Chương 6 mối ghép ren

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

1


6.1. Khái niệm chung
6.1.1. Cấu tạo, ưu và nhược điểm
•

Mối ghép ren, các tấm ghép được liên kết
với nhau nhờ các chi tiết máy có ren, như:
bu lơng, vít, vít cấy, đai ốc, các lỗ có ren.

•

Các mối ghép ren thường dùng trong thực
tế: mối ghép bu lông, mối ghép vít, mối
ghép vít cấy. Ngồi ra cịn có mối ghép
ren ống, dùng để nối các ống dẫn chất
lỏng, chất khí.

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

2


6.1. Khái niệm chung
6.1.1. Cấu tạo, ưu và nhược điểm
•

Mối ghép bu lông: Các tấm ghép được gia công lỗ, lắp bu lông vào lỗ

các tấm ghép, vặn đai ốc vào bu lông, xiết chặt ép các tấm ghép lại
với nhau. Các tấm ghép không thể đẩy đai ốc xoay trở ra được, do có
hiện tượng tư hãm trong mối ghép ren.

•

Mối ghép vít: Dùng để ghép các tấm ghép, trong đó có một tấm ghép
chiều dày quá lớn. Người ta khoan và làm lỗ ren trên tấm ghép có
chiều dày lớn. Các tấm ghép khác được gia công lỗ. Đặt các tấm
ghép chồng lên nhau, sao cho tâm của các lỗ trùng nhau. Vặn vít vào
lỗ rren, xiết chặt để ép các tấm ghép lại với nhau.

•

Mối ghép vít cấy : Dùng khi có một tấm ghép chiều dày quá lớn và mối
ghép phải tháo lắp nhiều lần trong quá trình sử dụng. Người ta là lỗ
ren trên tấm ghép có chiều dày lớn, làm lỗ trên các tấm cịn lại. vặn vít
cấy vào lỗ ren(cịn gọi là cấy vít), lắp các tấm ghép khác vào vít cấy.
vặn đai ốc vào vít cấy, xiết chặt để ép các tấm ghép lại với nhau.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

3


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Bu lơng, thường là thanh kim loại hình trụ, một đầu có ren để vặn với
đai ốc hoặc lỗ ren, một đầu có mũ hình sáu cạnh hoặc hình vng, để

tra các chìa vặn xiết bu lơng. Ren trên bu lơng được gia cơng bằng
ren, tiện ren, hoặc cán ren.

•

Bu lông được phân ra: bu lông thô, bu lông bán tinh, bu lơng tinh, bu
lắp có khe hở, bu lơng lắp khơng có khe hở.

Giảng viên: Kiều Xn Viễn – Học phần: Chi tiết máy

4


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Vít, có hình dạng, kích thước tương tự như bu lơng, chỉ khác ở phần
mũ. Mũ vít có nhiều hình dạng, mũ vít được xẻ rãnh hoặc làm lỗ 6
cạnh chìm để tra các chìa vặn. vít cũng được tiêu chuẩn hóa.

•

Vít cấy : là thanh hình trụ, hai đầu có ren. Trong đầu ren cấy vào lỗ
ren của tấm ghép, đầu cịn lại vặn với đai ốc.

•

Đai ốc có sáu cạnh, có ren trong. Ren trên đai ốc được gia công bằng
ta rô, hoặc tiện. đai ốc cũng được chia ra: đai ốc thô, đai ốc bán tinh

và đai ốc tinh

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

5


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Vịng đệm, chủ yếu để bảo vệ bề mặt các tấm ghép khơng bị xước,
một số đệm cịn có tác dụng phòng lỏng. các loại đệm thường dùng:
đệm thường, đệm vênh,đệm gập, đệm cánh.

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

6


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Kích thước chủ yếu của mối ghép ren

•

Khi xem xét hình dạng, kích thước của mối ghép ren, người ta quan
tâm đến các kích thước chủ yếu sau đây :

– Chiều dày các tấm ghép, ký hiệu là S1, S2 , mm
– Đường kính thân bu lơng d, mm, giá trị của d lấy theo dãy số tiêu
chuẩn.
Ví dụ : 2; 2,5; 3; 4 ;5; 6; 8; 10; 12; (14); 16; 18; 20; (24); (27); 30; (33); 36; 42; 48;

