Cơ sở thiết kế máy- Mối ghép ren

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ --–&—-- BÀI TIỂU LUẬN Bộ Môn: Cơ sở Thiết kế máy MỐI GHÉP REN GVHD: Cô Thùy Anh Nhóm sinh viên thực hiện: Phan Minh Tân Đỗ Văn Tài Vũ Văn Phú Lê Hồng Quân Phạm Đức Việt Hà Nội, 03/2013 ĐỊNH NGHĨA Ghép bằng ren là loại ghép có thể tháo được .Các chi tiết máy được ghép lại với nhau nhờ các chi tiết co ren như: bulong và đai ốc,vít…Tùy thuộc vào vít xiết ta có:mối ghép bulong (hình 1a),mối ghép bằng vít (hình 1b) và mối ghép bằng vít cấy(hình 1c). Hình 1:các dạng mối ghép ren a)mối ghép bulong ; b)mối ghép bằng vít ; c)mối ghép bằng vít cấy Ghép bằng ren được dùng rất nhiều trong nghành chế tạo máy.Các chi tiết có ren chiếm trên 60% tổng số chi tiết trong các máy hiện đại bao gồm:các chi tiết mối ghép ren(bulong ,đai ốc,vít…) đa số các chi tiết thân máy cần xiết bằng vít,các trục có ren để cố định và điều chỉnh ổ hoặc chi tiết quay…Mối ghép ren còn được dung nhiều trong các cần trục và các kết cấu thép dung trong viêc xây dựng,vì nhờ chúng mà kết cấu được chế tạo và lắp ghép dễ dàng. Vít xiết thuộc vào loại có chi tiết có ứng suất cao,có nhiều trường hợp hỏng máy lien quan đến các chi tiết mối ghép ren quan trọng.Để đảm bảo độ tin cậy thích hợp ta cần kiểm tra lực xiết ban đầu và dùng các phương pháp lỏng đai ốc. Mối ghép ren được dùng nhiều vì có những ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Có thể tạo lực dọc trục lớn Có thể cố định các chi tiết ghép ở bất kỳ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm Dễ tháo lắp Giá thành tương đối thấp do được tiêu chuẩn hóa và được chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao. Nhược điểm chủ yếu của mối ghép ren là có tập trung ứng suất tại chân ren,do đó làm giảm độ bền mỏi của mối ghép. Ren được hình thành trên cơ sơ đường xoắn ốc trụ hoặc côn.Cho một hình phẳng quét theo đường xoắn ốc và luôn nằm trong mặt phẳng qua trục OO (hình3),hình phẳng sẽ quét thành mối ren.Hình phẳng có thể là tam giác,hình vuông ,hình bán nguyệt…sẽ tạo nên ren tam giác ,ren vuông,ren hình thang,ren hình bán nguyệt… PHÂN LOẠI VÀ CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA REN Phân loại ren Nếu đường xoắn ốc nằm trên mặt cơ sở là mặt trụ,ta có ren hình trụ,nếu đường xoắn ốc là mặt côn ta có ren hình côn.Ren hình trụ được dùng phổ biến hơn,ren hình côn thường chỉ được dùng để ghép các ống ,các bình dầu,nút dầu… Theo chiều xoắn ống ren thì ren được chia thành ren trái và ren phải.Ren phải có đường xoắn ống đi lên bên phải,ren trái có đường xoắn ống đi lên bên trái. Theo số đầu mối ren ta có ren một mối,hai mối và ba mối,…Ren một mối thường được dùng phổ biến. Các dang ren chủ yếu theo công dụng và theo hình dạng tiết diện ,có thể phân loại như sau: Ren ghép chặt: dùng để ghép chặt các chi tiết máy lại với nhau.Ren ghép chặt gồm các loại ren:ren hệ mét(hình 2a) ren ống (hình 2d) ren tròn ,ren vít gỗ. Ren ghép chặt kín: ngoài dùng để ghép chặt các chi tiết còn dùng để giữ không cho chất lỏng chảy qua ren(ren nối đường ống và phụ tùng nối ống).Ren có dạng tam giác nhưng không có khe hở hướng tâm và đỉnh được bo tròn. Ren của cơ cấu vít:dùng đê truyền chuyển động hoặc để điểu chỉnh.Ren của cơ cấu vít có các loai:ren vuông,ren hình thang cân(hình 2b) ren hình răng cưa (hình 2c) Ren hệ mét: có tiết diện là tam giác đều,góc ở đỉnh ∝=60°.Để dễ gia công cũng như để giảm bớt tập trung ứng suất ở chân ren và dập xước đỉnh ren,đỉnh ren và chân ren không được hợt bằng hoặc tạo góc lượn và bo tròn.Bán kính bo tròn chân ren r=H/6=0,144p.Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO thì bán kính góc lượn đối với ren ngành hang không và vũ trụ r=(0,15÷0,18)p. Chiều cao ren H tam giác ban đầu: Chiều cao làm việc của ren h: Bảng 1.Đường kính và bước ren hệ mét (xem trong sgk) Ren hệ Anh có tiết diện hình tam giác,góc ở đỉnh ∝=55°.Đường kính được đo bằng hệ đơn vị Anh (1inch=25,4mm) bước ren được đặc trưng bởi số ren trên chiều dài 1inch. Ren ống dùng để ghép các ống với đường kính 1/16’’ đến 6’ (1,5875÷152,4mm).Ren ống là ren hệ anh có bước nhỏ,có biên dạng được bo tròn và không có khe hở theo đỉnh và đáy để tăng độ kín khít.Kích thước chủ yếu của ren này là đường kính trong ống ren. Ren tròn được dùng chủ yếu trong các bulong,vít chịu tải va đập lớn hoặc trong các chi tiết máy làm việc trong môi trương bẩn và cần thiết phải nối.Ren tròn được dùng trong các chi tiết máy có vỏ mỏng hoặc trong các vật phẩm đúc bằng gang hoặc chất dẻo.Biên dạng ren tròn là các cung tròn được nối với nhau bằng các đoạn thẳng ,góc ở đỉnh 30°.Do bán kính cung tròn lớn nên có ít sự tập trung ứng suất. Ren vuông có tiết diện là hình vuông, ∝=0,nên hiệu suất cao.Trước đây loại ren này được dùng nhiều trong các cơ cấu vít,nhưng hiện nay ít dùng và được thay thế bằng ren hình thang vì khó chế tạo,độ bền không cao,khó khắc phục khe hở dọc trục sunh ra do mòn. Ren hình thang cân có độ bền cao hơn ren vuông.Ren này có độ bền cao hơn ran tam giác,thuận tiện chế tạo và có độ bền cao hơn ren hình vuông.Ren hình thang cân có góc ở đỉnh ∝=30°,chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hướng tâm 0,15÷1mm phụ thuộc vào đường kính ren.Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đường kính d1=8÷640mm,có thể sử dụng với ren bước lớn,trung bình và nhỏ.Ren hình thang cân được dùng trong truyền động chịu tải theo hai chiều. Ren đỡ được dùng trong truyền động chịu tải một chiều (trong kích vít,máy ép…).Góc lượn chân ren của vít được tăng lên để giảm sự tập trung ứng suất.Chiều cao làm việc h=0,75p Ren côn đảm bảo độ không thâm thâu và không cân dùng thêm vòng đệm kín.Chúng được sử dụng để nối các đường ống ,nút vít,nút tháo dầu…Độ không thẩm thấu đạt được bằng cách ép sát các biên dạng theo đỉnh.Xiết ren côn có thể bủ trừ độ mòn và tạo độ dôi cần thiết.Theo độ côn ta phân biệt được ren côn có ba dạng với độ côn 1:16: - Ren mét với góc ở đỉnh 60° - Ren ống với góc ở đỉnh 55° - Ren hệ Anh với góc ở đỉnh 60° Ren vít bắt gỗ hoặc ghép các vật liệu có độ bên thấp,có tiết diện tam giác,chiêu rộng rãnh lớn hơn nhiều so với chiều dày ren,để đảm bảo độ bền đều(về cắt) của ren vít thép và ren của vật liệu được bắt vít. Ren vít được vặn vào các chi tiêt có độ bền thâp có biên dạng tam giác,chiều dày ren theo đường kính trung bình nhỏ hơn nửa bước ren một cách đáng kể để độ bền với chi tiết mà nó vặn vào. Cấp chính xác đường kính ren có khe hở:vít có cấp chính xác 3÷9 và đai ốc 4÷8,Tương ứng miền dung sai đối với vít h,g,f,e,d và đối với đai ốc H,G,F,E. Miền dung sai đề nghị cho mối ghép ren cho trong bảng:tra SGK Hình 2.các dạng ren chủ yếu Các thông số hình học Hình 3 các thông số hình học của mối ghép ren Ren (hình trụ) được đặc trưng bởi các thông số hình học chủ yếu sau đây(hình 3) d- đường kính ngoài của ren,là đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài(bulong,vít) đường kính này là đường kính danh nghĩa của ren.