Giải thích chi tiết: Mặt bích nhiều bulông – phân tải về từng bulông

Bài toán dùng để làm gì

Mặt bích nối ống, nối trục, chân cột chịu mô-men lật thường có nhiều bulông trên một vòng tròn. Bài toán xác định bulông nào chịu nặng nhất và nặng bao nhiêu, để đưa sang CT01 kiểm tra.

Hình dung đơn giản

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.4 mô-men · 0.10 ma sát

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệu	Ý nghĩa	Đơn vị	Lấy số liệu ở đâu
n	Số bulông trên vòng tròn	cái	Bản vẽ
Dt	Đường kính vòng tròn đặt tâm bulông	mm	Bản vẽ
Fax	Lực kéo dọc trục tổng	N	Tải trọng máy
Mb	Mô-men uốn lật mặt bích	Nm	Lực ngang × chiều cao cánh tay đòn
FQ, T	Lực ngang tổng, mô-men xoắn truyền qua	N, Nm	Tải trọng máy, công suất

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Chia đều lực kéo

Lực dọc trục chia đều cho n bulông:

FA1 = Fax / n

Bước 2. Thêm phần do mô-men uốn

Coi mặt bích cứng, mô-men uốn sinh ra lực kéo tỉ lệ với khoảng cách tới trục uốn. Bulông xa nhất nhận thêm:

FA2 = 4·Mb / (n·Dt)

Bước 3. Lực ngang và mô-men xoắn

Mô-men xoắn T chia cho bán kính vòng bulông thành lực vòng, chia đều cho n bulông:

FQ = FQ,tổng/n + 2·T/(n·Dt)

Bước 4. Tổng hợp

Bulông nặng nhất chịu:

FA = Fax/n + 4·Mb/(n·Dt)

Hình CT02.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị	Ghi chú / nguồn
1	Số bulông	n	8	cái	Bố trí đều trên vòng tròn
2	Đường kính vòng chia bulông	Dt	120	mm
3	Lực dọc trục tổng (kéo tách)	Fax	10 000	N
4	Mô-men uốn tác dụng lên mặt bích	Mb	1 000	Nm
5	Lực ngang tổng	FQt	3 000	N
6	Mô-men xoắn truyền qua mặt bích	T	500	Nm
7	Hệ số ma sát mặt ghép	muT	0,15

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Kết quả	Đơn vị	Công thức / cách tính
8	Tải dọc lớn nhất trên 1 bulông	FA	5 417	N	FA = Fax/n + 4·Mb/(n·Dt) (bulông xa trục uốn nhất)
9	Tải ngang trên 1 bulông	FQ	1 417	N	FQ = FQ,tổng/n + 2·T/(n·Dt)
10	Lực kẹp cần để không trượt (1 bulông)	FKQ	9 444	N	FKQ = FQ/μT
11	Ước lượng lực xiết tối thiểu	FMest	13 778	N	≈ FKQ + (1−Φ)·FA với Φ ≈ 0,2 – chỉ để chọn cỡ ren sơ bộ (sheet 23)

Áp dụng thực tế và lưu ý

Đưa FA và FQ sang CT01 để kiểm tra đầy đủ.
Công thức giả thiết mặt bích đủ cứng. Mặt bích mỏng sẽ bị cong, làm bulông mép ngoài chịu thêm lực đòn bẩy: nên tăng chiều dày bích ≥ đường kính bulông.