Bài giảng Chương 2: Các chỉ tiêu chủ yếu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy

Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng

Trang 1

Chương II

Các chỉ tiêu chủ yếu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy

Chương 2: Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM

Gồm: Độ bền, độ cứng, độ bền mòn, độ chịu dao động, độ chịu

nhiệt

Độ bền

Khái niệm: Khả năng tiếp nhận tải trọng của CTM mà không bị phá hỏng (biến dạng dư quá giới hạn cho phép hoặc phá hủy)

Phân loại:

+ Độ bền tĩnh + Độ bền mỏi + Độ bền thể tích + Độ bền bề mặt

1

Trang 2

Các dạng hỏng phụ thuộc tính chất thay đổi ứng suất

và vùng chịu ứng suất

Tính chất thayđổi

của ƯS Vùng chịu US

Độ bền tĩnh (CT chịu ƯSKĐ)

Độ bền mỏi (CT chịu ƯSTĐ)

Thể tích

- Biến dạng dư thể tích - Gãy, đứt vì mỏi

Bề mặt

-Dập -Biến dạng dẻo bề mặt

- Tróc rỗ bề mặt vì mỏi

Ví dụ: Chi tiết chịu ƯSTX Thay đổi có thể hỏng do tróc rỗ bề mặt vì mỏi

2

Trang 3

] [ ]

Trang 4

- Tính độ bền thể tích

+ Tính độ bền thể tích khi ứng suất không đổi:

+ Tính độ bền thể tích khi ứng suất thay đổi:

(áp dụng phương trình cơ bản)

- Dạng hỏng vì mỏi

- Khái niệm giới hạn mỏi, đường cong mỏi

- Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi

- Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi

- Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ ổn định

- Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ không ổn định 4

Trang 5

Dạng hỏng vì mỏi

- Xảy ra khi chi tiết chịu ứng suất thay đổi, số chu kỳ đủ lớn

- Xảy ra đột ngột, trước khi hỏng không xuất hiện biến dạng dư

- Ứng suất lớn nhất sinh ra còn nhỏ hơn nhiều so với ứng

suất cho phép theo điều kiện bền tĩnh

Hỏng do không đủ bền tĩnh Hỏng do không đủ bền mỏi

Vùng phát triển vết nứt vì mỏi (beach

marks)

Vùng phá hủy nhanh

chóng

5

Trang 6

Chương 2: Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Giới hạn mỏi, đường cong mỏi

- Giới hạn mỏi: Giá trị ứng suất lớn nhất sinh ra trong chi tiết

mà tại đó vật liệu chưa xuất hiện dấu hiệu nứt mỏi ứng với số chu kỳ ứng suất nhất định

- Quan hệ giữa ứng suất và

số chu kì gây hỏng chi tiết

được biểu diễn bằng

đường cong mỏi

N<N 0 : G.h mỏi ngắn hạn

N≥N 0 : G.h mỏi dài hạn

0 2

2 1

Trang 10

Đồ thị ứng suất giới hạn

10

Trang 11

Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi

- Ảnh hưởng của vật liệu:

+ Hợp kim đen có độ bền mỏi cao hơn hợp kim màu + Thép có độ bền mỏi cao hơn gang

+ Thép HK có độ bền mỏi cao hơn thép các bon

+ Thép các bon có hàm lượng cao có độ bền mỏi cao hơn thép các bon hàm lượng thấp

+ Kim loại có độ bền mỏi cao hơn vật liệu phi kim loại

11

Trang 12

Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu

+ Tiết diện thay đổi đột ngột gây tập trung ứng suất, giảm sức bền mỏi

+ Hệ số tập trung ứng suất lý thuyết:

Trang 13

Ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối

+ Chi tiết có kích thước càng lớn thì giới hạn mỏi càng thấp

+ Chi tiết có kích thước càng lớn : khả năng khuyết tật càng cao: nứt tế vi, rỗ … gây tập trung ứng suất, dễ



 

Trang 14

Ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt

+ Lớp bề mặt thường là lớp chịu ứng suất lớn nhất

+ Ảnh hưởng:

- CTM được gia công tinh, độ nhẵn bề mặt cao sẽ

có giới hạn mỏi cao hơn gia công thô, độ nhẵn thấp

- CTM được tăng bền bề mặt như phun bi,lăn, nén… sẽ được tăng độ bền mỏi

+ Đánh giá ảnh hưởng bằng hệ số bề mặt 

+ Các vết nứt tế vi do mỏi thường xuất hiện từ lớp này

14

Trang 15

Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất

của σ a lớn hơn giới hạn mỏi

trong chu trình đối xứng 15

Trang 16

Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi

+ Các biện pháp kết cấu

- Bố trí những chỗ gây tập trung ƯS ở xa vùng chịu ƯS lớn

- Tại những chỗ chuyển tiếp nên dùng góc lượn có bán kính lớn nhất có thể dùng góc lượn elip

