Chọn kiểu lắp ghép tiêu chuẩn khi thiết kế

Trong chế tạo máy dệt, máy nông nghiệp người ta thường sử dụng ngay những trục thép cán sẵn mà không cần gia công cắt gọt nữa. Vì vậy việc sử dụng lắp ghép trong hệ thống trục lại thuận lợi hơn và kinh tế hơn. Cũng như vậy khi chế tạo các dụng cụ nhỏ chính xác như trong công nghiệp sản xuất đồng hồ chẳng hạn, người ta thường sử dụng ngay những trục thép cán chính xác. Vì gia công cắt gọt những trục kích thước nhỏ, đặc biệt là dưới 1mm là khó và đắt hơn là gia công các lỗ nhỏ. Do vậy sử dụng lắp ghép trong hệ thống trục cũng thuận lợi và kinh tế hơn.

Trên hình 3-7 biểu thị ổ ở trạng thái làm việc, trục bị nâng lệch về phía quay do tác động của nêm dầu, do đó độ hở S của lắp ghép được phân bố như sau: tại chỗ bề mặt trục và ổ gần nhất, tức là chiều dày nhỏ nhất của nêm dầu thì độ hở là h, còn ở phía đối diện thì độ hở là S - h. Với e là độ lệch tâm tuyệt đối của trục trong ổ thì:

h = 2

S - e = 2

S ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝⎛ ư S

e 1 2

h = 2

S (1 - χ) (3-5)

với χ =

) 2 / S (

2 là độ lệch tâm tương đối của trục trong ổ.

Để tính toán chọn kiểu lắp cho mối ghép ta dựa theo hai điều kiện:

- Phải đảm bảo ma sát ướt trong ổ, nghĩa là với chiều dày nhỏ nhất cho phép [h_min] dầu vẫn phải đảm bảo ma sát ướt trong ổ, muốn vậy phải đảm bảo điều kiện:

[h_min] ≥ k(R_ZD + R_Zd + γ_b) ≈ k(4R_aD + 4 R_aD + γ_b) (3-6) trong đó:

k - hệ số dự trữ tin cậy, k ≥ 2;

γ_b - lượng bổ sung đảm bảo màng dầu không bị phá vỡ: γ_b = (2 ữ 3)μm;

R_ZD, R_Zd và R_aD, R_ad - các thông số đặc trưng nhám bề mặt ổ và bề mặt trục.

- ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất: theo điều kiện ma sát ướt thì h ≥ [h_min] khi h đạt giá trị lớn nhất có thể thì điều kiện ma sát ướt được đảm bảo một cách tin cậy nhất, do đó ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất. Độ hở ứng với trạng thái đó gọi là độ hở tốt nhất, Stnh. Để đảm bảo điều kiện thì độ hở trung bình Sm của kiểu lắp mà ta chọn phải gần nhất với giá trị S_tnh: S_m≈ S_tnh

Dựa theo lý thuyết thủy động học của dầu trong ổ người ta đã tìm được quan hệ giữa h và S như sau:

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ +

=

2 2 2

1

2 m

d pS

S h m

μω

(3-7)

Trong đó:

m₁, m₂ - hệ số cố định phụ thuộc vào tỉ số L/d (tỉ số giữa chiều dài ổ và đường kính danh nghĩa lắp ghép ổ);

p - áp lực riêng trung bình của ổ, N/m²;

R - tải trọng hướng tâm tác dụng lên ngõng trục, N;

ω - tốc độ góc của trục, rad/s: ω = πn 30 ; n- số vòng quay của trục trong một phút, v/ph

Hình 3-8. Quan hệ giữa h- chiều dày nhỏ nhất của nêm dầu và S - độ hở của mối ghép.

Nếu biểu thị bằng hình học quan hệ giữa h và S ta được đồ thị như hình 3-8.

Từ đồ thị ta thấy rằng:

+ Độ hở tốt nhất (S_tnh ) là giá trị S khi đạt giá trị lớn nhất h'.

+ ứng với giá trị thỏ nhất cho phép của chiều dày nêm dầu [h_min], ta cũng xác định được hai giá trị độ hở nhỏ nhất và lớn nhất cho phép [S_min], [S_max].

Từ biểu thức (3-5), ta tính được:

[Smin] = 2[h_min]

1 -χ_min ≥ 0,3 (3-8)

χ_min - độ lệch tâm tương đối khi độ hở S = [S _min].