Đối với đai ốc đường kính ngoài D d1- Đường kính trong của ren, là đường kính trụ bao đỉnh ren trong. Đối với đai ốc là D1 d2- Đường kính trung bình, là đường kính hình trụ phân đôi tiết diện ren, trên đó chiều rộng ren bằng chiều rộng rãnh. Đối với các ren tam giác có đường kính trong và đường kính ngoài cách đều đỉnh tam giác của ren và rãnh ren, và đối với ren vuông: d2 = (d + d1 )/2 h – chiều cao tiết diện làm việc của ren. P – bước ren là khoảng cách giữa 2 mặt song song của 2 den kề nhau,đo theo phương dọc trục bu long hay vít.pz - bước đường xoắn ốc, đối với ren 1 mối pz = p , đối với ren có z1 mối : pz = z1p ∝ -góc tiết diện ren(góc ở đỉnh) γ –góc nâng ren ( tham khảo chương trục vít ) là góc hợp bởi tiếp tuyến của đường xoắn ốc ( trên hình trụ trung bình) với mặt phẳng vuông góc với trục của ren: Các thông số hình học và dung sai kích thước của phần lớn các loại ren đã được tiêu chuẩn hóa. CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CỦA REN 1. Vật liệu chế tạo: Các vật liệu thường dùng để chế tạo ren là thép cacbon thường, cacbon chất lượng cao, thép hợp kim( C35, C45, 38CrA, 30CrMnCA, 40CrNiMnA, 18Cr2Ni4VA…) Bảng các ren tiêu chuẩn chủ yếu CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG REN Có 4 phương pháp chế tạo ren: tiện, phay, cán và mài. TIỆN: Cắt ren bằng dao tiện Dao tiện ren ( Hình2.5):- Vật liệu làm dao tiện ren có thể là thép gió hoặc hợp kim, góc giữa các lưỡi cắt ( góc mũi dao) phải phù hợp với góc đỉnh ren (60o đối với ren hệ mét, 55o đối với ren hệ Anh). Trong quá trình gia công dao có thể mở rộng góc rãnh ren vì thế góc mũi dao có thể được mài nhỏ đi so với lý thuyết, tùy theo vật liệu làm dao ta có: Dao thép gió thì mài góc mũi dao nhỏ đi khoảng 10 – 20’, dao hợp kim thì mài góc mũi dao nhỏ đi khoảng 20 – 30’.- Thông thường góc trước dao tiện ren bằng không, góc sau cả hai bên bằng 3 – 5o.- Khi cắt ren có bước xoắn lớn thì người ta thường mài góc sau phía tiến dao lớn hơn một lượng bằng góc nâng của ren.- Để tăng năng suất cắt, người ta có thể dùng dao cắt ren răng lược, dao răng lược có thể là dao lăng trụ hoặc dao đĩa. Dao đơn. Dao đĩa Dao lăng trụ. Hình 2.5: Dao tiện ren. Điều chỉnh máy để tiện ren bằng dao:- Để cắt ren trên máy tiện được chính xác thì cần xác định chính xác xích truyền động giữa trục chính và bàn xe dao: Chi tiết gia công quay một vòng thì dao phải dịch chuyển một đoạn bằng bước xoắn (với ren một đầu mối là bước ren). Dao dịch chuyển nhờ vào cơ cấu vít đai ốc. (Hình 2.6)- Khi trục vít quay một vòng thì dao dịch chuyển một đoạn ( bước xoắn): S = Svm x nvmTrong đó:- S: bước xoắn gia công (mm)- Svm : Bước ren của trục vít ( một đầu mối) (mm)- nvm : số vòng quay của trục vít trong một phút. - Để có bước ren, bước xoắn chính xác thì ta phải có mội quan hệ giữa trục chính và trục vít : nvm = ntc . iTrong đó: - ntc : số vòng quay trong một phút của trục chính (tốc độ)- i : tỉ số truyền động giữa trục chính và trục vít.Để có thể thay đổi tỉ số truyền động giữa trục chính và trục vít chính xác, người ta chia làm nhiều cấp tỉ số truyền động:i = i1 + i2 + i3Trong đó: + i1 : tỉ số truyền động ở bộ bánh răng đảo chiều. (Phía sau hộp trục chính)+ i2 : tỉ số truyền động ở bộ bánh răng thay thế. ( Hộp bánh răng thay thế)+ i3 : tỉ số truyền động ở hộp tiến dao ( bước tiến).+ Trên máy tiện thông thường i1 và i3 là cố định.+ Đối với các bước ren tiêu chuẩn thì người ta có thể tiện được đúng bước ren bằng cách điều chỉnh các tay gạt theo bảng trị số bước tiến gắn trên máy.+ Đối với ren không tiêu chuẩn thì để tiện được đúng bước ren thì người ta phải tính toán và lắp lại các bánh răng thay thế sao cho đúng tỉ số truyền động i. Hình 2.6: Sơ đồ cắt ren bằng dao tiện Các phương pháp lấn dao khi cắt ren ( Hình 2.7):- Lấn dao ngang: Để cắt hết biên dạng ren thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách quay tay quay của bàn dao ngang một lượng bằng chiều sâu cắt (phương pháp này dễ thực hiện, thường dùng để cắt ren tam giác có bước nhỏ)- Lấn dao theo sườn ren: Để cắt hết biên dạng ren thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách quay tay quay của ổ dao trên đã được xoay một góc bằng nữa góc đỉnh ren (phương pháp này cũng dễ thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước trung bình).- Lấn dao kết hợp: Để cắt hết biên dạng ren thì người ta thực hiện lấn dao sau mỗi lượt cắt bằng cách luân phiên quay tay quay của bàn dao ngang và ổ dao trên (thực hiện lấn dao ngang và lấn dao dọc). Phương pháp này khó thực hiện, thường dùng để cắt ren có bước lớn hoặc ren có biên dạng đặc biệt: ren thang, ren vuông, . . Hình 2.7: các phương pháp lấn dao khi tiện ren. Hình 2.8: Lấn dao khi tiện ren vuông và ren thang. Các phương pháp lùi dao khi cắt ren.- Khi cắt ren người ta phải thực hiện nhiều lượt cắt mới dạt được chiều sâu ren. Sau mỗi lượt cắt phải thực hiện lùi dao về để cắt lượt kế tiếp. Tùy theo mối quan hệ giữa bước ren gia công và bước ren của trục vít me trên máy mà ta có hai phương pháp lùi dao:a) Lùi dao bằng cách thả đai ốc hai nữa và quay bàn dao dọc trở về. Phương pháp này thực hiện được khi quan hệ giữa bước ren gia công và bước ren của trục vít me trên máy là bội số hoặc ước số. Cách này rất dễ thực hiện, nhưng chú ý phải lùi dao ra theo hướng ngang trước khi lùi dao dọc.b. Lùi dao bằng cách đảo chiều quay của máy ( đảo chiều quay của động cơ).Phương pháp này thực hiện khi bước ren gia công không là ước số hay bội số của bước ren trục vít me của máy. Cách này khó thực hiện hơn vì khi thao tác phải canh thời điểm tắt động cơ cho hợp lý để dao không lấn vào các phần khác của chi tiết và đồng thời phải lùi dao theo phương ngang. Cắt ren nhiều đầu mối:- Trong một số mối ghép ren cần tháo xiết nhanh mà yêu cầu số ren tham gia trong mối ghép lớn người ta dùng ren nhiều đầu mối.