Thiết kế máy thử độ bền kéo bulong

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tuy gặp nhiều khó khăn
nhưng em may mắn nhận được nhiều sự quan tâm, động viên và giúp đỡ nên
cuối cùng em đã hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể thầy cô bộ môn
Kỹ Thuật Thiết Kế nói riêng và Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa nói
chung, đã trang bị cho em nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn và đạo đức
trong suốt những năm học qua.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với thầy Phan Đình Huấn thuộc bộ
môn Kỹ Thuật Thiết Kế, khoa Cơ Khí, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy
những vấn đề cơ bản đến chuyên sâu để em thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo và các anh chị trong công ty Công
Nghệ Sài Gòn đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được thực tập tại công ty, được
tiếp xúc thực tế, giải đáp thắc mắc, giúp em có thêm những hiểu biết về cơ khí
trong quá trình thực tập.
Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã động
viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đề tài luận văn tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
Lý Đăng Hưng

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Trong nền công nghiệp cơ khí, bulong là chi tiết thường xuyên dùng
trong các máy móc, nó được dùng để nối các chi tiết lại với nhau, sức chịu
đựng, độ bền của bulong sẽ ảnh hưởng rất lớn tới năng suất làm việc của máy
móc.

Đề tài “Thiết kế máy thử độ bền kéo bulong” được định hướng thực hiện
tại trường ĐH Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. Sau quá trình đưa ra phương án
lựa chọn ý tưởng thiết kế, em quyết định lên phương án thiết kế máy thử độ
bền kéo bulong có cơ cấu hoạt động chính là dùng thủy lực để kéo bulong.
Bulong phải được gá cố định một đầu, một đầu di chuyển để gây lực dọc
trục, kéo đứt bulong. Dựa vào lực phá hủy và vết nứt gãy của bulong ta sẽ lựa
chọn bulong phù hợp để lắp ghép các chi tiết.
Với kiến thức hạn hẹp, chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế trong quá trình
thực hiện đề tài sẽ không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được sự góp ý chân
thành từ các thầy cô và các bạn sinh viên.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

MỤC LỤC

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1

Chương 6

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về mối ghép ren
Mối ghép ren là mối ghép có thể tháo được. Được sử dụng với nhiều mục đích như
ghép chặt, truyền động, điều chỉnh. Trong mục đích ghép chặt mối ghép sử dụng
ma sát ren để ép 2 chi tiết lại với nhau.Ưu điểm là có độ ổn định cao, có thể tháo
lắp được
1.1.1 Phân loại ren
Ren được phân loại theo nhiều mục như sau [8]:
• Hướng ren: Ren trái và ren phải. Trong đó ren phải là khi muốn vặn vào
lỗ ren thì xoay theo chiều kim đồng hồ ( hướng ren từ trái qua phải,
dưới lên trên), ren trái thì ngược lại.
• Theo biên dạng:
- Ren tam giác : trong hệ ISO (ren hệ met) là tam giác đều góc 600,
trong hệ Anh là tam giác cân góc đỉnh 55o.
- Ren hình thang: Cho độ bền cao, dễ chế tạo
- Ren tròn : được dùng trong các mối ghép tại điều kiện làm việc dơ,
chịu tải trọng va đập lớn.
- Ren đỡ : biên dạng là hình thang không cân. Được dùng trong
truyền động tải 1 chiều

• Theo vị trí : Ren ngoài (trục, vis), ren trong (lỗ ren)
• Theo công dụng :Ren ghép chặt, ren bắt gỗ.
1.1.2 Phân loại bulong
Tùy thuộc vào vís xiết mà có thể chia ra các loại: mối ghép bulong, mối ghép bằng
vis, mối ghép bằng vis cấy.
Bulong là một bộ bao gồm cả 3 thành phần vis, đai ốc, đệm.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

a. Vis cấy
b. Vis đầu lục giác
c. Vis đầu tròn
chống xoay
d. Vis chìm đầu
bằng xẻ rãnh
e. Vis lục giác chìm

Hình 1. 1 Các loại vis

Các loại đai ốc như: đai ốc cánh, đai ốc 6 cạnh, đai ốc dẹt, đai ốc hàn…

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Hình 1. 2 Các loại đai ốc
Các loại đệm như: đệm thường, đệm vênh, đệm cánh.

