bài tập cơ khí đại cương

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.31 MB, 24 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CƠ KHÍ

BÀI TẬP

MƠN: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

<b>Giảng viên hướng dẫn: Phan Huy LêSinh viên thực hiện :Cao Xuân ĐạtMSSV: 20216380</b>

<b>Lớp: Cơ Khí 10Khóa: K66</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨMI.Khái niệm mặt bích</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Mặt bích có nhiều loại với cấu tạo khác nhau từ kiểu lắp đặt, nguyên vật liệu cấu tạo nên, chuẩn lắp rát, áp lực chịu được hay chức năng sử dụng của nó. Dưới đây làcác kiểu phân loại mặt bích mà ta thường thấy nhất:

<b>1.Phân loại theo chuẩn lắp ráp:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Để thuận tiện trong quá trình lắp đặt, người ta đã sử dụng một số tiêu chuẩn lắp đặt nhất định để việc lắp đặt mặt bích trở nên đơn giản hơn mà khơng phải mất cơng trong q trình đo đạc, tính tốn. Dưới đây là các tiêu chuẩn đã được công nhận và sử dụng rộng rãi

– Tiêu chuẩn Anh (BS) – Mặt bích BS– Tiêu chuẩn Mỹ (ANSI) – Mặt bích ANSI– Tiêu chuẩn (JIS) – Mặt bích JIS– Tiêu chuẩn Đức (DIN) – Mặt bích DIN

Các tiêu chuẩn này đã được các viện hàn lâm công nhận và được sử dụng thơnghành trên tồn thế giới

trong mọi lĩnh vực công nghiệp<small>.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

– <b>Mặt bích nhựa</b>: kém phổ biến hơn hẳn 2 loại trên. Sử dụng với các đường ốngcấp nước sạch hoặc hóa chất ăn mịn khơng cao, mơi trường nhiễm mặn, phèn.

– <b>Mặt bích đồng</b>, gang và một số các mặt bích gia cơng từ vật liệu khác ít được sửdụng, chỉ trong những trường hợp riêng biệt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>– Mặt bích rỗng:</b>Là tên gọi của mặt bích có lỗ hổng trịn ở giữa, có nhiệm vụ để kết nối các đường ống với vật tư ngành nước.

<b>– Mặt bích mù – BLIND FLANGE (BF):</b>Là tên gọi của mặt bích khơng có lỗ ở giữa, sử dụng để bịt chặn tạm thời các đầu ống, có thể tháo lắp dễ dàng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

– Mặt bích ren – THREADED FLANGE (TF):Là tên gọi của mặt bích có lỗ ren ởgiữa, kết nối các đường ống nhỏ bằng cách xốy ren.

<b>Mặt bích ren</b> được dùng trong trường hợp thực hiện việc hàn nối mặt bíchkhơng khả thi, dễ cháy, gãy đứt mối nối. Do đó ghép ren gia cơng dễ dàng và hiệuquả hơn cả.

<b>– Mặt bích hàn cổ – WELDING NECK FLANGE (WN):</b>Là tên gọi của mặtbích rỗng nhưng được gia công chế tạo thêm phần cổ bằng cách rèn, nên khơngdày bằng mặt bích cùng size nhưng lại khá chắc chắn (hình bên dưới). Cổ này sẽđược hàn vát mép vào đầu ống nên chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặcbiệt có sử dụng công nghệ siêu âm, chụp chiếu kiểm tra chất lượng hỗ trợ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>– Mặt bích hàn bọc đúc – SOCKET WELD FLANGE (SW):</b>Là tên gọi của mặtbích có mối ghép hàn nhơ lên ở một phía, phía cịn lại có bọc đúc chặn đường ống.Vị trí này được gắn kết với những đường ống có size nhỏ nhưng áp lực lớn. Dovậy, ống được đưa vào nằm sâu bên trong mặt bích rồi rút từ từ cách phần bọc đúckhoảng 1/16”. Mối hàn điền đầy tiếp xúc bên ngồi giữa mặt bích với thân ống.

