1
ĐỀ CƯƠNG MÔN CHI TIẾT MÁY 1
Câu 1: Tải trọng và ứng suất tác dụng lên chi tiết máy:
Tải trọng
Tải trọng tĩnh: là tải trọng không thay đổi theo thời gian hoặc thay đổi nhưng không đáng kể
Tải trọng thay đổi: là tải trọng có phương, chiều, hoặc độ lớn thay đổi theo thời gian
Tải trọng có thể thay đổi dần dần hoặc đột nhiên
Tải trọng đột nhiên tăng mạnh sau đó giảm ngay trong khoảnh khắc nhất định gọi là tải trọng
va đập
Trong tính toán và thiết kế người ta phân biệt tải trọng danh nghĩa và tải trọng tính toán
Tải trọng danh nghĩa: (Qdn) là tải trọng được chọn trong số các tải trọng tác dụng lên máy
tỏng 1 chế độ làm việc ổn định, thường người ta tiến hành chọn tải trọng lớn hay tải trọng
tác dụng lâu dài làm tải trọng danh nghĩa
Trong trường hợp máy làm việc với chế độ tải trọng thay đổi nhiều mức thì khi tính toán
người thiết kế thường thay đổi chế độ tải trọng này = 1 chế độ tải trọng 1 mức gọi là tải trọng
tương đương
Qtđ =Qdn.kN
kN: hệ số tuổi thọ phụ thuộc vào đồ thị thay đổi tải trọng
Ứng suất: là đại lượng vecto được xd bởi phương chiều, cường độ. Chia làm:
ứng suất pháp:(σ) có phương trùng với phương pháp tuyến của nguyên tố được tách ra từ
CTM
ứng suất tiếp:( )có phương trùng với mp của nguyên tố được tách ra từ CTM
tương ứng với các tải trọng tác dụng thì ứng suất được phân thành us kéo(σk), us nén (σn), us
uốn (σu), us tiếp xúc(σtx), us dập (σd), us xoắn , us cắt
ngoài ra còn có:
ứng suất không đổi: là us có phương chiều cường độ không đổi theo thời gian
ứng suất thay đổi: là ít nhất có 1 đại lượng trên thay đổi theo thời gian và có thể thay đỏi bất
kì hoặc theo chu kì
- 1 chu kì của ứng suất được xđ bởi các thông số
+ Us lớn nhất(σmax)
+ Us nhỏ nhất(σmin)
+ ứng suất trung bình:σm=(σmax+σmin)/2
- biên độ ứng suất: σa
- hệ số chu kì ứng suất:σr= σmax/σmin
- căn cứ vào giá trị của hệ số chu kì ứng suất R nta chia ứng suất ra thành các loại:
+us thay đổi mạch động: R>=0
+us thay đổi đối xứng: R<0
+us tĩnh: R=1
2
- với cùng 1 giá trị ứng suất như nhau nhưng R khác nhau thì khả năng phá huỷ vật liệu của ứng
suất là khác nhau và CTM chịu us là khác nhau
Câu 2: Hiện tượng phá huỷ do mỏi:
Độ bền mỏi là khả năng của kim loại cản lại sự phá huỷ
Qua nghiên cứu có thể rút ra rằng:
Vật liệu có thể bị phá huỷ khi trị số ứng suất lớn nhất σmax không những thấp hơn nhiều lần so
với giới hạn mà thậm chí có thể thâp hơn giới hạn chảy của vật liệu nếu như số lần thay đổi
ứng suất là khá lớn
Đối với 1 số loại vật liệu có tồn tại trị số ứng suất giới hạn tác dụng vào vật liệu với chu kì là
rất lớn mà không phá hỏng vật liệu
Sự phá huỷ mỏi bao giờ cũng bắt đầu từ các vết nứt rất nhỏ, chúng sẽ dần phát triển cùng với
sự tăng số chu kì của ứng suất đến 1 lúc nào đó CTM sẽ bị gãy hỏng hoàn toàn
Đường cong mỏi:
Ta thấy rằng:
Khi ứng suất càng cao tuổi thọ của CTM càng giảm
Nếu ứng suất giảm đến 1 giới hạn σr nào đó thì tuổi thọ N có thể tăng lên khá lớn mà mẫu thử
không bị phá huỷ, gãy hỏng và σr đ.g.l giới hạn bền mỏi của vật liệu
Hoành độ chuyển tiếp giữa đoạn cong và đoạn nằm ngang gọi là số chu kì cơ sở No của vật
liệu
Câu 3: Chỉ tiêu độ bền về khả năng làm việc của chi tiết máy
- Yêu cầu về độ bền:
Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất của CTM, nếu CTM không đủ độ bền thì nó sẽ bị phá hỏng
như gãy, đứt…và CTM không còn khả năng làm việc tiếp tục được nữa
- Phương pháp tính độ bền: CTM được đánh giá là đủ độ bền khi nó thoả mãn các đk bền
Đk bền: σ=[σ], s=[s], ………………
- Cách xđ us sinh ra trong CTM (theo lý thuyết bền môn SBVL)
+,Với CTM chịu tải trọng không đổi
Trong trường hợp CTM có trạng thái ứng suất đơn, ứng suất sinh ra trong CTM được tính theo
công thức của môn sbvl: σk=P/F
Trong trường hợp CTM có trạng thái ứng suất phức tạp thì tính theo:
LTB số 3:………………………………….
