Bài giảng tóm tắt môn Chi tiết máy - Chương 9: Mối ghép ren

Chöông 9: Moái gheùp ren

Chöông 9

MOÁI GHEÙP REN

9.3. TÍNH BULOÂNG ÑÔN

9.3.1. Tính buloâng khoâng ñöôïc xieát chaët, chòu löïc doïc truïc

Tröôøng hôïp naøy ñai oác khoâng ñöôïc xieát chaët, khoâng coù löïc xieát ban ñaàu. Ví duï buloâng cuûa

moùc treo nhö hình sau.

Hình 9.3 Moùc treo

- Daïng hoûng: bò keùo ñöùt ôû chaân ren.

- Chæ tieâu tính:

_k [_k]

(9.4)

(9.5)

- Coâng thöùc tính:

F

_k

 [_k]

 d₁²

4

trong ñoù, d₁: ñöôøng kính taïi tieát dieän nguy hieåm,

F : löïc taùc duïng doïc truïc buloâng,

[_k] : öùng suaát keùo cho pheùp cuûa vaät lieäu buloâng.

- Suy ra, ñöôøng kính chaân ren:

4F

d₁

(9.6)

[_k]

Theo giaù trò d₁vöøa tính ñöôïc, tra baûng (17.7), trang 581, taøi lieäu [1] ta tìm ñöôïc buloâng tieâu chuaån.

9.3.2. Tính buloâng ñöôïc xieát chaët, khoâng chòu löïc doïc truïc

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-1-

Chöông 9: Moái gheùp ren

Coù hai tröôøng hôïp sau:

. Boû qua ma saùt treân beà maët ren (khi khoâng xieát ñai oác): buloâng chòu keùo ñuùng taâm.

. Xeùt ñeán ma saùt treân beà maët ren (khi xieát ñai oác): buloâng chòu keùo do löïc xieát gaây neân

vaø chòu xoaén do moment ma saùt treân ren sinh ra. Ví duï buloâng cuûa naép caùc bình kín,

khoâng coù aùp suaát dö.

Hình 9.4 Naép bình kín ñöôïc xieát chaët baèng caùc buloâng

- Daïng hoûng: bò phaù huûy ôû chaân ren.

- Chæ tieâu tính:

. Boû qua ma saùt:

_k [_k]

(9.7)

(9.8)

. Xeùt ñeán ma saùt:

_td _k²3 ² [_k]

- Coâng thöùc tính:

. Boû qua ma saùt:

V

 d₁²

_k

 [_k]

(9.9)

4

trong ñoù, d₁: ñöôøng kính taïi tieát dieän nguy hieåm,

V : löïc xieát,

[_k] : öùng suaát keùo cho pheùp cuûa vaät lieäu buloâng.

Suy ra, ñöôøng kính chaân ren:

4V

d₁

(9.10)

[_k]

Tra baûng (17.7), trang 581, taøi lieäu [1] ta tìm ñöôïc ñöôøng kính buloâng tieâu chuaån.

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-2-

Chöông 9: Moái gheùp ren

. Xeùt ñeán ma saùt:

Ta coù:

4V

_k

 

(9.11)

(9.12)

 d₁²

d₂

V. tg(  ').

T_ms

2



d₁³

W₀

16

trong ñoù, ' : goùc ma saùt thay theá, tính theo heä soá ma saùt thay theá ' arctg f '

,

Do ñoù:



²



²

4V

8.V. tg(  ').d

d₁³



₂



²

1,3._k [_k]

_td

3

(9.13)

(9.14)



d₁









Suy ra, ñöôøng kính chaân ren:

1,3.4.V

d₁

[_k]

Tra baûng (17.7), trang 581, taøi lieäu [1] ta tìm ñöôïc ñöôøng kính buloâng tieâu chuaån.

