ch ơi, độ cứng thể tích (объемная жесткость) khác với прочность ntn ạ? Độ cứng với độ bền khác nhau ra sao ạ?
Твердость вала - có phải là độ cứng của vật liệu làm trục không ạ?
Trước hết xin trả lời câu thứ 2 của georu. Твердость вала là thuật ngữ không chuẩn, chỉ có жёсткость вала và твёрдость поверхности вала.
Vật liệu làm trục thường là thép hợp kim (легированные стали), phổ biến nhất là thép crôm Ст45Х. Vật liệu làm trục có твёрдость nhất định nào đó, nhưng bề mặt trục thường phải trải qua nhiệt luyện (термическая обработка) nên có твёрдость cao hơn. Vật liệu làm trục và lớp bề mặt của trục có твёрдость khác nhau vì thế người ta không nói твёрдость вала.
Độ cứng thể tích và độ bền khác nhau chứ. Ví dụ một cái dầm bê-tông cốt thép khi bị quá tải một chút có thể hơi biến dạng (hơi võng một chút) nhưng vẫn đảm bảo an toàn về mặt chịu lực. Trong trường hợp này người ta nói “độ bền vẫn đảm bảo, nhưng độ cứng thể tích không còn đạt yêu cầu” [tuyệt đối không được biến dạng]).
Cụ thể hơn một chút về độ cứng và độ bền:
4.1. Định nghĩa chi tiết máy
Chi tiết máy là đơn vị nhỏ và hoàn chỉnh của máy.
Một số chi tiết máy được ghép lại với nhau theo một sơ đồ nguyên lý nhất định sẽ tạo thành một bộ phận máy để thực hiện một chức năng cụ thể nào đó. Một cỗ máy (chiếc máy) có thể có nhiều bộ phận và mỗi bộ phận lại có nhiều chi tiết.
4.2. Phân loại chi tiết máy
Các chi tiết máy thường được phân loại theo hai dấu hiệu: theo công dụng và theo phương thức chế tạo.
1)
Phân loại theo công dụng: các chi tiết máy được chia thành hai nhóm lớn như sau:
- Các chi tiết máy có công dụng chung: là những chi tiết máy được dùng phổ biến trong nhiều loại máy khác nhau, công dụng của chúng không phụ thuộc vào công dụng của máy. Những chi tiết máy thuộc nhóm này có hai loại chính là các chi tiết dùng để ghép nối (đinh tán, bu-lông, đai ốc, then, chốt, lò xo v.v…) và các chi tiết dùng để truyền động (ổ bi, trục, bánh răng, đai truyền, xích v.v…).
- Chi tiết máy có công dụng riêng: là những chi tiết máy chỉ được dùng trong một số loại máy nhất định (trục khuỷu, van, cam, kim phun, cánh bơm v.v…). Công dụng của những chi tiết máy nhóm này phụ thuộc vào công dụng của máy.
2)
Phân loại theo phương thức chế tạo: có thể chia các chi tiết máy thành hai nhóm sau đây:
- Các chi tiết đúc sẵn, không cần gia công thêm.
- Các chi tiết cần được gia công cơ khí (tiện, khoan, bào v.v…) từ phôi.
4.3. Tính toán và thiết kế chi tiết máy
Khi thiết kế các chi tiết máy phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể của chúng (tình hình tải trọng, những yêu cầu về khả năng làm việc) để chọn vật liệu, xác định hình dáng và kích thước sao cho hợp lý nhất và có tính công nghệ cao.
1)
Tính công nghệ của chi tiết máy: Chi tiết máy được coi là có tính công nghệ cao phải đáp ứng được những yêu cầu sau đây:
- Dễ gia công: quy trình công nghệ chế tạo chi tiết máy phải đơn giản.
- Giá thành rẻ: tốn ít nguyên vật liệu và thời gian chế tạo, thoả mãn các yêu cầu về tiêu chuẩn hoá để có thể sản xuất hàng loạt hoặc sản xuất đại trà.
2)
Khả năng làm việc của chi tiết máy: được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau đây: độ bền, độ cứng, độ bền mòn, độ bền mỏi (tính chịu dao động) và tính chịu nhiệt.
a) Độ bền: là khả năng của chi tiết máy thực hiện những chức năng cụ thể của mình (làm việc bình thường) dưới tác động của tải trọng và những điều kiện bất lợi khác.
Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn chi tiết máy.
Điều kiện để đảm bảo độ bền của chi tiết máy là ứng suất pháp s (hoặc ứng suất tiếp t ) sinh ra dưới tác dụng của tải trọng không được vượt quá ứng suất cho phép:
s < [ s ] = sgh / n
hoặc t < [ t ] = tgh / n ,
trong đó [ s ] , [ t ] - ứng suất pháp (ứng suất tiếp) cho phép;
sgh , tgh - ứng suất pháp (ứng suất tiếp) giới hạn, tức là ứng suất
mà khi vượt quá giá trị đó thì chi tiết sẽ làm việc không bình thường (biến dạng, rạn nứt, thậm chí có thể mẻ hoặc gãy, vỡ).
