Tại sao có bu-lông mà vẫn phải dùng chốt
|
Với phương pháp ghép nối, từng chi tiết hay cấu kiện rời được hợp thành dạng cuối cùng như mong muốn. Qua đó hình thành các thiết bị, cụm lắp ráp hay máy có khả năng hoạt động được (Hình 1).
6.1 Phân loại và tác dụngCác chi tiết có thể gắn kết di động hay cố định tùy thuộc vào loại kết nối. ■ Kết nối dạng khớp (cứng): Điều cần thiết để có kết nối này là những bề mặt tạo dạng của các cấu kiện và bộ phận kết nối phải được lắp ráp vào với nhau. ■ Kết nối lực (kết nối qua ma sát): phát sinh qua các bề mặt ép lại với nhau. 6.2 Kết nối bulongĐể chi tiết có thể tháo rời thì kết
nối bằng ốc vít thường là kỹ thuật kết nối tốt nhất hay duy nhất mà người ta có thể sử dụng được. Đường xoắn ốc (đường ren) ở góc bước ren α nhỏ của ren, đai ốc không tự trượt xuống mặt phẳng nghiêng (đường xoắn ốc). Góc bước ren nhỏ tác động lực thẳng góc lớn trong mối liên hệ với trọng lượng và do đó lực ma sát (lực pháp tuyến) lớn. Lực làm lỏng ren (lực tháo ren) trong điều kiện này nhỏ (Hình 4). Khi lực ma sát Fr lớn hơn lực làm lỏng ren Fa, việc di chuyển xuống bị cản trở. Ren vì thế tự hãm. Bulông (vít) siết chặt là bulông tự hãm có góc bước ren nhỏ. Tỷ lệ truyền lực ờ bulông ghép chặt Tác dụng đòn bẩy được tận dụng khi sử dụng chìa khóa bulông. Với tay đòn dài tương ứng có thể đạt lực kẹp lớn bằng lực siết nhỏ. Tỷ lệ truyền lực qua mặt phẳng nghiêng Với sự hỗ trợ của mặt phẳng nghiêng của đường xoắn ốc, tải trọng lớn có thể di chuyển về phía trên với lực tương đối nhỏ. Qua đó một công cơ học được thực hiện. Việc áp dụng kiến thức này vào bulông dẫn đến cách tính lực siết F2 (Hình 3). 1. Giải thích sự khác biệt giữa kết nối ghép tháo rời được và không tháo rời được! sắp xếp vào mỗi nhóm ba phương pháp ghép nối! 2. Kết nối bằng vật liệu, dạng và ma sát được hiểu như thế nào? sắp xếp vào mỗi nhóm ba phương pháp ghép nối! 3. Liệt kê các chi tiết rời của một ghép nối bulông (vít)! 4. Đường xoắn ốc (đường ren) hình thành như thế nào? 5. Ren ghép chặt và ren di chuyển có đặc điểm nào khác nhau? 6. Hãy nêu các nguyên tắc vật lý mà nhờ đó tỷ lệ truyền lực được thực hiện! Các ren nằm ở vòng bao hình trụ được gọi là ren ngoài hoặc ren bulông. Ren ở thành lỗ khoan gọi là ren trong hoặc ren đai ốc (tán). Phân loại ren theo chiều ren (Hình 1) Thông thường chiều của ren theo hướng phải. Ren phải được vặn vào theo chiều phải (theo chiều kim đồng hồ). Ren trái vặn vào theo chiều trái và chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt. Ren trái thường được sử dụng khi: ■ Được yêu cầu dịch chuyển theo chiều dọc với một chiều quay cho trước (Bộ căng bằng vít, tăng đơ hai đầu, Hình 3) ■ Ren phải sẽ tự động tháo ra (siết chặt đĩa mài) ■ Cần tránh nhầm lẫn (khớp nối bình ga propan) Ren siết chặt có bulông dùng để kết nối các bộ phận cỏ thể tháo rời được. Các bulông này phải siết chặt và không được phép tự tháo rời (lỏng ra) ở điều kiện binh thường. Ren chuyển động (ren di chuyển, ren truyền động) phục vụ cho việc chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động thẳng. Thí dụ như chuyển động quay của một trục được chuyển đổi thành chuyển động thẳng. Phân loại ren theo bước ren Tại một góc proíin ren (góc hông) không đổi, bước ren ảnh hưởng trực tiếp đến chiều sâu ren (Hình 1). Bước ren càng lớn thì chiều sâu ren càng lớn và đường kính lõi d3 càng nhỏ tương ứng. Bước ren tăng làm giảm tiết diện chịu tải và sức chịu tải của vít (bulông). Điều này có ý nghĩa với ren trên ống có thành mỏng. Ren với bước ren nhỏ hơn ren thường được gọi là ren nhuyễn. Góc bước ren nhỏ hơn có tác dụng là bulông không bị tháo lỏng khi bị rung. Do đó
