Bài tập chi tiết máy - Phạm Văn Quang và các tác giả.pdfBài tập chi tiết máy - Phạm Văn Quang và các tác giả.pdfBài tập chi tiết máy - Phạm Văn Quang và các tác giả.pdf
Bài 13 Một mỗi ghép định tán dùng ghép hai thanh thép góc đặt đứng kích
thước 75 x 7ử ằ‹ 10 với hai thanh thộp gúc nằm ngang kớch thước 100 x 75 x 10 nhờ một tâm thép đệm có chiều dày S = 12mm (hình 1.13) Tải trọng tác dụng đổi dấu P„¿„= 160EN; P„„==— 70&X Đường kinh lỗ đỉnh d, mm, vật liệu đỉnh tán và tấm thép là CT3,
Xác dịnh số định Z và kiêm tra sức bền của mỗi ghép
Bai 14, X ác định đường kinh định tán của một mối ghép nối tay điều khiễn (hình 1.14)
Biết ứng suất cho phép [t]¿ = 140N/mnÊ ;[ơ]¿ = 280 N/mm? Đáp án: d, — 5,5 mm
| ctl l`0 Š it Se, a y db a 9) _ eR ics oe
Bài 1ã Xác định đường kính đỉnh tán của mối một thành đứng (hình 1.15) Tải trọng tác dụng P = 20 CT2, vật liệu tấm ghép là CT3, lỗ khoan,
Nướng dẫn: Từ kích thước 140 mm tra bằng các số tay vật liệu tìm số hiệu thép chit U sau do định kết cấu mối ghép, cách bố trí rồi tiến hành lính toán ‘ ghép để ghép giá đỡ vào
000, vật liệu đỉnh tán là
Bài 16, Hai tấm B ghép với tấm A bằng định tán (hình 1.16) và chịu lực tác dụng vào thanh € như hình vẽ Tìm lực tác dụng vào các đỉnh tán, roy 4
Bài 17 Một tấm thép chịu tải trọng tĩnh được ghép vào một thanh thép chữ U bằng 3 đỉnh tán (hình 1.17) Hãy kiềm tra sức bền của mối ghép
Biét ring: P = 10000N, l = 300mm, chiều dày của tấm là
S = 9mm, thép chữ U (180x709), đường kính đỉnh tán 16 mm, lỗ đỉnh khoan dạ = 16,5 mm vật liệu đỉnh tán là CT2, các tấm ghép là CT3
— Xác định tâm quay của IT mối ghép (là trọng tâm của tam giác tạo nên bởi 3 đỉnh tán) 5
— Xác định các thông số hình học khác của mối ghép
Lạ =i+ 40+ X= 300 + 10 + 40 = 380mm Mômen sinh ra khỉ đời lực về tâm mỗi ghép VW
M=PL, ~10000.380800000 Nmm Lực P ở tâm mối ghép tac dung lên môi đỉnh một lực q
Lực do mômen tác dụng trên các đỉnh là Pì, Po, Ps không giống nhau và hướng thẳng góc với đường nối tâm
Theo phương trình cân bằng
M = Pyr, + Por, + Pạra = Pịn + 2PạF; vi rp =F, do do Pz = P3 ma
Py, _ Po ry Fạ Do do
Từ hình vẽ ta có:
Lực tác dung lên đỉnh thử nhất
Rị = Pị — q = 20800 — 3333 = 17476N Lực tác dụng lên đỉnh thử hai và thứ ba
= / 16650? + 3333? 4+ 2 16650 3333 cos si = 18900N trong do cosp = xX _ 0 _ 5
Nhu vay hai đỉnh thử hai và thứ ba chịu lực lớn hơn do đỏ ta kiềm nghiệm theo hai đỉnh này ửng suất đập sinh ra
Rạ 18900 ơ¿ = tas — ON = 127 Nimm? 16.5.9 Jmm ứng suất cắt sinh ra
4 với vật liệu đỉnh CT2 ứng suất cho phép (theo bang P2)
1ạ < [tị Kiềm tra tấm ghép theo sức bền uốn (tại mặt cắt AA) Ơy — M,
= 2175000 _— 22700 mm3 0,5 150 ơ, = 2200000 _ 1ự3 5 N/mm2 23700 với vật liệu CT3 ứng suất uốn cho phép [ơ], = [ơ]y = 160 N/mm
Bài 18 Tính mỗi ghép đỉnh tán của nồi hơi chịu áp suất, theo các số liệu sau (hình 1.18)
Vật liệu tấm ghép là thấp CT3 Vật liệu đỉnh tán CT2
Bài 19 Tính và chọn mỗi ghép đọc của nồi hơi theo các số liệu sau:
D = 1600mm; P = 1,5 N/mm2; Nhiệt độ t° < 250°G; vật liệu làm thành nồi có gigi han bén o, = 400 : 430 N/mm
Giải : Lure tac dụng trên một đơn vị chiều đài của mỗi ghép dọc nói hơi pD_ 15.1600 qa > = 1200 Njmunt
“ Ở đây dường kinh nồi hơi tương đối lớn và q lớn nên dùng kiêu ghép giáp mỗi
(đùng mỗi ghép 2 tim dem 2 hang dinh), co p = 0,75; [&] = 95 115 N/mm
(theo bang 2.2ta 5 p I[ID ưng suất cho phép g oO = ——— —= op Op 100 = 100 N/min* (theo bang 2.3 và 2.4 tap | [1]) Chiều day của thành nồi hơi
Các kích thước khác của mối ghép chọn theo kết cấu (bảng 2.2 tập 1[1]) dđ—=S + 6= 18 +6 = 21 mịn theo tiêu chuẩn lấy d = 25 mm t = 3,5d + 15 = 3,5.25 + 15 = 102,5 mm lay 103 mn kiểm tra độ kín của mối ghép : ey = 126 N/mm
E >> [¢] mdi ghép khong thoa mãn điều kiện kin nén khong ding dugc, ma phải đùng mỗi ghép bai tấm đệm 3 hàng đỉnh và tinh lại
2tp[ơ]y 2.0,85., 100 Chiều đày của thành nồi hơi S = PD +A= —bð.1600 _ -+© 2 = {16mm các kích thước khác: d=S+5= 16 + 5= 21 theo tién chuẩn lấy d = 22mm t = 6d + 20 = 6.22 + 20 = 152mm Kết cấu mỗi ghép chắc kin 2 tấm dệm 3 hàng dinh bố trí như hình vẽ 18
