Bài giảng Nguyên lý và Chi tiết máy 2

ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT K Ế MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY

Nội dung và trình tự thiết kế máy

1.1.1 Máy, bộphận máy và chi tiết máy a Máy

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta tiếp xúc với nhiều loại máy móc khác nhau như máy bay, máy cày, máy bơm, máy khoan, máy mài, xe máy, ô tô, tàu hỏa, cần trục, máy phát điện, động cơ điện, tay máy, người máy và máy gặt đập liên hợp Mỗi loại máy đều có chức năng riêng, phục vụ cho nhu cầu và lợi ích của người sử dụng.

Có thể định nghĩa như sau: Máy là công cụ lao động phức tạp thực hiện một chức năng nhất định, phục vụ cho lợi ích của con người.

Chúng ta có thể chia máy thành 4 nhóm:

Nhóm máy công tác bao gồm các thiết bị thực hiện những công việc cụ thể, giúp thay thế sức lao động thủ công của con người và hoạt động theo sự điều khiển của người sử dụng Ví dụ điển hình của nhóm máy này là máy cày, máy mài, ô tô, máy bay và xe máy.

Nhóm máy tự động bao gồm các thiết bị hoạt động theo chương trình đã được lập trình sẵn và điều chỉnh bởi con người Ví dụ điển hình của nhóm này là dây chuyền đóng nắp chai bia tự động, máy tiện tự động, robot và máy phay CNC.

Nhóm máy liên hợp là tập hợp của nhiều máy công tác, giúp thực hiện một công việc hoàn chỉnh Chẳng hạn, máy gặt đập liên hợp bao gồm máy cắt, máy đập và máy phân loại, ba thiết bị này được liên kết với nhau để tạo thành một hệ thống hoạt động hiệu quả.

Nhóm máy biến đổi năng lượng bao gồm các thiết bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác Chẳng hạn, động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng, trong khi máy phát điện thực hiện quá trình ngược lại, biến cơ năng thành điện năng.

Trong bài giảng Nguyên lý - Chi tiết máy 2 chúng ta chỉ nghiên cứu nhóm máy công tác. b Bộphận máy

Mỗi máy côngtác thường có 3 bộ phận chính (Hình 1-1):

Hình 1-1: Sơ đồ các bộ phận máy

Bộ phận phát động 1 là nguồn động lực chính cho hoạt động của máy, bao gồm các loại như động cơ điện, động cơ đốt trong, tay quay và bàn đạp Đây là bộ phận thiết yếu không thể thiếu trong cấu trúc của bất kỳ máy móc nào.

Bộ phận công tác 2 là thành phần thiết yếu của máy, thực hiện các chức năng quy định Mỗi loại máy sẽ có bộ phận công tác riêng biệt, chẳng hạn như lưỡi cày trong máy cày, trục đá mài trong máy mài, và trục chính cùng bàn xe dao trong máy tiện Sự đa dạng của bộ phận công tác phù hợp với từng loại máy là điều không thể thiếu.

Bộ phận truyền dẫn động 3 đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối bộ phận phát động với bộ phận công tác Nhiệm vụ chính của bộ phận này là điều chỉnh tốc độ, thay đổi quy luật và chiều chuyển động, đồng thời duy trì khoảng cách cần thiết giữa hai bộ phận Các ví dụ điển hình bao gồm bộ truyền đai, bộ truyền xích và hộp tốc độ.

Trong một số loại máy đơn giản có thể không có bộ phận truyền dẫn động. c Chi tiết máy

Khi tháo rời một máy, các bộ phận như bu lông, đai ốc, bánh răng và trục sẽ được tách ra thành những phần tử nhỏ hơn Nếu tiếp tục phân tách những phần tử này, chúng sẽ mất đi công dụng ban đầu Những phần tử nhỏ này được gọi là chi tiết máy.

Chi tiết máy là những phần tử cơ bản cấu thành nên máy, với hình dạng và kích thước cụ thể, đồng thời đảm nhiệm những chức năng nhất định trong hoạt động của máy.

Chi tiết máy có thể phân thành 2 nhóm:

Nhóm chi tiết máy có công dụng chung bao gồm các bộ phận được sử dụng trong nhiều loại máy khác nhau, với hình dạng và chức năng tương tự Ví dụ điển hình cho nhóm này là bánh răng, khớp nối, trục, bu lông và ổ lăn Những chi tiết này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của các loại máy móc.

Nhóm chi tiết máy bao gồm các thành phần có công dụng riêng biệt, chỉ được sử dụng cho một loại máy nhất định Hình dạng và chức năng của các chi tiết máy này có thể khác nhau giữa các loại máy khác nhau Ví dụ điển hình cho các chi tiết máy này là trục khuỷu, tua bin, vỏ hộp giảm tốc và thân máy.

Trong bài giảng Nguyên lý - Chi tiết máy 2, chúng ta chỉ nghiên cứu các chi tiết máy có công dụng chung.

1.1.2 Những yêu cầu chủyếu đối với máy và chi tiết máy

Trước khi tiến hành nghiên cứu thiết kế máy và chi tiết máy, điều quan trọng là phải hiểu thế nào là một máy tốt Để đánh giá chất lượng máy, cần nắm rõ các thông số và yêu cầu chủ yếu liên quan đến máy và chi tiết của nó.

Một bản thiết kế máy hoặc chi tiết máy được gọi là hợp lý, khi máy thỏa mãn 6 yêu cầu chủ yếu sau:

- Máy có hiệu quả sử dụng cao, thể hiện ở chỗ:

+ Tiêu tốn ít năng lượng cho một sản phẩm gia công trên máy,

+Năng suất gia công cao,

+Độ chính xác của sản phẩm gia công trên máy cao,

+ Chi phí sử dụng máy thấp,

+Kích thước, khối lượng của máy hợp lý.

Máy có hiệu suất làm việc cao, hoàn thành tốt các chức năng trong môi trường sản xuất Được thiết kế với độ bền và độ cứng tối ưu, máy có khả năng chịu được nhiệt độ và độ ẩm của môi trường làm việc mà không bị rung động quá mức.

Máy có độ tin cậy cao, hoạt động ổn định và đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật theo thiết kế Trong suốt thời gian sử dụng, máy ít gặp sự cố, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí sửa chữa.

Khái quát về yêu cầu đối với máy và chi tiết máy

Khi xác định các kích thước của chi tiết máy, chúng ta cần chú ý một số điểm sau đây:

Tải trọng tác dụng lên chi tiết máy rất phức tạp và khó xác định chính xác Do đó, chúng ta chỉ có thể xác định các thành phần tải trọng chính, trong khi các thành phần phụ sẽ được tính toán thông qua hệ số điều chỉnh, được gọi là hệ số tải trọng.

- Các công thức dùng trong tính toán thiết kế chi tiết máy có 3 loại: công thức chính xác, công thức gần đúng, và công thức thực nghiệm.

Công thức chính xác được xây dựng dựa trên lý thuyết Toán học và Vật lý học, đảm bảo rằng trong mọi trường hợp, kết quả luôn đúng Tuy nhiên, trong lĩnh vực thiết kế chi tiết máy, những công thức như vậy rất hiếm.

Công thức gần đúng được xây dựng dựa trên các giả thiết như vật liệu đồng chất, đẳng hướng hoặc cứng tuyệt đối, và kết quả tính toán chỉ chính xác khi điều kiện bài toán phù hợp với các giả thiết này Nếu điều kiện thiết kế xa rời các giả thiết, độ tin cậy của kết quả tính toán sẽ giảm Để điều chỉnh độ chính xác, các hệ số được đưa vào công thức gần đúng nhằm phản ánh sự sai lệch giữa điều kiện thực tế và giả thiết Do đó, việc chọn giá trị hợp lý cho các hệ số là rất quan trọng trong thiết kế chi tiết máy, giúp cải thiện độ tin cậy của kết quả.

Công thức thực nghiệm, hay còn gọi là công thức kinh nghiệm, được phát triển dựa trên thống kê kết quả từ thực nghiệm và kinh nghiệm sử dụng máy móc Kết quả thiết kế bằng công thức này chỉ được chấp nhận khi điều kiện bài toán tương đồng với điều kiện thí nghiệm hoặc kinh nghiệm đã có Trong những trường hợp khác, việc áp dụng công thức thực nghiệm là không hợp lệ.

Một số kích thước của chi tiết máy có thể được xác định chính xác chỉ qua một lần tính toán Tuy nhiên, có những kích thước cần phải trải qua hai hoặc nhiều bước tính toán để đạt được kết quả chính xác, do thiếu dữ liệu cần thiết cho phép tính ngay từ đầu.

Một chi tiết máy thường có nhiều kích thước, nhưng chỉ cần tính toán các kích thước của các tiết diện chính như tiết diện tham gia lắp ghép, tiết diện chịu ứng suất lớn và tiết diện dễ hỏng hóc Các kích thước khác sẽ được xác định trong quá trình vẽ kết cấu, dựa trên điều kiện lắp ghép với các chi tiết khác, tính hợp lý, thẩm mỹ của kết cấu, hoặc kinh nghiệm của người thiết kế.

Trong quá trình thiết kế chi tiết máy, có thể xuất hiện nhiều phương án đáp ứng yêu cầu đề bài Do đó, chúng ta nên phân tích và lựa chọn từ 2 đến 3 phương án hợp lý nhất để tiến hành tính toán Cuối cùng, cần so sánh các phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất làm kết quả thiết kế.

