Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỀ ÁN PBL1 CƠ HỌC MÁY VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GVHD: Nguyễn Văn Yến SVTH: Trần Văn Phúc MSSV:103210070 NHÓM: 21 LỚP: 21HTCN NĂM HỌC: 2022-20223 ĐÀ NẴNG -2022 h h Lời nói đầu Đồ án PBL1: công nghệ sản xuất học máy, vận dụng cách hệ thống kiến thức học học phần Hình họa – Vẽ kỹ thuật, Cơ học máy, Công nghệ sản suất Trang bị cho sinh viên kỹ lập vẽ khí, ghi kích thước, dung sai cho chi tiết máy, kỹ tính tốn thiết kế chi tiết máy, kỹ lập thuyết minh trình bày nội dung Tính tốn thiết kế, kỹ năng, tính tốn lập vẽ chi tiết Chọn phôi, chọn công nghê gia cơng lập quy trình gia cơng chi tiết máy Trang bị cho sinh viên tổng quan kiến thức khí Việc hồn thành đồ án mơn học tạo cho học viên có sở tốt để tìm hiểu thiết kế loại chi tiết khác Đồng thời, phát huy trí sáng tạo, ý thức tự chủ, tự giác nghiên cứu giải nhiệm vụ khoa học khác, hình thành phương pháp luận khoa học cho người học viên, đặc biệt cách tra bảng biểu Qua thời gian làm đồ án hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Yến Và giúp đỡ đồng chí lớp giúp tơi hồn thành nhiệm vụ Mặc dù có nhiều cố gắng nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt giả thiết so sánh kết luận, nhiên kiến thức thực tế hạn chế, khối lượng công việc tương đối lớn, môn học đồ gá chưa nhiều nên đồ án có thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài hồn chỉnh Một lần tơi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn bảo thầy giáo hướng dẫn, thầy môn giúp đỡ đồng chí lớp giúp tơi hồn thành đồ án Chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 19 tháng 11 năm 2022 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Phúc h Chương Tổng Quan Về Truyền Động Bánh Răng 1- Giới thiệu truyền bánh cấu bánh răng: - Truyền động bánh thực truyền chuyển động tải trọng truyền bánh -Trong truyền động bánh răng, để xác định điều kiện đảm bảo khả truyền chuyển động người ta thực nghiên cứu cấu bánh Để xác định kích thước bánh răng, kích thước răng, đảm bảo khả truyền tải trọng, người ta tiến hành nghiên cứu truyền bánh -Răng bánh răng: có biên dạng răng, đỉnh chân - Biên dạng thường dùng đoạn đường thân khai đường tròn.Đường thân khai đường trịn quỹ tích điểm đường thẳng, đường thẳng lăn không trượt đường tròn n2 II n1 I h -Đặc điểm đương thân khai vòng tròn: pháp tuyến đường thân khai điểm tiếp tuyến vịng trịn -Phương trình đường thân khai: rM = OM = rb/cosα θ = tgα – α = invα + Để nghiên cứu động lực học truyền bánh xây dựng cấu bánh (cơ cấu bánh mơ hình truyền bánh răng) + Cơ cấu bánh có ba khâu: khâu giá, hai khâu nối giá; có ba khớp : hai khớp lề O1 O2 khớp cao K (khớp răng) K điểm tiếp xúc hai biên dạng răng, gọi điểm ăn khớp + Khi cấu hoạt động, quỹ tích điểm ănkhớp K đường ăn khớp Đường ăn khớp pháp tuyến chung hai biên dạng điểm ăn khớp + Trong cấu bánh thân khai, đường N1N2 tiếp tuyến chung hai đường trịn sở đường ăn khớp O w N A K P 2O K B N + Các cặp biên dạng bắt đầu vào tiếp xúc tạiđiểmA (điểm vào khớp) vàtách rờinhau điểm B (điểm khớp) Đoạn thẳng AB đoạn ăn khớp thực cặp biên dạng Trên đoạn ăn khớp thực có nhiều đơi khớp + Khoảng cách hai biên dạng phía đo đường ăn khớp, kí hiệu pk, bước đường ăn khớp Nếu đo vòng tròn sở gọilà bước sở, kí hiệu pb +Theo tính chất đường thân khai, có pb = pk Bước đo vòng tròn chia bánh răng, gọi bước răng, ký hiệu p Ta có p h = pb/cosα, với α góc profin sinh bánh (góc sinh) + Góc αw tạo đường ăn khớp phương vng góc với đường nối tâm hai bánh O1O2, góc ăn khớp + Hệ s /pk gọi hệ số trùng khớp cặp bánh Nếu ε α < 1, có nhiều đơi tiếp xúc đoạn ăn khớp thực Có lúc khơng có đơi tiếp xúc đoạn ăn khớp thực; cặp biên dạng đẩy ngoai đường ăn khớp -Để đảm bảo lúc có đôi tiếp xúc đoạn ăn khớp thực, cần điều kiện εα > - Bậc tự cấu bánh răng: + Xét cấu bánh phẳng Bánh chuyển động mặt phẳng + Áp dụng cơng thức tính bậc tự cấu phẳng: W = 3.n – 2.P5 – P4 Trong đó: n : số khâu động cấu; ta có n = P5: số lượng khớp loại 5; ta có P5 = P4 : số l ượng khớp loại 4; ta cóP4 = + Thay vào cơng thức ta có: W = 3.2 – 2.2 – = + Chỉ cần thông số xác định vị trí khâu cấu bánh 2-Động học truyền động bánh răng: Tỷ số truyền cấu bánh răng: + Theo định lý ăn khớp bánh răng: Đường pháp tuyếnchung haibiên dạng vị trí tiếp xúc cắt đường nối tâm hai bánh điểm chia khoảng cách tâm thành đoạn tỷ lệ nghịch với vận tốc góc bánh + Tỷ số truyền cặp bánh u12 = ω = O2P/O1P = z2/z1 (z1 ω2 số bánh dẫn,z2 số bánh bị dẫn) Như vậy,tỷ số truyền truyền bánh không thay đổi trình truyền động h -Vận tốc điểm cấu bánh răng: + Khâu cấu (còn gọi khâu dẫn, hay bánh dẫn động) quay với vận tốc w1, hay số vòng quay n1 + Vận tốc tâm ăn khớp P thuộc bánh 1, kí hiệu vP1, + Vận tốc tâm ăn khớp P thuộc bánh 2, kí hiệu vp2 +Hai đường trịn lăn khơng trượt với nhau, nên hai vận tốc vP1 = vP2 = w1.r1 = ω2.r2 có phương vng góc với đường nối tâm O1O2 + Vận tốc điểm ăn khớp K thuộc bánh 1, kí hiệu vK1, + Vận tốc điểm ăn khớp K thuộc bánh 2, kí hiệu vK2 O1 1 v1 P V2 K’ 2 O2 + Vận tốc vK1 vng góc với bán kính O1K, có giá trị vK1= w1.O1K + Vận tốc vK2 vng góc với bán kính O2K, có giá trị vK2= w2.O2K + Hai điểm tiếp xúc nhau, hai vận tốc khơng trùng phương, nên có vận tốc trượt hai biên dạng 𝑣 𝑡𝑟 = 𝑣 𝐾1 - 𝑣 𝐾2 Phương vận tốc trượt trùng với tiếp tuyến chung hai biên dạng điểm K + Khi điểm ăn khớp K trùng với tâm ăn khớp P (thường răng) lúc vận tốc trượt khơng Điểm K xa điểm P vận tốc h trượt lớn Do phần bị mịn so với phần chân đỉnh 3- Điều kiện ăn khớp cặp bánh thân khai: - Cặp bánh ăn xem ăn khớp đều, chuyển động truyền từ trục I sang trục II đặn, liên tục, khơng có va đập muốn cặp bánh phải thảo mãn điều kiện ăn khớp đúng, ăn khớp trùng ăn khớp khít - Điều kiện ăn khớp đúng: Các cặp biên dạng đối tiếp phải đồng thời tiếp xúc đoạn ăn khớp Muốn bước bánh bánh phải pk1 = pk2 hay p1 = p2 = p Đối với bánh thân khai m1 = m2 = m Bánh có mơ đun m = p/π -Điều kiện ăn khớp trùng: Lúc đoạn ăn khớp thực có đôi tiếp xúc Muốn vậy, chiều dài đoạn ăn khớp thực phải lớn bước đo đường ăn khớp (pk) AB ≥ pk A điểm vào khớp, giao điểm vòng đỉnh bánh với đường án khớp B điểm khớp giao điểm vòng đỉnh bánh với đường ăn khớp Hay hệ số trùng khớp 𝜔𝛼 ≥ O A B P O h 4- Lực học truyền bánh răng: - Lực tác dụng cấu bánh răng: + Tải trọng truyền bánh thường cho dạng công suất P (kW), mô men xoắn T (Nmm) + Tải trọng tác dụng lên bánh dẫn mô men xoắn T1, chiều T1 ngược với chiều ῳ + Tải trọng tác dụng lên bánh bị dẫn mô men xoắn T2, chiều T2 chiều với ῳ2 + Khi truyền tải trọng, điểm ăn khớp mặt bánh dẫn chịu tác dụng lực pháp tuyến -Fn1 mặt bánh bị dẫn chịu tác dụng lực pháp tuyến Fn2 Phương lực Fn trùng với đường ăn khớp, chiều lực Fn hướng vào mặt Lực Fn tác dụng lên mặt răng, dẫn đến dạng hỏng mặt Đồng thời gây uốn răng, làm gẫy Giá trị lực Fn dùng để tính tốn sức bền truyền bánh -Lực Fn tác dụng lên trục ổ mang truyền bánh phân tích thành hai phần: Lực tiếp tuyến Ft có phương trùng với đường tiếp tuyến chung hai vịng lăn lực hướng tâm Fr có phương trùng với đường nối hai tâm O1O2 -Lực Ft1 ngược với chiều v1, lực Ft2 chiều với v2 Giá trị Ft1 = Ft2, hai lực trực đối -Lực Fr1 hướng phía tâm O1, cịn lực Fr2 hướng phía tâm O2 h O T F r1 P F F T - F F w F O Giá trị Fr1 = Fr2, hai lực trực đối -Quan hệ lực tải trọng sau: 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2= T1/r1=T2/r2 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2=Ft.tan𝛼 𝐹𝑛1 = 𝐹𝑛2 =Ft/cos𝛼 -Ngoài tải trọng danh nghĩa nêu trên, truyền làm việc, có va đập tạo nêntải trọng động tác dụng lên Tải trọng động tỷ lệ với vận tốc làm việc, k{hiệu Fv Người ta kể đến Fv hệ số tải trọng động Kv - Khi có nhiều đôi ăn khớp, tải trọng phân bố không đơi răng, có đơi chịu tải lớn đôi khác Để đôi đủ bền, tính tốn ta phải tăng tải trọng danh nghĩa lên K𝛼 lần, K𝛼 ≥ +K𝛼 gọi hệ số kể đến phân bố tải không đôi Trên đôi răng, độ cứng đôi điểm tiếp xúc khác nhau, nên tải trọng phân bố không dọc theo chiều dài (Hình vẽ) Để cho điểm chịu tải lớn đủ bền, tính toán phải tăng tải danh nghĩa lên K𝛼 lần, K𝛽 ≥1 K𝛽 gọi hệ số kể đến phân bố tải không chiều dài h 590.1.0,95 1.1 =467,1 MPa 1,2 σHlim [ σ H2]= SH ZR.Zv.ZXH.KNH 530.1.0,95 1.1 =419,5 MPa [ σ H2]= 1,2 [ σ H1] = σFlim -*Tính giá trị ứng suất uốn cho phép [ σ F]= SF YR.YS.YXF.YNF Với giá trị [ σ Flim] giới hạn mỏi uốn SF hệ số an tồn tính sức bền uốn lấy SF= 1,7 YR hệ số kể đến mặt lượn chân Lấy YR = YS hệ số kể đến kích thước chân Lấy YS= 0,98 YXF làv hệ số kể đến kích thước bánh Lấy YXF = σFlim SF YR.YS.YXF.YNF 468.1 0,98.1 [ σ F1]= = 269,8 MPa 1,7 414.1 0,98.1 [ σ F2]= = 238,7 MPa 1,7 [ σ F1]= Tính khoảng cách trục aw, chọn hệ số ψa, hệ số KHv, KHβ KHα - Tính khoảng cách trục theo cơng thức 9-6: √ aw = 49,5.(u+1) T KHV KHβ ψa u [σ H ]2 P Ta có momen xoắn trục bị dẫn T2=9,55.106 n n1 800 Mà u= n = 157,3 =¿5,2 5,1 T2 = 9,55.106 157,3 =309631,27(Nmm) + Bánh không đối xứng lấy ψa = 0,4 + Với cấp xác lấy KHV = 1,3 u+1 + Với ψd = ψa = 1,24 √ aw = 49,5.(5,2+ 1) Lấy aw = 168(mm) 309631,27 = 167,5(mm) 0,4.5,22 419,52 - Bước : Tính modun m = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aw = ( 0,01 ÷ 0,02 ) 168= 1,68÷ 3,36 Chọn theo tiêu chuẩn lấy m = 2,5 aw 2.168 - Bước 5: Tính số Z1 = ( u+1 ) m = (5,2+1 ) 2,5 =21,67 lấy Z1= 22 Z2 = u.Z1=5,2.22=114,4 h Ta có tỷ số u = Z2 Z = 5,2 - Bước : Tính tốn lại aw = 0,5.(Z1+Z2).m = 0,5.(22+114,4).2,5 = 170,5 (mm) aw 168 dw1 = u+1 = ,2+1 = 54,1 (mm) dw2 = u.dw1 = 5,2.54,1 = 281,32(mm) Chiều rộng vành B= ψa aw = 0,4.170,5 = 68,2 (mm), lấy chiều rộng B1 68,2 (mm) Chiều rộng B2 68,2 (mm) 1 εα = 1,88 – 3,2.( Z + Z ) = 1,706 Kiểm tra điều kiện εα = 1,706 > 1,1 thoả mãn, khơng phải điều chỉnh lại kích thước truyền Tỷ số truyền u = Z2/Z1 = 114,4/22 = 5,2 - Bước 7: Kiểm tra lại sức bền tiếp xúc sức bền uốn bánh a Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: - Ứng suất tiếp xúc bề mặt làm việc tính theo công thức σH = √ Zm Zε ZH T Khv Khb (u+ 1) dw B u +Mô men xoắn: p 5,1 T1 = 9,55.106 n = 9,55.106 800 = 60881,25 (Nmm) + Lấy hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp : Zm = 275(MPa1/2) +Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH = Zε = √ √ = 1,76 sin αw 4−εα = 4−1 ,76 = 0,86 3 √ + Tính vận tốc vịng : n1 800 V1= π dw1 60000 = π 54 ,1 60000 = 2,26 m/s Với v = 2,26 m/s lấy cấp xác Tra bảng 9-1 lấy KHV = 1,35 + Tính ψd = ψa (u+1) (5 , 2+1) = 0,4 =1,24 2 Theo bảng 9-3 lấy KHB = 1,08 σH = √ 275.0 ,86 1,76 60881 ,25 1,35 1,08 = 173,8 MPa < [ σ H]= 419,5 MPa 54 , 68 , ,5,1 Thõa mản điềun kiện tiếp xúc b) kiểm tra độ bền uốn : -Tính ứng suất uốn theo cơng thức sau h σ F1 = 2T KFV KFB YF dw B m Theo Bảng 9-1, với v = 1-3 m/s, cấp xác 9, lấy KFv = 1,4 Theo Bảng 9-3, với v = 0,8 m/s, lấy KFβ = 1,15; Theo Bảng 9-6, với z1 = 22, x = 0, lấy YF1 = 3,75; z2 = 114,4, lấy YF2 = 3,6 σ F1 = 60881 ,25 ,1 , 1,15 3,75 = 79,698 MPa 54 , 68 , 2 , σ F YF = 79,698.3,6/3,75=76,51 MPa YF + So sánh : σ F1 = 76,698 < [ σ F1] = 269,8 MPa σ F2 = 76,51 < ¿F2] = 238,7 MPa σ F2 = Các bánh thõa mãn điều kiện uốn cho phép - Bước 8: Tính kích thước khác Đường kính đỉnh răng: •da1 = d1 + 2m = 54,1+2.2,5=59,1 (mm) •da2 = d2 + 2m = 281,32+2.2,5=286,32 (mm) Đường kính đáy răng: •df1 = d1 – 2,5m = 54,1-2,5.2,5=47,85 ( mm ) • df2 = d2 – 2,5m =281,32-2,5.2,5=275 (mm) - Bước 9: Tính lực tác dụng lên trục ổ 2T 60881 ,25 Ft1 = Ft2 = dw = = 2250,69 (N) 54 ,1 Fr1 = Fr2 = Ft1.tagα = 2250,69.tag20 = 819,18 (N) Phần II : Nguyên cứu, thiết kế trục Chương 1: Tổng quan chi tiết trục 1-Giới thiệu phân loại trục: Giới thiệu: •Trục chi tiết máy có cơng dụng chung, dùng để đỡ chi tiết máy quay, để truyền động, thực hai nhiệm vụ (Hình vẽ) •Dưới dạng sơ đồ, trục biểu diễn đường tâm, có vẽ thêm ổ để thể trục quay (Hình vẽ) h Sơ đồ trục truyền, trực tâm trục truyền chung Trục hộp giảm tốc +Phân loại trục - Tùy theo công dụng, trục phân thành: + Trục truyền, dùng để truyền mô men xoắn, trục mơ men uốn.( Hình 15-2.a) + Trục tâm, dùng đỡ chi tiết máy quay, có mơ men uốn tác dụng lên trục, khơng có mơ men xoắn ( Hình 15-2 b) + Trục truyền chung, vừa đỡ chi tiết máy quay, vừa truyền mô men xoắn Trên trục có mơ men uốn mơ men xoắn tác dụng.(Hình 15-2c) - Theo hình dạng đường tâm, trục chia ra: + Trục thẳng, đường tâm thẳng Đây loại trục thông dụng h + Trục khuỷu, đường tâm gấp khúc (Hình 15-3, b) Được dùng động đốt trong, bơm pít tơng + Trục mềm, đường tâm trục thay đổi hình dạng trình máy làm việc -Theo hình dạng trục, trục chia ra: + Trục trơn, trục có đoạn nhất, kích thước đường kính từ đầu đến cuối Trục có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, khó cố định dọc trục chi tiết máy khác trục + Trục bậc: gồm có nhiều đoạn trục đồng tâm, đoạn có kích thước khác Trục bậc có kết cấu phức tạp, khó gia cơng, dễ dàng cố định chi tiết máy khác trục Trong thực tế trục bậc dùng nhiều Hình 15-3:Trục thẳng, trục khuỷa, trục mềm 2- Các kích thước chủ yếu trục -Các phận trục + Đoạn trục, phần trục có đường sinh thẳng, đoạn trục trụ có kích thước đường kính Đoạn trục có kích thước đường kính khác + Bậc trục, chỗ chuyển tiếp hai đoạn trục + Đầu trục, hai mặt mút trục + Đoạn lắp ghép, đoạn trục dùng để lắp ghép với chi tiết máy khác h + Ngõng trục, đoạn trục dùng để lắp ổ trượt, ổ lăn + Vai trục, mặt để cố định chi tiết máy lắp trục, theo phương dọc trục + Rãnh then, dùng để lắp ghép then lên trục, cố định chi tiết máy lắp tren trục theo phương tiếp tuyến + Lỗ tâm đầu trục, dùng để lắp mũi chống tâm, định vị tâm trục máy gia công, thiết bị kiểm tra Các thơng số hình học chủ yếu trục - Đường kính đoạn trục, có ghi chữ ∅ với số đo trục Nếu không ghi đơn vị, số mm đường kính Kích thước đường kính phải có dung sai kèm theo Dung sai ghi số, k{ hiệu, ghi hai - Chiều dài đoạn trục, mm Tất đoạn trục phải ghi chiều dài, kể đoạn vát, đoạn làm rãnh Kích thước chiều dài ghi theo chuỗi, chọn chuỗi kích thước cho thuận tiện việc gia công kiểm tra trục Tất kích thước chiều dài phải có dung sai Các khâu khép kín khơng nên ghi (kích thước dung sai) h - Kích thước rãnh then, gồm chiều dài, chiều rộng, chiều sâu kích thước xác định vị trí rãnh then Các kích thước có dung sai Hình 10-4: Kích thước trục - Kích thước lỗ tâm, lấy theo tiêu chuẩn, để lắp vừa mũi chống tâm - Kích thước lỗ, rãnh khác trục - Độ nhám bề mặt, phải ghi cho tất bề mặt Nếu nhiều bề mặt có độ nhám ghi chung - Sai lệch hình dạng cho phép mặt trụ, mặt côn, tiết diện trục, đường - Sai lệch vị trí tương quan bề mặt, mặt với đường tâm chung trục (thường xác định đường tâm chung hai ngõng trục) 3-Một số điểm cần ý chọn kết cấu trục - Trên trục có nhiều rãnh then, rãnh then nên bố trí đường sinh trục, để gia cơng rãnh then lần gá chi tiết Nếu được, nên chọn kích thước chiều rộng rãnh then nhau, để gia công dao Nên dùng dao phay đĩa gia công rãnh then, để giảm bớt tập trung ứng suất ( Hình 15-6) - Tại chỗ bậc trục ln có tập trung ứng suất, vết nứt thường xuất Cố gắng giảm tối đa số bậc trục Kích thước đường kính hai đoạn trục kề chênh lệch tốt; bậc có vai trục, độ cao tối thiểu bậc (h) chọn đủ để hạn chế dịch chuyển dọc trục chi tiết máy lắp trục Tại chỗ bậc nên làm cung lượn chuyển tiếp, bán kính cung lượn lớn tốt; chỗ bậc có vai, bán kính lớn chọn cho không ảnh hưởng đến tiếp xúc bạc với vai trục ( Hình 15-7) h - Kích thước đường kính ngõng trục lắp với vịng ổ lăn, phải lấy theo dãy số tiêu chuẩn, mm d = 8; 9; 10; 12; 15; 17; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; mm - Đường kính đọan trục lắp ghép với bạc nên lấy theo dãy số tiêu chuẩn, để thuận tiện cho việc kiểm tra kích thước; d = 15 ; 16 ; 17 ;18 ; 19 ; 20 ; 21 ; 22 ; 24 ; 25 ; 26 ; 28 ; 30 ; 32 ; 34 ; 36 ; 38 ; 40 ; 42 ; 45 ; 48 ; 50 ; 52 ; 55; 60 ; 63; 65 ; 70 ; 80 ; 85 ; 95 ; 100 ; 105 ; 110 ; 120 ; 125 ; 130 ; 140 ; 150; 160 mm - Hạn chế đến mức tối đa việc làm rãnh, lỗ, vết khắc trục, (Hình 15-8) - Dung sai kích thước, sai lệch cho phép hình dạng hình học, vị trí tương quan độ nhám bề mặt cần chọn hợp Nếu chọn cao mức cần thiết gây khó khăn cho việc gia cơng làm tăng giá thành chi tiết máy Nếu chọn thấp không đảm bảo khả làm việc chi tiết máy - Trên đoạn trục có kích thước danh nghĩa, hai phần có dung sai khác nhau, hai phần có đường phân cách, phải ghi riêng kích thước dung sai cho phần 4- Các dạnh hỏng hóc trục tiêu tính tốn : h - Các dạng hỏng sau + Gẫy trục Trục bị tách rời thành hai nửa, làm việc nữa, ngồi gây nguy hiểm cho người chi tiết máy lân cận Gẫy trục tải đột ngột, mỏi + Trục bị cong vênh Nếu ứng suất lớn, trục bị biến dạng dư, trở nên cong vênh, làm việc tốt Thường tải trọng lớn, tải trung bình tác dụng thời gian dài, trục bị lưu biến + Trục bị biến dạng đàn hồi lớn Nếu trục không đủ độ cứng, biến dạng võng trục, xoắn trục lớn làm ảnh hưởng đến ăn khớp truyền trục; biến dạng góc xoay lớn dẫn đến kẹt ổ + Bề mặt lắp ghép trục bị dập Dùng mối ghép có độ dơi q lớn, làm dập bề mặt trục, phải bỏ trục + Mòn ngõng trục Đặc biệt ngõng trục lắp với ổ trượt Mòn mức cho phép, phải thay trục + Trục bị dao động mức cho phép Sẽ làm tăng biến dạng trục, tăng tải trọng tác dụng lên trục, dẫn đến hỏng trục + Trục bị ổn định Một số trục dài, mảnh (l/d >15), chịu tải trọng dọc trục lớn, trục bị uốn cong ổn định Giảm đáng kể khả làm việc trục - Các tiêu tính tốn: σ ≤ [σ ] S ≥ [S] Nếu có tải trọng tải, cần kiểm tra theo tiêu: σ qt≤ [σ qt] Đối với trục dài, mảnh (l/d > 25) cần kiểm tra tiêu độ cứng: y ≤ [y] , θ ≤ [θ] , φ ≤ [φ] Đối với trục tương đối mảnh (l/d > 7), chịu lực dọc trục lớn, cần kiểm tra điều kiện ổn định: Fa ≤ Fgh Trong đó: σ ứng suất xuất tiết diện trục, [σ ] ứng suất cho phép trục theo sức bền mỏi, S hệ số an tồn tính tiết diện trục, [S] hệ số an toàn cho phép trục, σ qt ứng suất tải trọng tải gây nên tiết diện trục h [σ qt] ứng suất cho phép trục theo sức bền tĩnh y, θ, φ biến dạng trục chịu tải [y], [θ], [φ]là biến dạng cho phép trục Fa lực tác dụng theo dọc trục Fgh giá trị giới hạn lực dọc tác dụng lên trục 5- Thiết kế gần trục: Đầu đề toán: Giả thiết: Cho biết chức trục; biết tải trọng tác dụng lên trục Kết luận: Tính kích thước chiều dài đường kính gần đoạn trục Các bước giải toán - Chọn vật liệu, cách nhiệt luyện, xác định ứng suất cho phép [] - Xác định chiều dài đoạn trục: + Trong số trường hợp, chiều dài đoạn trục cho trước + Trong đa số trường hợp, chiều dài đoạn trục chưa biết Vì chưa biết chiều rộng ổ, chiều dài may chi tiết lắp trục, như: bánh răng, bánh đai, đĩa xích, khớp nối Trong trường hợp phải xác định kích thước đường kính sơ trục dsb + Dựa vào kích thước dsb ta chọn ổ đỡ trục, biết chiều rộng B ổ, lấy theo Bảng 15-1 Sau có B tính chiều dài ngõng trục + Dựa vào kích thước dsb chọn chiều dài may (lmo) chi tiết máy lắp trục, thông thường lấy lmo = (11,5).dsb, tùy theo mói ghép chặt hay lỏng; + Đường kính sơ trục dsb xác định theo cách sau: * Đối với trục có số vịng quay vịng quay động điện, lấy dsb 0,8 1,2 đường kính trục động h * Đường kính trục bị dẫn truyền hộp giảm tốc, lấy dsb 0,30,35 giá trị khoảng cách trục * Tính theo cơng thức kinh nghiệm dsb mm Trong P cơng suất trục, kW n số vòng quay trục, v/ph [] ứng suất xoắn cho phép Có thể lấy [] = 2030 MPa, trục hộp giảm tốc quan trọng lấy [] = 1215 MPa - Vẽ sơ đồ tính trục (Hình 15-11) Sau biết chiều dài đoạn trục, xác định vị trí điểm đặt tải trọng - Đặt tải trọng lên sơ đồ tính trục - Phân chia tải trọng hai mặt phẳng toạ độ Ozx Ozy Tính phản lực gối tựa - Vẽ biểu đồ mô men uốn mặt phẳng tọa độ, vẽ biểu đồ mô men xoắn - Giả sử tiêu 15-1 thỏa mãn, tính đường kính trục di tiết diện thứ i tính theo cơng thức: di (15-5) , + Trong đó, mơ men tương đương, Mtdi = √𝑀𝑥𝑖2 + 𝑀𝑦𝑖2 + 0,75.𝑇𝑖 - Vẽ kết cấu trục Đặt kích thước tính vào đoạn trục tương ứng Chọn kích thước cịn lại để hoàn chỉnh kết cấu trục đảm bảo lắp ghép thuận tiện gây tập trung ứng suất - Vẽ sơ đồ tính trục, đặt tải trọng lên sơ đồ tính trục (Xem hình 15-11) - Phân chia tải trọng hai mặt phẳng toạ độ, tính phản lực gối tựa - Vẽ biểu đồ mô men uốn, mô men xoắn - Xác định giá trị a, m, a, m tiết diện - Tính hệ số an tồn Si tiết diện theo công thức 15-6 - So sánh giá trị Si [S], rút kết luận Nếu Si [S], tiết diện trục đủ sức bền mỏi h Nếu Si < [S], trục bị gẫy tiết diện 6- Thiết kế xác trục : Thiết kế trục theo tiêu xác, ta có kết cấu xác trục theo sức bền mỏi Đầu đề toán Giả thiết: Cho biết chức trục; biết tải trọng tác dụng lên trục Kết luận: Tính kích thước chiều dài đường kính xác đoạn trục Các bước giải toán - Chọn vật liệu, cách nhiệt luyện, xác định ứng suất cho phép []; xác định giá trị hệ số an tồn cho phép [S] - Tính đường kính sơ trục, xác định chiều rộng ổ, chiều dài may bánh răng, bánh đai, đĩa xích, khớp nối lắp trục - Xác định chiều dài đoạn trục, vẽ sơ đồ tính trục (Xem Hình 1511) - Đặt tải trọng lên sơ đồ tính, tính phản lực gối tựa - Vẽ biểu đồ mô men uốn, mơ men xoắn - Xác định đường kính gần tiết diện trục - Vẽ kết cấu gần trục - Tính hệ số an toàn Si tiết diện thứ i trục Hệ số an toàn tiết diện trục xác định theo công thức: S= 𝑆 +𝑆 2 (15-6) Trong đó: S hệ số an tồn xét riêng cho ứng suất uốn, 𝑆 = −1 𝑘 𝑎+ 𝑚 S hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất xoắn, 𝑆 = 𝑘 𝑎−+1.𝑚 -1 giới hạn mỏi uốn; -1 giới hạn mỏi xoắn, a biên độ ứng suất uốn, m ứng suất uốn trung bình Đối với h trục máy thơng dụng, lấy giá trị m = 0; a biên độ ứng suất xoắn, m ứng suất xoắn trung bình Đối với trục máy thơng dụng, lấy giá trị 05𝑇 k, k hệ số tập trung ứng suất hình dạng trục , hệ số tập trung ứng suất kích thước tuyệt đối tiết diện trục , hệ số ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi hệ số tập trung ứng suất kể đến tăng bền bề mặt trục 7- Kiểm tra trục theo tải trọng tải: - Tải trọng tải xuất thời gian ngắn, tượng bất thường máy, tượng kẹt tắc tức thời, mở máy đột ngột với gia tốc lớn - Tải trọng tải thường cho dạng cơng suất lớn xuất máy Pmax = Kqt.P, mô men xoắn cực đại Tmax = Kqt.T Kqt gọi hệ số tải Giá trị Kqt thường dao động khoảng từ 1,3 đến 2,5 Ứng suất tải qt tiết diện trục tính theo cơng thức: qt = Kqt. Ứng suất q tải cho phép [qt] lấy 0,8 lần giới hạn chảy vật liệu trục [qt] = 0,8.ch +Đầu đề toán kiểm tra trục theo tải trọng tải: Giả thiết: Cho trục với đầy đủ kết cấu vật liệu; biết tải trọng tải tác dụng lên trục khoảng thời gian ngắn Kết luận: Kiểm tra xem với tải trọng tải tiết diện trục có đủ sức bền tĩnh hay khơng? +Các bước giải tốn Tính ứng suất qti tiết diện nguy hiểm thứ i trục Nên tính tốn cho số tiết diện -Xác định giá trị ứng suất cho phép [qt] So sánh giá trị ứng suất qti tiết diện với giá trị cho phép, kết luận Nếu tiết diện trục thỏa mãn điều h kiện qti [qt], trục đủ sức bền tĩnh Nếu có tiết diện không thỏa mãn điều kiện qti [qt], trục không đủ sức bền tĩnh Chương 2: Thiết kế vào trục, trục hộp giảm tốc 1-Trình tự thiết kế trục: - Chọn vật liệu chế tạo trục, xác định ứng suất cho phép, chọn hệ số an tồn cho phép [S] - Tính sơ đường kính trục - Xác định chiều dài đoạn trục - Vẽ sơ đồ tính trục, đặt tải btrojng lên sơ đồ tính - Tính phản lực gối tựa - Vẽ biểu đồ mô men uông, biểu đồ mô men xoắn - Tính đường kính đoạn trục - Vẽ kết cấu gần trục - Tính hệ số an tồn Si cho đoạn trục - Kiểm tra xác đường kính đoạn trục - Kiểm tra sức bền tĩnh trục theo tải trọng tải - Vẽ kết cấu xác trục 2- Xác định chiều dài đoạn trục: ( theo đầu đề thiết kế ) 3-Tính tốn thiết kế trục I: Giá trị hệ số chọn theo Bảng 15-2 - So sánh Si với [S] Nếu Si < [S], ta phải tăng kích thước tiết diện i lên, kiểm tra lại Nếu [S] < Si < 1,5.[S], ta giữ nguyên kích thước tiết diện i Nếu Si 1,5.[S], dư bền, xem xét để giảm kích thước đường kính tiết diện i kiểm tra lại Nếu việc giảm kích thước, ảnh hưởng đến điều kiện lắp ghép chi tiết máy trục, khác với kích thước tiêu chuẩn, phải giữ nguyên kích thước đường kính trục tiết diện i - Lần lượt kiểm tra điều chỉnh kích thước tất tiết diện h trục Tiết diện tiết diện đoạn trục tham gia mối ghép, tiết diện có tập trung ứng suất hay bị hỏng hóc - Vẽ kết cấu xác trục Thiết lập vẽ chế tạo trục h
Ngày đăng: 04/04/2023, 09:28
Xem thêm:
