63
Chương 3
LIÊN KẾT CÁC BỘ PHẬN CỦA KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
§3.1.GIỚI THIỆU CHUNG.

Để liên kết các bộ phận của kết cấu kim loại với nhau ta có thể dùng 3 phương pháp chủ
yếu : liên kết hàn, liên kết tán đinh và liên kết bu lông. Ngoài ra ta có thể dùng phương pháp
khác như dán bằng keo dán đặc biệt. Kết cấu dán keo thường sử dụng trong ngành chế tạo máy
bay, vì ở đây các hợp kim nhẹ rất khó hàn còn tán đinh thì sẽ làm xấu đến dạng khí động học các
bề mặt cánh.
3.1.1.Liên kết hàn (ch.4 – [07]).
Hàn là phương pháp chủ yếu để để liên kết các bộ phận của kết cấu thép. Kết cấu hàn
kinh tế và nhẹ hơn kết cấu tán đinh 15% ÷ 20%. Phương pháp hàn có thể chia ra : hàn tay, hàn tự
động, hàn bán tự động. Quá trình hàn của hai phương pháp sau được cơ giới hóa và tự động hóa,
nên độ bền và độ an toàn của mối hàn được nâng cao.
3.1.2.Liên kết
tán đinh, bulông.
Do những
thành tựu mới về hàn
mà phương pháp tán
đinh ngày càng ít được
sử dụng. Phương pháp
tán đinh trong liên kết
chỉ còn dùng cho
những kết cấu chòu tải
trọng thay đổi và dao
động (trong các cầu
đường sắt, cần trục
làm việc ở chế độ rất
nặng).

chiều dày các thanh hay các tấm không lớn (δ≤8 mm), đầu thanh không cần cắt vát và khe hở
giữa các đầu thanh từ (1÷2) mm sẽ được lấp đầy kim loại hàn. Khi chiều dày lớn hơn thì mép hàn
được gia công chữ V, chữ X. Trong trường hợp không thể hàn 2 mặt thì có thể hàn 1 phía theo
dạng chữ U. Mối hàn giáp mối có tính liên tục tốt, ứng suất tập trung nhỏ nên hay được dùng cho
các kết cấu chòu tải trọng động. Khi chòu tải trọng động chất lượng mối hàn không cao hơn so với
bề mặt kim loại cơ bản.
Mối hàn góc sử dụng khi cần chập hai thanh hay hai tấm vào với nhau (nên còn gọi là
mối hàn chồng) (hình 3.2.b); chồng 1 phía; chồng 2 phía. Mối hàn góc thẳng góc với chiều lực
tác dụng thì gọi là mối hàn ngang. Mối hàn góc song song với chiều lực tác dụng thì gọi là mối

Hình 3.2 - Các kiểu liên kết hàn.
a) Hàn đối đầu; b) Hàn chồng; c) Mối hàn chữ T và mối hàn góc. d)
Các dạng gia công mép bản thép
khi hàn tay; e) Các dạng gia công mép bản thép khi hàn tự động; f) Gia công bản thép khi h
àn với chiều
dày khác nhau; g, h, i – Hàn có tấm nối. 65
hàn dọc. Mối hàn bao gồm cả hai loại dọc và ngang thì gọi là mối hàn hỗn hợp. Phương của mối
hàn tạo thành một góc nào đó với phương của lực tác dụng gọi là mối hàn xiên.
Mặt cắt tiêu chuẩn của mối hàn này là một tam giác cân các cạnh bằng hay nhỏ hơn
chiều dày của tấm. Tiết diện tính toán của mối hàn thường được tính thêm một lượng 0,1δ
h
, do
khi hàn kim loại bò dày lên. Ở đây δ
h
là chiều cao tam giác cân.
Khi hàn tay, chiều cao của tiết diện mối hàn được tính bằng :
δ

hàn giáp mối và cả mối hàn góc. Các công thức tính toán khi đó cho sẵn ở bảng 3.1. Ứng suất
cho phép và độ bền tính toán cho ở bảng 3.2 và bảng 3.3. Khi tải trọng thay đổi và cần trục làm
việc ở chế độ nặng thì mối hàn được tính theo độ bền mỏi.
Chiều dày mối hàn giáp mối là giá trò kết cấu và thường bằng chiều dày của chi tiết hàn.
Còn chiều dài của mối hàn thì phải xác đònh bằng cách tính toán, sau đó lấy thêm cho mỗi phía 5
mm; vì khi bắt đầu và kết thúc mối hàn phải có chỗ để duy trì vùng lửa hàn. Nếu như ứng suất
cho phép của mối hàn nhỏ hơn ứng suất cho phép (độ bền tính toán) của kim loại nền thì mối hàn
và kim loại nền sẽ không cùng độ bền, điều đó chỉ cho phép đối với các tiết diện không chòu tải
đầy đủ. Để tăng độ bền, đầu vật hàn khi hàn giáp mối nên cắt xiên 1 góc α. Để tính toán lực N
phân làm 2 thành phần N.sinα thẳng góc với mối hàn; N.cosα song song với mối hàn. Tính toán
mối hàn theo kéo, nén, cắt, uốn theo các công thức ở bảng 3.1.