- Ren nhiều đầu mối gồm nhiều đường ren triển khai trên các đường xoắn ốc cách đều nhau trên mặt cơ sở. Lúc này ta có bước xoắn bằng k lần bước ren ( k là số đầu mối).- Để cắt ren nhiều đầu mối về kỹ thuật cơ bản thì cũng tương tự như cắt ren một đầu mối. Người ta tuần tự cắt từng đường ren, các đường ren giống nhau và cách đều nhau. Để phân độ khi cắt ren nhiều đầu mối người ta có nhiều cách: Phân độ bằng cách địch chuyển dao dọc trục.+ Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần dịch chuyển dao dọc trục một lượng bằng bước ren nhờ vào tay quay ổ dao trên.+ Đặc điểm:- Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện.Dễ sinh ra sai số, nhất là ren có bước không chẵn.- Dùng trong gia công chi tiết đơn lẽ.+ Kỹ thuật:- Dao ren gá thẳng.- Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn..- Quay tay quay ở ổ dao trên cho dao địch chuyển dọc trục một đoạn bằng bước ren cần tiện. ( Ổ dao trên được bố trí dọc theo hướng chạy dao, Giá trị dịch chuyển được xác định nhờ vào du xích trên tay quay ổ dao trên). Người ta cũng có thể địch chuyển dao nhờ vào bàn dao dọc, lượng dịch chuyển có thể xác định bằng du xích trên tay quay dao dọc hoặc bằng các dụng cụ đo như : Thước cặp, Panme, Căn mẫu, Căn lá.- Thực hiện cắt đường ren thứ hai tương tự như cắt đường ren đầu.- Thực hiện chu trình trên cho các đường ren còn lại. Phân độ bằng cách xoay vị trí ăn khớp của bánh răng thay thế.Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần xoay chi tiết ( không ăn khớp với trục vít me) một góc bằng cách thay đổi vị trí ăn khớp của bộ bánh răng thay thế. Đặc điểm- Phương pháp này có độ chính xác cao với mọi bước ren.- Thực hiện phương pháp này phức tạp, không thực hiện trong trường hợp số răng của cả hai bánh răng trong hộp bánh răng thay thế không là bội số của số đầu mối.- Dùng để gia công chi tiết đơn lẻ.Kỹ thuật- Dao ren gá thẳng.- Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn..- Mở nắp che hộp bánh răng thay thế, đánh dấu vị trí ăn khớp của bộ bánh răng thay thế, tháo mốt bánh răng có số răng là bội số của số đầu mối và xoay một góc, lắp lại cho hai bánh răng ăn khớp.- Tiếp tục tiện đường ren kế tiếp.Cứ như thế thực hiện tất cả các đầu mối. Phân độ bằng dụng cụ phân độ.Nguyên lý: Tuần tự cắt từng đường ren sau mỗi lần xoay chi tiết một góc nhờ vào một đĩa chia độ gá trên tục chính.Đặc điểm:- Phương pháp này có độ chính xác cao. Dễ thực hiện.- Quá trình thực hiện phức tạp.- Dùng trong chế tạo hàng loạt.Kỹ thuật- Dao ren gá thẳng.- Chi tiết được gá trên bộ phận kẹp chi tiết của đĩa chia độ.- Cắt một đường ren tương tự như cắt ren một đầu mối có bước là bước xoắn..- Nới lỏng kẹp của đĩa chia độ, xoay bộ phận kẹp phôi của đĩa chia độ một góc dựa theo số lỗ có trên đĩa chia. Kẹp chặt bộ phận kẹp chi tiết lại.- Tiếp tục tiện đường ren kế tiếp.Cứ như thế thực hiện tất cả các đầu mối. Cắt ren bằng dao định hìnhThông thường , cắt ren tiêu chuẩn có kích thước nhỏ người ta thường dùng dao định hình, các loại dao định hình thông dụng là Ta rô, bán ren, dao răng lược. Cắt ren bằng Bàn ren: Cắt ren trên trục bằng một dụng cụ cắt ren định hình được gọi là bàn ren. Bàn ren thực ra là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí ngang giữa các dao cách nhau một khoảng bằng chiều sâu cắt. Bàn ren có kết cấu như là một chiếc đai ốc làm bằng thép dụng cụ hoặc thép gió, trên bàn ren được khoan từ 3 – 8 lỗ để tạo các thông số cắt cho các lưỡi cắt, lưỡi cắt ở hai đầu được vát côn để quá trình cắt được bắt đầu dễ dàng hơn, phần trụ còn lại là phần sửa đúng gồm 5 – 6 vòng ren. Bàn ren được sử dụng bằng cả hai mặt như nhau.Khi cắt ren bằng bàn ren người ta có thể gá bàn ren lên ụ động hoặc ổ dao Gá bàn ren trên ụ động: Bàn ren được kẹp chặt trong một giá kẹp bàn ren có thể trượt dọc trên một thân có chuôi côn để lắp vào ụ động. Quay tay quay ụ động để đưa bàn ren vào bắt đầu cắt, sau khi bàn ren đã cắt được 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ tự động được kéo vào mà không xoay theo chi tiết nhờ vào một chốt trượt. Cách gá này cho phép cắt ren có chiều dài ren giới hạn. Gá bàn ren trên ổ dao: Bàn ren được lắp vào tay quay bàn ren gá trên một giá có thể trượt trong một thân kẹp chặt trên ổ dao. Để chống xoay cho bàn ren người ta bố trí một thanh tì chặn vào một đầu của tay quay. Tương tự như khi gá trên ụ động, ta quay tay quay của bàn xe dao để đưa bàn ren vào vị trí cắt, sau khi bàn ren đã cắt được 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ tự động được kéo vào mà không cần phải tiến bàn xe dao. Cách gá này cho phép ta cắt ren dài vô tận. Chú ý: - Cần vát cạnh đầu phôi để bàn ren có thể bắt đầu cắt dễ hơn.- Khi cắt ren bằng bàn ren, chi tiết được tiện với kích thước bé hơn kích thước danh nghĩa và khi cắt ren bằng tay, để bù trừ sự nén vật liệu. Cắt ren bằng Ta rô: Cắt ren trong lỗ bằng một dụng cụ cắt ren định hình có dạng là một con vít được gọi là Ta rô. Tương tự như bàn ren, ta rô thực sự là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí ngang giữa các dao cách nhau một khoảng bằng chiều sâu cắt. Trên thân Ta rô có ghi ký hiệu mác vật liệu làm ta rô và loại ren. Ngoài ra, để phân biệt thứ tự các cây tao rô trong bộ người ta ký hiệu bằng số vạch hoặc số vòng ở cánKhi cắt ren bằng ta rô người ta có thể dùng tay quay ta rô hoặc trục gá ta rô. Gá ta rô bằng tay quay: Ta rô được kẹp vào tay quay ở phần chuôi vuông, Ta rô được đỡ bằng mũi chống tâm vào lỗ tâm ở cuối chuôi của ta rô. Cán tay quay sẽ được đỡ bằng thanh tì gá trên ổ dao. Khi cắt, người ta quay tay quay ụ động để cho mũi tâm lúc nào cũng tì nhẹ lên chuôi ta rô. Gá ta rô bằng trục gá: Để đảm bảo độ đồng trục giữa ta rô và lỗ cần gia công, người ta thường dùng trục gá tự lựa( ta rô có khả năng lắc lư) lắp ở nòng ụ động bằng chuôi côn. Khi bắt đầu cắt, ta quay tay quay ụ động để đưa ta rô từ từ vào lỗ gia công. Sau khi cắt được hai ba vòng ren thì ta rô sẽ tự tiến vào để cắt hết lỗ ren. Cắt ren bằng dao răng lược: Dao răng lược thực ra là một bộ gồm nhiều dao cắt ren được ghép nối tiếp dọc trục, các dao thành phần cách nhau một khoảng bằng bước ren.