Cơ sở thiết kế máy - Phần 1 Những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy và chi tiết máy - Chương 2 doc

Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût
12
CHỈÅNG II

NHỈỴNG CHÈ TIÃU CH ÚU VÃƯ KH NÀNG LM
VIÃÛC CA CHI TIÃÚT MẠY

Kh nàng lm viãûc ca chi tiãút mạy âỉåüc âạnh giạ bàòng cạc chè tiãu ch úu sau âáy :
• Âäü bãưn
• Âäüü cỉïng
• Âäü bãưn mn
• Kh nàng chëu nhiãût
• Âäü äøn âënh dao âäüng
Váût liãûu, hçnh dảng, kêch thỉåïc ca chi tiãút mạy âỉåüc xạc âënh theo mäüt hay nhiãưu chè tiãu, ty theo
âiãưu kiãûn lm viãûc ca chi tiãút mạy.
2.1. Âäü bãưn
1. Khại niãûm vãư âäü bãưn
 Âäü bãưn l kh nàng tiãúp nháûn ti trng ca chi tiãút mạy m khäng bë phạ hng. Âäü bãưn l
chè tiãu quan trng nháút âäúi våïi pháưn låïn chi tiãút mạy.
 Nãúu chi tiãút mạy khäng â âäü bãưn ⇒ bãn trong nọ s xút hiãûn biãún dảng dỉ låïn ⇒ lm
thay âäøi hçnh dảng ca chi tiãút mạy, phạ hoải âiãưu kiãûn lm viãûc bçnh thỉåìng ca cạc bäü pháûn
mạy, âäưng thåìi cọ thãø phạ hng bn thán chi tiãút mạy (gy, våỵ hồûc hỉ hng bãư màût).
 Ngỉåìi ta phán biãût hai dảng phạ hng : phạ hng ténh v phạ hng mi liãn quan âãún âäü
bãưn ténh v âäü bãưn mi.
+ Phạ hng ténh : do ỉïng sút lm viãûc vỉåüt quạ giåïi hản bãưn ténh ca váût liãûu (thỉåìng do
quạ ti âäüt ngäüt gáy nãn).
+ Phạ hng mi : do tạc dủng láu di ca ỉïng sút thay âäøi cọ giạ trë vỉåüt quạ giåïi hản bãưn
mi ca váût liãûu.
2. Phỉång phạp tênh âäü bãưn
 Phỉång phạp tênh thäng dủng vãư âäü bãưn l so sạnh ỉïng sút tênh toạn våïi ỉïng sút cho
phẹp. Âiãưu kiãûn bãưn cọ dảng :

[
]
σ≤ σ
hay :
[
]
τ≤ τ


σ
,
τ
: ỉïng sút sinh ra khi chi tiãút mạy chëu ti

[
]
σ
,
[]
τ
: ỉïng sút cho phẹp
 Âäi khi tênh âäü bãưn xút phạt tỉì âiãưu kiãûn bo âm hãû säú an ton låïn hån hồûc bàòng hãû säú
an ton cho phẹp :
[
]
ss≥

s : hãû säú an ton
[s ] : hãû säú an ton cho phẹp

3. Cạch xạc âënh ỉïng sút sinh ra trong chi tiãút mạy
ỈÏng sút sinh ra bãn trong chi tiãút mạy âỉåüc tênh toạn theo cäng thỉïc ca Sỉïc bãưn váût liãûu
hay L thuút ân häưi, cọ xẹt âãún hçnh dảng v âiãưu kiãûn lm viãûc củ thãø ca chi tiãút mạy.
 Khi chi tiãút mạy chëu ỉïng sút phỉïc tảp ⇒ tiãún hnh tênh toạn theo ỉïng sút tỉång âỉång :
22
td
3σ=σ+τ
(theo thuút bãưn thãú nàng biãún âäøi hçnh dảng)
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût
13
22
td
4σ=σ+τ
(theo thuút bãưn ỉïng sút tiãúp låïn nháút)
 Khi tênh toạn âäü bãưn bãư màût :
- Diãûn têch tiãúp xục tỉång âäúi låïn ⇒ dng ỉïng sút dáûp
d
σ
sinh ra trãn bãư màût lm viãûc.
- Diãûn têch tiãúp xục khạ nh so våïi kêch thỉåïc chi tiãút mạy ⇒ dng ỉïng sút tiãúp xục cỉûc
âải
H
σ sinh ra tải tám vng tiãúp xục.
 Khi chi tiãút mạy chëu ỉïng sút thay âäøi khäng äøn âënh :
Gi sỉí chi tiãút mạy chëu tạc dủng ca cạc ỉïng sút
1
σ ,
2
σ , ,
n

