Bài Giảng Nguyên Lý Máy - Chương 4 - Tài Liệu đại Học

Tài liệu đại học Toggle navigation

• Miễn phí (current)
• Danh mục
  • Khoa học kỹ thuật
  • Công nghệ thông tin
  • Kinh tế, Tài chính, Kế toán
  • Văn hóa, Xã hội
  • Ngoại ngữ
  • Văn học, Báo chí
  • Kiến trúc, xây dựng
  • Sư phạm
  • Khoa học Tự nhiên
  • Luật
  • Y Dược, Công nghệ thực phẩm
  • Nông Lâm Thủy sản
  • Ôn thi Đại học, THPT
  • Đại cương
  • Tài liệu khác
  • Luận văn tổng hợp
  • Nông Lâm
  • Nông nghiệp
  • Luận văn luận án
  • Văn mẫu
• Luận văn tổng hợp

1. Home
2. Luận văn tổng hợp
3. Bài giảng nguyên lý máy - Chương 4

Trich dan Bài giảng nguyên lý máy - Chương 4 - Pdf 19

Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 49 - Chương 4 MA SÁT 4.1. ĐẠI CƯƠNG - Ma sát là một hiện tượng phổ biến trong tự nhiên và kỹ thuật. Ma sát vừa có lợi vừa có hại:  Lợi: + nhờ có ma sát ta mới đi lại, cầm nắm các vật được, xe mới chạy trên đường được, … + một số cơ cấu hoạt động được nhờ tác dụng của lực ma sát như: hệ thống phanh, bộ truyền đai, bộ truyền bánh ma sát (hình 4.1), …  Hại: + làm tổn hao công suất, giảm hiệu suất máy. Công của lực ma sát phần lớn biến thành nhiệt làm nóng máy, đôi khi hỏng máy. + làm mòn các tiết máy. a) Bộ truyền đai b) Bộ truyền bánh ma sát Hình 4.1 - Vì vậy ta phải nghiên cứu tác dụng của lực ma sát để tìm cách giảm các mặt có hại cũng như tận dụng các mặt có lợi của ma sát. 1. Phân loại ma sát Có thể phân loại ma sát theo nhiều quan điểm khác nhau: - Theo tính chất tiếp xúc (hình 4.2): vr Ma sát nửa ướt: xuất hiện khi có lớp đệm trung gian ngăn cách, nhưng diện tích tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt vật rắn nhỏ hơn diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt thông qua lớp đệm trung gian. - Theo tính chất chuyển động:  Ma sát trượt: xuất hiện khi hai bề mặt tiếp xúc của hai vật rắn trượt lên nhau.  Ma sát lăn: xuất hiện khi hai bề mặt tiếp xúc của hai vật rắn lăn trên nhau. - Theo trạng thái chuyển động:  Ma sát tónh: xuất hiện khi hai vật rắn có xu hướng chuyển động (chưa chuyển động) tương đối đối với nhau.  Ma sát động: xuất hiện khi hai vật rắn đang chuyển động tương đối đối với nhau. Trong chương này, ta chỉ xét ma sát khô trên cơ sở của đònh luật Coulomb (1736-1806). 2. Lực ma sát và hệ số ma sát NABQPmsF Hình 4.3 - Xét vật A tiếp xúc với vật B theo mặt phẳng ngang như hình 4.3. Vật AP ta thấy vật A vẫn đứng yên, nghóa là msF đã tăng theo để luôn cân bằng với lực P. Khi P tăng đến một giá trò giới hạn thì vật A bắt đầu chuyển động, nghóa là msF có giới hạn và giá trò giới hạn này được gọi là lực ma sát tónh, ký hiệu là tF. - Hệ số ma sát tónh: NFftt Trên hai bề mặt tiếp xúc bao giờ cũng tồn tại các vết mấp mô và sự tiếp xúc được thực hiện thông qua các vết mấp mô này. Dưới tác dụng của áp lực, các liên kết sau được tạo ra giữa hai bề mặt tiếp xúc: • Liên kết do các vết mấp mô trên hai bề mặt tiếp xúc gài vào nhau. • Áp suất tại một số vết mấp mô có thể rất lớn và bằng độ cứng của vật liệu làm cho các vết mấp mô này biến dạng dẻo. Các nguyên tử của vật liệu trên hai bề mặt tiếp xúc được đưa lại gần nhau tới mức sinh ra các mối nối giữa chúng, các mối nối này được coi như là các mối hàn lạnh thực sự. Khi lực đẩy P đạt tới giá trò giới hạn đủ để phá vỡ các liên kết giữa hai bề mặt thì bắt đầu có sự chuyển động tương đối. Vì các liên kết đã bò phá vỡ nên lực cản chuyển động bây giờ không lớn như trước khi chuyển động, tức là lực ma sát động nhỏ hơn lực ma sát tónh cực đại. 4. Đònh luật Coulomb về ma sát trượt khô Từ thực nghiệm, Coulomb đưa ra đònh luật cơ bản của ma sát trượt khô như sau: - Lực ma sát tỉ lệ với phản lực pháp tuyến N và có chiều chống lại chuyển động tương đối, tức là: NfFms.