Bài giảng Cơ khí ứng dụng: Chương 5.1 và 5.2 - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ khí ứng dụng: Chương 5.1 và 5.2 - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm về chi tiết máy và các chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy; Lắp ghép các chi tiết máy. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ khí ứng dụng: Chương 5.1 và 5.2 - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

CƠ KHÍ ỨNG DỤNG Mã học phần: CH3456 Khối lượng 3(3-1-0-6) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Bộ môn Máy và Thiết bị Công nghiệp Hóa chất
Chương 5 Chi tiết máy 5.1. Khái niệm về chi tiết máy và các chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy 5.2. Lắp ghép các chi tiết máy 5.2.1. Lắp ghép bằng đinh tán 5.2.2. Lắp ghép bằng độ dôi 5.2.3. Lắp ghép bằng ren 5.2.4. Lắp ghép bằng then và then hoa 5.3. Truyền động cơ khí 5.3.1. Các khái niệm về truyền động 5.3.2. Truyền động bánh ma sát 5.3.3. Truyền động đai 5.3.4. Truyền động xích 5.3.5. Truyền động bánh răng 5.3.6. Truyền động trục vít
Chương 5 Chi tiết máy 5.4. Trục và ổ đỡ 5.4.1. Trục và kết cấu trục 5.4.2. Ổ trượt 5.4.3. Ổ lăn 5.4.4. Nối trục
CHƯƠNG 5: CHI TIẾT MÁY 5.1 Khái niệm về chi tiết máy và các chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy 5.1.1. Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi a) Sản phẩm • Trong sản xuất cơ khí cũng như trong các lĩnh vực cơ khí khác, sản phẩm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở giai đoạn chế tạo cuối cùng của một cơ sở sản xuất. • Sản phẩm không chỉ là máy móc hoàn chỉnh đem sử dụng được mà còn có thể là cụm máy hay chi tiết máy. Ví dụ: nhà máy sản xuất xe đạp có sản phẩm là xe đạp, nhà máy sản xuất ôtô có sản phẩm là ôtô, nhưng nhà máy sản xuất ổ bi thì sản phẩm lại là các ổ bi.
b) Chi tiết máy • Đây là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy, đặc trưng của nó là không thể tách ra được và đạt mọi yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ: bánh răng, trục xe đạp, bulông,... • Có thể xếp các chi tiết máy thành hai nhóm:  Chi tiết máy có công dụng chung: là các chi tiết máy dùng được trong nhiều máy khác nhau.Ví dụ: bulông, đai ốc, bánh đai, xích, bánh răng,...  Chi tiết máy có công dụng riêng: là các chi tiết máy chỉ được dùng trong một số máy nhất định. Ví dụ: trục khuỷu, trục cam, thân máy,... c) Bộ phận máy • Đây là một phần của máy, bao gồm hai hay nhiều chi tiết máy được liên kết với nhau theo những nguyên lý máy nhất định có thể là liên kết động hay liên kết cố định. Ví dụ: moay ơ của xe đạp, hộp giảm tốc, hộp số,... • Có rất nhiều loại máy khác nhau về tính năng, hình dáng, kích thước... Tuy nhiên bất kỳ máy nào cũng đều cấu tạo bởi nhiều bộ phận máy. Ví dụ: máy tiện: ụ động, hộp số,…
d) Cơ cấu máy • Đây là một phần của máy hoặc của bộ phận máy có chức năng nhất định trong máy. Ví dụ: đĩa, xích, líp của xe đạp tạo thành cơ cấu chuyển động xích trong xe đạp. • Một cơ cấu có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết trong một cơ cấu có thể nằm ở nhiều bộ phận khác nhau. e) Phôi • Đó là một từ kỹ thuật có tính chất quy ước dùng để chỉ một vật phẩm được tạo ra từ một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác. Ví dụ: kết thúc quá trình đúc, ta nhận được một vật đúc có hình dáng, kích thước theo yêu cầu, những vật đúc này có thể là:  Sản phẩm của quá trình đúc.  Chi tiết đúc, nếu như không cần gia công gì thêm.  Phôi đúc, nếu vật đúc phải qua gia công cắt gọt như tiện, phay, bào... Như vậy trong trường hợp này, sản phẩm của quá trình đúc được gọi là phôi đúc. • Hiện nay các phương pháp chế tạo phôi trong sản xuất cơ khí bao gồm đúc, gia công áp lực, hàn và cắt kim loại bằng khí, hộp quang điện, tia lửa điện.
