Bài giảng Chi tiết máy - Chương 14: Khớp nối có nội dung trình bày về khái niệm của khớp nối, nối trục, ly hợp, ly hợp tự động, ly hợp ma sát, ly hợp một chiều,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng.
Trang 114.1 Khái niệm chung
1
Chương 14 Khớp nối
14.4 Ly hợp tự động 14.3 Ly hợp
14.2 Nối trục
Trang 2Chương 14 Khớp nối
14.1 Khái niệm
1 Cơng dụng:
Dùng để truyền moment xoắn giữa các trục, đĩng mở các cơ cấu, giảm tải trọng động, ngăn ngừa quá tải, điều chỉnh tốc độ
2 Phân loại:
3 Nguyên tắc tính chọn khớp nối:
- Khớp nối là chi tiết được tiêu chuẩn
hĩa và cĩ sẵn trên thị trường nên tính
tốn thiết kế là tính chọn khớp nối
- Tính khớp nối chủ yếu dựa vào
mơmen xoắn T mà khớp nối cĩ thể
truyền được
- Cơng thức tính chọn khớp nối:
Tt = K.T < [T]
Trong đĩ: Tt- mơmen xoắn tính tốn;
T- mơmen xoắn truyền trên trên trục;
K- hệ số làm việc; [T]- mơmen xoắn
cho phép của khớp nối tiêu chuẩn
Trang 3Chương 14 Khớp nối
14.2 Nối trục
1 Nối trục chặt:
Dùng để nối cứng các trục có đường tâm trên cùng một đường thẳng và không di chuyển tương đối với nhau Thường dùng nối các đoạn trục thành phần thành trục có chiều dài lớn hoặc các trục có không gian hẹp Không bù được sai số chế tạo và lắp ghép Bao gồm:
Nối trục ống: Cấu tạo gồm một ống thép hay gang lồng vào đoạn cuối của hai trục Ghép với trụ bằng chốt, then, vít hãm hoặc then hoa, giá rẻ, kích thước hướng kính nhỏ nhưng lắp ghép khó và đòi hỏi độ đồng tâm cao Trong tính toán, kiểm nghiệm điều kiện bền của ống:
x = K.T.D/[0,2.(D4 – d4)] ≤ []x
và kiểm nghiệm điều kiện bền cắt của chốt:
c = 4.K.T/(.dc2.d) ≤ []c Nối trục đĩa: Cấu tạo gồm hai đĩa lắp lên đoạn cuối mỗi trục bằng then và độ dôi và dùng một số bu lông ghép hai đĩa với nhau Trong tính toán cần kiểm nghiệm bulông bắt mặt bích (có hoặc không có khe hở)
Trang 4Chương 14 Khớp nối
2 Nối trục bù:
Dùng để nối các trục có sai lệch nhỏ về vị trí do biến dạng
đàn hồi trục hoặc do sai số chế tạo lắp ghép Sai lệch bao
gồm: sai lệch dọc trục, độ lệch hướng kính, độ lệch góc
Nối trục răng: - Khả năng tải và độ tin cậy cao vì có nhiều
răng cùng làm việc - Làm việc với số vòng quay cao - Có
tính công nghệ do ứng dụng phương pháp gia công răng
Sau khi tra kích thước theo moment xoắn, cần kiểm tra độ
bền mòn răng: p = K.T/[0,9.m2.Z2.b] < [p]
m- môđun; Z- số răng, b – chiều rộng răng;
[p] = 12 15Mpa
Nối trục xích: Cấu tạo gồm hai nửa nối trục dạng đĩa xích
có số răng bằng nhau, lắp cố định trên trục quấn chung một
dây xích Có thể sử dụng để nối trục lệch nghiêng 1o và độ
lệch hướng tâm 0,15 0,6mm Kết cấu đơn giản, dùng xích
tiêu chuẩn, không cần di động trục khi tháo lắp Tuy nhiên
không chịu được va đập, chỉ làm việc một chiều Trong
tính toán cần kiểm nghiệm hệ số an toàn:
s = Q / [(1,2÷1,5).Ft] ≥ [s]
14.2 Nối trục
Trang 5Chương 14 Khớp nối
3 Nối trục di động:
- Nối trục chữ thập:
Chế tạo đơn giản, có thể chịu được
tải trọng lớn, vận tốc thấp Trong
tính toán phải kiểm nghiệp áp suất:
pmax = 8.K.T/(D2.h) ≤ [p]
- Nối trục bản lề:
Dùng để nối hai trục có đường tâm
lệch một góc 40-45o, hoặc giữa 2
trục thay đổi khi máy làm việc Nối
trục bản lề gồm 2 nửa nối trục A và
B có hình chạc, nối với nhau bằng
bộ phận chữ thập C Bộ phận này
có thể chuyển động tương đối với
chạc nhờ 2 cặp bản lề vuông góc
với nhau nên nối trục có thể truyền
chuyển động quay giữa các trục có
góc nghiêng lớn
14.2 Nối trục
Trang 6Chương 14 Khớp nối
4 Nối trục đàn hồi:
Giảm va đập, đề phòng cộng hưởng, bù được phần nào độ lệch trục
14.2 Nối trục
- Nối trục vỏ đàn hồi: Chịu rung
động, va đập, cho phép độ võng 3o,
độ lệch tâm 1o
- Nối trục răng lò xo: Chế tạo phức tạp, chịu được tải trọng lớn, va đập Trong tính toán phải kiểm nghiệm bền cho răng
và lò xo
- Nối trục đĩa hình sao: Chịu rung động, va đập, cho phép
độ không song song 0,38mm,
độ lệch tâm 1o
- Nối trục vòng đàn
hồi: Cấu tạo đơn
giản, dùng với tải
trung bình Trong tính
toán phải kiểm
nghiệm bền dập cho
vòng đàn hồi và bền
uốn cho chốt
Trang 7Chương 14 Khớp nối
14.3 Ly hợp
Cho phép nối hoặc tách các trục lúc máy dừng hoặc khi làm việc.
