LÊ QUANG VINH... Tải trọng tác dụng lên trục... Lực tác dụng lên bánh răng cấp nhanh... bTìm phản lực tại các ổ trục Xác định phản lực tại mặt phản zOyPt cân bằng mommen tại A:.
Trang 1GVHD: ThS LÊ QUANG VINH
Đề 12: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn Phương án số : 33
Trang 2Bảng số liệu ĐỀ 12:
Lực vòng trên bang tải F, N 5000
Đường kính tăng dẫn, D (mm) 450
Thời gian phục vụ L, năm 6
Số ngày làm/năm Kng, ngày 180
Số ca làm trong ngày, ca 2
Trục
Thông số
Tỷ số truyền u đ=2,59 u br 1=4,05 u br 2=2,97 u kn=1
Số vòng quay ,
Moment xoắn,
Nmm 47520,27 116958,89 432369,69 1196306,21 1124732,33
CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM
TỐC
1 Chọn vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 cường hóa có
Giới hạn bền σ b =600 MPa
ứng suất xoắn cho phép [τ]=15 … 30 MPa
Trang 32.Xác định sơ bộ đường kính trục
d sb= 3√Tk/0,2[τ]
d sb 1= 3
√ T k 1
0,2[τ]= 3
√116958,89 0,2.15 / =33 ,91mm
Chọn d sb 1 =35 mm
d sb 2= 3
√ T k 2
0,2[τ]= 3
√432369,69 0,2.20 / =4 7,63 mm
Chọn d sb 2 =5 0 mm
d sb 3= 3
√T k 3
0,2[τ]=
3
√1196306,21 0,2.30 / =53,42 mm
Chọn d sb 3 =60 mm
3 Chiều rộng ổ lăn
Theo bảng 10.2 [1] ta có :
b o 1 =21 mm với d sb 1 =35 mm
b o 2 =27 mm với d sb 2=5 0mm
b o 3 =3 1 mm với d sb 3 =6 0 mm
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
Với
k1là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của ổ hoặc khoảng
cách giữa hai chi tiết quay
k2 khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp
k3: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
hn chiều cao nắp ổ và đầu bu lông
Theo bảng 10.3 [TL1], chọn :
k1 = 15 mm
k2 = 15 mm
k3 = 20 mm
hn = 20 mm
Trục II
Lấy trục II làm chuẩn để tính khoảng cách của bộ truyền
Dựa vào công thức bảng 10.4 [1]
l22=0,5(l m 22 + b o 2)+k1+k2 Với
l m 22=( 1,2 1,5÷ ) d m 22=(1,2 1,5÷ ) 55 66 = ÷ 82,5 mm
(vì đường kính l m 22lớn hơn đường kính d2 nên ta tăng thêm 5mm =>d m 22 =55 mm) Chọn l m 22 =8 2 mm
l22=0,5(l + b )+k +k =0,5 (8 2+2 7 )+15+15=8 4,5 mm
Trang 4=>chọn l22 =85 mm
l23=0,5(l m 22 +l m 23)+k1+l22 =0,5 (8 2+9 0 )+15+8 5
¿>l23=186 mm
Với l m 23 =1,5 d m 2 3 =1,5.60=90 mm (vì đường kính l m 23lớn hơn đường kính l m 22 nên ta tăng thêm 5mm =>d m 2 3 =55+5=60 mm)
l24=2 l23−l22=2.186−85=2 87 mm
l21 =2 l23 =2.186 372 = mm
Trục III
l32 =l23=1 86 mm
l31 =l21=372 mm