<b>– Mặt bích hàn trượt – SLIP-ON FLANGE (SO):</b>Là tên gọi của mặt bích hànbọc đúc nhưng khơng có bọc đúc và đường kính trong mặt bích lớn hơn đường kính ống một chút nhằm trượt dễ dàng trên ống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>– Mặt bích lỏng – LAP JOINT FLANGE (LJ):</b>Là tên gọi của mặt bích sử dụng kèm 1 đoạn ống ngắn Stub End hỗ trợ. Đoạn ống này được hàn trực tiếp với đầu ống và được giữ cố định bởi mặt bích. Do cấu tạo như vậy nên mặt bích lỏng chỉ được gắn kết với đường ống ngắn có áp thấp khơng quan trọng nhằm tiết kiệm chi phí vận hành, lắp ráp.

<b>III.Ứng dụng của mặt bích</b>

Mặt bích là phụ kiện đường ống rất quen thuộc trong các cơng trình, dự án lắp đặt vật tư. Là thiết bị nối giữa vật tư – vật tư, vật tư – đường ống thông qua các lỗ bắt bu lơng xung quanh rìa thân mặt bích để tạo thành hệ thống đường ống hoàn chỉnh trong các nhà máy, xí nghiệp, cơng trình, dân dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Vì những đặc điểm dễ dàng lắp đặt, vận hành, điều chỉnh và bảo dưỡng nên mặt bích được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp: đường ống cấp thốt nước, xí nghiệp, nhà máy, cơng trình xây dựng tịa nhà cao tầng, lĩnh vực dầu khí, hóa chất, khí nén,

Trong hệ thống ống lị hơi chịu nhiệt và áp suất cao

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Trong ngành nước muốn nối các ống nước size lớn lại với nhau cần dùng đến các<b>:</b>

loại khớp nối mềm, mối nối. Còn giữa các đường ống nhỏ hơn thì đã có tê co cút, , .Thế nhưng, khi lắp đặt vật tư ngành nước như đồng hồ nước, các loại van côngnghiệp, máy bơm nước, … size từ DN50 trở lên vào đường ống thì mặt bích chínhlà phụ kiện phù hợp hơn cả.

<b>CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM</b>

Vật liệu được chọn để gia công chi tiết là thép C45:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

C45 là gồm Fe và C,trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, ngồi ra chúng cịn chứa các tạp chất khác như: 0,15-0,35% Si, 0,50-0,80 Mn, Max 0,025%P, Max 0,025% S, 0,20-0,40% Cr. C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được dùng thiết kế trục,bánh răng...

Trong điều kiện bình thường thép C45 có độ cứng là 23 HRC, để thép có độ cứngcao hơn người ta sử dụng phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép S45C.Tùy theo độ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phương pháp tôi dầu, tôinước hoặc tôi cao tần trong các điều kiện thích hợp để có độ cứng mong muốn. Thơng thường thì sau khi nhiệt luyện độ cứng đạt được của C45 là 50 HRC. Khái niệm lý hóa của sắt cacbon như sau:

Thép cacbon là một hợp kim có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các nguyên tỗ khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể.

Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%)và đồng (tối đa 0,6%). Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thépcacbon càng cao. Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độcứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn. Hàmlượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy củathép.

Và chúng được phân loại như sau:

<b>+Thép mềm (ít cacbon): Lượng cacbon trong khoảng 0,05–0,29% (Ví dụ theo tiêu </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Tạp chất có lợi: mangan và silic

Mangan và silic đi vào thành phần của thép là từ quặng sắt và do q trình cơng nghệ ( khi luyện thép phải dung fero mangan và fero silic để khử ôxy trong ôxit sắt, phần không tác dụng hết với ôxy sẽ đi vào thành phần của thép).

Mangan, Silic có ảnh hưởng tốt đến cơ tính, khi hịa tan vào ferit nó làm tăng cao độ bền và độ cứng của pha này ( hình 5.2a), do vậy làm tăng cơ tính của thép, song lượng trong thép C45 hàm lượng mangan chỉ là khoảng 0,70% và silic khoảng 0,20÷0,40% nên ảnh hưởng này khơng lớn. Ngồi ra Mangan cịn có tác dụng làm giảm tác hại của lưu huỳnh.Silic khơng tạo cacbit và có xu hướng làm thốt cacbon trong thép. Silic có tác dụng làm tăng độ thấm tơi ở mức độ trung bình với hệ số tăng độ thấm tôi là 1,7. Silic có tác dụng làm tăng tính ổn định ram, chống ôxy hoá cho thép ở nhiệt độ cao và tăng độ bền chống dão cho thép crơm. Si cịn có tácdụng tăng tính đàn hồi cho thép (cho nên Si thường có mặt trong các mác thép đàn hồi )

Tuy vậy, Mn cũng đặc điểm công nghệ cần chú ý là làm lớn hạt trong quá trình nhiệt luyện làm vật liệu bị giòn, vi vậy khi nung phải chú ý đến tốc độ và nhiệt độ cho phù hợp.