Số đinh trong một bước t là x = ð
SS eae = Said age = 96 Nim
Moi ghép này đạt yêu cầu về kín
Kiểm tra sức bền của tấm ghép nồi hơi tại các tiết diện nguy hiểm:
Tại tiết diện II—]] qt — 2b at (1——) 1200.152(1 — —)
0 > [oO], 0 đây không cần kiểm tra thêm tiết điện IH—IN vì điện tích tiết điện này cũng bằng điện tích tiết diện II—lI mà lực tác dụng thì nhỏ hơn
GHÉP BẰNG HÀN
Các thông số tính toán cơ bản
Lực tác dụng Mômen uốn
Chiều dày của tấm ghép Chiều rộng của tấm ghép Chiều đài của mối hàn đọc Chiều dài của mối hàn ngang
Chiều dài tổng của mối hàn Chiền cao tiết điện miệng hàn Ứng suất kéo của mối hàn Ứng suất tiếp (cắt) của mối hàu Ứng suất cho phép của mối hàn
"| N/mm? la mdi han sopg song véi luc tac dung là mối hàn thẳng góc với lực tác dụng
Công thức tính chủ yếu Những mối hàn hồng theo ứng suất pháp Chinh a)
Những mối hàn hồng theo ứng suất tiếp (hình b)
0,7KInla + Hàn ống chịu uốn và xoắn (hình*c) p Ma
Chú ý: Nếu một trong những thành phần lực không có hoặc một trong những mối hàn không có thì trong công thức tính toán tương ứng bổ thành phần đó
Bài 1 Hai tấm phẳng vật liệu là thép CT3 tiết diện 200 x 12 được nối với nhau bằng hàn giáp mối (hình 2.1) chịu lực kéo P Ứng suất cho phép của vật liệu tam [o], = 160N/mm? Xác định lực kéo cho phép với các trường hợp sau : a) Hàn bằng tay que hàn 342 b) Hàn tự động dưởi lớp thuốc hàn, dùng que hàn 342A Ð x Pp
Hình 2.1 Hình 22 Đápán: a) P = 346 kN b) P85kN
Bai 2 Một bình chứa, được ghép bằng hàn (hình 2.2) có đường kính D = 320mm, d = 300 mm Vật liệu làm bình chứa là thép 14I'2 có ửng suất kéo cho al phộp [ứ]y = 190N/mm”; dựng que hàn 342 và hàn bằng tay Xỏc định ỏp suất p lớn nhất cho phép của bình chứa khi
Bai 3 Tim thép C13 co tiét di¢n 160 x 10 ndi voi tam thép thy hai bang mối hàn đọc chịu lực kéo P không đỗi (hình 2.3) Dùng phương pháp hàn bằng tay, que hàn 342 Xác định chiều đài l¿ của mối hàn dé tam thép chịu được lực P lớn nhất trong 2 trường hợp sau: a) Chiều cao của tiết diện hàn K = ðmm b) Chiều cao của tiết điện hàn K = 10mm Dap an: a) ly = 190mm; b) lạ~ 40mm Bài 4 Xác định tỷ số T giữa chiều dài mối hàn với chiều rộng tấm ghép của mối hàn đọc (hình 2.4) khi chiều cao tiết diện hàn bằng chiều dày tấm ghép
Dùng hàn hồ quang, vật liệu tấm hàn là thép ít cácbon, hàn tay vớ que hàn 342 i l -
Bài 5 Xác định hệ số bền của mối hàn ngang (hình 2.5) Vật liệu tấm hàn là thép CT3, chiều cao tiết điện hàn bằng chiều dày tấm hàn Hàn bằng tay với que hàn 942A
Bai 6 Hai thanh thép chữ Ù được hàn vào một tấm phẳng (hình 2.6) và chịu lực kéo P = 600 kN vật liệu thép chữ U là CT3, hàn tư động dưởi lớp thuốc hàn, chiều cao tiết diện hàn K = 8mm (muốn hàn hỗn hợp dọc và ngang, trong hình không thê hiện mối hàn ngang) SỐ °
Xác định tiết điện thép chữ U và chiều dài của mỗi hàn dọc lạ
Giải: — Thép CT3 có giới hạn chay o,, = 220N/mm? Ứng suất kéo cho phép của tấm bàn
— Muon truyén duge luce P = 60 kÀ thì thép U cần có tiết diện
(trong còng thức có con số 2 là mối ghép cỏ 2 thanh mỗi thanh có một tiết diện 1°)
Te F = 20,4cm? tra bang (sé tay) ta tim được thanh ghép chữ U số hiệu N° 18 (FOCT $240 — 56) co F = 20,7 cm? va tiột diộn 180 x 70 ô 5,1
— Ứng suất cắt cho phép của mối hàn
[r = 0,65 [o], = 0,65.147 = 96 N/mm? vì chiều dày của thép chữ U la 5,1imm nén cbiéu cao tiết điện hàn của mối hàn ngang không lấy lớn hơn 5,1 mm
— Lực tác dụng lên mỗi hàn ngang lớn nhất là
P, = 2.0,7 K.h[t]’ = 1,4.5,1 180.96 == 123300N trong đó h = 150 mm là chiều rong thanh thép U
— Lực 2 mối hàn đọc chịu tác dụng:
Chiều dài cần thiết của mối hàn dọc để chịu dược lực Pạ xác định theo công thức
Py < 2.2.0,7 Kl, Đụ 476700 lạ —= = = 217mm
Bai 7 Xac dịnh chiều dài của mỗi hàn để nối thanh thép góc vào tấm phẳng (hinh 2.7) Vật liệu tấm hàn và thép góc là CT3; dùng que hàn 342, han bằng tay Tiết điện thép góc 100 x 100 x 1U; 4¿ = 28,3mm; Lure tac dụng là luc nén P= 200KN