l33 =2 l32 +l c 33
Với l c 33=l m 33
2 + k3+h n+b o
2 =9 0
2 +20 20 + +3 1
(Với l m 33=1,5 d3 =1,5.60=90 mm)
Chọn l c 33 =101mm
=>l33=2.186+101= 473 mm
Trục I
l13= l22 =85 mm
l11 =l31 =l21=372mm
l24 =l14=287 mm
l1 2=l m 1 2
2 + k3+h n+b o
2 =5 3
2 +20 20 + +21
Với l =1,5 d =1,5.35=52,5 mm , ta c họ n t hà n h 53 mm
Trang 54 Tải trọng tác dụng lên trục
Trang 6
Trục I
Lực tác dụng lên bánh răng cấp nhanh
Lực tác dụng
Lực vòng F t =F x 1477, 84 N
Lực hướng tâm
Lực dọc trục F a=F z 1271,14 N
Ta có
d a 1=85,14 mm
Lực tác dụng lên trục (N)= F y 12=1629N
M Fz 13 =M Fz14=F a d a 1
Xác định phản lực trong mặt phẳng Zy:
Pt cân bằng mommen tại B:
∑M B =−F y 12.7 7+MF z 13 −F y 13.8 5−Fy 14.287+M F z 14 +F ly 11 372=0
Suy ra: F =1046,68 N
Trang 7Phương trình cân bằng lực trục y:
∑F B =F y12 −F y 13 −F y14 −F ly 10 +F ly 11=0
¿ 1 629−F ly 10− 7 09,5.2 +1046,68 0 =
suy ra F ly 10 =1 257,28 N
Xác định phản lực trong mặt phẳng Zx: Phương trình cân bằng momen tại A:
∑M B =−F X 13.8 5−Fx 14.28 7+FlX 11 372=0
¿−1477,84.85−1477,84.287+F lx 11.372=0
suy ra F lx 11 =1 477,84 N
Pt cân bằng lực trục x:
∑F x =−F lx 10 +F x 13 + F x14 −F lx 14=0
¿−F x 10+1 477,84+1 477,84−1 477,84=0
suy ra F x10 =1 477,84 N
c) Biểu đồ moment
Trang 9Tiết diện nguy hiểm tại C:
Mômen tương đương tại C:
M tđC=√M2
Cx +M2
Cy +0,75 T2
¿√157080,22+ 125616,4 2
+0,75.11 6958,89 2
=2 26257,28 Nmm
Tương tự:
M tđE=0 Nmm
M tđB= ¿ 161223,37 Nmm
M tđD = 162049,36 Nmm
Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:
d C ≥3
√ M tđC
0,1.[σ F]=
3
√2 26257,28
V ới[σ F]=63 trabảng 10.5{TL1} theo dsb 1 =35 mm
Tương tự
d E ≥0
d A ≥3
√ M tđA
0,1.[σ F]=
3
d B ≥3
√ M tđB
0,1.[σ F]=
3
Chọn đường kính trục theo trang 195 [1] (các chỗ có rãnh then thì tăng đường kính trục lên 5%):
d B =d E =35 mm ( Ổ lăn )
Trục II
Trang 10Lực tác dụng lên bánh răng cấp nhanh
Lực tác dụng
Lực vòng F t =F x¿ 1477, 84 N
Lực hướng tâm F r =F y 7 09,5N
Lực dọc trục F a=F z 1271,14 N
Ta có
Lực tác dụng lên bánh răng cấp chậm
Lực tác dụng
a) Xác định mô men uốn do lực Fa gây ra
Có d =326,52 mm
Trang 11Mô men uốn M Fz 22 =M Fz24=
2 = 326,52
b) Tìm phản lực tại các ổ trục
Xác định phản lực tại mặt phản zy
Pt cân bằng mommen tại A:
∑M A=0→ 85.Fy 22+M Fz 22− ¿186.F y 23+ ¿287.F y 24 −M Fz 24+Fly 2 1 372=0
→ F ly 2 1= 274,06 N
