Cơ sở thiết kế máy - Chương 18,19,20

Chương

18

MỐI GHÉP BẰNG ĐỘ DƠI
Các k§ hiệu
Ký hiệu

Đơn vị

F

N

Hệ số - đại lượng

Lực dọc trục

f

Hệ số ma sát

d

mm

Đường kinh mối ghép

N/mmf(Pa) | Áp suất sinh ra trong mối ghép
T

Nmm

Mômen xoắn

mm

Độ dơi

đ;

mm

Đưỡng kính lỗ trong mối ghép có độ dơi

de

mm

Đường kính trục trong mối ghép có độ dơi

E¿,E¿

MPa

Mơdun đàn hồi của chỉ tiết bao và bị bao

Mi, He

Hệ sổ Poisson vật liệu chỉ tiết bao và bị bao

&

mm

Độ dôi thực tế

t

°C

Độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai chỉ tiết khi lắp mối lắp có độ dơi

a

Hệ số giãn nở nhiệt

18.1 GIỚI THIỆU
Trong các mối ghép chi tiết máy

có độ dơi phổ biến nhất là

mối ghép có bể mặt tiếp xúc là hình trụ trịn, nghĩa là khi đó một
chỉ tiết bao chỉ tiết khác theo mặt trụ, ví dụ giữa bánh xe lửa với
trục,

giữa

vành

bánh

vít với

thân

bánh

vít, vịng

trong

ổ lăn

và

ngõng trục... (H.18.1). Ngồi ra mối ghép có độ đơi theo hình cơn,
hình

lăng trụ..

Độ

dơi cần thiết được

xác

định

bằng

hiệu

giữa

đường kính trục và đường kính lỗ. Chi tiết được giữ cố định trên trục
nhờ vào lực ma sát trên bể mặt tiếp xúc. Lực ma sát này sinh ra là

đo lực đàn hồi của các chỉ tiết biến dạng. Mối ghép bằng độ đôi chịu
tác dụng lực và mômen xoắn theo phương bất kỳ.


616

Chương 18

Mối ghép bằng độ đơi chia thành hai nhóm:
- Ghép

các chỉ tiết theo mặt trụ hoặc mặt côn, khi đó một chi

tiết bao chỉ tiết khác, khơng sử dụng các chỉ tiết ghép phụ.

- Mối ghép bằng độ đôi thực hiện bằng các vành xiết và thanh

ghép (H.18.5).

a)

b)

/

Hình 18.1 Ghép bằng độ dôi
Ưu điểm mối ghép độ dôi:
- Kết cấu đơn giản

- Các chỉ tiết ghép đảm bảo độ đông tâm
- Chịu tải trọng lớn và tải trọng động.

Nhược điểm:

- Tháo lắp phức tạp
- Giảm độ dôi chỉ tiết ghép và có thể làm hỏng bề mặt ghép khi

tháo lấp
- Độ phân tán lớn hệ số ma sát và của độ dơi khi lắp do sai số
kích thước bể mặt ghép. u cầu độ chính xác gia cơng cao

- Khó kiểm tra chất lượng bê mặt ghép (kiểm tra khơng phá hủy).
Phạm

ứng dụng: Ghép các chi tiết máy bằng độ dôi được sử

dụng khi tải trọng động lớn và không yêu cầu tháo lắp thường xuyên.
Độ tin cậy mối ghép bằng độ dôi phụ thuộc chủ yếu vào kích
thước độ đơi, giá trị này phụ thuộc vào dung sai lắp ghép được chọn.

Các

phương

pháp

lắp

các

chỉ

tiết

ghép:

phương

pháp

ép

(H.11.19a) hoặc ép thủy lực, phương pháp nung nóng chỉ tiết bao và


Mối ghép bằng độ đôi

617

làm lạnh chỉ tiết bị bao. Độ tin cậy mối ghép khi sử dụng phương
pháp nung nóng chỉ tiết bao và làm lạnh chỉ tiết bị bao cao hon 1,5
lần so với mối ghép sử dụng phương pháp

ép, bởi vì khi ép làm san

bằng một phần những nhấp nhô của bề mặt lắp ghép, khiến độ dôi bị
giảm đi và làm giảm độ bền mối ghép.
Giá trị độ đôi tương ứng dạng dung sai mối ghép bằng độ dôi
được xác định phụ thuộc vào áp suất cần thiết trên bề mặt lắp các chỉ
tiết ghép. Áp suất cân thiết để tạo lực ma sát sinh ra trên bể mặt

ghép thắng được ngoại lực tác dụng lên chỉ tiết ghép.

18.2 TÍNH TỐN BỀN MỐI GHÉP THEO ĐỘ BỀN
Để chỉ tiết ghép cố định trên trục trong trường hợp chịu tác
dụng lực dọc trục F, (H.18.2a):

F, < F„„ = fndlp

(18.1)

suy ra công thức xác định áp suất trên bề mặt:
KF.

2—#

(18.2)

P * Frdl

trong đó: p - áp suất trung bình trên bê mặt tiếp xúc; K = 1,õ...2 - hệ số an toàn
ƒ - hệ số ma sát;

d, / - đường kính và chiêu dài bê mặt ghép.