ren này phù hợp cho ren siết chặt. Tuy nhiên góc bước ren nhỏ hơn lại tạo ra quãng đường di chuyển dọc trục1) ngắn hơn mỗi vòng quay. Thí dụ ký hiệu Tr 36 X 6 P3: Ren hình thang với nhiều mối có đường kính ngoài là 36 mm, bước ren 6 mm, bước chia là 3 mm và như vậy đây là loại có 2 mối ren (dây). Ren dạng lưỡi cưa đặc biệt thích hợp cho tải tác động một chiều. Cạnh hông chịu lực nằm gần thẳng góc với trục bulông. Thí dụ: về bài tính bulông: Qua kết hợp của ren trong hình trụ với ren ngoài dạng hình côn được bảo đảm, phần lớn kết nối ống đã được làm kín qua việc ép kim loại với kim loại. Một chất làm kín được lắp vào lúc vặn. Nó cân bằng cho những bất thường nhỏ trên bề mặt ren và làm kín bổ
sung. Thành phần của kết nối ren Bulông này cũng được sử dụng khi có yêu cầu khoảng cách nhỏ giữa các bulông. Nó tạo điều kiện tiết kiệm trọng lượng thông qua cấu trúc được thiết kế thích hợp của các cấu kiện. Đầu vít được đặt chìm xuống để tạo độ nhẵn cho bề mặt chi tiết, ở các chi tiết quay, nguy cơ gây thương tích qua đó được giảm đi (Hình 3).Vít đầu xé rãnh có nhiều dạng đầu khác nhau. Nó được siết với một cái vặn vít (tuộc nơ vít). Do tác động của đòn bẩy nhỏ nên chỉ đạt được lực kẹp tương
đối nhỏ. Đầu bulông cho mục đích đặc biệt Vít cấy thường được sử dụng trong kết nối tháo rời được thay vì với bulông có đầu. Đầu cuối được vặn vào của vít cấy vẫn còn trong cấu kiện khi tháo rời kết nối. Qua đó ren ở đai ốc được dùng cẩn thận không bị ảnh hường. Chốt ren (Hình 2) Chốt ren có ren trên toàn bộ chiều dài. Chốt ren được sử dụng chủ yếu để giữ (đề bảo đảm) vị trí cho vòng chỉnh, bạc lót v.v. Đầu chuôi vít (Hình 3) Thông thường đầu chuôi vít có một mặt khum hình côn hay hạt đậu. Nếu đầu chuôi vít phải đáp ứng một chức năng cụ thể, thí dụ giữ vị trí của vòng chỉnh, nó sẽ được thiết kế phù hợp cho mục đích này. Tùy theo mục đích sử dụng, những yêu cầu khác nhau được đặt ra cho độ bền. Với ký hiệu nhận dạng, các thông tin mã hóa về cấp độ sức bền được thể hiện trên bulông và đai ốc (Hình 4). Bulông (vít): cấp độ bền hiền thị hai số, cách nhau bằng một dấu chấm. Sức bền kéo tối thiểu Rm (N/mm2) có được bằng cách nhân số thứ nhất với 100. Sức bền kéo tối thiểu cho biết lực tối thiểu trên một mm2 diện tích mặt cắt vật liệu phải chịu mà không bị phá hủy. Giới hạn đàn hồi tối thiểu Re (N/mm2) có được qua việc nhân số thứ nhất với 10 lần số thứ hai. Giới hạn đàn hồi tối thiểu là trị số đặc trưng cơ học quan trọng nhất của bulông. Thí dụ Tìm sức bền kéo tối thiểu Rm và giới hạn kéo tối thiểu Re của một bulông với cấp độ bền 9.8. Rm = 9 • 100 N/mm2 =900 N/mm2 Re = 9 • 8 • 10N/mm2 = 720 N/mm2 Ở tải nằm dưới giới hạn đàn hồi, xem như trong phạm vi đàn hồi, bulông hoạt động như một lò xo kéo mạnh (Hình 1). ở ứng suất kéo, lò xo dài hơn không đáng kể. Khi giảm tài nó trở về chiều dài ban đầu. Đai ốc (tán): được nhận dạng chỉ qua một con số. Từ đây người ta tim ra