Để đơn giản trong việc mài sắc dao, người ta dùng phổ biến dao răng lược hình lăng trụ và hình đĩa. Khi mài lại, chỉ cần mài lại mặt trước của dao.Kỹ thuật gia công ren bằng dao răng lược tương tự như cắt bằng dao cắt ren thông thường, nhưng số lượt cắt sẽ ít đi rất nhiều hoặc chỉ một lượt cắt là đủ. PHAY REN Đạt độ chính xác và năng suất cao. Gia công hàng loạt trên máy phay chuyên dùng. Phay đoạn ren có chiều dài ngắn: nhỏ hơn 2-3 lần đường kính ren. Phay đoạn ren có chiều dài lớn: phay ren ngoài, ren trong, ren thang, vuông và răng cưa có chiều dài lớn. CÁN REN Gia công ren bằng biến dạng dẻo kim loại à cơ tính tốt, tuổi bền ren cao. Bàn cán phẳng, 2 quả cán, bàn cán hình vòng cung, 3 quả cán MÀI REN Gia công tinh, yêu cầu độ chính xác cao và gia công bề mặt ren đã qua nhiệt luyện. CÁC CHI TIẾT GHÉP CÓ MỐI GHÉP REN Bulong: thường là thanh kim loại hình trụ. Gồm hai phần: phần thân có ren để vặn với đai ốc và phần Đầu bu lông hình 6 cạnh hay 4 cạnh đều để ta các chìa vặn xiết bu lông. Ren trên bu lông được gia công bằng bàn ren, tiện ren ,hoặc cán ren . bu lông dược phân ra: bu long thô, bu lông bán tinh, bu lông tinh , bu lông lắp có khe hở, bu lông lắp không có khe hở. Bu lông có ren trái và bu lông có ren phải. Bu lông là chi tiết máy được tiêu chuẩn hóa cao Đai ốc: là chi tiết dùng để vặn với bu lông hay vít cấy. Có các loại: 4 cạnh, 6 cạnh, đai ốc xẻ rãnh, đai ốc tròn Vòng đệm: Là chi tiết lót dưới đai ốc, để khi vặn chặt đai ốc không làm hỏng bề mặt của chi tiết bị ghép và thông qua vòng đệm, lực ép của đai ốc được phân bố một cách đều đặn. Vít cấy: Là chi tiết hình trụ, hai đầu đều có ren.Vít cấy được dùng lắp ghép những chi tiết có độ dầy quá lớn hay vì lý do nào đó không dùng được bulông. Một đầu ren của vít cấy vặn vào lỗ ren của chi tiết bị ghép, đầu ren kia vặn với đai ốc. Vít cấy có hai kiểu:- Kiểu A: đầu vặn vào chi tiết không có rãnh thoát dao- Kiểu B: đầu vặn vào chi tiết có rãnh thoát dao Vít cấy có 3 loại:- Loại I: Vặn vào chi tiết bằng thép hay đồng: chiều dài đoạn ren Chốt chẻ: Là chi tiết được xâu qua lỗ của bu lông và rãnh của đai ốc, sau đó bẻ gập hai nhánh của nó lại để khóa chặt đai ốc, không cho đai ốc lỏng ra vì chấn động.  Vít: Dùng để ghép trực tiếp các chi tiết mà không cần dùng đến đai ốc.Vít dùng cho kim loại có hai loại:- Vít lắp nối: Dùng để ghép hai chi tiết với nhau.- Vít định vị: Dùng để xác định vị tríTheo hình dạng của đầu vít, có các loại: Vít đầu hình trụ, vít đầu chỏm cầu, vít đầu 6 cạnh, vít đầu chìm, vít đầu nửa chìm. CÁC MỐI GHÉP BẰNG REN(BU LÔNG , VÍT CẤY ,VÍT) Mối ghép bu lông Để đơn giản, mối ghép bu lông được vẽ theo qui ước, các cung hypebôn của đầu bu lông và đai ốc được thay thế bằng cung tròn như hình 4.22 đã hướng dẫn. Các kích thước của mối ghép căn cứ vào đường kính ngoài của ren để tra trong bảng 4.43.Độ dài của bu lông tính theo công thức. L = b 1 + b 2 + H d +s + a + c Sau khi tính được L cân đối chiếu với TCVN 1892 – 76 để xác định chính thức L đúng với tiêu chuẩn qui định (bảng 4.43):Cũng có thể tính các kích thước của mỗi ghép theo các công thức sau:d1 = 0,85 d,                  R = 1,5d; r xác định khi vẽd2 = 1,1d,                     R1 = d,D = 2d,                         C = 0,15d,Dv = 2,2d,                     Sv = 0,15d,Hđ = 0,8d,                     L = (1,5 ( 2)d.Hb = 0,7d,                     a = (0,15 ÷ 0,25)d, Ghi chú: Dấu x là loại bulông có ren trên suốt chiều dài thân Mối ghép vít cấy     Các kích thước của mối ghép vít cấy cũng được tính theo đường kinh ngoài của vít cấy theo TCVN 3068– 81. Đai ốc và vòng đệm tra trong bảng 4.44 và bảng 4.45 tương tự trong mối ghép bu lông.Chiều dài đoạn ren cấy vào chi tiết phụ thuốc vào vật liệu chế tạo chi tiết bị ghép để chọn cho thích hợp.    Chiều dài vít cấy tính theo công thức: L = b + s + H d + a + c     Sau khi tính song phải đối chiếu với bảng tiêu chuẩn để xác định chính thức L đúng tiêu chuẩn quy định. Ghi chú: Không nên dùng những đai ốc có kích thước trong ngoặc đơn. Mối ghép bằng vít Dùng cho các mối ghép chịu tải trọng nhỏ. Đinh vít được vặn trực tiếp vào lỗ có rencủa chi tiết bị ghép không cần đai ốc. Độ dài của vít được tính theo công thức: L > b + l 1 – H Trong đó: b: Chiều dày của chi tiết ghép có lỗ trơn; l1: Chiều dài của ren; H: Chiều cao của rãnh chìm trên chi tiết ghép có lỗ trơn (Nếu đầu vít được vặn chìm vào chi tiết ghép). Ghép bằng ống nối     Để nối các đường ống (dẫn hơi, dẫn khí hoặc chất lỏng...) với nhau, người ta dùng phần nối (Hoặc gọi là đầu nối) tiêu chuẩn được chế tạo bằng gang rèn theo quy định trong TCVN 1286 – 85.    Đặc trưng của đường ống là "đường thông quy ước": Kích thước thực tế của đường thông qui ước là đường kính lòng ống đo bằng milimét.     Ký hiệu của đường ống gồm có đường kính đường thông quy ước: Dqư và số hiệu tiêu chuẩn qui định đường ống. Ví dụ: ống 20 TCVN 1286 – 85– Hình 4.38: Các loại đầu nối bằng gang rèn QUY ƯỚC REN TRÊN BẢN VẼ KĨ THUẬT Nét vẽ cho các loại ren Ren thấy Ren ngoài (ren trục): Ren ngoài là ren được hình thành ở mặt ngoài của chi tiết. - Ren trong( ren lỗ ) :Ren trong là ren hình thành ở mặt trong của lỗ. ** Quy ước nét vẽ cho ren thấy: Đường đỉnh ren được vẽ bằng nét liền đậm. Đường chân ren được vẽ bằng nét liền mảnh.. Trên hình biểu diễn vuông góc với trục ren ,cung tròn chân ren được vẽ hở ¼ đường tròn vị trí góc trên bên phải,đường đỉnh ren được vẽ đóng kín bằngnét liền đậm Đường giới hạn ren được vẽ bằng nét liền đậm Khi vẽ mặt cắt đối với ren trong, đường gạch gạch được kẻ đến đỉnh ren. Ren khuất (ren bị che khuất) Nếu ren bị che khuất thì ở trên bản vẽ, tấtcả cácđường: Đường đỉnh ren, chân ren, giới hạn ren đều được vẽ bằng nét