phÇn I ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt c¸u cña ly hîp Ch¬ng I GiíI THIÖU CHUNG VÒ XE KAMAZ 1 1 Giíi thiÖu chung vÒ xe Kamaz Kamaz lµ dßng xe t¶i h¹ng nÆng do nhà máy ôtô Kamaxki của Nga s¶n xuÊt tõ nh÷ng n¨m ®[.]
Ch¬ng I GiíI THIƯU CHUNG VỊ XE KAMAZ 1.1 Giíi thiệu chung xe Kamaz: Kamaz dòng xe tải hạng nặng nh mỏy ụtụ Kamaxki ca Nga sản xuất từ năm đầu thập niên 70 kỷ trứơc.Các nhà khao học đà công ngiên cứu dòng xe làm viêc có điều kiện làm việc khó khăn họ đă công, đợc bạn hàng nơc nh nớc tin dùng dòng xe khả thông qua nhiều đìa hìng khác nhiều tính u việt khác Dòng xe đợc chế tạo nhằm mục đích chuyên chở loại vât liệu, khoáng sản loại nguyên liệu khác Kamaz dòng xe có rât nhiều loại: Kamaz 5320(6×4), Kamaz 5321(6×4), Kamaz 5410 (4×4), Kamaz 54115(6×4)… Víi khèi lợng chở đa dạng: có loại chở tÊn, cã lo¹i chë 10 tÊn… Hình 1.1 Hình dáng ngồi ơtơ KamAZ - 5320 Xe Kamaz - 5320 đặt động diesel Kamaz 740 phía trước, buồng lái, hệ số sử dụng chiều dài tăng lên, người lái nhìn thống hơn, tầm quan sát rộng hơn, động làm mát tốt tận dụng dịng khí ngược ca bin thiết kế tự lật đằng trước để thuận tiện bảo dưỡng sửa chữa, thay Trên xe sử dụng dẫn động ly hợp thuỷ lực trợ lực khí nén, có chia đặt trước hộp số với dẫn động khí nén, trang bị vi sai cầu cầu sau, hệ thống phanh nhiều dòng độc lập,…nhằm nâng cao độ tin cậy, khả thông qua xe điều kiện khai thác khác Động : Xe Kamaz- 5320 sử dụng động Diesel kiểu Kamaz – 740 bốn kỳ , xi lanh, bố trí hình chữ V, cơng suất lớn 210 mã lực số vòng quay trục khuỷu 2600 vg/ph Mô men xoắn lớn 65 KG.m số vòng quay trục khuỷu 1600 – 1800 vg/ph Hệ thống truyền lực : Kiểu khí, có cấp, bố trí theo sơ đồ thơng qua gồm ly hợp, chia ( hộp số phụ đặt trước hộp số ), hộp số chính, truyền động đăng cầu chủ động - Ly hợp kiểu ma sát khơ, hai đĩa, thường đóng Đĩa bị động có giảm chấn xoắn, lị xo ép bố trí xung quanh, dẫn động mở ly hợp thuỷ lực (thuỷ tĩnh ) có trợ lực khí nén - Bộ chia hai cấp ( tỷ số truyền 0,815 ), bố trí trước hộp số dẫn động điều khiển khí nén - Hộp số khí ba trục dọc, số truyền, đồng tốc quán tính hoàn toàn số II –III IV – V Dẫn động khí - Truyền động đăng hở, khớp đăng dùng ổ lăn kim - Xe có hai cầu chủ động bố trí theo sơ đồ thông qua Cầu chủ động sau sử dụng truyền lực kép bố trí trung tâm gồm có cặp bánh xoắn cặp bánh trụ nghiêng, tỷ số truyền 5,43 Vi sai bánh có bốn bánh vệ tinh Bán trục giảm tải hoàn toàn Hệ thống treo : Treo trước kiểu nhíp có giảm chấn ống Treo sau treo cân có phần tử đàn hồi nhíp giằng Hệ thống chuyển động : gồm bánh xe lốp Lốp loai radial (hướng kính ) ký hiệu lốp 260 – 508P, áp suất lốp 4,3 KG/cm2 Các hệ thống điều khiển : - Hệ thống lái kiểu khí có trợ lực thuỷ lực gồm cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái Cơ cấu lái kiểu vít - đai ốc – – cung tỷ số truyền 20, có truyền bánh côn tỷ số truyền Dẫn động lái khí gồm vành lái , cọc lái, trục lái, đăng trục lái, đòn quay đứng, cam quay, lái dọc, đòn quay ngang lái ngang khớp nối ( rôtuyn ) - Hệ thống phanh nhiều dịng độc lập gồm phanh chính, phanh tay, phanh bổ trợ phanh chậm dần Phanh có cấu phanh kiểu tang trống, guốc phanh, dẫn động kiểu khí nén, dịng độc lập ( cầu trước + cầu cầu sau ) Phanh rơmoóc kiểu hỗn hợp Phanh tay có cấu phanh guốc bánh xe dẫn động khí nén Phanh bổ trợ ( gọi phanh động ) cấu phanh kiểu tiết lưu, dẫn động khí nén đặt ống xả động Khung, ca bin, thùng xe : - Khung xe: kiểu hai dầm dọc, có sáu dầm ngang, phía trước có địn chắn phía sau có kết cấu kéo moóc - Ca bin lật , kiểu kín, có chỗ, ghế lái điều chỉnh - Thùng xe kim loại, thành bên sau lật Chiều dài thùng xe 5200mm, chiều cao thành kim loai 500mm Diện tích sàn trở hàng 12,05m Các thơng số kích thước xe biểu diễn hình 1.2 Hình 1.2 Các kích thước ơtơ KamAZ - 5320 1.2 Các thông số kỹ thuật xe Kamaz – 5320: Các thông số kỹ thuật xe Kamaz - 5320 đựơc bảng 1.1 Bảng 1.1 STT (1) (1) Thông số kỹ thuật Giá trị – kiểu (3 ) Đơn vị (2 ) Thông số khối lượng Tải trọng đường tốt Trọng lượng xe đầy tải Trọng lượng xe không tải Tải trọng phân bố cầu trước Tải trọng phân bố cầu giữa-sau Trọng lượng moóc kéo đường tốt 8.440 155000 70600 45000 110000 12 Tấn KG KG KG KG Tấn Thông số kích thước Chiều dài sở Khoảng cách cầu cầu sau 3850 1320 mm mm Chiều rộng sở cầu trước 2026 Chiều rộng sở cầu - sau 1856 Chiều dài toàn 7435 Chiều rộng tồn 2506 Chiều cao cabin 2830 Chiều dài thùng xe 5200 Chiều rộng thùng xe 3200 Chiều cao thùng xe 500 Chiều cao sàn xe 1350 Thông số chất lượng khai thác Vận tốc lớn toàn tải 80 - 100 (2 ) (3 ) Tiêu hao nhiên liệu vận tốc V=60 26 (4 ) mm mm mm mm mm mm mm mm mm Km/h (4 ) lít /100Km km/h Khoảng sáng gầm xe Bán kính quay vịng nhỏ theo vết 295 8.5 mm m bánh xe Bán kính quay vịng nhỏ theo tai xe Dự trữ hành trình theo nhiên liệu Nhiên liệu Góc vượt trước Góc vượt sau Góc vượt dốc lớn 9.3 650 Diezel 26 30 35 m Km độ độ độ Quãng đường phanh đầy tải vận tốc 17.2 m V=40 Km/h Góc quay lớn bánh xe dẫn 45 độ hướng ngồi Góc quay lớn bánh xe dẫn 25 độ hướng Động đốt Loại động Đường kính xylanh x hành trình Dung tích cơng tác Nemax/neN Memax/neM Tỷ số nén Kamaz-740 Điesel, kỳ xi lanh 120 x 120 mm 10,85 lít 210/2600 Mãlực/v.p-1 65/1600-1800Mó lc/v.p-1 17 1.3.Cầu chủ động xe kamaz Hình 1.2: Cầu chủ động xe kamaz Cầu chủ động xe kamaz 5320 nằm cầu cầu sau cầu đợc liên kết với vi sai côn đói xứng, có khoá vi sai đợc truyền mômen xoắn đờng truyền Truyền lực cầu TLC kép bố trí trung tâm Bánh trụ chủ động đựơc chế tạo liền trục với trục