sức bền kéo tối thiểu Rm như với bulông. Đối với những yêu cầu đặc biệt, còn có bulông và đai ốc có độ bền cao, chịu bền nhiệt hoặc tính bền chống ăn mòn. Vòng đệm (long đền) Các vòng đệm có tác dụng ngăn chặn sự hư hại củạ bề mặt chi tiết, ở các chi tiết rèn, cán hay đúc mặt, để tựa của đai ốc và của đầu bulông được cải thiện qua các vòng đệm. Lực ép mạnh qua đó phân bố đều trên vòng đệm (tấm đỡ). Bề mặt nghiêng phải được làm bằng qua các đệm nghiêng (Hình 2). Cho các đà u người ta sử dụng đệm vuông với hai rãnh, cho đà I sử dụng đệm có một lằn rãnh. Khóa chặt bulông qua kết nối bằng vật liệu thông thường có thể đạt được bằng cách dán các ren với nhựa lỏng có khả năng biến cứng (Hình 5). Lựa chọn kết nối bulông (vít) Nếu vì một số lý do nhất định (thiếu không gian v.v.) người ta không thể sử dụng đai ốc, khi đó kết nối có thế thực hiện bởi một vít siết. Do vậy bộ phận phải có lỗ răng ở trong. Việc này rất tốn kém trong sản xuất. Qua việc thường xuyên tháo lòng, ren trong sẽ bị hư hỏng. Để ngăn chặn điều này người ta sử dụng vít cấy (goujon). Đầu mút vít được vặn chặt vào cấu kiện. Để làm việc này cần thiết phải có một gá siết hay một đai ốc với ốc hãm. Chiều dài yêu cầu tùy thuộc vào vật liệu thành phần lắp ráp (Bảng 1). Lúc tháo ra vít cấy giữ nguyên trong ren đai ốc của cấu kiện. Bulông đàn hồi phải được siết với một lực kẹp nhất định (sức căng ban đầu). Do vậy việc sừ dụng chìa khóa momen quay là cần thiết. Khi thân bulông cần phải chịu lực cắt hoặc để đảm bảo vị trí của chi tiết lắp ráp, có thể sử dụng bulông định vị chính xác (bulông lắp sít) (Hình 3). Kết nối băng bulông định vị chính xác rất đắt tiền vì việc doa lỗ khoan và bulông chất lượng cao. Vì thế để chịu lực cắt, người ta thường sử dụng ống kẹp hay ống lót cắt (chịu lực cắt trượt) với bulông bắt xuyên qua (bulông với tán). 6.3 Kết nối chốt và kết nối bulong Có sẵn nhiều chốt tiêu chuẩn khác nhau đáp ứng các yêu cầu khác nhau. Các chốt thường dùng nhất là: chốt trụ, chốt côn, chốt có khía và chốt cuốn (chốt bung, chốt chẻ, chốt lò xo) (Hình 2). Thí dụ ký hiệu cùa một chốt trụ đường kính từ 8 mm và dài 50 mm với đầu hình hạt đậu. Chốt trụ DIN 7-8 m6 X 50 Chốt trụ loại m16 được sử dụng chủ yếu làm chốt định vị. Các chốt loại h8 và h21 dùng làm chốt đóng chặt. Cho các lỗ cụt (lỗ không thông) có chốt trụ với rãnh dài (để thông gió) và với ren trong (để cảo chốt) (Hình 4). Chốt trụ loại h21 thì yêu cầu các lỗ khoan đã doa. Các chi tiết cần kết nối với nhau phải được khoan và doa trong tình trạng lắp ráp. Để đảm bảo một đế tựa (mặt tựa) chính xác, các lỗ khoan của từng chi tiết phải làm sạch bavia. Trước khi đóng vào, các chốt nên được thoa mỡ. Qua đó tránh được việc bị hao mòn, nghĩa là sự hàn nguội. Chốt côn phục vụ chủ yếu để đóng cứng (đóng chặt). Nó có một tỷ lệ côn tiêu chuẩn hóa từ 1:50 nghĩa là trên 50 mm chiều dài côn thay đổi đường kính ở 1 mm. Cho lỗ có đáy người ta dùng chốt côn với ren trong hay ren ngoài đề cảo, kéo chốt ra (Hình 2). Nhờ dạng côn thon, lực nén rất lớn phát sinh khi đóng chốt (lắp căng) vào vách thành. Kết quả là các lực ma sát lớn từ đó dẫn đến một tiếp xúc chặt còn gọi là lắp căng cho chốt (Hình 3). Chốt có rãnh và chốt cuốn và cả chốt bulông cũng được sử dụng như chốt đóng chặt, chốt định vị (Hình 6). Ưu thế của nó là các lỗ khoan không phải doạ như ở các chốt trụ và côn. Do đó việc sử dụng các chốt này rất tiết kiệm chi phí. Chốt có khía có rãnh ở chu vi hình thành dạng ba khía dài với viền giống như gỡ tròn. Qua biến dạng dẻo-đàn hồi của gờ tròn gây ra một sự ép mạnh ở thành lô. Việc này dẫn đến việc tiếp xúc chặt của chốt khía. Các khía giãn ra qua một phần hay toàn bộ chiều dài của chốt tùy theo thiết kế (Hình 4). 