Hình 1. 3 Bộ ghép bulong
Bulông còn được chia ra theo độ chính xác chế tạo: thô, bán tinh, tinh:
• Bulong thô có cấp chính xác kém nên thường dùng trong các mối ghép
không quan trọng hoặc trong các kết cấu bằng gỗ.
• Bulong nửa tinh: được chế tạo như bulong thô nhưng được gia công thêm
phần mặt tựa của đầu bulong và trên các bề mặt mút để loại bỏ bavia.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

• Bulong tinh: được chế tạo bằng máy móc,có độ chính xác cao, các phần
đều được gia công cơ khí, bulong loại này được ứng dụng rộng rãi trong
các ngành công nghiệp.
Trên thực tế,còn có loại bulong siêu tinh đây là loại bulong được sản xuất đặc
biệt,có yêu cầu khắc khe về độ chính xác gia công,chúng được sử dụng trong các
mối liên kết đặc biệt,có dung sai lắp ghép nhỏ,các ngành cơ khí chính xác.
1.2 Các đặc tính, chỉ tiêu đánh giá bulong
1.2.1 Cấp bền
• Bulong hệ mét.

Hình 1. 4 Bulong hệ Mét
Cấp độ bền của bulong được ký hiệu bằng 2 chữ số. Chữ số đầu bằng 1/100
giới hạn bền đứt, N/mm2 hoặc MPa. Chữ số sau là 10 của tỷ số giữa giới hạn
chảy và giới hạn bền đứt =>tích của chữ số này với giới hạn bền đứt bằng 1/10
giới hạn chảy, N/mm2. Ví dụ trên mặt vis ghi 8.8 có nghĩa là giới hạn đứt
σb=8*100=800 MPa , giới hạn chảy σc// σb =0,8. σb=0,8*800=640MPa
Được chia ra thành 10 cấp gồm :

Bảng 1 : Cấp bền và giới hạn bền đứt, chảy tương ứng.
Cấp bền
Giới hạn
bền đứt

4.6 4.8
400 400

5.6
500

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602

5.8
500

6.6
600

6.8
600

8.8
800

10.9
1000

12.9
1200

14.9
1400


Chương 1: Tổng quan
(MPa)
Giới hạn
bền chảy
(MPa)

240 320

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

300

400

360

480

640

900

1080

1260

Đai ốc cũng tương tự chia ra là 4,5,6,8,10,12,14 để biết là nó phù hợp
với vis nào.
• Bulong hệ Inch
Đối với bulong hệ inch, cấp bền được ký hiệu bằng các vạch và dấu
chấm ( đây là quy ước theo hệ tiêu chuẩn SAE J429). Cấp bền chia làm
17 cấp nhưng trên thực tế chỉ sử dụng cấp 2,5 và 8

Hình 1. 5 Cấp bền bulong hệ Inch
1.2.2 Giới hạn bền đứt, chảy
• Độ bền đứt ( Ultimate Tensile Strength, σk): Là khả năng chịu đựng của
vật liệu khi bị kéo đến khi bị đứt hoặc phá hủy hoàn toàn. Đây là một chi
ngành riêng trong kỹ thuật thử nghiệm. Từ đó mà có thể suy ra được các