9.3.3. Tính buloâng ñöôïc xieát chaët, chòu löïc doïc truïc

Ví duï buloâng cuûa naép caùc bình kín, buloâng naép oå coù löïc doïc truïc, buloâng gheùp maùy vôùi

moùng maùy…

F

V

V’

d₁

D_m

_m

D_b

_b

V

Khi chöa xieát

V’

V  0



F

Khi xieát chaët





F  0

V  0

F  0



Khi theâm vaøo löïc keùo F





V V'

F  0







Hình 9.5 Moái laép buloâng ñöôïc xieát chaët, chòu löïc doïc truïc

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-3-

Chöông 9: Moái gheùp ren

D₁

d₀

A_b,E_b

l_m

l_b

Vuøng chòu aûnh höôûng coù

daïng hình vaønh khaên

Hình 9.6

- Ñoä meàm cuûa buloâng:

- Ñoä meàm cuûa taám gheùp:

- Suy ra, caùc chuyeån vò:

D_b

V

V.l_b

l_b

_b



(9.15)

(9.16)

E_b.A .V E_b.A

b

D_m

V

V.l_m

l_m

_m



E_m.A_m.V E_m.A_m

_b [(F V')V]._b

_m (V V')._m

(9.17)

(9.18)

- Ñieàu kieän ñoàng chuyeån vò:

_m _b

(9.19)

(9.20)

(9.21)



(V V')._m[(F V')V]._b

V'(_b_m) V(_b_m) F._b

_b

_b _m



V' V  F.

(9.22)

_m

_b _m

Ñaët:  

, goïi laø heä soá ngoaïi löïc, thì (9.22) trôû thaønh:

V'V  F.(1 )

(9.23)

- Ñeå traùnh taùch hôû thì V’>0, töùc laø:

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-4-

Chöông 9: Moái gheùp ren

V  F.(1 )

(9.24)

(9.25)

Hay

V  k.F.(1 )

vôùi k laø heä soá an toaøn, k>1.

- Löïc taùc duïng leân buloâng:

F  F V' F 



(V  F.(1 )



V  F

(9.26)

(9.27)

b

- Ñeå traùnh phaù huûy chaân ren:

. Neáu boû qua ma saùt treân beà maët ren:

4F

4(V  F)

[_k]

b

d₁



[_k]

. Neáu tính ñeán ma saùt treân beà maët ren:

 Xieát chaët roài môùi chòu löïc:

4(1,3.V  F)

[_k]

d₁

(9.28)

(9.29)

 Xieát chaët ñoàng thôøi vôùi chòu löïc: (neân traùnh)

4(1,3.V 1,3.F)

d₁

[_k]

9.3.4. Tính buloâng chòu löïc ngang, laép coù khe hôû

V

F

d₁

V

Hình 9.7 Moái laép buloâng coù khe hôû

- Daïng hoûng:

. Taám gheùp bò di tröôït.

. Buloâng bò phaù huûy ôû chaân ren.

- Chæ tieâu tính:

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-5-

Chöông 9: Moái gheùp ren

. Ñeå traùnh di tröôït:

F_ms F

(9.30)

(9.31)

. Ñeå traùnh phaù huûy chaân ren:

_td[_k]

- Coâng thöùc tính:

. Ñeå traùnh di tröôït:

F_msV. f .i  F

(9.32)

(9.33)

F



V 

V 

f .i

k.F

f .i

Hay

(9.34)

vôùi f laø heä soá ma saùt; i laø soá beà maët gheùp vaø k laø heä soá an toaøn, (k>1).

. Ñeå traùnh phaù huûy chaân ren:

1,3.4.V

d₁

(9.35)

(9.36)

[_k]

1,3.4.k.F

d₁

[_k]. f .i

Tra baûng (17.7), trang 581, taøi lieäu [1] ta tìm ñöôïc ñöôøng kính buloâng tieâu chuaån.

9.3.5. Tính buloâng chòu löïc ngang, laép khoâng coù khe hôû

h

d₀

1

h₂

h₃

F

Hình 9.8 Moái laép buloâng khoâng coù khe hôû

- Daïng hoûng:

. Thaân buloâng bò caét ôû tieát dieän gheùp.

. Thaân buloâng bò daäp treân beà maët tieáp xuùc.

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-6-

Chöông 9: Moái gheùp ren

- Chæ tieâu tính:

. Ñeå traùnh bò caét:

 []

(9.37)

(9.38)

. Ñeå traùnh bò daäp:

_d [_d]

- Coâng thöùc tính:

. Ñeå traùnh bò caét:

F

d₀²

 

 []

(9.39)

.i

4

Suy ra ñöôøng kính thaân buloâng:

4.F

[].i

d₀

(9.40)

Tra baûng (17.7), trang 581, taøi lieäu [1] ta tìm ñöôïc ñöôøng kính buloâng tieâu chuaån.