Bảng 3.1.Các công thức tính toán mối hàn (khi chòu kéo, nén, cắt) – (VII).[10].
Điều kiện bền
Kiểu
mối hàn
Dạng
lực
Theo ứng suất cho phép Theo trạng thái
giới hạn
Kéo
h
k
h
l
N
][
.
σ
δ

≤
.
δ

Cắt
h
h
l
N
][
.
τ
δ
≤
h
k
h
gh
R
l
N
≤
.
δ

Mối hàn giáp
mối chính chòu
lực: ta xét từng
trường hợp :
Chỉ chòu kéo

][
.
sin.
σ
δ
α
≤
h
k
h
gh
R
l
N
≤
.
sin.
δ
α

Kéo
h
h
l
N
][
.
cos.
τ
δ

gh
R
l
N
≤
.
sin.
δ
α

Mối hàn giáp
mối xiên còn
gọi là mối hàn
giáp mối cạnh
: lực kéo hoặc
nén N được
phân làm 2
thành phần :
N.sinα gây ứng suất pháp; N.cosα gây ứng suất
tiếp trên mặt cắt dọc qua mối hàn.
Nén
h
h
l
N
][
.
cos.
τ
δ

lh
N
][

τ
η
≤
Σ

h
c
hh
gh
R
lh
N
≤
Σ
η

Trong các công thức trên : N là do tải trọng tiêu chuẩn gây ra; N
gh
là lực tính toán theo
hệ số tính toán quá tải và hệ số điều kiện làm việc;
hh
k
h
n
][,][,][
τσσ

Dạng ứng
suất
Hàn tay với que hàn có quét
lớp trợ dung dày (kiểu Э 42)
Hàn tay với que hàn có quét
lớp trợ dung dày chất lượng
cao (kiểu Э 42A); hàn tự động
và nửa tự động.
Giáp mối Kéo 0,80 [σ] 0,90 [σ]
Giáp mối Nén 0,90 [σ] 1,00 [σ]
Giáp mối
Góc
Cắt 0,65 [σ] 0,65 [σ] Bảng 3.3a.Độ bền tính toán R
h
của mối hàn trong kết cấu thép MN/mm
2
(kG/cm
2
)(B.19).[07]
(dùng cho phương pháp TTGH)
Hàn tự động, nửa tự động cũng như hàn tay với các
kiểu que hàn
Э42 và
Э42A
Э50A
Э55
Mác của thép (được hàn) – kim loại nền

(2800)

285
(2900)
330
(3400)
2. Mối hàn chòu kéo ………………………………
h
k
R

a) Khi hàn tự động
205
(2100)
285
(2900)
275
(2800)

285
(2900)
330
(3400)
b) Khi hàn bán tự động và hàn tay có sử
dụng các phương pháp nâng cao chất lượng.

b1) Sử dụng các phương pháp nâng cao
chất lượng (kiểm tra bằng các PP hiện đại)
205
(2100)

165
(1700)

165
(1700)
195
(2000)
B. Mối hàn góc (Nén, kéo, cắt)
145
(1500)
195
(2000)
195
(2000)

195
(2000)
235
(2400) 68

Bảng 3.3.b. Độ bền tính toán R
h
của mối hàn,
(thực hiện hàn dưới khí Acgon) trong kết cấu nhôm MN/mm
2
(kG/cm
2

c
R

70 (700) 80 (800)

Bảng 3.4.Chiều cao nhỏ nhất của mối hàn góc (h
h min
, mm)
(bảng 2-9 – [09], độc giả tham khảo thêm trang 196 – [10])
h
hmin
khi chiều dày của chi tiết hàn δ
max
(mm)
Thép
5 – 7 8 – 10 11 – 20 21 –30 31 – 50 ≥ 51
Các bon 5 6 7 8 11 12
Hợp kim 6 7 10 12
Để loại trừ việc hàn không thấu và vật hàn bò nung quá nhiệt nên áp dụng đẳng thức :
4 mm ≤ h
h
≤ 1,2 δ (3.3)
Để giảm ứng suất tập trung thì độ dài của mối hàn góc không nên lớn hơn 60 mm hay
6.h
h
. Không nên dùng mối hàn cạnh có độ dài hơn 50.h
h
.
Nếu như muốn hàn chồng các loạt tiết diện không đối xứng (như thép góc – hình 3.4 ) thì
tiết diện mối hàn (chiều dài mối hàn) phải không bằng nhau để cho chúng làm việc như nhau

là diện tích tiết diện chung của mối hàn xác đònh theo : F
h
=
h
N
][
τ
hay F
h
=
h
c
gh
R
N
; đối
với thép góc đều cạnh : F
1
= 0,7F
h
, F
2
= 0,3F
h
; các giá trò F
1
và F
2
chọn theo độ dài và độ dày của
mối hàn góc, theo kinh nghiệm thì thường chọn theo độ dày từ điều kiện (3.3) và bảng 3.4.