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

thông số về giới hạn đứt (Break), độ giãn dài lớn nhất (Elongation), độ

co thắt tiết diện (Reduction) của vật liệu khi bị kéo.
Một số loại vật liệu thiếu tính dẻo, giòn sẽ có vết đứt sắt (gồ ghề, răng
cưa). Các vật liệu khác có tính dẻo hơn thường sẽ tạo thành cổ thắt lại
nơi chuẩn bị đứt.
• Giới hạn chảy ( Yield Point, σy) : Là giới hạn của ứng suất trong vật liệu.
Dưới điểm giới hạn này thì vật liệu vẫn là biến dạng đàn hồi nhưng khi
vựợt qua thì vật liệu sẽ biến dạng nhanh hơn và không còn trở về hình
dạng cũ được nữa (còn gọi là giai đoạn nhựa dẻo của vật liệu). Sau đó,
nếu tiếp tục tác dụng lực thì sẽ đến giới hạn bền đứt của vật liệu và bị
phá hủy.
Các giới hạn này vốn là ứng suất được tính bằng lực kéo/nén trên một đơn
vị diện tích nên những kích thước như chiều dài của mẫu thử không ảnh
hưởng nhưng có các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến kết quả thử như là việc
xử lý bề mặt mẩu thử, nhiệt độ phòng nơi thử.

Hình 1. 6 Biểu đồ ứng suất - chuyển vị của nhôm
Từ gốc đến diểm A là lúc ứng suất được tăng lên nhưng vật liệu chuyển vị
rất ít, lúc này ứng suất và chuyển vị quan hệ tuyến tính với nhau, đây còn gọi là
giai đoạn đàn hồi vì khi ngừng tác dụng lực, vật sẽ trở lại hình dáng ban đầu.
Tương quan giữa ứng suất và chuyển vị là quan hệ bậc nhất. Điểm A còn gọi là
giới hạn đàn hồi (hoặc giới hạn tỉ lệ)

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Nhưng từ A đến B thì mối quan hệ ứng suất-chuyển vị trở thành quan hệ

phi tuyến, tại đây vật liệu biến dạng không có khả năng trở về hình dáng cũ khi
ngưng tác dụng lực. Giai đoạn này gọi là giai đoạn biến dạng dẻo (chảy). Điểm B
sẽ được gọi là giới hạn chảy (Yield point). Sau điểm D thì dù ứng suất không
tăng nhưng chuyển vị tăng rất nhanh (đồ thị song song với trục ε, đây là quá trình
chảy của vật liệu hay giai đoạn nhựa (Plastic region).
Ta có C là giới hạn bền đứt và D là giới hạn đứt gãy. Sau quá trình chảy là
tới giai đoạn biến cứng (Strain hardening) đến điểm C. Từ C đến D là giai đoạn
mà nơi yếu nhất trên thân vật liệu bắt đầu bị thắt cổ, có thể thấy rõ nhất đối với
các vật liệu dẻo. Chính vì hiện tượng thắt cổ này mà trong thực tế cả chuyển vị
và ứng suất sẽ tăng lên rất nhanh (vì tiết diện giảm) và đường biểu diễn sẽ cong
lên nhưng do trong kỹ thuật ta chỉ tính ứng suất theo tiết diện ban đầu nên tại
điểm A trong đồ thị dưới khi ngừng tăng lực kéo thì đường biểu diễn sẽ đi xuống
và đến điểm đứt .
A: Đường
biểu diễn
tương ứng
(F/A0)

Hình 1. 7 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của thép xây dựng
Đối với vật liệu dòn, do có độ dẽo thấp nền hầu như không có giới hạn
chảy, vì vậy mà biểu đồ ứng suất-chuyển vị có dạng đường cong như sau:

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Hình 1. 8 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của vật liệu dòn

Đôi khi có thể dùng biểu đồ ứng suất – chuyển vị này để xem vật liệu đó là
gì.