Dap an: 213mm + 84mm (nờu chiều cao tiờt diđờn han K = 10mm)
Bai 8 Hai thanh thộp gộc 80 x 80 ô 6mm, F = 9,38 cm? han vào một tim phẳng (hình 2.8) chịu lực kéo P Vật liệu thép góc là CT2 Hàn bằng tay, que hàn 242 Chiều cao mối hàn K=6; ⁄4 = 219mm Xác định chiều dài
23 l và lạ của mối hàn dé kha năng truyền lực của mối hàn và các tắm ghép như nhau Đáp án: 135mm và 51 mm b8 Số, a yy /
Bai 9 Một mối hàn hai thanh thép góc chịu lực nén P (hình 2.9) tiết diện thép góc 125 x 80 x 10; E = 19,7cm?; Z, = 41,4mm; chiéu cao méi han K = 10mm; vat liệu thép góc là thép CT3; hàn tự động Xác dịnh chiều dài mối hàn, và l; đề khả năng chịu lực của mối hàn và các thanh thép góc như nhau Đáp an: ~ 288mm và 145 mm
1 } ẹ N ——— TSS ete CLC eae ce
Bài 10 Xác định tiết diện thép góc và chiều dài của mối hàn dé hàn hai thanh thép góc vật liệu CT3 vào một tấm phẳng (hình 2.10) chịu lực nén P — 250 kN chiều dài tự do của thép góc 3m Hàn tự động dưới lớp thuốc hàn ¿, —— $_ i
Diện tích tiết diện cần thiết của hai thanh thép góc được xác định theo cong thare
[ơ]z P Trong đó : [o], = 160 N/mm? (d6i voi thép CT3)
24 g la hệ số xét tới ảnh hưởng của ứng suất sinh ra trong thép góc do hiện tượng uốn dọc, sơ bộ chọn ứ = 0,5
> ————= 3130mm2 — 31,3cm2 (),5.160 LA Diện tích tiết điện của mỗi thanh thép góc
Theo tiêu chuẩn có loại 100 x 100 X § mm (F = 15,6 em?) Độ mảnh p= He
Tmịn trong do: uw = 114 hé sd phụ thuộc kết cấu đầu các thanh lmịn là bản kính quán tỉnh của tiết diện ; đối với thép góc (hình 2.10b) ta có:
Do đó , = HL _ 300 _ 9 ina 3,07 khi A = 98 tra bang *) ta có @pang = 0,618
Trị số @bang lớn hơn trị số chọn ban đầu, như vậy tiết điện thép góc lấy thừa Đề tớnh lại cú thể chọn œ trung bỡnh giữa 2 số ứ trờn g = OP +0618 _ 559 2
Diện tích tiết điện của thép góc
Lấy thép góc 90 x 90 x 8 co J, = 106cm* ; F, = 14cm?
(s) Trong sổ tay thép thanh định hình.
Như vày ứ chọn lớn hơn @›Ăỏù¿ đo đú phải kiờm tra ứng suất
(p [ơ|, = 0,525, 169 = 84,5 NImm? ứng suất làm việc lớn hơn ứng suất cho phép 5,7% như vậy có thể dùng dược loại thép góc 90 x 90 x 8mm
Chiều đài tông cộng của mỗi hản l i= —= ——
= Coo] = 933 SP = 168 mm lạ = | — lạ = 233 — 168 = 65mm
Bài 11 Xác định tải trọng Q cho phép của mối hàn các tấm phẳng vào hai thanh thép chữ U (hình 2.11a) số hiệu À°16, Ứng suất cắt cho phép của mỗi han 80
Ye ee ị N/mm* p É ` Giải: Mỗi tấm phẳng hàn lên thép góc
L tat i er an gdm cé 2 méi han ngang vA mét méi han dirng
| | | \ i & (hinh 2.11b), š | ! \ T_~Z Chiều dài của mỗi mỗi hàn ngang (*)
(#) Các chiều đài mỗi bản tính tại điềm giữa của tiết diện hỏng của nó,
Chiều dài của mỗi han đứng h ~ 200 + + = 200 + 3 = 203mm
K 1a chiéu cao tiét dién hàn,
Tam quay O cua moi han dược xác định theo tọa độ
Lirc Q tac dung cach tam méi ghiếp một đoạn là a = 450 — 125 — a, + = 281mm
Khi doi lực Q vẻ tâm O gay mot momen
Diện tích tiết điện nguy hiểm của ¡nối hàn Ƒ = 2.0,7K(h + 20) = 2.0,7.6 (203 + 2.151,5) = 1250 mm:
Momen quản tính độc cực của tiết điện nguy hiểm của mỗi hàn đối với tam O Ẻ he 2 2
Cy trong đó c¡ và c¿ xác định tử quan hệ hình học ta có c¡ = 106 và c¿ = 147 (ở đây Uy, Cz tinh bang mm)
Vi = - 2 9 147 ˆ — 999000mm3 ứng suất cắt do Q sinh ra
1 + — = oe 0,000235Q N/mm? Ứng suất do momen sinh ra
Ung suất tông sinh ra được xác định từ tông vectơ của r¡ và T; tínb ra được
Từ điều kiện bền ta xác định được tải trọng Q cho phép theo công thức r = 0,00114Q < [x]
Bai 12 Một mỗi hàn góc có kích thước và lực tác dụng như hình vẽ
(hình 2.12) Hãy xác định chiều cao tiết diện hàn Cho biết ứng suất cắt cho phép của mối hàn [t]’ = 70N/mm? Hinh 2.12 Đáp án: K = 10mm
Bai 13 Mot mdi hàn góc chịu tải trong tinh P (hinh 2.13) Han bang tay, que han 342, chiều cao mối hàn K—= 6mm Xác định trị số lực cho phép tác dụng vào mối hàn theo hai trường hợp a và b Ứng suất cho phép của vật liệu tấm hàn là [ơ]y = 140N/mm?
| pr | ne | r L \= lạ mmhmm 4 l b= be?