Bao gồm ly hợp ăn khớp và ly hợp ma sát.
1 Ly hợp ăn khớp:
Ly hợp răng: Kết cấu như nối trục răng, đóng mở bằng cách di
động một trong hai nửa ly hợp theo dọc trục Răng có biên dạng
thân khai và vát mép để dễ đóng ly hợp Thường kết hợp ly hợp
răng với ly hợp ma sát và đóng ly hợp ma sát trước để tránh va đập.
Ly hợp vấu: Gồm hai nửa, một nửa cố định trên trục, nửa còn lại lắp
lên đầu trục còn lại bằng then dẫn hướng hoặc then hoa để nửa này
có khả năng di trượt Việc đóng mở ly hợp có khả năng thực hiện
bằng tay gạt Để giảm mòn cơ cấu điều khiển, nửa ly hợp di động
nên lắp trên trục bị dẫn Tiết diện vấu có nhiều loại:
Vấu hình tam giác: có góc biên dạng a = 30 45 o , số vấu từ 15÷60 sử dụng để truyền moment và vận tốc nhỏ; Vấu hình thang: góc biên dạng 3 10 o , số vấu 3÷15 sử dụng truyền moment và vận tốc lớn Không yêu cầu chính xác trên hai nửa ly hợp nhờ vào việc thay đổi chiều sâu cài vấu; Vấu hình chữ nhật: đòi hỏi độ chính xác trên hai nửa ly hợp, va đập khi thay đổi chiều quay Tuy nhiên không cần duy trì lực ép như vấu hình thang và tam giác Ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, không có chuyển động tương đối giữa các trục Tuy nhiên khi đóng ly hợp gây va đập đôi khi va đập này phá hỏng ly hợp Mòn vấu là dạng hỏng chủ yếu Vì vậy hạn chế áp suất trên bề mặt tiếp xúc theo công thức: p = 2.K.T/[m.Z.D1.b.h] < [p]
trong đó: Z- số vấu b,h – chiều cao tính toán của vấu D1 – đường kính trung bình của ly hợp, m – hệ số phân
bố tải trọng không đều, m = 0,2 0,5; [p] – áp suất cho phép Với VL 15Cr, 20Cr thấm than: [p] = 80÷120 Mpa Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại đáy vấu: бF = 2.K.T.h/(m.Z.Dm.W) ≤ бch / S ; S ≥ 1,5 – hệ số an toàn
Trang 8Chương 14 Khớp nối
2 Ly hợp ma sát:
Truyền được moment xoắn nhờ ma sát trên hai bề mặt ma sát tạo thành Vì vậy có khả năng đóng mở êm, không gây va đập, đồng thời có khả năng hiệu chỉnh trị số moment giới hạn truyền qua ly hợp Tuy nhiên không đảm bảo độ đồng tốc giữa các trục khi quá tải Phân loại: Theo hình dạng bề mặt làm việc: Ly hợp ma sát đĩa, Ly hợp côn ma sát, Ly hợp nhiều đĩa ma sát Theo trạng thái:
Ly hợp mở, Ly hợp kín Theo phương pháp điều khiển: Điều khiển bằng tay, ĐK bằng cơ năng tác dụng bên ngoài, ĐK bằng điện
- Ly hợp đĩa ma sát: Đĩa dẫn quay liên tục Kéo tay gạt để lò xo đẩy then trượt làm đĩa dẫn ép vào đĩa bị dẫn nối truyền động cho trục bị dẫn
- Ly hợp côn ma sát: Trục dẫn quay liên tục Trên trục này lắp ống
có mặt côn trong Kéo tay gạt để lò xo ép mặt côn ngoài của đĩa bị dẫn với mặt côn trong của ống dẫn nối truyền động cho trục bị dẫn
- Ly hợp nhiều đĩa ma sát: Trục dẫn quay liên tục Trên trục này lắp ống có các đĩa ma sát lắp then trượt với nó Trên trục bị dẫn cũng có các đĩa ma sát lắp then trượt Kéo tay gạt để lò xo ép các đĩa ma sát trên trục bị dẫn với các đĩa ma sát trên trục dẫn nối truyền động cho trục bị dẫn
14.3 Ly hợp
Trang 9Chương 14 Khớp nối
14.4 Ly hợp tự động
1 Ly hợp an toàn:
Công dụng: tránh cho máy móc bị hỏng do quá tài vì quá tải rất thường xuyên xảy ra trong quá trình là việc Phạm vi ứng dụng: - Trong thiết bị có tải trọng va đập - Trong các máy làm việc trong môi trường không đồng nhất: như máy đào đất, máy khoan địa chất … - Trong các thiết bị không theo dõi liên tục sự hoạt động - Trong các hệ thống dẫn động phân nhánh của máy chỉ sử dụng một phần công suất động cơ Phân loại: - Ly hợp an toàn có chi tiết phá hủy: ly hợp chốt
an toàn - Ly hợp an toàn không có chi tiết phá hủy: ly hợp ma sát an toàn, ly hợp vấu an toàn và ly hợp bi an toàn Moment tính toán khi tính ly hợp an toàn: Tt = 1,25Tmax.