Hình 1. 9 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị ứng với các vật liệu khác nhau
a: Vật liệu dòn.
b: Vật liệu có độ bền cao và khó thay đổi hình dáng.
c: Vật liệu có độ cứng và độ bền cao.
d: Vật liệu dẻo.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Bảng 2 : Giới hạn độ bền đứt và độ bền chảy của 1 số vật liệu.
Vật liệu
Thép xây dựng
Thép không gỉ
Hợp kim nhôm
Đồng
Đồng thau
Thủy tinh
Kim cương

Giới hạn bền chảy (MPa)
250
520
414

69
200
1600

Giới hạn bền đứt (MPa)
400-550
860
483
220
500
32
2800

1.2.3 Độ cứng
Độ cứng là độ chống lại sự biến dạng dẻo của vật liệu khi bị tác động lực.
Thuộc về đặc tính bề mặt của vật liệu. Nhưng khi tác động lực lên bề mặt
vật liệu thì mỗi kiểu tác động lại cho một biểu hiện trên bề mặt khác nhau
nên ta chia phương pháp đo độ cứng ra làm 3 loại
• Độ cứng xước ( Scratch Hardnesss) : Về nguyên tắc là lấy một vật liệu
có độ cứng lớn, sắc nhọn rồi tác dụng lực để phá hủy bề mặt của vật liệu
có độ cứng thấp hơn. Dựa trên lực cần thiết để phá hủy bề mặt để suy ra
độ cứng. Dụng cụ đo là Sclerometer
• Độ cứng Indentation : Đo độ cứng bằng cách tạo một vết lõm hình tròn
lên bề mặt vật liệu bằng vật liệu cứng hơn. Lấy lực tác dụng chia diện
tích mặt lõm ấy để có độ cứng. Thang đo phổ biến là Rockwell (HR),
Vicker (HV), Shore và Brinell (HB).
• Độ cứng nảy (Rebound Hardness) : Đo độ nảy lên khi thả một thiết bị đo
lên bề mặt vật liệu. Dụng cụ đo có tên là Scleroscope. Thang đo sử dụng
là Lee rebound hardness và Bennet Hardness.
1.2.4 Các chỉ tiêu đánh giá

Khi lựa chọn bu long thì cần nghĩ đến điều kiện làm việc, môi trường làm
việc
Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu để đánh giá như: Độ bền đứt trên vòng đệm
lệch, độ bền chỗ nối đầu mũ và thân bulông, chiều cao nhỏ nhất vùng
không thoát cacbon, chiều sâu lớn nhất của vùng thoát cacbon hoàn toàn.
Liên kết bulong trong kết cấu có thể chia làm 3 loại: Liên kết chịu cắt, liên
kết không trượt, liên kết chịu kéo. Mà từ đó có thể chọn bulong phù hợp.
• Liên kết chịu cắt: Lực vuông góc với thân bulong, thân bulong bị cắt và
bản chi tiết thành lỗ bị ép. Liên kết này đơn giản, dễ thi công, chịu lực

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

khỏe nhưng có nhược điểm là dễ bị trượt do lỗ to hơn thân bulong. Kết
cấu mà sự trượt không gây ảnh hưởng thường dùng loại bulong này.
Bulong không cần xiết chặt lắm, chỉ cần xiết đến mức khít chặt (Không
có khe hỡ giữa các bản thép). Vậy nếu dùng bulong cường độ cao trong
liên kết này không cần xiết mạnh bulong, chỉ cần dùng cờ-lê chuẩn là
đủ.
• Liên kết không trượt: Cũng chịu lực vuông góc thân bulong, nhưng
bulong được xiết rất chặt để gây ma sát giữa các bản chi tiết cần liên
kết, không cho trượt. Liên kết này dùng cho các kết cấu không cho phép
trượt như: cầu, dầm cầu trục, kết cấu chịu lực động…Bulong trong kết
cầu này phải xiết đến một lực căng lớn quy định bởi thiết kế. Do đó phải
là bulong cường độ cao. Việc xiết bulong phải đảm bảo lực căng khống
chế, đó là vấn đề khó.

• Liên kết chịu kéo: Trong liên kết mà lực dọc theo chiều bulong là chủ
yếu thì bulong chịu kéo. Tiêu chuẩn Việt Nam không yêu cầu xiết
bulong chịu kéo như thế nào, nhưng tiêu chuẩn của Mỹ, EU, Úc…đều
yêu cầu bulong phải được xiết đến lực lớn hơn lực nó sẽ chịu khi làm
việc dưới tải, để cho các mặt bích không bị tách ra.