k
h
gh
h
x
gh
R
l
M
W
M
≤=
2
.
6
δ
(3.4)
h
h
h
l
Q
J
QS
][
2
3
max
τ
δδ

2
σ
δ
δ
σ
≤+= (3.6)
h
k
h
gh
h
gh
R
l
M
l
N
≤+
2
6
δ
δ
(3.7)
c) Mối hàn góc chòu đồng thời M và Q : Độ bền của nó
được kiểm tra theo các công thức sau (hình 3.8), (VII-
[10]:
h
hh
hh
td


= (3.8)
h
c
hh
gh
hh
gh
R
lh
Q
lh
M
≤








+








Hình 3.6 Mối hàn đối đầu chòu đồng
thời mômen uốn và lực cắt.

Hình 3.7-Mối hàn đối đầu chòu đồng
thời mômen uốn và lực kéo.
Hình 3.8. Mối hàn góc chòu
đồng thời
mômen uốn và lực cắt. 70

Biện pháp 4: Để nâng cao độ bền mỏi của mối hàn giáp mối thì : áp dụng hàn hai bên. Nếu
như hàn hai bên khó khăn và không cần thiết thì có thể hàn một bên nhưng phải sâu và thấu.
Đầu mối hàn phải quá miếng đệm (nếu hàn có đệm). Không nên hàn đắp lớn quá vì như vậy
sẽ làm giảm độ bền mỏi. Việc làm nhẵn mối hàn bằng cơ khí có tác dụng rất lớn để nâng cao độ bền
mỏi chung. Bề mặt chuyển tiếp từ mối hàn sang kim loại nền (chi tiết) phải đều đặn, nhất là khi hàn
các tấm có chiều dày và chiều rộng khác nhau. Độ nghiêng chuyển tiếp này không được lớn hơn 1:5.
Số mối nối bằng hàn phải tối thiểu đặc biệt ở các chi tiết chòu kéo.
Biện pháp 5
: Để nâng cao độ bền mỏi trong các mối hàn góc thì phải :
+ Những mối hàn liên kết các bộ phận kết cấu (dầm, khung, …) phải hàn suốt chiều dài của
các chi tiết liên kết.
+ Chiều dày của mối hàn phải nhỏ nhất, chiều dày đó phụ thuộc vào chiều dày lớn nhất của
chi tiết cần hàn (bảng 3.4)
*) Chiều dài của mối hàn góc không quá : 60 mm.
*) Chiều dài của mối hàn cạnh không quá : 50 mm.
*) Làm nhẵn mối hàn sau khi hàn.
Lưu ý: khi hàn xong, do ảnh hưởng của nhiệt độ nên cấu kiện thường bò cong vênh, hiện
tượng đó gọi là biến hình hàn. Biến hình hàn làm mất công sửa chữa cấu kiện nên cần tìm cách giảm

=0,8d a = (0,15÷0,25)d
R =1,5d
Đường kính trong của phần bò ren là d
1
,
chiều dài của phần thân không ren nhỏ hơn
chiều dày tập bản thép liên kết khoảng 2-3
mm. Chiều dài của phần ren l
o
= 1,5÷2÷2,5d.
Chiều dài bu lông : l = 35-300 mm tùy theo
yêu cầu sử dụng. Mũ và êcu (đai ốc) của
bulông thường có dạng lục giác đều. Long đen
đệm hình tròn dùng để phân phối áp lực của êcu lên mặt thép cơ bản.
3.3.2. Phân loại bu lông [08].
Tùy theo cách sản xuất, vật liệu và tính chất làm việc của bulông người ta chia bu lông ra
làm các loại : bulông thô, bulông có độ chính xác bình thường (bulông thường), bulông có độ
chính xác nâng cao (bulông tinh, bulông chính xác), bulông cường độ cao, bulông neo (bulông
nền).
Hình 3.9. Bulông và tương quan kích thước của nó.71
1) Bulông thô và bu lông thường.
Bulông thô và bu lông thường được sản xuất từ thép cácbon bằng cách rèn, dập. Độ chính
xác thấp nên đường kính thân phải nhỏ hơn đường kính lỗ 1÷3 mm. Lỗ của loại bulông này được
làm bằng cách đột hoặc khoan từng bản riêng rẽ. Đột thì mặt lỗ không phẳng, phần thép xung
quanh lỗ 2÷3 mm bò giòn và biến cứng nguội. Do độ chính xác không cao nên khi ghép tập bản
thép các lỗ không hoàn toàn trùng khít nhau, bu lông không thể tiếp xúc chặt với thành lỗ (ký
hiệu lỗ loại C). Loại bulông này rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗ nhưng chất lượng không

