Đề 7 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Chi tiết máy

Trong cơ cấu tay quay con trượt, tay quay quay đều sẽ biến thành chuyển động tịnh tiến của con trượt, nhưng vận tốc của con trượt sẽ thay đổi theo vị trí của tay quay do cơ cấu hình học của liên kết. Do đó, con trượt có chuyển động tịnh tiến không đều. Chuyển động lắc là chuyển động qua lại có giới hạn góc, không phải tịnh tiến.

Độ cứng bề mặt của bánh răng rất quan trọng để chống mài mòn và chịu được ứng suất tiếp xúc cao tại vùng răng ăn khớp. Độ dẻo, độ bền kéo và khả năng gia công cũng quan trọng nhưng độ cứng bề mặt thường là yếu tố quyết định tuổi thọ và độ bền của bánh răng, đặc biệt trong điều kiện bôi trơn kém hoặc tải trọng lớn.

Then hoa (then răng) được thiết kế để truyền mô-men xoắn lớn do có nhiều răng ăn khớp, phân bố lực đều hơn. Then bằng, then bán nguyệt, và then vát thường được sử dụng cho mô-men xoắn nhỏ và trung bình.

Càng phanh (brake shoes) trong phanh tang trống chứa má phanh và được cơ cấu tác động (thường là piston thủy lực) ép ra ngoài để má phanh ép vào bề mặt bên trong của tang trống, tạo lực ma sát phanh. Đĩa phanh là chi tiết của phanh đĩa. Piston phanh tạo lực tác động lên càng phanh. Tang trống là chi tiết bị má phanh ép vào.

Vòng vung dầu (hoặc muôi vung dầu) là chi tiết quay cùng trục, khi quay sẽ vung té dầu từ đáy cacte lên các bề mặt ma sát cần bôi trơn. Bơm dầu thường dùng trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức. Lưới lọc dầu lọc tạp chất. Kênh dẫn dầu dẫn dầu đã được bơm hoặc vung té đến các vị trí cần thiết.

Lò xo côn (conical spring) có đường kính vòng xoắn thay đổi dọc theo chiều dài, dẫn đến độ cứng của lò xo thay đổi theo độ biến dạng. Khi lò xo bị nén, các vòng nhỏ hơn tiếp xúc trước, độ cứng tăng dần. Lò xo trụ, lò xo xoắn ốc, và lò xo lá thường có đặc tính tuyến tính (độ cứng không đổi trong phạm vi đàn hồi).

Ổ trượt bạc lót (plain bearing hoặc bushing) có cấu tạo đơn giản, vật liệu bạc lót có khả năng hấp thụ rung động và chịu tải va đập tốt, phù hợp cho ứng dụng tải trọng lớn, tốc độ chậm. Ổ trượt thủy tĩnh và ổ trượt từ tính phức tạp và thường dùng cho tốc độ cao, độ chính xác cao. Ổ trượt gối đỡ là kiểu dáng ổ trượt, không phải loại vật liệu chịu tải va đập.

Khớp nối mềm được thiết kế để bù sai lệch tâm, sai lệch góc và sai lệch dọc trục giữa hai trục. Khớp nối cứng chỉ dùng cho trục thẳng hàng tuyệt đối. Bánh răng côn truyền động giữa trục vuông góc hoặc không song song. Ổ đỡ chặn chịu tải dọc trục, không liên quan đến kết nối trục lệch tâm.

Then dẫn hướng (then trượt) được thiết kế để cho phép chi tiết lắp trên trục có thể trượt dọc trục, thường dùng trong các cơ cấu điều chỉnh hoặc thay đổi vị trí. Các loại then khác (then bằng, then bán nguyệt, then hoa) thường cố định vị trí tương đối giữa trục và chi tiết lắp trên trục.

Mài là phương pháp gia công tinh, sử dụng đá mài để đạt độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt rất cao, cần thiết cho các chi tiết máy đòi hỏi độ chính xác như ổ lăn. Tiện và phay là gia công cắt gọt kim loại nhưng độ chính xác và độ bóng không cao bằng mài. Khoan là gia công tạo lỗ.

Ren thang có biên dạng răng hình thang, góc nâng ren lớn hơn ren tam giác, giúp truyền lực hiệu quả và chịu tải trọng lớn trong cả hai chiều. Ren vuông cũng truyền lực tốt nhưng khó chế tạo hơn ren thang. Ren tam giác chủ yếu dùng cho mối ghép lắp ráp và siết chặt. Ren ống dùng cho ống dẫn chất lỏng hoặc khí.