Hình 1. 10 Các lực tác động lên bulong
1.3 Vật liệu làm bulong
Khi chọn vật liệu chế tạo bulong cần phải chú ý đến điều kiện làm việc (tải trọng
tỉnh/động, chịu lực dọc trục/cắt, xiết chặt/hở), khả năng chế tạo và các yêu cầu về
kích thước, khối lượng. Các vật liệu làm bulong thường thấy như:
• Thép: Trong đó có thể sử dụng thép Cacbon thường, thép cacbon chất lượng tốt
hoặc thép hợp kim.
SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

• Thép không gỉ (Inox) có khả năng chống sự oxy hóa và mài mòn. Có 4 loại thép
không gỉ gồm Austenitic ( Ứng dụng nhiều nhất trong đồ gia dụng, trong công
nghiệp), Ferritic ( trong kiến trúc), Duplex (công nghiệp hóa dầu, chế tạo tàu
biển), Martensitic (cánh tuabin, lưỡi dao)
• Đồng (Copper): Dùng khi cần chống thấm nước
• Nhựa (Plastic): Chi tiết nhẹ, cần chống thấm nước
Thường nếu không có yêu cầu gì thì bulong sẽ được chế tạo từ thép. Đai ốc được
chế tạo bằng cùng loại vật liệu với vis hoặc vật liệu có độ bền thấp hơn.
Bảng 3 : Cơ tính một số mác thép chế tạo chi tiết máy có ren. [3]
Cấp

bền

Kích
thước
bulong

Độ bền
Proof nhỏ
nhất (MPa)

Giới hạn bền
kéo nhỏ nhất
(MPa)

4.6

M5-M36

225

400

Giới hạn
chảy nhỏ
nhất
(MPa)
240

4.8

M1.6-M16 310

420

340

5.8

M5-M24

380

520

420

8.8

M16-M36

600

830

660

9.8

M1.6-M16 650

900

720

10.9

M5-M36

830

1040

940

12.9

M1.6-M36 970

1220

1100

Vật liệu

Thép C thấp và
trung bình
Thép C thấp và
trung bình
Thép C thấp và
trung bình

Thép C trung bình,
Q&T
Thép C trung bình,
Q&T
Thép không gỉ
(40Mn2,40Cr2)
Thép hợp kim

1.4 Công nghệ thử độ bền
Chúng ta phải thử độ bền vật liệu vì:
• Nắm rõ được cơ tính của vật liệu (biểu đồ ứng suất-chuyển vị, giới hạn đàn hồichảy-bền...)
• Đảm bảo an toàn khi khách hàng, người lao động sử dụng sản phẩm, từ đó sẽ
tăng độ tin tưởng của khách hàng.
• Lựa chọn vật liệu phù hợp cho mục đích sử dụng, tối ưu thiết kế.
• Dự đoán chuyển vị, cấu trúc của vật liệu khi bình thường, khi chịu lực.
• Trong công nghiệp, dựa vào thông số kỹ thuật yêu cầu mà quyết định xem khâu
sản xuất có đang làm việc chính xác hay không mà kịp thời điều chỉnh.
1.4.1 Phương pháp
• Trên thị trường có 2 loại kiểu thử độ bền chính :
- Uniaxial Tensile Testing: Thử độ bền của các vật liệu đẳng hướng
(kim loại, thủy tinh). Phương pháp thử độ bền này tức là tạo ra các

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

-

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

ứng suất đẳng hướng lên vật liệu như kéo (tension),
nén(compression), trượt(shear), uốn(flexure)
Biaxial Tensile Testing: Thử nghiệm các vật liệu không đẳng hướng
như vật liệu composite, vải dệt…Được chia ra bao gồm 3 dạng:
+ Brusting Test: Mẫu thử dạng tấm tròn được kẹp chặt ở cạnh viền
sau đó dung dịch được ép tạo áp suất lên mặt dưới của mẫu thử đến
khi nó bung ra .