Trong trường hợp chịu tác dụng mômen xoắn T (H.18.2b):

<1 = F„22 - fmdipS
. 3
Suy uy ra:

>
p2-

2KT
Pi

(18.3)
(18.4)

Hinh 18.2


618

Chương 18

Khi tác dụng đồng thời mômen xoắn T' và lực dọc trục F„ (H.18.2c):

[E2 + E> - (7)

2

+F2 < F,, = fadlp

»mx?

7

(18.5)

+

(18.6)

Từ đó suy ra: p > Kl

Trong các trục quay nhanh, do có lực ly tâm nên có thể làm yếu

mối ghép, do đó trong trường hợp này để đám bảo độ tín cậy ta cần

phải tăng áp suất sinh ra trên bề mặt. Khi tính tốn hệ số ma sát ƒ
đối với các chỉ tiết ghép bằng gang hoặc thép có thé chon: f = 0,08
khi lắp bằng phương pháp ép, / = 0,14 khi lắp bằng phương pháp
nung nóng chỉ tiết bao hoặc làm lạnh chỉ tiết bị bao. Nếu một trong

các chỉ tiết là thép hoặc gang, còn chỉ tiết còn lại là đồng thanh

hoặc đồng thau thì ta lấy ƒ = 0,05.

5

⁄

TT + d

-

|

at.

°

a)

i

BI
i

Tas
b)

Hình 18.3

Độ dơi tính tốn mối ghép trụ õ (H.18.3) có thể tính theo cơng

thức:

-

t

8 =

pởdi

C

C

—2

(18.7)

, lđ . a

14+ (d,/d)
a6:. C, = Ea;

với: d - đường
với trục đặc thì
E, va Ey
ii; VA tạ

+

rẽ

ova

1+(d/d

=e

nen

kính lắp danh nghia; d,- đường
d, = 0); d;- đường kính ngồi của
- médun đàn hồi vật liệu chỉ tiết bao
- hệ số Poisson vật liệu chỉ tiết bao

18.8

(18:8)

kính lỗ chỉ tiết bị bao (đối
chỉ tiết bao
và bị bao (xem bảng 18.1).
và bị bao (xem bảng 18.1).


Mối ghép bằng độ dôi

619
Bảng 18.1

Vật liệu

E, (10°MPa)

Thép
Gang

Đồng thau

ụ

a

21+2,2
1,221.4

03
0,25

12.10%
10,5.10%

1,0 + 1,1

~0,35

18.10%

Đồng thanh thiếc

17.10%

Hợp kim nhôm

23.10%

Khi lắp mối ghép bằng phương pháp ép thì các đỉnh nhấp nhơ

bê mặt được san bằng, do đó độ dơi thực tế õ, mối ghép cần phải lớn
hơn giá trị tính tốn Š:

5, = 5 +1,2(R,,

+ R,,)

(18.9)

trong do R.,, R,, 1a chiéu cao nhấp nhô bể mặt theo mười điểm (tra bang 18.2).
Người ta chọn gid tri 5, tuong ting méi ghép tiêu chuẩn mà

khi

đó độ đơi nhỏ nhất ư„„„ sẽ bằng 5 hodc gan bang gia tri nay. Theo

tiéu chudn ta chon cdc dung sai sau:

H7. H7. H7. H7, H7...
r6”

s8”

u7`

u8

Khi nung nóng chỉ tiết bao hoặc làm lạnh chỉ tiết bị bao thì sự
chênh lệch nhiệt độ cân thiết mối ghép xác định theo cơng thức:
t=

(Snax +S)

(18.10)

ad

trong đó: õ„„„ - độ đơi lớn nhất chọn từ dung sai mối ghép

s - khe hở cần thiết để lắp mối ghép
œ - hệ số giãn nở nhiệt đối với chỉ tiết nung nóng hoặc làm lạnh (xem
bảng 18.1)
Bang 18.2
Cấp nhám

Giá trị độ nhám bê mat R,

Chiều cao nhấp nhô

Cấp nhám

Ra, (um)

Chiều cao nhấo nhõ

Rz, (um)

1

320

8

3.2

2

160

9

1,8

3

80

10

0,8

4

40

11

0.4

5

20

12

13

0.1

7

6.3

14

0,05

6

10

0.2

/
:


620

Chương

18

18.3 KIEM TRA BEN CHI TIẾT GHÉP
Sau khi chọn mối ghép, ta cần phải kiểm tra độ bền mối ghép.
Áp suất trên bể mặt ghép xác định theo công thức:
=

,
trong dé: 5

may

18.11

(18.11)

m5;

= Bax

‡ max

__

3+ max

ÁP——_+—“a.)
— LR,

+ R„.),

với ð„„„ là độ đơi tính tốn lớn nhất;
mối ghép đã chọn.