Gidi: Chuyén lực P về mỗi hàn sẽ có hai ứng suất do P và M = Pll tạo ra Điều kiện bền cắt sẽ là (hình 2.13a):
Vay + (Ger) —? Waa) + Garr) XI
SFO oe vidy + (my viey+G®)
Trường hợp hàn theo hình 2.13b thì hỏng là do ứng suất uốn sinh ra tai tiết diện tắm ghép gần mối hàn
Bài 14 Một bánh răng có đường kinh vòng chia là 900mm, cấu tạo bằng cách hàn vành và mayơ vào một đĩa tròn (hình 2.14) Khi làm việc lực pháp tuyến tác dụng là P„ = 100 kN Các kích thước như hình về, Hãy xác định xem ứng suất lớn nhất sinh ra ở mối hàn nào và trị số bao nhiêu? Cho biết hệ số tập trung ứng suất trên chiều dài mỗi hàn là 3
Giải: Dưới tác dụng của lực pháp tuyến trên răng bánh răng, trong các mối hàn sẽ sinh ra ứng suất tT, do luc cat P, va wng suat t,, cho mémen M=P, S-cos20" (trong do d 1a đường kinh vòng chỉa)
Tông ứng suất cắt là
F — điện tích tiết điện nguy biêm của mỗi hàn
W, — mômen chống xoắn tại tiết diện nguy hiểm dủa mối hàn
R — khoang cach ttr tam banh răng đến tâm tiết diện nguy hiểm của mối hàn,
GHEP BANG DO DOI
Mật số công thức chủ yếu đè tính toán,
Tên gọi Công thức a ` om x a > ong V2! Áp suất p cần thiết giữa bề mặt tiếp 2M, 4 p? xúc khi có lực đọc trục P và mômen a xoắn My = ———txynp CO Độ đôi tính toán cần thiết đề tạo ra $= pa ( Cy 4 Co ) ap suat p Ey E> đi \Z d?-+ a? 1+( d
LLL Cy 2 — để — Fi = dị \Ê — Fi
LILLE Cạ=—2——y Tạ= đổ — d —(*) z +2 đa
Ap suất gây ra biến dạng dẻo:
2 ằ Đối với chỉ tiết bao TT“ ——-
* 242 2 2 Đổi với chỉ tiết bị bao Peh = O,, 2!
Bai 1 Một mối ghép có độ đôi (không có kẹp chặt phụ thêm) có đường _ kinh 320 mm chiều dài lắp ghép 400 mm dùng làm việc với hai chế độ : Chế độ thứ nhất chỉ truyền một mômen xoắn là 270000 Nm Còn chế độ làm việc thứ hai là đồng thời chịu một mômen xoắn 224000 Nm và lực đọc trục 700000N,
Xác định xem cần dùng chế độ làm việc nào đề tìm độ đôi lắp ghép và áp suất cần thiết đề tính độ đôi là bao nhiêu (cho hệ số ma sat f = 0,14) Đáp án: Dùng chế độ thứ nhất và áp suất cần thiét 1a 30 N/mm’
Bai 2 Một mối ghép có độ đòi của một mayơ lên trục có áp suất trên bề mặt lắp ghép không nhỏ hơn 25 N/mm2; đường kinh lắp ghép 80 mm ; đường kinh ngoài của mayơ 135 mm; môđun đàn hồi của vật liệu các chỉ tiết ghép la E, = E, = 2,1.10°N/mm?
Xác định độ đôi tỉnh toán cần thiết, Đáp án: 30 um
Bai 3 Đề truyền tải trọng bên ngoài, mối ghép cần có độ dôi không nhỗ hon 30pm Đường kinh lắp ghép 80mm, độ nhẵn bề mặt V7 (W7 có chiều cao các đỉnh nhấp nhô 6 um) lắp ghép với độ chính xác từ 2 đến 4, dùng phương pháp lắp ép Chọn kiều lắp ghép
Bài 4 Xác định áp suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc đề ghép một mayơ
A et bằng gang vào trục thép theo kiều lắp ghép 150 (theo tiêu chuẩn tra ra dung
+0,11 sai 16 mayo 1a 150+%° va truc 1a 150+°°) duong kinh ngoai cia mayo 1a 300mm Môđun đàn hồi của trục là E¡ = 2,1.105N/mm?, cha mayo là
E,= 1,1.10°N/mm?, Bo nhin bé mat lap ghép 1a (76 (cé chiéu cao cac dinh nhấp nhô 10 um)
Bai 5 Chon kiều lắp ghép để lắp vành bánh răng hình trụ bằng thép 45 vào mayơ bằng gang CH 15.32 (hình
3.1) Biết: góc ăn khớp a = 20°; số răng
Z— 40; mụđun m — ủmmm; đường kinh trục d, = 50mm; dwong kinh lap ghép d= 130 mn ; chiều dài bề mặt lắp ghép | = 40mm; hệ số ma sát f = 0,085; mômen truyền
M = 500000 Nmm Thép 45 có giới hạn chảy
360 N/mun?; lắp ép; chính xác gia công cấp 2 ~ 4 độ nhẫn bề mặt 6 va V7
Giải: Đường kính chân răng d, = d, — 2(f,m + c)
= 5.40 — 2.5.1,25 = 187,5mm Ấp suất cần thiết trên bề mặt lắp ghép để truyền lực
P= = 0,55 N/mm? Độ đôi tính toán nhỏ nhất
P E, + E, trong đó: E¡ và E; môđun đàn hồi của vật liệu mayơ và vành bánh răng: Đối với mayơ (gang) E¡ = 1,05 10 NJmm? Đối với vành răng (thép) E; = 2,1 10” Nmm?
C¡ và ; là hệ số cứng t+(3j
Cc; = để + đi 1a ơa — F1 T Wy = d d +2 — th đ2— đ? 1I—(-S
Cc 2 = +e +uạ= ZT 2= "Go + FT u 2 đệ — để 1— (+) dạ
Trong đó: tị và ụ; hệ số Poatson :
Doi voi gang py = 0,25 Đối với thép uy = 0,3 dị = 50mm, — dạ = 187,5 mm
Từ đỏ ta có § = 0,55 130 (= + 105 2,1 / 10° | Độ đôi cần thiết đề lắp ghép
6 = 6+ 1,2(R„ + R;;) trong dé Ry, R„; là chiều cao các đỉnh nhấp nhô cao nhất trên bề mặt lắp ghép voi 76 co R,, = 10 um voi 77 cé Rag = Gum
Từ độ đôi cần thiết tra bảng (s) chọn kiều lắp ghép sao cho độ đôi bé nhất của kiều lắp ghép đó phải lớn hơn ó,
Tra bảng ta chọn được kiều lắp ghép ® 130 Âu cỏ x +0,08 4, Đường kinh lô là ® 130 ‹
Do doi bé nhat 6,;, = 25 um Độ đôi lớn nhất 6,,, = 185m
Kiém tra về biến đạng dẻo :
Ap suất lớn nhất khi lắp ghép với độ dôi lớn nhất
Pmax a(S + Se) ~ a(S 4 Se) E, E, RE 6 6 trong đó by = dma — 1,2(Byy + Ryo) = 185 — 1,2(10 — 6) = 165,8 um ~ 166 um
1,78 áp suất gây ra biến dạng chảy
Pes = Uy 2 jG) ch c 2d? ch 2
Bài 6 Tính và chon kiều lắp ghép dé ghép
$ độ đôi vành bánh vit bằng đồng thanh B,0®10-1 vn vào lõi bánh vít bằng gang, GHI 12.28 Cho biết
› \yš M, — 357500 Nnưm và lực dọc trục P — 1430N, a : Kích thước lắp ghép nhưữ trên hình vẽ
| (hình 3.2); hệ số ma sat f = 0,05,
Hình 3.2 Áp suất cần thiết ở bề mặt lắp ghép đề
(*) Theo bắng tiêu chuẩn về dung sai lắp ghép
VPEƑ Vami[EMT SS xfdl = 3,14 0,05 250 60 = 1,35N/mm? jm Độ đôi nhỏ nhất đề tạo ra áp suất p = 1,35 N/mm“
6 = pd (—L pd ( B5, =) mm trong đó : i+ (3) 1+ (Sr) 2
C, 7 5 + 0,32 == 9,18 py Va u; là hệ số Poatson của chỉ tiết lắp ghép: Đối với gang wy = 0,25 Đối với đồng thanh By = 0,32 dạ — theo dirong kinh chan ring vanh banh vit d, = 280mm dị — theo đường kính trong của vành lồi dị = 210 mm
E — môởun đàn hồi của vật liệu : Đối với gang E = 1,05.10° N/mm? Đối với thanh đồng E = 1,1,10° N/mm?