Hiện nay, có nhiều phần mềm ứng dụng hỗ trợ tính toán và vẽ tự động các chi tiết máy và bộ phận máy Để sử dụng hiệu quả, người dùng cần chọn phần mềm phù hợp với bài toán thiết kế và nắm vững kiến thức về thiết kế chi tiết máy.

Tải trọng và ứng suất

1.3.1 Tải trọng tác dụng lên máy và chi tiết máy

Tải trọng tác dụng lên máy và chi tiết máy bao gồm lực, mô men và áp suất Tải trọng là đại lượng véc tơ, được xác định bởi các thông số như cường độ, phương, chiều, điểm đặt và đặc tính của tải trọng.

- Lực, được ký hiệu bằng chữ F, đơn vị đo là N, 1 N = 1 kg.m/s.

- Mô men uốn, ký hiệu là M, đơn vị đo là Nmm.

- Mô men xoắn, ký hiệu là T, đơn vị đo là Nmm.

- Áp suất, ký hiệu là p, đơn vị đo là MPa, 1 MPa = 1 N/mm 2

Phân loại tải trọng Chúng ta làm quen với một số tên gọi của tải trọng, và đặc điểm của nó:

- Tải trọng không đổi, là tải trọng có phương, chiều, cường độ không thay đổi theothơi gian Sơ đồ của tải trọng không đổi biểu diễn trên (Hình 1-3).

Tải trọng thay đổi là loại tải trọng có ít nhất một trong ba đại lượng (phương, chiều, cường độ) thay đổi theo thời gian Trong quá trình tính toán chi tiết máy, tải trọng có cường độ thay đổi thường được gặp Sơ đồ biểu diễn tải trọng thay đổi được thể hiện trong Hình 1-4.

Hình 1-3: Tải trọng không đổi Hình 1-4: Tải trọngthayđổi

Tải trọng tương đương là tải trọng không đổi được quy ước, phản ánh chế độ tải trọng thay đổi tác động lên chi tiết máy Khi tính toán cho chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi, cần sử dụng một chế độ tải trọng không đổi tương đương để đảm bảo sức bền và tuổi thọ của chi tiết máy.

- Tải trọng cố định, là tải trọng có điểm đặt không thay đổi trong quá trình chi tiết máy làm việc.

- Tải trọng di động, là tải trọng có điểm đặt di chuyển trên chi tiết máy, khi máy làm việc.

- Tải trọng danh nghĩa, là tải trọng tác dụng lên chi tiết máy theo lý thuyết.

Khi thiết kế chi tiết máy, cần phải tính toán tải trọng thực tế mà nó phải chịu, thường lớn hơn tải trọng danh nghĩa Tải trọng tăng thêm có thể xuất phát từ rung động hoặc tải trọng tập trung vào một khu vực cụ thể Do đó, việc tính toán và thiết kế cho những phần chịu tải lớn là rất quan trọng để đảm bảo độ bền của chi tiết máy.

Như vậy ta phải tính chi tiết máy theo tải trọng lớn hơn tải danh nghĩa, tải trọng này được gọi là tải trọng tính.

1.3.2.Ứng suất Ứng suất làứng lực xuất hiện trong các phần tử của chi tiết máy, khi chi tiết máy chịu tải trọng. Ứng suất là đại lượng véc tơ, nó được xác định bởi phương, chiều, cường độ. Đơn vị đo của ứng suất là MPa, 1MPa = 1N/mm 2 Ứng suất được phân ra làm hai nhóm:

-Ứng suất pháp ký hiệu là  Ứng suất pháp có phương trùng với phương pháp tuyến của phân tố được tách ra từ chi tiết máy.

-Ứng suất tiếp ký hiệu là  Ứng suất tiếp có phương trùng mặt phẳng của phân tố được tách ra từ chi tiết máy.

Tương ứng với các tảitác dụng, ứng suất được phân thành các loại:

-Ứng suất kéo, ký hiệu làσ k ,

-Ứng suất nén, ký hiệu làσ n ,

-Ứng suất uốn, ký hiệu là σ u ,

-Ứng suất tiếp xúc, ký hiệu làσ tx , hoặc σH,

-Ứng suất dập, ký hiệu làσ d ,

-Ứng suất xoắn, ký hiệu làτ x ,

-Ứng suất cắt, ký hiệu làτ c

Ngoài ra, ứng suất còn được phân thành ứng suất không đổi và ứng suất thay đổi:

Ứng suất không đổi, hay còn gọi là ứng suất tĩnh, là loại ứng suất có phương, chiều và cường độ ổn định theo thời gian Sơ đồ minh họa cho ứng suất tĩnh được thể hiện trong Hình 1-5.

Ứng suất thay đổi là loại ứng suất mà ít nhất một trong các đại lượng như phương, chiều hoặc cường độ thay đổi theo thời gian Ứng suất này có thể thay đổi một cách ngẫu nhiên hoặc theo chu kỳ Trong thiết kế chi tiết máy, chúng ta thường gặp ứng suất thay đổi theo chu kỳ tuần hoàn hoặc gần như tuần hoàn, như thể hiện trong sơ đồ ứng suất thay đổi tuần hoàn (Hình 1-6).

Một chu trìnhứng suất được xác định bởi các thông số:

-Ứng suất lớn nhất σ max ,

Một chu trìnhứng suất được xác định bởi các thông số:

-Ứng suất lớn nhất σ min ,

-Ứng suất trung bìnhσ m ; σ m = (σ max + σ min ) / 2,

-Biên độ ứng suấtσ a ; σ a = (σ max -σ min )/2,

- Hệsốchu kỳ ứng suất r; r = σ max / σ min , hoặcr = σ min / σ max , khi σ min = 0.

Hình 1-5 Sơ đồ ứng suất tĩnh Hình 1-6.Sơ đồ ứng suất thay đổi

Căn cứ vào giá trị của hệ số chu kỳ ứng suất r, người ta chia ứng suất thành các loại:

-Ứng suất thay đổi mạch động, khi chu trìnhứng suất có r ≥0.

-Ứng suất thay đổi đối xứng, khi chu trìnhứng suất có r < 0.

-Ứng suất tĩnh là trường hợp đặc biệt của ứng suất thay đổi, có r = 1.

Với cùng một giá trị ứng suất, khả năng phá hủy vật liệu phụ thuộc vào loại ứng suất Chi tiết máy chịu ứng suất tĩnh có tuổi thọ cao hơn so với chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi mạch động, trong khi đó, chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi đối xứng có tuổi thọ thấp nhất.

Độ bền mỏi của chi tiết máy

1.4.1 Hiện tượng phá hỏng do mỏi

Khi một chi tiết máy gặp phải hư hỏng do ứng suất tĩnh, điều này có nghĩa là chi tiết đó không đủ sức bền tĩnh Để ngăn chặn tình trạng hỏng hóc này, việc tính toán sức bền tĩnh của chi tiết máy là rất quan trọng.

Khi chi tiết máy bị hỏng do ứng suất thay đổi, hiện tượng này được gọi là hỏng do mỏi, dẫn đến chi tiết máy không đủ sức bền mỏi Để ngăn chặn tình trạng này, cần thực hiện tính toán chi tiết máy theo sức bền mỏi.

Khiứng suất tĩnh vượt quá giá trị ứng suất giới hạn, chi tiết máy bị phá hỏng đột ngột.

Vết gẫy nhám và mới, quan sát dưới kính hiển vi thấy rõ kết cấu hạt kim loại (Hình 1 -7).

Hình 1-7: Vết gẫy do không đủ sức bền tĩnh

Hình 1-8: Vết gẫy do không đủ sức bền mỏi

Quá trình hỏng do mỏi xảy ra từ từ, theo trình tự như sau:

- Sau một số chu kỳ ứngsuất nhất định, tại những chỗ có tập trung ứng suất trên chi tiết máy sẽ suất hiện các vết nứt nhỏ.

- Vết nứt này phát triển lớn dần lên, làm giảm dần diện tích tiết diện chịu tải của chi tiết máy, do đó làm tăng giá trị ứng suất.

-Cho đến khi chi tiết máy không còn đủ sức bền tĩnh thì nó bị phá hỏng.

Quan sát vết gãy cho thấy rõ ràng sự khác biệt giữa phần chi tiết máy hỏng do mỏi, với bề mặt cũ nhẵn, và phần chi tiết máy hỏng do không đủ sức bền tĩnh, có bề mặt mới nhám.

Chi tiết máy sẽ bị hư hỏng do hiện tượng mỏi khi ứng suất sinh ra (σ,τ) vượt quá giới hạn cho phép ([σ], [τ]) Giá trị ứng suất cho phép không chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ học của vật liệu mà còn liên quan đến số chu kỳ làm việc của chi tiết máy Càng ít chu kỳ làm việc, giá trị ứng suất cho phép càng có thể được chọn cao hơn.

Các thí nghiệm đã được thực hiện để xác định mối quan hệ giữa giá trị ứng suất và số chu kỳ làm việc cho đến khi hỏng của chi tiết máy, được thể hiện qua đường cong mỏi trong hệ tọa độ đề các ONσ, như minh họa trong Hình 1-9.