ð„„ là độ đôi lớn nhất theo dung sai

Đối với chi tiết bao là ống lót theo
giáo trình sức bên vật liệu [72] thi cdc
điểm mặt trong là nguy hiểm nhất. Đối

với các điểm này thì ứng suất pháp ơ, và
ứng suất tiếp tuyến ơ, xác định theo công
thức Lame (H.18.4):

6, = —p; 6; = (+ (d/dgy"} (18.12)

me

TP

CH- (d/đạ1]

Trong các điểm này, các ứng suất

Hình 18.4

chinh o; = 6; 62 = 0; 63 = o,. Diéu kiện bên chỉ tiết bao đối với vật

ligu déo theo thuyét bén tng suat tiép lén nhat (thuyét bén 3):

2
iq = 8 — 6g = Tran"
< Geng

suy ra:

Gepall - 3(d/d)*)

ps

(18.13)
(18.14)

trong đó 6,42 1A gidi han chay chỉ tiết máy bao.

Đối với chỉ tiết bị bao (trục):
o, = 5, =0
G3

¬=

GO,

=

2p

(18.15)

ee

(1 - (d,/d)*]

Diéu kién bén theo thuyét bén 3:

2p __ Giz = -6; = ——P_

#8

suy ra:

1-(g/d`

2
ps Sạn - (G/4)]
2

“

(18.16)
(18.17)


Mối ghép bằng độ dơi

621

Đối với trục đặc thì đị = 0, từ đây suy ra:

Do

`@¿

=Gđạ=-~-p;

đó:

OW

0,20

=-O3=

(18.18)

PETA

(18.19)

trong đó ơ,,¡ là giới hạn chảy chỉ tiết máy bị bao (trục).

Trên

cơ sở các số liệu thực tế chứng tỏ rằng, đối với mối ghép

trụ trịn có độ dơi hồn tồn tin cậy khi mặt trong chỉ tiết bao có các

biến dang đàn hồi.
Trong thực tế, sự phân bế kích thước thật của chỉ tiết trên miễn

dụng sai cho ta thấy sự kết hợp giới hạn kích thước rất hiếm khi xảy
ra. Do đó khi tính tốn, thay vì các giá trị độ đơi lớn nhất õma„ hoặc
nhỏ

nhất

õ„¡n, người

ta đưa ra các giá trị độ dôi xác suất

lớn nhất

Spmax Va nhỏ nhất nhất dpmin tuong ứng với xác suất cụ thể.

Phân bố kích thước theo định luật Gauss:

ðpmịn = 8m — 83

Spmax = &m + 8

trong đó: 6,, - d6 déi trung binh:
hg, ha

(18.20)

4,, = Ag — ha

- sai lệch kích thước trung bình của trục và lỗ:

8 = oy 82, + a

(18.21)

vGi: 5g va 5,4 - nửa miễn dung sai trục và lỗ

c - hệ số phụ thuộc xác suất R khe hở khơng nằm ngồi miền phân bố
kích thước (xem bảng 18.3).
Bảng 18.3
c

1

R

0,997

0,78

0,55

0,43

9

0,99

0,95

0,9

0,5

Ngồi sử dụng mối ghép độ
dụng mối ghép độ đơi bể mặt côn,
thể tháo lắp đễ dàng. Độ côn /⁄đ =
kính //d = 0,6+:1,5. Tính tốn tương

18.4

đơi bề mặt trụ hiện nay ta cịn sử
ưu điểm: định tâm chính xác và có
1/10+1/50; tỷ số chiều dài và đường
tự ghép bể mặt trụ.

MỐI GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI THỰC HIỆN BẰNG VÀNH XIẾT
VÀ THANH GHÉP

Mối

ghép

chỉ tiết với độ dôi, thực

hiện

qua

các vành

xiết và

thanh ghép (H.18.5), sử đụng tương đối hiếm và tôn tại chủ yếu trong
chế tạo máy nặng để ghép một phần bánh đà tháo được, đế máy...

Vành xiết thông thường là các vành trịn (H.18.5a) và thanh xiết có
hình dạng chữ I - như là thanh neo (H.18.5b).


622

:

i

Chuong 18
—¬

L

it

¬+Hình 18.5
Vành

xiết và thanh

neo trước khi lắp được nung

nóng.

Sau đó

lắp vào mối ghép và làm nguội tạo thành độ dôi cần thiết và giữ cố
định các chỉ tiết ghép. Các chỉ tiết bằng gang và thép được ghép bằng

các vành xiết hoặc thanh bằng thép.

18.5 VÍ DỤ
Ví dụ 18.1

Tính tốn mối ghép hình trụ với độ đơi của vành bánh vít

với thân bánh vít (H.18.1a). Các số liệu sau: đường kính bề mặt ghép
d.= 250mm; chiều dài bể mặt ghép / = 60mm (chiều rộng vành bánh

vít); đường kính lỗ lấp trục của thân bánh vít dị = 80mm; đường kính

đáy răng bánh vít d;ạ = 280m; mơmen xoắn truyền qua bánh vít
7 = 400000Nưmưm. Vật liệu vành bánh vít - đồng thanh Br AIFe9-4L
(đúc trong khn kim loại). Vật liệu thân bánh vit - gang GX15.
Giải: 1- Chọn

ụị = 0,25 với thân bánh vít gang va pe = 0,35 với vành

bánh vít bằng đồng thanh.
2- Theo cơng thức (18.4) ta xác định áp suất cần thiết trên bề mặt
tiếp xúc giữa vành bánh vít và thân bánh vít với hệ số ma sát / = 0,05:

p = TRKT _ _ 215400

fnd?L

0,05.3814.0,/252.0,06

903.108 Pa -203 MPa

3- Độ đơi tính tốn ö xác định theo công thức (18.7) với các hệ số
C, va C2 tính như sau:

I0)
PS]

"`
P(ay]

PM và 2
lãm]

[Gay


Mối ghép bằng độ dơi

Médun

đàn

623

hỏi

gang

E;

=

1,3.100MPa,

của

đơng

thanh

E; = 1,1.105MPa. Độ dơi tính tốn xác định theo cơng thức (18.7):

õ=

pda|

CC,

, (i+ rae

2,03.0,25

~

098

9,68
2

-

= 485.105 m = 48,5

(is ae)

„

wm

Gia tri R.1, R,2. theo phương pháp gia công bể mặt lắp ghép ta

chon R,, = R.2 = 10kn. Khi đó độ đơi thực tế mối ghép được xác định
theo công thức:
& =õ +

1,2ŒR,
+ ,;) = 48,5 +

1,2(10+

10)= 48,5
+ 24 = 72,5 pm

Theo giá trị õ, ta chọn dung sai lắp ghép tiêu chuẩn. Theo bảng
dung sai đối với mối ghép, giữa vành bánh vít và thân bánh vít ta

+0,072

chon #, khi đó: ©2502 = 250
4 169s6

s6

Với

độ

ỗmax= 169m

đơi

nhỏ

+0,140

nhất

$§,;,=0,068mm=68um

và

lớn

nhất

thì độ đơi tính tốn lớn nhất õ,ma„ xác định theo công thức:

Simax = Snax — 1,2(Ra1 + Rez) = 169 - 1,2(10 + 10) = 145pm
Khi đó áp suất lớn nhất sinh ra trên bề mặt ghép sẽ là:
p=

5 (max

145.10

=

G.C,
(8-2)
=i

0.25

= 6,36 MPa

098 9.68
set 11.108

Kiểm tra độ bền vành bánh vít theo thuyết bên 3:

..........

Vì đối với đồng thanh giá trị ơ„ = 200MPa, do đó điều kiện bên
được thỏa.

Ví đụ 18.2 Xác định mơmen xoắn lớn nhất có thể truyền với mối ghép

bằng độ đôi giữa khớp nối và trục theo số liệu cho trước: đường kính
trục ở = 55mm; đường kính ống lót dạ = 80mm; chiêu dài ống lót khớp
nối

= 60mm; mối ghép

oss 2

= ©85. suy?

vật liệu khớp nối và trục `

+0,053

thép C45. Độ nhám bê mặt ngõng trục và lót ổ R,, = Rw = 6,3pn.
Mơmen xoắn xác định theo độ dôi xác suất nhỏ nhất.
Giải: 1- Xác định độ đôi xác suất nhỏ nhất của mối ghép theo công

thức (18.20): õ„„¡„ = ỗ„ - ð
trong dé: 5,, = hg — ha =

0,062 — 0,015 = 0,047

mm


624

Chương 18

với hạ, hạ là sai léch trung binh truc va 16; 5, va 5g - nửa miễn dung sai trục và lỗ
hp = 0,053 + 0,072 = 0/062
và hạ = `
= 0,015; s- c¥83 + 54
2

c - hệ số phụ thuộc vào xác suất R giá trị khe hở không vượt miễn giá
trị cho phép (xem bảng 18.3).
Trong trường hợp bài toán này ta lấy c = 1 tương ứng # = 0,997.
0,072 - 0,053
_ 0,030
= 0,015

bp =

5,

ã = 10,008? + 0,015?
tt

do dé:

= 0,009;

Thay thế các giá trị ö„ và

vào biểu thức xác dinh Spnin ta 06:

ỗpmin = 0,047 — 0,017

= 0,030mm

3- Xác định độ dôi xác suất nhỏ nhất tính tốn:

8 tpmin = Spmin ~ 1.2(R

+ Rg) = 30 - 1,2(6,3 + 6,3) = 14,88 mm

3- Tìm áp suất sinh ra trong bê mặt ghép tương ứng độ dơi xác

suất nhỏ nhất tính tốn

với

C,

° 5 sets

`5, Ì

Gia”

2

-h

1- (d,/d)?

C, = Liddy
1- (d/d,)

›

005

dị—L + 2

b

14.88.10

-

ene h

§=

2

= 1+0

2

1-0?

yt

~6

MPa

;

* si ng]

- 0,3 =0,7

ty = 1465/80? 2 +08=81 +
1-(65/80)

4- Hệ số ma sát chọn ƒ = 0,08 ta xác định mơmen xoắn có thể

truyền lớn nhất:
:
Te prd?lf _ 15,1.3,14.557.60.0,08
2K

1,5.2

= 229.10° Nmm

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 18
18.1. Trình bày và so sánh các phương pháp lắp chỉ tiết có độ đơi?
18.2. Ưu nhược điểm mối ghép bằng độ dôi? Phạm vi ứng dụng?
18.3. Trinh bay diéu kiện để các chỉ tiết mối ghép độ đôi cố định tương đối
khi chịu tác dụng mômen xoắn?
18.4. Chọn dung sai cho mối ghép có độ đơi như thế nào?
18.ã. Với giá trị nào của độ đôi ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền mối ghép?
18.6. Nha thiết kế có biện pháp nào để nâng cao độ bền mỏi của trục khi lấp
chi tiết máy có độ dơi? -