Ứng suất pháp giới hạn sgh và ứng suất tiếp giới hạn tgh được xác định cụ thể cho từng loại vật liệu. Chẳng hạn, đối với vật liệu dẻo thì đó là giới hạn chảy sch (tch), đối với vật liệu giòn – là giới hạn bền sb (tb), trong trường hợp chi tiết chịu tác dụng của tải trọng đổi dấu liên tục thì đó là giới hạn mỏi sr (tr);
n - hệ số an toàn,
n = n1 . n2 . n3 ,
ở đây n1 – hệ số xét đến độ chính xác trong việc xác định tải trọng (điểm đặt, trị số) và ứng suất (phương pháp tính), n1 = 1 – 1,5;
n2 – hệ số xét đến độ đồng nhất về cơ-lý tính của vật liệu chế tạo (n2 = 1,5 đối với thép hoặc n2 = 1,5 – 2,5 đối với gang;
n3 – hệ số phụ thuộc vào mức độ quan trọng của chi tiết đối với máy và các yêu cầu về an toàn lao động, n3 = 1 – 1,5.
b) Độ cứng: là khả năng của chi tiết máy chống lại sự biến dạng trong quá trình làm việc.
Độ cứng được phân biệt thành hai dạng: độ cứng thể tích (chống biến dạng thể tích) và độ cứng tiếp xúc (chống biến dạng bề mặt tiếp xúc).
Độ cứng thể tích xác định theo các công thức trong giáo trình “Sức bền vật liệu” tuỳ thuộc vào hình dáng chi tiết và tính chất tải trọng. Độ cứng tiếp xúc được xác định bằng cách nén một loại bi tròn đặc biệt hoặc mũi nhọn kim cương hình chóp lên bề mặt chi tiết bằng một lực tác dụng nhất định, sau đó đo độ sâu vết lõm và so sánh với bảng độ cứng tiếp xúc đã lập sẵn.
c) Độ bền mòn: là khả năng của chi tiết máy chống lại sự giảm kích thước trong quá trình làm việc do ma sát và han gỉ.
Chi tiết máy bị mòn sẽ gây ra những hậu quả sau đây:
- Mất chính xác (đặc biệt là những dụng cụ đo đạc);
- Giảm hiệu suất công tác (ví dụ: giảm công suất động cơ);
- Giảm độ bền và độ cứng của chi tiết (do tiết diện bị giảm);
- Phát sinh tải trọng va đập (do mòn không đều gây ra quay lệch tâm);
- Gây tiếng ồn do rung.
Để tăng độ bền mòn của chi tiết máy cần áp dụng các biện pháp:
- Dùng thép hợp kim chứa Cr, Ni, W, V, Ti v.v…;
- Gia công tinh để tăng độ bóng của bề mặt tiếp xúc;
- Có chế độ bôi trơn hợp lý.
d) Tính chịu dao động: là khả năng của chi tiết máy chống lại ảnh hưởng của tải trọng động (hay nói một cách khác, là khả năng làm việc trong phạm vi tốc độ cần thiết mà không bị rung quá giới hạn cho phép).
Những nguyên nhân gây ra dao động (rung) có thể là:
- Chi tiết không đủ độ cứng thể tích;
- Tốc độ làm việc quá cao;
- Chi tiết quay không chính tâm (không cân).
Những tác hại của dao động đối với chi tiết máy:
- Chi tiết chóng hỏng do mỏi;
- Giảm độ chính xác của sản phẩm (đối với các loại máy cắt gọt kim loại).
Các biện pháp khắc phục dao động:
- Triệt tiêu ngoại lực gây dao động;
- Ghép cứng hoặc dùng thiết bị giảm rung;
- Thiết kế chi tiết máy hợp lý và gia công chính xác.
e) Tính chịu nhiệt: là khả năng của chi tiết máy ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình làm việc do ma sát.
Tác hại của nhiệt độ cao đối với chi tiết máy:
- Làm cho chi tiết máy có thể bị biến dạng (cong, vênh, nở ra…) khiến cho độ bền và độ cứng giảm đi dẫn đến hỏng hóc (gãy, vỡ, kẹt máy v.v…);
- Giảm độ chính xác của máy;
- Giảm độ nhớt của dầu bôi trơn làm cho khả năng bảo vệ bề mặt tiếp xúc của dầu kém đi.
Các biện pháp hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ cao:
- Cân bằng nhiệt (dùng bộ phận tản nhiệt, làm nguội bằng dầu, nước);
- Sử dụng các loại hợp kim chịu nhiệt tốt;
- Bằng mọi cách cố gắng giảm ma sát giữa các chi tiết luôn phải cọ xát với nhau trong quá trình làm việc.
3)
Tính toán chi tiết máy: có hai dạng tính toán chi tiết máy là tính kết cấu và tính kiểm tra.
a) Tính kết cấu: dựa vào tải trọng, ứng suất cho phép và hệ số an toàn cho trước để xác định các thông số hình học (hình dáng, kích thước, mặt cắt v.v...của chi tiết).
b) Tính kiểm tra: dựa vào hình dáng, kích thước cho trước và tải trọng đã được xác định để kiểm tra khả năng làm việc của chi tiết.
Nếu khả năng làm việc của chi tiết không đảm bảo thì phải tìm cách thay đổi tải trọng hoặc kích thước chi tiết, hoặc sử dụng loại vật liệu khác có cơ-lý tính thích hợp.
PS. Các ký hiệu cигма và тау biến thành s và t hết rồi!