Khi ổ làm việc với độ hở cho phép nhỏ nhất [S_min] thì vẫn có khả năng xuất hiện dao động tự kích thích của trục trong ổ nếu như χ < 0,3. Dao động đó dễ dẫn tới phá hoại sự hình thành màng dầu bôi trơn, vì vậy độ lệch tâm tương đối χ_min ứng với độ hở cho phép nhỏ nhất phải lớn hơn hoặc bằng 0,3.

[S_max] = 2h_min

1 -χ_max (3-9)

χ_max độ lệch tâm tương đối khi độ hở S = [S_max].

Giá trị độ hở lớn nhất của lắp ghép mà ta chọn cần phải tính đến sự tăng độ hở do độ mòn của nhám bề mặt, độ mòn lớn nhất có thể là 2(R_zD + R_zd) ≈ 8(R_aD+ R_ad ).

Như vậy đặc tính của kiểu lắp mà ta chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau:

S_min ≥ [S_min] với χ_min ≥ 0,3

S h

h’

h_min

S_tnh S_max S_min

S_max < [S_max] - 8(R_aD + R_ad ) S_m ≈ S_tnh.

Để xác định trị số [S_max ], [S_min], S_tnh ta phải xác định các giá trị χ_min, χ_max, χ_tnb xuất phát từ công thức quan hệ sau:

( )

[

1 CR

]

p 2

h d μω ưχ

= (3-10)

C_R - hệ số tải trọng của ổ, là đại lượng không thứ nguyên và phụ thuộc vào vị trí trục trong ổ. Nếu đặt A = (1 - χ) C_R thì:

p 2

h= d μω.A (3-11)

Ta suy ra: A_h =

[ ]

d p h 2 _min

μω (3-12)

Quan hệ giữa A và χ được xác lập bằng thực nghiệm và cho dưới dạng đồ thị hoặc bảng (bảng 3-9). Từ (3-13) ứng với giá trị [h_min] ta xác định được A_h, ứng với A_h và tỉ số l/d ta xác định được χ_min và χ_max theo bảng 3-9.

Từ bảng 3-9 ta xác định được giá trị lớn nhất A_max ứng với tỉ số l/d_N đã cho.

Từ quan hệ (3-12) ta thấy A đạt giá tri lớn nhất khi h là lớn nhất, tức là ứng với điều kiện ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất. Giá trị A ứng với điều kiện này được kí hiệu là Atnh = Amax. ứng với Atnh ta có giá trị χ_tnh (theo bảng 3-9) và giá trị Stnh

được xác định theo công thức:

S_tnh = 2[h_min]A_tnh

1 - χ_tnh A_h (3-13)

Trong trường hợp χ_min <O,3 thì điều kiện (3-8) không thỏa mãn, khi đó độ hở nhỏ nhất cho phép được tính như sau:

[S_min] =2,857[h_min]Aχ

A_h (3-14)

Trong đó:

A_h được xác đinh theo (3-12);

A_χ xác định được từ bảng 3-9, ứng với giá trị nhỏ nhất của χ(χ = 0,3).

Ví dụ:

Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho mối ghép ổ trượt làm việc trong điều kiện ma

Bảng 3-9.

