Bài giảng chi tiết máy chương 7 trục

Company VIỆN CƠ KHÍ LOGO BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY Giảng viên: Đinh Gia Ninh Company LOGO CHƯƠNG 7: TRỤC VIỆN CƠ KHÍ Bộ mơn Cơ sở Thiết kế Máy Robot KHÁI NIỆM CHUNG CÁC DẠNG HỎNG VÀ VẬT LIỆU TRỤC TÍNH ĐỘ BỀN TRỤC TÍNH TỐN ĐỘ CỨNG VÀ DAO ĐỘNG CỦA TRỤC BÀI TẬP ÁP DỤNG Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.1 CÔNG DỤNG TRỤC ĐƯỢC DÙNG ĐỂ ĐỠ CÁC TIẾT MÁY QUAY NHƯ BÁNH RĂNG, ĐĨA XÍCH VÀ Ổ TRỤC ĐỂ TRUYỀN MƠMEN XOẮN HOẶC THỰC HIỆN CẢ HAI NHIỆM VỤ TRÊN Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.2 PHÂN LOẠI ĐẶC ĐIỂM CHỊU TẢI HÌNH DẠNG ĐƯỜNG TÂM TRỤC CẤU TẠO TRỤC THẰNG Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG ĐẶC ĐIỂM CHỊU TẢI TRỤC TRUYỀN TRỤC TÂM Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG TRỤC THẲNG HÌNH DẠNG ĐƯỜNG TÂM TRỤC TRỤC KHUỶU TRỤC MỀM Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG CẤU TẠO TRỤC THẲNG TRỤC TRƠN TRỤC BẬC TRỤC ĐẶC VÀ TRỤC RỖNG Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.3 KẾT CẤU CỦA TRỤC ❖Kết cấu trục xác định theo trị số tình hình phân bố lực tác dụng lên trục, cách bố trí cố định tiết máy lắp trục, phương pháp gia công lắp ghép v.v ❖Trục thường chế tạo có dạng hình trụ trịn nhiều bậc để phù hợp với đặc điểm phân bố ứng suất trục, ứng suất thay đổi theo chiều dài trục, mặt khác giúp cho việc lắp ghép sửa chữa thuận lợi ❖Khi cần giảm khối lượng làm trục rỗng, nhiên giá thành chế tạo trục rỗng đắt Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG ❖Tiết máy đỡ trục gọi ổ trục Phần trực tiếp tiếp xúc với ổ trục gọi ngõng trục Phần trục để lắp với tiết máy gọi thân trục Thân trục Ngõng trục 10 Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG ❖Để cố định tiết máy trục theo chiều trục thường dùng vai trục, gờ, mặt hình cơn, bạc, vịng chặn, đai ốc hoắc lắp độ dôi v.v Để tiết máy tì sát vào mặt định vị bán kính góc lượn r vai trục phải nhỏ bán kính góc lượn R tiết máy Người ta cịn làm góc lượn có dạng elip làm góc lượn hình vẽ, có thêm rãnh vòng ❖Để giữ khoảng cách tương đối hai tiết máy, đơn giản dùng bạc Đai ốc, vịng hãm kết hợp với ghép độ dơi thường dùng để cố định ổ lăn Vai trục Bạc chặn 12 Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.4 LẮP GHÉP CÁC CHI TIẾT TRÊN TRỤC LẮP CÓ ĐỘ DƠI ❖Độ dơi hình thành nhờ hiệu số âm đường kính lỗ đường kính trục ❖Áp suất gây nên lực ma sát mô men ma sát ❖Các chi tiết lắp có độ dơi tiếp nhận tải trọng mà không dịch chuyển tương đối 13 Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.4 LẮP GHÉP CÁC CHI TIẾT TRÊN TRỤC LẮP BẰNG THEN 14 Chương – TRỤC 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.4 LẮP GHÉP CÁC CHI TIẾT TRÊN TRỤC LẮP BẰNG THEN HOA 15 Chương – TRỤC 7.2 CÁC DẠNG HỎNG VÀ VẬT LIỆU TRỤC 7.2.1 CÁC DẠNG HỎNG CỦA TRỤC ❖Trục bị gãy hỏng thường mỏi Nguyên nhân Trục thường xuyên làm việc tải, thiết kế không đánh giá tải trọng tác dụng Sự tập trung ứng suất kết cấu gây nên (góc, rãnh then lỗ ) chất lượng chế tạo xấu Sử dụng khơng kỹ thuật 16 Trục cịn bị hỏng dao động ngang dao động xoắn, có trường hợp phải kiểm nghiệm trục dao động Chương – TRỤC 7.2 CÁC DẠNG HỎNG VÀ VẬT LIỆU TRỤC 7.2.2 VẬT LIỆU TRỤC Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, nhạy tập trung ứng suất, nhiệt luyện dễ gia công Thép bon thép hợp kim vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo trục Đối với trục quay nhanh, lắp ổ trượt, ngõng trục cần có độ rắn cao dùng thép 20, 20X thấm than tôi; trục chịu ứng suất lớn, vận tốc cao dùng thép 12XH3l, 12X2H4A, 