đứt. Ren hìnhcôn Chỉ vẽ ren ở mặt đáy gần mắt người quan sát Ghi kí hiệu ren Kí hiệu ren thể hiện đầy đủ các yêu tố của ren và được ghi trên đường kích thước đường kính ngoài của ren. Ph P Côngthứctổngquát ghi kí hiệu ren: Profin, Đườngkính×Bướcxoắn (P Bướcren), Hướngxoắn Trong đó: -Profin được kí hiệu bằng các chữ cái: M ,MC,G, Tr, G, Rp, R,Rc,S,… M: profin của ren hệ mét là tam giácđều MC: profin của ren là tam giác có góc ở đỉnh bằng 60 độ Tr: profin là hình thang cân có góc ở đỉnhbằng 30 độ - Bước ren(P):là khoảng cáchgiữa 2 đỉnh ren kề nhau theo chiềut rục - Bước xoắn (Ph):là khoảng cách theo chiều trục giữa điểm đầu và điểm cuối của vòng xoắn -Hướng xoắn phải không cần phải ghi, nếu hướng xoắn trái thì ghi LH. VD: Tr20×2LH: Ren hình thang, đường kính danh nghĩa d=20mm, bước ren P=2mm, xoắn trái M25×3(P1)LH: ren tam giácđều, đường kính danh nghĩa d=25mm, bước xoắn Ph=3mm, bước ren P=1mm, xoắn trái. **Ghi kí hiệu choBulong: Bulong là chi tiết có 2 phần: Phần thân có renvà phần mũ hình 6 cạnhđều hay 4 cạnhđều. Kí hiệu: Tên gọi M Đường kính × Chiều dài Số hiệu tiêu chuẩn VD:Bulong M20×80 TCVN 1892-76: bulong ren hệ mét,đường kính danh nghĩa d= 20mm, dài 80mm. QUY ƯỚC VẼ MỐI GHÉP REN Khi ghép ren ngoài với ren trong, tại vị trí ăn khớp, ta quy ước ren ngoài đè lên ren trong và che khuất ren trong. Do đó, khi vẽ mối ghép ren: - Tại vị trí có ăn khớp: Ta xem như đang vẽ ren trục - Tại vị trí không có ăn khớp: Ta xem như đang vẽ ren lỗ Mối ghép bulong–đai ốc CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG THÁO LỎNG - ĐỘ BỀN MỐI GHÉP REN Các dạng hỏng của mối ghép ren Khi siết chặt bulong và đai ốc, các vòng ren của bulong và đai ốc tiếp xúc với nhau. Các vòng rên cảu đai ốc chịu lực siết V. Các vòng ren trên Bulong chịu phản lực Ft. trên mối ghép ren có thể xuất hiện các dạng hỏng sau: Thân bulong bị kéo đứt tại phần có ren, hoặc tại tiết diện sát mũ bulong. Hoặc bị xoắn đứt trong quá trình siết đai ốc. Các vòng ren bị hỏng do cắt đứt ren, dập bề măt tiếp xúc, hoặc bị uốn gãy. Nếu tháo lắp nhiều lần, các vòng ren có thể bị mòn. Mũ bulong bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc, cắt đứt, hoặc bị uốn gãy. Ngoại lực tác dùng gồm có lực dọc trục va lực ngang. Lực dọc trục có tác dụng giống như khi siết chặt bulong và đai ốc. Lực ngang có tác dụng làm dập, cắt đứt thân bulong, làm dập lõ lắp bulong hoăc cắt đứt tầm ghép. Kích thước của mối ghép bulong đã được tiêu chuẩn hóa, các kích thước được tính theo đường kính d với một tỷ lệ nhất định trên cơ sở đảm bảo sức bền của cá dạng hỏng. Do đó chỉ cần tính toán để hạn chế một dạng hỏng là các dạng hỏng khác cũng không xảy ra. Các phương pháp chống tháo lỏng Bộ phận hãn giữ vai trò rất quan trọng trong mối ghép ren chịu tải trọng động. mặc dù các loại ren dùng trong lắp ghép đều đảm bảo khi chịu tải trọng tĩnh ( nếu f’=0,1-> ρ’=arctgf’=60 , nếu f=0,3->ρ’= arctgf’=160 luôn luôn lớn hơn góc nâng ren ϒ = 1,40 ..3,300) nhưng do và đập vào rung động trong quá trình máy làm việc nên ma sát giữa ren bulon và đai ốc giảm bớt, nên xảy ra hiện tượng đai ốc bị tháo lỏng. Ngoài ra một số đai ốc điều chỉnh như: đai ốc chỉnh lực ép trên ổ bi đũa côn, trên tiết điều chỉnh mộng đuôi én, đai chỉnh ổ… cũng cần phải hãm lại. Có nhiều biện pháp để hãm dựa theo các nguyên tắc sau: Sử dụng hai đai ốc Sau khi vặn đai ốc thứ 2, giữa 2 đai ốc xuất hiện lực căng phụ, chính lực căng này tạo lên lực ma sát phụ giữ cho đai ốc không bị nới lỏng khi bulon chịu lực dọc trục ( hình a) Phương pháp sử dụng hai đai ốc làm tăng thêm khối lượng , khi bị rung mạnh vẫn không đảm bảo chặt cho nên hiện nay ít dùng Sử dụng đai ốc tự hãm: bằng cách ép dẻo đầu đai ốc thành hình elip sau khi cắt ren, tao thành độ dôi hướng tâm của ren (hình b) hoặc tạo các rãnh hướng tâm trên đầu đai ốc. một phương pháp khác là cán lăn hoặc cuộn vòng hãm bằng Poliamid vào rãnh đai ốc. khi xiaeets sẽ tạo thành lực ma sát lớn chống tháo lỏng đai ốc. Đai ốc hãm ống kẹp đàn hồi dạng côn: Dùng vòng đệm vênh: đây là phương pháp phổ biến nhất. Ma sát phụ sinh ra do lực đàn hổi của vòng đệm vênh tác dụng lên đai ốc. ngoài ra, miềng vòng đệm vênh luôn tỳ vào đai ốc chống cho đai ốc tháo lỏng ra ngoài. Nhược điểm chủ yếu là tạo ra lực lệch tâm. Để khắc phục người ta dùng vòng đệm lò xo. Ngoài cá phương pháp trên, người ta còn hãm đai ốc bằng các phương pháp như vòng đệm gập, đệm hãm có ngành, chốt chẽ, chỉnh, những phương pháp này rất chắc chắn nên chỉ dùng trong mối ghép không tháo. Độ bền ren Theo tính toán, với ren có 10 vòng, ren dầu tiên chịu khoảng 1/3 tổng lực tác dụng lên vít, ren cuối cùng chịu <1/100 tổng lực tác dụng. Biểu đồ phân bố tải trọng trên ren Dạng hỏng chủ yếu của ren ghép chặt là cắt chân ren, của ren vít là mòn ren. Điều kiện bền cắt của ren ghép chặt: Với bulong: Với đai ốc: τ- ứng suất cắt H-chiều cao đai ốc/ sâu bắt vít K=ab/p- hệ số độ đầy ren p- bước ren Km- hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các vòng ren Điều kiện bền đối với cơ cấu vít: Ứng suất dập: Chiều cao đâi ốc và sâu ren: Với mối ghép ren tiêu chuẩn, chọn chiều cao đai ốc: H~0.8d hoặc H~1.2d, H~0.5d. Chiều sâu bắt ren đối với thép: H1=d, đối với gang: H1=1.5d IX- VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP Vật liệu chủ yếu dùng cho các chi tiết máy có ren là thép cacbon thường , thép các bon chất lượng tôt hoặc thép hợp kim. Tiêu chuẩn quy định 12 cấp bền đối với bu lông , vít và vít cấy bằng thép bao gồm : 3.6, 4.6,4.8 , 5.6, 5.8, 6.6, 6.9, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9, 14.9. Bảng 17.4. cơ tính một số mác thép chế tạo chi tiết máy có ren : (xem giáo trình) Bảng 17.4 trình bầy cấp bền và cơ tính của một só mác thép chế tạo chi tiết máy có ren. Cấp bền cảu bu lông được hiển thị bằng 2 số . số đầu nhân với 100 cho giá trị giới hạn bền nhỏ nhất tình bằng mpa, số thứ 2 chia cho 10 là tỉ số giới hạn chảy với giới hạn bền: Bàng 17.5 hệ số an toàn và ứng suất cho phép đối với bu lông : (xem giáo trình) Chọn vật liệu phải căn cứ vào điều kiện làm việc khả năng chế tạo về các yêu cầu về kích thước khuôn khổ và khối lượng. nếu ko có những yêu cầu đặc biệt người ta thường chế tạo bu lông, vít …bằng thép CT3 hoặc thép C10, C20, C30…Thép C35 ,C45 nhiệt luyện đạt cơ tính cao được dùng để khi giảm kích thước , khối lượng kết cấu. Dùng bu lông thép hợp kim giới hạn bền có thể dến 1800MPa hoặc hơn nữa. trường hợp cần giảm khối lượng, người ta dùng bu lông bằng hợp kim titan( Bt14, Bt16) . khối lượng vít từ hợp kim titan khi chịu tải trọng giống nhau sẽ bằng 60% lượng vít chế tạo bằng thép do titan có khối lượng nhỏ hơn.