5.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy Khả năng làm việc của chi tiết máy được đánh giá bằng các chỉ tiêu chính như sau: a) Độ bền; b) Độ cứng; c) Độ bền mỏi; d) Khả năng chịu nhiệt; e) Độ ổn định dao động; Tuỳ theo vật liệu chế tạo, hình dạng và kích thước chi tiết máy và điều kiện làm việc của nó mà người ta đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy bằng một hoặc nhiều hoặc tất cả các chỉ tiêu nói trên. Ví dụ nếu chi tiết máy chỉ làm việc ở điều kiện bình thường thì không cần chỉ tiêu d) khả năng chịu nhiệt,…
5.2 Lắp ghép các chi tiết máy 5.2.1 Lắp ghép bằng đinh tán • Ghép bằng đinh tán thuộc vào loại mối ghép cố định và không thể tháo rời được; • Các chi tiết được ghép chặt với nhau nhờ đinh tán; a) Các loại đinh tán • Đinh tán: được chế tạo từ thanh kim loại tròn, thường có một mũ được làm sẵn gọi là mũ sẵn và mũ thứ hai được hình thành sau khi tán gọi là mũ tán; • Hình dáng và quan hệ kích thước của một số loại đinh tán tiêu chuẩn được giới thiệu như hình vẽ:
Các kiểu đinh tán: a) Mũ chỏm cầu; b) Mũ chìm; c) Mũ nửa chìm; d) Mũ chỏm cầu dẹt; e) Mũ côn
• Chiều dài nguyên thủy của đinh tán: l = ∑δ + (1,5 – 1,7)d • Với: ∑δ - là tổng chiều dày của các tấm thép; d - là đường kính đinh tán; • Vật liệu làm đinh tán thường là thép cacbon thấp như: CT2, CT3, C10, C15,… Ở những mối ghép bằng kim loại màu và hợp kim màu thì đinh tán thường được làm bằng kim loại màu như như đồng và hợp kim của đồng, nhôm và hợp kim của nhôm,… • Ưu nhược điểm: + Ưu điểm của mối ghép bằng đinh tán là chắc chắn, dễ kiểm tra chất lượng, ít làm hỏng các chi tiết máy được ghép khi cần tháo rời (so với ghép bằng hàn); + Nhược điểm là tốn kim loại, giá thành cao, hình dạng và kích thước cồng kềnh.
b) Mối ghép bằng đinh tán Theo công dụng - các mối ghép bằng đinh tán được chia làm 2 loại: • Mối ghép chắc: dùng trong các kết cấu thép chịu tải trọng rất nặng, trong các cụm kết cấu của thiết bị bay,… • Mối ghép chắc kín: dùng trong các kết cấu nồi hơi, thiết bị chịu áp lực,… ở đây ngoài yêu cầu về chịu tải trọng còn phải đảm bảo độ kín khít. Theo hình thức cấu tạo - có thể chia ra: • Mối ghép chồng; • Mối ghép giáp mối với một tấm đệm • Mối ghép giáp mối với hai tấm đệm Theo số lượng hàng đinh - có thể chia ra: • Mối ghép có một hàng đinh mỗi bên • Mối ghép có hai hàng đinh mỗi bên
Một số giá trị kích thước chính của đinh tán: • Bước t: là khoảng cách giữa 2 đinh tán kề nhau trong một hàng đinh, thường chọn theo công thức: t = (3 - 6)d • Đường kính đinh tán: thường lấy trong giới hạn d = (1,5 - 2) min • Lỗ chứa đinh tán: thường lấy theo bảng
BẢNG - Lỗ chứa đinh tán
c) Tính toán mối ghép chắc khi chịu lực chiều trục Yêu cầu đảm bảo: • Độ bền cắt với đinh tán • Độ bền dập với đinh tán và thanh lỗ chứa đinh tán • Độ bền kéo (hoặc nén) đối với tấm ghép nào yếu nhất theo tiết diện ngang đi qua lỗ đinh tán • Độ bền cắt đối với tấm ghép theo mép lỗ đinh tán Công thức tính toán: Q c    c • Ứng suất cắt:  d02 zi • 4 Q • Ứng suất dập: d    c zd0min P • Ứng suất kéo trên tấm ghép:  k    k F • Ứng suất cắt trên tấm ghép Q c    c (theo mép lỗ đinh tán): zi  e  0,5d0  