trung gian, bấnh trụ bị động vành đợc ghép với bánh vỏ sai mối ghép bu lông Vi sai cầu vi sai côn đối xứng, bán trục bán trục giảm tảI hoàn toàn, bánh bán trục liên kết với bánh vi sai, dầm cầu dầm liền để tăng tính chịu lực Chơng II phân tích đặc điểm kết cấu cầu xe kamaz 2.1 Yêu cầu cầu xe Cầu xe chủ động tổng thành cuối hệ thống truyền lực Nó có chức tăng mô men, truyền mô men phân phối mô men xoắn tới bánh xe chủ động Mặt khác nhận phản lực từ mặt đờng tác dụng lên đỡ toàn phần trọng lợng xe phân bố lên cầu Cầu chủ động ô tô bao gồm cụm tổng thành sau: - Truyền lực - Cơ cấu vi sai - Bán trục - Dầm cầu Để đảm bảo khả làm việc cầu xe phải đạt đợc yêu cầu sau : - Bảo đảm truyền lực đều, có tỷ số truyền hợp lý phù hợp với chất lợng kéo tính kinh tế nhiên liệu - Hiệu suất truyên động cao, làm việc không ồn - Kích thớc nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe - Trọng lợng nhỏ để giảm tải trọng động - Đảm bảo động học bánh xe dẫn hớng toàn xe quay vòng 2.2 Truyền lực Truyền lực mét bé phËn rÊt quan träng cÇu xe, a Công dụng, yêu cầu Truyền lực có công dụng nh sau : - Truyền thay đổi mô men - Thay đổi phơng truyền lực Để bảo đảm khả làm việc truyền lực cần đạt yêu cầu: - Đảm bảo tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm hiệu suất cao nhiệt độ số vòng quay thay đổi - Đảm bảo đủ bền, độ cứng vững cao, gối đỡ làm việc không ồn, kích thớc nhỏ gọn Đối với cầu chủ ®éng cđa xe kamaz th× dïng trun lùc chÝnh kÐp bè trÝ trung t©m b.Trun lùc chÝnh cđa xe kamaz 5320 TLC cđa xe Kamaz lµ TLC kÐp bè trÝ trung tam Truyền lực có trục chủ động xuyên thông để dẫn động cầu cầu sau b»ng ®êng trun Gåm cơm CÊp thø nhÊt bao gồm cặp bánh côn có cấu tạo nh truyền lực cấp bánh côn đà trình bày Trong kết cấu bánh côn bị động không lắp lên vỏ vi sai mà đợc chế tạo liền với bánh trụ nhỏ Trục mang bánh côn bị động bánh trụ nhỏ đợc gối vỏ cầu băng hai ổ bi Cấp thứ hai bao gồm cặp bánh trụ: bánh trụ chủ động đợc chế tạo liền trục với trục bánh côn bị động; bánh trụ bi dộng vành đợc lắp với vỏ vi sai bulông 10 H-2.1 Truyền lực kÐp Trun lùc chÝnh kÐp lµ bé trun sư dơng cặp truyền ăn khớp, so với truyền lực đơn truyền lực kép có tỷ số truyền lớn mà đảm bảo khoảng sáng gầm xe tốt ổ đỡ bên trái trục trung gian đựoc đặt hốc bánh côn bị động ổ lăn kim ổ dùng để đỡ ổ bên trái trục trung gian ổ lăn côn làm nhiệm vụ đỡ chặn, điều chỉnh khe hở ổ dùng đệm bên Đồng thời dùng để điều chỉnh ăn khớp bánh côn 2.3 Vi sai Vi sai phận quan trọng cầu xe, a Công dụng, yêu cầu Vi sai có công dụng nh sau : Đảm bảo cho bánh xe chủ động quay đợc với tốc độ góc khác nhau, đồng thời dùng để phân chia mô men xoắn cho bánh xe cầu xe chủ động cho cầu xe chủ động xe Để bảo đảm khả làm vi sai cần đạt yêu cầu: - Phân phối mô men cho bánh xe cách hợp lý - Bảo đảm cho c¸c b¸nh xe quay víi c¸c vËn tèc gãc khác Khi quay vòng hệ số cản cầu khác hệ số bám khác - Hiệu suất làm việc cao, độ tin cậy làm việc tốt, kích thớc trọng lợng nhỏ b Phân tích kết cấu vi sai cầu chu động xe kamaz 5320 Vi sai cầu chu động xe kamaz vi sai côn đối xứng.đây loại vi sai rât phổ biến Các bánh hành tinh vi sai vỏ vi sai có the tháo rời Vi sai đối xứng thuộc loại vi sai có ma sát bé Vi sai đối xứng thuộc loại vi sai có ma sát bé Về mặt kết cấu xe có tải trọng lớn xe có tải träng bÐ vi sai nh chØ kh¸c ë sè bánh vi sai, kết cấu vỏ vi sai bánh bán trục Số bánh hành tinh phụ thuộc vào mô men xoắn đặt vỏ vi sai bánh hành tinh với vỏ vi sai tháo rời đợc liền Tổng số bánh bán trục chọn bội số số số bánh hành tinh Mặt tháo rời thờng qua trục bánh hành tinh, hộp đợc lắp đồng tâm nhờ gờ Mặt bích vỏ vi sai dùng lắp ghép bánh bị động truyền lực trung ơng Giữa mặt tỳ bánh hành tinh mặt cầu thờng có đĩa đồng để giảm ma sát để dễ đặt bánh vi sai 11 Hinh 2.2: sơ đồ nguyên lý vi sai côn đôí xứng * u điểm : - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ - Việc phân phối mô men xoắn cho bánh xe chủ động thích hợp với trờng hợp xe chạy đờng tốt điều kiện chuyển động hai bánh xe nh - Giảm tải trọng động cho dẫn động bánh xe, giảm mòn lốp, giảm suất tiêu hao nhiên liệu điều khiển dễ dàng * Nhợc điểm : Ma sát vi sai bé nên giảm khả thông qua xe bánh xe nằm đờng lầy Loại đợc sử dụng phổ biến loaị xe du lịch xe tải trọng nhỏ 2.4 Bán trục a Công dụngyêu cầu Bán trục có công dụng : - Truyền mô men xoắn từ truyền lực đến bánh xe chủ động - Chịu phần tải trọng từ mặt đờng truyền lên qua bánh xe Để bảo đảm khả làm bán cần đạt yêu cầu: - Dù hệ thống treo nằm vị trí truyền động đến bánh xe chủ động phải đảm bảo truyền hết mô men xoắn đến bánh xe chủ động - Khi truyền mô men quay vËn tèc gãc cđa c¸c b¸nh xe chđ động nh bánh xe dẫn hớng không thay đổi b Phân tích kết cấu bán trục cầu chủ độnh xe kamaz 12 Bán trục cầu chủ độnh xe kamaz loại bán trục giảm tải hoàn toàn.ổ ổ bi côn Nh bán trục chịu tác dụng mô men M k hay Mp tõ phÝa vi sai (khi phanh b»ng phanh trung ơng) mô men Mk hay Mp từ phía đờng tác dụng lên (khi hÃm phanh trung ơng) Các lực Xk, Y, Zbx không truyền đến trục mà truyền đến dầm cầu Hình-2.3 Bán trục giảm tải hoàn toàn * u điểm : - Nó chịu mô men xoắn tác dụng lên bán trục xe hoạt động - Kích thớc bán trục không yêu cầu lớn mà bảo đảm truyền tốt mô men xoắn đến bánh xe - Khi bán trục bị vỡ kéo xe mà không cần dùng thiết bị phụ khác * Nhợc điểm : Do trục moayơ bánh xe bánh bán trục vi sai cầu xe không đồng trục nên khó giữ bán trục vuông góc với bánh xe Vì xiết bu lông bắt bán trục với moayơ bánh xe phát sinh biến dạng uốn bán trục đầu phía bán trục tựa thành lỗ bánh bán trục vi sai Loại sử dụng phổ biến du lịch, ô tô chở khách, xe vận tải trung bình lớn nh: Gaz-53, Maz-200, Zil-150, 13 2.5 Dầm cầu a Công dụng, yêu cầu Dần cầu có công dụng sau : Để bảo vệ cụm cấu bên (vi sai, truyền lực chính, ) tránh chảy dầu bơi trơn ngoài, tránh lọt bụi, lọt nớc,vào cấu bên vỏ cầu - Với hệ thống treo phụ thuộc dùng để đỡ toàn trọng lợng phần đợc treo xe phân bố lên cầu Nó nhận truyền phản lực, mô men phát sinh tác động tơng hỗ bánh xe với mặt đờng lên khung xe vỏ xe 1.b Phân tích kết cấu dầm cầu: Dầm cầu xe kamaz dầm cầu liền Dầm cầu chế tạo phơng pháp đúc, có trọng lợng lớn, kích thớc lớn, độ cứng vững cao Vì vỏ cầu ghép nên việc tháo lắp vỏ vi sai truyền lực để điều chỉnh thay dễ dàng so với vỏ cầu loại liền Nếu vỏ cầu chế tạo phơng pháp dập hàn trọng lợng kích thớc nhỏ gọn giá thành hạ chế tạo phơng pháp đúc (trọng lợng giảm 30%) song có nhợc điểm độ cứng vững không cao, để khắc phục ngời ta có biện pháp kết cấu công nghệ tăng cứng Dầm cầu liền đợc áp dụng phổ biến với loại xe tải trọng vừa lớn, sử dụng với xe tải, xe kéo nhng có biện pháp kết cấu để tăng cứng vững cho vỏ Chơng Iii tính toán kiểm nghiệm cầu xe chủ động 3.1 Các số liệu ban đầu Để làm sở cho tính toán thiết kế theo đề tài sau đa thông số tham khảo xe UAZ-31512 : Bảng3.1: 14 STT Thông số Công thức bánh xe Trọng lợng xe không tải Tải trọng Chiều dài sỏ Phân bố lên cÇu : - CÇu tríc : - CÇu sau : Tû sè cđa trun lùc chÝnh : - CÇu tríc : - Cầu sau : Động diezel kỳ Giá trị 6x4 15305 600 kg +2 ngời 3850 Đơn vÞ Ghi chó KG m 4375 10930 KG KG 7,22 7,22 Xy lanh 3.2 TÝnh to¸n kiĨm nghiƯm c¸c chi tiết cầu xe Trong phần ta tính toán phận sau : - Truyền lực kép - Vi sai bánh côn đối xứng - Bán trục giảm tải hoàn toàn - Dầm cầu loại liền 3.2.1 Tính toán kiểm nghiệm truyền lực Bảng 3.2: Các thông số TLC Thông số Số Góc nghiêng đờng xoắn Chiều dài đờng sinh trung bình Chiều rộng vành Mô đun pháp tuyến mặt đáy Mô đun pháp tuyến trung bình Hệ số dịch chỉnh Góc ăn khớp Nửa góc côn chia a Xác định lực tác dụng lên truyền - Lực vòng xác định theo công thức : Bánh Chủ động Z1=12 =190 Lm= 120 mm bc= 76 mm mn= mm mntb= mm ξ1 = 0,255 α=200 δ = 12,2 Bị động Z2=50 bc= 70 mm = - 0,250 δ = 77,8 P2 Q1 R1 P1 Q2 R2 15 H-3.1 Xác định lực P= M tt rtb [3.1] Trong ®ã : rtb= Lm.sin δ = 25 [mm] tg δ = i = 0,2162 suy δ =12,20 δ = 90 - δ = 77,80 VËy ta cã : P = 34806,04 [N] - Lùc chiỊu trơc xác định theo công thức : tg , sin δ i Q = P + tgβ cos i cos [3.2] có dấu (+) ta chọn chiều quay bánh chủ động quay phải chiều xoắn xoắn trái xác định lực hớng kÝnh R lÊy dÊu (-) Thay sè vµo vµ tÝnh cho bánh chủ động (vì chịu tải nặng h¬n) ta cã : Q = 27611,56 [N] - Lùc hớng kính xác định theo công thức sau : R= P ( tgα cos δ i − sin β sin δ i ) cos β [3.3] Thay sè vµo ta cã : R = 9138,57 [N] b TÝnh toán kiểm tra bền bánh truyền lực - Kiểm tra bánh theo ứng suất uốn : σu = P ≤ [σ u ] 0,85.b.mn y [3.4] Trong : y- Hệ số dạng đợc xác định theo số tơng đơng Ztđ Z td = Z1 = 9,53 [răng] cos cos β Ta chän Zt® = suy y = 0,4 [σ u ] -øng suÊt uèn cho phÐp, [σ u ] =700 – 900 Mpa Thay sè vµo ta cã :σn=224,5.106 [N/m2] = 400,23 Mpa VËy ta thÊy bánh bảo đảm bền theo ứng suất uốn - Kiểm tra bánh theo ứng suất tiếp xúc : σ tx = 0,418 P.E b cos α sin α 1 + r1td r2td ≤ [σ tx ] [3.5] Trong ®ã : E-Mô đun đàn hồi vật liệu bánh E = 2,15.105 MPa ritd -Bán kính tơng đơng i=1;2 ritd = ritb cos β i cos δ i [3.6] ritb -Bán kính trung bình bánh c«n rtb = Lm sin δ = 25 [mm] Ta cã : r1td = 39,39 [mm] r2td = 182,19 [mm] 16 Thay sè vµo ta cã : σ tx = 1766,97 [MPa] [σ tx ] = 1500 − 2500 [MPa] Vậy bánh bảo đảm bền theo ứng suất tiếp xúc 3.2.2 kiểm nghiệm trục ổ đỡ - Tính toán kiểm nghiêm trục ta tiến hành tính bền uốn bền mỏi Do trục ngắn đợc đỡ khả chắn nên trục bảo đảm độ bền làm việc tốt - Chọn ổ ®ì : Do sư dơng trun lùc chÝnh kÐp nªn ta chọn trục bánh trung gian bố trí theo kiểu bố trí ổ đỡ hai phía Dựa vào kiểu bố trí trục bánh tra bảng sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí chọn nh sau : + ổ đỡ trụ ngắn kiĨu : 42202 – TCVN1502 - 74 + ỉ c«n kiÓu : 7306 – GOST 333 – 71 (TCVN-1509-74) - ổ sau đợc chọn ta phân tích điều kiện làm việc tính toán kiểm bền cho ổ Tính toán kiểm bền cho ổ chủ yếu theo thuyết bền tính bền mỏi Bố trí ổ bánh chủ động cần đợc phân tích kỉ lực tác dụng cho điểm đặt lực không tập trung vị trí Hình 3.2: Sơ đồ ổ đỡ trục trung gian 3.2.3 kiểm nghiệm vi sai vi sai bánh côn đối xứng có sơ đồ động học nh sau : 17 Hình 3.3: Sơ đồ động học vi sai côn đối xứng Bảng 3.3; Ta có bảng thông số truyền vi sai nh sau : Thông số Số Đờng kính chia Bánh Vi sai ZH=10 Bán trục ZM=16 de2= 76mm Chiều dài đờng sinh trung bình de1= 47,5mm L= 38 mm Chiều rộng vành b=13,44 mm Mô đun pháp tuyến trung bình mntb= mm Nửa góc côn chia = 32 Chiều cao chân hf1=3,38mm hf2=6,62mm Chiều cao đầu trung bình ha1=5,62mm ha2=2,38mm Góc chân f = 5,07 f = 9,86 Góc đầu a1 = 9,86 θ a = 5,07 Gãc nghiêng = 35 Góc ăn khớp = 19 δ = 58 18 a TÝnh to¸n bỊn c¸c chi tiÕt cđa bé vi sai : - Chế độ tính toán nh truyền lực : Mô men tính toán tác dụng lên bánh bán trục đợc xác định theo điều kiện bám : M tt = 0,5.Gϕ ϕ max rk = 2041,2 [Nm] - Lực vòng xác định theo công thức : P= M tt rtb [3.7] Trong ®ã : rtb= L.sin δ = 20,18 [mm] Ta cã : P = 10114,9 [N] - Kiểm tra bền bánh theo ứng suÊt uèn : σu = P ≤ [σ u ] 0,85.b.mn y [3.8] Trong ®ã : y- HƯ sè dạng xác định theo số tơng đơng Ztđ Z td = ZH = 21,45 [răng] cos cos β Ta chän Zt® = 22 suy y = 0,373 [σ u ] -øng suÊt uèn cho phÐp, [σ u ] =600 – 900 Mpa Thay sè vµo ta cã : σ u = 593,44.106 [N/m2] = 593,44 Mpa Vậy ta thấy bánh bảo đảm bền theo ứng suất uốn - Kiểm tra bánh theo øng suÊt tiÕp xóc : σ tx = 0,418 P.E b cos α sin α 1 + r1td r2td ≤ [σ tx ] [3.9] Trong : E-Mô đun đàn hồi vật liệu bánh E = 2,15.105 MPa ritd -Bán kính tơng đơng i=1;2 ritd = ritb cos i cos i ritb -Bán kính trung bình bánh côn rtb = L sin δ = 20,18 [mm] Ta cã : r1td = 35,48 [mm] r2td = 56,75 [mm] Thay sè vµo ta cã : σ tx = 1683,95 [MPa] [σ tx ] = 1500 2000 [MPa] Vậy bánh bảo đảm bỊn theo øng st tiÕp xóc - Chèt cđa b¸nh hành tinh đợc kiểm tra theo ứng suất chèn dập ứng suất cắt : 19 M tt + øng suÊt chÌn dËp : σ d = r d b.q ≤ ( 50 − 60) MPa [3.10] 1 σ Thay sè vµo ta cã : d = 63,27.106 [N/m2] = 63,27 (MPa) Trong ®ã : r1 = 40 [mm] d1 = 15 [mm] + øng suÊt c¾t : τ= 4.M tt ≤ ( 60 − 100) MPa r1 d 12 π q [3.11] Thay sè vµo ta cã : τ = 72,23.106 [N/m2] = 72,23 [MPa] 3.2.4 kiÓm nghiệm bán trục Hình-3.4 Sơ đồ bán trục giảm tải hoàn toàn a Tính bền bán trục - Loại bán trục giảm tải hoàn toàn chịu xoắn, ứng suất tác dụng lên bán trục xác định theo công thøc sau : τ= Pk max rk Wx [2.35] Trong : Wx Mô men chống xoắn tiết diÖn W x = G.J p = π d = 5,3.10-6 [m3] 16 Jp - Mô men quán tính cđa tiÕt diƯn xo¾n [m4] Jp = π d = 7,95.10-8 [m4] 32 d - đờng kính bán trơc [30 mm] rk = 0,378 [m] Thay vµo ta cã : τ = 385,133.106 [N/m2] = 385,133 [MPa] τ ≤ [τ ] = 500 − 650( MPa) 20 VËy bán trục bảo đảm chịu xoắn - Ngoài ứng suất uốn xoắn, bán trục đợc kiểm tra theo góc xoắn cực đại max (tính theo độ) θ max = M tt l 180 G.J x [3.12] Trong : Mtt Mô men tính toán tác dụng lên bán trục [2041,2 Nm] l Chiều dài bán trục [0,485 m] G Mô đun đàn hồi loại hai [G=8.1010 N/m2] Jx Mô men quán tính tiết diện xoắn [m4] d Jx = = 7,95.10-8 [m4] 32 Thay sè vào ta có : max = 8,920 Góc xoắn cho phép đạt tới 90 150 1m chiều dài Vậy bán trục xoắn giới hạn cho phÐp 3.2.5 kiĨm ngiƯm dÇm cÇu TÝnh bỊn dÇm cầu chủ động không dẫn hớng Dầm chịu uốn xoắn tác dụng ngoại lực, tính toán coi trọng lợng phần treo phân bố sang hai bên bánh xe Dầm cầu đợc tính toán theo chế độ sau : - Chế độ lực kéo cực đại - Chế độ lực phanh cực ®¹i - chÕ ®é lùc ngang cùc ®¹i - Chế độ lực thẳng đứng cực đại a Chế độ lực kéo cực đại : Mô men tính toán đợc xác theo công thức nh bán trục - Dầm cầu chịu uốn mặt phẳng thẳng ®øng : Gi λi l [3.13] M n = Pk max l [1.14] Md = - Dầm cầu chịu uốn mặt phẳng nằm ngang : - Dầm cầu chịu xoắn : M x = Pk max rk [3.15] - Mặt cắt nguy hiểm dầm cầu vị trí đặt nhíp với mô men tổng hợp : M ∑ = M d2 + M n2 + M x2 [3.16] Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể qua biểu đồ mô men sau : 21 Hình3.5: Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động lực kéo cực đại Thay số vào tính toán cuối ta cã : Md = 4910,62 [Nm] Mn = 2619 [Nm] Mx = 2041,2 [Nm] M ∑ =5927,88 [Nm] - ứng suất dầm cầu mặt cắt nguy hiểm : δ= M∑ = M d2 + M n2 + M x2 Wu Wu [3.17] Trong ®ã : Wu Mô men chống uốn mặt cắt I – I [m3] Wu = d π D (1 − α ) vµ α = D 32 [3.18] D = 50 [mm] ; d = 30 [mm] Ta cã : Wu = 10676.10-9 [m3] VËy øng suÊt nguy hiÓm : δ= M∑ = 292,68.106 [N/m2] = 292,68 [MPa] Wu - øng st cho phÐp cđa dÇm cÇu : Dầm cầu chế tạo từ gang rèn : [ ] ≤ 300MPa ; [τ ] ≤ 20MPa [σ ] ≤ 500MPa ; [τ ] ≤ 400MPa DÇm cÇu thÐp : b Chế độ lực phanh cực đại : - Dầm cầu chịu uốn mặt phẳng thẳng đứng : Md = Gi i l - Dầm cầu chịu uốn mặt phẳng nằm ngang : M n = Pk max l 22 - Dầm cầu chịu xoắn (đoạn dầm bị xoắn tính từ vị trí đặt mâm phanh đền tâm diện tích bắt nhíp) : M x = Pk max rk ứng suất đợc xác định tơng tự nh trờng hợp lực kéo cực đại Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể qua biểu đồ mô men sau : Hình3.6: Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động lực phanh cực đại - Mặt cắt nguy hiểm dầm cầu vị trí đặt nhíp với mô men tổng hợp : M = M d2 + M n2 + M x2 - ứng suất dầm cầu mặt cắt nguy hiểm : δ= M∑ = M d2 + M n2 + M x2 Wu Wu Nh vËy sau kiểm nghiệm cầu xe đà dảm bảo chế độ ứng xuất tải trọng c Chế độ lực ngang cực đại : - Phản lực pháp tuyến đờng : G Rk = i ' 2.ϕ max hg 1± B [2.43] Dấu (+) bánh xe dấu (-) bánh xe Khi tính toán ' ta lÊy ϕ max = Ta cã : Rk = 26843 [N] - Phản lực ngang đờng : Yk max G = i ' 2.ϕ max hg 1± B ' .ϕ max [2.44] 23 Ta cã : Ykmax = 26843 [N] Trên biểu đồ dới biểu thị mô men Mđ , Mđ Rk, Ykmax gây nên mô men tổng hợp M Từ biểu đồ mô men thấy mặt cắt nguy hiểm mặt cắt I I (vị trí lắp bánh xe) mặt cắt II II (vị trí lắp nhíp) - Mô men tổng hợp mặt cắt I I : G M∑ = i ' 2.ϕ max hg 1+ B ' .ϕ max rk [2.45] Thay sè ta cã : M ∑ = 10146,66 [Nm] - M« men tỉng hợp mặt cắt II II M = Gi ' 2.ϕ max hg 1 − B ' l + ϕ max rk [2.46] ( ) Thay sè ta cã : M = 11515 [Nm] Mô men mang dấu âm - Vậy ứng suất mặt cắt nguy hiểm mặt cắt II II : M = 382,45 [MPa] Wu Đảm bảo đủ bền : [σ ] = 300 − 500MPa σ= C¸c lùc t¸c dụng lên dầm cầu đợc thể qua biểu đồ mô men sau : Hình 3.7 Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động lực ngang cực đại 24 d Chế độ lực thẳng đứng cực đại : - Phản lực thẳng đứng đờng : Rk max = Gi k d [2.47] Trong ®ã : kd – Hệ số tải trọng động [1,5-1,75], chọn kd = 1,70 Ta cã : Rkmax = 11475 [N] - M« men uốn mặt phẳng thẳng đứng : Md = Gi k d l (l=0,485 m) [2.48] Thay sè ta cã : Md = 5565,37 [Nm] - øng suÊt t¹i mặt cắt nguy hiểm : = Gi k d l 2.Wu [2.49] Thay sè vµo ta cã : σ = 371,49 [MPa] Đảm bảo đủ bền : ≤ [σ ] = 300 − 500MPa Nh vËy sau kiểm nghiệm cầu xe đà dảm bảo chế độ ứng xuất tải trọng 25