Đai ốc được chế tạo bằng cùng loại vật liệu nhưng bu lông hoặc vật liệu có độ bền thấp hơn 1 chút.Ứng suất cho phép của bu lông, vít được chọn theo giới hạn chảy σch của vật liệu (bảng 17.4) và hệ số an toàn [ s] , [sch] cho trong bảng 17.5 và 17.6 trường hợp không kiểm tra lực siết, phải giảm ứng suất cho phép, nhất là đối với bu lông có đường kính nhỏ vì bu lông có thể bị quá tải hoặc hỏng do siết quá tay. Ren trên vít được cắt hoặc lăn, ren lăn có độ bền cao hơn do tăng bền lớp bề mặt , tạo lên ứng suất dư và thớ cũng bị cắt. khi cắt ren bằng dụng cụ bị mòn thì trên bề mặt rãnh có thể tạo nhiều vết nứt nhỏ là nguyên nhân gây nên các vết hỏng do mỏi. ren có bước lớn nên lăn sau khi cắt ren. Bảng 17.6 Hệ số an toàn [sch] khi lực xiết không được kiểm tra X- LÝ THUYẾT KHỚP VÍT 1-Phụ thuộc giữa momen tác động lên đai ốc và lực xiết bulong Đầu tiên ta xác định sự phụ thuộc đối với ren vuông,sau đó phỏ biến cho các loại ren khác.Khi khảo sát ta xem đai ốc như là con trượt và khai triển vòng vít theo đường kính trung bình d2 với góc nghiêng bằng góc nâng ren 𝜸(H.17.13a). Để xiết bulong với lực dọc trục(H.17.13a) ta cần phải có momen xiết Tv,trên thân bulong có momen phản lực T,giữ thân bulong không bị xoay.Khi đó có thể viết: (17.3) Trong đó :Tms - momen lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc của đai ốc Tr - momen lực tác dụng trên ren. Momen ma sát Tms trên bề mặt tựa của đai ốc: (17.4a) Trong đó d0 –đường kính lỗ lắp bulong D0 – đường kính ngoài mặt tựa của đai ốc (H.17.19c,d) f – hệ số ma sát giữa đai ốc và chi tiết ghép Momen trên ren được xác định như sau:khảo sát đai ốc như một con trượt nâng theo vòng xoắn của ren,trượt theo mặt phẳng nghiêng.Theo định lý cơ học,nếu tính đến lực ma sát thì con trượt ở trạng thái cân bằng nếu như tổng các lực ngoài tác dụng Fn nghiêng với phương pháp tuyến n-n một góc p’.Trong trường hợp của chúng ta thì các lực ngoài tác dụng bao gồm lực dịc trục (lực xiết) và lực vòng Ft = 2Tr/d2.Theo hình 17.13a giữa Ft và V có sự phụ thuộc : Suy ra : (17.4b) Do đó : (17.4c) Trong đó : 𝜸 – góc nâng ren vít; 𝝆’ = arctgf’ – góc ma sát ren ,với f’ là hệ số ma sát tương đương trên ren,tính đến ảnh hưởng góc biến dạng ren. Đối với ren vuông (H.17.13c):f = f’ (17.5a) Đối với ren tam giác hoặc thang ta có (H.17.13d): (17.5b) Với α là góc ở đỉnh.Đối với ren hệ mét α=600 do đó f’ = 1,15f. Khi các đai ốc lực vòng F't và các lực ma sát thay đổi hướng (H.17.13b),khi đó:(17.7) Tương tự momen tháo vít tính đến ma sát trên bề mặt tựa đai ốc xác định theo công thức : (17.8) Từ các công thức trên to có nhận xét sau: -Theo công thức (17.6) có thể tính tỷ số giữa lực doc trục bulong V và lực Fx đặt tại vị trí sử dụng cole xiết bulong.Đối với ren hệ mét tiêu chuẩn thì -Thân bulong không chỉ bị kéo bởi lực V mà còn bị xoắn bởi momen Tr. 2-Khả năng tự hãm Điều kiện tự hãm là momen TTV >0 trong đó TTV xác định theo công thức (17.8).khảo sát trường hợp tháo vít chỉ trên ren và không tính đến ma sát trên mặt đai ốc,khi đó ta có tg(𝝆’ - 𝜸)>0 hoặc : 𝝆’ > 𝜸 (17.9) Đối với ren gép chặt giá trị của góc nâng ren 𝜸 nằm trong khoảng 2030’÷3030’,góc ma sát 𝝆’ thay đổi trong khoảng 6 ÷ 160 phụ thuộc vào hệ số ma sát f =0,1 ÷0,3 như thế tất cả ren gét chặt đều có khả năng tự hãm. Các ren cơ cấu vít có khả năng tự hãm hoặc không tự hãm. Các giạ trị hệ số ma sát tương đương dẫn ra ở trên chứng tỏ rằng mối gét ren có hệ số an toàn tự hãm cao, tuy nhiên đó chỉ là trong trường hợp tải trọng tĩnh. Khi tải trọng thay đổi nhất là khi có sự rung động do có các dịch chuyển tế vi lẫn nhau giữa các bề mặt ma sát ( ví dụ theo kết quả biến dạng đàn hổi hướng tâm của đai ốc và thân bu lông ) hệ số ma sát giảm đáng kể ( f giảm đến 0,02 và nhỏ hơn ) . điều kiện tự hãm bị phá vỡ sảy ra hiện tượng tự tháo đai ốc. XI- Tính bulong Bu-lông ghép lỏng chịu lực dọc trục bu-lông Đai ốc không được xiết chặt, lực xiết ban đầu không có. Gọi F là lực dọc trục ta có: σ=4Fπd2≤σ0 => d≥ 4Fπ[σ0] với σ0 là ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm bulong. Từ giá trị của đường kính thu được ta tìm được loại bulong cần thiết. 2 Bu lông được xiết chặt, không có ngoại lực tác dụng Thân bulong chịu lực kéo do lực xiết gây nên và chịu xoắn do momen ma sát trên ren sinh ra khi xiết đai ốc. Trong trường hợp này ta có thể dùng công thức đơn giản tính theo độ bền kéo với ứng suất tương đương bằng 1.3 lần ứng suất kéo do lực xiết V gây nên. 30% ứng suất tăng thêm là xét đến ứng suất xoắn do tác dụng của momen trên ren. Từ điều kiện bền: σtd=1,3σ=1,3.4Vπd2≤[σk] d≥ 1,3.4Vπ[σ] 3 Bu lông chịu tác dụng của lực ngang (lực tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục). Bu lông lắp có khe hở: từ điều kiện bền σtd=4.1,3Vπd2≤[σk] ta được d≥1,3.4kFπifσk Trong đó : k là hệ số ma sát giữa 2 bề mặt; i là số mặt tiếp xúc giữa 2 mặt; F là lực tác dụng. Bu lông lắp không có khe hở: từ điều kiện cắt τ=4Fπd2i≤τ ta được d≥4Fπi Trong đó: d là đường kính thân bulong; i là số bề mặt chịu cắt của thân bulong Ngoài ra trong trường hợp : đường kính bulong lớn hơn chiều dày tấm ghép tương đối nhiều ta cần kiểm nghiệm điều kiện bền dập: σd= Fδd≤[σ0] 4 Bu lông được xiết chặt, chịu lực dọc trục không đổi Hệ số ngoại lực χ: χ=λmλb+λm với λm là độ mềm các chi tiết ghép ; λb là độ mềm bulong. Độ mềm của bulong: λb=lEb.Ab với l là chiều dài bulong ; E là modun đàn hồi của bulong; A tiết diện bulong Độ mềm của các tấm ghép : λm=4,6Emπd0lg(D0+d0)(D0+h-d0)(D0-d0)(D0+h+d0) Tính toán bulong: Lực toàn phần tác dụng lên bulong sau khi có ngoại lực F: FΣ=V+ χF Khi đó lực tác dụng lên các tấm ghép: V'=V-(1-χ)F Để đảm bảo các bề mặt ghép không bị