1500 1600 1900 2000 2300 3200
kéo R
kbl
1750 1600 2100 2000 2500 4000

2) Bulông tinh.
Được sản xuất từ thép cácbon và thép hợp kim thấp bằng cách tiện, độ chính xác cao.
Đường kính lỗ không lớn hơn đường kính bulông quá 0,3 mm. Để tạo lỗ, dùng máy khoan từng
bản riêng rẽ hoặc khoan cả chồng bản theo khuôn mẫu đến đường kính thiết kế. Phương pháp
khoan cho lỗ có độ chính xác cao nhưng năng suất thấp. Khi bản thép mỏng có thể đột từng bản
riêng tới đường kính lỗ nhỏ hơn đường kính thiết kế từ 2÷3 mm, sau đó khoan mở rộng cả chồng
bản đã đột đến đường kính thiết kế. Phương pháp này tận dụng được các ưu điểm của đột và
khoan nên nhanh và chính xác, loại bỏ được phần thép quanh lỗ bò giòn do quá trình đột.
Lỗ bulông tinh nhẵn, chất lượng cao, ký hiệu lỗ loại B. Khe hở giữa bulông và lỗ nhỏ nên
liên kết chặt có thể làm việc chòu cắt tuy không bằng bulông có cường độ cao hoặc đinh tán. Do
tính chất phức tạp khi sản xuất và lắp đặt bulông vào lỗ (phải dùng búa gõ nhẹ) nên loại bulông
này ít dùng. Bulông tinh có các lớp độ bền tương tự bulông thô và bulông thường.
3) Bulông cường độ cao.
Bulông cường độ cao được làm từ thép hợp kim (40X; 35XC; 40XФA; 30X3MФ), sau đó
gia công nhiệt, (lưu ý trong thép hợp kim theo ký hiệu của Nga thì Ф là vani (V), còn trong hợp
kim màu thì Ф là phốt pho (P)) .
Cách sản xuất bulông cường độ cao giống bulông thường, có độ chính xác thấp, nhưng do
được làm bằng thép cường độ cao nên có thể vặn êcu rất chặt (bằng clê đo lực) làm thân bu lông
chòu kéo và gây lực ép rất lớn lên tập bản thép liên kết. Khi chòu lực, giữa mặt tiếp xúc của các
bản thép có lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúng. Như vậy lực truyền từ cấu
kiện này sang cấu kiện khác chủ yếu do lực ma sát.
Để đảm bảo khả năng chòu lực của liên kết bulông cường độ cao cần gia công mặt các
cấu kiện liên kết để tăng hệ số ma sát. Ví dụ : chải bằng bàn chải sắt, đánh bằng bột kim loại…
Bulông cường độ cao dễ chế tạo, khả năng chòu lực lớn, liên kết ít biến dạng nên được
dùng rộng rãi và thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chòu tải trọng nặng và tải trọng

dày, bulông có thể bò phá hoại do cắt ngang
thân (hình 3.11). Khả năng chòu cắt của một
bulông được tính theo công thức :
[N]
cbl
= R
cbl
.γ
bl
.A
bl
. n
c
(3.10)
trong đó : R
cbl
– cường độ tính toán chòu cắt của bulông lấy theo bảng 3.6; γ
bl
– hệ số điều kiện
làm việc của liên kết bulông, đối với bulông thô và bulông thường trong liên kết nhiều bulông,
γ
bl
= 0,9, đối với bulông tinh γ
bl
= 1; A
bl
= πd
2
/4 – diện tích tiết diện cắt ngang của thân bulông
(phần không bò ren), có thể lấy theo bảng 2.10; d – đường kính thân bulông; n

δ
.R
c
(3.11)
Hình 3.10 – Sự làm việc của liên kết bulông
Hình 3.11-Giai đoạn bu lông bò phá hủy do lực cắtHình 3.12 – Sự làm việc ép mặt của bản thép 73
Trong đó : a – khoảng cách từ trọng tâm lỗ bulông đến mép bản thép;
δ
- chiều dày bản thép, R
c

– Cường độ tính toán chòu cắt của thép liên kết. Theo thuyết bền thứ 3 có R
c
= R/2 và khi lấy
khoảng cách tối thiểu a = 2d từ (3.11) ta có :
S =d.
δ
.2R (3.11)’
Gọi 2R là cường độ tính toán ép mặt qui ước của bulông, lúc đó khả năng chòu ép mặt của
một bulông là :
[N]
embl
= S = d.
δ

Giá trò của R
embl
lấy theo bảng 3.6. Đối với mác thép BC
T
3
KΠ
thường lấy R
embl
= 3400
daN/cm
2
đối với bulông thô và thường; R
embl
= 3700 daN/cm
2
đối với bulông tinh.
Bảng 3.6. Cường độ ép mặt tính toán R
embl
của liên kết bulông, (B.2.8).[08].