= , trong đó constf= là hệ số ma sát. Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát PmsFFαϕϕ Hình 4.4 - Xét vật A tiếp xúc với vật B theo mặt phẳng ngang như hình 4.4. - Tác dụng lên A một lực P hợp với phương thẳng đứng một góc α. Ta có thể phân tích P thành hai thành phần: * Thành phần nằm ngang: αsinPF= → đây là lực phát động * Thành phần thẳng đứng: ααcos.sinPfP≥ ⇔ ftg ≥α (4.3) - Góc ϕ tạo với phương của phản lực pháp tuyến N sao cho ftg=ϕ được gọi là góc ma sát. Hình nón có góc nửa đỉnh bằng ϕ được gọi là nón ma sát. - Điều kiện chuyển động (4.3) trở thành: ϕαtgtg ≥ Hay P nằm trong nón ma sát ()ϕα<: vật A chuyển động chậm dần rồi đứng yên dù cho giá trò lực P tăng đến vô cùng. Đây là hiện tượng tự hãm của vật A.2. Ma sát trên mặt phẳng nghiêng Bài toán: Xét vật A tiếp xúc với vật B theo mặt phẳng nghiêng so với phương ngang một góc α như hình 4.5a. Vật AβPRϕα+Q a) b) Hình 4.5 Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 54 - Gọi hợp lực QPR += là lực tác dụng lên vật A , ta xét hai trường hợp sau: a) Vật A đi lên đều: Trường hợp này lực P phải có giá trò sao cho hợp lực R nằm trên đường sinh thấp nhất aa của mặt nón ma sát (hình 4.5a). Do đó các lực RQP ,, tạo thành tam giác lực như hình 4.5b và ta có mối quan hệ hình học sau: A đi xuống đều: BAϕβPRaaααbbQϕα−ββϕα−RQP a) b) Hình 4.6 ϕα+−−⋅=sinsinQP (4.6) Ở đây, P là lực cản còn Q là lực phát phát động. - Tóm lại, các công thức (4.5) và (4.6) có thể viết dưới dạng: ()()βϕαϕα+±±⋅=sinsinQP (4.7) dấu (+): ứng với trường hợp vật A đi lên, khi: • 090=+ϕα thì lực phát động ∞→P : không thể thực hiện được lực P lớn đến như vậy ⇒ Vật A không thể đi lên được. • 090>+ϕα thì lực phát động P có chiều ngược lại vì ()0<+ϕαtg ⇒ Vật A không thể đi lên được. tg ⇒ Vật A không thể đi xuống được. Suy ra, điều kiện tự hãm khi vật A đi xuống là: 0≤−ϕα hay ϕα≤ (4.10) Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 56 - 3. Ma sát trên rãnh chữ V NPAαγ như hình 4.7b. Tác dụng lên vật A một lực P hợp với phương thẳng đứng một góc α như hình 4.7c. Ta có thể phân tích P thành hai thành phần: * Thành phần nằm ngang: αsinPF= → gây ra chuyển động của vật A * Thành phần thẳng đứng: αcosPN= → gây ra trên hai bề mặt tiếp xúc hai phản lực pháp tuyến 21NN ,. Chính 21NN , gây ra hai lực ma 21NNN += Hay γαγcoscoscosPNNN==+21 (4.12) Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 57 - - Biểu thức (4.11) trở thành: γαcoscos.PfFcosftg≥ ⇔ 'ftg ≥α (4.14) trong đó, γcos'ff= gọi là hệ số ma sát thay thế của rãnh chữ V. Góc 'ϕ tạo với phương của phản lực pháp tuyến N sao cho '' ftg=ϕ được gọi là góc ma sát thay thế. Hình nón có góc nửa đỉnh bằng 'ϕ được gọi là nón ma sát thay thế. - Điều kiện chuyển động (4.14) trở thành: 'ϕα=: vật A chuyển động đều. • P nằm trong nón ma sát ()'ϕα<: vật A chuyển động chậm dần rối đứng yên dù cho giá trò lực P tăng đến vô cùng. Đây là hiện tượng tự hãm của vật A. - Từ kết quả xét cho rãnh chữ V nằm ngang, ta nhận thấy: Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát so với phương ngang, ta có thể thay thế bằng mặt phẳng nghiêng với hệ số ma sát thay thế γcos'ff =, nên nhận được các kết quả tương ứng với các công thức (4.7) và (4.8) với ϕ được thay thế bỡi 'ϕ. • Ta thấy ff >' nên ma sát trên rãnh chữ V lớn hơn ma sát trên mặt phẳng. Vì ff >' nên suy ra ϕϕ>' , do đó biểu thức 'ϕα< dễ xảy ra hơn biểu thức ϕα<, - 59 - - Nếu Q là tải trọng theo phương thẳng đứng, P là lực đẩy theo phương ngang thì theo công thức (4.8) ta có: ()ϕα±⋅=tgQP- Chính lực P tác dụng lên bán kính trung bình của ren gây ra moment vặn đai ốc. Điều kiện để vặn được là moment vặn phải bằng moment ma sát: ()ϕα±==tgQr so với phương ngang và có thành rãnh nghiêng một góc γ. Tương tự như ma sát trên khớp ren vuông ta có: ()'ϕα±⋅=tgQP (4.17) ()' ϕα±=tgQrMtbms (4.18) trong đó '- Khớp quay được dùng rất nhiều trong máy móc thường gọi là ổ trục. Trong khớp quay có sự tiếp xúc giữa ngỗng trục 1 và máng lót 2 như hình 4.10a. - Có 2 loại ổ trục: + Ổ đỡ: chòu lực hướng kính (lực vuông góc đường tâm trục). + Ổ chặn: chòu lực hướng trục (lực song song đường tâm trục). Ổ chòu cả hai lực như trên gọi là ổ đỡ chặn. ωQr12 a) Ổ đỡ b) Máng lót Hình 4.10 1. Ma sát trên ổ đỡ QrRrNrmsFBρOMrrr−= . Phản lực R có thể phân tích thành hai thành phần là áp lực khớp động N và lực ma sát msF . Từ hình 4.11b, ta có: ⎩⎨⎧+==222.NFRNfFmsms Suy ra: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧ trong đóf là hệ số ma sát trên ổ đỡ và21'fff+=là hệ số ma sát thay thế trên ổ đỡ hở. • Moment ma sát: QfrFrMmsms' == (4.19) với r là bán kính ngỗng trục. • Moment ma sát cũng chính là moment của hợp lực R đối với điểm O (R và Q tạo thành một ngẫu lực cân bằng với moment ổ, kích thước và qui luật phân bố áp suất chứ không phụ thuộc vào tải trọng của ổ. Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 62 - - Thay thế lực đi qua tâm O và moment M bằng chính lực Q đặt cách tâm O một đoạn b theo quan hệ MbQ = và gọi vòng tròn tâm O, bán kính ρ là vòng tròn ma sát, ta có: • Nếu Q nằm ngoài vòng tròn ma sát ()ρ>b (hình 4.12a), nghóa là cảnđộngphát MM > (msMQQbM=>=ρ=<=ρ) thì trục sẽ quay chậm dần rối dừng lại dù cho giá trò lực Q có lớn đến vô cùng. Đây là hiện tượng tự hãm trong ổ đỡ. MrPrQrRrObρ MrPrQrRrOρrprdrω12 Hình 4.13 Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 63 - - Xét hình vành khăn có bán kính trong r, bề dày dr với diện tích phân tố tiếp xúc là: drrdSπ2= (4.21) - Với ổ chặn còn mới, mặt phẳng tiếp xúc tuyệt đối phẳng nên áp suất phân bố đều. Gọi p2)(.21222122−=−==ππ (4.23) - Phân tố lực ma sát tác dụng lên dS : drrrrQfdNfdFms)(22122−=−== (4.25)- Tổng moment ma sát trên toàn ổ chặn còn mới: QfrrrrdrrrrQfdMMrrrrmsms2122312= (4.27) Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 64 - b. Đối với ổ chặn đã chạy mòn: 1r2rQrprdrω12 Hình 4.14 - Với ổ chặn đã chạy mòn, mặt phẳng tiếp xúc không còn tuyệt đối phẳng nên áp suất phân bố không đều. Độ mòn u tỉ lệ thuận với áp suất tiếp xúc p phân bố theo qui luật hyperbol. Ta thấy tại tâm trục ( )0=r ,p có giá trò rất lớn, nên để tránh áp suất rất lớn ở tâm quay, người ta thøng làm ngỗng trục rỗng ở giữa. - Phân tố lực tác dụng lên dS : drAdrrrAdSpdNππ22. === (4.29) ⇒ )(22122121rrArdrAdNQrrrr−===∫∫ππQfrrM212+= (4.33) 4.4. MA SÁT LĂN (MA SÁT TRÊN KHỚP CAO) 1. Hiện tượng QrRrQrRrPrMvhABQrRA một lực P nằm ngang và cách mặt phẳng ngang một đoạn h thì vật B sẽ tác dụng lên vật A một lực ma sát msF như hình 4.15b. Hai lực P và msF tạo thành ngẫu lực làm cho vật A quay quanh điểm tiếp xúcT, tức là vật A lăn trên vật B. - Nếu tác dụng lên vật A một moment M thay vì tác dụng lực mới lăn được. + Khi giá trò hP. (hay M) nhỏ thì vật A không lăn được, điều này chứng tỏ có một ngẫu lực chống lại hiện tượng lăn. Đó chính là ma sát lăn. Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 66 - 2. Nguyên nhân Sự xuất hiện ma sát lăn được giải thích bằng tính đàn hồi trễ của vật liệu. Tính đàn hồi trễ của vật liệu được biểu diễn bằng đồ thò biểu diễn quan hệ giữa áp suất p và biến dạng ε như hình 4.16: với cùng một độ lớn biến dạng ε thì áp suất 1p trong quá trình biến dạng tăng sẽ lớn hơn áp suất 2RrPrhABTkMNQrRrABTMN a) b) Hình 4.17 - Khi vật A chòu tác dụng của lực P (hay moment == (4.34) k được gọi là hệ số ma sát lăn tuyệt đối. Thứ nguyên của k là thứ nguyên của độ dài và đơn vò là mm. Hệ số k phụ thuộc vào tính đàn hồi trễ của vật liệu: vật liệu có tính đàn hồi trễ càng cao thì giá trò k càng lớn. - Điều kiện để vật A lăn được trên vật B là cảnđộngphát MM ≥, tức là: QkPh ≥ (4.35) Hay QhkP≥ (4.36) Tỉ số h Hình 4.18 - Để bộ truyền làm việc được, đầu tiên ta điều chỉnh dây đai có sức căng ban đầu là 0S . Khi tác dụng vào bánh đai dẫn 1 một moment M có chiều như hình vẽ thì nhánh dưới dây đai Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 4: Ma sát Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu - 68 - sức căng sẽ tăng lên từ 10SS → và nhánh trên sức căng sẽ giảm từ 20SS → . Nhánh dưới được gọi là nhánh căng và nhánh trên được gọi là nhánh chùng. Nhờ ma sát giữa bánh đai 1 với dây đai mà dây đai được truyền một moment. Moment này làm cho dây đai chuyển động quanh tâm 1O nên nhánh dưới bò căng lên và nhánh trên bò chùng lại. Chính bản thân ma sát tạo nên sự chênh lệch giữa 1S và 2S . msM. + Lực quán tính của đoạn dây đai nhỏ hơn so với các lực khác nên có thể bỏ qua. - Xem bề dày dây đai rất nhỏ so với các kích thước khác, điều kiện cân bằng của dây đai là: Hay )(21SSRMms−= (4.37) - Theo công thức Euler thì: βfeSS21= (4.38) - Giả thiết sự biến thiên sức căng trên hai nhánh của dây đai như nhau (nhánh này căng bao nhiêu thì nhánh kia chùng bấy nhiêu), ta có: 0120SSSS−=−Thay (4.38) và (4.40) vào (4.37) ta nhận được công thức tính moment ma sát như sau: 1120+−=ββffmseeSRM (4.41) trong đó: R là bán kính bánh đai, 0S là sức căng ban đầu trong dây đai, f là hệ số ma sát giữa bánh đai và dây đai, β là góc ôm của dây đai. β−+−= (4.43) trong đó: γ là khối lượng trên một đơn vò chiều dài của dây đai, v là vận tốc của dây đai. Từ (4.43) ta nhận thấy: nếu vận tốc dây đai lớn đến mức 020=− vSγ thì 0=msM , nghóa là bộ truyền dây đai không làm việc được. Vậy để bộ truyền dây đai làm việc được thì vận tốc dây đai phải thỏa mãn điều kiện: γ0Svv =<hạn giới (4.44) b. Tăng R : khi tăng R thì dẫn đến bộ truyền cồng kềnh. c. Tăng f: tăng f bằng cách - Chọn vật liệu dây đai và bánh đai là những loại vật liệu có hệ số ma sát lớn. - Dùng đai thang, rắc chất tăng ma sát lên chỗ tiếp xúc giữa dây đai và bánh đai. d. Tăng β: - Chọn chiều quay sao cho nhánh căng ở dưới, nhánh chùng ở trên. - Tăng khoảng cách trục nhưng không nên quá lớn, vì khoảng cách trục lớn thì dây đai rung nhiều và làm tăng kích thước bộ truyền. - Đường kính hai bánh đai không được chênh lệch nhau nhiều (nên chọn tỉ số truyền không lớn quá). - Dùng bánh căng đai (hình 4.20): tăng góc ôm của đai nhưng dây đai bò uốn theo hai chiều nên mau hư vì mỏi. Bánh căng đai bao giờ cũng bố trí gần bánh đai nhỏ và trên nhánh chùng. 123bánh căng đai1ω Hình 4.20 Tải File Word Nhờ tải bản gốc Tài liệu, ebook tham khảo khác

