Học Chi Tiết Máy Bài 7 :Những nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi của chi tiết máy

 

1.Vật liệu:

Vật liệu có ảnh hưởng lớn đến sức bền mỏi của chi tiết máy. Chi tiết máy được chế tạo bằng vật liệu có cơ tính cao, sức bền mỏi của chi tiết sẽ cao. Vì vật liệu có cơ tính cao, thì khả năng xuất hiện các vết nứt sẽ khó khăn hơn.

Nói chung:

Chi tiết máy chế tạo bằng vật liệu kim loại có độ bền mỏi cao hơn bằng vật liệu phi kim loại.

Chi tiết máy được chệ tạo bằng kim lọai đen có độ bền mỏi cao hơn so vơi bằng hợp kim màu.

Chi tiết máy bằng thép có độ bền mỏi cao hơn bắng gang.

Chi tiết máy bằng thép hợp kim có độ bền mỏi cao hơn bằng thép cacbon thường.

Trong các loại thép thường, chi tiết máy bằng thép có hàm lượng cacbon càng cao, độ bện mỏi của chi tiết máy càng cao.

 

2.Kết cấu của chi tiết máy:

Chi tiết máy có kết cấu phức tạp: có các bậc thay đổi kích thước đột ngột, có các lỗ, các rảnh, như trên Hình 1-10, sẽ làm giảm độ bền mỏi của chi tiết máy. Lý do: tại những chỗ này có tập trung ứng suất, vết nứt sớm xuất hiện và phát triển khá nhanh.

Trong tính toán, ảnh hưởng của kết cấu đến sức bền mỏi của chi tiết máy được kể đến bằng hệ số điều chỉnh k_σ, k_σ , gọi là hệ số tập trung ứng suất

Trong đó σ_rt , τ_rt là giới hạn mỏi của mẫu có tập trung ứng suất; còn σ_r , τ_r lá giới hạn mỏi của mẫu không có tập trung ứng suất.

Giá trị của hệ số k_σ vá k_τ có thể tra ở các bảng số liệu trong Sổ tay thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập chi tiết máy, theo hình dáng vá kích thước cụ thể của những chỗ có tập trung ứng suất, trên từng lọai chi tiết máy khác nhau.

 

3.Kích thước của chi tiết máy:

Qua thí nghiệm người tá thấy rằng: với vật liệu như nhau, khi tăng kích thước tuyệt đối của chi tiết máy thì giới hạn bền mỏi của chi tiết máy giảm xuống.

Lý dó: kích thứớc của chi tiết máy cáng lớn, vật liệu càng không đồng đều, khả năng xuất hiện các khuyết tật trong lòng chi tiết máy càng nhiều. Những vết nứt, rỗ xỉ, rỗ khí trong lòng chi tiết máy là những điểm có tập trung ứng suất, là những điểm bằt đầu cho sự phá hỏng vì mỏi.

Để kể đến ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối, trong tính toán người ta đưa vào hệ số điều chỉnh ε_σ, ε_τ, gọi là hệ số ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối.

Hệ số ε_σ và ε_τ được xác định bằng thực nghiệm, giá trị của nó có thể tra trong các sổ tay Thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập Chi tiết máy, theo kích thước và trạng thái chịu tải của chi tiết máy.

Trong đó σ_rd và τ_rd là giới hạn mỏi của chi tiết máy, có kích thước khác với kích thước của mẫủ chủẩn. Mẫủ chuẩn có đường kính d = 7÷10 mm.

 

4.Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy:

Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy qủyết định trạng thái bề mặt của chi tiết máy. Lớp bề mặt chi tiết máy thường là lớp chịủ ứng suẩt lớn nhất, các vết nứt đầủ tiên cũng hay xảy ra ở đây. Ảnh hưởng của công nghệ gia công lớp bế mặt đến sức bền mỏi của chi tiết máy có thể tóm tắt như saủ:

• Những chi tiết máy qua nguyên công gia công tinh, có đô bóng bề mặt cao sẽ có độ bền mỏi cao.

• Những chi tiết máy chỉqua nguyên công gia công thô, bế mặt nhàm, đáy nhấp nhô là những chỗ tập trung ứng suất, dễ xuất hiện các vết nứt, độ bền mỏi giả

• Các bề mặt được gia công tăng bền như phun bi, lăn ép sẽ san bằng các nhấp nhô và làm chai cứng bề mặt, độ bền mỏi của chi tiết máy được nâng cao.

Ảnh hưởng của công nghệ gia công lớp bế mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy, được kể đến bằng hệ số trạng thái bề mặt β. Giá trị của β có thể tra trong các Sổ tay thiết kế cơ khí hoặc sách Bài tập Chi tiết máy. Có thể lấy gần đúng như sau: khi bề mặt chi tiết được mài nhẵn lấy β=1, khi bế mặt được gia công tăng bền lấy β>1, bề mặt được gia công bằng các phương pháp khác lấy β <1.

 

5.Trạng thái ứng suất:

Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất đến sức bền mỏi của chi tiết máy có thể tóm tắt như sau:

• Chi tiết máy chịu ứng suất đơn có độ bền mỏi cao hơn khi chịu ứng suất phức tạp

• Trong các trạng thái ứng suất đơn, nếu σ_max< 0 (trang thái ứng suất nén) chi tiết máy có độ bền mỏi cao nhất, kế đến là trạng thái ứng suất kéo (có σ_min> 0), trạng thái ứng suất vừa kéo vừa nén (r < 1) có độ bền mỏi thấp nhất

 

Các biện pháp nâng cao sức bến mỏi của chi tiết máy:

Qua nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi của chi tiết máy, ta thấy độ bền mỏi của chi tiết máy có thể được nâng cao bằng các biện pháp sau:

• Tìm cách giảm giá trị tuyết đối của biên độ ứng suấ Tránh cho chi tiết máy làm việc với trạng thái ứng suất có hệ số chu kỳ ứng suất r < 1.

• Kích thước của chi tiết máy không nên thay đổi một cách đột ngột, các bậc không nên lệch nhau nhiều, tại bậc có kích thước thay đổi đột ngột nên làm cung lượn, bán kính cung lượn càng lớn càng tố Tránh khoét lỗ, làm rãnh trên chi tiết máy, nếu như không thật cần thiết.

• Các bề mặt cần gia công với độ bóng cao, hoặc dùng các biện pháp tăng bền bề mặt. Cần giữ cho bề mặt chi tiết máy không bị xước, không bị gỉ, không bị ăn mòn