Cường độ ép mặt tính toán R
embl
của liên kết bulông, daN/cm
2

Cường độ tức thời tiêu chuẩn của
thép cơ bản R
btc
, daN/cm
2

xác đònh bằng công thức :
[N]
blc
= R
kbl
.A
thbl
.
γ
bl
(
µ
/
γ
tc
).k (3.14)
trong đó R
kbl
– cường độ chòu kéo tính toán

Hình 3.13.Sự làm việc chòu trượt của bulông cường
độ cao74

của vật liệu chế tạo bulông; R
kbl
= 0,7
c

bl
= 0,85. Trong các trường hợp
còn lại, lấy
γ
bl
= 1;
µ
- hệ số ma sát lấy theo bảng 3.9;
γ
tc
– hệ số độ tin cậy của liên kết lấy theo
bảng 3.9; k – số lượng mặt phẳng ma sát tính toán, k phụ thuộc số lượng cấu kiện được liên kết :
khi có 2 bản liên kết với nhau (hình 3.10.a) thì k = 1; khi có 3 bản liên kết với nhau (hình 3.10.b)
thì k = 2, …
Bảng 3.8. Diện tích tiết diện bulông (B.2.10).[08].

d, mm 16 18 20 22 24 27 30 36
A
bl
, cm
2
2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,2
A
thbl
, cm
2
1,57 1,92 2,45 3,03 3,52 4,59 5,60 8,20
d, mm 42 48 56 64 72 80 90 100
A
bl

) trong thân bulông do xiết êcu
cũng không làm giảm khả năng chòu ngoại lực kéo của
bulông. Bởi lẽ N
o
luôn tự cân bằng với lực ép lên các bản
thép. Khi tác dụng vào liên kết ngoại lực kéo N, làm cho
lực ép giữa các bản thép giảm xuống chỉ còn N
o
’ = N
o
– N
(khi N< N
o
), như vậy lực kéo ban đầu trong thân bulông chỉ còn N
o
’ (do tính tự cân bằng giữa lực
kéo ban đầu và lực ép) và tổng lực kéo trong bulông lúc này là : N
bl
= N + N
o
’ = N + N
o
– N =
N
o
. Có nghóa là, khi N < N
o
thì lực kéo trong thân bulông không đổi và bằng N
o
. Khi ngoại lực


3.3.4. Cấu tạo của liên kết bu lông; [07], [08].
1) Các hình thức cấu tạo của
liên kết bu lông.
Tùy theo hình thức cấu tạo
có liên kết đối đầu có bản ghép
hoặc liên kết chồng.
a) Đối với thép tấm.
Có thể dùng liên kết đối
đầu có hai bản ghép (hình 3.15.a)
hay có một bản ghép (hình
3.15.b) hoặc dùng liên kết chồng
(hình 3.15.c). Liên kết có hai bản
ghép đối xứng nên truyền lực tốt.
Liên kết có một bản ghép và liên
kết chồng có độ lệch tâm nên
chòu mômen uốn phụ, vì vậy số
bu lông cần tăng 10% so với tính
toán. Khi nối đối đầu hai bản
thép có chiều dày khác nhau cần
dùng thêm bản đệm (hình
3.15.d), số bulông phía có bản
đệm cần tăng 10% so với tính
toán.
b) Đối với thép hình.
Khi liên kết đối đầu, các
thép hình được nối bằng các bản
ghép (h.3.16.b,c,d) và có thể nối
bằng thép góc (h.3.16.a).
Do thép hình cứng nên khi

1,5d
3.Lớn nhất trong các đường đinh ở
biên khi không có thép góc viền đối
với các cấu kiện chòu nén và kéo
(h.3.18,a,b)
8d
hay
12δ
3.Nhỏ nhất vuông góc với lực, khi
mép bản thép được cán.
1,2d
4.Lớn nhất trong các đường đinh ở
giữa và ở biên khi có thép góc viền
đối với các cấu kiện chòu kéo
(h.3.18,c)
16d
hay
24δ
4. Khoảng cách lớn nhất từ trọng
tâm bulông hay đinh tán đến biên
của cấu kiện.
4d hay δ
5.Lớn nhất trong các đường đinh ở
giữa và ở biên khi có thép góc viền
đối với các cấu kiện chòu nén
(h.3.18, d)
12d
hay
18δ
5. Khoảng cách nhỏ nhất từ trọng

phạm vi toàn công trình để đỡ phức tạp nên hạn chế tối đa số bulông có đường kính khác nhau.
Trong các công trình thông thường nên dùng bulông đường kính d = 20÷24 mm. Trong các công
trình nặng dùng bulông có d = 24÷30 mm.
Kích thước bản ghép chọn sao cho :
ΣA
bg
≥ A (3.16)
trong đó A
bg
– tổng diện tích tiết diện ngang của
các bản ghép ; A – diện tích tiết diện của cấu kiện
được liên kết.
Chiều rộng và dài của các bản ghép lấy
theo điều kiện bố trí đủ số bulông cần thiết. Nên
bố trí số bulông theo hàng tối đa để truyền lực đều
theo chiều ngang cấu kiện (vuông góc với phương
của lực) .
b.Tính toán số lượng bulông theo điều kiện chòu
cắt và ép mặt.
*) Đối với bulông thô, bulông thường và
bulông tinh, số lượng bulông cần thiết được tính
theo công thức :
n ≥ N/γ.[N]
min bl
(3.17)
trong đó [N]
min bl
– giátrò nhỏ hơn trong hai giá trò : [N]
cbl
– xác đònh theo (3.10) và [N]