Giá trị của thông số A_h

l/dN

χ 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 2,0 0,3

0,4 0,5

0,200 0,225 0,232

0,255 0,274 0,282

0,299 0,319 0,327

0,339 0,360 0,367

0,375 0,397 0,402

0,408 0,431 0,434

0,438 0,461 0,462

0,464 0,487 0,487

0,488 0,510 0,508

0,509 0,531 0,527

0,547 0,566 0,558

0,611 0,626 0,609 0,6

0,65 0,7

0,233 0,230 0,227

0,281 0,276 0,271

0,324 0,317 0,310

0,361 0,352 0,344

0,394 0,383 0,372

0,423 0,410 0,396

0,448 0,433 0,417

0,469 0,452 0,434

0,488 0,469 0,450

0,504 0,484 0,463

0,531 0,507 0,484

0,576 0,547 0,518 0,75

0,8 0,85

0,220 0,208 0,200

0,262 0,251 0,234

0,298 0,283 0,261

0,328 0,330 0,284

0,351 0,322 0,302

0,375 0,350 0,317

0,393 0,367 0,329

0,408 0,378 0,339

0,421 0,398 0,347

0,432 0,398 0,354

0,450 0,413 0,366

0,479 0,437 0,384 0,9

0,925 0,95

0,179 0,169 0,145

0,206 0,193 0,164

0,228 0,212 0,178

0,246 0,226 0,188

0,259 0,237 0,196

0,270 0,246 0,202

0,279 0,253 0,207

0,286 0,259 0,211

0,292 0,264 0,215

0,297 0,268 0,217

0,305 0,274 0,222

0,318 0,284 0,229 0,975

0,99

0,115 0,081

0,127 0,087

0,135 0,091

0,141 0,095

0,146 0,096

0,149 0,098

0,152 0,100

0,154 0,101

0,156 0,101

0,158 0,102

0,160 0,103

0,164 0,105

ω = 157 rad/s (1500 v/ph). Dầu tuabin 22 với độ nhớt động học ở t = 50⁰C là: μ = 19.10^-3N.s/m².

Nhám bề mặt lắp ghép có đặc trưng là R_aD = R_ad = 0,8 μm. Tiến hành tính toán chọn kiểu lắp ghép theo thứ tự sau:

+ Tính chiều dày nhỏ nhất cho phép của nêm dầu theo công thức (3-6):

[h_min] = 2(4R_aD + 4R_ad + γ_b với k = 2, γ_b = 2μm;

[h_min] = 2(3,2 + 3,2 + 2) = 16,8.10^-6 m.

+ Tính hệ số A_h theo công thức (3-12):

A_h =

6 3 3

6

10 . 47 , 1

157 . 10 . 10 19 . 75

10 . 8 , 16 . 2

ư ư

ư ≈ 0,314

Từ bảng 3-9 khi l/d = 1 và ứng với A_h = 0,314 thì χ < 0,3, điều kiện (3-8) không thoả mãn. Nên độ hở nhỏ nhất cho phép được tính theo (3-14):

[S_min] = 2,857[h_min] Aχ

Ah

Từ bảng 3-9 khi l/d = 1 và χ = 0,3 thì A_χ = 0,438, vậy:

[S_min] = 2,857.16,8.10^-6 . ≈ 314 , 0

438 ,

0 67.10^-6 m = 258μm

Cũng từ bảng 3-9 khi A_h = 0,314 thì χ_max = 0,87, ta tính được:

[S_max] = 2[h_min]

1-χ_max ⁼ _ư ^≈

ư

0,87 1

2.16,8.10 ⁶

258.10^-6m = 258μm + Tính độ hở tốt nhất (S_tnh) theo công thức (3-13).

Ta biết độ hở tốt nhất khi h đạt giá trị lớn nhất có nghĩa là Ah cũng đạt giá trị lớn nhất A_hmax = A_tnh (theo bảng 3-9). Khi l/d_N = 1 thì A_tnh = 0,464 và χ_tnh = 0,48. Vậy:

A_tnh = ⋅ ≈

ư 0,314

0,464 0,48

1

2.16,8.10⁶

96.10^-6m = 96μm

Theo các kết quả tính được và đối chiếu với đặc tính của các kiểu lắp tiêu chuẩn TCVN 2245-99 ta chọn kiểu lắp cho mối ghép là:

⎟⎟

⎟⎟

⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎜⎜

⎜

⎝

⎛

ư φ +

0,106 0,060 0,030 e8

75H7 ,

lắp ghép có đặc tính: S_min = 60 μm

S_max = 136 μm

S_m = 98 μm.

b. Chọn kiểu lắp trung gian tiêu chuẩn

Lắp ghép trung gian được sử dụng đối với các mối ghép cố định nhưng chi tiết cần tháo lắp và đảm bảo định tâm tốt các chi tiết lắp ghép. Khi chọn lắp ghép trung gian, cần phải tính xem với đặc tính của lắp ghép thì xác suất nhận được độ dôi và độ hở là như thế nào.

Độ dôi nhận được trong lắp ghép trung gian có giá trị tương đối nhỏ, do vậy thường không yêu cầu kiểm tra chi tiết theo độ bền trừ trường hợp chi tiết có thành rất mỏng. Đội dôi của lắp ghép không đủ đảm bảo truyền mô men xoắn lớn hoặc lực lớn nên thường dùng các chi tiết phụ như then, chốt, vít v.v... để đảm bảo truyền mô men xoắn hoặc lực dọc trục. Đôi khi người ta cũng sử dụng lắp ghép trung gian đối với những mối ghép không có chi tiết kẹp chặt phụ, ví dụ: khi lực làm dịch chuyển chi tiết là rất nhỏ, khi chiều dài mối ghép lớn hoặc khi sự cố định tương đối của các chi tiết lắp ghép không phải là điều kiện bắt buộc để đảm bảo chất lượng làm việc của chúng.