σ , våïi säú chu k tạc dủng ca cạc ỉïng
sút ny l N
1
, N
2
, , N
n
(hçnh 2.1). Khi âọ ta quy vãư
chãú âäü lm viãûc äøn âënh tỉång âỉång : coi nhỉ chi tiãút
mạy chëu tạc dủng ca ỉïng sút thay âäøi äøn âënh l
td max i
max( )σ=σ = σ ỉïng våïi säú chu k tạc dủng
bàòng:
m
n
i
td i
i1
max
N.N
=
⎛⎞
σ
=
⎜⎟
σ
⎝⎠
∑
våïi m : báûc ca âỉåìng
cong mi.

4. Cạch xạc âënh ỉïng sút cho phẹp
 Tra bng hay dng cạc cäng thỉïc thỉûc nghiãûm : Bàòng thỉûc nghiãûm, ngỉåìi ta xáy dỉûng
âỉåüc cạc bng giạ trë ỉïng sút cho phẹp cho cạc máùu thỉí khạc nhau, bàòng váût liãûu khạc nhau,
våïi tênh cháút lm viãûc khạc nhau Ngoi ra, trong mäüt säú trỉåìng håüp, ngỉåìi ta cng xáy dỉûng
cạc cäng thỉïc thỉûc nghiãûm âãø xạc âënh ỉïng sút cho phẹp.
 Xạc âënh theo ỉïng sút giåïi hản
[]
gh
s
σ
σ=
hay :
[]
gh
s
τ
τ=

Trong âọ :
gh
σ
,
gh
τ
: ỉïng sút phạp v tiãúp giåïi hản (khi âảt âãún cạc giạ trë ny thç chi tiãút
mạy hay máùu thỉí bë phạ hng) ; s : hãû säú an ton.
Hãû säú an ton s âỉåüc xạc âënh nhỉ sau : s = s
1
. s
2

. s
3
s
1
: hãû säú xẹt âãún mỉïc âäü chênh xạc khi xạc âënh ti trng v ỉïng sút
s
2
: hãû säú xẹt âãún âäü âäưng nháút vãư cå tênh ca váût liãûu
s
3
: hãû säú xẹt âãún cạc u cáưu âàûc biãût vãư an ton
 Cạch xạc âënh ỉïng sút giåïi hản
¾ Chi tiãút mạy chëu ỉïng sút ténh :
+ Âäúi våïi váût liãûu do: ỉïng sút giåïi hản âỉåüc láúy bàòng giåïi hản chy
ch
σ ca váût liãûu
(giåïi hản chy vãư ún
chu
σ hay giåïi hản chy vãư ỉïng sút tiãúp
ch
τ
) .
+ Âäúi våïi váût liãûu dn: ỉïng sút giåïi hản âỉåüc láúy bàòng giåïi hản bãưn
b
σ ca váût liãûu (giåïi
hản bãưìn ún
b
u
σ hay giåïi hản bãưn vãư ỉïng sút tiãúp
b