Phương trình cân bằng lực trục y:
∑F y=0 → -F ly 2 0 + F Y 22+F y 24 −F y23 +F ly 21=0
→ F ly 20= -274,06 N
Vậy F ly 20 hướng lên ngược chìu giả định hướng lên
Xác định phản lực trên mặt phẳng zx
Phương trình cân bằng momen tại A:
∑M A=0→ F x 22 85 +F x 23 186 +F x 24 287 −F x 21 372 0=
F l x 21= 1477,84.85 5404,62.186 1477,84.287+ 372 +
→ F l x 21= 4180,15N vậy F l x 21 hướng ra
Pt cân bằng lực trục x:
∑F x=0 →F l x 20 −F x 22−F x23−F x24 +F l x 21=0
→ F l x 20=4180,15 N hướng ra
c)Biểu đồ moment
Trang 13M tdD=√M Dx2
2
+0,75T2
¿√184231,632+6 00000 2
+0,75.4 32369,69 2
=730854,95 Nmm
Tương tự:
M tdA =M tdE=0 Nmm
M tdC =530000 Nmm vì M Cy n hỏ hơ n M By v à M Dy n ê nta ướ c c hừ ng M tdC
M Dy , M Cy , M B y , ta ước chừng
Đường kínhtrục tại tiết diện nguy hiểm
d D ≥3
√ M tdD
0,1[σ F]=
3
V ới[σ F]=50trabảng10.5{TL1} theo d sb 2 =5 0 mm
Tương tự:
d A =d E=0
d C ≥3
√ M tdC
0,1[σ F]=
3
Chọn đường kính trục theo trang 195 [1] (các chỗ có rãnh then thì tăng đường kính trục lên 5%):
d A =d E =5 5 mm(lắp ổ lăn )
d B =d D= ¿ 60 mm (lắp bánh răng)
Trục III
Trang 14Lực tác dụng lên bánh răng cấp chậm :
Lực tác dụng
a)Xác định lực hướng tâm F x 33 của nối trục
Lực tải trọng phụ (N)F r = 1196,306 3888,918
Ta chọn F x 33=0,2.F t=0,2.11963,06=2329,612 N
b)Tìm phản lực tại các ổ trục
Xác định phản lực tại mặt phản zOy
Pt cân bằng mommen tại A:
∑M A=0
⇒F y 32 186 −F l y 31.372 0 =
¿ 1 976,12.186−Fl y 31.372 0 =
⇒F ly 31 =9 88,06 N
Phương trình cân bằng lực trục y:
∑F Y =−F ly 30 +F y32 −F ly 3 1=0
⇒ −F ly 30+1 976,12−9 88,06=0
⇒F ly 30 =988,06 N hướng xuống theo chiều gỉa định
Xác định phản lực trong mặt phẳng zOx:
Pt cân bằng mommen tại A:
Trang 15∑M A =−F x 32 1 86 −F lx 31 3 72 +F x33 4 73=0
⇒−5 404,62.186−F lx 31.3 72+2329,612.473 0 =
⇒F lx 31 =259,8 N
Chiều F lx 31 hướng ra
Phương trình cân bằng lực trục y:
∑F x =0 ⇒−F lx 30 +F x 32 +F lx 31 −F x 33=0
⇒ −F lx 30+ 5 404,62 259,8− + 2 329,612 0 =
⇒F x 30 =3 3 34,81 N hướng vô trong c)Biểu đồ moment
Trang 16Tiết diện nguy hiểm tại B:
Mômen tương đương tại B:
M tđB=√M2
Bx +M2
By +0,75 T2
¿√183779,162+6 00000 2
+0,75.1 196306,21 2
=1211253,97 Nmm
Tương tự :
M tđA=0
Ở đây ta ước chừng M Cy , M B y lần lượt là 200000, 600000 Nmm
Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:
d B ≥3
√ M tđB
0,1.[σ F]=
3