Tạp chất có hại: photpho và lưu huỳnh

Photpho (P) là nguyên tố có khả năng hịa tan vào ferit (tới 1,20% ở hợp kim thuần Fe-C, còn trong thép giới hạn này giảm đi mạnh) và làm xô lệch rất mạnh mạng tinh thểpha này làm tăng mạnh tính giịn; khi lượng photpho vượt q giới hạn hịa tan nó sẽ tạo nên Fe3P cứng và giịn. Do đó photpho là nguyên tố gây giòn nguội hay bở nguội ( ở nhiệt độ thường ). Chỉ cần có 0,10% P hịa tan, ferit đã trở nên giòn. Song photpho là nguyên tố thiên tích (phân bố khơng đều ) rất mạnh nên để tránh giịn lượng photpho trong thép phải ít hơn 0,050% (để nơi tập trung cao nhất lượng photpho cũng không vượt quá 0,10% là giới hạn gây ra giịn ).Lưu huỳnh (S), khác với photpho lưu huỳnh hồn tồn khơng hịa tan trongFe (cả Feα lẫn Feγ)mà tạo nên hợp chất FeS. Cùng tinh (Fe + FeS) tạo thành ở nhiệt độ thấp (988 độ C), kết tinh sau cùng do đó nằm ở biên giới hạt; khi nung nóng lên để cán, kéo (thường ở 1100 độ C÷1200 độ C) biên

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

giới hạt bị chảy ra làm thép dễ bị đứt gãy như là thép rất giòn. Hiện tượng này được gọi là giịn nóng hay bở nóng.

Tuy vậy photpho và lưu huỳnh cũng có mặt lợi, đó là làm tăng khả năng giacơng cắt cho vật liệu vì tổ chức của thép để dễ cắt là phải tạo ra các pha có tính giịn nhất định làm cho phoi dễ gãy và cũng nhờ đó mà bề mặt gia cơng nhẵn, bóng hơn. Muốn vậy ta cho hàm lượng P trong khoảng 0,08÷0,15%, cịn lưu huỳnh trong khoảng 0,15÷0,35%.Song để tránh ảnh hưởng có hại của lưu huỳnh, lượng Mn trong thưp phải ở giới hạn trên, 0.80÷1,00%. Khi đưa Mn vào, do ái lực với lưu huỳnh mạnh hơn Fe nên thay vì tạo FeS mà tạo nên MnS. Pha này kết tinh ở nhiệt độ cao (1620 độ C), dứới dạng các hạt nhỏ rời rạc và ở nhiệt độ cao có tính dẻo nhất định nên khơng bị chảy hoặc đứt, gãy. MnS có lợi cho gia cơng cắt vì pha này tương đối dẻo khi nung nóng và bị kéo dài ra theo phương biến dạng khi cán, nhờ đó làm giảm tính liên tục và độ bền theo phương vuông goc với thớ, làm phoi dễ bị gãy vụn. Còn P hòa tan vào ferit nâng cao độ giịn của pha này nhờ đó dễ tách và làm vụn phoi. Cả MnS lẫn dung dịch rắn của P trong ferit đều tránh được hiện tượng dính kim loại lên dao cắt, nhờ đó tạo bề mặt nhẵn bóng. Sự tạo phoi nhu vậy sẽ làm giảm ma sát nâng cao tuổi bền của dụng cụ. Thép dễ cắt thường có chứa P,S có tính gia cơng cắt caogấp đôi so với thép cacbon cùng loại hay tương đương. Tóm lại, hai nguyên tố P và S vừa cải thiện tính gia cơng cắt vừa làm xấu chất lượng thép: giảm độ dai, dộ dẻo, độ bền theo phương ngang thớ cũng như tình chống ăn mịncủa thép. Do vậy, cần rất quan tâm đến hàm lượng của hai nguyên tố này nhằm đạt được cơ tính cũng như tính cắt gọt tốt nhất.Tạp chất ngẫu nhiên

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Tạp chất ẩn

Đó là các tạp chất khí : H2, O2, N2,… Chúng hòa tan vào trong thép lỏng từ khí quyển của lị luyện . Chúng đặc biệt có hại vì làm thép khơng đồng nhất về tổ chức ( gây tập trung ứng suất ) và giịn song do có mặt trong thép với lượng chứa rất nhỏ ( ví dụ như 0,006÷0,008% đối với ơxy ) nên rấtkhó phân tích.

