Nguyên lý máy mối ghép ren

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Chương 13:
I.

MỐI GHÉP REN

Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo, ưu và nhược điểm
1.2 Ren
1.3 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren

II. Tính bulơng (Vít)

2.1 Các dạng hỏng của bu lơng và chỉ tiêu tính tốn
2.2 Tính bu lơng ghép lỏng chịu lực dọc trục bulơng
2.3 Tính bu lơng được xiết chặt, khơng có ngoại lực tác dụng

III. Tính mối ghép nhóm bu lơng
3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vng góc với trục bulơng
3.2 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vng góc với mặt phẳng ghép
1

Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

I. Khái niệm chung
1.1 Cấu tạo, ưu và nhược điểm

+ Mối ghép ren là mối ghép tháo được.
+ Mối ghép hình thành nhờ các chi tiết có ren ghép lại
với nhau: Bulơng và đai ốc; vít,...
+ Ghép bằng ren dùng nhiều trong ngành chế tạo máy
 Ưu điểm  Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp


Có khả năng tự hãm  Cố định chi tiết máy ở bất kỳ vị trí nào



Giá thành thấp  được tiêu chuẩn hóa

 Nhược điểm  Độ bền mỏi của mối ghép giảm  Ứng suất tập trung tại chân ren.
2

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

1


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

1.2 Ren

- Bước ren p
- Bước xoắn vít pz =Z.p

tg =

=

Loại ren theo bước lớn và bước nhỏ

pz

- Góc vít



d2

d2

Loại ren theo chiều đường xoắn ốc



Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

3

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

1.2 Ren  Thông số hình học của Ren hình trụ
Đai ốc

Vít
Đường kính vịng ngồi (mm)
Đường kính vịng trong (mm)
Đường kính trung bình (mm)
Chú ý: với ren vng thì

=

+
2

4

=

+
2

Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

2

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Vít cấy

1.3 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren

+ Bulơng
+ Vít
+ Vít cấy

 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren

+ Đai ốc
+ Vòng đệm
+ Bộ phận hãm

Vòng đệm vênh

Vít

Bulơng

Đai ốc

Bộ phận hãm
Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy

5

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren
Bulơng

Đai ốc

Đai ốc

Đệm vênh

Vít

Vít cấy

Đệm vênh
6

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

3


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Một số biện pháp phòng lỏng

Đệm gập

Gài dây thép

Chốt chẽ

Đệm hãm có ngạnh
Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy

7

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

II. Tính tốn bulơng (Vít)

2.1 Tính bulông ghép lỏng chịu lực dọc trục
- Ứng suất kéo do F gây ra (điều kiện bền)

d1

F - lực tác dụng dọc trục bulông, (N)

=

≤

Ứng suất cho phép của vật liệu bulơng, MPa.

4

Móc cẩu
d1 - đường kính trong của bulơng, (mm)

- Đường kính d1 cần thiết của bulơng được xác định
8

≥

4

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

4


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Ví dụ: Xác định đường kính d1 của bulơng để lắp một vịng chịu tải F = 20000
(N) như hình lắp khi khơng tải. Vật liệu là thép CT3 có

Biết
HD giải:

= 0,6

= 220 (MPa).

.

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

9

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

II. Tính tốn bulơng (Vít)

2.2 Tính bulơng được xiết chặt khơng có ngoại lực tác dụng
- Ứng suất kéo do V gây ra
V - lực xiết bulông, (N)
=

≤
4

Ứng suất cho phép của vật liệu bu lông, MPa.

d1 - đường kính trong của bulơng, (mm)
là góc mà sát tương đương
= arct g(

- Mô men trên ren được tính
=

tan

+

2

)

d2 - đường kính trung bình, (mm)
10

Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

5


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

- Ứng suất xoắn do Mr gây nên

=

=

tan

+

2 = 8 tg

+

16
Theo thuyết bền thứ 4
đ

=

+3

=

+3

8 tg

+
Đường kính
trong bulơng

4

đ

=

1 + 12

tg

+

4 ∗ 1,3 ∗

≥

= 2 30 ; = 0,2
và
= 1,1
đ
đ

≈ 1,3
11

= 1,3

=

1,3

≤

4
Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Ví dụ: Xác định đường kính d1 của bulơng trong bộ căng vít có ren trái và phải
chịu tải F = 30000 (N) như hình lắp khi khơng tải. Vật liệu là thép C35 có
= 300 (MPa). Biết hệ số an tồn

= 2,5

HD giải:

12

Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

6


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

II. Tính tốn bulơng (Vít)

là hệ số ma sát

Bulơng lắp khơng có khe hở

2.3 Tính bulơng chịu lực ngang
≥
là lực xiết
S3

=

Bulơng lắp có khe hở

S2

S1

=

=

1,3

Ứng suất do lực kéo gây ra

4

Đường kính trong bu lơng

≥

≤
1,3.4.