hở, cần có điều kiện V’ >0 => V > (1-χ)F. Gọi k là hệ số an toàn ta có thể viết: V=k(1-χ)F Theo điều kiện không tách hở mối ghép: k = 1,3-1,5 khi tải trong ngoài không đổi; k= 2,5-4 khi tải trọng ngoài thay đổi. Theo điều kiện kín khít: miếng lót mềm k=1,3-2,5; miếng lót kim loại định hình k=2,0-3,5; miếng lót kim loại phẳng k=3-5. Trường hợp bulong chịu tải trọng tĩnh: σk=4FΣπd2≤[σk] với FΣ= 1,3V +χF phải nhân thêm 1,3 vì có xét đến tác dụng của momen ren lúc xiết chặt ốc. Đường kính bulong: d1=4FΣπ[σk] Trong trường hợp phải xiết bulong ngay khi đang chịu ngoài: FΣ=1,3(V +χF) XII- MỐI GHÉP NHÓM BULONG Xin trình bày vấn đề: Xác định tải trọng tác dụng lên bulông chịu tải lớn nhất trong mối ghép nhóm bulông. Xác định được tải trọng lớn nhất.sau đó xác định lực kéo hoặc lực cắt lớn nhất tác dụng lên bulông. Từ đó tính toán để tìm ra kích thước bulông phù hợp cho mối ghép. 1.Tải trọng tác dụng dọc trục bulông và đi qua trọng tâm nhóm bulông. Tải trọng F tác dụng dọc trục bulông và đi qua trọng tâm nhóm bulông. VD: Tải trọng lên bulông lắp bình kín Fi = F/z , với z là số bulông cách đều. Từ đó tính được đường kính trong của bu lông theo CT: 2.Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng ghép Nếu tải trọng F tác dụng trong mặt phẳng ghép (H.17.27). Thì ta đưa ngoại lực F về trọng tâm nhóm bulông. Lúc đó mối ghép nhóm bulông sẽ chịu tác dụng đồng thời ngoại lực F đi qua trọng tâm nhóm bulông và mômen M=FL. Do đó ta khảo sát độc lập hai trường hợp : mối ghép chịu lực ngang F đi qua trọng tâm nhóm bulông và mối ghép chịu tác dụng mômen M nằm trong bề mặt ghép. Mối ghép chịu lực ngang F đi qua trọng tâm của nhóm bulông Khi đó ngoại lực F phân bố đều cho tất cả z bulông trong mối ghép. Ngoại lực FFi tác dụng dụng lên một bulông có giá trị bằng nhau và xác định theo công thức FFi = Fz (17.32) Đường kính của bu lông được tính như trong trường hợp của hình 17.17a ( bu lông lắp có khe hở ) hoặc hình 17.17b ( bu lông lắp không khe hở) sử dụng công thức (17.20) và (17.22) b Mối ghép chịu tác dụng mômen M Thông thường người ta sử dụng phương pháp tính gần đúng , xem như hợp lực ma sát do các bu lông được xiết chặt gây nên, đi qua trọng tâm của mỗi bu lông . Để chống xoay mối ghép thì mô men các lực ma sát đối với trọng tâm nhóm bu lông phải lớn hơn mô men ngoại lực M. Trường hợp sử dụng mối ghép bu lông có khe hở Trong trường hợp sử dụng mối ghép bu lông có khe hở thì lực xiết bu lông V có thể xác định theo điều kiện bề mặt ghép không bị xoay theo công thức: Tms = fVri ≥ M hoặc fVri = kM Từ đây suy ra V= kMfri Sau đó xác định đường kính bulông theo công thức (17.20) Trường hợp sử dụng mối ghép bulông không có khe hở Đầu tiên ta xác định tải trọng lớn nhất tác dụng lên bulông: Đối với các mối ghép có các bulông nằm các đều trọng tâm nhóm bulông ( H17.25a) FMi = 2MzD (17.33) trong đó D- đường kính vòng tròn qua các tâm bulông z- số bu lông trong mối ghép khi mối ghép có hình tùy ý, tải trọng tác dụng lên mỗi bulông tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bulông đến trọng tâm của nhóm bulông. Trong trường hợp tổng quát để xác định lực tác dụng lên bulông mối ghép chịu tác dụng của mômen M. gọi FM1 là tải trọng tác dụng lên bu lông có khoảng cách r1 ở xa trọng tâm nhất FM2 là tải trọng tác dụng lên bu lông có khoảng cách r2 , FM3 ứng với r3….. ta có: Và chú ý đến các hệ thức liên hệ giữa FMi ở trên , ta thu được tải trọng FM1 tác dụng lên bulông chịu lực lớn nhất ( bulông ở xa trọng tâm nhất): Trong đó zi là số bulông có khoảng cách ri đến trọng tâm nhóm bulông bằng nhau Từ đây suy ra: FMi = FM1rir1 ( 17.34b) c. mối ghép chịu lực ngang F không đi qua trọng tâm của nhóm bulông. Di chuyển song song lực F về trọng tâm nhóm bu lông và thêm vào đó mômen M. khi đó mối ghép xem như là chịu tác dụng đồng thời tải trọng F đi qua trọng tâm và mômen M. Dưới tác dụng của lực này bề mặt ghép có thể bị xoay hoạc trượt lên nhau. Theo công thức (17.32) (17.33) hoặc (17.34b) ta xác định lực FFi và FMi tác dụng lên từng bulông thứ i và theo sơ đồ lực ta xác định tải trọng lớn nhất Fmax tác dụng lên một bu lông trên nhóm và tính toán tải trọng lớn nhất theo công thức cosin. Ví dụ trên hình 17.27 tải trọng tác dụng lên bulông 1 hoặc 2 là lớn nhất: sau khi tính toán, và so sánh và xác định các giá trị tải trọng lớn nhất trên bu lông, tùy vào mối ghép có khe hở hoặc không có khe hở ta xác định lực xiết và đường kính bu lông hoặc kiểm nghiệm bu lông theo tiêu chí Mối ghép không có khe hở : tải trọng lớn nhất tác dụng trực tiếp lên thân bu lông . độ bền của lông và bề mặt ghép tính theo ứng suất cắt và dập ( công thức 17.21- 17.23) Mối ghép có khe hở : tải trọng ngoài tiếp nhận bởi lực ma sát trên bề mặt ghép, để tạo lực ma sát này ta cần phải xiết bu lông. Giả sử gần đúng rằng lực ma sát đặt tại tâm lỗ lắp bu lông. Mối ghép đủ bền, nếu như lực ma sát trên mỗi bu lông lớn hơn tải trọng ngoàitác dụng bu lông Fi. Vì tất cả bu lông đều xiết bởi một lực xiết như nhau cho nên lực xiết bu lông xác định theo tải trọng lớn nhất tác dụng lên bulông V = kFmaxf Sau đó sử dụng công thức (17.20)( mối ghép có khe hở) để tính đường kính bulông. 3. Tải trọng tác dụng có phương bất kì Giả sử mối ghép chịu tải trọng có phương bất kì nằm trong mặt phẳng đối xứng XY. Xem mối ghép đủ cứng và bulông được phân bố đều. Ngoại lực F được phân ra 2 phần : Fv và Fh. Đưa chúng về trọng tâm mói ghép ta có momen: Tải trọng Fv và M có xu hướng tách hở bề mặt ghép, còn Fh làm tấm ghép bị trượt. Muốn các chi tiết máy bị ghép khong bị tách hở và trượt cần xiết bulông với lực xiết V. Tính toán để mối ghép không bị tách hở. Khi chưa có ngoại lực Fv, mối ghép chịu ứng suất dập: Có Fv ứng suất dập giảm đi một lượng: Khi chịu tác dụng của momen M, mối ghép có xu hướng bị xoay quanh một trục nào đó trong mặp phẳng ghép. Ứng suất do momen Mm tác dụng lên các chi tiết ghép , trong đó Wm là momen cản uốn bề mặt ghép. Ứng suất tổng lớn nhất và nhỏ nhất do các lực xiết và ngoại lực tác dụng lên bề mặt ghép.: Biểu đồ ứng suất: Wm ~ W , Am ~ A do diện tích bề mặt ghép khá lớn so với diện tích lỗ ghép bulông Fm ~ Fv , Mm ~ M