τ
).
¾ Chi tiãút mạy chëu ỉïng sút thay âäøi : ỈÏng sút giåïi hản âỉåüc láúy bàòng giåïi hản mi.
o Trỉåìng håüp ỉïng sút thay âäøi äøn âënh :
+ Nãúu säú chu k lm viãûc N ≥ säú chu k cå såí N
0
ca âỉåìng cong mi ⇒
gh r
σ
=σ

våïi
r
σ l giåïi hản mi di hản.
N
1
N
2

N
n

σ
N
σ
1
σ
2

σ

n
N
td

σ
td
= σ
max
= σ
1
H
çnh 2.1
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût
14
+ Nãúu N < N
0
⇒
gh rN
σ=σ
våïi
rN
σ
l giåïi hản mi ngàõn hản :
0
m
rN r
N
N
σ=σ
.

o Nãúu ỉïng sút thay âäøi khäng äøn âënh : Tỉång tỉû nhỉ khi chëu ỉïng sút thay âäøi äøn âënh,
nhỉng thay N bàòng
m
n
i
td i
i1
max
N.N
=
⎛⎞
σ
=
⎜⎟
σ
⎝⎠
∑
.
2.2. Âäü bãưn mn
 Mn l kãút qu tạc dủng ca ỉïng sút tiãúp xục hồûc ạp sút khi cạc bãư màût tiãúp xục trỉåüt
tỉång âäúi våïi nhau trong âiãưu kiãûn khäng â dáưu bäi trån.
 Chi tiãút mạy bë mn s lm gim âäü bãưn (do kêch thỉåïc gim), lm gim âäü chênh xạc (âäúi
våïi dủng củ âo), lm gim hiãûu sút ca mạy (âäúi våïi piston - xi lanh ca âäüng cå do khe håí
tàng lãn quạ låïn), lm tàng ti trng âäüng, tàng tiãúng äưn (âäúi våïi ràng bạnh ràng).
Do váûy, khi thiãút kãú chi tiãút mạy tiãúp xục, phi âm bo cho chụng cọ â âäü bãưn mn,
nghéa l lm viãûc äøn âënh trong sút thåìi hản â quy âënh m khäng bë mn quạ mäüt giạ trë
cho phẹp.
 Cỉåìng âäü mn phủ thüc vo trë säú ỉïng sút tiãúp xục hay ạp sút, váûn täúc trỉåüt tỉång âäúi
giỉỵa hai bãư màût tiãúp xục, sỉû bäi trån v hãû säú ma sạt, tênh chäúng mn ca váût liãûu.
 Âãø náng cao âäü bãưn mn cáưn phi bäi trån bãư màût tiãúp xục, dng váût liãûu gim ma sạt (nhỉ

âäưng thanh, gang chëu ma sạt ), dng cạc phỉång phạp nhiãût luûn âãø tàng âäü ràõn bãư màût lm
viãûc.
 Tênh toạn âäü bãưn mn xút phạt tỉì âiãưu kiãûn bo âm chãú âäü bäi trån ma sạt ỉåït (nghéa l
bo âm giỉỵa hai bãư màût tiãúp xục ln ln täưn tải mäüt låïp dáưu bäi trån ngàn cạch khäng cho
cạc âènh máúp mä trỉûc tiãúp tiãúp xục våïi nhau), khi âọ mn s khäng xy ra.
Trỉåìng håüp khäng thãø tảo ra chãú âäü bäi trån ma sạt ỉåït, tênh toạn âäü bãưn mn dỉûa trãn cå
såí hản chãú ạp sút p hồûc têch säú pv ca ạp sút v váûn täúc trỉåüt tải bãư màût tiãúp xục khäng
vỉåüt quạ giạ trë cho phẹp :
[
]
pp≤
v
[
]
pv pv≤
.
2.3. Âäü cỉïng
 Âäü cỉïng l kh nàng ca chi tiãút mạy cn lải sỉû thay âäøi hçnh dảng dỉåïi tạc dủng ca ti
trng.
 Nãúu chi tiãút mạy khäng â âäü cỉïng, khi lm
viãûc chi tiãút mạy s bë biãún dảng ân häưi vỉåüt quạ
trë säú cho phẹp ⇒ phạ hoải âiãưu kiãûn lm viãûc
bçnh thỉåìng ca chi tiãút mạy v cạc chi tiãút mạy
làõp ghẹp. Vê dủ : trủc bë vng quạ nhiãưu (hçnh
2.2) ⇒ cạc bạnh ràng tiãúp xục khäng täút, lm
mn vẻt cạc mẹp äø. Âäúi våïi mạy cäng củ, biãún
dảng ca trủc chênh, äø làn, âäư gạ lm gim âäü
chênh xạc ca chi tiãút gia cäng.
 Âäü cỉïng cn chi phäúi viãûc chn váût liãûu chi tiãút : Âãø cọ kêch thỉåïc chi tiãút nh gn ⇒ ta chn váût
liãûu cọ âäü bãưn cao. Tuy nhiãn våïi thẹp chàóng hản, khi cå tênh tàng, mäâun ân häưi háưu nhỉ khäng âäøi