- Dùng then hoa răng thân khai thay cho then hoa răng chữ nhật

- Với các mối ghép có độ dôi phải vát mép, làm mềm hoặc khoét rãnh thoát tải ở mayơ

+ Các biện pháp công nghệ

- Dùng các phương pháp nhiệt luyện hoặc hóa nhiệt luyện

- Dùng các phương pháp để tăng chất lượng bề mặt như mài, đánh bóng, lăn ép, phun bi…

16

Trang 17

Trang 18

Tính độ bền thể tích khi ƯSTĐ bất ổn định

Sơ đồ tính độ bền khi ƯS thay đổi bất ổn định 18

Trang 19

Trang 20

m

N N

Trang 21

Q

Q N

Hay

1

' '

max

'

max 1

Cách này thường dùng tính các bộ truyền

Cách 1: Chọn trước σtd = σtmax tính Ntd=NE :

Trang 22

Cách 2: Cũng chọn trước số chu kỳ tương đương bằng tổng

số các chu kỳ thay đổi ứng suất N ∑ :

' 1

n

m m

i i td i

i i m i i m

'

max

1 max

m k

i i m

Trang 23

Xác định ứng suất giới hạn lim:

Trang 24

Trang 25

Tính độ bền tiếp xúc

Tính bền tiếp xúc khi ứng suất không đổi:

[ ]

  

- Ứng suất sinh ra tính theo ứng suất dập nếu dt

tx rộng, nếu dttx nhỏ tính ưstx cực đại H theo công thức Hec (Hertz)

- Ứng suất cho phép [ tx] xác định theo độ bền tĩnh tiếp xúc (tránh biến dạng bề mặt) từ thực

nghiệm

25

Trang 26

Tính bền tiếp xúc khi ứng suất thay đổi

Trang 27

Tính độ bền mỏi tiếp xúc

Khi ứng suất tiếp xúc thay đổi ổn định

- CTM làm việc với số chu kỳ ứng suất N ≥ N0 :

Trang 28

b.2.1 Khi ứng suất tiếp xúc thay đổi bất ổn định

Tương tự khi tính bền thể tích, lưu ý:

Q

Q N

Hay

1

' '

H

i H

Trang 29

- Với cách tính 2:

CHÚ Ý: m’=m/2 nếu tiếp xúc đường m’= m/3 nếu tiếp xúc điểm

' 1

' '

i

m H td

Trang 30

- Độ cứng thể tích: liên quan đến biến dạng của toàn

bộ khối vật liệu chi tiết;

- Độ cứng bề mặt (tiếp xúc): liên quan đến biến dạng

của lớp bề mặt của chi tiết;

Trang 31

Tầm quan trọng của độ cứng

+ Giảm độ chính xác làm việc của CTM và của toàn máy + Có thể gây kẹt, không làm việc được

+ Gây hoặc tăng tải trọng phụ trong máy

+ Ảnh hưởng xấu đến các tiết máy liên quan: Trục không

đủ cứng làm tăng tập trung tải trọng cho các CTM lắp

trên nó như: bánh răng, ổ…

31

- Là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá khả năng làm việc của CTM

- Một số CTM tính thiết kế theo độ cứng

- Một số CTM được tăng kích thước khá nhiều

sau khi tính bền nhằm đạt độ cứng yêu cầu

Trang 32

Phương pháp tính độ cứng

Độ cứng thể tích

- Khi chịu kéo (nén):  l  [  l]

- Khi chịu uốn: f  [f]

- Khi chịu xoắn :   [  ]

32

 

  

VT xác định theo các công thức của SBVL

VP xác định theo đk làm việcc của chi tiết

Trang 33

Trang 34

Các biện pháp nâng cao độ cứng

- Chọn tiết diện chịu lực hợp lý Nên dùng tiết

diện rỗng

- Giảm chiều dài và/hoặc tăng mô men chống uốn

- Sử dụng gối đỡ phụ, gân tăng cứng nếu có thể

- Khi cần tăng kích thước để đủ cứng, nên chọn vật liệu có cơ tính thấp sẽ tránh được thừa bền 34

Độ cứng thể tích

Trang 35

- Nâng cao chất lượng bề mặt (giảm độ nhám,

tăng bền )

- Lắp ghép có độ dôi ban đầu (nong cứng bề mặt)

- Chọn phối hợp vl thích hợp (giảm độ cứng của CTM không quan trọng)

- Dùng dầu bôi trơn hợp lý

35

Độ cứng tiếp xúc

Trang 36

Khái niệm

Độ chịu mài mòn

- Mòn: là kết quả td của ưstx hoặc áp suất xảy

ra khi các bề mặt tx trượt tương đối với nhau trong đk không đủ dầu bôi trơn

- Độ chịu mài mòn: Độ bền mòn là khả năng

chống lại sự suy giảm chiều dày lớp bề mặt

tiếp xúc của CTM

khả năng CTM có thể làm việc trong thời gian yêu cầu mà không bị mòn quá mức cho phép