5,54 + 9,18 1,05.10° 1,1.10° s= 1,35.250( )= 0,045 mm = 45 pm Đề sau khi lắp mối ghép bảo đảm có độ doi 45 um (phương pháp lắp ép) thì độ đôi nhỏ nhất cần thiết của mối ghép sẽ là
6, = 6 + 12 (Ry + R„;) trong đó Rị; và R„; là chiều cao của đỉnh nhấp nhô bề mặt lắp ghép phụ thuộc a vào độ nhẫn gia công
Lấy độ nhẫn bề mặt của vành bánh vít 7 có R,¿ = 6m độ nhẫn bề mặt của phần lồi 6 có R„ = 10 um
Theo bảng dung sai lắp ghép fa chọn được kiều lắp ghép 250 Ae có kích
- +0250 4, thước của lễ & 250°°° va kich thtréc cia truc @ 250°°"°, Bo déi nhé nhất của kiều lắp ghép lA 70um ya do doi lớn nhất của kiêu lắp ghép là 6y„;„ %0um
Với độ dôi nhỏ nhất của kiều lắp ghép trên bảo đảm làm việc được
Kiém tra lại độ bền của mối ghép khi độ đôi lớn nhất có làm biến dang dẻo hay không Độ dôi lớn nhất sau khi lắp ghép Ômx = Ôpmax — l,2(R„¡ + R„;) = 250 — 1,2(10 + 6) = 230,8 um Áp suất lớn do độ đôi 6„„„ sinh ra
Pmax = max (= Omax 2a (2 Cy — 5 ơ" bmax 5 —_ p 6
Dưới tác dụng của p„„„ điểm nguy hiềm nhất đối với chỉ tiết bao là mặt trong, tai do co: Ứng suất kéo lớn nhất (ứng suất tiếp tuyến vòng tròn)
3 + d“ 2802 + 250? đi = su độ đ? — đ ,9ã 250 + 222, — 60,§ N/mm> 280? — 250 Ứng suất hướng tâm
03 = — Pmax = — 6,95 N/mm? Ứng suất tương đương là (*)
0.4 = 9% — 93 = 60,8 — (—6,95) = 07,75 N/munˆ giới hạn chảy của vật liệu làm vành bánh vít 1A o,, = 300 N/mm?
Hệ số an toàn về sức ben n= 2 = _=4,4
Như vậy mối ghép bảo đảm bền
(+) Có thể kiểm tra sức bền theo công thức sau
— 2 Ơya —= Ơi — Ơj== p —— > NS Ởch2 hoặc kiềm tra pmax Š De:
Bai 7 Chon kiều lắp ghép cho mối ghép bánh răng vào trục (hình 3.3) bằng độ dôi Đường kính lắp ghép ®©80mm, đường kinh mayơ 140mm
Mômen truyền 2000Nm, Bánh răng thẳng vật liệu là thép 45, trục là thép 45
Bài 8 Chọn kiểu lắp ghép để ghép vành bánh vít bằng đồng thanh Bp AXK 9-4 vào lồi của nó là thép đúc 35/I bằng cách ghép có độ đôi (lắp ép) đề truyền mômen xoắn M, — 250 Nm, lực dọc trục P — 1000N với các kích thước như (hình 3.2) và hệ số ma sát f — 0,05,
GHÉP BẰNG REN
Hinh 4.8
Tỉnh theo hai phương án: a) Bulông lắp có khe hở với giả thiết hợp lực ma sát trên mặt tiếp xúc đi qua vòng tâm lỗ bulông, hệ số ma sát ƒ — 0,18 (dùng phương pháp tra bảng), b) Bulông lắp không có khe hở với hị = hạ = 10mm, tai trong thay doi
Giải: a) Tính theo trường hợp a (bulông lắp cỏ khe hở)
Gọi lực xiết chặt trên mỗi bulỏng là V Đề truyền được M, thì mômen ma sát do lực xiết chặt sinh ra phải là:
D, — KM, đi trong đó: K là hệ số an toàn, lấy K = 1,6
Vậy, lực xiết cần thiết đề truyền M, là
ZfD, 6 0,18 220 Đề lấy theo bảng P10 lực xiết V trên cho bulông làm bằng thép 45 tương đương với bulông làm bằng CT3 có lực xiết
Tra bảng P6 lấy bulông M24 có dị = 20,752; S = 3; [P] = 21000 N b) Tinh theo trường hợp b (bulông lắp không có khe hở)
Lực tác dụng trên mỗi bulông
Theo điều kiện bền cắt
WT 3/380 d, > V 4P _ V 3800 xi] 3,14.70 832mm trong dé: [t] =0,20,, = 0,2.350 = 70N/mm? (tai trong thay ddi (xem P7)) Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 98-63 dung buléng tinh M8 co dwong kinh than d, = 9mm
Kiểm tra sức bền dap
- Bài 7 Nác dịnh kich thưởo của bulông đề lắp 3 mát bích ở dầu 2 trục với nhau và truyền momen xoắn À[, = 2200 Nm Dùng 4 bulông vật liệu thép 4 Hãy tính theo hai phương án: bu: lòng lắp co khe hé (kiéu a) va bulong lip không co khe hé (kiéu b) (hinh 4.9) Tinh chat tai trong s - anf tinb, hé sO ma sat f = 0,15, cho biết: Đường kinh trục đ 1,74m
Chon A = 1,8m Chiều đài đai không kê đến đầu nối
Kiềm nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây theo công thức
= — < V |U u ` [u] Đối với đai đẹt [uJ =3+5 1⁄s
Thỏa mẩn điều kiện ứĂ > 150°
V 11,9 Ở trên đã chọn dai vai cao su, theo bằng P 14 chiều đầy 6 của đai phải thỏa mẩn điều kiện
Theo POCT 101 — 54 (xem bảng P 15) dùng đai cao su loại Á có 6 = 4,5mm Úng suất có ích (xem bảng P17)
[Zp]o Ứng suất có ích eho phép
[o,] = Lỉpèa C, Cy C, Cy trong do:
C, — hé sé xét toi tinh chat cua tai trong, C, = 0,8 (bang P21) C„ — hệ số xét tới Anh hwéng cua géc 6m, Cy = 0,94 (bang P20) C, — hé sé xét toi anh hwdng cia van tic, C, = 0,98 (bang P19)
C, — hé sé xét toi Anh hwéng cta việc bố trí đai, Cy = 1 (bang P18)
Tiêu chuẩn hóa chiều rộng theo bảng P21, lấy b — 30mm
Lực tác dụng lên trục
Chiều rộng bánh đai Theo bang P22 với chiều rộng đai b—30mưn lấy chiều rộng bánh đai
Bài 14 Tỉnh dai cao tốc tử dòng cơ điện tới mô hình chân vịt tàu thủy (hình 6.5) Chân vịt này quạt gió ở trong ống khí dộng học Tính theo các số liệu sau dây:
Công suất truyền c⁄ƒ = 4,5 kW ; đường kính bánh dai bi din D, = 80 mm; vũng quay nạ = 116000ứ/ph; động cơ cú vũng quay nị = 2900 bjph Bộ truyền tự căng với lực căng không đồi, tải trọng làm việc có đao động nhỏ
Giải : Đường kinh bánh đai bị dẫn đã cho là Dạ = 80 mm phù hợp với đường kinh tiêu chuần (bảng P13)
Tỷ số truyền m 2900 1 nạ 11600 4 Đường kinh bánh đai trên trục dộng cơ
Tiêu chuẩn hóa (theo bảng P 13)
Dị = 320 mm Đường kinh này cũng thỏa mãn kích thước Him,, ghi trên hình vẽ
Vận tốc vòng xD, nm, _ 314.320.2900 — - = 48,5 m/s
Số vòng quay thực tế trên trục mô hình khi hệ số trượte = 3% là b, ee 0,97 = 11250 30 v/p pịph
Khoảng cách trục (xem hình vẽ)
= 2.09 + m1 = 2,44m - dùng đai cao tốc vải cao su có L = 2500 mm chiéu day 6 = 2,5 mm (xem bang P 24)
Nghiệm lại số vòng chạy của dai trong một giây n= ~~ 85_ 94 1/s L 2,5
Số vòng chạy cho phép trong một giây của đai cao tốc [u] hề th min rttirrmerrmnrrrr+ i Tà vy , 2 a 3 mh et SA mẻ eh gh S £00@ *
127 Đường kính vòng chia d= mZ, = 4,5.15 = 07,5 mm do, = nvZ, = 40.02 = 233,8 num Đường kinh vòng lun
15 đy = 2À — dị =i‹¡ = 344 mịn Đường kinh vòng dinh rang Dy =m (Z, + 2ẽ, + 2iĂ— 20) = d5 đó + 2.1 + 2.0,22 — 2.0,22) = 76,60mm oo = M (Ly WF + 23; — 9 1ÿ) = d5 (52 2.1 + 9,1,5 — 2 0,22) = 25mm Đường kính vòng chán rằng
Bai 9 Cac thong s6 hinb hoc cha mot cặp bánh răng trụ răng thẳng trong họp giảm tốc chọn ở bắng tiêu chuần có;
A = 100nữn; m = 25; Z4 — §0;i =3; với chủ thích của bảng : Trường hợp này khòng địch chỉnh hay địch chỉnh đều š¡; — — §; Chọn hệ số địch dao va tính các kích thước của bánh răng
Giải : hử răng bỏnh chủ động
SO rang ban bi dong
Theo D32, hệ số địch đao nên ding
Banh nho dich chinh dwong 2, > 0
Khoang cach truce khong d6i A = 100 mm
Buong kinh vong chia ey = dy = mZ, = 2.5.20 = 50mm ee = d,=mZ, = 2,5.60 = 150mm Đường kính vòng đỉnh răng Đại = đi 7 3Í m = 504 2 (1 + J,316) 2,5 = 56,60 mm Dog == dep + 2 (f, + &) m = 150 + 2(1 1,316) 2,5 = 154,40mm Đường kinh vòng chân răng
Da = dạ — 2 (f, +} c— Em = õ0 — 2 (1 + 0,25 — 0,316) 2,5 = 45,8õmm Dị; = dạ; — 2 (¿ +} c¿ — E;)m = 150 — 2 (1 + 0,25 + 0,316) 2,5 = 142,2mm
Bài 10 Những thông số hình học của cặp bánh răng trụ răng nghiêng của hộp giảm tốc tiêu chuần: A = 950mm ; m„ = 3; Z,= 165; 8 = 890634”; ¡ =3;
Loại này chỉ địch chỉnh đều*
Chọn hệ số địch đao và tỉnh các kích thước của cặp bánh răng đó
Giải : Số răng bánh nhỏ
Tỷ số truyền thực tế
Sai số tỷ số truyền 4
Dira vao Z,, theo P32 ta duoc hé s6 dịch dao pháp tuyến
En > 0 Hệ số dịch dao mặt đáy
Khoảng cách trục A không đôi A = 250mm
Z, 3.40 dy = d) = —+—_ = = 121,22 mm cos B 0,99 m, Z 3.125 đạ =dạ= — SỐ = ° cos B 0,99 = 379,3 mm
* Doi vol binh try rang nghiéng, trong thyc té hay ding dich chinh déu £; = — E,
9M 129 Đường kinh vòng đỉnh rang Da = da + 2 (fo + En) Mm, = 121,2 4+ 2 ( + 0,203) 3 = 128,4 mm D¿;¿ = đ¿; + 2Œ, + $a;) mạ = 379,3 + 2(1— 0,203) 3= 384,1 mm Đường kinh vòng chân răng
Da = dq —2 (fe + Co — Em) my = 121,2 —2(1 + 0,25 — 0,203) 3 —= 114,9 mm
Di = dys — 2 (fp + Cy — Eng) My = 379,53 — 2 1 + 0,25 + 0,203) 3 = 370,6 mm
Bai 11 Bo truyén banh tru rang thang (hinh 8.12) co Ly góc ăn khớp a = 20°; Z¡ = 16; Z;¿ = l8; Z¿ = 72; m = 3 yy x ae Banh 1 quay voi ny = 1725 v/ph; cong suat WV; =3,4 kW Xac L II định số vòng quay của các trục và lực ăn khớp