N O : là số chu kỳ cơ sở. σ r : giới hạn mỏi của vật liệu. m: mũ của đường cong mỏi. σ N : giới hạn mỏi ngắn hạn: σ N = K N σ r

K N : hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn:

1.4.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi của chi tiết máy a Vật liệu

Vật liệu đóng vai trò quan trọng trong sức bền mỏi của chi tiết máy; chi tiết được chế tạo từ vật liệu có cơ tính cao sẽ có sức bền mỏi tốt hơn Do đó, vật liệu với cơ tính cao sẽ làm giảm khả năng xuất hiện các vết nứt.

- Chi tiết máy chế tạo bằng kim loại có độ bền mỏi cao hơn bằng phi kim loại.

- Chi tiết máy được chế tạo bằng kim loại đen có độ bền mỏi cao hơn so với bằng hợp kim màu.

- Chi tiết máy bằng thép có độ bền mỏi cao hơn bằng gang.

Chi tiết máy bằng thép hợp kim sở hữu độ bền mỏi vượt trội so với thép carbon thông thường Trong số các loại thép, chi tiết máy có hàm lượng carbon cao sẽ có độ bền mỏi tốt hơn Kết cấu của chi tiết máy cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất cơ học của nó.

Chi tiết máy có cấu trúc phức tạp với các bậc thay đổi kích thước đột ngột, lỗ và rãnh sẽ làm giảm độ bền mỏi Nguyên nhân là do tại những vị trí này, ứng suất tập trung, dẫn đến việc vết nứt xuất hiện và phát triển nhanh chóng.

Hình 1-10: Những nơi có tập trung ứng suất

Trong tính toán sức bền mỏi của chi tiết máy, ảnh hưởng của kết cấu được thể hiện qua hệ số điều chỉnh k σ và k τ, được gọi là hệ số tập trung ứng suất Công thức tính được xác định là k σ = σ r / σ rt và k τ = τ r / τ rt, trong đó σ rt và τ rt là giới hạn mỏi của mẫu có tập trung ứng suất, còn σ r và τ r là các giá trị ứng suất tương ứng.

Hệ số k σ và k τ có thể được tìm thấy trong các bảng số liệu của Sổ tay thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập chi tiết máy, dựa trên hình dạng và kích thước của các khu vực tập trung ứng suất trên từng loại chi tiết máy khác nhau Kích thước của chi tiết máy cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các hệ số này.

Nghiên cứu cho thấy rằng, khi sử dụng vật liệu giống nhau, việc tăng kích thước tuyệt đối của chi tiết máy sẽ dẫn đến sự giảm sút giới hạn bền mỏi của chi tiết đó.

Kích thước lớn của chi tiết máy và sự không đồng đều của vật liệu làm tăng khả năng xuất hiện khuyết tật bên trong, như nứt, rỗ xỉ và rỗ khí Những khuyết tật này là điểm tập trung ứng suất, có thể dẫn đến sự phá hỏng do mỏi Để đánh giá ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối trong tính toán, người ta sử dụng hệ số điều chỉnh ε σ và ε τ, được gọi là hệ số ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối.

Hệ số ε σ và ε τ được xác định qua thực nghiệm và có thể tra cứu trong các sổ tay Thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập Chi tiết máy, tùy thuộc vào kích thước và trạng thái chịu tải của chi tiết máy Công thức tính toán là ε σ = σ rd / σ r và ε τ = τ rd / τ r, trong đó σ rd và τ rd đại diện cho giới hạn mỏi của chi tiết máy với kích thước khác so với mẫu chuẩn, có đường kính từ 7 đến 10 mm Công nghệ gia công bề mặt cho chi tiết máy cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và chế tạo.

Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy đóng vai trò quan trọng trong việc xác định trạng thái bề mặt, nơi mà lớp bề mặt thường chịu ứng suất lớn nhất và dễ xuất hiện vết nứt đầu tiên Tác động của công nghệ gia công bề mặt đến sức bền mỏi của chi tiết máy có thể được tóm tắt như sau:

- Những chi tiết máy qua nguyên công gia công tinh có độ bóng bề mặt cao, sẽ có độ bền mỏi cao.

Những chi tiết máy sau quá trình gia công thô thường có bề mặt nhám và đáy nhấp nhô, đây là những điểm tập trung ứng suất cao, dễ dẫn đến sự hình thành vết nứt và làm giảm độ bền mỏi của chi tiết.

Chọn vật liệu

1.5.1 Những yêu cầu đối với vật liệu chếtạo chi tiết máy

Khi chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy, cần thỏa mãn 6 yêu cầu sau:

1 Vật liệu phải đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả năng làm việc: đủ bề n, đủ cứng, đủ điều kiện chịu nhiệt, đủ điều kiện chịu dao động, vv

2 Vật liệu phải thỏa mãn yêu cầu về khối lượng, kích thước của chi tiết máy và ủa toàn máy.

3 Vật liệu phải có tính công nghệ thích ứng với hình dạng và phương pháp gia công chi tiết máy, để công sức gia công là ít nhất.

4 Vật liệu dễ tìm, dễ cung cấp, ưu tiên sử dụng vật liệu sẵn có ở địa phương, hoặc ở trong nước.

5 Trong một máy cần sử dụng hạn chế số loại vật liệu, để dễ dàng cung cấp và bảo quản.

6 Vật liệu được chọn có lợi nhất về giá thành sản phẩm, sao cho tổng cộng giá vật liệu, giá gia công, giá thiết kế và các phụ phí khác là thấp nhất.

1.5.2 Các vật liệu thường dùng trong ngành chếtạo máy a Kim loại đen:

Kim loại đen, bao gồm thép và gang, là vật liệu phổ biến trong chế tạo máy Tên gọi, ký hiệu và thành phần hóa học của chúng được quy định theo tiêu chuẩn TCVN 1658-87.

Thép là hợp chất của sắt với các bon, hàm lượng các bon nhỏ hơn hoặc bằng 2,14% Theo TCVN, thép được chia thành 4 nhóm:

Thép các bon thường, được ký hiệu bằng chữ CT và theo sau là các chữ số thể hiện trị số giới hạn bền kéo nhỏ nhất, là loại thép phổ biến trong ngành công nghiệp Ví dụ, thép CT34 có giới hạn bền kéo thấp, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tính chất cơ học không quá cao.

Thép các bon chất lượng cao được ký hiệu bằng chữ C và các số chỉ hàm lượng carbon theo phần vạn Chẳng hạn, thép C45 có hàm lượng carbon trung bình là 0,45%.

Thép hợp kim được ký hiệu bằng số thể hiện hàm lượng cacbon theo phần vạn, tiếp theo là ký hiệu các nguyên tố hợp kim kèm theo phần trăm hàm lượng của từng nguyên tố Chẳng hạn, thép 10Cr12Ni2 có 0,1% cacbon, 12% crôm và 2% niken.

- Thép dụng cụ, được ký hiệu là CD và các con số Ví dụ: CD80; CD70A.

Các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép nhằm cải thiện các tính chất vật lý, cơ học, hóa học và tính công nghệ của nó Chẳng hạn, silic và crôm giúp tăng cường tính đàn hồi, trong khi niken nâng cao khả năng chịu va đập của thép.

+ Nếu hàm lượng nguyên tố hợp kim nhỏ hơn 1,5% thì không ghi chỉ số sau ký hiệu của nguyên tố Ví dụ: 40CrMoV.

+ Chữ A ghi ở cuối mác thép để chỉ thép có chất lượng cao (hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh rất ít) Ví dụ: 40CrMoVA.

+ Chữ Mn ghi ở cuối mác thép để chỉ thép có hàm lượng Mangan nâng cao.

+ Chữ Đ ghi ở cuối mác thép để chỉ thép đúc Ví dụ: C35Đ.

+ Chỉ số s ghi ở cuối mác thép để chỉ thép sôi Ví dụ: C10s.

+ Chỉ số n ghi ở cuối mác thép để chỉ thép nửa lặng Ví dụ: C15n.

Gang là hợp chất của sắt và các bon, với hàm lượng các bon lớn hơn 2,14%. Gang cũng được chia làm 4 nhóm:

Gang xám, được ký hiệu là GX, có các con số thể hiện giới hạn bền kéo và bền uốn tối thiểu Chẳng hạn, gang xám GX15-32 có giới hạn bền kéo tối thiểu là 150 MPa và giới hạn bền uốn tối thiểu là 320 MPa.

- Gang cầu, được ký hiệu là GC và các con số chỉ giới hạn bền kéo thấp nhất, và độ dãn dài tương đối % Ví dụ: GC42-12; GC120-04.

Gang hợp kim được ký hiệu bằng chữ G, theo sau là ký hiệu nguyên tố hợp kim và hàm lượng tính theo % Chẳng hạn, gang GNi15Cu7Cr2 chứa 15% niken, 7% đồng và 2% crôm Các ký hiệu như GCr3 hay GAl2Cr cũng được sử dụng, và nếu hàm lượng chất hợp kim nhỏ hơn 1%, không cần ghi số kèm theo.

- Gang chịu ma sát, được ký hiệu bằng chữ GXMS kèm theo số hiệu Ví dụ: GXMS-1; GXMS-2; GXMS-3. b Hợp kim màu:

Kim loại màu có cơ tính thấp, do đó ít được sử dụng để chế tạo chi tiết máy Thay vào đó, chi tiết máy thường được làm từ hợp kim màu, là hợp chất của nhiều kim loại màu với một chất nền chiếm hàm lượng lớn Mặc dù hợp kim màu có giá thành cao hơn và cơ tính thấp hơn so với kim loại đen, nhưng chúng được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt như giảm khối lượng, giảm ma sát và chống gỉ.