Hình 3.19a – Liên kết bu lông chòu lực trục.Hình 3.19b – Kiểm tra bền bản thép. 78

bulông trên một hàng; δ - chiều dày cấu kiện; γb – hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể đến sự
làm việc dẻo của liên kết được lấy như sau: đối với dầm đặc, cột và các bản nối γb = 1,1; đối với
kết cấu thanh của mái và sàn γ
b
= 1,05 (hệ số γ
b
phải kể đồng thời với hệ số điều kiện làm việc
của kết cấu).
*) Đối với bulông cường độ cao số
lượng bulông cần thiết được tính theo công
thức :
n ≥ N/γ.[N]
blc
(3.20)
trong đó[N]
blc
– khả năng chòu lực trượt của
một bulông tính theo (3.14).
Kiểm tra bền bản thép bò giảm yếu
do các lỗ bulông cũng được tiến hành theo
(3.19) nhưng do một phần của lực trượt
được tiếp nhận bằng lực ma sát nên cách

n ≥ N/γ.[N]
kbl
(3.21)
trong đó N – lực kéo tác dụng vào liên kết; [N]
kbl
khả năng chòu kéo của một bulông tính theo
(3.15); γ - hệ số điều kiện làm việc của cấu kiện.
Trong bài toán kiểm tra bền, số lượng bulông n đã biết nên công thức kiểm tra có dạng :
N/n ≤ γ.[N]
kbl
(3.22)
Khi bulông chòu cả cắt và kéo đồng thời, độ bền của bulông được kiểm tra riêng rẽ theo
(3.18) và (3.22).
3) Tính liên kết bulông chòu mômen và lực cắt.
Các mối liên kết bulông chòu mômen thông thường có cấu tạo bề cao vùng liên kết
(khoảng cách 2 dãy bulông ngoài cùng) lớn hơn nhiều so với bề rộng vùng liên kết (khoảng cách
2 hàng bulông ngoài cùng) (h.3.20). Với cấu tạo như vậy, gần đúng trong tính toán coi như mô
men cân bằng với tổng các cặp ngẫu lực tác dụng lên những dãy đinh nằm đối xứng nhau qua
trục của liên kết (h.3.20).
M = ΣN
i
l
i
= N
1
l
1
+ N
2
l

trò N
i
này vào (3.23) ta có :
M = (N
1
/

l
1
).(l
1
2
+ l
2
2
+ …+l
i
2
+…+l
n
).
Từ đó xác đònh được lực lớn nhất N
1
:
N
1
= N
max
= Ml
max

blM
=
2
max
i
lm
Ml
Σ
≤ γ.[N]
min bl
(3.25)
trong đó: [N]
min bl
– giá trò nhỏ nhất trong hai khả năng chòu cắt và ép mặt của một bulông tính
theo (3.10) và (3.12). Đối với bulông cường độ cao [N]
min bl
= [N]
blc
tính theo (3.14).
Khi liên kết chòu tác dụng đồng thời của mômen uốn M và lực cắt Q (h.3.21), trong tính
toán coi như lực cắt Q tác dụng đều lên các bulông với giá trò :
N
blQ
= Q/n (3.26)
trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kết như hình 3.20.
Công thức kiểm tra bền của bulông do tác dụng đồng thời cả M và Q có dạng :
blblQblMbl
NNNN
min
22

dụng N
1
là lực tác dụng
lên bulông nằm xa trọng
tâm O nhất do mômen
M gây nên. Ta xét cân
bằng tấm bên phải (chỉ
xét ảnh hưởng của
mômen M), lập phương
trình cân bằng mô men đối với tâm O ta có :
ΣM
o
= 0 ⇔ M – (N
1
r
1
+ N
2
r
2
+ … + N
i
r
i
+…) = 0 ⇒ M = (N
1
r
1
+ N
2

;
Hình 3.21. Tính mối ghép bulông chòu lực kéo, lực cắt và mômen uốn.