Độ hở nhận được trong lắp ghép trung gian cũng tương đối nhỏ nên các chi tiết lắp ghép không có khả năng dịch chuyển lớn.

Các kiểu lắp trung gian được phân biệt bởi xác suất xuất hiện độ dôi hoặc độ hở. Xác suất nhận được độ dôi càng lớn thì lắp ghép càng bền chắc. Các lắp ghép bền chắc được sử dụng để định tâm chính xác các chi tiết lắp ghép khi tải trọng va đập và chấn động lớn, để đảm bảo sự cố định của các chi tiết lắp ghép mà không cần kẹp chặt phụ. Tuy nhiên việc thực hiện lắp ghép với kiểu lắp bền chắc là phức tạp và đòi hỏi lực ép lớn. Bởi vậy khi cần tháo lắp thường xuyên hoặc khi thực hiện lắp ghép các chi tiết có khó khăn thì nên sử dụng các kiểu lắp trung gian kém bền chắc hơn.

Miền dung sai kích thước chi tiết ứng với các lắp ghép trung gian tạo thành một dãy rất sát nhau và phủ nhiều lên nhau, do đó tạo điều kiện dễ dàng cho việc chọn kiểu lắp cho các mối ghép mà đặc tính yêu cầu của nó rất nhạy đối với sự thay đổi độ dôi và độ hở. Miền dung sai tiêu chuẩn ứng với lắp ghép trung gian được sử dụng phổ biến đối với các bề mặt trục và lỗ hộp lắp với ổ lăn, bánh răng với trục. Nhưng đặc tính của các lắp ghép với ổ lăn thì khác với lắp ghép trung gian bình thường do sự phân bố đặc biệt của thiền dung sai kích thước các vòng ổ lăn.

Lắp ghép trung gian được quy định ở các cấp chính xác tương đối cao: từ IT4 ữ IT7 đối với trục và IT5 ữ IT8 đối với lỗ. Kích thước lỗ trong các kiểu lắp trung gian thường ở cấp chính xác thấp hơn một cấp so với cấp chính xác kích thước trục. Dãy kiểu lắp trung gian cơ bản là dãy mà kích thước trục ở cấp chính xác IT6 còn kích thước lỗ ở cấp chính xác IT7.

Chọn các kiểu lắp trung gian khi thiết kế thường được tiến hành theo kinh nghiệm. Việc tính toán ít được tiến hành và chủ yếu là để kiểm nghiệm lại. Tính toán có thể bao gồm:

Tính xác suất nhận được độ dôi và độ hở của lắp ghép:

Hình 3-9. Đặc tính lắp ghép . (N=0) x y

P_(N)

3α 3α

c P_(S)

- Tính toán độ hở lớn nhất theo độ lệch tâm cho phép của các chi tiết lắp ghép. Ví dụ: đối với bánh răng thì cần phải giới hạn độ đảo vành răng, còn trong cơ cấu đảo chiều thì tính toán độ dịch chuyển cho phép của chi tiết để giảm tác động động lực học.

- Tính toán độ bền của chi tiết (chỉ với những chi tiết thành mỏng) và lực lắp ghép lớn nhất cần thiết ứng với độ dôi lớn nhất của lắp ghép.

- Tính xác suất nhận được độ dôi và độ hở của lắp ghép.

Để tính xác suất nhận được độ hở và độ dôi ta coi kích thước loạt chi tiết chế tạo tuân theo luật phân bố chuẩn (phân bố Gauss). Do vậy đặc tính lắp ghép (độ dôi N và độ hở S) cũng tuân theo luật phân bố chuẩn. Giả sử một lắp ghép trung gian có độ dôi N (S) phân bố theo quy luật Gauss (hình 3-9).

Sai lệch bình phương trung bình của độ dôi là:

( ) d²

2 D S

N T T

6

σ = 1 +

T_D, T_d - dung sai kích thước lỗ và kích thước trục.