⇒ kêch thỉåïc chi tiãút xạc âënh theo âiãưu kiãûn âäü bãưn cọ thãø khäng âm bo âäü cỉïng. Cng cọ trỉåìng
håüp, khi gim âäü cỉïng s lm tàng âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy, vê dủ gim âäü cỉïng vnh ràng s lm
tàng âäü bãưn mi ca ràng bạnh ràng.
H
çnh 2.2
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût
15
 Phán biãût hai loải âäü cỉïng : âäü cỉïng thãø têch liãn quan âãún biãún dảng ca ton bäü váût liãûu
chi tiãút v âäü cỉïng tiãúp xục liãn quan âãún biãún dảng ca låïp bãư màût.
 Tênh toạn vãư âäü cỉïng thãø têch xút phạt tỉì âiãưu kiãûn chuøn vë thỉûc khäng vỉåüt quạ giạ trë
cho phẹp :

[
]
ll
∆≤∆
(âäü dn di)

[
]
ff≤
(âäü vng)

[
]
ϕ≤ ϕ
(gọc xoay tải mäüt tiãút diãûn khi bë ún)

[
]

θ≤ θ
(gọc xồõn)
Tênh toạn vãư âäü cỉïng tiãúp xục theo âiãưu kiãûn biãún dảng ca bãư màût tiãúp xục khäng vỉåüt
quạ giạ trë cho phẹp :
[
]
hh∆≤∆
våïi
h
∆
l biãún dảng ca bãư màût tiãúp xục.
2.4. Âäü chëu nhiãût (kh nàng chëu nhiãût)
 Khi lm viãûc, do ma sạt trong cạc cå cáúu, bäü pháûn mạy ⇒ chi tiãút mạy bë nọng lãn (nháút l
nhỉỵng chäù bë trỉåüt nhiãưu nhỉ trong bäü truưn trủc vêt ).
 Nung nọng chi tiãút mạy cọ thãø gáy ra cạc tạc hải :
- Lm gim kh nàng chëu ti ca chi tiãút mạy (khi nhiãût âäü tàng lãn quạ cao, cå tênh ca
váût liãûu s gim xúng. Våïi thẹp : khi nhiãût âäü låïn hån 300°C÷400°C, våïi håüp kim mu khi
nhiãût âäü låïn hån 50°C÷100°C ⇒ giåïi hản mi gim, váût liãûu tråí nãn dn hồûc xy ra hiãûn
tỉåüng tỉì biãún.
- Lm gim âäü nhåït ca dáưu bäi trån ⇒ lm tàng mn hay dênh.
- Biãún dảng nhiãût lm cong vãnh cạc chi tiãút mạy hay thay âäøi khe håí trong cạc liãn kãút
âäüng (khi khe håí trong äø trỉåüt bë gim hay máút âi ⇒ ngng trủc cọ thãø bë kẻt trong lọt äø ).
- Lm thay âäøi tênh cháút ca cạc bãư màût tiãúp xục, vê dủ lm gim hãû säú ma sạt trong cạc bäü
pháûn hm.
- Lm gim âäü chênh xạc ca mạy.
Do váûy, våïi cạc chi tiãút mạy bë trỉåüt nhiãưu, khi thiãút kãú cáưn phi tênh toạn vãư nhiãût.
 Phỉång phạp tênh toạn vãư nhiãût
Xạc âënh nhiãût âäü trung bçnh sinh ra khi sỉí dủng mạy v hản chãú nọ khäng cho vỉåüt quạ
mäüt giạ trë cho phẹp:
[]

