Trị Số Ứng Suất Cho Phép Dùng Cho Tính Toán Mối Ghép Bằng Đinh Tán

Chỉ tiêu tính toán của mối ghép chắc: kết cấu của mối ghép đã được xây dựng trên cơ sở của sức bền đều, do đó người ta chỉ kiểm tra điều kiện bền τđ≤ [τđ] , để tránh dạng hỏng cắt thân đinh là đủ.

Điều kiện bền τđ≤ [τđ ] được dùng để làm chỉ tiêu tính toán kiểm tra bền và thiết kế mối ghép đinh tán ghép chắc. Trong đó:

τđ là ứng suất cắt sinh ra trên tiết diện thân đinh. [τđ] là ứng suất cho phép của đinh

Chỉ tiêu tính toán của mối ghép chắc kín: tương tự như trên, người ta dùng bất đẳng thức δ≤ [δ] làm chỉ tiêu tính toán mối ghép chắc kín, trong đó:

δ: là hệ số cản trượt của tấm ghép.

[δ]: là hệ số cản trượt cho phép của mối ghép.

5.1.2.2. Tính toán mối ghép chịu lực ngang

Kiểm tra mối ghép chắc chịu lực ngang, được thực hiện theo trình tự sau:

- Tính toán lực tác dụng trên một đinh tán: Khi mối ghép chịu lực ngang F, thực tế lực F phân bố không đều trên các đinh, do đó có sự sai lệch trong quá trình chế tạo mối ghép và do biến dạng không đều của tấm ghép. Lực tác dụng lên một đình Fd được tính gần đúng bằng:

Fđ= K.F/z

z: số đinh tán lắp ghép, tính trên 1 tấm ghép.

K: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều cho các đinh, K= 1÷ 1,2; trường hợp lắp một hàng đinh, lấy K= 1

- Tính ứng suất cắt trên thân đinh: τđ= 4.Fđ/ (i.π.d2)

Trong đó :

i: là số tiết diện chịu cắt của mỗi đinh. Ví dụ, ghép giáp mối của một tấm đệm i= 1, hai tấm đệm i= 2.

- Xác định ứng xuất cho phép: giá trị của [τd] được tra bảng hoặc tính theo công thức thực nghiệm, tùy thuộc vào cách tạo mối ghép và vật liệu đinh tán.

- So sánh τd và [τd], rút ra kết luận: Nếu τd≤ [τd], mối ghép đủ bền

Nếu τd˃ [τd], mối ghép không đủ bền

Nếu τđ nhỏ hơn nhiều so với [τd], mối ghép quá dư bền, không kinh tế.

Thiết kế mối ghép chác chịu lực ngang, được thực hiện theo trình tự sau:

- Chọn vật liệu chế tạo đinh tán, phương pháp gia công lỗ trên tấm ghép, tra bảng để có giá trị [τd].

- Xác định kích thước của đinh tán: Căn cứ vào chiều dày của tấm ghép tính đường kính thân đinh d theo công thức đã nêu ở trên, nên lấy d theo dãy số tiêu chuẩn. Xác định chiều dài của thân đinh l theo đường kính d.

- Tính số đinh tán z: Giả sử chỉ tiêu tính τd≤ [τd] thỏa mãn, ta có: 4.K.F/ (z.i.π.d2)≤ [τd]

Suy ra:

z ≥ 4.K.F/ (i.π.d2. [τd])

- Vẽ kết cấu của mối ghép: bố trí các đinh theo hàng, đảm bảo kích thước như đã nêu ở trên.

5.1.2.3. Tính mối ghép chắc chịu mô men uốn.

Kiểm tra mối ghép chắc chịu mô men uốn (hình 5.5), được thực hiện theo trình tự sau:

- Xác định lực tác dụng lên đinh tán chịu tải trọng lớn nhất: Dưới tác dụng của mô men uốn M, mối ghép có xu hướng quay quanh trọng tâm O của mối ghép. Đinh tán càng xa tâm chuyển vị khả dĩ của nó càng lớn, do đó nó chịu lực tác dụng lớn. Lực tác dụng lên đinh thứ i ký hiệu là Fi, Fi tỷ lệ với khoảng cách ri từ tâm đinh đến trọng tâm O. Với nhận xét như thế, ta viết được phương trình:

Fđi/ ri= hằng số

Mặt khác, ta có phương trình cân bằng mô men đối với tâm mối ghép:

Fdi .ri M

i1

𝑖

Suy ra, lực tác dụng lên đinh tán chịu tải lớn nhất là: Fdmax= M. rmax/ 𝑟2

- Tính ứng suất cắt trên đinh tán chịu tải lớn nhất:

τd = 4.Fđmax/ (i.π.d2)

Trong đó i là số tiết diện chịu cắt của mỗi đinh

- Xác định ứng suất cho phép: giá trị của [τd] được tra bảng, phụ thuộc vào cách tạo mối ghép và vật liệu đinh tán.

Hình 5.5. Mối ghép đinh tán chịu mô men

- So sánh τd và [τd], rút ra kết luận:

+ Nếu τd > [τd], mối ghép không đủ

+ Nếu τd ≤ [τd], mối ghép đủ bền;

+ Nếu τđ nhỏ hơn nhiều so với [τd], mối ghép qúa dư bền, không kinh tế.

Thiết kế mối ghép chắc chịu mô men, được thực hiên theo trình tự sau:

- Dựa vào kích thước của tấm ghép ta chọn kích thước đường kính d của đinh tán, xác định chiều dài của đinh. Để tiện cho việc gia công, lắp ghép, kích thước của các đinh tán trong mối ghép được chọn như nhau.

- Sơ bộ chọn số đinh z, vẽ kết cấu của mối ghép, bố trí đinh theo quan hệ kích thước đã nêu ở trên.

- Đặt tải trọng lên mối ghép và kiểm tra độ bền của đinh chịu tải lớn nhất.

+ Nếu quá dư bền, không đảm bảo kinh tế, ta giảm số lượng đinh z, vẽ lại kết cấu mối ghép và kiểm tra độ bền của mối ghép.

+ Nếu thiếu bền, thì tăng số lượng đinh z, vẽ lại kết cấu và kiểm tra lại.

+ Nếu vừa đủ bền và đảm bảo kinh tế, chứng tỏ số đinh z chọn đã hợp lý.

- Vẽ chính xác kết cấu của mối ghép

5.1.3. Tính mối ghép chắc kín

Mối ghép chắc kín vừa chịu lực, vừa đảm bảo kín khít. Ví dụ, mối ghép trong các nồi hơi. Việc tính toán chính xác bằng lý thuyết rất khó khăn, người ta dùng công thức thực nghiệm:

δ ≤ [δ ]

Kiểm tra bền cảu mối ghép chắc kín chịu lực tác dụng của lực F, được thực hiện theo trình tự sau:

- Tra bảng có giá trị của hệ thống cản trượt cho phép [δ].

- Tính lực tác dụng lên mỗi đinh tán trong mối ghép: Fđ= K.F/z

- Tính hệ số cản trượt δ, tính theo quy ước

δ= 4.Fđ/ (i.π.d2)= 4.K.F/ (i.z.π.d2)

- So sánh giá trị của δ và [δ], rút ra kết luận.

Thiết kế mối ghép chắc kín chịu tác dụng của lực F, được thực hiện theo trình tự sau:

- Chọn vật liệu chế tạo đinh, tra bảng xác định giá trị của hệ số cản trượt cho phép [δ].

- Giả sử chỉ tiêu tính toán δ≤ [δ] thỏa mãn, tính số đinh z cần thiết: z≥ 4.K.F/ (i.π.d2.[δ])

- Vẽ kết cấu của mối ghép.

Kiểm tra bền và thiết kế mối ghép chắc kín chịu mô men uốn M, được thực hiện tương tự như tính mối ghép chắc chịu mô men uốn.

5.1.4. Hệ số bền của mối ghép

Để tạo mối ghép đinh tán, người ta phải gia công các lỗ trên tấm ghép. Các lỗ đã làm giảm diện tích tiết diện ngang của tấm thép, làm giảm khả năng chịu tải của tấm ghép. Để đánh giá mức độ làm giảm khả năng chịu tải của tấm ghép, người ta dùng hệ số bền υ. Hệ số bền υ được đánh giá bằng tỷ số giữa lực tối đa mà mối ghép chịu được và lực tối đa mà tấm nguyên có thể chịu được. Hệ số υ được xác định theo công thức sau:

υ= (pđ- d)/ pđ

Trong đó pđ là bước đinh, d là đường kính thân đinh.

Giá trị hệ số bền υ, đối với mối ghép có quan hệ kích thước theo quy định, có thể chọn như sau:

+ Mối ghép 1 hàng đinh, 1 tiết diện của thân chịu cắt: υ= 0,67.

+ Mối ghép giáp mối 2 tấm đệm, 1 hàng đinh: υ= 0,71.

+ Mối ghép giáp mối 2 tấm đệm, 2 hàng đinh: υ= 0,83.

+ Mối ghép chồng 2 hàng đinh: υ= 0,75

Qua số liệu trên, chúng ta thấy khả năng tải của mối ghép đinh tán giảm khá nhiều so với tấm nguyên.

5.1.5. Xác định ứng suất cho phép

a. Xác định [τđ]

Đối với các mối ghép chịu tải trọng tĩnh, hoặc chịu tải trọng thay đổi nhưng không đổi chiều, có thể lấy giá trị ứng suất cho phép như sau:

Bảng 5.1. Trị số ứng suất cho phép dùng cho tính toán mối ghép bằng đinh tán

Loại ứng suất

Cách gia công lỗ

Trị số ứng suất cho phép, MPa

Thép CT0, CT2

Thép CT3

[τ]d

Khoan

Đột

140

100

140

100

[σd]

Khoan

Đột

280

240

320

280

[σ]kt

[τ]t

Khoan hoặc đột

140

160

100