Tham khảo: Nhận dạng vật liệu tích cực (PMI) trong ứng dụng xác nhận nhanh thành phần vật liệu

Vật liệu chế tạoDo chi tiết có yêu cầu về:

Độ bền và độ cứng vữngĐộ bền mỏi cao

Chịu mài mịn và ăn mịn tốtkích thước khối lượng nhỏ gọn

Độ chính xác gia cơng cao, bề mặt làm việc có độ bóng caoKhơng xảy ra dao động cộng hưởng

Đảm bảo tính cân bằng và độ đồng đều mơ men xoắnDễ chế tạo

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>Chương III : Phương pháp chế tạo sản phẩm</b>

<b>1. Phương pháp chế tạo phôi :</b>

- Trong cơ khí, một chi tiết có thể chọn những phương pháp chế tạo phôi liệukhác nhau như: rèn, đúc, cán…Mỗi phương pháp đều có cơng dụng và ưu thế riêng.

- Phơi đúc: kim loại nóng chảy được rót vào khn nên dễ điền đầy vào các góc ngạnh phức tạp với kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phương pháp khác khó đạt được. Tuy nhiên nhược điểm của đúc là khó kiểm sốt được thành phần hố học bên trong kim loại và rỗ khí làm ảnh hưởng đến chất lượng phôi. Đúc được sửdụng trong các dạng phơi như: đế, vỏ máy, dạng trịn xoay, cánh tua- bin, chạc…- Phôi cán: là sản phẩm của nhà máy luyện kim liên hợp để chế tạo trực tiếp bằng phương pháp gia cơng có phơi trên các máy cắt gọt kim loại. Ưu điểm lớn nhất của phơi cán là nếu CTGC có hình dạng, kích thước gần giống như các loại phơi có sẵn thì khơng cần phải gia cơng nhiều và cơ tính đảm bảo hơn so với đúc.Nhược điểm phương pháp cán là không tạo được phơi có hình dạng phức tạp. Cán được sử dụng để tạo các trục trơn, trục bậc có đường kính ít thay đổi, các tay

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

- Phôi rèn: khởi phẩm của phôi rèn là những thỏi thép đúc hay phôi cán. So vớiđúc và cán thì phơi rèn có kết cấu bền chặt hơn, do đó đối với những trục quan trọng như trục chính máy cắt kim loại, trục khuỷu các loại động cơ đốt trong thường dùng phôi rèn. Nhược điểm phôi rèn là: khơng tạo được phơi có hình dạng phức tạp và giá thành cao.

- Việc lựa chọn phương pháp tạo phơi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hình dạng, kích thước, trọng lượng của chi tiết, nguyên liệu làm chi tiết, sản lượng, dạng sản xuất…CTGC có các đặc điểm sau:

+Dạng sản xuất: hàng loạt vừa, trang thiết bị tự chọn.+Đặc điểm hình dạng: dạng bạc, hình dạng, cấu tạo đơn giản.+Vật liệu: Thép C45

- Dựa vào đặc điểm CTGC và phân tích các loại phơi thì cơng nghệ đúc là lựachọn hợp lý nhất.

Bạc đỡ có hình dáng dạng trịn xoay, nếu ta chế tạo phơi bằng phương phápdập thể tích thì có thể có được cơ tính rất cao. Tuy nhiên, vật liệu để chế tạo bạc đỡlà gang xám GX15-32 nên ta không thể dùng phương pháp dập để chế tạo phôi.Phương pháp tạo phôi hợp lý nhất là phơi đúc bởi nó cho một số ưu điểm đặc biệtquan trọng mà phương pháp khác khơng có được:

· Phơi khơng bị nứt, vỡ khi chế tạo.· Sản xuất linh hoạt nên giá thành rẻ.· Giá thành tạo khn rẻ.