Hình 1. 11 Brusting Test
+ Cylinder Test : Mẫu thử dạng trụ tròn được ép lại bằng áp lực
hướng từ trên xuống dọc trục của mẫu thử.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Hình 1. 12 Cylinder Test
+ Plane Biaxial Test: Mẫu thử được kéo từ 4 phía.

Hình 1. 13 Plane Biaxial Test

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

1.4.2 Mẫu thử
Mẫu thử sẽ có hình dạng và kích thước tùy theo mục đích thí nghiệm và
phương pháp thử. Có 2 loại mẫu thử chính là dạng trụ tròn và dạng tấm:

Hình 1. 14 Thông số hình học của mẫu thử
• Dạng trụ tròn : Có quy định về đường kính và chiều dài đoạn tiến hành đo
(Gauge), bán kính góc lượn, chiều dài đoạn giữa 2 vai kẹp
• Dạng tấm : Chiều dài, độ dày, độ rộng của đoạn tiến hành đo, bán kính góc
lượn, chiều dài cả mẫu thử đều được quy định rõ.

Hình 1. 15 Các loại mẫu thử
Và tùy theo phương pháp kẹp, giữ mẫu mà chia các mẫu thành : mẫu kẹp
bằng răng cưa (dễ làm nhưng liên kết yếu), mẫu kẹp bằng ren, mẫu kẹp
bằng chốt, mẫu kẹp bằng ngàm kẹp.
1.4.3 Các tiêu chuẩn đo.

Các bộ tiêu chuẩn đo sẽ quy định rõ ràng về phương pháp đo, mẫu
thử. Mỗi loại vật liệu riêng biệt sẽ có bộ tiêu chuẩn riêng (Kim loại, vật liệu

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Composite, vật liệu đàn hồi) riêng kim loại sẽ có các bộ tiêu chuẩn như:
ASTM E8/E8M-13 , ISO 6892-1 và ISO 6892-2 , JIS Z2241

1.5 Máy thử độ bền
Khi thiết kế máy thử độ bền hoặc chọn mua thì ngoài giá tiền, tuổi thọ…cần lưu
ý đến 4 thông số sau:
• Khả năng kéo : đủ sức để kéo đứt loại vật liệu mình muốn.
• Tốc độ kéo : đủ nhanh hoặc chậm để có thể mô phỏng hoạt động của vật liệu
khi được ứng dụng thực tế.
• Độ chính xác 1 lần đo : Đo được chính xác chuyển vị và lực kéo.
• Sai số nhiều lần đo : Giảm thời gian và số mẫu cần đo
Máy thường đươc cấp năng lượng để thực hiện chức năng kéo có thể từ thủy lực
hoặc động cơ điện.
Chuyển vị của vật liệu có thể được đo bằng thiết bị đo độ dãn riêng
(Extensometer) hoặc sử dụng cảm biến chuyển vị (Strain Gague sensor).
Hiện nay trên thị trường có một số loại máy thử kéo bulong như sau:
1.5.1 HIT-5KN-100KN

Được làm ở Nhật Bản, xuất xứ nguồn cung từ công ty AGLOL Instrument
CO.LTD của Đài Loan

Hình 1.14 HIT-5KN-100KN

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Máy cung cấp lực kéo yếu thích hợp thử độ bền cho các mẫu thử nhỏ,
mỏng như kim loại tấm mỏng, lực kết dính giữa 2 vật liệu, hoặc các vật liệu
xốp (có nhiều lỗ khí)

• Chiều dài hành trình: 800mm.
• Độ chính xác đo chiều dài: ±(0.05+0.0001*L)mm với L là chiều dài
mẫu thử.
• Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 1~1000mm/phút
• Bộ điều khiển đầu kẹp lên xuống bằng vis me-đai ốc và động cơ servo.
• Độ chính xác đo lực: 1% giá trị lực cung cấp.
• Hệ đơn vị: mN, N, kN
• Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được
thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển.
• Điện áp sử dụng 200~240V.
• Kích thước 730x350x1260 mm.
• Khối lượng máy khoảng 120kg.
1.5.2 Model H001