18XT Ngồi ra, người ta dùng nhựa tổng hợp vật liệu composite để làm vật liệu chế tạo trục với yêu cầu kỹ thuật cụ thể (bôi trơn, chống mài mòn, chịu nhiệt ) 17 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤC Lực ăn khớp từ truyền bánh răng, trục vít… Lực hướng tâm từ truyền đai, xích… Lực sai số khớp nối 18 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.2 ỨNG SUẤT TRÊN CÁC TIẾT DIỆN TRỤC Ứng suất uốn σ = Mj /Wj Trục quay, tải không đổi Ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng σm = ; σa = σmax = Mj /Wj Ứng suất xoắn Thay đổi theo chu trình mạch động trục quay chiều Thay đổi theo chu trình đối xứng trục quay chiều 19 τa = τm = τmax /2 = Tj /2W0j τ m = 0; τa = τmax = Tj /W0j Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.3 TÍNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC Đường kính trục tính sơ (Trường hợp chưa biết chiều dài khoảng cách điểm đặt lực) theo công thức T 9,55.106.P d 3 =3 mm 0,2  0,2 .n Trong đó: T- mô men xoắn trục (N.mm) P- Công suất truyền (kW) n- tốc độ quay trục (vg/ph) - ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm2 ) 20 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.4 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC Đường kính trục tính (Trường hợp biết chiều dài khoảng cách điểm đặt lực) theo công thức di = M tđ ,i 0.1  M tđ ,i = M + 0.75Ti ui M ui = M xi2 + M yi2 Trong đó: di - Đường kính tiết diện cần tính Mtđ,I - Mô men tương đương tiết diện cần tính Mui - Mơ men uốn tổng tiết diện cần tính Ti - Mơ men xoắn tiết diện cần tính 21 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.5 ĐỊNH KẾT CẤU TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH TỐN TRỤC Sau tính sơ đường kính trục, tiến hành định kết cấu kích thước trục, có xét đến vấn đề lắp, tháo, cố định định vị tiết máy trục v.v Định vị trí ổ trục điểm đặt lực Trên thực tế lực phân bố chiều dài mayơ, ổ, để đơn giản ta coi lực tâp trung Khi trục lắp ổ trượt, chiều dài ổ không lớn lắm, phản lực coi đặt ổ, chiều dài ổ lớn ổ khơng tự lựa phản lực coi đặt cách mút ổ khoảng 1/3-1/4 chiều dài ổ Lực tác dụng lên bánh đặt tâm ăn khớp coi tập trung điểm chiều rộng bánh 22 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.6 ĐỊNH KẾT CẤU TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH TỐN TRỤC Phân tích lực tác dụng lên trục, tính phản lực vẽ biểu đồ mômen uốn Vẽ biều đồ mômen uốn (trong mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng) biểu đồ mômen xoắn 23 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.7 KIỂM NGHIỆM TRỤC THEO HỆ SỐ AN TOÀN ❖Dưới tác dụng ứng suất uốn ứng suất xoắn trục bị hỏng mỏi Do phải tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền mỏi theo hệ số an toàn ❖Ứng suất uốn trục thay đổi theo chu kỳ đối xứng ❖Ứng suất xoắn coi thay đổi theo chu trình mạch động trục quay chiều chu trình đối xứng trục quay chiều ❖Tiến hành kiểm nghiệm hệ số an toàn trục số tiết diện nguy hiểm (Tiết diện có trị số mơmen uốn mơmen xoắn lớn, có tập trung ứng suất lớn có đường kính tương đối nhỏ chịu mômen tương đối lớn ) 24 Chương – TRỤC 7.3 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA TRỤC 7.3.7 KIỂM NGHIỆM TRỤC THEO HỆ SỐ AN TOÀN ❖Tại tiết diện trục chịu ứng suất uốn ứng suất xoắn hệ số an toàn s phải thoả mãn điều kiện s= s s s2 + s2  s  =  Trong đó: Hệ số an tồn mỏi cho phép s =  Hệ số an toàn xét đến uốn s = Hệ số an toàn xét đến xoắn  −1 s = k  a +    m    25  −1 k  a +    m    Chương – TRỤC 7.4 TÍNH ĐỘ CỨNG VÀ DAO ĐỘNG CỦA TRỤC SINH VIÊN TỰ ĐỌC 26 Chương – TRỤC