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

7


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Kích thước chủ yếu của mối ghép ren
– Đường kính chân ren =d1, mm, được tiêu chuẩn hóa theo d.
– Đường kính trung bình d2, mm, d2= (d+d1)/2.
– Chiều dài của thân bu lông l, mm, được lấy theo chiều dài của các tấm
ghép.
– Chiều dài đoạn cắt ren của bu long l1, thường lấy l1≥ 2,5d.
– Chiều cao mũ bu lông, ký hiệu là H1 mm, thường lấy H1 = (0,5 ÷ 0,7)d.
– Chiều cao của đai ốc H, thường lấy H = (0,6 ÷ 0,8)d.
– Bước ren, ký hiệu là pr, mm, giá trị của pr được tiêu chuẩn hóa theo d.
– Giá trị bước ren theo TCVN, mm : 0,5 ; 0,6; 0,7 ; 0,75 ;0,8 ;1,0 ;1,25 ;
1,5 ;1,75; 2,0 ; 2,5 ; 3,0 ; 3,5 ; 4,0.
– Tiết diện mặt cắt ngang của ren, có diện tích mặt cắt A, tiết diện của ren
được tiêu chuẩn hóa.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

8

6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
•

Kích thước chủ yếu của mối ghép ren
– Bước của đường xoắn vít (tạo nên đường ren) λ.
– Góc nâng của đường xoắn vít ,γ ; có tgγ = λ/(π.d2).
– Số đầu mối ren zr ,thường dùng ren một đầu mối.
•

Ren một đầu mối có λ = Pr,

•

Ren hai đầu mối có λ = 2 Pr.

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

9


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

10

6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
Hiện tượng tự nới lỏng và các biện pháp phòng lỏng
•Muốn tháo mối ghép ra, cần phải xoay đai ốc và bu lông theo chiều tháo
ra bằng mô men xoắn Tr = Ft.tg(ρ'– γ).d2/2 +Ft.f.dtx /2.
•Lực Ft càng lớn, thì cần mơ men xoay ra Tr khơng cịn phản lực Ft đẩy lên
bu lơng và đai ốc nữa (Ft= 0).
•Vào thời điểm này, do rung động đai ốc có thể xoay qua, xoay lại. Bị tấm
ghép cản trở, đai ốc khơng xoay vào được.
•Đai ốc có thể tự do xoay theo chiều mở ra.
•Tích lũy rất nhiều thời điểm như thế làm cho đai ốc bị nới lỏng dần ra.
•Một lý do khác góp phần làm mối ghép tự nới lỏng là: do rung động hệ số
ma sát trên bề mặt tiếp xúc của ren giảm đáng kể, góc ma sát tương
đương ρ' giảm, điều kiện tự hãm trong mối ghép có những thời điểm
khơng đảm bảo, vào thời điểm đó đai ốc có thể bị chạy ra một chút.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

11


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
Hiện tượng tự nới lỏng và các biện pháp phòng lỏng
Biện pháp phịng nới Fph lỏng. Có thể phịng lỏng bằng hai cách :
•Tạo phản lực phụ ln ln đẩy bu lông và đai ốc :
– Dùng hai đai ốc ( đai ốc công). Hai đai ốc luôn đảy nhau bằng lực phụ Fph.
– Dùng đệm vênh. Đệm vênh giống như một lị xo, ln đẩy vào đai ốc một
lực phụ Fph.

•Ngăn cản khơng cho bu lơng và đai ốc xoay tương đối với nhau :
– Dùng đệm gập. Vấu của đệm nằm trong rãnh trên thân bu lơng, góc của
đệm gập vào một mặt của đai ốc, sẽ hạn chế chuyển động xoay tương đối
giữa bu lông và đi ốc.
– Dùng đệm cánh. Vấu của đẹm nằm trong rãnh trên thân bu lông, một cánh
của đệm gập vào rãnh trên đai ốc, sẽ hạn chế chuyển động xoay tương
đối giữa bu lông và đai ốc.
– Núng, tán đầu bu lông hoặc hàn đinh đai ốc với thân bu lông, hạn chế
không cho đai ốc chuyển động xoay ra nới lỏng mối ghép.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

12


6.1. Khái niệm chung
6.1.2. Các chi tiết trong mối ghép ren
Hiện tượng tự nới lỏng và các biện pháp phòng lỏng

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

13


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.1. Các dạng hỏng của bu lơng và chỉ tiêu tính tốn
•

Khi xiết chặt bu lơng và đai ốc, các vịng
ren của bu lơng và đai ốc tiếp xúc với
nhau. Các vòng ren của đai ốc chịu lực

xiết V. Các vịng ren trên thân bu lơng
chịu phản lực Ft. Trên mối ghép ren có
thể xuất hiện các dạng hỏng sau :
– Thân bu lông bị kéo đứt rại phần có ren,
hoặc tại tiết diện xát mũ bu lơng. Hoặc bị
xoắn đứt trong q trình xiết đai ốc.
– Các vòng ren bị hỏng do cắt đứt ren, dập
bề mặt tiếp xúc, hoặc bị uốn gẫy. Nếu tháo
lắp nhiều lần, các vịng ren có thể bị mịn.
– Mũ bu lông bị hỏng do dập bề mặt tiếp
xúc, cắt đứt, hoặc bị uốn gẫy.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

14


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.1. Các dạng hỏng của bu lơng và chỉ tiêu tính tốn
•

Kích thước của mối ghép bu lơng 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 đều của các dạng hỏng.