Độ dôi trung bình của lắp ghép:

N_m = Nmax+Nmin

2 = Nmax-Smax

2

ở đây ta coi trường hợp xuất hiện độ hở, tức là xuất hiện độ dôi âm, nên khi tính N_m thì N_min bằng S_max mang dấu âm ( ngược lại cũng có thể coi trường hợp xuất độ dôi là xuất hiện độ hở âm).

Điểm c ứng với giá trị N = 0 và S = 0 có tọa độ là x_c, từ đồ thị (hình 3-9) ta có:

X_c = N_m → Z_c = X_c σ_N

Như vậy xác suất xuất hiện độ hở - P(S) và độ dôi P (N) là:

P(s) = 0,5 -

∫

^{c ydx}

0

= 0,5 - φ(Z_c)

P(N) = 0,5 +

∫

^{c ydx}

0

= 0,5 + φ(Z_c)

Ví dụ: tính xác suất hiện độ hở và độ dôi của lắp ghép φ65H7 n6 .

Từ bảng tiêu chuẩn (TCVN 2245-99) ta tra được sai lệch và dung sai của kích thước lắp ghép:

φ65H7

⎩⎨

⎧

= +

= 0 EI

0,03

ES → T_D = 30 μm φ65n6

⎩⎨

⎧ +

= +

=

0,020 ei

0,039

es → T_d = 19 μm Đặc tính của lắp ghép là:

⎩⎨

⎧

μ

= μ

= m 10 S

m 39 N

max max

Đặc trưng của quy luật phân bố là:

N_m = N_max-S_max

2 = 39-10

2 = 14,5 μm σN = 1

6

2 d 2

D T

T + = 1 6

2

2 19

30 + ≈5,9 μm Z_C = x_C

σ_N = N_m σ_N =

9 , 5

5 ,

14 = 2,46 Từ bảng 2.1, ứng với Z_c = 2,46 ta được:

φ(Z_C) = φ(2,46) = 0,493.

Vậy xác suất xuất hiện độ dôi và độ hở tính theo phần trăm là:

P_(N) = 0,5 + φ(2,46) = 0,5 + 0,493 = 0,993 → 99,3%

P_(S) = 0,5 - φ(2,46) = 0,5 – 0,493 = 0,007 → 0,7%

c. Chọn kiểu lắp có độ dôi tiêu chuẩn.

Lắp có độ dôi được sử dụng đối với các mối ghép cố định không tháo (hoặc chỉ tháo trong trường hợp đặc biệt khi sửa chữa) không có chi tiết kẹp chặt phụ như: vít, chốt, then...

Sự cố định tương đối giữa hai chi tiết lắp ghép đạt được là do sức căng giữa hai bề mặt tiếp xúc của chi tiết. Sức căng đó phát sinh do tác động của biến dạng lớp vật liệu bề mặt tiếp xúc và tỉ lệ với độ dôi của lắp ghép. Trong đa số các trường hợp lắp ghép thì độ dôi gây ra biến dạng đàn hồi của bề mặt tiếp xúc.

Nhưng trong các lắp ghép có độ dôi tương đối lớn hoặc chi tiết lắp ghép chế tạo từ hợp kim nhẹ, chất dẻo thì phát sinh biến dạng đàn hồi dẻo (biến dạng dẻo ở một hoặc cả hai chi tiết lắp ghép nhưng không truyền lan ra cả chiều dày vật liệu) hoặc biến dạng dẻo (biến dạng truyền lan ra tất cả chiều dày vật liệu). Sử dụng lắp ghép như vậy trong nhiều trường hợp là có thể và hợp lý.

Việc đảm bảo cố định các chi tiết trong mối ghép khi truyền tải bằng lắp chặt cho phép làm đơn giản hóa kết cấu và lắp ráp chi tiết. Rất ít trường hợp phải

dùng bổ sung chi tiết kẹp chặt phụ, trừ khi truyền mô men xoắn hoặc lực dọc trục rất lớn.

Với cùng trị số độ dôi nhưng độ bền chắc của mối ghép còn phụ thuộc vào vật liệu, kích thước chi tiết, nhám bề mặt lắp ghép, phương pháp lắp... Do vậy việc chọn lắp ghép không chỉ dựa vào những mối ghép tương tự đã biết mà còn phải dựa trên tính toán sơ bộ độ đôi và ứng suất phát sinh, đặc biệt khi sử dụng lắp ghép có độ dôi tương đối lớn. Đối với các sản phẩm sản xuất hàng loạt và hàng khối thì cần tiến hành kiểm tra thử trước các lắp ghép có độ dôi đã chọn.