80

từ đây ta tính tất cả các lực theo N
1
, ta có :
1
2
12
r
r
NN = ;
1
3
13
r
r
NN = ; …
vì vậy : M =
1
2
1
1
r
r
N
+
1

Mr
Σ

trong đó : N
1
; r
1
– tương ứng là lực lớn nhất tác dụng lên bulông có khoảng cách xa trọng tâm
nhất. Nếu chiếu r
i
lên 2 phương x
i
và y
i
ta có r
i
2
= x
i
2
+ y
i
2
; tương tự ta phân lực N
1
ra hai thành
phần N
1x
và N
1y

=
Σ
α
(3.29)
N
1x
= (
2
1
i
r
Mr
Σ
)sinα =
)x(
sin
22
i
1
2
1
2
1
iii
y
Mx
r
Mx
r
Mr

Q
N
n
N
N
yx

Công thức kiểm tra sẽ có dạng :
N
MNQ
=
2
1
2
1






++






+
n

cấu chòu ép mặt
14Γ2 và 16ΓC
khi chiều dày
thép cán (mm)

Dạng
liên kết
bulông
Dạng
ứng suất
BC
T
3 BC
T
5 09Γ2
14 Γ2
16ΓC
15XCHД
C
T
3
C
T
4
C
T
5

09Γ2C
10Γ2C1

215
2200
— — — — — —
Bulông
tinh và
nửa tinh

p mặt
R
embl

— — — —
370
3800
400
4100

510
5200

490
5000
510
5200
600
6100
Kéo
R
kbl
165

330
3400
— — — — — 81

5. Ký hiệu bulông, đinh tán trên bản vẽ.
Qui đònh về ký hiệu của lỗ, của bulông và đinh tán trên bản vẽ nêu trong bảng 3.11. Ở
đây chỉ nêu một số ký hiệu, để biết chi tiết cần xem các bảng ký hiệu theo TCVN được nêu rõ
trong “Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 1 – NXBGD - 1998”. Để đơn giản hình vẽ, khi trên kết cấu có
nhiều lỗ hoặc bulông cùng loại thì đường kính của chúng được ghi chung ở phần chú thích.

Bảng 3.11. Ký hiệu bulông, đinh tán; (bảng 2.13 – [08]).

Dạng lỗ bulông đinh
tán

Ký hiệu

Dạng lỗ bulông đinh
tán

Ký hiệu Lỗ tròn Bulông cố đònh (thô,

Đường kính đinh nhỏ
hơn đường kính lỗ 1÷1,5 mm.
Đường kính gọi tên là đường
kính của lỗ và cũng là đường kính tính toán d. Thường dùng đinh tán có đường kính d bằng 17 ;
19; 21; 23; 25; và 28,5 mm; 8; 10; 12; 16; 20; 22; 24 mm.
Bảng 3.12. Cường độ tính toán của đinh tán (B.2.14).[08].
Cường độ tính toán, daN/cm
2
Cắt và kéo đinh
tán từ loại thép
Ép mặt của cấu kiện liên kết làm từ loại thép
Trạng thái ứng suất và
loại lỗ đinh
Ký
hiệu
C
T
2 09Γ2 C38 ÷ C23

C44 ÷ C29

C46 ÷ C33

C52 ÷ C40

Cắt, B R
cđt
1800 2200    
Cắt, C R
cđt

Đinh tán nhóm B có khoan hoặc
đột trước, rồi khoan tiếp đến
đường kính thiết kế theo khuôn
mẫu.
Cường độ tính toán chòu
cắt và ép mặt của đinh tán nhóm
B cao hơn nhóm C vì chất lượng
lỗ tốt hơn (bảng 3.12).
Khi tán, nung nóng đinh
đến nhiệt độ khoảng 700÷800
o
C
cho đinh vào lỗ, tỳ chặt đầu có
mũ sẵn còn đầu kia dùng búa tán
thành mũ. Quá trình tán nóng tạo
nên một số đặc điểm sau:
- Khi tán, thân đinh phình
ra lấp kín lỗ. Khi nguội, đinh co
lại làm thành khe hở nhỏ so với
thành lỗ khoảng 0,05÷0,2 mm.
Khe càng nhỏ liên kết càng chặt.
Khi liên kết quá dày ∑ δ
≥
5d
dùng đinh đầu cao để tán ở cả hai
phía, vật liệu được dồn từ hai
phía vào giữa nên lỗ được lấp kín
hơn. Khi nguội thân đinh co lại
nhưng bò các bản thép giữ nên
thân đinh bò kéo, ngược lại các