1. Theo phạm vi sử dụng, chốt được phân biệt như thế nào? 2. Chốt định vị và chốt cắt đứt để làm gì? 3. Các dạng chốt phân biệt thế nào? 4. Cho biết lý do tại sao chốt trụ cho lỗ cụt có một ranh dài (dọc) và một ren trong? 5. ở vị trí nào bạn có thể đo đường kính danh nghĩa của chốt? 6. Mô tả trình tự gia công đẻ chế tạo một kết nối chốt côn. 7. Vì lý do gì chốt trụ và chốt côn trong nhiều phạm vi sử dụng bị thay thế bởi chốt có khía và chốt cuốn? 6.4 Kết nối nêmQua kết nối nêm,
cấu kiện được kết nối với nhau bằng lực có thể tháo ra được. Ở kết nối nêm bánh răng, puli đai v.v. không cần phải được bảo vệ chống lại việc dịch chuyển. Nêm chỉ chịu tải ở dưới và ở trên bề mặt ma sát và có độ rơ ờ bên hông. Vì lực ép (lực thẳng góc) lớn tạo ra sự lắp căng của nêm gây nên biến dạng giữa trục và đùm (Hình 6). Sự biến dạng này một mặt dẫn đến một mặt tựa chặt của đùm nhưng mặt khác tạo ra sự dịch chuyển nhẹ của trục trung tâm (ở giữa) và như thế tạo ra độ lệch tâm của kết nối.
Qua đó hình thành việc mất cân bằng, có thể gây ra dao động. Các dạng nêm quan trọng nhất là nêm chìm, nêm đầy (nêm lói), nêm vát có đầu và nêm tiếp tuyến (Hình 1 đến 4). Ném tiếp tuyến thích hợp cho việc truyền momen xoắn cao, va đập và cả cho momen xoắn đổi chiều. Sự kết nối được dựa vào hai cặp nêm so le (Hình 3). 1. Hãy giải thích tại sao kết nối nêm lá kết nối lực. 2. Kết nối nêm phù hợp cho phạm vi sử dụng nào? 3. Độ nghiêng được chuẩn hóa của nêm là bao nhiêu? 4. Phác họa tác động lực và truyền lực ở một kết nối nêm. 5. Tại sao khóa chống dịch chuyển dọc trục ở một kết nối nêm là không cần thiết? 6.5 Kết nối then (Chốt cla vết)Qua việc đặt then. Các cấu kiện được kết nối với nhau bằng kết cấu dạng khớp có thể tháo rời được. Kết nối then chịu lực ở bề mặt hông và có khe hở (độ rơ) ờ bên
trên. Then bằng hai đầu tròn (bo tròn) là loại then sử dụng nhiều nhất. Then bằng hai đầu bằng phải được bảo đảm chống dịch chuyển dọc trục. Rãnh then ờ trục cho then hai đầu bằng có chi phí sản xuất rẻ hơn so với các then hai đầu tròn. Loại then bằng cho phép có sự dịch chuyển của đùm lên trục cũng được gọi là then trượt (Hình 4). Thí dụ: qua then trượt, có một chuyển động dọc trục của bánh xe răng lên trục và như thế có thể tạo ra việc chuyển đổi tỷ số truyền động khác nhau ở một hộp số. Then bán nguyệt (Hình 5) phù hợp tốt cho truyền momen xoắn ờ trục có đót côn (đầu côn), bởi vì nó tự điều chình lên rãnh đùm. Do dạng của then bán nguyệt là đoạn tròn và do đó cần rãnh trong trục sâu hơn, khả năng tải của kết nối bị hạn
chế. 1. Sự khác nhau giữa then và nêm là gì? 2. Giải thích về truyền lực ở một kết nối then. 3. So sánh tính chất quay đồng tâm ở kết nối nêm và kết nối then. 4. Tại sao phải khóa đùm chống lại dịch chuyển dọc? 5. Hãy kể bốn loại then. 6. Then trượt cần thiết để làm gì? Nhất nghệ tinh cơ điện tử |