tt≤

Trong âọ : t : nhiãût âäü äøn âënh trung bçnh khi sỉí dủng mạy; [t] : nhiãût âäü cho phẹp.
 Nhiãût âäü äøn âënh trung bçnh t âỉåüc xạc âënh tỉì phỉång trçnh cán bàòng nhiãût: Nhiãût lỉåüng
sinh ra
Ω
v nhiãût lỉåüng
′
Ω
thoạt âi trong mäüt âån vë thåìi gian phi bàòng nhau.
 Âãø náng cao kh nàng chëu nhiãût ca chi tiãút mạy, cáưn chãú tảo chi tiãút mạy bàòng váût liãûu
chëu nhiãût, tçm cạch tàng diãûn têch thoạt nhiãût ca bäü pháûn mạy hay dng cạc biãûn phạp bäi
trån lm mạt.
2.5. Tênh äøn âënh dao âäüng
 Dao âäüng xút hiãûn ch úu do cạc chi tiãút mạy quay hay cå cáúu khäng âỉåüc cán bàòng (do
âọ sinh ra cạc lỉûc quạn tênh biãún thiãn cọ chu k). Ngoi ra, cọ thãø do tạc âäüng ca lỉûc kêch
thêch biãún thiãn cọ chu k tỉì bãn ngoi tạc âäüng lãn chi tiãút (vê dủ lỉûc càõt tạc âäüng lãn chi tiãút
gia cäng trãn cạc mạy càõt kim loải )
 Dao âäüng gáy nãn ỉïng sút phủ thay âäøi cọ chu k, cọ thãø dáùn âãún phạ hng vç mi. Dao
âäüng trong truưn âäüng bạnh ràng gáy nãn tiãúng äưn. Dao âäüng trong mạy càõt kim loải lm
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût
16
gim âäü chênh xạc gia cäng v âäü nhàơn bãư màût ca sn pháøm. Khi táưn säú ca lỉûc kêch thêch
gáưn bàòng táưn säú riãng ca chi tiãút mạy hay bäü pháûn mạy ⇒ xút hiãûn hiãûn tỉåüng cäüng hỉåíng,
biãn âäü dao âäüng s ráút låïn, chi tiãút mạy lm viãûc láu trong vng cäüng hỉåíng s bë phạ hy.
 Vç váûy, tênh toạn dao âäüng l cáưn thiãút, âàûc biãût âäúi våïi cạc mạy quay nhanh.
Cọ thãø tênh toạn vãư dao âäüng theo hai cạch :
+ Hồûc xạc âënh táưn säú dao âäüng riãng ca mạy hay ca cå cáúu âãø trạnh cäüng hỉåíng.
+ Hồûc tênh toạn biãn âäü dao âäüng v hản chãú nọ trong phảm vi cho phẹp.
 Âãø náng cao cháút lỉåüng l viãûc ca mạy v cå cáúu, cọ thãø gii quút chäúng rung cho mạy

bàòng cạc biãûn phạp: triãût tiãu cạc ngoải lỉûc gáy nãn dao âäüng (vê dủ : cán bàòng mạy ), thay
âäøi tênh cháút âäüng lỉûc hc ca hãû thäúng (thay âäøi momen quạn tênh ca chi tiãút mạy v âäü
cỉïng ca mäúi ghẹp ) nhàòm thay âäøi táưn säú riãng ca hãû, dng cạc thiãút bë gim rung