Hay LTB số 4:…………………………………..
Với CTM chịu tải trọng thay đổi: ví dụ xét 1 CTM làm việc với chế độ tải trọng thay đổi trong
1 thời gian sử dụng là tb, CTM làm việc với n chế độ tải trọng Mi, làm việc trong thời gian là ti,
ứng suất sinh ra trong CTM sẽ được tính theo chế độ tải trọng không tương đương.
+,Chế độ tải trọng tg đg thường được chọn: Mtđ=M1(M1: tải trọng lớn nhất trong chế độ tải
trọng thay đổi)
3
+,Thời gian làm việc tương đương(tbtđ) của CTM được xác định dựa trên nguyên lý tuổi bền tg
đg của CTM trong đa số các trường hợp được tính theo công thức:
………………………………………………………trong đó: m: bậc của đg cong mỏi
Câu 5: Độ bền mòn:
Ý nghĩa:
Chỉ sinh ra khi CTM làm việc trong môi trường có ma sát
Một số lớn CTM bị hỏng là do mòn, mòn là kết quả tác dụng của ứng suất tiếp xúc hoặc áp
suất khi các bề mặt tiếp xúc trượt tương đối với nhau trong điều kiện không có msat ướt
Do bị mòn nên kích thước của CTM sẽ bị giảm xuống làm cho khe hở tăng dẫn tới độ chính
xác, đọ tin cậy, hiệu suát của máy sẽ bị giảm xuống thậm chí có thể phá huỷ CTM
Để bảo đảm sự làm việc bình thường của máy, lượng mòn của CTM không được vượt quá trị
số cho phép quy định cho tứng loại máy và khi CTM đã bị mòn quá mức thì nên thay thế ngay
Để nâng cao độ bền mòn, cần bôi trơn bề mặt tiếp xúc, dùng vật liệu làm giảm ma sát, dùng các
biện pháp nhiệt luyện bề mặt,… để làm tăng độ bền bề mặt của CTM
Phương pháp tính độ bền mòn:
Khi 2 bề mặt tiếp xúc, có áp suất P có trượt tương đối vơi nhau và có ma sát thì bao giờ cũng
có hiện tượng mòn, áp suất càng lớn vận tốc trượt càng lớn, hệ số ma sát càng lớn thì tốc độ
mòn càng nhanh, và liên hệ theo công thức:
Pm.S=const
m:phụ thuộc vào hệ số ma sát F của các bề mặt tiếp xúc và được lấy như sau:
+ khi có ma sát nửa ướt: F=0,01-0,09 lấy m=3
+ khi có ms nửa khô: F=0,1-0,3 lấy m=2
+ khi có ms khô hoặc có hạt mài giữa 2 mặt tiếp xúc: F=0,4-0,9 lấy m=1
Mòn làm mất đi 1 lượng vật liệu trên bề mặt CTM, các khe hở tăng lên làm cho độ chính xác
và hiệu suất của máy giảm đi dẫn tới CTM không đủ độ bền làm giảm khả năng làm việc của
CTM
CTM được coi là đủ chỉ tiêu bền mòn nếu như trong thời gian sử dụng lượng mòn chưa vượt
quá giá trị cho phép
Để đảm bảo độ bền mòn thì CTM phải thoả mãn:
P≤[P] trong đó: P: áp suất trên bề mặt tiếp xúc
PV≤[PV] V: vận tốc trượt tương đối giữa 2 bề mặt
Để nâng cao độ bền mòn của CTM cần thực hiện bôi trơn bề mặt tiếp xúc đầy đủ, dùng vật liệu
có hệ số ma sát thấp, tăng diện tích tiếp xúc để giảm áp suất, dùng các biện pháp nhiệt luyện bề
mặt để tăng độ rắn làm tăng áp suất cho phép của bề mặt
Ngoài ra để tránh hiện tượng ăn mòn điện hoá và những bề mặt CTM không làm việc cần
được bảo vệ bằng cách phủ sơn chống gỉ
4
Câu 4: Khả năng chịu nhiệt:
Yêu cầu:
Trong quá trình làm việc, công suất tổn hao do ma sát biến thành nhiệt năng để đốt nóng các
CTM và bản thân nguồn nhiệt sinh ra, nhiệt độ làm việc cao vượt quá giá trị cho phép có thể
gây nên các tác hại:
-Làm giảm cơ tính của vật liệu => làm giảm khả năng chịu tải của CTM
-Làm giảm độ nhớt của dầu, mỡ bôi trơn làm tăng khả năng mài mòn
-CTM bị biến dạng nhiệt lớn sẽ làm thay đổi khe hở có thể gây nên các hiện tượng kẹt hoặc
cong vênh
Vì vậy đối với CTM phải làm việc ở nhiệt độ cao để đảm bảo làm việc bình thường phải chọn
vật liệu có tính chịu nhiệt tốt
Đối với các CTM làm việc trong điều kiện bình thường cần tính toán và tìm các biện pháp hạn
chế nhiệt độ trong 1 phạm vi cho phép
Phương pháp tính toán nhiệt:
-Tính toán đơn giản về nhiệt người ta thường kiểm nghiệm điều kiện nhiệt độ trung bình của
CTM không vượt quá giá trị cho phép:……………..