· Ngồi ra, nếu chọn được phương pháp đúc hợp lý sẽ cho vật đúc cơ tính cũng rất cao.

Bên cạnh đó, nó có một số nhược điểm:· Lượng dư lớn.

· Độ chính xác của phơi khơng cao.· Năng suất thấp.

· Phôi dễ mắc khuyết tật.

Tuỳ thuộc vào loại khn, mẫu, phương pháp rót ta có thể dùng nhiều phươngpháp đúc khác nhau và có các đặc điểm khác nhau. Ta có thể xét các đặc điểm củachúng như sau

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>1.1 Đúc trong khuôn cát</b>

Đúc trong khuôn cát là dạng đúc phổ biến. Khuôn cát là loại khuôn đúc mộtlần( chỉ đúc một lần rồi phá khn). Vật đúc tạo hình trong khn cát có độ chínhxác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư lớn. Thích hợp với vật đúc phức tạp, khốilượng lớn. Khơng thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.

Phương pháp đúc trong khn cát khó cơ khí hố và tự động hố.

<b>1.2 Đúc trong khn kim loại:</b>

Đúc trong khn kim loại có thể thực hiện việc điền đầy kim loại theo nhiều cách:- Rót tự do:Thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn, vật đúc nhỏ, trung bình, cấu tạođơn giản. Vật đúc có cơ tính cao, dùng đúc các vật liệu khác nhau. Tuy nhiên hạnchế đúc gang xám.

- Điền đày kim loại đưới áp lực: Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối. Vật đúc nhỏ,đơn giản. Đúc vật đúc yêu cầu chất lượng cao, thích hợp cho cả vật liệu có nhiệt độnóng chảy thấp.

Dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa, vật đúc trịn xoay, rỗng. Khơng dùngcho vật liệu có thiên tích lớn. Cơ tính vật đúc khơng đều.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

là phương pháp đúc trong khuôn kim loại, điền đầy kim loại bằng phương pháp rót áp lực.

Lượng dư gia cơng về kích thước phôi.

Vật đúc nhận được từ các mẫu gỗ, dùng khuôn kim loại dễ tháo lắp và sấy khô. Do vậy cấp chính xác chi tiết đúc nhận được là cấp chính xác II.

Theo bảng 3-95 trang 252(Sổ tay CNCTM) ta có lượng dư về kích thước phơi:+ Với những kích thước £ 50mm: lượng dư đạt được là 2,5mm.

+ Với những kích thước 50£ L £ 120mm: lượng dư đạt được là 3mm.· Sai lệch cho phép về kích thước phôi. Theo bảng

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- Làm sạch phơi.

- Kiểm tra khuyết tật phơi: Kiểm tra hình dáng chi tiết khi đúc ra có đúng với hình dáng theo u cầu khơng, kiểm tra bề mặt có bị nứt, bằng phẳng hay khơng.- Cắt bỏ bavia, đậu ngót, đậu rót, đậu hơi: Khi đúc ra, chi tiết sẽ cịn lại đậu ngótvà đậu rót ta cần cắt bỏ nó đi và mài lại.

- Kiểm tra kích thước phơi: Đo đạt từng kích thước chi tiết gia cơng cho phù hợp với u cầu ban đầu.

- Thường hóa phơi : Ủ phơi ( mục đích làm ổn định mạng tinh thể và khử ứng suấtdư ).

<b>Nguyên công 2: Tiện thô mặt đầu 1, tiện thô mặt lỗ O55, O40, tiện tạo hình mặt trụ O62.</b>

- Phương pháp gia cơng: Tiện trên máy tiện vạn năng bằng dao tiện mặt đầu, dao tiện ngoài và dao tiện lỗ.

- Định vị vào mặt trịn ngồi O130 hạn chế 2 bậc tự do và mặt đầu 2 hạn chế 3 bậc tự do.

- Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm.

- Chọn máy: Máy tiện ren vít vạn năng T616, có cơng suất động cơ N = 4,5Kw.Ngun cơng 3: Tiện thô mặt đầu 2, tiện mặt trụ f130, vát mép.

- Phương pháp gia công: Tiện trên máy tiện vạn năng bằng dao tiện mặt đầu, daotiện ngoài.

- Định vị vào mặt trịn ngồi f130 hạn chế 2 bậc tự do và mặt đầu 3 hạn chế 3 bậc

</div>