thiết kế công nghiệp_Bài 17: Dùng kết cấu hợp lý để giảm trọng lượng chi tiết

• Dùng kết cấu hợp lý để giảm trọng lượng chi tiết

Việc giảm trọng lượng của chi tiết đặc biệt có ý nghĩa:
khi sản phẩm được sản xuấthàng lọat lớn (hàng vạn, hàng triệu) hoặc đó là các sản phẩm của các ngành công nghiệp
giao thông: hàng không, ôtô, hàng hải, v.v… Chi tiết rất đa dạng về hình dáng, việc định ra
kết câ’u của chi tiết không phải lúc nào cũng qua tính toán do đó người thiết kế phải xác định
được trên một chi tiết chổ nào có thể “gọt bớt”, chổ nào có thể thu nhỏ, chỗ nào có thể “làm
rỗng”, diều này nhiều khi phụ thuộc vào “linh cảm nghề nghiệp”, phụ thuộc vào độ “lành
nghề” của người thiết kế. Những ví dụ vê việc dùng kết cấu hợp lý để giảm trọng lượng cụ
thể như sau:

Hình 3.6-5a, b cho thấy, dù đó chỉ là một kết cấu đơn giản ở một chi tiết bình thường,
nếu người thiết kế chú ý đúng mức sẽ có kết quả là bulông ghép ngắn đi, chi tiết giảm trọng
lượng, hình dáng kết cấu chi tiết đẹp hơn.

Hình 3.6-6a là một ví dụ có tính chất tượng trưng, đây là một chi tiết dạng mặt bích.
Ta coi mặt bích tròn, hình 3.6-6 có trọng lượng là G = 1 đv, nếu thay đổi hình dạng mặt bích
bằng một hình lục giác nội tiếp bích tròn hình 3.6-6a, giữ nguyên bán kính các lổ lắp ghép
R, thì bích hình lục giác có trọng lượng là 0,84 đv, Tiếp tục bỏ bớt phần thừa giữa các lồ
bulông ghép như hình 3.6-6c, trọng lượng của mặt bích chỉ còn 0,76 đv.

Trong nhiều trường hợp, các chi tiết chịu lực cũng cẫn được nghiên cứu, tìm kết cấu để giảm trọng lượng có hiệu quả.

ví dụ như loại bulông láp căng hình 3.6-7a – có thể dùng
bulông lắp cãng có kết cấu như hình 3.6’7b thay thế, vừa giảm được lượng bulồng, vừa giảm
bớt bề mặt cần gia công chính xác, lắp ráp dễ dàng hem, Trong thực tế, loại bulông chịu kéo
cường độ cao cũng được chế tạo có kết cấu tương tự như hình 3.6-7c (gọi là “thát cổ chày”)
vừa giảm trọng lượng vừa tăng khả năng chịu tải trọng có chu kỳ (đặc biệt tốt khi bulông
này gia công bằng các công nghệ không phoi: rèn khuôn, lăn ren).

Thực tế công việc thiết kế cho thấy vấn để giảm trọng lượng của chi tiết đôi khi rất mờ
ảo, bị khuất sau những vấn để về tính năng kỹ thuật, do đó người thiết kế một lẩn nữa lại
phải chú ý tới phương pháp “tự phản biện” và “quy luật phủ định của phủ định”. Ví dụ khi
nhin kết cấu của một đế lò xo (hình 3.6-8a) có thể nhiều người nghĩ rằng như thế là “ổn” –
nếu nói về chức năng kỹ thuật thì đúng như vây; nhưng nếu đặt câu hỏi: kết cấu đó đã hợp lý
về công nghệ, đã tiết kiệm vật liệu giảm trọng lượng cho chi tiết chưa? thì sẽ thấy “chưa
ổn”, ở kết cấu hình 3.6-8b người ta định vi lò xo bằng đường kính trong của lò xo, vừa giảm
được trọng lượng của đế, kết cấu lại có tính công nghệ lốt hơn.