3) Các hình thức liên kết đinh tán.
Liên kết đinh tán có các hình thức cấu tạo giống liên kết bulông: liên kết ghép chồng và
liên kết đối đầu có bản ghép (h.3.23). Các qui đònh về cấu tạo tương tự như cấu tạo của liên kết
bulông (xem mục 3.4). Qui đònh về bố trí đinh tán xem các hình vẽ 3.23; hình vẽ 3.2,ø bảng 3.13.
3.4.2.Sự làm việc và cách tính liên kết đinh tán.
1) Sự làm việc của đinh tán khi chòu cắt và ép mặt.
Khi chòu tác dụng của lực trục (h.3.19) liên kết đinh tán làm việc giống liên kết bulông,
khi ngoại lực đủ thắng lực ma sát các bản thép sẽ trượt tương đối so với nhau. Khi thân đinh tỳ
sát thành lỗ liên kết có thể bò phá hoại do cắt ngang thân đinh hoặc ép mặt.
Khả năng chòu cắt của một đinh tán được tính theo công thức (2.41).[08]:
[N]
cđt
= n
c
(
π
d
2
/4)R
cđt
(3.32)
Khả năng chòu ép mặt (qui ước) của đinh tán (2.42).[08]:
[N]
emđt
= d(
Σδ
)
min
R
emđt

cđt
và [N]
emđt
; N- nội lực trong
liên kết; γ - hệ số điều kiện làm việc.
Kiểm tra bền liên kết đinh tán giống của bulông theo các công thức 3.18 và 3.19; khi
kiểm tra bền bản thép bò giảm yếu lấy γ
b
= 1.
2) Sự làm việc của đinh tán khi chòu kéo.
Đinh tán làm việc chòu kéo khi lực tác dụng song song với thân đinh (h.3.14). Đinh bò phá
hoại khi ứng suất trong thân đinh bằng cường độ tính toán chòu kéo của vật liệu làm đinh (hiện
tượng giựt đứt đầu đinh).
Khả năng chòu kéo của một đinh tán được tính theo công thức (2.42).[08]:
[N]
kđt
= (
π
d
2
/4)R
kđt
(3.35)
trong đó R
kđt
– cường độ chòu kéo của vật liệu chế tạo đinh tán lấy theo bảng 3.12.
3) Sự làm việc của đinh tán khi mômen và lực cắt.
Cách tính liên kết đinh tán chòu tác dụng của mô men và lực cắt giống liên kết bulông.
Trong công thức tính toán thay [N]
minbl

45 25 14 125 50 40 21-23
50 và 56 30 17 140 50 50 21-25
63 35 17-21 160 60 60 23-25
70 40 21 180 70 70 23-28,5
75 45 21-23 200 80 80 23-28,5
80 45 21-23 220 80 80 23-28,5
90 50 21-23 250 80 80 23-28,5
100 55 21-23
110 60 21-25
125 70 21-25

+ Đinh tán chòu ép mặt, điều kiện bền xác đònh theo công thức:
dt
em
R
d
N
≤
Σ
δ
(3.37)
+ Đinh tán chòu kéo dọc thân, điều kiện bền xác đònh theo công thức:
dt
k
R
d
N
≤
4
2

trọng
Lực và mômen tác dụng nằm trong mặt
phẳng ghép.
Lực và mômen tác dụng
vuông góc với mặt phẳng
ghép.
Lực lớn nhất tác dụng
lên một đinh tán
Lực N
kéo,
nén
đúng
tâm N
1
=
n
N

Mô
men
uốn M
N
1
=

uốn
và lực
cắt N
1
=
2
2
max
2






Σ
+






lk
Ml
n
Q

i
x
x
i
y
y
bl
y
J
M
x
J
M
Fn
N
1
1
1
1
.
++=
σ
(3.39)
trong đó : n – tổng số bulông tham gia trong mối ghép; F – diện tích tính toán chòu kéo của một
bu lông; J
y1
= ΣF.
2
1i
x - mômen quán tính của mặt cắt đối với trục y

+ k
1
) (
i
x
x
i
y
y
y
J
M
x
J
M
Fn
N
1
1
1
1
.
++ ) (3.40)
trong đó k
o
= 1,3÷1,5 là hệ số dự trữ để mối nối không bò tách hở do tải trọng thay đổi; k
1
=
1,4÷1,5 là hệ số tính đến sự phân bố ứng suất không đều trên các bulông. Điều kiện bền của
bulông sẽ được viết là (3.28).[03]:

chảy
– ứng suất chảy của vật liệu chế tạo bulông; n = (1,5÷2,5) – hệ số an toàn.

§3.5.LIÊN KẾT BẢN LỀ

Liên kết bản lề dùng trong liên kết các bộ phận của kết cấu kim loại thường không xoay,
hoặc xoay rất chậm so với nhau. Khớp bản lề được
thực hiện dưới dạng trục. Tai (vấu) để lắp trục bản
lề được cấu tạo từ thép tấm có chiều dày t. Ứng suất
lớn nhất tại tiết diện 1–1 là (4.21).[1]):
σ
1
= k
α
σ
H
= k
α
tdB
P
).( −
(3.42)
trong đó k
α
là hệ số tập trung ứng suất phụ thuộc
góc tiếp xúc α; B, d là kích thước lỗ. Đối với trục
bản lề trong liên kết các bộ phận kết cấu kim loại
máy trục thì α = 0÷20
o
; tỷ số B/d = 1,5÷3,5 thì k