intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 4 - Nguyễn Tân Tiến

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

40
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Bài giảng Nguyên lý máy – Chương 4: Ma sát" với các nội dung đại cương; ma sát trên khớp tịnh tiến (ma sát trượt khô); ma sát trên khớp quay (ma sát trượt khô); ma sát trên khớp cao (ma sát lăn); ma sát trên dây dẻo (dây đai).

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 4 - Nguyễn Tân Tiến

  1. Theory of Machine 4.01 Friction 4. MA SÁT HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.02 Friction §1. Đại cương - Ma sát là một hiệ hiện tượ tượng phổ phổ biế biến trong tự nhiên và kỹ thuậ thuật - Ma sát vừa có lợi vừa có hại + Hại: giả giảm hiệ hiệu suấ suất máy, làm nóng máy, làm mòn chi tiếtiết máy, … + Lợi: một số cơ cấu hoạ hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát như phanh, phanh, đai, đai, … → Nghiên Nghiên cứu tác dụng của ma sát để tìm cách giả giảm mặt tác hại và tận dụng mặt có ích của ma sát HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  2. Theory of Machine 4.03 Friction §1. Đại cương 1. Phân Phân loạ loại - Theo tính chấ chất tiế tiếp xúc + Ma sát ướt + Ma sát khô + Ma sát ½ ướt, ½ khô - Theo tính chấ chất chuyể chuyển động + Ma sát trượ trượt + Ma sát lăn - Theo trạ trạng thá thái chuyể chuyển động + Ma sát tĩnh + Ma sát động HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.04 Friction §1. Đại cương 2. Nguyên Nguyên nhân của hiệ hiện tượ tượng ma sát - Nguyên Nguyên nhân cơ học 3. Lực ma sát và hệ số ma sát r r R N ϕt Fmax rA ft = F N r F Ft B tan ϕt = max = f t N r r P S HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  3. Theory of Machine 4.05 Friction §1. Đại cương r r R N ϕd Fd rA fd = F N r Fd Fd B tan ϕ d = = fd N r r P S r Fmax r Fd r F HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.06 Friction §1. Đại cương 4. Định luậ luật Coulomb về ma sát trượ trượt khô - Lực ma sát cực đại và lực ma sát động tỉ lệ với phả phản lực phá pháp tuyế tuyến Fmax = f t N Fd = f d N - Hệ số ma sát phụphụ thuộ thuộc + vật liệ liệu bề mặt tiế tiếp xúc + trạ trạng thá thái bề mặt tiế tiếp xúc (phẳ phẳng hay không phẳ phẳng) ng) + thờ thời gian tiế tiếp xúc - Hệ số ma sát không phụphụ thuộ thuộc + áp lực tiế tiếp xúc + diệ diện tích tiế tiếp xúc + vận tốc tương đối giữ giữa hai bề mặt tiế tiếp xúc liệu, hệ số ma sát tĩnh lớn hơn hệ số ma sát động ft > fd - Đối với đa số vật liệ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  4. Theory of Machine 4.07 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) I. Ma sát trên mặt phẳ phẳng ngang r r P N ϕ r α Py A r r Px Fms B r r r - Tác dụng lên A một lực P( Px , Py ) - Lực phá phát động Pd = Px = P sin α - Lực cản Pc = Fms = f N = f P cos α - Điề Điều kiệ kiện chuyể chuyển động: ng: lực phá phát động > lực cản P sin α ≥ f P cos α tan α ≥ f = tan ϕ α ≥ϕ → Khá Khái niệ niệm mặt nón ma sát HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.08 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) II. Ma sát trên mặt phẳ phẳng nghiê nghiêng Trường hợp A đi lên trên mặt phẳ - Trư phẳng nghiêng r r r r r + Lực tác dụng Q , P, N , F N r R ϕ α B + Phương Phương trì