Một số loại hợp kim mầu thường dùng trong chế tạo máy:

- Babit thiếc và chì:được ký hiệu là B kèm theo các số và thành phần hợp kim.

Các hợp kim như B88, B83, B83Si, BNi và BSi6 chủ yếu được làm từ thiếc và chì, với việc bổ sung một số hợp kim khác Chúng thường được sử dụng để đúc tráng trong các ổ trượt và một số chi tiết khác nhằm giảm thiểu ma sát.

Đồng thanh, hay còn gọi là đồng Brông, được ký hiệu bằng chữ BCu, tiếp theo là ký hiệu của các hợp kim và hàm lượng của chúng, như BCuSn10P1, BCuSn6,5P0,4, BCuSi3Mn1, và BCuAl9Mn2 Thành phần chính của đồng thanh là đồng, kết hợp với các hợp kim như Thiếc-Phốt pho, Thiếc-Kẽm, và Silic-Mangan Đồng thanh thiếc thường được sử dụng để chế tạo bạc ổ trượt.

Đồng thau, hay còn gọi là đồng Latông, được ký hiệu bằng chữ LCu kèm theo các hợp kim và hàm lượng của chúng, ví dụ như LCuZn27Al2,5 và LCuZn38Mn2 Kim loại nền của đồng thau là đồng, trong khi kẽm là hợp kim chính Một trong những đặc điểm nổi bật của đồng thau là khả năng chịu ăn mòn tốt.

Hợp kim kẽm chịu ma sát, được ký hiệu bắt đầu bằng chữ Zn, bao gồm các nguyên tố hợp kim và hàm lượng cụ thể Các hợp kim này có ký hiệu chữ Đ ở cuối, cho thấy tính chất đúc tốt của chúng, ví dụ như ZnAl10Cu5 và ZnAl9Cu1,5.Đ.

Hợp kim nhôm đúc là loại vật liệu có nền kim loại là nhôm, với silic là hợp kim chính Các hợp kim này được ký hiệu bằng chữ "Al" theo sau là ký hiệu của các hợp kim khác và hàm lượng phần trăm của chúng Nếu hàm lượng hợp kim dưới 1%, không cần ghi số Ví dụ về các loại hợp kim nhôm đúc bao gồm AlSi9MgMn và AlSi6Cu7Mg.

Vấn đề tiêu chuẩn hóa chi tiết máy

Tiêu chuẩn hóa là quá trình quy định các tiêu chí hợp lý về quy cách, tính chất, hình dạng và kích thước của các đối tượng, nhằm đảm bảo sự thống nhất trong việc sử dụng trong một phạm vi cụ thể.

Tiêu chuẩn hóa đóng vai trò quan trọng trong ngành chế tạo máy và các lĩnh vực kinh tế khác Chính phủ Việt Nam đã chú trọng đến việc phát triển và áp dụng tiêu chuẩn hóa để nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất.

1.6.2.Các đối tượng được tiêu chuẩn hóa trong ngành chếtạo máy

Hầu như tất cả các đối tượng trong ngành cơ khí chế tạo máy đãđược tiêu chuẩn hóa Có thể kể ra một số đối tượng chính như:

1- Các vấn đề chung: Ví dụ như dẫy số kích thước, dẫy s ố vòng quay,độ côn, các ký hiệu và quy ước trên bản vẽ, vv

2- Vật liệu: ký hiệu, thành phần hóa học, tính chất cơ học, phương pháp nhiệt luyện. 3-Các đại lượng vật lý: ký hiệu, đơn vị đo, cách xác định.

4- Cấp chính xác gia công, cấp độ nhám bề mặt.

5- Hình dạng, kích thước của các chi tiết máy có công dụng chung.

6- Các thông số cơ bản về chất lượng của máy: như trọng tải, mức tiêu hao năng lượng, năng suất, hiệu suất vv

7- Các tài liệu thiết kế, tài liệu công nghệ: như bản vẽ, thuyết minh, tài liệu hướng dẫn sử dụng máy.

1.6.3 Các cấp tiêu chuẩn hóa

Tùy theo phạm vi thống nhất sử dụng những quy định đã ban hành, người ta chia ra 6 cấp tiêu chuẩn hóa, có các tên gọi như sau:

Tiêu chuẩn quốc tế, như ISO và IEC, được áp dụng thống nhất trên toàn cầu, đảm bảo tính đồng nhất và chất lượng trong các lĩnh vực khác nhau Các tiêu chuẩn này do các tổ chức uy tín như Tổ chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế và Ban điện quốc tế ban hành, nhằm thúc đẩy sự phát triển và hợp tác quốc tế.

Tiêu chuẩn khu vực được áp dụng trong các nhóm nước có sự hợp tác, chẳng hạn như tiêu chuẩn EN do Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Châu Âu ban hành và tiêu chuẩn STSEV do Hội đồng Tương trợ Kinh tế phát triển.

- Tiêu chuẩn quốc gia: thống nhất sử dụng trong từng nước Ví dụ: tiêu chuẩn ÊOCT của Liên bang Nga, tiêu chuẩn TCVN của Việt Nam.

Tiêu chuẩn ngành, viết tắt là TC N, được áp dụng thống nhất trong từng lĩnh vực cụ thể Chẳng hạn, tiêu chuẩn 16TCN là tiêu chuẩn được ban hành bởi Bộ cơ khí luyện kim, đảm bảo chất lượng và đồng nhất trong ngành.

- Tiêu chuẩn vùng: thống nhất sử dụng trong từng tỉnh, thành phố, viết tắt là TCV.

- Tiêu chuẩn cơ sở: thống nhất sử dụng trong từng cơ sở sản xuất, xí nghiệp,nhà máy, viết tắt là TC.

Tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) lần đầu được ban hành vào năm 1963, và đến nay, Việt Nam đã xây dựng và ban hành hơn 8000 tiêu chuẩn trong nhiều lĩnh vực khác nhau Năm 1977, Việt Nam chính thức tham gia các hoạt động tiêu chuẩn hóa trong tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế ISO, và một năm sau đó, gia nhập Ban thường trực Tiêu chuẩn hóa của Hội đồng tương trợ kinh tế SEV.

1.6.4 Ích lợi của tiêu chuẩn hóa

Thực hiện tiêu chuẩn hóa có những lợi ích sau đây:

Sự giảm thiểu số loại chi tiết máy trong thực tế, kết hợp với việc gia tăng số lượng mỗi loại, đã tạo điều kiện cho việc tập trung sản xuất và nâng quy mô sản xuất lên hàng loạt Khi số lượng sản phẩm đạt mức đủ lớn, có thể xây dựng các nhà máy chuyên môn hóa để sản xuất một loại sản phẩm duy nhất Điều này không chỉ giúp tập trung vào nghiên cứu và thiết kế mà còn cho phép đầu tư vào trang thiết bị hiện đại và kỹ thuật tiên tiến, từ đó tạo ra những chi tiết máy hoàn thiện nhất về chức năng và giá thành cạnh tranh.

- Dễ dàng thay thế chi tiết máy khi bị hỏng, do đó việc sửa chữa nhanh chóng, giá thành sửa chữa thấp.

Khi thiết kế máy, việc sử dụng các chi tiết máy tiêu chuẩn hóa giúp giảm khối lượng và công sức thiết kế Chỉ cần chọn và ghi mã số của các chi tiết, không cần phải thiết kế lại từ đầu, từ đó làm giảm giá thành thiết kế.

Câu hỏi ôn tập chương 1 Câu 1.1 Nêuđịnh nghĩa máy, bộphận máy và chi tiết máy.

Câu 1.2 Nêu các bước thiết kếmột máy.

Câu 1.3 Trình bày tải trọng vàứng suất tác dụng lên chi tiết máy.

Câu 1.4 Nêu các hiện tượng phá hỏng do mòn.

Câu 1.5 Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến độbền mỏi của chi tiết máy.

Câu 1.6 Nêu các yêu cầu chọn vật liệu chếtạo chi tiết máy.

CÁC CHỈ TIÊU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CH Ủ YẾU CỦA CHI TIẾT MÁY

Độ bền

2.1.1 Yêu cầu về độ bền Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất của chi tiết máy Nếu chi tiết máy không đủ bền nó sẽ bị hỏng như: gẫy, vỡ, đứt, cong, vênh, mòn, dập, rỗ bề mặt, vv khi đó chi tiết máy khôngcòn tiếp tục làm việc được nữa Nó mất khả năng làm việc.

Chi tiết máy được đánh giá có đủ độ bền khi nó thỏa mãn các điều kiện bền. Các điều kiện bền được viết như sau: σ ≤ [σ] τ ≤ [τ]

Trong đó: σ và τlàứng suất sinh ra trong chi tiết máy khi chịu tải.

[σ] và [τ] làứng suất cho phép của chi tiết máy.

S là hệ số an toàn tính toán của chi tiết máy, [S] là hệ số an toàn cho phép của chi tiết máy.

2.1.2.Cách xác địnhứng suất sinh ra trong chi tiết máy Ứng suất sinh ra trong chi tiết máy được xác định theo lý thuyết của môn học Sức bền vật liệu và Lý thuyết đàn hồi Trên cơ sở đó, môn học Chi tiết máy thừa kế hoặc xây dựng các công thức tính toán ứng suất cụ thể cho mỗi loại chi tiết máy. a.Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng không đổi

Trong trường hợp chi tiết máy chỉ chịu ứng suất đơn, tức là chỉ có ứng suất kéo (σ) hoặc ứng suất cắt (τ), ứng suất phát sinh trong chi tiết máy có thể được tính toán theo công thức của Sức bền vật liệu.