Chương 19

MỐI GHÉP ĐINH TÁN
Các hý hiệu

Ký hiệu |

Đơn vị

Hệ số - đại lượng

do

mm

Đường kính lỗ hoặc thân đính tán sau khi tán

ễ

mm

Chiều dày tấm ghép

e

mm

Khoảng cách giữa định tán với cạnh bìa tấm ghép

F

N

uh

Tải trọng tác dụng lên mối ghép

MPa _ | Ủng suất cắt và ứng suất cắt cho phép đối với đính tán

oy, fo)

MPa

| Ứng suất kéo cho phép đối với tấm

6, {oa}

MPa

Ứng suất đập và ứng suất dap cho phép giữa định tán và chỉ tiết ghép

tít]

MPa

Ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép của tấm ghép

p

mm

Bước mối tán

i

Số mặt phẳng cắt định tan

z

Số định tán trên mối ghép

9

Hệ số bồn mối ghép

19.1 GIỚI THIỆU
Mối ghép định tán là mối ghép không tháo được được sử dụng
để ghép các tấm kim loại. Đỉnh tán là một thanh trụ trịn có mũ ở hai
đầu, một đầu được chế tạo cùng lúc với đỉnh tán gọi là ma sẩn, đầu
cịn lại được tạo trong q trình tán đinh vào mối ghép được gọi là mữ

tán. Đề có thể đặt đính tán vào mối ghép thì đường kính lỗ được chế
tạo lớn hơn đường

kính thân

định tán (H.19.1a), khi tán thì đường

kính thân sẽ được chèn và tra khít vào đường kính lỗ.
Hiện

nay mối ghép định tán ngày càng ít sử dụng và được thay

thế bằng mối ghép hàn với lý do là mối ghép đỉnh tán có nhiều nhược

điểm: tốn nhiều kim loại, khó chế tạo và giá thành cao. Tuy nhiên, mối
ghép đỉnh tán có ưu điểm là ổn định và kiểm tra chất lượng dễ dàng và
đáng tin cậy.

Hiện

.

nay mối ghép đỉnh tán sử dụng trong các mối ghép quan

trọng, chịu tải trọng va đập lặp lại và tải trọng dao động với cường độ


626

Chương 189

lớn: trong kết cấu máy bay (ví dụ trong một máy bay hiện đại có khoảng

2,5 triệu đỉnh tán), kết cấu cầu, cần trục ,... những mối ghép nếu đốt nóng
sẽ bị vênh hoặc giảm chất lượng, mối ghép làm bằng các vật liệu chưa hàn

được, mối ghép chắc kín: nỗi hơi, bình chứa có áp suất cao, các mối ghép

trong ngành chế tạo ô tô cho khung các ô tô tải.

po

—.

45.29,

NM

b}
Hình 19.1

19.2 CAC DANG BINH TAN VA MO! TAN
Theo công dụng ta phân biệt mối ghép chắc nhận tải trọng
ngoài (sử dụng trong các kết cấu kim loại máy và cơng trình xây

dựng) và mối ghép chắc kín, đảm bảo sự kín khít mối ghép trong néi
hơi, bình áp suất, đường ống ga và chất lỏng có áp suất cao....
Trong mối ghép chắc kín, khác với mối ghép chắc, các cạnh của
tấm ghép nghiêng với phương đứng với góc nghiêng 15+20° (H.19.1b).

qT

ở

YESS

nh

a)

b)
Hình

©)

a}

b)

19.2

Hình 19.3

Các dạng đỉnh tán chủ yếu được tiêu chuẩn hóa. Tùy theo hình
dạng của mũ định có thể chia ru các loại: đỉnh mũ chồm câu, mũ cơn,
mũ

chìm,

mũ

nửa

chìm...

(H.19.2).

Đinh

tán

mũ

chồm

cầu được

sử

dụng phổ biến nhất. Ngồi các loại đỉnh tán kể trên trong kết cấu

máy bay, cơ cấu ch. xác... người ta sử đụng đỉnh tán rỗng (H.19.3).
Ngoài ra người ta cịn sử dụng đinh tán có mũ nổ....


a

ơ

627
Ua

7

AV

fy

Vita.

A

a)

SF

NYY

Kea

Ra:

By

N:

<
KZ]

NI

7

Kd.

ket

hs

NY

Kee

GSS

RNP
ma

-

IT

gi

a

ie

uw

# i

Fou

$:$

i
W

=
)

Ly

b)

`
Th, H Vil,

TK
VY

ty

ey

Mi ghộp nh tỏn

2
e)

Hỡnh 19.4

' $>

đ

1

1

9

inh tỏn rỗng sử đụng để tán vào kim loại, vào da, vải....

Theo kết cấu, người ta phân biệt: ghép chồng một dãy (H.19.4a),
hai dãy (H.19.4b,c) và nhiều dấy, giáp mối một miếng đệm một dãy

(H.19.4d), hai dãy hoặc nhiều dãy, giáp mối với hai miếng đệm một
dãy (H.19.4e), hai dãy (H.19.4Đ hoặc nhiều dãy.

