Cơ khí chế tạo máy - Chương 9: Mối ghép ren

Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu 1 Chương 9 MỐI GHÉP REN CBGD: TS. Bùi Trọng Hiếu 2NỘI DUNG 9.2. THÔNG SỐ HÌNH HỌC 9.1. KHÁI NIỆM CHUNG 9.3. TÍNH BULÔNG ĐƠN 9.5. TÍNH MỐI GHÉP VÒNG KẸP 9.4. TÍNH NHÓM BULÔNG 39.1. KHÁI NIỆM CHUNG 9.1.1. Caáu taïo 9.1.2. Phaân loaïi 9.1.4. Caùc daïng ren chuû yeáu 9.1.3. Öu, nhöôïc ñieåm cuûa moái gheùp ren 9.1.5. Caùc chi tieát maùy duøng trong moái gheùp ren 49.1. KHÁI NIỆM CHUNG a. Cấu tạo: gồm các chi tiết máy ghép lại với nhau nhờ vào các tiết máy có ren: bulông, đai ốc, vít 59.1. KHÁI NIỆM CHUNG ren tam giác ren vuông ren hình thang ren trong    ren ngoài 69.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: Hình dáng PHÂN LOẠI THEO Chiều của đường xoắn ốc Số đầu mối đường xoắn ốc 79.1. KHÁI NIỆM CHUNG Hình dáng Ren hình trụ Ren hình côn 19.1. KHÁI NIỆM CHUNG Chiều của đường xoắn ốc Ren phải Ren trái ren phải ren trái 29.1. KHÁI NIỆM CHUNG Số đầu mối đường xoắn ốc Ren một mối Ren ba mốiRen hai mối 39.1. KHÁI NIỆM CHUNG c. Ưu, nhược điểm của mối ghép ren: Ưu điểm:  Cấu tạo đơn giản.  Có thể tạo lực dọc trục lớn.  Có thể cố định các chi tiết ghép ở bất cứ vị trí nào nhờ vào khả năng tự hãm.  Dễ tháo lắp.  Giá thành thấp do được tiêu chuẩn hóa và chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao. Nhược điểm:  Tập trung ứng suất tại chân ren, nên giảm độ bền mỏi của mối ghép ren. 49.1. KHÁI NIỆM CHUNG d. Các dạng ren chủ yếu: (SV tự đọc) e. Các chi tiết máy trong mối ghép ren: 59.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC 69.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC Đường kính đỉnh ren d . Đường kính chân ren d1 . Đường kính trung bình d2 : Bước ren p . Bước đường xoắn ốc pz : Góc tiết diện ren  . Góc nâng ren  : 2 1 2 dd d   pzpz  1 2d p tg z    71/7 9.3. TÍNH BULÔNG ĐƠN 9.3.1. Tính bulông không được xiết chặt, chịu lực dọc trục. 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục. 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục. 9.3.4. Tính bulông chịu lực ngang, lắp có khe hở. 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở. 89.3.1. Tính bulông không được xiết chặt, chịu lực dọc trục Trường hợp này đai ốc không được xiết chặt, không có lực xiết ban đầu. 99.3.1. Tính bulông không được xiết chặt, chịu lực dọc trục Dạng hỏng: bị kéo đứt ở chân ren. Chỉ tiêu tính: ][ kk   Công thức tính: ][ 4 2 1 kk d F     10 9.3.1. Tính bulông không được xiết chặt, chịu lực dọc trục Đường kính chân ren: ][ 4 1 k F d   theo giá trị d1 vừa tính được, tra bảng (17.7), trang 581, tài liệu [1] ta tìm được bulông tiêu chuẩn. 11 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục Có hai trường hợp: Bỏ qua ma sát trên bề mặt ren (khi không xiết đai ốc): bulông chịu kéo đúng tâm. Xét đến ma sát trên bề mặt ren (khi xiết đai ốc): bulông chịu kéo do lực xiết gây nên và chịu xoắn do moment ma sát trên ren sinh ra. Ví dụ bulông của nắp các bình kín, không có áp suất dư. 12 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục 13 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục Dạng hỏng: bị phá hủy ở chân ren. Chỉ tiêu tính:  Bỏ qua ma sát: ][ kk    Xét đến ma sát: ][3 22 kktd   14 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục Công thức tính:  Bỏ qua ma sát: ][ 4 2 1 kk d V     ][ 4 1 k V d  Đường kính chân ren: 15 9.3.2. Tính bulông được xiết chặt, không chịu lực dọc trục Công thức tính:  Xét đến ma sát: Đường kính chân ren: 2 1 4 d V k    6 2 ).'