Chương 2 những chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy

Nội dung

2.1 Yêu cầu chung của máy TK
2.2 Độ bền
2.3 Độ cứng
2.4 Độ bền mòn
2.5 Khả năng chịu nhiệt
2.6 Độ ổn định Dao động


2.1 Yêu cầu chung của máy thiết kế:
 Bảo đảm khả năng làm việc
Yêu cầu chung
về TK chế tạo:

 Tính công nghệ cao
 Mức độ quy cách hóa, tiêu chuẩn hóa cao
 Mức độ tiêu hao nguyên vật liệu
 Khả năng phát minh sáng chế

Những yêu cầu chung về vận hành:
 Độ tin cậy cao
 Năng suất máy
 Giá thành máy
 Giá thành gia công
 Chất lượng gia công
 Tỷ suất lợi nhuận
 Tính cơ động của máy

Những yêu cầu chung về xã hội:

 An toàn
 Thuận tiện
 Thẩm mỹ
 Môi trường


2.2 Độ bền:
2.1.1. yêu cầu về độ bền
Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất của CTM. Khi CTM không đủ bền nó
sẽ bị hỏng do gẫy, vỡ, đứt ,cong, vênh, mòn, dập, rỗ bề mặt, vv…. Chi tiết
máy không còn tiếp tục làm việc được nữa ,nó mất khả năng làm việc.
Các điều kiện bền được viết như sau:
σ ≤ [σ].
τ ≤ [τ].
S ≤ [S].
Trong đó : S là hệ số an toàn tính toán của chi tiết máy,


2.2 Độ bền:
2.1.2 cách xác định ứng suất sinh ra trong chi tiết máy
a- đối với các chi tiết máy chịu tải trọng không đổi
- CTM có trang thái ứng suất đơn (chỉ có σ ,hoặc chỉ có τ ),ứng suất
sinh ra trong chi tiết máy tính theo công thức của sức bền vật liệu.
- CTM có trang thái ứng suất phức tạp (có cả σ và τ ),ứng suất sinh ra
trong chi tiết máy tính theo công thức của thuyết bền 3, 4
- CTM có diện tích tiếp súc giữa hai bề mặt khá lớn,ứng suất sinh ra
được tính theo ứng suất dập


2.2 Độ bền:

b. Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi
* Ưs sinh ra trong CTM sẽ được tính theo
chế độ tải trọng không đổi tương đương.
Chế độ tải trọng tương đương thường
được chọn như sau : Mtđ = M1
M1 : là tải trọng lớn nhất trong chế độ
tải trọng thay đổi
* Thời gian làm việc tương đương tbtđ


2.3 Độ cứng
2.3.1 Yêu cầu về độ cứng
Độ cứng cũng là chỉ tiêu quan trọng của CTM, khi CTM đủ bền nhưng chưa
đủ cứng thì phải tăng kích thước của CTM cho đủ cứng,chấp nhận thừa bền
CTM không đủ cứng, độ chính xác làm việc của nó sẽ giảm, nhiều khi dẫn
hiện tượng kẹt không chuyển động được, hoặc làm tăng thêm tải trọng phụ
trong CTM, ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của các CTM khác lắp ghép
với nó.
Chi tiết máy được coi là không đủ cứng, khi lượng biến dạng đàn hồi của
nó vượt quá giá tri cho phép.


2.3 Độ cứng
2.3.2 Cách đánh giá độ cứng
∆l ≤ [∆l]
y ≤ [y]
Ѳ ≤ [Ѳ]
φ ≤ [φ]
∆h ≤ [∆h]
Trong đó :

∆l là độ dãn dài hoặc độ co của chi tiết máy khi chịu tải,
y là độ võng của chi tiết máy bị uốn,
θ là góc xoay của tiết diện chi tiết máy bị uốn,
φ là góc xoắn của chi tiết máy bị xoắn,
∆h là biến dạng của bề mặt tiếp xúc.
[∆l], [y], [ θ], [φ] và [∆h] là giá trị cho phép của các biến dạng.