Máy của hãng UTSTESTER (UTS), là một hãng của Trung Quốc.
Máy được sử dụng trong công nghiệp với mục đích nghiên cứu, quản lý chất
lượng và quá trình. Máy được thiết kế để đo độ bền đứt, lực ép nén, độ dính
chặt, lực cắt… cho các loại vật liệu như kim loại , cao su, nhựa,…

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Hình 1.15 H001 Tensile testing machine
•
•
•

•
•
•
•
•

Chiều dài hành trình: 1100mm.
Độ chính xác đo chiều dài: 0.00004mm
Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 0.001~500mm/phút
Bộ điều khiển đầu kẹp lên xuống bằng vis me-đai ốc và động cơ servo.
Độ chính xác đo lực: ±0.25% giá trị lực cung cấp.
Độ chính xác tốc độ kéo: ±0.1%
Hệ đơn vị: kgf, lbf, N, kN, kPa, MPa.
Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được
thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển, ngừng khi quá tải
• Điện áp sử dụng: AC 220~240V, 50/60 Hz
• Kích thước 660x530x2130 mm
• Khối lượng máy khoảng 163kg
1.5.3 Máy thử kéo vạn năng 50 tấn

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

Hình 1.16 Máy thử kéo vạn năng 50 tấn
Máy xuất xứ ở Hàn Quốc. Máy được thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế
như ASTM, BS, ISO, DIN, EN, JIS. Máy có khả năng thực hiện thử đo độ căng, độ nén, độ

cong

•
•
•
•
•
•
•
•

Chiều dài hành trình: 550mm.
Lực thử kéo nén: 500kN
Độ chính xác hành trình: 0.01%
Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 0.001~500mm/phút
Sử dụng bộ thủy lực để kéo
Độ chính xác tốc độ kéo: ±0.01%
Hệ đơn vị: kgf, lbf, N, kN, kPa, MPa.
Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được
thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển, ngừng khi quá tải
• Điện áp sử dụng: AC 3 pha 380V, 50/60 Hz
• Kích thước 1080x955x2605 mm
• Khối lượng máy khoảng 240kg.
1.5.4 Máy thử vật liệu đẳng hướng.

Mẫu máy của CTY Fuel Instrument& Engineers. Máy có nhiều chức năng
thử độ bền đứt, độ ép-nén, độ uốn…Với model UTN-10, ta có các thông số
như sau:
• Lực kéo lớn nhất : 100kN.

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 1: Tổng quan

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

• Khoảng cách hành trình của không gian kéo: 50-700mm; không gian ép:
0-700mm.
• Hành trình Piston đẩy: 150mm
• Tốc độ piston khi không tải: 0-300 mm/min
• Kích thước LxWxH: 2032x750x1960
• Khối lượng: 1500kg

Hình 1.17 Analog Universal Testing Machine

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602


Chương 2: Phương án thiết kế

GVHD: PGS-TS. Phan Đình Huấn

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của máy là 1 bộ phận cấp năng lượng kéo ngàm kẹp bulong, đầu
kẹp này được dẫn hướng bằng ti dẫn hướng , đầu kẹp còn lại thì cố định. Trong quá
trình kéo các cảm biến hoặc thiết bị đo chuyển vị sẽ đo lại chuyển vị trong vật liệu, lực
kéo tiếp tục được tăng lên cho đến khi bulong đứt.
Ta có thể dựa vào các tiêu chí sau để phân loại máy kéo :

• Cơ cấu chấp hành để kéo, tạo lực kéo (kiểu cơ khí bulong-visme hay dùng
xilanh trong thủy lực)
• Phương kéo lực ( kéo theo phương thẳng hoặc ngang).
• Thiết bị dùng để đo chuyển vị, lực, thời gian.
Phương pháp 1: Dùng trục vis- đai ốc

Hình 2. 1 Nguyên lý hoạt động của máy kéo sử dụng trục vis-đai ốc bi

SVTH: Lý Đăng Hưng-1411602