Ví dụ, tính ứng suất kéo sinh ra trong thanh chịu chịu lực F:

Trong trường hợp chi tiết máy chịu ứng suất phức tạp, bao gồm cả ứng suất kéo σ và ứng suất cắt τ, ứng suất sinh ra trong chi tiết máy được xác định theo ứng suất tương đương σ tđ Giá trị σ tđ được tính toán dựa trên thuyết bền "Thế năng biết đổi hình dạng", được gọi là thuyết bền thứ tư.

 td   hoặc theo thuyết "Ứng suất tiếp lớn nhất"- Thuyết bền thứ ba:

 td   Trường hợp diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt khá lớn, ứng suất sinh ra được tính theoứng suất dập.

Khi diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt rất nhỏ, việc tiếp xúc xảy ra chủ yếu theo đường, và được tính theo công thức Héc σ H Điều này đặc biệt quan trọng đối với các chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi.

Hình 2-1 Tải trọng thay đổi

Trong một chi tiết máy hoạt động dưới chế độ tải trọng thay đổi, trong thời gian sử dụng trung bình, chi tiết đó sẽ trải qua n chế độ tải trọng khác nhau Mỗi chế độ tải trọng M i sẽ tác động trong khoảng thời gian t i Ứng suất phát sinh trong chi tiết máy sẽ được tính toán dựa trên chế độ tải trọng không đổi tương đương.

Chế độ tải trọng tương đương thường được chọn như sau:

M tđ = M 1 (M 1 là tải trọng lớn nhất trong chế độ tải trọng thay đổi).

Thời gian làm việc tương đương với tuổi bền của chi tiết máy được xác định dựa trên nguyên lý "Cộng đơn giản tổn thất mỏi" Trong hầu hết các trường hợp, tuổi bền tương đương của chi tiết máy được tính theo công thức: i n m i i btd t.

Trong trường hợp để xác định số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, thì tbtđ được tính theo công thức: i n m i i btd t

Trong đó m là mũ của đường cong mỏi.

Giá trị ứng suất được tính theo tải trọng M tđ , hoặc theo tải trọng M 1 , số chu ký ứng suất sẽ được tính theo t btđ

2.1.3 Cách xác địnhứng suất cho phép

Để xác định ứng suất cho phép, bạn có thể tra cứu trong bảng số liệu có sẵn trong Sổ tay thiết kế cơ khí và sách Bài tập chi tiết máy Các bảng này cung cấp thông tin về ứng suất cho phép của nhiều loại chi tiết máy thông dụng, được xây dựng từ các thí nghiệm hoặc kinh nghiệm thực tiễn Phương pháp này mang lại kết quả chính xác cho quá trình thiết kế và sử dụng chi tiết máy.

- Tínhứng suất cho phép theo công thức gần đúng:

Trong công thức [σ]=σ lim /S và [τ]=τ lim /S, σ lim và τ lim đại diện cho ứng suất giới hạn Ứng suất giới hạn có thể thay đổi tùy theo từng trường hợp cụ thể, bao gồm giới hạn chảy (σ ch, τ ch), giới hạn bền (σ b, τ b), giới hạn mỏi (σ r, τ r) và giới hạn mỏi ngắn hạn (σ rN, τ rN) của vật liệu chế tạo chi tiết máy.

S là hệ số an toàn, hệ số S được xác định từ các hệ số an toàn thành phần:

S = S 1 S 2 S 3 Trong đó: S 1 là hệ số xét đến mức độ chính xác trong việc xác định tải trọng và ứng suất, S 1 có thể chọn trong khoảng 1,2 ÷ 1,5.

Hệ số S2 phản ánh độ đồng nhất về cơ tính của vật liệu Đối với các chi tiết máy được làm từ thép rèn hoặc cán, S2 thường được lấy là 1,5 Trong khi đó, đối với các chi tiết máy bằng gang, giá trị S2 có thể dao động từ 2 đến 2,5.

Hệ số S3 được áp dụng để xem xét các yêu cầu đặc biệt về an toàn đối với những chi tiết máy quan trọng trong thiết bị, hoặc những bộ phận liên quan trực tiếp đến an toàn lao động.

-Ứng suất cho phép cũng có thể được tính theo công thức thực nghiệm.

Ví dụ, khi tính bánh ma sát, ứng suất tiếp xúc cho phép được lấy theo độ rắn bề mặt:[σ H ] = (1,5 ÷ 2,5) HB, hoặc [σ H ] = (13 ÷ 18) HRC.

Độ bền mỏi

Khi hai bề mặt tiếp xúc chịu áp suất và trượt tương đối, hiện tượng mòn luôn xảy ra Mức độ mòn tăng lên khi áp suất, vận tốc trượt và hệ số ma sát cao Mối quan hệ giữa áp suất và quãng đường ma sát được thể hiện qua công thức: p m s = hằng.

Số mũ m phụ thuộc vào hệ số ma sát f của các bề mặt tiếp xúc.

Giá trị của m được xác định dựa trên mức độ ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc Cụ thể, trong trường hợp ma sát nửa ướt với hệ số ma sát f từ 0,01 đến 0,09, giá trị m được lấy là 3 Đối với ma sát nửa khô, khi f dao động từ 0,1 đến 0,3, giá trị m là 2 Cuối cùng, trong trường hợp ma sát khô hoặc có hạt mài, với f từ 0,4 đến 0,9, giá trị m sẽ là 1.

Mòn là quá trình làm mất đi vật liệu trên bề mặt chi tiết máy, dẫn đến việc kích thước dạng trục giảm và kích thước dạng lỗ tăng, gây ra sự gia tăng khe hở và giảm độ chính xác cũng như hiệu suất của máy Khi kích thước giảm quá mức, chi tiết máy có thể trở nên không đủ bền Hơn nữa, mòn còn làm giảm chất lượng bề mặt, ảnh hưởng xấu đến khả năng làm việc của máy và gia tăng tốc độ mòn.

- Chi tiết máy 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, chi tiết máy được tính theo công thức thực nghiệm sau: p≤[p] hoặc pv ≤[pv].

Trong đó p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc, v là vận tốc trượt tương đối giữa hai bề mặt.

Để cải thiện độ bền mòn của chi tiết máy, cần thực hiện bôi trơn đầy đủ bề mặt tiếp xúc và sử dụng vật liệu có hệ số ma sát thấp Việc tăng diện tích bề mặt tiếp xúc sẽ giúp giảm áp suất Hơn nữa, lựa chọn hình dạng chi tiết máy và quy luật chuyển động hợp lý sẽ giảm tốc độ trượt tương đối Cuối cùng, áp dụng các biện pháp nhiệt luyện bề mặt có thể tăng độ rắn và nâng cao áp suất cho phép của bề mặt.

Để ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn điện hóa, các bề mặt không hoạt động của chi tiết máy cần được bảo vệ bằng cách sử dụng sơn chống gỉ hoặc áp dụng phương pháp mạ.

Độ cứng

2.3.1 Yêu cầu về độ cứng

Chi tiết máy được coi là không đủ độ cứng, khi lượng biến dạng đàn hồi của nó vượt quá giá trị cho phép.

Khi chi tiết máy thiếu độ cứng, độ chính xác làm việc sẽ giảm, dẫn đến hiện tượng kẹt hoặc tăng tải trọng phụ, ảnh hưởng đến chất lượng các chi tiết máy khác Độ cứng là một chỉ tiêu quan trọng; trong trường hợp chi tiết máy đủ bền nhưng chưa đủ cứng, cần tăng kích thước để đảm bảo độ cứng, mặc dù có thể chấp nhận thừa bền.

2.3.2 Cách đánh giá chỉ tiêu độcứng của chi tiết máy

Chi tiết máy đủ chỉ tiêu độ cứng, khi nó thỏa mãn cácđiều kiện cứng sau:

Độ dãn dài (∆l) của chi tiết máy chịu tải, độ võng (y) của chi tiết máy bị uốn, góc xoay (θ) của tiết diện chi tiết máy bị uốn, và góc xoắn (φ) của chi tiết máy bị xoắn là những yếu tố quan trọng cần xem xét trong thiết kế và phân tích cơ khí.

∆h là biến dạng của bề mặt tiếp xúc.

[∆l], [y], [θ], [φ] và [∆h] là giá trị cho phép của các biến dạng.

Giá trị của ∆l, y, θ,φ được tính theo công thức của Sức bền vật liệu.

Giá trị ∆h của vật thể tại điểm hoặc đường tiếp xúc ban đầu được xác định dựa trên lý thuyết của Héc-Beliaep Đối với những vật thể có diện tích tiếp xúc lớn, giá trị này cần được xác định thông qua các phương pháp thực nghiệm.

Giá trị của [∆l], [y], [θ], [φ], [∆h] được xác định dựa trên điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết máy, có thể tham khảo trong các Sổ tay thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập Chi tiết máy Để đánh giá khả năng chống biến dạng, hệ số độ cứng C, tỷ số giữa biến dạng và lực tác dụng, được sử dụng; chi tiết máy có hệ số cứng cao sẽ có khả năng biến dạng nhỏ hơn Hệ số C được tính toán theo công thức của Sức bền vật liệu Để tăng độ cứng cho chi tiết máy, cần lựa chọn hình dạng tiết diện hợp lý, ưu tiên tiết diện rỗng và có thể sử dụng thêm các gân tăng cứng Đối với các chi tiết máy yêu cầu độ cứng cao, nên chọn vật liệu có cơ tính thấp để tránh hiện tượng dư bền.

