Bài giảng Chi tiết máy - Chương 14: Khớp nối

Chương 14. Khớp nối

14.1 Khái niệm chung

14.2 Nối trục

14.4 Ly hợp tự động

14.3 Ly hợp

1

Chương 14. Khớp nối

14.1 Khái niệm

1. Công dụng:

Dùng để truyền moment xoắn giữa các trục, đóng mở các cơ cấu, giảm tải trọng động, ngăn ngừa

quá tải, điều chỉnh tốc độ.

2

. Phaân loaïi:



3. Nguyên tắc tính chọn khớp nối:

- Khớp nối là chi tiết được tiêu chuẩn

hóa và có sẵn trên thị trường nên tính

toán thiết kế là tính chọn khớp nối.

- Tính khớp nối chủ yếu dựa vào

mômen xoắn T mà khớp nối có thể

truyền được.

- Công thức tính chọn khớp nối:

T_t= K.T < [T]

Trong đó: T_t- mômen xoắn tính toán;

T- mômen xoắn truyền trên trên trục;

K- hệ số làm việc; [T]- mômen xoắn

cho phép của khớp nối tiêu chuẩn.

Chương 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).

Chương 14. Khớp nối

14.2 Nối trục

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 1^ovà 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).F_t] ≥ [s].

Chương 14. Khớp nối

14.2 Nối trục

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:

p_max= 8.K.T/(D².h) ≤ [p].

- Nối trục bản lề:

Dùng để nối hai trục có đường tâm

lệch một góc 40-45^o, 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.

Chương 14. Khớp nối

14.2 Nối trục

4. Nối trục đàn hồi:

Giảm va đập, đề phòng cộng hưởng, bù được phần nào độ lệch trục.

- Nối trục vòng đàn

hồi: Cấu tạo đơn

giản, dùng với tải

trung bình. Trong tính

- Nối trục đĩa

hình sao: Chịu

rung động, va

đập, cho phép

độ không song

song 0,38mm,

độ lệch tâm 1^o

toán

phải

kiểm

nghiệm bền dập cho

vòng đàn hồi và bền

uốn cho chốt.

- 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 vỏ đàn hồi: Chịu rung

động, va đập, cho phép độ võng 3^o,

độ lệch tâm 1^o.

Chương 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: б_F= 2.K.T.h/(m.Z.D_m.W) ≤ б_ch/ S; S ≥ 1,5 – hệ số an toàn

Chương 14. Khớp nối

14.3 Ly hợp

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.

Chương 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: T_t=

1,25T_max.

- 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.

Chương 14. Khớp nối

14.4 Ly hợp tự động

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.

HẾT CHƯƠNG 14

Chương 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 d_c

= 14 mm, đường tròn qua tâm các chốt D₀= 70 mm. Chiều dài của vòng đàn hồi trên

mỗi chốt là l_v= 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