Các phương pháp thực hiện lắp ghép có độ dôi

- Lắp bằng máy ép nhờ lực chiều trục của nó ở nhiệt độ bình thường, lắp như vậy gọi là lắp ép dọc.

- Lắp bằng cách nung nóng trước chi tiết bao (lỗ) hoặc làm lạnh chi tiết bị bao (trục) đến nhiệt độ xác định rồi tiến hành lắp. Đây là phương pháp biến dạng nhiệt hay còn gọi là phương pháp ép ngang.

Chọn phương pháp lắp cho mỗi trường hợp cụ thể phải dựa vào: hình dạng, kích thước chi tiết lắp ghép, giá trị độ dôi, thiết bị thích hợp hiện có để lắp...

Lắp bằng máy ép là đơn giản và thường dùng nhất. Nó được sử dụng ưu việt khi độ dôi không lớn lắm (đến 0,001d). Tuy nhiên nó có một số nhược điểm: biến dạng không đồng đều của các chi tiết thành mỏng, có thể gây hư hỏng bề mặt lắp ghép, yêu cầu máy công suất lớn, yêu cầu cao đối với nhám bề mặt lắp ghép.

Lắp ghép bằng phương pháp biến dạng nhiệt được sử dụng khi độ dôi tương đối lớn và cả khi độ dôi không lớn lắm. Lắp ghép đảm bảo chất lượng cao của mối ghép vì ít bị hư hỏng bề mặt lắp ghép và giảm ảnh hưởng của nhám bề mặt.

+ Lắp bằng cách nung chi tiết bao, nhiệt độ cần nung là:

t_D ≈ N_max + S

αD +t , ⁰C

+ Lắp bằng cách làm lạnh chi tiết bị bao, nhiệt độ cần làm lạnh là:

t_D ≈ - N_max + S

αD +t , ⁰C Trong đó:

t - nhiệt độ ở phòng thực hiện lắp, ⁰C.

S - độ hở tối thiểu cần thiết khi thực hiện lắp ráp, mm.

S phụ thuộc vào khối lượng, kích thước chi tiết và đồ gá sử dụng (thường lấy bằng S_min của lắp ghép H/g).

α - hệ số dãn nở dài khi nung nóng hoặc làm lạnh.

Trong trường hợp đặc biệt hoặc trong chế tạo máy lớn thì khi tính nhiệt độ nung nóng (làm lạnh) cần phải tính đến sự giảm nhiệt độ (tăng nhiệt độ) do vận chuyển chi tiết từ chỗ nung đến chỗ lắp.

Tính toán chọn kiểu lắp có độ dôi tiêu chuẩn

Chọn kiểu lắp có độ dôi tiêu chuẩn cho mối ghép có thể được tiến hành dựa trên cơ sở tính toán để đảm bảo hai điều kiện sau:

- Đảm bảo độ bền chắc của mối ghép, tức là đảm bảo không có dịch chuyển tương đối giữa hai chi tiết lắp ghép khi có ngoại lực tác dụng.

- Đảm bảo độ bền của các chi tiết lắp ghép, đảm bảo không phá hỏng bề mặt lắp ghép do ứng suất phát sinh dưới tác dụng của độ dôi lắp ghép.

Với điều kiện thứ nhất cho ta xác định được độ dôi cho phép nhỏ nhất [N_min] đủ đảm bảo truyền lực (mô men xoắn hoặc lực chiều trục). Với điều kiện thứ hai cho phép ta xác định được độ dôi cho phép lớn nhất [N_max] đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo của bề mặt lắp ghép dưới tác động của độ dôi.

N/2

l d

d

d 2 A

A

A-A

Hình 3-10. Lắp ghép ống dày.

Cơ sở tính toán dựa trên bài toán tính sức bền mối ghép ống dày (bài toán Lamê) (hình 3-10).

Quá trình tính toán được thực hiện như sau:

+ Tính áp lực riêng nhỏ nhất yêu cầu [p_min] trên bề mặt tiếp xúc của mối ghép theo trị số ngoại lực tác dụng và kích thước của mối ghép (d).