Trong đó: • Q – tổng tải trọng tác dụng lên mối ghép, [N] • z – số lượng đinh tán chịu lực Q; • i – số lượng mặt cắt trên một đinh tán; • d0 – đường kính lỗ đinh tán, [mm]; • , 1 – chiều dày tấm ghép và tấm đệm, [mm]; • min – tổng chiều dày nhỏ nhất của các thành phần chịu cắt trên cùng một phương, [mm]; • P – lực dọc trục tác dụng lên tiết diện cần kiểm tra, [N]; • F – diện tích tiết diện cắt qua đường tâm dãy lỗ đinh, [mm2]; • e – khoảng cách từ mép tấm ghép tới đường tâm của dãy đinh đầu tiên; •  c ;  d ;  k - Ứng xuất cho phép;
5.2.2 Lắp ghép bằng độ dôi 1. Khái niệm chung Định nghĩa: Mối ghép bằng độ dôi là mối ghép gồm có: chi tiết bao (moayơ) bao lấy chi tiết bị bao (trục). Mặt ghép giữa 2 chi tiết ấy có cùng kích thước danh nghĩa nhưng phải có độ dôi  để tạo nên lực căng. Độ dôi là một đại lượng >0 nhưng có giá trị rất nhỏ (chỉ từ phần ngàn đến chục ngàn mm) Sau khi ghép, do biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, độ chênh kích thước không còn nữa và 2 bề mặt tiếp xúc đều có chung một kích thước danh nghĩa d. Tuy nhiên, lúc này giữa chúng sẽ xuất hiện áp suất p và nhờ thế mà tạo lực ma sát để chống lại khuynh hướng làm cho chúng trượt lên nhau khi mối ghép chịu lực dọc trục và mô men xoắn.
Nhờ vậy mối ghép bằng độ dôi được dùng để truyền mô men xoắn và lực dọc trục hoặc kết hợp cả hai. 2. Các phương pháp lắp a) Phương pháp ép nguội Đây là phương pháp hay gặp nhất. Để ép trục vào lỗ, người ta dùng máy ép trục vít hay máy ép thuỷ lực, thậm chí dùng cả xung lực (búa đóng - nhưng ít dùng) Ưu điểm: đơn giản, sử dụng ở nhiệt độ thường; Nhược điểm: làm mất một phần độ nhấp nhô bề mặt (độ nhám) làm giảm độ dôi, làm giảm khả năng chịu tải của mối ghép, dễ làm biến dạng không đều các chi tiết máy được ghép và làm hỏng mặt đầu; b) Phương pháp ép nóng Đây là phương pháp lợi dụng tính chất giãn nở vì nhiệt độ của các chi tiết lắp ghép.
Nung nóng chi tiết bao để lỗ của nó được mở rộng rồi ép chi tiết bị bao vào. PP này hạn chế được những nhược điểm của phương pháp ép nguội và thường dùng để ghép các chi tiết có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính. Tuy nhiên cần xác định và tính toán nhiệt độ nung hợp lý nếu không sẽ làm biến dạng và thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của chi tiết. c) Phương pháp ép lạnh Tương tự như phương pháp ép nóng. Ở đây chi tiết bị bao được làm lạnh để kích thước trục của nó bị co lại rồi ép vào lỗ của chi tiết bao. PP này thích hợp với các mối ghép có kích thước nhỏ. So với phương pháp ép nguội, phương pháp ép nóng và ép lạnh cho kết quả chịu tải cao hơn 50%. Tuy nhiên tương tự như phương pháp ép nóng, cần xác định và tính toán nhiệt độ làm lạnh hợp lý nếu không sẽ làm biến dạng và thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của chi tiết.
2. Tính toán mối ghép bằng độ dôi Việc tính toán ở đây nhằm xác định độ dôi cần thiết để tạo ra áp suất đủ đảm bảo khả năng chịu tải của mối ghép. a) Tính áp suất và độ dôi cần thiết Áp suất cần thiết tối thiểu pmin: KP • Khi mối ghép chịu lực chiều trục P: pmin   fdl • Khi mối ghép chịu mômen xoắn M: 2KM pmin   fd 2l • Khi mối ghép chịu lực chiều trục  2M  2 2 K P   P đồng thời chịu mômen xoắn M: pmin   d   fdl
Trong đó:  pmin – là áp suất cần thiết nhở nhất, N/mm2;  K – Hệ số an toàn, K = 1,2 – 2;  P – Lực chiều trục, N;  f – Hệ số ma sát, f = (0,1 – 0,12) đối với thép/ thép; f = (0,075 – 0,08) đối với thép/ gang; f = (0,07 – 0,075) đối với gang/ đồng;  d – Đường kính danh nghĩa của mối ghép, mm  l – Chiều dài mối ghép, mm;  M – Mô men xoắn tác dụng lên mối ghép, Nmm;