Số vòng quay trên các trục
= = 1725 —— = 1630 v/ph t1 Xa hạ — mì ZL 18 /p
Hạ 2 Zs 79 Íp Đường kính vòng lăn
Hình 8.12 dj = mZ, = 3.16 = 48mm d, = mZ, = 3.18 = 54mm; đạ — mạ = 3.72 = 216mm Vân tốc vòng
Bài 15 Khi làm việc, ở tiết điện nguy hiềm của răng bánh nón nhỏ sinh
Hãy xác định ứng suất uốn ở răng bánh lớn, nếu tỷ số truyền ¡ = 3, số răng 2) = 2ử oe? an:
Bài 16 Tính bộ truyền bánh răng của tòi quay tay (hình 8.15) Lực lớn nhất tác dụng lên cáp Q = 15000 Đường kính tang D, = 194mm ; đường kính cap d, = 13mm; chiéu dai tay don 1 = 35Umm Hai người quay Lực quay của mỗi người P = 200N Cap co thể cuốn đến 2 lớp
Mômen trên tang (lớn nhất khi cáp cuốn lớp thử hai)
Hiệu suất của một cặp bánh răng kể cả ma sát trong 6 la y, = 0,90
Hiệu suất trên tang "; = 0,95 Hiệu suất chung
M,, 7 140000.0,77 Ty s6 truyén cap cham [ay i, = 7
Banh rang duc tir gang xam CU 21 — 40 (o,, = 400 N/mm? ; ơyy = 210 N/mm?) Bộ truyền quay một chiều nên ứng suất uốn cho phép
[o,Ju = 0,15 o,,, = 0,15.400 = 60 N/mm* bộ truyền được quay tay nén khong ké dén chu ky tng suat (Ky = 1)
Bộ truyền cấp chậm chịu mômen lớn hơn nên tính môđun theo bộ truyền này làm môđun chung cbo cả hai bộ truyền (bánh trụ răng thẳng) m> Ni 19,1.10° Aah:
Hệ số chiêu rộng Vm = 8
— we 0,232 (xem 10.8 tap I [1] va ngoại suy)
Những kích thước cơ bản của bánh răng d, = d, = mZ, — 9.11 — 99mm D = D.3 = dy + 2f, m = 99 + 2.1.9 = 117mm
Dy =D = dị — 2 (f, -Ƒ c¿) m = 99 — 2 (1 + 0,25) 9 — 76,5 mm bh = bb, = „im = 6.9 = 72inm 132 đề cho việc lắp ghép được thuận lợi lấy bị = bạ = 80mm dg = mZ, = 9.24 = 216mm Deo = dg + 2f, m = 216 + 2.1.9 = 234 mm
Dig = dp — 2 (f, + ¢,) m = 216 — 2 (1 +.0,25) 9 = 193.5 mm dy = mZ, = 9.77 = 693 mm
Dj = dy — 2 (f, + ¢,) m = 693 — 2 (1 + 0,25) 9 = 670,5 mm bạ = bạ = W„ m = 8.9 = 72mm
Bai 17 Thiết kế bộ truyền bánh trăng răng thẳng trong hộp giảm tốc một cấp hình trụ (hình 8.1, theo số liệu sau : Động cơ điện có công suất AV =4,5 kW ; Số vòng quay n= 940 njpủh ; tỷ số truyền của đai thang i; = 3 va cua bo truyén banh rang trong hép i, = 4 (sai lệch cho phép của tỷ số truyền không quả =: 2,5%) Thời gian phục vụ là 10000 h Tải trọng ôn định, điều hòa
Bộ truyền quay một chiều
Số vòng quay của trục bánh răng °
Bánh răng nhỏ thép 50; bánh răng lớn thép 45/1 Cơ tính của:
Thép 50 có ơy, = 620N/mm”; ơ,y = 320 N/mm?, thường hóa, có độ rắn Thép 4ðJI có ơy, = 550 N/mm?; ơ„ = 320N/mnử, thường hóa, có độ rắn nhỏ ở", = † = 9 ~ 313ứ/ph iy 3
Số vòng quay của trục bánh răng lớn n—=S— 33 “~ 78 viph is 4
Công suất trên trục bánh nhỏ
Công suất trên trục bánh lớn No = AN Ny, = 4,5.0,95.0,99 = 4,2kW
133 Ứng suất tiếp xúc cho phép (bang 10.10 tap I [1])
[ơ],„ = 2.0 HB Ky Số chu kỷ ứng suất N = 60 oT
N, = 60.78.10000 = 4,6.107 >> 107 cho nén Ky, = By, = Ky = 1 Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép
Chọn sơ bộ hệ số tải trong K = 1,5
Chọn hệ số chiều rộng , = _ = 0,4
Xác định khoảng cách trục
Duong kinh vong lan dị = 2A = 200 = 80mm 2 i+] 2O dạ = id; = 4.80 = 310mm Chiều rộng b= ¥, A = 0,4.200 = 80mm vay
Theo bang 10.5 tap I [1] thi K,, = 11; nhwng nó có khả năng chạy mòn toan phan nén K,, = 1
VAn toc vong cua banh rang v= wu dy No — 3,14.320.78 — 1,25 mịs
60.1000 60.1000 Theo bảng 10.2 tập I [1] chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng, cấp 9
Theo bang 10.6 tap I [1] hé sé tai trong dong Ky = 1,45 Nghiệm về hệ số tải trọng
Vị K tính toán nhố hơn khòng nhiều lắm nèn không phải tính lại Xác định môdun và số răng m= (0,01 — 0,02) A= (0,01 —— 0,02) 200 = 2 —- 4mm lay theo tiéu chuan m = 4mm Số răng của bộ truyền
Hé sé dang ring theo bang 10.8 tap 1[1]
Oy = Oy Se = 4? 33 N/mm? Yo 0,511 392 Ứng suất uốn cho phép khi bộ truyền quay một chiều
Hệ số an toàn n = 1,8 (xem P 34)
Hệ số tập trung ứng suất ở chõn răng Kơứ = 1,8 (xem P34) Hệ số chu kỳ ứng suất Ấy = 1
(elas = nee TT —= 95N/mm“ như vậy hai bánh răng đều an toàn về uốn.