trình cân bằng lực r r P A F α +ϕ v Q r S + Tại vị trí trí cân bằng lực P = Q tan(α + ϕ ) α → Để A chuyể chuyển động P ≥ Q tan(α + ϕ ) + Điề Điều kiệ kiện tự hãm o α +ϕ = π / 2 P → ∞ không thể thể thự thực hiệ được lực P lớn như vậy hiện đượ oα+ϕ>π/2 (α +ϕ) < 0 → P nằm theo chiề tan (α chiều ngượ ngược lại π → Điề Điều kiệ kiện tự hãm α +ϕ ≥ 2 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  5. Theory of Machine 4.09 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) Trường hợp A đi xuố - Trườ xuống trên mặt phẳ phẳng nghiêng r r r r r r N R + Lực tác dụng Q , P, N , F ϕ α r + Phương Phương trì trình cân bằng lực F B r A P α + Tại vị trí trí cân bằng lực P = Q tan(α − ϕ ) α −ϕ P v r → Để A chuyể chuyển động Q≥ Q S tan(α − ϕ ) + Điề Điều kiệ kiện tự hãm o α -ϕ = 0 Q → ∞ không thể thể thự thực hiệ được lực Q lớn như vậy hiện đượ o α -ϕ < 0 (α -ϕ) < 0 → Q nằm theo chiề tan (α chiều ngượ ngược lại → Điề Điều kiệ kiện tự hãm α ≤ϕ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.10 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) chữ V III. Ma sát trên rãnh chữ Q P HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  6. Theory of Machine 4.11 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) r r N′ N′ r r N N β r r 2F P r r Q Q r r r r + Lực tác dụng Q , P, N , F + Chiế thẳng đứng N ′ = 2 N cos β = Q Chiếu các lực lên phương thẳ Q ⇒ 2N = cos β + Lực ma sát trên thà thành rãnh F= f N → Điề Điều kiệ kiện chuyể chuyển động P ≥ 2F f ⇒ P≥2f N = Q = f ′Q cos β HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.12 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) IV. Ma sát trên khớ khớp ren vít - Cấu tạo ren vít ren tam giá giác ren vuông vuông ren hình thang ren trong 1444444444424444444444 3 ren ngoà ngoài ren phả phải ren trá trái HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  7. Theory of Machine 4.13 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) - Ma sát trên ren vuông vuông r Q r r Q r Q P r P r r λ t M M π dtb t rtb λ = arctan r π dtb P + Triể Triển khai mặt ren theo mặt trụ trụ ra mặt phẳ phẳng,mặ ng,mặt ren trở trở thà thành mặt phẳ phẳng phẳng nghiêng một góc λ. Ma sát trên khớ phẳ khớp ren vuông đượ được xem gần đúng như ma sát trên mặt phẳ phẳng nghiêng → Bài toá toán vật chuyể phẳng nghiêng P = Q tan(α ± ϕ ) chuyển động trên mặt phẳ chặt, P phá + : vặn chặ ng, Q cản phát động, ⇒ M ≥ M ms = rtb Q tan(α ± ϕ ) chú chú ý dấu - : thá ng, P cản, Q phá tháo lỏng, phát động HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.14 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) - Ma sát trên ren tam giá giác r Q r r Q r Q P r β P r λ t M π dtb t f rtb λ = arctan ϕ ′ = arctan r π dtb cos β P + Ma sát trên khớ khớp ren tam giá giác đượ được xem gần đúng như ma sát trên rãnh chữ chữ thành rãnh nghiêng một góc β và đặt nằm nghiêng một góc λ V có thà + Tương tự như ma sát trên ren vuông P = Q tan(α ± ϕ ′) M ms = rtbQ tan(α ± ϕ ′) HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  8. Theory of Machine 4.15 Friction §2. Ma sát trên khớ khớp tịnh tiế tiến (ma sát trượ trượt khô) khô) - So sánh ren tam giá giác và ren vuông + Moment cần thiế thiết để vặn chặ chặt vào trên ren vuông < trên ren tam giá giác → dùng ren vuông để truyề truyền động ⊥ ∆ M ms = rtbQ tan(λ + ϕ ) < rtbQ tan(λ + ϕ ′) = M ms + Moment cần thiế thiết để thá tháo ra trên ren tam giá giác > trên ren vuông → dùng ren tam giá ghép tĩnh giác trong các mối ghé ∆ ⊥ M ms = rtbQ tan(λ − ϕ ) > rtbQ tan(λ − ϕ ′) = M ms HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.16 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) - Khớ Khớp quay dùng nhiề nhiều trong máy móc, gọi là ổ trụ trục - Có hai loạ loại ổ trụ trục +Ổ đỡ: chị chịu lực hướ hướng kính (vuông góc với trụ trục quay) +Ổ chặ chặn: chị chịu lực hướ hướng trụ trục (song song đườ đường tâm trụ trục) r Q r Q ω ω - Ổ chị chịu cả hai lực hướ hướng kính và hướ hướng trụ trục gọi là ổ đỡ chặ chặn HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  9. Theory of Machine 4.17 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) I. Ma sát trên ổ đỡ Xét trườ trường hợp ổ đỡ hở (đã mòn): mòn): giữ giữa ngỗ ngỗng trụ trục và máng lót có độ hở r M r Q Q r r r N R Fr R B A A ρ r r M = M ( R, Q) = R ρ = Q ρ = M ms  1  N= R F= fN  1+ f 2 r r f  2 ⇒  ⇒ M ( R, Q ) = f ′ Q r f′= R = F + N 2 2 F = f 1+ f 2 R  1+ f 2  HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.18 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) r M r Q Q r r r N R Fr R B A A ρ f Bán kính vòng ma sát ρ ρ= r = f ′r 1+ f 2 ρ phụ phụ thuộ thuộc vào vật liệ chế tạo ổ ( f ) và kết cấu của ổ (r) liệu chế HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  10. Theory of Machine 4.19 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) Vòng ma sát và hiệ hiện tượ tượng tự hãm r r r M M b M b r r r r r r Q P Q P Q P O r O r O r R R R ρ ρ ρ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.20 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) II. Ma sát trên chặ chặn 1. Ổ chặ chặn còn mới - Giả Giả thiế thiết mặt phẳ phẳng tiế tiếp xúc tuyệ tuyệt đối phẳ phẳng Q → áp suấ tiếp xúc p phân bố đều suất tiế p= π (r − r12 ) 2 2 - Xét hình vành khăn, khăn, diệ diện tích dS = 2π r dr r ω - Lực tác dụng trên dS Q Q 2Q r r dN = p dS = 2π r dr = 2 2 dr p π (r − r1 ) 2 2 2 r2 − r1 - Lực ma sát trên dS 2Q r r dF = f dN = f dr r22 − r12 1 r 2 - Moment ma sát trên dS 2Q r 2Q r2 dM = dF r = f dr r = f dr r r22 − r12 r22 − r12 dr - Moment ma sát trên ổ chặ chặn (còn mới) r2 r2 2Q r2 2 r23 − r13 M = ∫ dM = ∫ f dr = f Q r1 r1 r22 − r12 3 r22 − r12 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  11. Theory of Machine 4.21 Friction §3. Ma sát trên khớ khớp quay (ma sát trượ trượt khô) khô) 2. Ổ chặ chặn đã chạ chạy mòn - Giả Giả thiế thiết chỉ chỉ có máng lót mòn → tại mọi điể điểm của bề mặt tiếtiếp xúc độ mòn u tỉ lệ thuậ thuận với áp suấ tiếp xúc p và vận tốc dài v =ω r suất tiế u = k pω r k = const r ω Q - Phân bố áp suấ suất u A u r p p= = A= kωr r kω Phản lực trên dS - Phả r A 1 r dN = p dS = 2π r dr = 2π A dr 2 r r2 r2 ⇒ Q = ∫ dN = ∫ 2π A r d r = 2π A(r2 − r1 ) r1 r1 r Q Q dr ⇒ A= p= 2π (r2 − r1 ) 2π ( r2 − r1 )r r +r - Moment ma sát trên ổ chặ mòn) M = f Q 2 1 chặn (đã mòn) 2 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.22 Friction §4. Ma sát trên khớ khớp cao (ma sát lăn) lăn) I. Hiệ Hiện tượ tượng r r P r r Q Q M Q h M ms M ms r Fms r r r R R R HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  12. Theory of Machine 4.23 Friction §4. Ma sát trên khớ khớp cao (ma sát lăn) lăn) II. Nguyên Nguyên nhân Hiệ Hiện tượ tượng ma sát lăn đượ được giả giải thí thích bằng tính đàn hồi trễ trễ của vật liệ liệu biến dạng ε, ứng suấ Với cùng một biế suất p2 sinh ra trong quá quá trì trình tăng biế biến dạng suất p1 sinh ra trong quá lớn hơn ứng suấ quá trì trình giả giảm biế biến dạng p p2 r r p1 Q M Q 0 ε ε a b a b o o r r R R k HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.24 Friction §5. Ma sát trên dây dẽo (dây đai) đai) I. Tính moment ma sát trên bộ truyề truyền dây đai - Truyề Truyền động đai đượ được dùng nhiề nhiều trong k ỹ thuậ thuật - Bộ truyề truyền đai gồm: pulley dẫn 1, dây đai 2 và pulley bị dẫn 3 1 2 3 So S1 ω1 β1 β2 ω2 So S2 - Khi chưa truyề truyền động, nhánh dây đai có sức căng ban đầu S0 ng, 2 nhá - Khi truyề truyền động, ng, sức căng trên nhá nhánh căng tăng lên S2 sức căng trên nhá nhánh chù chùng giả giảm xuố xuống S1 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  13. Theory of Machine 4.25 Friction §5. Ma sát trên dây dẽo (dây đai) đai) - Giả Giả thiế thiết độ thay đổi ứng suấ suất là như nhau trên hai nhá nhánh dây đai So − S1 = S 2 − S o  2So 2S o e fβ  ⇒ S1 = fβ S2 = - Công thứ thức Euler S 2 = S1e fβ  e +1 e fβ + 1 - Xét đoạ đoạn dây đai vô cùng bé, (b (bỏ qua khố khối lượ lượng dây đai), đai), chị chịu lực tác dụng r r r S S1 2dN sin γ r dF β1 γ r r r S + dS S2 O1 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.26 Friction §5. Ma sát trên dây dẽo (dây đai) đai) - Giả Giả thiế thiết độ thay đổi ứng suấ suất là như nhau trên hai nhá nhánh dây đai So − S1 = S 2 − S o  2So 2S o e fβ  ⇒ S1 = fβ S2 = - Công thứ thức Euler S 2 = S1e fβ  e +1 e fβ + 1 - Xét đoạ đoạn dây đai vô cùng bé, (b (bỏ qua khố khối lượ lượng dây đai), đai), chị chịu lực tác dụng r r S 2dN sin γ r dF M o = S R + dF R − ( S + dS ) R = 0 S2 ⇒ dF = dS ⇒ ∫ dF = ∫ dS ⇒ F = S 2 − S1 β S1 r r S + dS - Moment ma sát trên dây đai O1 M ms = FR = ( S 2 − S1 ) R f hệ số ma sát đai/pulley đai/pulley e fβ − 1 β góc ôm của dây đai ⇒ M ms = 2 RS o R bán kính pulley e fβ + 1 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
  14. Theory of Machine 4.27 Friction §5. Ma sát trên dây dẽo (dây đai) đai) II. Các biệ biện phá pháp k ỹ thuậ thuật để tăng khả khả năng tải của bộ truyề truyền dây đai - Tăng S0 → Lực tác dụng lên trụ trục tăng, tăng, tuổ tuổi thọ thọ đai giả giảm: chú ý tiết diện đai, ổ trục - Tăng R → Bộ truyề truyền cồng kềnh - Tăng f ∂M ms β e fβ = 4 RS o fβ ≥0 ∂f (e + 1) 2 + Chọ Chọn vật liệ liệu đai và pulley phù phù hợp + Rắc chấ chất tăng ma sát lên đai và pulley - Tăng β ∂M ms fe fβ = 4 RS o fβ ≥0 ∂β (e + 1) 2 + Chọ Chọn chiề chiều quay cho nhá nhánh chùchùng lên trên + Tăng khoả kho ả ng c ách trụ trụ c → chú chú ý kích thướ thước bộ truyề truyền và dây đai dao động + Chọ Chọn tỉ số truyề truyền không lớn quá quá → giả giảm góc ôm của dây đai trên pulley + Dùng pulley căng đai → giả giảm tuổ tuổi thọ thọ dây đai HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 4.28 Friction §5. Ma sát trên dây dẽo (dây đai) đai) Một số cách dùng pulley căng đai HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2