- Ly hợp chốt an toàn: moment truyền nhờ vào chốt lắp trong bạc, đó là khâu yếu nhất nên khi quá tải chốt sẽ bị cắt Không có khả năng bù được các sai lệch do chế tạo cũng như lắp ráp.
- Ly hợp vấu an toàn: Kết cấu tương tự ly hợp vấu, chỉ khác là không sử dụng cơ cấu điều khiển mà dùng lò xo ép Góc vát trong ly hợp vấu an toàn a=30 45 o
Nhược điểm là dễ bị vỡ vấu và nhiều tiếng ồn khi quá tải Tính toán tương tư như các tính ly hợp vấu.
- Ly hợp ma sát an toàn: Kết cấu tương tự như ly hợp ma sát, nhưng chỉ khác là không dùng cơ cấu điều khiển mà dùng lò xo ép Lực ép có thể điều chỉnh được bằng cách vặn đai ốc Có thể bôi trơn hoặc không bôi trơn và tốt nhất là không bôi trơn Tính toán ly hợp ma sát an toàn tương tự như cách tính ly hợp ma sát.
- Ly hợp bi an toàn: Tương tự như ly hợp vấu chỉ khác là thay vấu bằng bi.
Trang 10Chương 14 Khớp nối
2 Ly hợp Ly tâm:
Trong ly hợp cơ khí có loại tự động đóng
ngắt nhờ lực ly tâm Khi tốc độ quay đạt
đến một trị số đã định, khối lượng lệch
tâm gây ra lực ly tâm đủ để đóng ngắt ly
hợp: Hai má bung lắp trượt hướng kính
với trục dẫn Trục bị dẫn có hình trụ rỗng.
Khi trục dẫn quay đạt đến tốc độ đã định,
lực ly tâm ép má bung vào mặt trong của
hình trụ rỗng, tạo lực ma sát đủ để truyền
động cho trục bị dẫn.
3 Ly hợp một chiều:
Trục vào có thể đổi chiều quay (hoặc dao
động lắc) nhưng trục ra chỉ quay gián
đoạn một chiều: con lăn luôn bị lò xo đẩy
vào khe chêm giữa vành ngoài và trục
trong Nếu vành ngoài khâu dẫn quay
cùng chiều kim đồng hồ, con lăn bị chèn
vào khe chêm, làm trục quay cùng chiều
kim đồng hồ Chiều quay kia không làm
trục bị dẫn quay.
14.4 Ly hợp tự động
Trang 11HẾT CHƯƠNG 14
Trang 12Chương 14 Khớp nối
Câu 1: Nối trục đĩa dùng bu lông ghép không có khe hở với 6 bu lông, đường tròn qua tâm các bu lông D0 = 80 mm Bu lông có ứng suất cắt cho phép là [c] = 80 MPa Nối trục chịu mô men xoắn T = 106 Nmm Biết hệ số tải trọng k = 1,2 Xác định đường kính thân bu lông?
a 6,9 b 7,9 c 8,9 d 9,9 Câu 2: Nối trục vòng đàn hồi có 6 chốt, chiều dài chốt l0 = 34 mm, đường kính chốt dc
= 14 mm, đường tròn qua tâm các chốt D0 = 70 mm Chiều dài của vòng đàn hồi trên mỗi chốt là lv = 28 mm Nối trục chịu mô men xoắn T = 106 Nmm Biết hệ số tải trọng k
= 1,2 Xác định ứng suất dập của vòng đàn hồi và ứng suất uốn của chốt (MPa)?
a 16,6 và 404 b 14,6 và 354 c 12,6 và 304 d 10,6 và 254