=

1,3.4. .
.
. .
Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy

13

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Ngun lý – Chi tiết máy

II. Tính tốn bulơng (Vít)

Bulơng lắp khơng có khe hở

2.3 Tính bulơng chịu lực ngang

S1

 Tính bu lơng theo độ bền cắt
4.

S2

≤
4

 Đường kính thân bu lơng

≥

4.
. .

S3

=

 Tính bu lơng theo độ bền dập
=

.

.

≤
 giá trị nhỏ nhất giữa (S1+S3) và S2
14

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

7


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Ví dụ: Tính các bu lơng của khớp nối mặt bích như hình, truyền cơng suất P = 40 kW với
tốc độ n = 250 (vịng/phút); đường kính đi qua tâm của bu lơng D0 = 220 mm. Tính tốn cho
hai phương án: bu lơng được lắp khơng có khe hởvà có khe hở. Hệ số ma sát giữa hai đầu của
nửa khớp là f = 0,2. Hai mặt bích được nối nhau bằng 6 bu lông vật liệu thép C45. Biết
=470 (MPa),

=141 MPa và hệ số an toàn S = 5

HD giải:

15

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Bu lơng lắp khơng có khe hở:

 Bu lơng lắp có khe hở:

16

Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

8


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

III. Tính mối ghép nhóm bulơng

Các chi tiết máy được ghép là khá cứng
+ Các giả thiết
Các bulông trong mối ghép có cùng kích thước và độ cứng

3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vng góc với trục bulơng
 Chịu lực F đi qua trọng tâm của mối ghép

=

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

17

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Chịu mô men M nằm trong mặt phẳng của tấm ghép
là hệ số ma sát

+ Mối ghép có khe hở
số bu lông trong mối ghép

=

+

+⋯+

= .

≥
=
. .
Vậy lực xiết

= .

à ℎệ ố

à : 1,5 ÷ 2,5

cần thiết đối với mỗi bu lông
18

=

là khoảng cách từ
trọng tâm mối ghép đến
tâm bu lông

∑
Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

9


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Khi các bu lông sắp xếp tùy ý
=

=⋯=

=

= const

∑

=

 Trường hợp mối ghép có bu lơng nằm

M

cách đều trọng tâm nhóm bu lơng
2
=
=
∑
+ Mối ghép khơng có khe hở
Tải trọng tác dụng trực tiếp lên thân các bu lông. Độ bền của bu
lơng và các tấm ghép được tính theo độ bền cắt và độ bền dập
19

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vng góc với trục bulông
 Chịu lực F không đi qua trọng tâm của mối ghép
 Dời lực F về tâm nhóm bu lơng, ta có một
lực F và một mơ men T
 Khi đó mối ghép xem như chịu tác dụng

đồng thời tải trọng F đi qua trọng tâm mối
ghép và mô men T
 Xác định được lực Fi và FTi tác dụng lên bu
lông thứ i
20

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

10


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Xác định được lực Fi tác dụng lên bu lông thứ i

Ví dụ

=
 Xác định được lực FTi tác dụng lên bu lông thứ i
=

∑

 Tải trọng tác dụng lên bu lông 1:
=
 Lực tác dụng lên bu lông 2:

=

+

+2

.

co s

+
21

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

 Với mối ghép có khe hở:
=
 Với mối ghép khơng có khe hở  Tải trọng tác dụng lớn nhất tác dụng lên
thân bu lông.  Độ bền của bu lơng và các tấm ghép được tính theo
độ bền cắt và độ bền dập.

22

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

11


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Ví dụ: Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 2000 N, được giữ chặt với cột thép bằng
nhóm 3 bulong lắp có khe hở như hình. Các kích thước a = 300 mm, L= 1000mm. Hệ
số ma sát f = 0,15, hệ số an toàn k = 1,2; Vật liệu bulơng làm bằng thép CT3 có ứng
suất kéo cho phép [

]= 110 MPa. Xác định đường kính d1 của và chọn bulong?

HD giải:

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

23

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Bulông
d1, mm

M6
4,917

M8
6,647

M10
8,376
24

M12
10,106

M16
13,835

M20
17,294

M24
20,752

M30
26,211

M36
31,670

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

12


- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

Ví dụ: Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 3000 N, được giữ chặt với cột thép bằng
nhóm 3 bulong lắp có khe hở như hình. Các kích thước a = 400 mm, L= 1000mm. Hệ
số ma sát f = 0,2, hệ số an toàn k = 1,2; Vật liệu bulơng làm bằng thép CT3 có ứng suất
kéo cho phép [

]= 115 MPa. Xác định đường kính d1 của và chọn bulong?

Bulông
d1, mm

M6
4,917

M8
6,647

M10
8,376
25

M12
10,106

M16
13,835

M20
17,294

M24
20,752

M30
26,211

M36
31,670

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

- Đỗ Văn Hiến -

Nguyên lý – Chi tiết máy

26

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

13