Theo vị trí các đình tán thì mối ghép đỉnh tán hai day và nhiều
day chia ra: theo dãy (H.19.4b) hoặc dạng bàn cờ (H.19.4c,Ð.

Theo số mặt cắt đỉnh tán các mối tán phân biệt: một mặt cắt
(19.4a,b,c,d), hai mặt cắt (19.4e,Ð và nhiều mặt cắt.
19.3 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP
Các đỉnh tán bằng thép thông thường được chế tạo từ thép cacbon
CT2, CT3... có đường kính 8+10mm và trong các trường hợp đặc biệt sử

dụng thép hợp kim. Đinh tán cịn có thể được chế tạo từ đồng thanh,

đồng thau, nhôm và các kim loại khác. Vật liệu đính tán phải có tính


628

:

déo và khơng

Chương 19

được tơi. Tính déo cao của vật liệu giúp cho quá trình

tán đỉnh dễ đàng và tải trọng phân bố đều theo đỉnh tán. Khi chọn
vật liệu chú ý hệ số giãn dài do nhiệt của vật liệu định tán và chỉ tiết

ghép bằng nhau hoặc gần bằng nhau. Nếu không, khi thay đổi nhiệt

- độ trong mối ghép sẽ sinh ra ứng suất do nhiệt.
Để tránh ăn mịn hóa học trong các mối ghép thì định tán được

chế tạo từ cùng một vật liệu với chi tiết ghép: các tấm ghép bằng thép

được ghép bằng các đinh tán bằng thép, các tấm ghép là đồng thau
thì đỉnh tán bằng đồng thau....
Ứng suất cho phép đối với định tán cho trong bảng 19.1 phụ
thuộc vào phương pháp gia công lỗ: khoan hoặc đột và dạng tải trọng:

không đối hoặc thay đối.

Bang 19.1 Ứng suất cho phép
Deng ứng suất

Ứng suất cho phép, (MP4)
CTo và CTa
cTa

Phương pháp gia công lỗ

Ủng suất cắt [t]

Khoan

140

100

100

Ứng suất dập [ơ]

Khoan

280

320

Đột

Đột

” 240

140

280

Khi ứng suất thay đổi giá trị các ứng suất cho phép trên c

nhõn vi h s y [92]:

1
Temơ
Fin

s1

(19.1)

[ô cm)

trong ú: Fe, Fau - tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên đỉnh tán;
a, b - các hệ số: œ = 1, b = 0,3 đối với thép có thành phần cacbon thấp

và a = 1,2 va b = 0,8 với thép #ó thành phần cacbon trung bình.

19.4 CÁC DẠNG HỎNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN MỐI TÁN
Mối ghép đỉnh tán bị hỏng do không đảm bảo độ bến, các dạng
hồng bao gồm:
- Cất thân đỉnh tán (H.19.5a)
- Đứt mặt phẳng giữa hai định tán kết tiếp nhau (H.19.5b)

- Dập bể mặt tấm ghép tiếp xúc với đính tán (H.19.5e)
- Tấm ghép bị cắt trên vùng mép (H.19.5d)

- Tấm ghép bị rách trên vùng mép (H.19.5e).

Mối ghép đỉnh tán

_

ttt

oo

»

bd

" 629

tt

of

lô
4

)

L

4

lá

|e

ot

4

Hinh 19.5
Trong thực tế, mối ghép đinh tán được thực hiện như sau: sau
khi tán mối các chỉ tiết ghép bị nén bằng các đính tán. Khi đó các

định tán bị kéo và giữa các bê mặt ghép sinh ra lực ma sát. Để không
xảy ra hiện tượng trượt các chi tiết ghép và để đảm bảo độ kín khít

cần thiết khi làm việc của các mối ghép đỉnh tán chắc kín thì lực tác
đụng lên mối ghép boàn toàn được tiếp nhận bởi các lực ma sát.
Khi tính tốn thiết kế mối ghép chắc kín thì ta khơng thể xác
định được lực kéo định tán, lực nén các chỉ tiết ghép và tương ứng với
lực ma sát sinh ra trên bé mat ghép, do đó các định tán mối ghép

chắc kín được tính theo ứng suất cắt. Khi đó để bảo đảm mối ghép
chắc kín thì ta chọn giá trị ứng suất cắt cho phép thích hợp.
Trong các mối ghép chắc thì độ kín mối ghép khơng địi hỏi, do
đó lực tác dụng lên chỉ tiết ghép có thể lớn hơn lực ma sát sinh ra. Do
đó khi làm việc mối ghép chắc cho phép trượt bể mặt chỉ tiết ghép.

Khi đó độ bến chỉ tiết ghép được tính theo độ bên cắt, đập và kéo.
Tính tốn mối ghép đỉnh tán chắc tương tự tính mối ghép bulơng
khơng có khe hở, thực hiện theo trình tự:

-

Theo độ bẻn cắt hoặc đập xác định đường kính ở và số đỉnh
tán z.

- ¿ Theo

độ bền

kéo chỉ tiết ghép xác định bước

mối

tán p,

khoảng cách giữa đỉnh tán với cạnh biên chị tiết ghép &
khoảng cách giữa các hàng đinh tán.
Tính tốn đỉnh tán.theo độ bền được thực hiện theo đường kính
thân sau khi ghép (tức là bằng đường kính 16 d,). Trong ban ké chi

tiết thì người ta ghi đường kính thân định tán trước khi ghép.