-Nhiệt độ được xđ từ pt cân bằng nhiệt: Ω=Ω’ (1)
-Nhiệt lượng sinh ra trong 1 đơn vị thời gian khi máy làm việc:
Ω=860(1-ή)P (kcal/h) (2)
Trong đó ή là hiệu suất làm việc của máy
P: công suất làm việc của máy
Ω’=At.Kt(t-to) (3)
Trong đó: At diện tích bề mặt thoát nhiệt ra môi trường xung quanh
Kt hệ số toả nhiệt ra môi trường
t: nhiệt độ của dầu
to : nhiệt độ môi trường làm việc xung quanh
1,2,3 => t=860(1-ή)P/AtKt + to: nhiệt độ làm việc của CTM
-sau khi tính được t, so với [t] bằng cách tra bảng, CTM đủ khả năng chịu nhiệt phải đảm bảo
điều kiện :to=[t]
-để tăng khả năng chịu nhiệt của CTM ta có các cách như sau :
+tăng diện tích bề mặt toả nhiệt bằng cách dùng các gân và cánh tản nhiệt
+tăng hệ số toả nhiệt bằng cách dùng quạt gió hay các thiết bị làm mát.
Câu 6 : Độ cứng
Yêu cầu :
CTM được coi là có đủ độ cứng khi lượng biến dạng đàn hồi của nó vượt quá giá trị cho phép
5
Khi CTM không đủ độ cứng độ chính xác làm việc của nó bị giảm đi nhiều dẫn đến kẹt
không chuyển động được hay tăng thêm tải trọng phụ trong CTM hay ảnh hưởng đến khả
năng làm việc của CTM
Độ cứng là chỉ tiêu quan trọng của CTM trong 1 số trường hợp, CTM đủ độ bền nhưng chưa
đủ độ cứng thì lúc đó ta phải tăng kích thước của CTM cho đủ độ cứng
Phương pháp tính toán :
CTM đủ chỉ tiêu độ cứng khi nó thoả mãn các điều kiện sau :
………………………………độ dãn dài hoặc độ co của CTM khi chịu tải
……………………………….độ võng của CTM khi chịu uốn
……………………………….góc xoay của tiết diện CTM bị uốn
………………………………..góc xoắn của CTM bị xoắn
………………………………..biến dạng của bề mặt tiếp xúc
Để tăng độ cứng của CTN cần chọn hình dạng tiết diện của CTM hợp lý đặc biệt nên sử dụng
tiết diện rỗng trong trường hợp cần thiết dùng gân tăng cường
Câu 7 : Mối ghép đinh tán
Cấu tạo :
đinh tán là 1 thanh trụ hình tròn có mũ ở 2 đầu, 1 mũ được chế tạo sẵn,
mũ thứ 2 gọi là mũ tán được tạo nên khi tán đinh vào mối ghép
đinh tán được chế tạo bằng thép tròn, lỗ đinh được chế tạo bằng cách
đột hoặc khoan hoặc đột trước khoan sau
ưu điểm :
-chắc chắn, dễ kiểm tra chất lượng, ít làm hỏng các CTM được ghép khi cần tháo rời ra
nhược điểm : tốn kim loại, giá thành cao, hình dạng và kích thước cồng kềnh
Câu 8: Tính mối ghép chắc :
đặc điểm làm việc của mói ghép đinh tán :
-trương hợp tán nóng, khi nguội thân đinh sẽ co lại theo chiều dọc hoặc chiêu ngang. Khi đinh
co theo chiều dọc sẽ làm siết chặt các tấm ghép lại với nhau, đinh mà co theo chiều ngang gây
nên khe hở giữa lỗ và thân đinh
-thông thường các mối ghép đinh tán chịu tải trọng nằm ngang làm cho tấm ghép có xu hướng
trượt tương đối với nhau, vì vậy :
+,khi tải trọng nhỏ chưa vượt quá lực ma sát cực đại trên bề mặt tiếp xúc của các tấm tải trọng
truyền từ tấm này sang tấm kia nhờ lực ma sát
+,nếu tải trọng lớn lên cho tới khi lớn hơn lực ma sát thì các tấm ghép sẽ trượt tương đối với
nhau 1 khoảng = khe hở giữa lỗ và thân đinh, lúc này tải trọng tác dụng trực tiếp lên thân đinh
sẽ làm cho thân đinh bị cắt dập và uốn
+,khi tán nguội giữa thân đinh và lỗ không có khe hở cho nên ngay từ lúc tải trọng tác dụng
thì thân đinh đã bắt đầu làm việc và tryền tai trọng từ tấm này sang tấm khác