• bài giảng nguyên lý marketing chương 4 - ths.đinh tiến minh
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 1 potx
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 3
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 4 potx
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 5 pot
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 6
• Bài giảng Nguyên Lý Máy - Chương 7 doc
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 8 pot
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 5 potx
• Bài giảng nguyên lý máy - Chương 4
• Các thuật toán và phương thức định tuyến trong mạng
• Thực trạng các hình thức đầu tư trực tiếp nước ngoài tại Việt Nam
• Một số giải pháp chủ yếu nhằm nâng cao chất lượng công tác lập dự án đầu tư tại công ty xây dựng quốc tế HN
• Thực trạng và giải pháp tăng cường đầu tư của Việt Nam sang Lào
• Các giải pháp nhằm đẩy mạnh xuất khẩu hàng thủ công mỹ nghệ của Việt Nam sang hai thị trường EU
• Xuất khẩu chè – Thực trạng, phương hướng và biện pháp thúc đẩy xuất khẩu chè của Việt Nam trong thời gian tới
• Những điều kiện ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của xuất khẩu tôm Việt Nam
• Thực trạng và giải pháp đẩy mạnh xk hàng dệt may Việt Nam vào EU
• Mô tả thực trạng phân phối và vai trò của hệ thống phân phối đến kết quả kinh doanh của công tychế biến ván nhân tạo Licola
• môn học: Quản trị kinh doanh quốc tế

Hệ thống tự động tổng hợp link tải tài liệu, ebook miễn phí cho các bạn sinh viên tham khảo.

Học thêm

• Nhờ tải tài liệu
• Từ điển Nhật Việt online
• Từ điển Hàn Việt online
• Văn mẫu tuyển chọn
• Tài liệu Cao học
• Tài liệu tham khảo
• Truyện Tiếng Anh

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©

Top