630

Chương

19

19,5 TÍNH TỐN MỐI GHÉP CHẮC

Khảo sát mối ghép định tán đơn
giản - mối ghép chồng một mặt cắt, một

day (H.19.6). Các kích thước chủ yếu:
đ,

- đường kính lỗ hoặc thân định tán

f5

¬—

sau khi tán, ư - chiều dày tấm ghép

p

- bước mối tán,

2

e - khoảng cách

EL.

giữa định tán với cạnh bìa tấm ghép
F

t3

3T

'

- tải trọng tác dụng lên phần mối

tán có chiều rộngp
[rÌ - ứng suất cắt cho phép

>!

—Í

|1
1

AE

(
v

i

—

Hình

19.6

đối với

đỉnh tán

[ø;] - ứng suất kéo cho phép đối với tấm
[ơz] - ứng suất đập cho phép giữa đỉnh tán và chỉ tiết ghép
[7] - ứng suất cắt cho phép của các tấm ghép.

Đối với mối ghép đỉnh tán cho trước tính theo các điều kiện bên sau:
- Điều kiện bên cắt thân đính:

ts Ae < [1]

(19.2)

- Điều kiện bên đập giữa tấm ghép và thân định:
Og

=

a < [oy]

(19.3)

- Điều kiện bến kéo tấm ghép theo tiét dién 1-1:

o, = pay

<[ø¿]

(18.4)

- Điều kiện bên cắt đông thời theo tiết điện 3-3 và giả sử rằng
vết cắt có chiều dài e ~ đ/2:

tr. ——

+

ale

- 4s

<1

(19.5)

Từ phương trình (19.2) và (19.3) với điêu kiện [ơz] = 1,6[t] ta suy
ra d,x 9ð, do đó ta chọn:

d, = 28

(19.6)

Tu phuong trinh (19.2) va (19.4) khi [o,] = [t] va d, = 25 ta suy
ra p ~ 2,6d,, trong thực tế ta làm tròn giá trị này:

p= 3d,

(19.7)

Mối ghép đỉnh tán

631

Từ phương trình (19.2) và (19.5) khi [] = 0,8[t] và đa = 2ư ta có
e + 1,Bðđ,, trong thực tế ta chọn:

e = (1,5+2)d,

(19.8)

Như thế từ điều kiện bên ta thu được sự liên hệ giữa các thơng
số hình học sau:
« Đường kính định tán d, đối với mối tán hai miếng đệm:
đ, = (1,5:2)ỗ

(19.9)

« Bước mối tán p:
- Hai dãy định chẳng nhau:

p= 4d,

(19.10)

- Một dãy định tán với hai miếng đệm:

p = 3,5d,

(19.11)

- Hai day đỉnh với hai miếng đệm:

p = 6d,

(19.12)

« Khoảng cách giữa đính tán và cạnh bìa tấm ghép đối với tất
cả mối tán:

e = (1,5+2)d,

« Khoảng

(19.13)

cách giữa các dãy đinh tán mối

ghép hai dãy hoặc

nhiều dãy khi các định tán sắp xếp dạng bàn cờ:

eị = (228)d,

(19.14)

« Chiêu dày miếng đệm với mối ghép đỉnh tán với các miếng đệm:
8, = 0,755

(19.15)

Sau khi xác định các thơng số hình học như đã kể trên ta tiến
-

.

4F,

hành kiểm tra độ bén cắt:
`

a

2

^

.

và theo độ bên dập:

+ = —4

ind;

Og

tì

=

< [1]

(19.16)

< [og]

(19.17)

đoỖ min

trong đó: t và [t] - tương ứng là ứng suất cắt tính tốn và cho phép thân đính
ø„và lơ]

- tương

ứng

là ứng

suất

dập

tính

tốn

và

cho

phép

giữa

thân đỉnh và tấm ghép
F, - tải trọng tác dụng lên một định tán;

¡ - số mặt phẳng cắt đỉnh tán

đ, - đường kính định tán sau khi ghép

„„ - chiêu dày nhỏ nhất các chỉ tiết ghép.
1- Hệ số độ bền mối ghép

Trên hình 19.6, ứng suất kéo tấm ghép theo mặt cắt (1-1):

om”

a

F

—

(p- do

Ứng suất kéo theo mặt cắt (2-2):

Sy. =

ps

‘

19.18)

(19.19)


682

Chương 19
Tý số ọ = 242 gọi là hệ số độ bên mối ghép. Từ công thức
Sr

(19.18) va (19.19) suy ra:

o = Pade

(19.20)

Pp

Do đó khi tính tốn mối ghép nhóm

đính tán tiến hành

theo

tiết diện làm yếu các lỗ, khi đó ta tính hệ số độ bên mối ghép @.
Ví dụ, diện tích tiết điện ngang của chỉ tiết, làm việc bị kéo với

tai trong F:

-—T

(19.21)

{olløzÌ

Mơmen cần uốn chỉ tiết làm việc bị uốn với mơmen ÄÍ:

Ư

—È⁄f

(19.22)

