Lực vòng trên răng 60° sinh ra lực tách dọc trục; bulông trung tâm phải đủ lực xiết để giữ hai nửa ăn khớp. Kiểm tra thêm áp suất mặt răng.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Khớp Hirth (răng mặt đầu) dùng ở đầu chia độ, bàn xoay, trục khuỷu ghép: vừa định tâm chính xác vừa truyền mô-men lớn. Bài toán tính lực xiết bulông trung tâm để hai nửa không bị tách ra.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Hai bánh răng cưa úp mặt vào nhau. Xoay một bên thì mặt răng nghiêng 30° đẩy bên kia ra xa (giống ren vít). Bulông giữa phải đủ chặt để chống lực đẩy đó.
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.4 mô-men · 0.3 phân tích lực
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| T, Dm, z | Mô-men, đường kính trung bình vành răng, số răng | Nm, mm | Bản vẽ |
| FV | Lực xiết bulông trung tâm | N | Từ CT01 |
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. Lực vòng
Fu = 2·T / Dm
Bước 2. Lực tách
Mặt răng nghiêng 30° nên lực dọc trục:
Ftách = Fu · tan30° = 0,577 · Fu
Bước 3. Lực xiết cần
Có hệ số an toàn và lực kéo ngoài:
FV ≥ SR · (Ftách + Fax)
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 | Mô-men xoắn | T | 2 000 | Nm | |
| 2 | Đường kính trung bình vành răng | Dm | 120 | mm | |
| 3 | Số răng | z | 24 | ||
| 4 | Chiều dài răng hướng kính | b | 15 | mm | |
| 5 | Chiều cao tiếp xúc mặt răng | h’ | 2,5 | mm | |
| 6 | Tỉ lệ răng mang tải | φ | 0,6 | 0,5–0,75 do sai số chia | |
| 7 | Lực dọc trục ngoài (kéo tách) | Fx | 0 | N | |
| 8 | Hệ số an toàn tách | SR | 1,5 | ||
| 9 | Lực xiết bulông trung tâm | FV | 60 000 | N | |
| 10 | Áp suất mặt răng cho phép | pz | 200 | MPa |
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 |
|---|---|---|---|---|---|
| 11 | Lực vòng | Fu | 33 333 | N | Fu = 2T/Dm |
| 12 | Lực tách dọc trục | Ftách | 19 245 | N | Ftách = Fu·tan30° = 0,577·Fu |
| 13 | Lực xiết cần thiết | FVr | 28 868 | N | FV ≥ SR·(Ftách + Fax) |
| 14 | FV ≥ FV cần | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 15 | Áp suất mặt răng | p | 71,28 | MPa | p = Fu/(z·b·h’·cos30°·φ) |
| 16 | p ≤ pzul | Kiểm tra | ĐẠT |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: Lực xiết cần thiết = 28 868 N; Áp suất mặt răng = 71,28 MPa.
Kiểm tra: FV ≥ FV cần: ĐẠT; p ≤ pzul: ĐẠT.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Đây là cách tính rút gọn; thiết kế quan trọng nên dùng dữ liệu của nhà sản xuất khớp Hirth.