. Ñeå traùnh bò daäp:

+ Taám 2:

F

_d

 [_d]

(9.41)

(9.42)

2

d₀.h₂

F



d₀

[_d].h₂

2

+ Taám 1 vaø taám 3:

F

_d



 [_d]

(9.43)

(9.44)

1,3

d₀.(h  h₃)

1

F



d₀

[_d].(h  h₃)

1

1,3

Löu yù: h₃tính nhö hình (khoâng tính phaàn coù ren vì xem nhö phaàn naøy khoâng tieáp xuùc).

Toùm laïi, ñeå buloâng ñuû beàn (khoâng bò caét vaø bò daäp), ta choïn ñöôøng kính thaân buloâng laø giaù trò lôùn

nhaát trong ba giaù trò tính theo (9.40), (9.42) vaø (9.44).

Nhaän xeùt: So saùnh hai phöông aùn laép bu loâng coù khe hôû vaø khoâng coù khe hôû ta thaáy:

- Phöông aùn 1 khoâng caàn phaûi gia coâng chính xaùc loã, ñöôøng kính buloâng lôùn hôn.

- Phöông aùn 2 caàn phaûi gia coâng chính xaùc loã, ñöôøng kính buloâng nhoû hôn.

Do ñoù, khi thieát keá, phöông aùn 1 laø phöông aùn löïa choïn ñaàu tieân vì deã gia coâng loã. Neáu kích

thöôùc buloâng quaù lôùn thì chuyeån sang phöông aùn 2.

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-7-

Chöông 9: Moái gheùp ren

9.4. TÍNH NHOÙM BULOÂNG

Nguyeân taéc: - Phaân tích löïc taùc duïng leân töøng buloâng trong nhoùm.

- Tính nhö moái gheùp buloâng ñôn cho buloâng chòu löïc lôùn nhaát.

- Choïn caùc buloâng coøn laïi baèng buloâng chòu löïc lôùn nhaát.

9.4.1. Moái gheùp chòu löïc ngang naèm trong maët phaúng gheùp ñi qua troïng taâm moái gheùp

F

2

1

4

2

3

F

F₄

3

Hình 9.9 Moái gheùp chòu löïc ngang naèm trong maët phaúng gheùp, ñi qua troïng taâm

- Giaû thieát löïc töø taám gheùp taùc duïng leân töøng buloâng laø nhö nhau:

F

F  F₂ F  F₄ F 

(9.45)

1

3

i

z

vôùi z laø soá buloâng.

- Tính nhö moái gheùp buloâng ñôn chòu löïc ngang (coù hoaëc khoâng coù khe hôû).

9.4.2. Moái gheùp chòu moment naèm trong maët phaúng gheùp

F

1

r

r₂

1

2

F

1

2

M

r₄

r

3

F₄

F

3

4

3

Hình 9.10 Moái gheùp chòu moment naèm trong maët phaúng gheùp

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-8-

Chöông 9: Moái gheùp ren

- Giaû thieát löïc töø taám gheùp taùc duïng leân töøng buloâng tæ leä thuaän vôùi khoaûng caùch töø caùc buloâng

ñeán troïng taâm moái gheùp:

F

F₂

F

i

1



  

(9.46)

(9.47)

r

i

1

2

F

1



F 

r

i

r

1

Vaø

n

F

1

M  Fr  F r  Fr  Fr 

¹r²

r²

(9.48)

(9.49)



 _r

 _i

r

1 1

2 2

i i

i

i1

1

Vaäy, löïc taùc duïng leân buloâng soá 1 tính nhö sau:

M r

1

F 

1

n

r²

 _i

i1

- Suy ra, F_maxöùng vôùi r_max. Do ñoù, tính nhö moái gheùp buloâng ñôn chòu löïc ngang (coù hoaëc

khoâng coù khe hôû).

9.4.3. Moái gheùp chòu löïc ngang naèm trong maët phaúng gheùp khoâng ñi qua troïng taâm moái gheùp

- Tieán haønh dôøi löïc F veà troïng taâm moái gheùp, ta ñöôïc löïc F vaø momnet M. Luùc naøy, xem nhö

moái gheùp chòu taùc duïng ñoàng thôøi löïc F ñi qua troïng taâm vaø moment M . Döôùi taùc duïng cuûa

caùc löïc naøy, caùc taám gheùp coù theå bò tröôït hoaëc xoay leân nhau.

l

F_M

i

1

2

 180⁰ 



F

1

F

F_Q

2

i

z

M

F

i



M r

n

F

M_i

i

3

F_M

i

r²

 _i

F

3

i1

F

i

F_Q

i

Hình 9.11 Moái gheùp chòu löïc ngang naèm trong maët phaúng gheùp, khoâng ñi qua troïng taâm

F  F_M² F_Q²2F_M.F_Q.cos

(9.50)

i

F  F_M² F_Q² 2F_M.F_Q.cos

(9.51)

i

- Löïc F_max: choïn löïc lôùn nhaát trong taát caû caùc löïc .

F

_i, vaø 180⁰ 

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-9-

Chöông 9: Moái gheùp ren

9.4.4. Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp

l₂



Q



N



T



l₁



V



V



N

M



T

_V

-

_N

_M

-

_min

-

_max

Hình 9.12 Moái gheùp chòu löïc baát kyø khoâng naèm trong maët phaúng gheùp

- Daïng hoûng:



. Taám gheùp bò taùch hôû (do taùc duïng cuûa löïc

. Taám gheùp bò tröôït (do taùc duïng cuûa löïc

. Buloâng bò phaù huûy ôû chaân ren.

N

).



T

).

- Coâng thöùc tính:

. Ñeå traùnh taám gheùp bò taùch hôû:

_max _N_M_V 0

(9.52)

trong ñoù,

N_m

A

_N

_M

, vôùi N_m (1 )N laø thaønh phaàn löïc taùc duïng leân taám gheùp vaø

A laø dieän tích beà maët gheùp.

M_m

W_u

, vôùi M_m (1 )M laø thaønh phaàn moment taùc duïng leân taám

gheùp vaø W_ulaø moment choáng uoán cuûa tieát dieän gheùp.

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-10-

Chöông 9: Moái gheùp ren

V.z

_V

, vôùi V laø löïc xieát treân moät buloâng vaø z laø soá buloâng.

A

Ñieàu kieän (9.52) trôû thaønh:

(1 )N (1 )M V.z





 0

(9.53)

(9.54)

A

W_u

A





A

N

M







V  .(1 ).





z

A W_u





Löïc xieát V (treân moät buloâng) ñeå traùnh taùch hôû laø:





k(1 )

M.A





V 

. N 

(9.55)





z

W_u



. Ñeå traùnh taám gheùp bò tröôït:

F_ms



V.z  (1 )N

.f T

(9.56)

(9.57)

V.z.f (1 )N.f  k.T

Löïc xieát V (treân moät buloâng) ñeå traùnh tröôït laø:

k.T  (1 ).N. f

V 

z. f

(9.58)

(9.59)

Toång caùc löïc taùc duïng leân buloâng:

.N .M.r

F V 



b

n

z

r²

 _i

i1

trong ñoù

r laø khoaûng caùch töø taâm buloâng ñeán ñöôøng trung hoøa.

i

Toång caùc löïc taùc duïng leân buloâng chòu taûi lôùn nhaát:

.N .M.r_max

F_maxV 



(9.60)

n

z

r²

 _i

i1

Khi tính toaùn buloâng chòu taûi troïng tónh, löïc xieát V caàn nhaân vôùi 1,3 vì xeùt ñeán öùng suaát

xoaén do moment treân ren gaây neân:

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-11-

Chöông 9: Moái gheùp ren

.N .M.r_max

F_max1,3V 



(9.61)

n

z

r²

 _i

i1

. Ñeå traùnh phaù huûy chaân ren:

 Neáu boû qua ma saùt treân beà maët ren:









.N .M.r_max





4 V 



n



z

r²

 _i









i1

d₁

(9.62)

[_k]

 Neáu tính ñeán ma saùt treân beà maët ren:

 Xieát chaët roài môùi chòu löïc:









.N .M.r_max





4 1,3V 



n



z

r²

 _i





i1



d₁

(9.63)

(9.64)

[_k]

 Xieát chaët ñoàng thôøi vôùi chòu löïc: (neân traùnh)









.N .M.r_max





1,3.4 V 



n



z

r²

 _i









i1

d₁

[_k]

Bm. Thieát keá maùy

TS. Buøi Troïng Hieáu

-12-