36

Trang 37

- Làm giảm độ chính xác của máy, dụng cụ đo

- Làm giảm hiệu suất của máy - Ví dụ động cơ

- Làm tăng khe hở trong các mối ghép động, dẫn đến tăng ồn, gây tải động phụ

Trang 38

Tác hại của mòn

Mòn trong bánh răng

38

Trang 39

Chương 2: Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM Mòn trong ổ lăn 39

Trang 40

Mòn vòi phun

40

Trang 41

Quá trình mòn

3 giai đoạn: Chạy rà-> Mòn ổn định–> Khốc liệt

41

Trang 42

- Giai đoạn 1: Chạy rà

- San bớt nhấp nhô bề mặt sau gia

Trang 43

- Giai đoạn 2: Mòn ổn định (quá trình làm việc)

Trang 44

- Giai đoạn 3: Mòn khốc liệt (phá hỏng)

- Lượng mòn và tốc độ mòn tăng rất nhanh

- Không nên để CTM làm việc ở gia đoạn này Nên thay thế CTM khi nó làm việc ở cuối giai đoạn mòn bình ổn

44

Trang 46

Tính độ bền mòn

- Tính toán độ bền mòn nhằm thỏa điều kiện ma sát ướt; Nếu không thể thì phải hạn chế áp suất (ứng xuất tiếp xúc) trên bề mặt tiếp xúc;

- Quan hệ giữa áp suất (ƯSTX) và quãng đường trượt:

- Việc tính toán rất phức tạp, chưa có phương pháp

thỏa đáng => tính quy ước:

46

Trang 47

Trang 48

Tác hại của nhiệt

- Làm giảm cơ tính vật liệu -> Giảm khả năng chịu tải

- Làm giảm độ nhớt chất bôi trơn -> Tăng mòn

- Biến dạng nhiệt -> cong, vênh, kẹt, tập trung

tải trọng

- Làm thay đổi tính chất các bề mặt tx

Trang 49

Tính toán độ chịu nhiệt

- Xác định nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc, nếu quá lớn → hạn chế nhiệt độ trong phạm vi cho phép:

tản đi trong một đơn vị thời gian

Trang 50

-  sinh ra trong 1h tính theo cs mất mát Pm:

3600 Pm ( KJ h / )

 

) / (

860 )

1

( 18 , 4

3600

h Kcal

Trang 51

- Khi đã biết A t → xđ nhiệt độ làm việc trung bình của các CTM để kiểm nghiệm:

m t

t

P A

Trang 52

Các biện pháp giảm nhiệt độ

- Tăng hiệu suất máy 

- Tăng diện tích tản nhiệt At

- Tăng hệ số tản nhiệt kt ?

- Làm mát cưỡng bức?

Từ công thức:

52

Trang 53

Khái niệm

Độ ổn định dao động

Là khả năng của CTM có thể làm việc bình

thường trong một phạm vi tốc độ cần thiết mà không bị rung động quá mức cho phép

53

Trang 54

Nguyên nhân gây dao động

- Máy có chuyển động gián đoạn

- Máy hoặc tiết máy quay không cân bằng

- Chi tiết máy không đủ cứng

- Vận tốc làm việc cao

- Do các dao động lân cận truyền đến

54

Trang 55

Tác hại của dao động

- Gây ưs phụ thay đổi theo ckỳ → CTM hỏng vì mỏi

- Gây dao động cưỡng bức → cộng hưởng

- Làm giảm độ chính xác của máy

- Gây ồn

55

Trang 56

Cầu Tacoma

(bang Washington USA)

(bị gẫy 7/11/1940)

56

Trang 59

Tính toán dao động

- Xác định biên độ dao động và hạn chế trong phạm vi cho phép

- Xác định tần số dao động riêng của máy hoặc cơ cấu

để tránh cộng hưởng bằng cách không cho tần số dao động cưỡng bức bằng số nguyên lần tần số dao động riêng hoặc để tìm nguyên nhân dao động

Trang 60

Các biện pháp hạn chế dao động

+ Tránh sử dụng vật quay không cân bằng

+ Triệt tiêu các nguồn gây dao động: Cách ly với các máy khác

+ Thay đổi thông số động lực học để tránh cộng hưởng

+ Sử dụng các biện pháp giảm chấn

Trang 61

Scanning Vibrometer

61

Trang 62

Lắp thiết bị giảm dao động cho một dây cáp ở

cầu dây văng Bến Cốc (An Phú, An Giang)

62

Tiêu đề	Các chỉ tiêu chủ yếu đánh giá khả năng làm việc của chi tiết máy
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Cơ Khí
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	1,18 MB