do các chi tiết khá cứng. Để mối ghép không bị tách hở thì: бmin >0 hay Tính được xiết V cần thiết: Để cho an toàn: , với k є [1,3-2] : hệ số an toàn Tính toán để mối ghép không bị trượt Hiện tượng trượt xảy ra khi dùng bulong lắp có khe hở giữa lỗ và thân bulông mà không có chốt giữ FH là lực gây trượt FH bị cản bởi lực ma sát trên bề mặt ghép Mối ghép không bị trượt khi: FH < Fms ó f(zV-Fms)> FH Để an toàn : f(zV-Fms)> kFH , k є [1,3-2] Để thảo mãn điều kiện trên thì lực xiết với mỗi bu lông phải đạt: Khi FH quá lớn, phải dùng bu lông lắp không khe hở, hoặc dùng thêm các chi tiết như then, chốt để cản trượt. Tính toán để chọn bulông thích hợp Ngoài lực xiết V, dưới tác dụng của ngoại lực, các bulông còn chịu thêm các lực Fb và Mb. Fb gây ra cho mỗi bu lông một lực: Fb/z Gọi FM1 ,FM2 ,FM3 do Mb gây ra tại các bu lông các trục XX các đoạn Y1, Y2 Y3 … ta có Điều kiện cân bằng: Tổng lực lên bulông chịu tải lớn nhất: **Khi dùng mối ghép bu lông có khe hở Theo CT xác định đường kính trong: , áp dụng với F=Fmax Tìm được loại bulông thích hợp **Khi dùng mối ghép bulông không có khe hở Ứng suất pháp cực trị: Ứng suất tiếp cực trị: Biên độ ứng suất: , A1 là tiết diện bulông Kiểm tra độ bền dập: , nếu không thỏa mãn , tăng kích thước bề mặt ghép. XIII- MỐI GHÉP VÒNG KẸP 1.Kết cấu và ứng dụng Mối ghép vòng kẹp (H.17.29) là mối ghép ma sát , trong đó áp lực pháp tuyến cần thiết được tạo bằng lực xiết bulông . Người ta sử dụng mối ghép vòng kẹp bằng vòng kẹp để cố định trên trục tâm và trục chuyền, trên các cột hình trụ, giá đỡ…. Các chi tiết như tay quay, bánh đai, các vòng vị…….. Mối ghép bằng vòng kẹp không yêu cầu sử dụng then, do đó cho phép lắp chi tiết bất kỳ tại vị trí bất kỳ theo chiều dài trục (có cùng đường kình). Trục không bị yếu đi do không có rãnh then, tuy nhiên mối ghép vòng kẹp bị mất cân bằng và có kính thước lớn khi tải trọng lớn. Theo kết cấu ta phân biệt hai dạng chủ yếu của mối ghép bằng vòng kẹp: Với mayơ tháo được Mayơ tháo được làm tăng khối lượng và làm tăng giá thành mối ghép, tuy nhiên ta có thể đặt vòng kẹp tại vị trí bất kỳ trên trục . Với mayơ có rãnh ( H 17.29b). Khi ghép các chi tiết bằng các vòng kẹp nhờ vào lực ma sát sinh ra do xiết các bulông . Nhờ vào lực ma sát này mà chi tiết ghép không bị trượt dưới tác dụng của mômen M= Fl và lực dọc trục Fα. Tuy nhiên truyền tải trọng nhờ lực ma sát không đáng tin cậy cho nên mối ghép bằng vòng kẹp sử dụng để truyền công suất nhỏ. Ưu điểm của mối ghép bằng vòng kẹp là đơn giản để tháo lắp, thay đổi vị trí dễ dàng. 2 Tính Toán Theo Độ Bền Mối ghép bằng vòng kẹp được thiết kế theo mômen xoắn T hoặc tải trọng dọc trục Fα .Nngoài ra cần thiết phải tính bulông. Quy luật phân bố áp suất theo bề mặt ma sát phụ thuộc vào độ cứng mayơ , khe hở hoặc độ dôi ban đầu. Phụ thuộc vào công dụng mối ghép khi tính toán ta khảo sát hai trường hợp giới hạn. Trường hợp 1: vòng kẹp có độ cứng cao. Lắp các chi tiết thực hiện với khe hở lớn (H17.30a). khi đó các chi tiết tiếp xúc theo đường thẳng song song trục. điều kiện bền mối ghép biểu diễn theo công thức: Fmsd = Fnfd≥T; 2Fnf≥Fα ( 17.49a) Trong đó Fn là phản lực tiếp xúc. f là hệ số ma sát. Điều kiện cân bằng của nửa vòng kẹp: Fn= 2Vz (17.49b) Trong đó V- là lực xiết bulông, z sai số bulông mỗi phía vòng kẹp. Thay thế biểu thức (17.49b) vào (17.40a) ta có: 2Vzfd ≥ T ; 2zVf ≥ Fα Suy ra lực xiết V = kT2zfd và V = kFα 2zf 2 .Trường hợp 2: các vòng kẹp mềm, hình dạng bề mặt tiếp xúc có dạng trụ, khe hở trong mối ghép gần bằng 0 (H.17.70b). Khi đó áp lực trên bề mặt ghép lớn nhất có hướng vuông góc mặt tháo, và nhỏ dần bằng 0 tại vị trí mặt tháo theo quy luật cosin p= p0 cosα Tuy nhiên để thuận tiện tính toán ta giả sử áp lực p phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc, điều kiện bền mối ghép có thể biểu diễn theo công thức : pfπdbd 2 ≥ T ; pfπdb ≥ Fα Mặt khác áp lực trên bề mặt ghép xác định theo công thức: Fn = 2 0π/2pcosαd2 bd α = pdb; Tuy nhiên phương trình cân bằng lực đối với nửa mayơ (H17,30b): 2Vz = Fn Từ đây suy ra p = 2zVdb Sau khi thay thế và rút gọn ta thu được: πVfzd ≥ T; π2zVf ≥ Fα (17.51); Suy ra lực xiết V xác định theo công thức V=kT πzfd; V=kFα2πzf ( 17.52) Như thế khả năng tải trong hai trường hợp giới hạn chênh lệch nhau là 2/π. Do đó tồn tại khe hở lớn trong mối ghép dẫn đến phá hủy vòng kẹp do ứng suất uốn. Trong thực tế mối ghép với khe hở lớn gọi là hỏng hóc . Trong chế tạo máy kích thước các chi tiết mối ghép vòng kẹp thực hiện dung sai H8/h8. Với mối dung sai lắp ghép này đảm bảo lắp tự do các chi tiết máy không có khe hở thừa. Trong thực tế từ các phân tích trên cơ sở cho việc xác định lực xiết mối ghép vòng kẹp nằm trong khoảng giữa các giá trị giới hạn trên. 2,5Vzfd ≥ T ; 5zVf ≥ Fα (17.53) Tính toán mối ghép trong vòng kẹp phân bố các bulông về một hướng (H17.29a) được thực hiện theo (17.51). Thực tế nếu bulông trên của kết cấu theo hình 17.30a được hàn với các chi tiết khác nhau thì điều kiện kiện làm việc trong vòng kẹp và bulông không thay đổi, khi đó kết cấu biểu diễn theo tương tự kết cấu hình17.29b. Từ công thức (17.53). ta suy ra công thức xác định lực xiết như sau: V= kT2,5zfd và V=kFα5zf; (17.55) Khi tác dụng đồng thời T và Fα thì lực tác dụng lên bề mặt ghép đồng thời sẽ là Fα và lực vòng Ft=2T/d. Trong những trường hợp này: V=kFt2+Fα25zf Trong đó z là số bulông phân bố trên một hướng của trục ; k=(1,3->1,8) – hệ số an toàn . hệ số ma sát giữa gang và thép khi làm việc không có bôi trơn có giá trị f= 0,15->0.18. Sau khi xác định lực xiết V ta xá định đường kính bulông theo độ bền kéo. XIV- ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỐI GHÉP REN Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Mối ghép bảo đảm Các kiểu ren đa dạng Có thể cố định các chi tiết máy ở bất kỳ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm Dễ tháo lắp, có thể tháo lắp nhiều lần Có thể chịu được lực dọc trục lớn Giá thành tương đối thấp do được tiêu chuẩn hóa và được chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao như cán ren. Nhược điểm Có tập trung ứng suất tại chân ren cho nên làm giảm độ bền mỏi của mối ghép.