Vòng bi côn (ổ lăn côn) được thiết kế để chịu tải trọng hỗn hợp (hướng kính và hướng trục) và có khả năng làm việc ở tốc độ quay cao. Vòng bi cầu đỡ chủ yếu chịu tải hướng kính. Vòng bi cầu tự lựa có khả năng tự điều chỉnh độ lệch trục nhưng tải trọng hướng trục hạn chế. Vòng bi đũa chủ yếu chịu tải hướng kính lớn.

Ăn mòn chân răng (pitting) là dạng hỏng bề mặt do mỏi tiếp xúc, thường xuất hiện trên mặt răng (tooth flank) tại vùng tiếp xúc giữa hai răng bánh răng. Ứng suất tiếp xúc cao nhất ở vùng này, gây ra các vết rỗ nhỏ (pitting) do mỏi bề mặt. Đỉnh răng, chân răng, và sườn răng ít chịu ứng suất tiếp xúc trực tiếp bằng mặt răng.

Má phanh (bố thắng) là chi tiết trực tiếp ép vào đĩa phanh khi hệ thống phanh hoạt động, tạo ra lực ma sát để giảm tốc độ quay của đĩa và bánh xe. Piston phanh tạo lực ép má phanh. Đĩa phanh là chi tiết bị má phanh ép vào. Caliper là cụm chứa piston và má phanh.

Ổ bi có hệ số ma sát lăn thấp hơn đáng kể so với ổ trượt có ma sát trượt. Điều này giúp giảm tổn thất năng lượng, nhiệt sinh ra và mài mòn. Các ưu điểm khác không phải là ưu điểm chính của ổ bi so với ổ trượt trong ứng dụng chịu tải hướng kính: ổ trượt thường chịu tải va đập tốt hơn, ổ lăn không có khả năng tự lựa tốt bằng một số loại ổ trượt, và ổ lăn thường đắt hơn ổ trượt đơn giản.

Puly căng đai (idler pulley hoặc tensioner pulley) là một puly phụ được sử dụng để điều chỉnh lực căng của đai bằng cách thay đổi vị trí của nó, thường bằng cơ cấu điều chỉnh vít hoặc lò xo. Puly dẫn và puly bị dẫn truyền động. Đai dẹt là một loại đai truyền.

Phớt chặn dầu (seal) được thiết kế để làm kín khe hở giữa trục quay và vỏ hộp, ngăn chặn rò rỉ chất lỏng (dầu, nước...) hoặc khí. Vòng bi đỡ trục. Then truyền mô-men xoắn. Bu lông dùng để ghép nối các chi tiết.

Mối hàn đối đầu (butt weld) có khả năng chịu tải trọng động tốt nhất do đường hàn liên tục, giảm tập trung ứng suất so với các loại mối hàn khác như hàn giáp mép, hàn chồng mép, và hàn góc (thường tạo ra góc nhọn dễ gây tập trung ứng suất). Để tăng độ bền mỏi, mối hàn đối đầu thường được gia công vát mép và làm sạch xỉ hàn.

Khớp nối cardan (khớp vạn năng) có khả năng bù sai lệch góc và sai lệch tâm rất lớn, cho phép truyền động giữa các trục có góc lệch lớn. Khớp nối răng, khớp nối thủy lực, và khớp nối đàn hồi có khả năng bù sai lệch nhưng nhỏ hơn nhiều so với khớp nối cardan, và khớp nối cardan phù hợp cho công suất lớn.

Mô đun đàn hồi trượt (G) đặc trưng cho khả năng chống biến dạng trượt của vật liệu, quyết định độ cứng xoắn và khả năng chịu tải xoắn của trục. Mô đun đàn hồi dọc (E) liên quan đến biến dạng kéo/nén. Giới hạn bền kéo (σb) và độ cứng (HB) liên quan đến độ bền và khả năng chống mài mòn, nhưng mô đun đàn hồi trượt trực tiếp quyết định khả năng chịu xoắn.