•

Do đó chỉ cần tính tốn để hạn chế một dạng hỏng là các dạng hỏng khác
cũng không xảy ra. Thường người ta kiểm tra mối ghép ren theo điều kiện
bền:
σ ≤ [σk]

•

Trong đó σ là ứng suất sinh re trên tiết diện chân ren của bu lơng, có đường
kính d1 . [σk] là ứng suất kéo cho phép của bu lơng hoặc vít.

•

Điều kiện bền σ ≤ [σk] được dùng để tính tốn kiểm tra bền và thiết kế mối
ghép ren. |Nó được gọi là chỉ tiêu tính tốn của mối ghép ren ghép có khe hở.
Chương này chủ yếu trình bày việc tính tốn mối ghép bu lơng có khe hở.

•

Đối với các mối ghép dùng bu lơng tinh, ghép khơng có khe hở, dạng hỏng
chủ yếu của mối ghép là dập và cắt đứt thân bu lơng. Chỉ tiêu tính tốn và
phương pháp tính mối ghép tương tự như tính mối ghép đinh tán.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

15


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.2. Tính bu lơng ghép lỏng chịu lực
•

Xét mối ghép bu lơng ghép lỏng, chịu lực kéo F

•

Bài tốn kiểm tra bền mối ghép ren, được thực hiện theo trình tự sau:
 Từ kích thước d, tra bảng có đường
kính tiết diện chân ren d1.
 Tính ứng suất sinh ra trên tiết diện chân
ren
σ = F/(π.d12/4)
 Tra bảng, theo vật liệu chế tạo bu lơng,
để có giá trị ứng suất cho phép [σk]
 So sánh giá trị σ và [σk]
- Nếu σ > [σk], mối ghép không đủ bền
- Nếu σ < [σk], mối ghép đủ bền

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

16


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.2. Tính bu lơng ghép lỏng chịu lực
•

Bài tốn thiết kế mối ghép, được thực hiện theo các bước sau :
– Chọn vật liệu chế tạo bu lơng, tra bảng để có [σk].
– Giả sử chỉ tiêu tính σ ≤ [σk] thỏa mãn. Ta tính được đường kính
cần thiết của tiết diện chân ren:

Tra bảng tìm bu lơng tiêu chuẩn, có đường
kính tiết diện chân ren d1 > d1c, ghi ký hiệu
của bu lơng vừa tìm được. Tính chiều dài
cần thiết của bu lơng, vẽ kết cấu của mối

ghép.
Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

17


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.3. Tính mối ghép ren xiết chặt khơng chịu tải trọng
•

Các mối ghép ren thường được xiết chặt, trước khi chịu tải trọng.
Xét mối ghép bu lơng được xiết chặt
bởi mơ men xoắn T

•

Nhận xét : khi xiết chặt, bu lông và đai ốc ép chặt các tấm ghép bằng
lực xiết V. các tấm ghép phản lại một lực Ft, kéo dãn thân bu
lông.phản lực Ft = V.

•

Quan hệ giữa T và V như sau:

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

18


6.2. Tính mối ghép bulơng

6.2.3. Tính mối ghép ren xiết chặt khơng chịu tải trọng
•

Xác định ứng suất trong thân bu lông :
– Khi xiết chặt bằng mô men xoắn T, thân bu lông bị xoắn. Ứng suất
xoắn τx tại tiết diện chân ren được xác định theo công thức :

- Dưới tác dụng của lực kéo Ft trong thân bu
lơng có ứng suất kéo σk. Ứng suất kéo tại tiết
diện chân ren được tính theo cơng thức:

Trong thân bu lơng có ứng suất phức tạp. Ứng suất tương đương σ
được xác định theo thuyết bền thứ ba :

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

19


6.2. Tính mối ghép bulơng
6.2.3. Tính mối ghép ren xiết chặt khơng chịu tải trọng
•

Xác định ứng suất trong thân bu lông :
– Đối với các mối ghép ren tiêu chuẩn, người ta tính được σ ≈
1,3.σk. Do đó, để đơn giản cho việc tính tốn, ứng suất trong thân
bu lông được xác định theo công thức:

Giảng viên: Kiều Xuân Viễn – Học phần: Chi tiết máy

20