(. 3 1 2 0 d d tgV W Tms      ][.3,1 ).'(..8 3 4 2 3 1 2 2 2 1 kktd d dtgV d V                    ][ .4.3,1 1 k V d   16 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Ví dụ bulông của nắp các bình kín, bulông nắp ổ có lực dọc trục, bulông ghép máy với móng máy Khi chöa xieát Khi xieát chaët Khi theâm vaøo löïc keùo      0 0 F V      0 0 F V      0 ' F VV 17 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Độ mềm của bulông: bb b bb bb b AE l VAE lV V ... .    18 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Khi chöa xieát Khi xieát chaët Khi theâm vaøo löïc keùo      0 0 F V      0 0 F V      0 ' F VV Độ mềm của tấm ghép: mm m mm mm m AE l VAE lV V ... .    19 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Khi chöa xieát Khi xieát chaët Khi theâm vaøo löïc keùo      0 0 F V      0 0 F V      0 ' F VV Các chuyển vị: bb VVF  ].)'[(  mm VV  ).'(  20 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Để tránh tách hở thì: )1.(  FV )1.(.  FkV mb m      Lực tác dụng lên bulông:   FVFVFVFFb   )1.((' 21 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu bỏ qua ma sát trên bề mặt ren: ][ )(4 ][ 4 1 kk b FVFd      22 9.3.3. Tính bulông được xiết chặt, chịu lực dọc trục Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu tính đến ma sát trên bề mặt ren:  Xiết chặt rồi mới chịu lực: ][ ).3,1(4 1 k FV d     Xiết chặt đồng thời với chịu lực: (nên tránh) ][ ).3,1.3,1(4 1 k FV d    23 9.3.4. Tính bulông chịu lực ngang, lắp có khe hở Dạng hỏng: - Tấm ghép bị di trượt. - Bulông bị phá hủy ở chân ren. 24 9.3.4. Tính bulông chịu lực ngang, lắp có khe hở Chỉ tiêu tính:  Để tránh di trượt: FFms   Để tránh phá hủy chân ren: ][ ktd   25 9.3.4. Tính bulông chịu lực ngang, lắp có khe hở Công thức tính:  Để tránh di trượt:  Để tránh phá hủy chân ren: FifVFms  .. if Fk V . .  ][ .4.3,1 1 k V d   if Fk d k .].[ ..4.3,1 1   26 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Dạng hỏng: - Thân bulông bị cắt ở tiết diện ghép. - Thân bulông bị dập trên bề mặt tiếp xúc. 1h 2h 3h 27 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Chỉ tiêu tính:  Để tránh bị cắt:  Để tránh bị dập: ][  ][ dd   28 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Công thức tính:  Để tránh bị cắt: ][ . 4 2 0     i d F i F d ].[ .4 0  Đường kính thân bulông: 29 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Công thức tính:  Để tránh bị dập: 1h 2h 3h Tấm 2: ][ . 22 20 dd hd F   2 0 ].[ 2 h F d d  30 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Công thức tính:  Để tránh bị dập: 1h 2h 3h Tấm 1 và tấm 3: ][ ).( 3,13,1 310 dd hhd F     )].([ 31 0 3,1 hh F d d    31 9.3.5. Tính bulông chịu lực ngang, lắp không có khe hở Để bulông đủ bền (không bị cắt và bị dập), ta chọn đường kính thân bulông là giá trị lớn nhất trong ba giá trị tính ở trên. So sánh hai phương án lắp bu lông có khe hở và không có khe hở ta thấy: - Phương án 1 không cần phải gia công chính xác lỗ, đường kính bulông lớn hơn. - Phương án 2 cần phải gia công chính xác lỗ, đường kính bulông nhỏ hơn. Do đó, khi thiết kế, phương án 1 là phương án lựa chọn đầu tiên vì dễ gia công lỗ. Nếu kích thước bulông quá lớn thì chuyển sang phương án 2. 321/32 9.4. TÍNH NHÓM BULÔNG 9.4.1. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép đi qua trọng tâm mối ghép. 9.4.2. Mối ghép chịu moment nằm trong mặt phẳng ghép. 9.4.3. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép không đi qua trọng tâm mối ghép. 9.4.4. Mối ghép chịu lực bất kỳ không nằm trong mặt phẳng ghép. 331/33 9.4. TÍNH NHÓM BULÔNG Phân tích lực tác dụng lên từng bulông trong nhóm. Tính như mối ghép bulông đơn cho bulông chịu lực lớn nhất. Chọn các bulông còn lại bằng bulông chịu lực lớn nhất. NGUYÊN TẮC: 34 9.4.1. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép đi qua trọng tâm mối ghép 1F 2F 4F F 3F 35 9.4.1. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép đi qua trọng tâm mối ghép Giả thiết lực từ tấm ghép tác dụng lên từng bulông là như nhau: z F FFFFF i  4321 Tính như mối ghép bulông đơn chịu lực ngang (có hoặc không có khe hở). 36 9.4.2. Mối ghép chịu moment nằm trong mặt phẳng ghép 1F 2F 3F 4F M 1r 2r 4r 3r 37 Giả thiết lực từ tấm ghép tác dụng lên từng bulông tỉ lệ thuận với khoảng cách từ tấm bulông đến trọng tâm mối ghép: i i r F r F r F  2 2 1 1 ii r r F F 1 1    n i i n i i n i iiii r r F r r F rFrFrFrFM 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2211 Và: 9.4.2. Mối ghép chịu moment nằm trong mặt phẳng ghép 38 Lực tác dụng lên bulông số 1:    n i ir rM F 1 2 1 1 Suy ra, ứng với . Do đó, tính như mối ghép bulông đơn chịu lực ngang (có hoặc không có khe hở). maxF maxr 9.4.2. Mối ghép chịu moment nằm trong mặt phẳng ghép 39 Tiến hành dời lực F về trọng tâm mối ghép, ta được F và M. Xem như mối ghép chịu tác dụng đồng thời lực F đi qua trọng tâm và moment M . Dưới tác dụng của các lực này, các tấm ghép có thể bị trượt hoặc xoay lên nhau. 9.4.3. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép không đi qua trọng tâm mối ghép 1F 2F iF F 3F M F iM F iQ F iF iM F iQ F      0180 z F F iQ     n i i i M r rM F i 1 2 40 9.4.3. Mối ghép chịu lực ngang nằm trong mặt phẳng ghép không đi qua trọng tâm mối ghép 1F 2F iF F 3F M F iM F iQ F iF iM F iQ F      0180 z F F iQ     n i i i M r rM F i 1 2 cos..222 iiii QMQMi FFFFF  cos..222 iiii QMQMi FFFFF  maxF 41 9.4.4. Mối ghép chịu lực bất kỳ không nằm trong mặt phẳng ghép T  N  M V  V  T  N  Q  2l 1l  - - - V N M min max 42 Dạng hỏng: - Tấm ghép bị tách hở (do lực N). - Tấm ghép bị trượt (do lực T). - Bulông bị phá hủy ở chân ren. 9.4.4. Mối ghép chịu lực bất kỳ không nằm trong mặt phẳng ghép 43 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh tấm ghép bị tách hở: 0max  VMN  44 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh tấm ghép bị tách hở:        uW M A N z A V ).1.(           uW AM N z k V . . )1(  Lực xiết V (trên 1 bulông ) để tránh tách hở: 45 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh tấm ghép bị trượt: Lực xiết V (trên 1 bulông ) để tránh trượt (chọn Vmax):   TfNzVFms  .)1(.  TkfNfzV ..)1(..   fz fNTk V . .).1(.   46 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh tấm ghép bị trượt: Lực tác dụng lên bulông:    n i i b r rM z N VF 1 2 max...  47 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu bỏ qua ma sát trên bề mặt ren: ][ ... 4 1 2 max 1 k n i ir rM z N V d                   48 9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp Công thức tính:  Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu tính đến ma sát trên bề mặt ren: - Xiết chặt rồi mới chịu lực: ][ ... 3,14 1 2 max 1 k n i ir rM z N V d                   49 9.4.4. Mối ghép chịu lực bất kỳ không nằm trong mặt phẳng ghép Công thức tính:  Để tránh phá hủy chân ren:  Nếu tính đến ma sát trên bề mặt ren: - Xiết chặt đồng thời với chịu lực: (tránh) ][ ... 4.3,1 1 2 max 1 k n i ir rM z N V d                   50 9.5. TÍNH MỐI GHÉP VÒNG KẸP (SV tự đọc tài liệu)