- Khi truyền mô men xoắn:

[p_min] = f d

M 2

2 x

π l , N/m² (3-15)

Khi truyền lực chiều trục P:

[p_min] =

f d

P

π l , N/m² (3-16) - Khi truyền đồng thời cả mô men xoắn và lực chiều trục:

[p_min] =

f d

d M P 2

2 2 x

π l

⎟⎠

⎜ ⎞

⎝ +⎛

, N/m² (3-17)

Trong đó:

P - lực chiều trục, N;

M_x - Mô men xoắn, Nm;

l - chiều dài bề mặt lắp ghép, m;

f - hệ số ma sát theo hướng tác dụng của lực.

+ Xác định độ dôi tính toán nhỏ nhất đủ đảm bảo truyền lực:

N_{min tt} = [p_min]. d ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ +

2 2 1 1

E C E

C (3-18)

El, E2 là môđun đàn hồi của vật liệu chi tiết bị bao và chi tiết bao, N/m². C_l, C₂ là hệ số Lamê xác định như sau:

2 2

2 2

2 2

2 1 1

2 1

1

d 1 d

d 1 d C

; d

1 d d 1 d

C +μ

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝ ư⎛

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝ +⎛

= μ

ư

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝ ư⎛

⎟⎠

⎜ ⎞

⎝ +⎛

=

μ₁, μ₂ là hệ số poatson tương ứng với chi tiết bị bao và bao.

d là kích thước danh nghĩa của mối ghép.

d₁ là kích thước danh nghĩa đường kính trong chi tiết bị bao. d₂ là kích thước danh nghĩa đường kính ngoài chi tiết bao.

Đối với chi tiết bằng thép thì μ = 0,3; E = (l,96 ữ 2). 10¹¹ N/m², chi tiết bằng gang thì μ = 0,25; E = (0,74 ữ l,05). 10¹¹ N/m².

+ Xác đinh độ dôi cho phép nhỏ nhất khi kể đến ảnh hưởng của nhám bề mặt

[N_min] = N_min.tt + l,2(R_zD + R_zd) ≈ N_min.tt + 5(R_aD + R_ad) (3-19)

Ngoài ảnh hưởng của nhám, người ta còn kể đến ảnh hưởng của những yếu tố khác đến sự thay đổi độ dôi tính toán, ví dụ sự khác nhau giữa nhiệt độ làm

4. Xác định áp lực riêng cho phép lớn nhất [p_max] đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo trên bề mặt tiếp xúc của chi tiết lắp ghép; [p_max] lấy giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị áp lực riêng p₁ và p₂:

p₁ = 0,58 σ_c1

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡ ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝ ư⎛

2 1

d

1 d (3-20)

p₂ = 0,58 σ_c2

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝ ư⎛

2

d2

1 d (3-21)

σ_c1 và σ_c2 giới hạn chảy của vật liệu chi tiết bị bao và chi tiết bao.

5. Xác định độ dôi tính toán lớn nhất:

N_max.tt = [p_max] . d ⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ +

2 2 1 1

E C E

C (3-22)

6. Xác định độ dôi cho phép lớn nhất khi kể đến ảnh hưởng của nhám bề mặt:

[N_max] = N_max.tt + 1,2 (R_ZD + R_Zd)

≈ N_max.tt +5(RaD + Rad) (3-23) 7. Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn: từ bảng hệ thống dung sai và lắp ghép theo TCVN 2245-99 ta chọn một kiểu lắp có đặc tính (N_max, N_min) thỏa mãn điều kiện sau:

N_max < [Nmax] N_min > [N_min] Ví dụ:

Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho mối ghép có kích thước: d = 60mm; 1 = 70mm; d₁ = l0mm; d₂ = l00mm. Dùng để truyền mô men xoắn M_x = 650Nm. Vật liệu chi tiết bằng thép 45 có giới hạn chảy: σ_cl = σ_c2 = σ_c = 35.107 N/m². Chiều cao trung bình của nhám trên bề mặt trục R_zd = 6,3μm, trên bề mặt lỗ R_ZD = 10μm.

- Xác định [p_min] theo (3-15):

[p_min] =

(

^60.10

)

^{.70.10 .0,08}

14 , 3

650 . 2

2 3

3 ư

ư = 2,05.10⁷ N/m² chọn hệ số ma sát f = 0,08

- Xác định N_min theo (3-18):

N_min = [p_min] .d ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

E C C_{1 2}

Trong tài liệu Những khái niệm cơ bản về dung sai vμ lắp ghép (Trang 43-69)