Bánh răng xoắn có răng nghiêng, giúp răng ăn khớp êm hơn, giảm va đập và tiếng ồn so với bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng côn răng thẳng. Bánh răng hành tinh là một loại hộp giảm tốc phức tạp, không trực tiếp liên quan đến việc giảm rung động và tiếng ồn bằng cấu trúc răng.

Ký hiệu sai số lắp ghép theo hệ thống lỗ cơ bản (H7 là lỗ). Chữ cái thường (g, h, f, e) chỉ vị trí miền dung sai của trục so với đường kính danh nghĩa. Chữ cái càng gần đầu bảng chữ cái (a, b, c...), miền dung sai càng nằm dưới đường kính danh nghĩa, tạo khe hở càng lớn. `e` nằm xa `h` hơn, do đó H7/e8 có khe hở lớn nhất so với H7/g6, H7/h6, và H7/f7.

Bánh răng trụ răng thẳng được thiết kế để truyền chuyển động quay giữa các trục song song với khoảng cách trục cố định. Các lựa chọn khác không phù hợp với mô tả này: Ổ lăn hỗ trợ trục quay, khớp nối trục kết nối các trục, và đai truyền có thể truyền động giữa các trục không song song và khoảng cách trục có thể thay đổi.

Độ bền tĩnh là khả năng trục chịu được tải trọng mà không bị phá hủy (gãy, chảy dẻo) dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Đây là yếu tố cơ bản đầu tiên cần đảm bảo. Sau đó, cần xét đến độ bền mỏi (khi tải trọng thay đổi), độ cứng vững (chống biến dạng), và khả năng chống ăn mòn (nếu môi trường làm việc khắc nghiệt).

Ăn mòn tiếp xúc xảy ra do chuyển động trượt nhỏ (micro-motion) và rung động giữa các bề mặt kim loại ép chặt vào nhau. Chuyển động nhỏ phá vỡ lớp oxit bảo vệ, tạo ra các mảnh vụn kim loại bị oxy hóa nhanh chóng, gây mài mòn và ăn mòn. Tải trọng tĩnh lớn, nhiệt độ cao, và môi trường ăn mòn mạnh có thể làm tăng tốc độ ăn mòn, nhưng nguyên nhân chính là chuyển động trượt nhỏ.

Vòng đệm chống xoay (lock washer, spring washer, tooth washer) tạo lực đàn hồi hoặc cơ cấu khóa để ngăn chặn bu lông tự xoay và tháo lỏng do rung động hoặc tải trọng thay đổi. Giảm lực siết bu lông làm tăng nguy cơ tự tháo. Tăng độ nhám bề mặt không hiệu quả bằng vòng đệm chống xoay. Giảm ma sát trên ren bu lông làm dễ tháo lắp, nhưng không chống tự tháo.

Trượt đai làm giảm tốc độ đầu ra so với tốc độ đầu vào, dẫn đến giảm hiệu suất truyền động. Ma sát do trượt sinh ra nhiệt, có thể làm hỏng đai và puly. Các lựa chọn khác không đúng: trượt đai làm giảm tuổi thọ, tăng tiếng ồn và rung động (do ma sát và sự không đều), và giảm khả năng chịu quá tải (do mất khả năng truyền mô-men xoắn).

Trong trục chịu xoắn thuần túy, mô-men xoắn gây ra ứng suất cắt trên mặt cắt ngang của trục. Ứng suất cắt này là ứng suất nguy hiểm nhất cần xét đến khi tính toán độ bền xoắn của trục. Ứng suất pháp, ứng suất nén, và ứng suất uốn không phải là ứng suất chính trong trường hợp xoắn thuần túy.

Thép hợp kim crôm-vanadi có độ bền cao, tính đàn hồi tốt và khả năng chịu nhiệt cao, phù hợp cho lò xo chịu tải trọng lớn và làm việc ở nhiệt độ cao. Thép carbon thấp không đủ bền và chịu nhiệt kém. Nhôm hợp kim và đồng thau có độ bền và độ cứng thấp, không phù hợp cho lò xo chịu tải trọng lớn.

Tôi bề mặt (surface hardening) tạo ra lớp bề mặt cứng, chịu mài mòn tốt trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi vật liệu. Ủ, thường hóa, và ram là các phương pháp nhiệt luyện để cải thiện độ dẻo, độ dai, hoặc giảm ứng suất dư, nhưng không trực tiếp tăng độ cứng bề mặt và khả năng chịu mài mòn như tôi bề mặt.