nếu đốt nóng thì chất lượng bị giảm (như mối ghép các tấm mỏng, mối ghép vật liệu bằng da, vải, cao su...). 1.3.2.2 N ối ghép bằng hàn Nối ghép bằng hàn là phương pháp dùng nhiệt đốt nóng cục bộ kim loại và nhờ lực liên kết giữa các phân tử để gắn chặt các chi tiết má y lại với nhau. Căn cứ vào nguồn năng lượng để đốt nóng kim loại hàn, người ta chia ra hai loại: hàn điện và hàn hơi. Hàn điện dùng ngọn lửa hồ quang điện để nung chảy kim loại h àn. Hàn hơi là vật hàn và que hàn được nung nóng bằng ngọn lửa do hơi hàn (thường là hơi Axêtilen) và ôxy tạo nên. Hàn hơi tuy ph ức tạp, giá th ành đắt nh ưng nó có ưu điểm là hàn đư ợc tấm mỏng đảm bảo chất lư ợng và c ắt được các tấm d ày với vết cắt nhẵn đẹp. Hiện nay nối ghép bằng h àn nói chung được sử dụng rộng rãi vì nó có ưu điểm: kết cấu mối ghép nhỏ gọn, tiết kiệm đ ư ợc 15 -20% kim lo ại so với phương pháp tán. Công nghệ h àn đơn giản, không phải khoan, đột lỗ nên không làm giảm độ bền của tấm ghép. H àn dễ tự động hóa, dẫn tới năng suất cao, giá th ành h ạ. Tuy nhiên hàn cũng có một số nhược điểm, đó là do bị đốt nóng nên tổ chức kim loại ở vùng xung quanh mối h àn bị thay đổi, cơ tính bị giảm, có trường hợp bị biến dạng, cong vênh, nứt do bị đốt nóng. 1.4. TR ỤC VÀ G Ố I ĐỠ TRỤ C 12
1.4.1. Trục Tr ục là một chi tiết máy có nhiệm vụ đỡ hoặc vừa đỡ vừa truyền mô men quay cho các chi tiết máy lắp trên nó. Trục có nhiều loại. Theo điều kiện làm việc có trục tâm và trục truyền. Trục tâm là trục chỉ có tác dụng đỡ các chi tiết quay lắp tr ên nó. Tr ục truyền, ngo ài nhiệm vụ đỡ các chi tiết quay, còn truyền mô men quay. Theo hình dáng đường tâm trục có trục thẳng và tr ục khuỷu. Trục thẳng l à trục có đ ường tâm nằm trên một đ ường thẳng (hình 1.9a,b). Trục khuỷu là trục có đường tâm không nằm trên một đ ường thẳng (hình 1.9c). Theo cấu tạo của trục, có trục đặc, trục rỗng, trục trơn và trục có bậc. Trục trơn là trục có mặt cắt không thay đổi trên suốt chiều d ài trục (hình 1.9a). Tr ục có bậc là trong từng đoạn trục có mặt cắt thay đổi (hình1.9b). a, b, Hình 1.9 Hình dáng các loại trục a - Tr ục trơn, b - Tr ục có bậc, c - Tr ục khuỷu 1.4.2. G ối đỡ trục Gối đỡ trục dùng để đỡ các trục quay. Căn cứ vào dạng ma sát phát sinh trên bề mặt tiếp xúc giữa ngõng trục và ổ trục, ng ười ta chia ra hai loại, đó là gối đỡ ma sát trượt (gọi tắt là ổ trượt) và gối đỡ ma sát lăn (gọi tắt là ổ lăn). Ổ lăn đ ược tiêu chuẩn hóa và dùng phổ biến h ơn ổ trượt, nh ưng trong một số trường hợp như trục khuỷu không tháo rời đ ược, trục quay với vận tốc cao, chịu lực tác dụng lớn, va đập mạnh hoặc trục có đ ường kính quá lớn hay quá nhỏ thì dùng ổ trượt lại thuận lợi và hiệu quả hơn. Ô trượt có thể là một lỗ liền với thân máy hoặc là một ổ riêng rồi lắp ghép với thân máy. Thông thư ờng phía tro ng ổ trượt có bạc lót chế tạo bằng các loại vật liệu có hệ số ma sát nhỏ như đồng thanh, đồng chì, ba bít, ... B ạc lót là một ống trụ liền hoặc cắt làm hai m ảnh ghép lại, có lỗ hoặc rãnh để dẫn dầu bôi trơn Ô lăn là lo ại ổ trục đảm bảo trục quay trong ổ b ằng con lăn. Cấu tạo của ổ lăn có bạc trong lắp vào ngõng trọc, bạc ngo ài lắp vào thân ổ và các con lăn chuyển động quay trong rãnh giữa bạc trong và b ạc ngo ài. Con lăn có thể là con lăn hình cầu, hình côn, hình trụ, hình kim. 13
Hinh 1.10 Sơ đ ồ ổ trượt và bạc lót cổ trục Hình 1.11 Sơ đ ồ ổ lăn và hình dạng các con lăn 1.5. NHIÊN LIỆ U D ẦU MỠ 1.5.1. Nhiên liệu Nhiên liệu dùng trong ngành cơ khí nông nghiệp gồm có hai lo ại chính, đó là xăng và dầu điêden. Xăng là loại nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ xăng. Thành ph ần chủ yếu của xăng là các hợp chất hyđrôcacbon, có khoảng 86% cácbon, 14% hyđrô, ngo ài ra còn một số tạp chất khác với hàm lượng không đáng kể. X ăng là chất dễ bay h ơi, dễ bắt lửa, có m ùi dễ nhận và không hòa tan trong nước. Trọng l ượng riêng của xăng nằm trong kho ảng 0,7 - 0,775 G/cm3. Xăng dùng cho đ ộng cơ xăng phải có tính chống kích nổ tốt, tức là xăng phải có chỉ số ốctan cao. Bản chất xăng không ăn mòn kim loại, nhưng nếu bảo quản không tốt, để lẫn các tạp chất chứa lưu huỳnh, ôxy, axít...thì trở thành ch ất ăn mòn kim loại. Dầu điêden là nhiên liệu dùng cho đ ộng điêden. Khác với động cơ xăng, nhiên liệu được đốt cháy bằng tia lửa điện, đối với động cơ điêden, nhiên liệu được phun vào buồng đốt của xi lanh d ưới dạng s ương mù, trộn đều với không khí nén có áp su ất và nhiệt đô cao sẽ tự bốc cháy. Th ành phần hóa học của dầu điden có kho ảng 86-87% cácbon, 12 -13% hyđrô và 1% ôxy. Dầu điêden là chất lỏng có màu nâu hung, có năng su ất tỏa nhiệt cao. Trọng lượng riêng c ủa dầu điêden cao hơn 14
xăng (thường nằm trong khoảng 0,82 - 0,86 G/cm3). Dầu điêden ít bay hơi hơn xăng nhưng có một độ nhớt nhất định. Độ nhớt động học của các loại dầu đi êden nằm trong kho ảng 1,8 - 5 centistốc. Dầu điêden nguyên ch ất không ăn mòn kim loại, nhưng nếu để lẫn các tạp chất có chứa lưu huỳnh, axít, nước...thì trở thành ch ất ăn mòn kim loại. 1.5.2. D ầu nhờn và mỡ Dầu nhờn là ch ất bôi trơn. Đối với máy móc, dầu nhờn có nhiều tác dụng quan trọng. Tr ước hết dầu nhờn bôi trơn làm giảm ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết máy, nhờ vậy giảm hao mòn và t ăng tuổi thọ cho máy móc. Ngoài ra dầu nhờn còn có tác d ụng l àm mát các chi tiết máy, rửa sạch các muội than và m ạt kim loại sinh ra do các chi tiết máy bị m ài mòn trong qúa trình làm việc. Đồng thời dầu nhờn còn có tác dụng tăng độ kín khít giữa các cặp lắp ghép và bảo vệ bề mặt chi tiết máy không bị ôxy hóa. Tính chất c ơ b ản của dầu nhờn l à có đ ộ nhớt nhất định, ít bắt lửa, có trọng lư ợng riêng n ằm trong khoảng 0,88 - 0,95 G/ cm3. Mỡ đ ược chế tạo bằng cách trộn dầu nhờn với chất l àm đ ặc như: paraphin, sêrêdin, pêtrôlatum và các lo ại xà phòng kim loại, tạo thành thể quánh. Mỡ có nhiều loại được sử dụng trong các trường hợp cụ thể, những nơi không thể bôi trơn bằng dầu nhờn được hoặc bôi trơn bằng dầu nhờn không hiệu quả. 15