{ells,,]

trong đó: [ọ] - hệ số độ bên cho phép đối với mối tán
(ơœ¿] và [ơ,] - ứng suất kéo và uốn cho phép, đối với các chi tiết máy
bằng thép ta lấy [ø„] = [ø¿Ì.
Khi tính tốn thiết kế theo các cơng thức (19.21) và (19.22) giá

trị cho phép hệ số độ bên mối ghép [ọ] = 0,6+0,85. Sau đó chọn dạng
mối ghép và xác định d„, p và ọ. Nếu giá trị cho trước [@] có sai lệnh

đáng kể so với ọ tính tốn thì chỉ tiết được tính chính xác lại.
#- Tính tốn nhóm đỉnh tán
Trường

hợp

tải trọng

qua

trọng

tâm

nhóm

đỉnh

tán

thì tải

trọng phân bố đều cho mỗi định tán va ta tiến hành tính tốn như
mối ghép bulơng khơng có khe hở:

d, =

4F

(19.23)

zin{t]

Nếu biết trước đường kinh d, ta xdc dinh sé định tán cân thiết

z trên mối ghép theo điều kiện bên cắt:

z= —4F_

(19.24)

ind? {t]

Sau đó ta kiểm tra theo độ bên dập với z vừa nhận được:

0 =—Ÿ—
2d,

min

s[ø,]

(19.25)


Mối ghép đỉnh tán
Trong

633

trường

hợp

tải trọng

không

qua

trọng

tâm

mối ghép,

tương tự mối ghép ren, ta tiến hành xác định tải trọng lớn nhất tác
dụng lên đỉnh tán và tính tốn bền theo đỉnh tán này.

Lực Ƒ' dời về trọng tâm O được thay thế bởi lực F qua trọng tam
và mômen M = Fe.

Thanh phan Fy, do luc F phan bé déu cho các đỉnh tán có giá trị
Fy,

= F/z.

Hinh 19.7
Thanh

phan

mémen

M

gay

nén

cdc luc Fy;

tac dung

lén cac

đỉnh tán, đầu tiên ta có phương trình cân bằng mômen qua trọng tâm
mối ghép:

M = Fe = Pụyn

+ FPusrs + +

Pu, --

(12.26)

Vì lực Fự, tỷ lệ với khoảng cách đến trọng tâm, cho nên:
đu

h
Dod6é:

Hoac:

,

.

Fm

.

suy

ra

n

M => Fyn,

Fy, = 20
n

7

Fo?
SMI"

=

ry

2 Man
n

Fin

x

_ Mn

x rẻ

Fy, Mi
h

suy ra:
.

Pựi = Mr
Ly

(19.27)


634

Chương 19
Sau đó phân tích phương chiều bai thành phần luc Fy; va Fy; va

xác định

đính

tán nào

chịu tác dụng

tải trọng

lớn nhất.

Như

trên

hình 19.7 thì đính tán 1 và 3 có tải trọng tác dụng lớn nhất:

F, = {F2, + Fey - 2FpyFwy cos( — a)
= VF,

+ Fey

+ 2F

(19.28)

Fy, cosa

Sau đó theo các cơng thức (19.23..19.25) ta xác định đường kính

d,, 86 dinh tan z hoặc kiểm tra độ bên dập.

19.6 TÍNH TỐN MỐI GHÉP ĐINH TÁN CHẮC KÍN
Tính tốn mối ghép đỉnh tán chắc kín tiến hành theo trình tự.
Đầu tiên ta tính chiều dày bình hình trụ (ví dụ nồi hơi...).
-—Pe——
oD

2lpllo,}

+A

(19.29)

trong do: p, - 4p suất bề mặt thành trong của bình
D - đường kính vịng trong của bình

[ọ] - hệ số độ bên cho phép (mối ghép dọc)
[ơ¿] - ứng suất kéo thành bình cho phép
A=

1+3 mm

- khoảng thêm do sự ăn mịn kim loại.

Khi tính chiêu dày bình theo cơng thức (19.29) thì hệ số {@] chọn
trong bảng 19.2 phụ thuộc vào giá trị 0,BpaD.
Bảng

0,5p.Du

Dạng mối ghép
Một dãy chống

(MPa.m)

[Đường

ng

kinh
kín

định do

(mm)

Bước định
Pp, (mm)

Hệ lệ sốsố độ độ
bển[ g] cho.|

phép

+

lỨng Ing suất
sui bến

|

n cắt cắt cho
chí

phép có điều kiện

[tas]. (MPa)

<0,5

ä+8

2d,+ 8

0.60

60 + 70

Hai đãy giáp mối

|0,35 + 0,95

ô+8

2,6d;+ 15

0,70

60 + 70

Ba dãy chồng

0,45 + 1,35 | šä+ (6+8) |

3dạ+ 22

075

55 + 60

0,75

47 +57

0.85

45 +55

Hai

dãy

giáp

mối| 0,45 + 1,35 | ä + (5 + 6) | 3,5d, + 15

19.2

với hai miếng đệm

Ba dây giáp mốio4s.230|

với ba miếng đệm

a+5 | 6d,+20

Ứng suất cho phép khi kéo đối với thành bình được xác định
phụ thuộc vào nhiệt độ bình bị nung nóng: