TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN HÊ DẤN ĐỘNG BĂNG TẢI Giảng viên HD PGS TS Văn Hữu Thịnh Lớp học phần MMCD230323 2.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN HÊ DẤN ĐỢNG BĂNG TẢI Giảng viên HD: PGS.TS Văn Hữu Thịnh Lớp học phần: MMCD230323_22_2_09CLC Sinh viên thực hiện: NguyễnThanh Phúc MSSV: 21144113 Nhóm: Lớp thứ sáng 7-tiết 1,2,3 TP.Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2023 Trường ĐHSPKT TP HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ- CHI TIẾT Khoa Cơ khí Chế tạo máy MÁY Bộ mơn Thiết kế máy TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI HK: II, Năm học: 2022-2023 Đề: 05 Phương án:15 Giảng viên môn học: PGS.TS Văn Hữu Thịnh Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Phúc MSSV:21144113 Đông điện Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc cấp trục vít-bánh vít Nối trục đàn hồi Băng tải Hình 1: hệ dẫn động băng tải Hình 2: Sơ đồ tải trọng SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: Lực kéo băng tải F (N):6000 Vận tốc vịng băng tải V(m/s):0.3 Đường kính tang D (mm):300 Số năm làm việc a(năm):4 Số ca làm việc: (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc:300 ngày/năm Góc nghiêng đường nối tâm truyền @:150 Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 thuyết minh tính tốn gồm: 1.Chọn động điện phân phối tỷ số truyền 2.Tính tốn thiết kế truyền ngồi HGT Tính tốn thiết kế truyền HGT 4.Tính tốn thiết kế trục HGT MỤC LỤC I.Chọn động điện phân phối tỷ số truyền 1.Chọn động điện 2.Phân phối tỉ số truyền II.Thiết kế truyền HGT (Thiết kế truyền đai thang) 1.Thông số đầu vào 2.Tỷ số truyền thực tế 3.Khoảng cách trục a 4.Chiều dài đai (L) 5.Kiểm nghiệm đai tuổi thọ 6.Tính góc ơm α1 7.Tính số đai Z 8.Chiều rộng bánh đai 9.Lực tác dụng lên trục 10.Bảng thông số truyền đai tính III.Thiết kế truyền HGT (Thiết kế truyền trục vít) 1.Tính tốn sơ vận tốc trượt 2.Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] 3.Ứng suất uốn ứng suất tiếp cho phép [σF] cho sơ đồ tải trọng tĩnh 4.Tính thiết kế 5.Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 10 6.Kiểm nghiệm độ bền uốn 11 7.Tính nhiệt truyền động trục vít 11 8.Các thông số truyền 12 IV.Tính tốn thiết kế hai trục hộp giảm tốc 13 1.Chọn vật liệu 13 2.Xác định tải trọng tác dụng lên trục 14 3.Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 14 4.Xác định đường kính tiết diện thành phần trục 15 4.1.Tính tốn phản lực, moment uốn đường kính trục tiết diện trục I 15 4.2 Tính tốn phản lực, moment uốn đường kính trục tiết diện trục II 19 5.Tính tốn độ bền mỏi 23 6.Tính tốn kiểm nghiệm độ bền uốn then 25 Tài liệu tham khảo 27 I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.Chọn động điện -Công suất trục công tác : P= F.v 1000 = 6000.0,3 =1,8kW 1000 -Cơng suất tính: P=Pt (Do tải trọng tĩnh) -Công suất cần thiết trục động cơ: Pct = 𝑃𝑡 η 1.8 = 0,76 = 2,36 kW -Với: η = ηnt.ηđ.ηtv.ηơ3 = 1.0,96.0,82.0,993 = 0,76 Trong đó: - ηnt: Hiệu suất nối trục - ηđ: Hiệu suất truyền đai - ηtv: Hiệu suất trục vít - ηô: Hiệu suất truyền ổ lăn -Tốc độ quay trục công tác: v= π.𝐷.𝑛 60.1000 ⇒n= v.60.1000 𝜋.𝐷 = 0,3.60.1000 𝜋.300 = 19,1 v/ph -Chọn usb=30 (uđ=2, utv=15) =>nsb = usb.n = 30.19,1 = 573 v/ph -Theo nguyên lý làm việc cơng suất động phải lớn công suất làm việc (ứng với hiệu suất động cơ) ta phải chọn động có công suất lớn công suất làm việc -Theo bảng P1.3/238 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” với Pct = 2,36 < 3,0 ta chọn động 4A112MB8Y3 -Tốc độ quay nđc = 701 v/ph -Pđc = 3,0 kW; nđb = 750 v/ph Phân phối tỉ số truyền -Tỉ số truyền chung: u= 𝑛đ𝑐 𝑛 = 701 19,1 = 36,70 -Chọn trước uđ = 2,82 utv = 𝑢 𝑢𝑡𝑣 = 36,70 2,82 = 13,0 ut = uđ utv = 2,82 13,0 = 36,66 -Kiểm tra ∆𝑢: ∆𝑢 =⃒ ut-u ⃒ =⃒36,66-36,70⃒= 0,04 < 0,09 => Thoả điều kiện sai số cho phép -Công suất: P3 = P = 1,8kW 𝑃3 P2 = P1= 𝜂ô = 1,8 = 0,99 𝑃2 𝜂ô.𝜂𝑡𝑣 𝑃1 Pm = 𝜂ô.𝜂đ = = 1,82Kw 1,82 0,99.0,82 2,24 0,99.0,96 = 2,24kW = 2,36kW -Số vòng quay phút: n1 = n2 = 𝑛đ𝑐 𝑢đ 𝑛1 𝑢𝑡𝑣 = = 701 2,82 = 248,58 v/ph 248,58 13,0 = 19,12 v/ph n2 = n3 -Môment xoắn: Tm = T1 = T2 = T3 = Trục 9,55.106 𝑃𝑚 𝑛đ𝑐 9,55.106 𝑃1 𝑛1 9,55.106 𝑃2 𝑛2 9,55.106 𝑃3 𝑛3 = = = = 9,55.106 2,36 701 9,55.106 2,24 248,58 9,55.106 1,82 19,12 9,55.106 1,8 Động 19,12 = 32151Nmm = 86057 Nmm = 909048 Nmm = 899058 Nmm I II III Thơng số u uđ=2,82 utv=13 unt=1 n(vịng/phút) nđc=701 n1=248,58 n2=19,12 n3=19,12 P(kW) Pm=2,36 P1=2,24 P2=1,82 P3=1,8 T(Nmm) Tm=32151 T1=86057 T2=909048 T3=899058 II THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN NGỒI CỦA HỢP GIẢM TỐC (Thiết kế truyền đai thang) 1.Thơng số đầu vào Công suất bánh đai dẫn Pm=2,36 (kW) Tốc độ quay bánh đai dẫn nđc=701 (v/ph) Tỷ số truyền u=2,82 -Chế độ làm việc: ca/ngày -Tra sách: “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển/59” -Theo số liệu cho trước ta có v=0,3 (m/s) < vmax= 25 (m/s) => ta dùng đai thường -Theo thông số đầu vào ta chọn loại tiết diện đai là: Ƃ +Ký hiệu: Ƃ với thông số sau: +Kích thước tiết diện: bt=14 b = 17 d1 = (140 ÷ 280) mm h = 10,5 l = (800 ÷ 6300) mm y0 = A = 138 -Tính đường kính trục: -Tra sách: “ tính toán thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển/bảng 4.13/59” • Chọn d1=224 (mm) -Vận tốc đai: Vđ = π.d1nđc π.224.701 = = 60000 60000 8,22 (m/s) => Thoả điều kiện vđ < vmax= 25 (m/s) • Tính đường kính d2 ε: Hệ số trượt, với ε = 0,01 - 0,02 Chọn ε = 0,02 d2=d1.u.(1- ε) =224.2,82.(1-0,02) =619,05 (mm) Tra bảng 4.26/67 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” =>Chọn d2 = 630 (mm) 2.Tỷ số truyền thực tế utt = d2 630 = =2,87 d1.(1− ε) 224.(1−0,02) u −u 2,87−2,82 ∆u =⃒ tt ⃒ 100% = ⃒ ⃒.100%=1,77% < 2% 2,82 u => nằm khoảng cho phép =>Thoả điều kiện giới hạn cho phép 3.Khoảng cách trục a -Theo tỷ số truyền thực tế utt=2,87 bảng 4.14/60 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” ta tính được: asb=1,026.d2=1,026.630=646,4 (mm) -Trị số a cần thỏa điều kiện: 0,55(d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2) 0,55(224 + 630) + 10,5 ≤ a ≤ 2(224 + 630) 480,2 ≤ a ≤ 1708 =>Với asb=646,4 (mm) thoả điều kiện 4.Chiều dài đai (L) L=2asb+ π.(d1+d2) (d2−d1)^2 + 4asb = 2.646,4+ π.(224+630) (630−224)^2 + 4.646,4 = 2698,01 (mm) -Tra bảng 4.13/59 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, ta =>Chiều dài đai theo tiêu chuẩn L=2800 (mm) 5.Kiểm nghiệm đai tuổi thọ v i = ≤[ imax ] =10 lần/s L Trong đó: i: số lần đai v: vận tốc đai L: chiều dài đai (L=2800 mm = 2,8m) =>i= 8,22 2,8 = 2,936 lần/s ≤ 10 lần/s =>Thoả điều kiện bền ✓ Tính xác khoảng cách trục a a= λ+√(λ2 − 8Δ2 ) Trong đó: λ = L- π (d1+d2) (224+630) 2 ∆= =>a = =2800- π (d2−d1) = (630−224) 1458,54+√[(1458,54)2 −8.(203)2 ] = 1458,54 (mm) = 203 = 699,82 (mm) ≈ 700 (mm) =>Với a= 700 (mm) thoả điều kiện Sau bố trí truyền tăng giảm hai phía +Phía tăng: ∆A = 0,03.L = 84 (mm) +Phía giảm: ∆A = 0,015.L = 42 (mm) 6.Tính góc ơm 𝛂𝟏 ❖ Điều kiện α1 ≥ 120° -Góc ơm α1 bánh đai dẫn tính theo cơng thức (4.7)/54 sách “ tính toán thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” α1 = 180o- (d2−d1).57o a = 180o- (630−224).57o 700 = 146,94o ≈ 147 o ≥ 120o =>Thoả điều kiện góc ôm 7.Tính số đai Z -Số đai Z tính theo cơng thức (4.16)/60 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” Z= 𝑃1 𝐾đ [𝑃o ].𝐶α 𝐶𝑙 𝐶u 𝐶z Trong đó: +P1=2,36 kW: cơng suất bánh dẫn +[P0]=3,43 m/s với vđ=8,22 m/s: công suất cho phép (tra bảng 4.19/62 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) + Kđ: hệ số tải trọng tĩnh (tra bảng 4.7/55 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) IV TÍNH TỐN THIẾT KẾ HAI TRỤC HỢP GIẢM TỐC 1.Chọn vật liệu -Chọn vật liệu chế tạo trục thép C45 cải thiện: +Giới hạn bền σb = 600 (MPa) +Giới hạn chảy σch = 340 (MPa) -Ứng suất xoắn cho phép: [τ] = 15 – 30 (MPa), lấy giá trị nhỏ trục vào lấy giá trị lớn trục hộp giảm tốc -Xác định sơ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k = 1;2 -Đường kính trục xác định theo cơng thức 10.9/188 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) d1 ≥ 3√( 𝑇1 ) = 3√( 0,2.[τ] 86057 0,2.15 ) = 30,61 (mm) =>Chọn d1 = 31 (mm) 13 d2 ≥ 3√( 𝑇2 ) = 3√( 0,2.[τ] 909048 0,2.30 ) = 53, 31 (mm) =>Chọn d2 = 54 (mm) 2.Xác định tải trọng tác dụng lên trục -Lực tác dụng từ truyền trục vít – bánh vít +Lực dọc trục, Fa1: Fa1 = Ft2 = 𝑇2 𝑑2 = 2𝑇1 ɳ.𝑢 𝑑2 2.86057.0,71.13,0 = 416 = 3818,78 (N) +Lực vòng, Ft1: Ft1 = Fa2 = Fa1.tan(γ±φ) = 3818,78.tan(14,07+4,57) = 1285,9 (N) +Lực hướng tâm, Fr1: Fr1 = Fr2 = Fa1 = 3818,78 𝑐𝑜𝑠𝜑 tan(α).cos(γ) cos (γ+φ) cos (4,57) tan(20).cos(14,07) = 1418,27 (N) cos (14,07+4,57) Trong đó: +α = 20: góc prơfin mặt cắt dọc trục vít +d2 = 416 (mm): đường kính vịng chia bánh vít +T2 = T1.ɳ.u: moment xoắn trục bánh vít +γ = 14,07: góc vít -Lực tác dụng từ truyền đai thang: Fđ = Fr = 537,23 (N) -Lực tác dụng từ nối trục đàn hồi: Fk = 0,25 2𝑇2 𝐷t = 0,25 2.909048 = 2840,78 (N) 160 -Với Dt = 160 đường kính vịng trịn qua tâm chốt nối trục đàn hồi (tra bảng 16.10a/69 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 2-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) 3.Xác định khoảng cách giữa gối đỡ điểm đặt lực -Dựa vào bảng 10.2/189 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) Ta có: -Chiều rộng ổ lăn: b01 = 21 (mm) b02 = 29 (mm) -Áp dụng công thức 10.10; 10.11; 10.13/189 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) +Chiều dài mayơ trục I: lm12 = (1,2÷1,5).d1 = (1,2÷1,5).31= (37,2÷46,5) (mm) =>Chọn lm12 = 42 (mm) +Chiều dài mayơ bánh vít thứ trục II: 14 lm22 = (1,2÷1,8).d2 = (1,2÷1,5).54 = (64,4÷97,2) (mm) =>Chọn lm22 = 81 (mm) +Chiều dài mayơ nửa nối trục đàn hồi trục II: lm23 = (1,4÷2,5).d2 = (1,4÷2,5).54 = (75,6÷135) (mm) =>Chọn lm23 = 105 (mm) -Các kích thước liên quan đến chiều dài trục chọn theo bảng 10.3/189 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) k1 = 10 (mm) k2 = 10 (mm) k3 = 15 (mm) hn = 17 (mm) -Kết tính tốn khoảng cách lki trục thứ k từ gối đỡ đến chi tiết quay thứ sau: l12 = -lc12 = -[0,5.(lm12 + b01) + k3 + hn] = -[0,5.(42 + 21) + 15 + 17] = -63,5 (mm) l11 = (0,9÷1).daM2 = (0,9÷1).416 = (374,4÷416) (mm) =>Chọn l11 = 400 (mm) -Với daM2: đường kính ngồi bánh vít • l13 = 𝑙11 = 400 = 200 (mm) • l22 = 0,5.(lm22 + b02) + k1 + k2 = 0,5.(81 + 29) +10 + 10 = 75 (mm) • l21 = 2.l22 = 2.75 = 150 (mm) • lc23 = [0,5.(lm23 + b02) + k3 + hn] = [0,5.(105 + 29) +15 + 17] = 99 (mm) • l23 = l22 + lc23 = 75 +99 = 174 (mm) 4.Xác định đường kính tiết diện thành phần trục 4.1Tính tốn phản lực, moment uốn đường kính trục tiết diện trục I Chọn hệ trục toạ độ hình vẽ: -Moment uốn trục vít: Ma1 = Fa1 𝑑1 = 3818,78 128 = 244402 (N.mm) -Chuyển mơ hình tính tốn từ chi tiết máy mơ hình sức bền vật liệu -Phương trình cân moment B theo phương Y: Σ MB = -Fđy.AB + Ma1 – Fr1.BC + YD.BD = -Fđ.sin(180o-147o).l12 + Ma1 – Fr1.l13 + YD.l11 = -537,23.sin(180o-147o).63,5 + 244402 – 1418,27.200 +YD.400 = => YD = 144,58 (N) 15 -Phương trình cân moment B theo phương X: Σ MB = -Fđx.AB – Ft1.BC + XD.BD = -Fđ.cos(180o-147o).l12 – Ft1.l13 + XD.l11 = -537,23.cos(180o-147o).63,5 – 1285,9.200 + XD.400 = => XD = 714,48 (N) -Phương trình cân lực theo trục X: Σ X = -Fđx – XB + Ft1 - XD = -Fđ.cos(180o-147o) - XB + Ft1 - XD = -537,23.cos(180o-147o) – XB + 1258,9 – 714,48 = => XB = 120,86 (N) -Phương trình cân lực theo trục Y: Σ Y = -Fđy – YB + Fr1 – YD = -Fđ.sin(180o-147o) – YB + Fr1 – YD = -537,23.sin(180o-147o) – YB + 1418,27 – 144,58 = => YB = 981,09 (N) -Tính moment uốn tương đương: Mtđj = √(Mj2 + 0,75.T2) (N.mm) +Với Mj = √(Mxj2 + Myj2) T: Moment xoắn trục, T1 = 86057 (N.mm) -Từ công thức biểu đồ moment trên, ta tính moment uốn vị trí tương ứng A, B, C, D: +M(A)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[02 + 02 + 0,75.( 86057)2] M(A)tđ = 74528(N.mm) +M(B)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[(18580)2 + (28611)2 + 0,75.( 86057)2] M(B)tđ = 81964 (N.mm) +M(C)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[(273318)2 + (142895)2 + 0,75.( 86057)2] M(C)tđ = 317295(N.mm) +M(D)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[02 + 02 + 0,75.02] M(D)tđ = (N.mm) -Tính đường kính trục tiết diện j theo công thức: dj = √( 𝑀tđj ) 0,1.[𝜎1 ] -Trong đó: [σ1]: ứng suất cho phép thép chế tạo trục I (tra bảng 10.5/195 sách “ tính tốn thiết kế16 Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) Với d1 = 31 (mm) =>[σ1] = 62,35 (MPa) (công thức nội suy) -Từ đó, ta tính đường kính trục qua tiết diện A, B, C, D: • d1(A) = 3√( • d1(B) = 3√( • d1(C) = 3√( 𝑀tđ (𝐴) ) = 3√( 74528 ) = 22,86 (mm) 0,1.[𝜎1 ] 0,1.62,35 𝑀tđ (𝐵) 81964 ) = 3√( ) = 23,60 (mm) 0,1.[𝜎1 ] 0,1.62,35 𝑀tđ (𝐶) 317295 ) = 3√( 0,1.[𝜎1 ] ) = 37,06 (mm) 0,1.62,35 -Với M(D)tđ = 0, để phù hợp với kết cấu lắp đặt, nên chọn đường kính B đường kính D => d1(B) = d1(D) = 23,60 (mm) -Do trị số tiết diện lắp ổ lăn, bánh lăn, bánh đai khớp nối phải lấy theo tiêu chuẩn nên ta có: d1(A) = 24 (mm) d1(B) = d1(D) = 25 (mm) d1(C) = 38 (mm) 17 18 4.2Tính tốn phản lực, moment uốn đường kính trục tiết diện trục II Chọn hệ trục toạ độ hình vẽ: -Moment uốn bánh số 2: Ma2 = Fa2 𝑑2 = 1285,9 416 = 267467 (N.mm) -Chuyển mơ hình tính tốn từ chi tiết máy mơ hình sức bền vật liệu -Phương trình cân moment A theo phương Y: Σ MA = Fr2.AB + Ma2 – YC.AC = Fr2.l22 + Ma2 – YC.l21 = 1418,27.75 + 267467 – YC.150 = => YC = 2492,25 (N) -Phương trình cân moment A theo phương X: Σ MA = -Ft2.AB – XC.AC + FK.AD = -Ft2.l22 – XC.l21 + FK.l23 = -3818,78.75 – XC.150 + 2840,78.174 = => XC = 1385,9 (N) -Phương trình cân lực theo trục X: Σ X = –XA + Ft2 + XC – FK = 19 –XA + 3818,78 + 1385,9 – 2840,78 = => XA = 2363,9 (N) -Phương trình cân lực theo trục Y: Σ Y = –YA – Fr2 + YC = –YA – 1418,27 + 2492,25 = => YA = 1073,98 (N) -Tính moment uốn tương đương: Mtđj = √(Mj2 + 0,75.T2) (N.mm) +Với Mj = √(Mxj2 + Myj2) T: Moment xoắn trục, T2 = 909048 (N.mm) -Từ công thức biểu đồ moment trên, ta tính moment uốn vị trí tương ứng A, B, C, D: +M(A)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[02 + 02 + 0,75.02] M(A)tđ = (N.mm) +M(B)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √(Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[(186918)2 + (177293)2 + 0,75.( 909048)2] M(B)tđ = 828340 (N.mm) +M(C)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[02 + (68176)2 + 0,75.( 909048)2] M(C)tđ = 790205 (N.mm) +M(D)tđ = √(Mj2 + 0,75.T2) = √( Mxj2 + Myj2 + 0,75.T2) = √[02 + 02 + 0,75.( 909048)2] M(D)tđ = 787259 (N.mm) -Tính đường kính trục tiết diện j theo cơng thức: dj = √( 𝑀tđj ) 0,1.[𝜎1 ] -Trong đó: [σ1]: ứng suất cho phép thép chế tạo trục I (tra bảng 10.5/195 sách “ tính tốn thiết kếTập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”) -Với d2 = 54 (mm) =>[σ2] = 49,84 (MPa) (công thức nội suy) -Từ đó, ta tính đường kính trục qua tiết diện A, B, C, D: • d2(B) = 3√( • d2(C) = 3√( 𝑀tđ (𝐵) ) = 3√( 828340 ) = 54,98 (mm) 0,1.[𝜎2 ] 0,1.49,84 𝑀tđ (𝐶) 790205 ) = 3√( 0,1.[𝜎2 ] • d2(D) = 3√( 𝑀tđ (𝐷) ) = 3√( 0,1.[𝜎2 ] ) = 54,11 (mm) 0,1.49,84 787259 ) = 54,06 (mm) 0,1.49,84 Với M(A)tđ = 0, để phù hợp với kết cấu lắp đặt, nên chọn đường kính A đường kính 20 C => d2(A) = d2(C) = 54,13 (mm) -Do trị số tiết diện lắp ổ lăn, bánh lăn, bánh đai khớp nối phải lấy theo tiêu chuẩn nên ta có: d2(A) = d2(C) = 55 (mm) d2(B) = 55 (mm) d2(D) =55 (mm) 21 22 5.Tính tốn độ bền mỏi -Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện: sj = 𝑠σj 𝑠τj √[(𝑠σj )^2.(𝑠τj )^2] ≥ [s] -Trong đó: [s]: hệ số an tồn cho phép, [s] = (1,5÷2,5) +sσj, 𝑠τj : hệ số an tồn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện j: sσj = sτj = 𝜎−1 𝑘σdj 𝜎aj + 𝛹σj 𝜎mj τ−1 𝑘τdj τaj + 𝛹τj τmj +Với thép C45 có σb = 600 (MPa), σ – = 0,436 σb = 0,436.600 = 261,6 (MPa), τ – = 0,58 σb – = 0,58.261,6 = 151,728 (MPa) Theo bảng 10.7/197 sách “ tính tốn thiết kếTập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”), ta có Ψσ = 0,05, Ψτ = +Với trục quay, ứng suất pháp (uốn) thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: σmj = 0; σaj = σmaxj = Mj𝑊j =>sσj = 𝜎−1 𝑘σdj 𝜎aj +Vì trục làm việc theo chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kỳ mạch động: τmj = τaj = τm𝑎𝑥j2 = τj2W0j => sτj = τ−1 𝑘τdj τaj -Với Wj W0j moment cản uốn moment cản xoắn tiết diện j trục, xác định theo bảng 10.6/196 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” -Dực vào kết cấu trục biểu đồ moment tương ứng, thấy tiết diện nguy hiểm trục là: + Trục I: vị trí lắp bánh đai A, vị trí lắp ổ lăn B, vị trí lắp trục vít C + Trục II: vị trí lắp bánh vít B, vị trí lắp ổ lăn C, vị trí lắp khớp nối D -Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trục theo k6, bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then -Kích thước then tra bảng 9.1a/173 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển” -Trị số moment cản uốn moment cản xoắn tra bảng 10 23 Đường kính trục b×h t1 