Khả năng chịu nhiệt

2.4.1 Yêu cầu vềchỉtiêu chịu nhiệt

Trong quá trình hoạt động, máy móc sẽ phát sinh công suất tổn hao do ma sát, dẫn đến việc tạo ra nhiệt năng làm nóng các chi tiết Nếu nhiệt độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép, có thể gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng.

+ Làm giảm cơ tính của vật liệu, dẫn đến làm giảm khả năng chịu tải của chi tiết máy.

+ Làm giảm độ nhớt của dầu, mỡ bôi trơn, tăng khả năng mài mòn.

+ Chi tiết máy bị biến dạng nhiệt lớn làm thay đổi khe hở trong các liên kết động, có thể dẫn đến kẹt tắc, hoặc gây nên cong vênh.

2.4.2 Cách đánh giá chỉtiêu chịu nhiệt của máy

Máy hoặc bộ phận máy được xem là đạt tiêu chuẩn chịu nhiệt khi nhiệt độ làm việc của chúng (θ) không vượt quá giới hạn cho phép (θ).

[θ] là nhiệt độ cho phép của máy.

Nhiệt độ làm việc θ được xác định từ phương trình cân bằng nhiệt:

Ω = Ω 1 +Ω 2 Trong đó: Ω là nhiệt lượng sinh ra trong một đơn vị thời gian, khi máy làm việc,

Ω = 860.(1- η).P (kCal/h) η: hiệu suất làm việc của máy, P: công suất làm việc của máy, kW.

Ω 1 là nhiệt lượng tỏa ra môi trường trong một đơn vị thời gian, kCal/h.

Ω 1 = k t A t (θ-θ 0 ) (kCal/h) k t : hệ số tỏa nhiệt ra môi trường, có thể lấy k t = (7,5 ÷ 15) kCal/m 2 h 0 C

A t : diện tích tỏa nhiệt của máy, tính bằng m2, θ 0 : nhiệt độ môi trường làm việc của máy, 0 C.

Ω 2 là nhiệt lượng do thiết bị làm mát tải ra ngoài trong một giờ, kCal/h.

Thay vào phương trình cân bằng nhiệt, ta có công thức tính nhiệt độ làm việc θ như sau:

Nhiệt độ cho phép [θ] được tra cứu trong các Sổ tay Thiết kế cơ khí và phụ thuộc vào loại dầu bôi trơn, vật liệu của chi tiết máy cũng như chức năng làm việc của nó.

Khi chi tiết máy không đạt tiêu chuẩn chịu nhiệt, tức là nhiệt độ thực tế θ vượt quá giới hạn cho phép [θ], cần áp dụng biện pháp xử lý kịp thời Một trong những giải pháp là lựa chọn lại loại chất bôi trơn để nâng cao nhiệt độ cho phép [θ].

Hoặc là giảm nhiệt độ làm việc θbằng cách:

+ Tăng diện tích bề mặt tỏa nhiệt A t , bằng cách dùng các gân, cánh tản nhiệt. + Tăng hệ số tỏa nhiệt k t , bằng cách dùng quạt gió, hoặc phun nước.

+ Dùng các thiết bị làm mát.

Độ ổn định dao động

Trong kết cấu máy, mỗi chi tiết đều có tần số dao động riêng ω 0 Khi chi tiết máy dao động vượt quá mức cho phép, nó sẽ gây rung lắc, giảm độ chính xác làm việc và ảnh hưởng đến các chi tiết khác Điều này không chỉ tạo ra tải trọng phụ mà còn có thể dẫn đến biến dạng lớn và hỏng hóc chi tiết máy, đồng thời gây ra tiếng ồn khó chịu.

Khi khởi động máy, các chi tiết máy bắt đầu dao động tự do Nếu không có nguồn dao động tác động, dao động tự do sẽ tắt dần sau vài phút Tuy nhiên, khi chi tiết máy chịu tác động của nguồn gây dao động, nó sẽ chuyển sang trạng thái dao động cưỡng bức.

Nguồn gây dao động thường gặp là các chi tiết máy quay có khối lượng lệch tâm hoặc các chi tiết chuyển động qua lại theo chu kỳ Biên độ dao động lớn sẽ khiến chi tiết máy dao động mạnh mẽ, đặc biệt khi tần số của nguồn gần bằng với tần số riêng ω 0, dẫn đến hiện tượng cộng hưởng.

Chi tiết máy cần đáp ứng tiêu chí chịu dao động, với biên độ dao động nhỏ hơn biên độ cho phép Tuy nhiên, việc xác định chính xác biên độ dao động thực tế là rất khó khăn Vì vậy, thay vì chỉ tập trung vào việc tính toán các chỉ tiêu chịu dao động, cần tìm kiếm các biện pháp hiệu quả để hạn chế dao động của chi tiết máy.

Các biện pháp hạn chế dao động của chi tiết máy, có thể kể đến là:

Để triệt tiêu các nguồn gây dao động, cần thực hiện việc cân bằng máy một cách hiệu quả Hạn chế sử dụng các quy luật chuyển động qua lại trong máy cũng là một giải pháp quan trọng Bên cạnh đó, cách biệt máy với các nguồn rung động xung quanh sẽ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của dao động.

- Cho chi tiết máy làm việc với số vòng quay khác xa với số vòng quay tới hạn (ứng với tần số riêng ω 0 )để tránh cộng hưởng.

-Thay đổi tính chất động lực học của hệ thống, để làm thay đổi tần số riêng ω 0

- Dùng các thiết bị giảm rung.

Câu hỏi ôn tập chương 2

Nêu các yêu cầu về độ bền của chi tiết máy.

Nêu các yêu cầu về độ bền mỏi của chi tiết máy.

Nêu các yêu cầu về độ cứng của chi tiết máy.

Nêu cách đánh giá chỉtiêu chịu nhiệt của máy.

Thế nào là độ ổn định dao động.

BỘ TRUYỀN ĐAI

Khái niệm chung

Bộ truyền đai là thiết bị phổ biến để truyền chuyển động giữa hai trục song song và quay cùng chiều Trong một số trường hợp, bộ truyền đai còn có khả năng truyền chuyển động giữa các trục song song quay ngược chiều (truyền động đai chéo) hoặc giữa hai trục chéo nhau (truyền động đai nửa chéo).

Hình 3-1: Bộ truyền đai thông thường

Hình 3-2: Bộ truyền đai chéo và nửa chéo

- Bộ truyền đai thông thường gồm 4 bộ phận chính:

+ Bánh đai dẫn số 1, có đường kính d 1 , được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng quay n 1 , công suất truyền động P 1 , mô men xoắn trên trục T 1

+ Bánh đai bị dẫn số 2, có đường kính d 2 , được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n 2 , công suất truyền động P 2 , mô men xoắn trên trục T 2

+ Dây đai 3,mắc vòng qua hai bánhđai.

Bộ phận căng đai 2F 0 có chức năng tạo lực căng ban đầu cho hai nhánh đai Để đạt được lực căng F 0, có thể sử dụng trọng lượng của động cơ, vít đẩy hoặc bánh căng đai.

Bộ phận căng đai trên bề mặt tiếp xúc giữa dây đai và bánh đai tạo ra áp suất và lực ma sát F ms, giúp ngăn chặn chuyển động trượt giữa chúng Khi bánh dẫn quay, nó kéo theo dây đai, và dây đai lại kéo bánh bị dẫn quay, từ đó truyền động từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn thông qua lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai.

Các loại đai và bánh đai

Tùy theo hình dạng của dây đai, bộ truyền đai được chia thành các loại:

Đai dẹt, hay còn gọi là đai phẳng, có tiết diện hình chữ nhật hẹp và bánh đai hình trụ tròn hoặc hình tang trống Bề mặt làm việc của đai nằm ở mặt rộng của nó.

Kích thước b và h của tiết diện đai được tiêu chuẩn hóa Giá trị chiều dầy h thường dùng là 3; 4,5; 6; 7,5 mm Giá trị chiều rộng b thường dùng 20; 25; 32 40; 50; 63; 71; 80; 90; 100 ; mm.

Đai dẹt được chế tạo từ nhiều loại vật liệu như da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp và vải cao su, trong đó vải cao su là phổ biến nhất Đai vải cao su bao gồm nhiều lớp vải bông và cao su sunfua hóa, với lớp vải chịu tải trọng và cao su giúp liên kết, bảo vệ các lớp vải, đồng thời tăng cường hệ số ma sát với bánh đai Đai vải cao su thường được sản xuất thành cuộn, sau đó được cắt theo chiều dài cần thiết và nối thành vòng kín bằng cách may hoặc sử dụng bu lông kẹp Đai sợi tổng hợp cũng được chế tạo thành vòng kín, giúp tiêu chuẩn hóa chiều dài của đai.

Hình 3-4: Dâyđai a) Đaidẹt, b) Đai thang,c) Đai tròn

- Đai thang, tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền (Hình 5-4, b).

Đai thang được chế tạo từ vải cao su, bao gồm các lớp sợi xếp hoặc bện chịu kéo, lớp vải bọc bên ngoài, và lớp cao su chịu nén để tăng ma sát Sản phẩm này hoạt động hiệu quả trên cả hai mặt bên.

Hình dạng và diện tích tiết diện đai thang đã được tiêu chuẩn hóa theo TCVN 2332-78, quy định 6 loại đai thang thường là Z, O, A, B, C, D Ngoài ra, TCVN 3210-79 cũng quy định 3 loại đai thang hẹp là SPZ, SPA, SPB Đai thang được chế tạo thành vòng kín và chiều dài của đai cũng được tiêu chuẩn hóa.

Bộ truyền đai thang thường dùng có chiều dà i: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900,

- Đai tròn, tiết diện đai hình tròn, bánh đai có rãnh hình tròn tương ứng chứa dây đai (Hình 3-4, c) Đai tròn thường dùng để truyền công suất nhỏ.

Đai hình lược là một dạng đặc biệt của bộ truyền đai thang, trong đó các đai được kết nối liền nhau như răng lược, với mỗi răng hoạt động như một đai thang Số lượng răng thường dao động từ 2 đến 20, tối đa là 50 răng, và tiết diện của răng được tiêu chuẩn hóa Ngoài ra, đai hình lược cũng có thể được chế tạo thành vòng kín, với chiều dài tiêu chuẩn tương tự như đai thang.

Hình 3-5: Bộ truyền đai hình lược, đai răng

Đai răng là một loại bộ truyền đai đặc biệt, với dây đai có hình dạng tương tự như thanh răng và bánh đai có răng giống như bánh răng Bộ truyền này hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên tắc ăn khớp, trong khi ma sát chỉ đóng vai trò phụ, giúp giảm lực căng trên đai.

Cấu tạo của đai răng bao gồm các sợi thép bện chịu tải, nền và răng bằng cao su hoặc chất dẻo.

Đai răng có các thông số cơ bản như mô đun m, với các giá trị tiêu chuẩn là 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 7 và 10 mm Dây đai răng được sản xuất dưới dạng vòng kín, và chiều dài đai tiêu chuẩn tương tự như đai hình thang.

Bộ truyền đai dẹt và đai thang là hai loại truyền động phổ biến nhất trong ngành công nghiệp Chương này sẽ tập trung chủ yếu vào việc trình bày chi tiết về bộ truyền đai dẹt và đai thang.

Các thông số hình học chính

3.3.1 Thông sốlàm việc chủyếu của bộtruyền đai

- Số vòng quay trên trục dẫn, ký hiệu là n 1 , trên trục bị dẫn n 2 ; v/ph.

- Tỷ số truyền, ký hiệu là u, u = n 1 / n 2

- Công suất trên trục dẫn, ký hiệu là P 1 , công suất trên trục bị dẫn P 2 ; kW.

- Mô men xoắn trên trục dẫn T 1 , trên trục bị dẫn T 2 ; Nmm.

- Vận tốc vòng của bánh dẫn v 1 , bánh bị dẫn v 2 , vận tốc dài của dây đai v đ ; m/s.

- Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyền t b ; h.

- Lực căng đai ban đầu trên mỗi nhánh đai F 0 ; N.

- Lực vòng tác dụng lên đai, còn gọi là lực căng có ích F t ; N F t = 2T 1 / d 1

- Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền.

3.3.2 Thông sốhình học chủyếu của bộtruyền đai

Đường kính tính toán của bánh đai dẫn d1 và bánh bị dẫn d2 (mm) được xác định bởi đường kính của vòng tròn tiếp xúc với lớp trung hòa của dây đai Lớp trung hòa này là phần không bị kéo hay nén khi dây đai quấn qua các bánh đai Công thức tính toán cho d2 là d2 = d1.u.(1-ξ).

- Khoảng cách trục a, mm: là khoảng cách giữa tâm bánh đai dẫn và bánh bị dẫn.

- Góc giữa hai nhánh dây đai γ; độ.

- Góc ôm của dây đai trên bánh dẫn â 1 , trên bánh bị dẫn â 2 ; độ. α 1 = 180 0 -γ;α 2 = 180 0 +γ; γ≅57 0 (d 2 -d 1 ) / a (3-1)

Chiều dài dây đai L được đo theo lớp trung hòa và tính toán dựa trên khoảng cách trục a Mối quan hệ giữa chiều dài dây đai và khoảng cách trục được xác định thông qua công thức a d d d a d.

- Số dây đai trong bộ truyền đai hình thang, z.

Diện tích tiết diện mặt cắt ngang của dây đai A, tính bằng mm², được xác định theo hình dạng của dây đai Đối với đai dẹt, công thức tính là A = b x h, trong đó b là chiều rộng và h là chiều cao của tiết diện Còn đối với đai thang, diện tích được tính bằng A = A₀ x z, với A₀ là diện tích tiết diện của một dây đai.

- Chiều rộng bánh đai B 1 , B 2 Thông thường B 1 = B 2 bằng chiều rộng tính toán B. Đối với bánh đai dẹt, lấy B = 1,1.b + (10÷15) mm. Đối với bánh đai thang, lấy B = (z - 1).p th + 2.e mm.

Cơ học truyền động đai

3.4.1 Lực tác dụng trong bộtruyền đai

-Khi chưa làm việc, dây đai được kéo căng bởi lực ban đầu F 0

Khi chịu tải trọng T1 trên trục I và T2 trên trục II, lực vòng Ft xuất hiện, dẫn đến một nhánh căng thêm và một nhánh bớt căng.

Lúc này: lực căng trên nhánh căng: F c = F 0 + F t /2, lực căng trên nhánh không căng: F kh = F 0 - F t /2.

Khi các bánh đai quay, lực ly tâm khiến dây đai tách xa khỏi bánh đai, dẫn đến việc các nhánh đai phải chịu thêm lực căng F v = q m v 2, trong đó q m là khối lượng của 1 mét dây đai Lực F v này cũng làm giảm lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Lúc này trên nhánh đai căng có lực F c = F 0 + F t /2 + F v , trên nhánh đai không căng cólực F kh = F 0 - F t /2 + F v

Lực tác dụng lên trục và ổ mang của bộ truyền đai là lực hướng tâm F_r, có phương vuông góc với trục bánh đai và có chiều kéo hai bánh đai lại gần nhau.

Hình 3-6: Lực trong bộ truyền đai

-Dưới tác dụng của lực căng Fc, trên nhánh đai căng có ứng suất σ c = F c /A.

-Tương tự, trên nhánh đai không căng có σ kh = F kh /A Đương nhiên σ kh [σ t ], bộ truyền không đạt yêu cầu về độ bền Ngược lại, nếu σ t [U], bộ truyền không đủ bền, Nếu U ≤[U], bộ truyền đủ độ bền mỏi.

Bài toán thiết kế theo độ bền lâu được thực hiện như sau:

+ Chọn giá trị [U] thích hợp với loại bộ truyền, và tuồi bền của bộ truyền.

+ Giả sử chỉ tiêu (5 -6) thỏa mãn, ta viết được   U

3.5.4 Tính đai theo khả năng kéo

- Hệ số kéo của bộ truyền đai được tính theo công thức:

- Hệ số kéo tới hạn ψ 0 có thể lấy như sau: Đối với đai dẹt, lấy ψ 0 = 0,4÷0,45. Đối với đai thang, lấy ψ 0 = 0,45÷0,5.

-Ứng suất ban đầu cho phép [σ 0 ] được chọn như sau: Đối với đai dẹt, lấy [σ 0 ] = 1,8 MPa, Đối với đai thang, lấy [σ 0 ] = 2,0 MPa.

Bài toán kiểm tra bộ truyền, được thực hiện như sau:

+ Tính hệ số kéo theo công thức (5-14).

+ Lựa chọn giá trị thích hợp cho hệ số kéo tới hạn ψ 0

+ So sánhψvàψ 0 Nếu ψ>ψ 0 , trong bộ truyền có trượt trơn.

+ Tínhứng suất σ0, so sánh với [σ0] Nếu σ0> [σ 0 ], đai sẽ bị dão trước thời gian quy định.

Bài toán thiết kế bộ truyền theo khả năng kéo được thực hiện như sau:

+ Lựa chọn giá trị thích hợp cho hệ số ψ 0

+ Giả sử chỉ tiêu ( 3-7) thỏa mãn, ta viết được:

+ Tínhứng suất σ 0 , kiểm tra điều kiện σ 0 ≤ [σ 0 ].

Trình tự thiết kế bộ truyền đai Thí dụ

3.6.1 Trình tựthiết kếbộtruyền đai dẹt

Kích thước của bộ truyền đai dẹt được tính toán thiết kế theo trình tự sau:

1- Chọn loại vật liệu đai Tùy theo vận tốc dự kiến, và điều kiện làm việc, lựa chọn loại đai vải cao su, đai sợi tổng hợp, hoặc đai vải trong đó đai vải cao su được dùng nhiều hơn cả.

2-Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức kinh nghiệm:

Có thể lấy d 1 theo dãy số tiêu chuẩn: 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112,

Tính vận tốc v 1 , v 1 = π.d 1 n 1 /(6.10 4 ), kiểm tra điều kiện v 1 ≤ v max Nếu không thỏa mãn thì phải giảm giá trị đường kính d 1 Có thể lựa chọn v max khoảng

3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn d 2 , d 2 = d 1 u.(1- ξ), lấy giá trị của ξ trong khoảng 0,01÷0,02 Có thể lấy d 2 theo dãy số tiêu chuẩn Khi lấy d 2 theo tiêu chuẩn, thì cần kiểm tra tỷ số truyền và số vòng quay n 2 Điều chỉnh d 1 và d 2 sao cho u và n 2 không đượcsai khác với đầu bài quá 4%.

Để xác định khoảng cách trục a và chiều dài L, trước tiên cần tính chiều dài nhỏ nhất L min của đai theo công thức (3-13) và sau đó tính khoảng cách a min dựa trên L min bằng công thức (3-3) Tiếp theo, kiểm tra điều kiện a min ≥ 2.(d 1 + d 2) Nếu điều kiện này được thỏa mãn, chọn a = a min và L = L min Ngược lại, nếu không thỏa mãn, chọn a = 2.(d 1 + d 2) và tính L theo a bằng công thức (3-2) Cuối cùng, thêm một đoạn chiều dài L 0 để nối đai, với L 0 có thể nằm trong khoảng từ 100 đến 400 mm tùy theo phương pháp nối đai.

5- Tính góc ôm α 1 theo công thức (3-1) Kiểm tra điều kiện α ≥ 150 0 Nếu không đạt, thì phải tăng khoảng cách trục a, và tính lại chiều dài L.

6- Xác định tiết diện đai Chọn trước chiều cao h của đai, h ≤40/d 1 , lấy h theo dãy số tiêu chuẩn Tính chiều rộng b của đai theo công thức (3-10), lấy b theo dãy số tiêu chuẩn.

7- Tính chiều rộng B của bánh đai Lấy B = 1,1.b + (10÷15) mm Chọn các kích thước khác của bánh đai, vẽ kết cấu bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn Để làm ví dụ,

Hình 3-10 trình bày kết cấu bánh đai dẹt, trong khi hình 5-10 cung cấp bản vẽ chế tạo chi tiết cho bánh đai này Kết cấu được lựa chọn nhằm đảm bảo rằng tất cả các phần của bánh đai đều có sức bền đồng nhất.

8- Tính lực căng ban đầu F 0 theo công thức (3-15), kiểm tra điều kiện căng ban đầu F 0 /(b.h)≤1,8 MPa.

9- Tính lực tác dụng lên trục F r , theo công thức (3-4).

3.6.2 Trình tựthiết kếbộtruyền đai thang

Kích thước bộ truyền đai thang được thiết kế dựa trên quy trình chọn lựa loại tiết diện đai, phụ thuộc vào vận tốc dự kiến và mô men xoắn trên trục.

Khi lựa chọn loại tiết diện đai phù hợp, cần xem xét một số loại tiết diện có thể đáp ứng yêu cầu của đề bài Nên chọn từ hai đến ba phương án để tiến hành tính toán Sau đó, sẽ phân tích để xác định phương án tối ưu nhất Hãy tham khảo bảng để biết giá trị diện tích A0 và đường kính dmin cho từng loại tiết diện đai.

2-Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức: d 1 ≈1,2.d min , nên lấy d 1 theo dãy số tiêu chuẩn: 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224 ,

Tính vận tốc v 1 , v 1 = π.d 1 n 1 /(6.10 4 ), kiểm tra điều kiện v 1 ≤ v max Nếu không thỏa mãn thì phải giảm giá trị đường kính d 1 Có thể lựa chọn v max trong khoảng (20÷30) m/s.

3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn d 2 , d 2 = d 1 u.(1-ξ), lấy giá trị của ξ trong khoảng 0,01÷0,02 Có thể lấy d 2 theo dãy số tiêu chuẩn Khi lấy d 2 theo tiêu chuẩn, thì cần kiểm tra tỷ số truyền và số vòng quay n 2 Điều chỉnh d 1 và d 2 sao cho u và n 2 không được sai khác với đầu bài quá 4%.

4- Xác định khoảng cách trục a và chiều dài L Khoảng cách trục a sb có thể lấy theo yêu cầu của đầu bài, hoặc theo công thức kinh nghiệm a sb = C d d 1

Giá trị của C d được chọn phụ thuộc vào tỷ số truyền u như bảng. u : 1 2 3 4 5 ≥6

Kiểm tra điều kiện: 0,55.(d 1 + d 2 ) + h ≤a sb ≤2.(d 1 + d 2 ) Nếu thỏa mãn, thì lấy a 1 = a sb Nếu không thỏa mãn, thì lấy a 1 bằng giá trị giới hạn của bất đẳng thức Tính

L 1 theo theo a 1 , dùng công thức (3-2) Lấy L ≥ L 1 và theo dãy số tiêu chuẩn của đai. Tính a theo L, dùng công thức (3-3).

5- Tính góc ôm α 1 theo công thức (5-1) Kiểm tra điều kiện α ≥ 120 0 Nếu không đạt, thì phải tăng khoảng cách trục a, và tính lại chiều dài L.

6- Xác định tiết diện đai Đã có diện tích tiết diện của một dây đai A 0 Tính số dây đai z theo công thức (3-11), lấy z là một số nguyên So sánh các phương án, chọn phương án tốt nhất: có số đai z trong khoảng 3÷4 dây.

7- Tính chiều rộng B của bánh đai Lấy B= (z - 1).p th + 2.e mm Chọn các kích thước khác của bánh đai theo tiêu chuẩn, vẽ kết cấu bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn.

8- Tính lực căng ban đầu F 0 theo công thức (3-15), kiểm tra điều kiện căng ban đầu F 0 /(A 0 z)≤2,0 MPa.

9- Tính lực tác dụng lên trục F r , theo công thức (3-4).

Thí dụ

Thiết kế bộ truyền đai dẹt nhằm truyền công suất từ động cơ đến trục hộp giảm tốc với tỷ số truyền i đ = 2 và số vòng quay của trục dẫn n dc = 1450 v/p Trục bị dẫn có tốc độ nr5 v/p Đai hoạt động trong môi trường khô, nhiệt độ trung bình và vận tốc cao Chúng ta sẽ thiết kế bộ truyền đai theo hai phương án và lựa chọn phương án hợp lý nhất.

1 Xác định đường kính bánh đai

Ta có sơ đồ động với A là khoảng cách trục ; D 1 , D 2 là đường kính bánh đai nhỏ và bánh đai lớn;  1 ,  2 là góc ôm báng nhỏ và bánh lớn

 a.Đường kính bánh đai nhỏ:

Với N 1 -công suất trục dẩn, kW n 1 -số vòng quay trong một phút của trục dẩn bằng số vòng quay của động cơ

Phương án 1(PA 1 ): chọn D 1 00 mm n

Lấy D 1 theo tiêu chuẩn : D 1 = 180 mm

Kiểm tra vận tốc theo điều kiện :v= ( 25

Cả hai phương án đều thỏa mản

Tính số vòng quay trục n 2 =   1

n 100 0 0 = 0,97 0 0 < 3 0 0 b.Xác định chiều dài đai

Ta có L mim u max v u max là số vòng chạy lớn nhất trong một giây của đai u max = (35) chọn u max =4

Thay Lvà D 1 ,D 2 vàocông thức A được:

+ Kiểm tra theo điều kiện góc ôm

  cả hai đều thoả mãn

 c Xác định tiết diện đai

Chiều đày đai Chiều dày đai  chọn theo tỷ số     

 (PA 2 ) Để xác định chiều rộng đai ta xác định theo điều kiện bền mòn b v     p c c c c 

Trong nghiên cứu này, giá trị [δ p ] o được xác định là 2,25 N/mm², tương ứng với σ o là 1,8 N/mm² Các hệ số ảnh hưởng được xem xét bao gồm: c t = 0,8 (hệ số liên quan đến chế độ tải trọng), c α = 0,97 (hệ số ảnh hưởng của góc ôm), c v = 0,95 (hệ số ảnh hưởng của vận tốc) và c b = 1 (hệ số liên quan đến sự bố trí của bộ truyền).

Ta chọn b theo bảng (5-4) /88/TkCTM

PA 2 : b = 45mm d Chiều rộng B của bánh đai:

+Xác định lực căng đai :

Lực tác dụng lên trục: R=3S 0 sin

Cả hai phương án thiết kế đều đáp ứng yêu cầu, nhưng phương án 1 được lựa chọn vì bộ truyền đai có kích thước nhỏ gọn Do đó, chúng ta đã tiến hành thiết kế bộ truyền đai với các thông số hình học phù hợp.

Câu hỏi ôn tập chương 3 Câu 3.1

Nêu cấu tạo chính, ưu nhược điểm và phạm vi sửdụng của truyền động đai Có vẽhình minh hoạ.

Nêu các loại truyền động đai Có vẽhình minh hoạ.

Nêu các loại dây đai Có vẽhình minh hoạ.

Nêu các thông sốhình học chính của truyền động đai Có vẽhình minh hoạ.

Trình bàyứng suất trong đai Có vẽhình minh hoạ.

Vẽ đồ thị đường cong trượt Qua đồthị giải thích tại sao bộtruyền đai làm việc có lợi nhất khi ψ = ψ 0

Trình bày các lực tác dụng trong bộtruyền đai.

Trình bày cách tínhđai theo độbền lâu.

Trình bày cách tínhđai theo khả năng kéo.

Trình bày trình tựthiết kếbộtruyền đai dẹt.

Trình bày trình tựthiết kếbộtruyền đai thang.

BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT

BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT

BỘ TRUYỀN XÍCH

BỘ TRUYỀN VÍT - ĐAI ỐC

PHÂN TÍCH CHỌN BỘ TRUYỀN

CÁC CHI TIẾT MÁY ĐỠ