V ới[σ F]=50trabảng10.5{TL1} theo dsb 3 =6 0 mm
Tương tự:
d A ≥ 0
d C ≥5 9,53 mm
d D ≥5 9,17 mm
Chọn đường kính trục theo trang 195 [1] (các chỗ có rãnh then thì tăng đường kính trục lên 5%):
d A =d C= ¿ 65 mm (lắp ổ lăn)
d D= ¿ 60 mm (khớp nối)
2 Tính chọn then
Chọn then cho trục I
Vật liệu then ta chọn thép 45
Với d C =d B=40 mm ; lm=(1,2…1,5)d=(48…60)
=55 mm ( theo tiêu chuẩn )
Tra bảng 9.1a (1) ta chọn then bằng với các kích thước như sau
b=16 h=10 t1=6 t2=4,3
chiều dài l then = 0.9 lm12=0,9.55=49,5 mm
kiểm tra độ bền của then theo công thức 9.1 [1]
l = ¿l then – b = 49,5-16=33,5 mm
Trang 17σ d=
d l t t2 =
4 0 33,5 4 3, = 40,59 Mpa ≤ [σ d] =100 Mpa
Với [σ d] =100 Mpa (bảng 9.5 [1]) , chịu tải trọng va đập nhẹ
Kiểm tra độ bền cắt τ c theo công thức 9.2 [1]
τ c=2T1
d l b t
=2.116958,89
4 0 33,5.16=10,91 Mpa ≤ [τ c¿ = 60 Mpa
Với [τ c¿ = 60 Mpa then bằng thep 45 chịu tải trọng tĩnh lấy [τ c¿ = 90 Chịu tải trọng va đập nhẹ lấy giảm 1/3 nên chọn [τ c¿ = 60
Chọn then cho trục II
Vật liệu then ta chọn thép 45
Với d D= ¿ 60 mm ; lm(1,2…1,5)d=(72…90)mm; l m= ¿ 80( theo tiêu chuẩn ) Tra bảng 9.1a (1) ta chọn then bằng với các kích thước như sau
b=18 h= 11 t1=7 t2=4,4
chiều dài l then = 0.9 lm=0,9.80 =72 mm
kiểm tra độ bền của then theo công thức 9.1 [1]
l tính= ¿l then – b =72-22 = 50 mm
σ d=2T2
d l t t2 = 2 432369,69
60.50 4 4, = 65,51 Mpa ≤ [σ d] =100 Mpa
Với [σ d] =100 Mpa (bảng 9.5 [1]) , chịu tải trọng va đập nhẹ
Kiểm tra độ bền cắt τ c theo công thức 9.2 [1]
τ c=2T2
d l b t
=2 432369,6960.50 22 =16,1 Mpa ≤ [τ c¿ = 60 Mpa
Với [τ c¿ = 60 Mpa then bằng thep 45 chịu tải trọng tĩnh lấy [τ c¿ = 90 Chịu tải trọng va đập nhẹ lấy giảm 1/3 nên chọn [τ c¿ = 60
Chọn then cho trục III
Vật liệu then ta chọn thép 45
Tra bảng 9.1a (1) ta chọn then bằng với các kích thước như sau
b= 28 h= 16 t1=10 t2=6,4
Trang 18chiều dài l then = 0.9 lm=0,9.100 =90 mm
kiểm tra độ bền của then theo công thức 9.1 [1]
l tính= ¿l then – b = 90-28 = 62 mm
σ d=2T3
d l t t2 = 2.1196306,2180.6 2 6 4
, = 75,37 Mpa ≤ [σ d] =100 Mpa
Với [σ d] =100 Mpa (bảng 9.5 [1]) , chịu tải trọng va đập nhẹ
Kiểm tra độ bền cắt τ c theo công thức 9.2 [1]
τ c=2T3.
d l b t
=2.11 96306,21
Với [τ c¿ = 60 Mpa then bằng thep 45 chịu tải trọng tĩnh lấy [τ c¿ = 90 Chịu tải trọng va đập nhẹ lấy giảm 1/3 nên chọn [τ c¿ = 60