W (mm3) Wo (mm3) A 24 8×7 1091 2448 B 25 - - 1534 3068 C 38 10×8 4671 10058 B 60 18×11 18256 39462 C 55 - - 16334 32668 D 55 16×10 14238 30572 Trục Tiết diện I II -Xác định hệ số Kσdj Kτdj tiết diện nguy hiểm theo công thức: Kσdj = Kτdj = 𝐾σ +𝐾x −1 𝜀σ 𝐾y 𝐾τ +𝐾x −1 𝜀τ 𝐾y +Các trục gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5…0,63 μm, theo bảng 10.8/197 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, ta hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Kx = 1,06 +Không dùng biện pháp tăng bền bề mặt, hệ số tăng bền Ky = +Theo bảng 10.12/199 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất rãnh then ứng với vật liệu có σb = 600 (MPa), Kσ = 1,76, Kτ = 1,54 Theo bảng 10.10/198 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, tra hệ số kích thước 𝜀σ 𝜀τ ứng với đường kính tiết diện nguy hiểm, từ xác định tỷ số 𝐾σ 𝜀σ 𝐾τ 𝜀τ rãnh then tiết diện Theo bảng 10.11/198 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, ứng với kiểu lắp chọn, σb = 600 (MPa) đường kính tiết diện nguy hiểm tỷ số lớn hai giá trị 𝐾σ 𝜀σ 𝐾σ 𝜀σ 𝐾τ 𝜀τ lắp căng tiết diện này, sơ dùng giá trị để tính Kσd giá trị lớn hai giá trị 24 𝐾τ 𝜀τ để tính Kτd Bảng kết tính tốn hệ số Kσd, Kτd tiết diện hai trục Tỉ số Kσ/εσ Tiết Tỉ số Kτ/ετ d Trục diện (mm) Rãnh Rãnh Lắp căng then I II Kσd Lắp căng Kτd then A 24 1,95 2,06 1,79 1,64 2,12 1,85 B 25 _ 2,06 _ 1,64 2,12 1,7 C 38 2,06 2,06 1,96 1,64 2,12 2,02 B 60 2,24 2,06 2,07 1,64 2,3 2,13 C 55 _ 2,06 _ 1,64 2,12 1,7 D 55 2,21 2,06 2,05 1,64 2,27 2,11 Bảng kết tính tốn hệ số an toàn tiết diện hai trục Trục Tiết diện σa τa Sσ Sτ S B 22,24 14,02 5,55 6,36 4,18 C 66,03 4,28 1,87 17,55 1,86 B 14,11 11,52 8,06 6,18 4,9 C 4,17 13,9 29,59 6,42 6,27 I II 6.Tính tốn kiểm nghiệm độ bền mỏi then -Với tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập theo công thức (9.1 9.2/173 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”.Đối với chiều dài then ta chọn l = 1,35.d Bảng kết tính tốn kiểm nghiệm then tiết diện trục Tiết d l b×h Trục diện t1 T (Nmm) σd τc (MPa) (MPa) (mm) (mm) A 24 32,4 8×7 86057 73,8 27,7 C 38 51,3 10×8 86057 29,4 8,8 B 60 81 18×11 909048 93,5 20,78 D 55 74,25 16×10 909048 111,3 27,8 I II 25 Trong đó: +σd = +τc = 2𝑇 [𝑑.𝑙t (h−𝑡1 )] 2𝑇 𝑑.𝑙t 𝑏 ≤ [σd] ≤ [τc] -Theo bảng 9.5/178 sách “ tính tốn thiết kế-Tập 1-Trịnh Chất & Lê Văn Uyển”, với tải trọng tĩnh, ta có: ứng suất dập cho phép: [σd] = 150 (MPa) -Với then thép C45 chịu tải trọng tĩnh, ứng suất cắt cho phép: [τc] = 60,90 (MPa) =>Các mối ghép then đảm bảo 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trịnh Chất-TS.Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập NXB Giáo dục Việt Nam (2010) [2] PGS.TS Trịnh Chất-TS.Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập NXB Giáo dục Việt Nam (2010) 27