2.4 Độ bền mòn
- Khi hai bề mặt tiếp súc có áp p, có trượt tương đối với nhau và có ma sát,
thì bao giờ cũng có hiện tượng mòn
- Áp suất càng lớn, vận tốc trượt tương đối càng lớn,hệ số ma sát càng lớn
thì tốc độ mòn càng nhanh.
- Giữa áp suất p và quãng đường ma sát s có liên hệ theo hệ thức sau :
Pm.S = const
m: Số mũ phụ thuộc hệ số ma sát f của bề mặt tiếp xúc (f=0,01-0,09 lấy m=3;
f=0,1-0,3 lấy m=2)
- Để đảm bảo độ bền mòn p ≤ [p]
p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc, v là vận tốc trượt tương đối giữa hai bề mặt.


2.5 Khả năng chịu nhiệt
2.4.1. Tác hại của chỉ tiêu chịu nhiệt
+ làm giảm cơ tính của vật liệu, dẫn đến làm giàm khả năng chị tải của chi
tiết máy.
+ làm giảm độ nhớt của dầu, mỡ bôi trơn, tăng khả năng mài mòn.
+ chi tiết máy bị biến dạng nhiệt lớn làm thay đổi khe hở trong các liên kết
động, có thể đẫn đến kẹt tắc, hoặc gây nên cong vênh.
2.4.2 Cách đánh giá chỉ tiêu chịu nhiệt của máy
θ ≤ [θ]

Trong đó :

θ là nhiệt độ làm việc của máy, bộ phận máy.
[θ] là nhiệt độ cho phép của máy.


Khi chi tiết máy không đủ chỉ tiêu chịu nhiệt, có thể chọn lại chất bôi trơn
để tăng nhiệt độ cho phép [θ].
Hoặc làm giảm nhiệt độ làm việc Ѳ bằng cách:

+ tăng diện tích bề mặt tỏa nhiệt At ,bằng cách dùng các gân,cánh tản nhiệt

+ tăng hệ số tỏa nhiệt kt ,bằng cách dùng quạt gió, hoặc phun nước .
+ dùng các thiết bị làm mát.


2.3 Độ cứng:
2.3.1 Khái niệm cơ bản:
Vai trò của chỉ tiêu độ cứng trong thiết kế chi tiết máy
Độ cứng thể tích
Độ cứng tiếp xúc
2.3.2 Tính toán độ cứng:
Độ cứng thể tích
Độ cứng tiếp xúc:
 Giữa con lăn và mặt phẳng (công thức Belaev)
 Có tính đến nhấp nhô tế vi (công thức Votinov)


2.3 Độ cứng:
2.3.3 Các phương pháp nâng cao độ cứng:

Dùng vật liệu hợp lý (Module đàn hồi tỉ lệ thuận với độ cứng)
Chọn hình dạng tiết diện ngang hợp lý
Chọn kết cấu chịu tải hợp lý (kết cấu đối xứng, ưu tiên kéo nén…)
Sử dụng và phân bố các ổ trục hợp lý để tăng độ cứng tiếp xúc
Dùng đối trọng để tạo biến dạng ngược bù trừ
Phối hợp hợp lý về độ cứng của các chi tiết máy trong cùng hệ thống
Giảm biến dạng cục bộ của các chi tiết vỏ, thân hộp


2.4 Độ bền mòn:
2.4.1 Khái niệm cơ bản:
Đường cong mòn theo thời gian
Đại lượng đặc trưng cho quá trình mòn:
 Lượng mòn
 Cường độ mòn
 Cường độ mòn đối với các bộ truyền ăn khớp
Tác hại lên chi tiết máy của quá trình mòn:
 Giảm độ chính xác
 Giảm hiệu suất
 Giảm độ bền
 Tăng tiếng ồn


2.4 Độ bền mòn:
2.4.2 Tính toán độ bền mòn:
Theo áp suất cho phép
Đường cong mòn
2.4.3 Các biện pháp giảm mòn:
Sử dụng vật liệu hợp lý
Giảm tải ở các bề mặt chịu ma sát

Bôi trơn, làm nguội tốt
Giảm lượng hạt mài rơi vào vùng ma sát
Thay ma sát trượt bằng ma sát lăn
Bảo đảm mòn đều ở các chi tiết trong cùng hệ thống
Chuyển mòn vào các chi tiết rẻ tiền, dễ điều chỉnh hoặc thay thế
Sử dụng các kết cấu để điều chỉnh khe hở khi mòn


2.5 Khả năng chịu nhiệt:
Nguồn sinh nhiệt trong máy móc
Tác hại của nhiệt trên máy móc, thiết bị:
 Giảm độ bền
 Giảm tính năng bôi trơn của dầu bôi trơn
 Thay đổi các khe hở làm việc
 Thay đổi tính chất của bề mặt làm việc
 Giảm độ chính xác của máy
Các biện pháp nâng cao khả năng chịu nhiệt của chi tiết máy:
 Tính toán cân bằng nhiệt cho máy
 Sử dụng vật liệu chịu nhiệt
 Sử dụng hệ thống bôi trơn, làm mát


2.6 Dao động và tiếng ồn:
Ảnh hưởng của dao động trên hoạt động của thiết bị
Tính toán tần số riêng phải được tiến hành cho toàn hệ thống chứ
không cho từng chi tiết máy riêng lẻ
Tiếng ồn sinh ra do va đập với nhau của các bộ phận trong máy móc
thiết bị
Các biện pháp chống ồn cho máy móc thiết bị:
 Tăng độ chính xác và chất lượng gia công

 Sử dụng các kết cấu có khả năng giảm hiện tượng va đập
 Sử dụng vật liệu có ma sát nội cao
 Sử dụng các bộ phận giảm chấn


2.7 Độ tin cậy:
Cơ sở để tính toán độ tin cậy bằng lý thuyết xác suất
Chỉ tiêu độ tin cậy rất quan trọng đối với các máy hoặc dây chuyền mà
sự hỏng hóc của một chi tiết sẽ dẫn đến ngưng trệ cho toàn hệ thống
Các tính toán kinh tế dựa trên độ tin cậy của thiết bị
Các biện pháp nâng cao độ tin cậy:
 Máy càng đơn giản ít chi tiết càng tốt
 Các chi tiết máy của hệ thống nên có độ tin cậy gần bằng nhau
 Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn (độ phân tán tuổi thọ nhỏ, chất
lượng cao, dễ tìm cho việc thay thế)
 Thiết kế các chi tiết dễ hỏng sao cho dễ thay thế, sửa chữa


2.8 Tối ưu hóa kết cấu:
2.9 Lựa chọn vật liệu trong thiết kế máy:
2.10 Tính công nghệ của chi tiết máy:
Thí dụ về tạo phôi
Thí dụ về gia công vừa đúng các bề mặt cần thiết
Thí dụ về giảm nguyên công trong gia công phẳng
Thí dụ về giảm nguyên công trong gia công lỗ
Thí dụ về lắp ráp


2.11 Dung sai và lắp ghép:
Dung sai

+0,025
25 -0,005

Lắp ghép

H7/k6

Biểu diễn lỗ

A

u

D

s
H

H7/k6

h

Biểu diễn trục H7/k6
Hệ thống lỗ

H7/k6, H9/d9, H7/h6

Hệ thống trục D11/h11, P9/h9, E9/f8
Lắp có độ dôi

H7/p6, H7/r6, H7/u8…

Lắp có khe hở H7/e8, H7/g6, H7/h6…
Lắp trung gian H7/js6, H7/k6, H7/n6…

d
a

S
U


2.12 Độ nhám bề mặt:
Cấp độ nhám
Các cấp độ nhám bề mặt

Ra

Rz

1

320

2

160

2.13 Tiêu chuẩn hóa trong thiết kế:

Những lợi điểm của tiêu chuẩn
hóa:
3

80

 Giảm chủng loại chi tiết 4máy thiết kế

40

5
(5)
 Tăng chất lượng sản phẩm,
tuổi thọ chi tiết máy

20

 Bảo đảm tính lắp lẫn

6

2,5

7

1,25

 Giảm công sức thiết kế 8
9
Các cấp tiêu chuẩn tại Việt Nam:

10

 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

0,63
0,32
(0,16)

0,63

11

0,32

 Tiêu chuẩn ngành TCN 12

0,16

13

0,08

14

0,04

 Tiêu chuẩn vùng TCV
 Tiêu chuẩn cơ sở TC