Xác định các kích thước Œf, = 1; c„ = 0,25) đạị = dị c mZ = 4.20 :: 80mm dog = dg = MZy = 4.80 = 320 mm
Dy = địị — 20%, + ¢,) m = 80 — 2(1 + 0,25) 4 = 70mm Dio = đ¿— 2(f, + ¢,) m = 320 — 2(1 + 0,25) 4 = 310mm Dy = dy + 2fpm = 804 2.1.4 = 88mm doo t 2f,m = 320 + 2.1.4 = 328mm b =y,.A = 0,4 200 = 80mm
Bài 18 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng trong hộp giảm tốc của bộ phận đẫn động băng tải theo số liệu sau : Mòmen xoắn tác dụng trên trục bị dẫn Mẹ; = 412000 ẽmm và số vũng quay nạ = 52,20/ph Tỷ số truyền Ă =6
Lam viéc 1 ca trong 5 năm; quay một chiều và tải trọng khòng đi
Chọn vật liệu cho bánh ráng nhỏ là thép 40X, thường hóa; Bánh răng lớn thép 50, thường hóa Cơ tính của vật liệu (xem P33):
Thép 40 co o, = 780N/mm*; o,, = 500N/mm?; HB ~ 250 Thép 50 cé o, = 600 N/mm‘; o,, = 300N/mm? ; HB ~ 207
Xac dinh ung sual tiép xtc cho phép (xem bang 10 10 tập I [1])
Số chu kỷ ứng suất
N = 60nT thời gian phục vụ của bộ truyền
T =1.8.300 5 = 12000 h (ngày làm 8 h, năm làm 300 ngày)
Hệ số chu kỡ ứng suất ẹ >N, (xem bắng 10 10 tap I[1]) nộn Ky) = Kyo = 1 Vay [ơ]:„ = 2,5 250.1 = 625N/mm?
Chọn hệ số chiều rộng
Chọn hệ số tải trọng
Tỉnh công suất trên trục bị dan
Tiêu chuần hóa lấy chọn sơ bộ góc nghiêng § Modun mat day
Số răng bánh lớn Môđun mặt day 2a
Ms góc nghiêng của răng cosB Đường kính vòng lăn
— meZ, = msás cosB —n42 #: cos12°48' = 282,00 mm
Chọn cấp chính xác chế tạo, cãp 9
Theo bẳng 10.7 tập I [1| có hệ số tải trong dong K, = 1,1
Chiều rộng bỏnh răng b = 0 À = U,4 165 = 6ửĂnm b dì hé so ipy = £6 = 1,34
Theo bảng 10.5 tập IỊ1| có hệ số tái trọng tập trung K,, = 1,19
Nghiệm hệ số tải trọng
Nghiệm về sức bén uốn
= So AS fo], ym? zb b”n Sle] lấy 8” = 1,5 Hệ số dạng răng
Cua 0 5172.138.66 1,5,52,2 [mm
Ou = Oy v2 0,017 = 41N/mm? yi 0,429 Ứng suất uốn cho phép l4ơ_ cà
(ol, = Fa 1_ Ky (quay một chiều) nK g Hé so chu ky wong suat Ky, = Kyo = 1 gidi han moi o_, = (0,4 — 0,5) o, thép 40Ä có o_; = 0,45.780 = 350 N/mm?
Hệ số tập trung ứng suất chân răng Kg = 1,8 Hệ số an toàn = 1,5
138 răng của các bánh răng đền đủ sức bền uốn
Tính các kích thước hình học: địị= dị = 47,1 mm dg = dg = 282,9 min Diy = đị — 2+ c¿) mạ = 47,1 — 2 1+ 0,25) 2 = 42,1 mm Diy = d;— 2 (f, + ¢,) m, = 282,9 — 2 (1+ 0,25) 2 = 277,90 mm
Bài 19 Thiết kế bộ truyền bánh răng đẻ hổ theo số liệu sau:
Cong suat oc) = 2,8kW ; số vòng quay nị = 13,5 0/ph; tỷ số truyền ¡ = 4,5; thời gian sử dụng T = 20000 A Banh rang nho dặt chia (công xôn) Tải trọng không đôi, bộ truyền quay một chiều
Bai 20 Thiết kế bộ truyền bảnh răng được aid che kin, co di dau boi trơn theo số liệu sau : công suất cƒ; = 1,38kW; số vòng quay trên- bánh bị động nạ = 200 ứ/ph; tỷ ` z số truyền i= 5; thoi gian S su dung T = 25000 h _
Banh rang dat đối xứng 5 lon 5322, Z với ô Bộ truyền quay 2 bom chiều, tải trọng thay đồi theo như sơ đồ
Bài 21 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón trong hộp giảm tốc (hình 8.15), theo số liệu sau : Công suất trên trục vào c⁄Ƒ¡ = 0,6 kÍ ; số vòng quay trên trục A = 960 v/ph; nz = 300v/ph,; vật liệu bánh nhỏ là thép 410X, nhiệt luyện có dộ ran HRC = 50 — 55; o, = 1000 N/mm?; vat liéu bánh lớn thép 55, nhiệt luyện có độ rắn HIRC = 45 + 55; o, = 650 N/mn? Tải trọng không đổi thời gian phục vụ 20000 h
Bài 22 Thiết kế bộ truyền bánh nón răng thẳng của một hộp giảm tốc
(hình 8.16) theo số liệu sau: Công suất và số vòng quay của động cơ điện AOIT62 — 4 là cƒ = 10kW; n=— l160u/ph; tỷ số truyền của bộ truyền đai i, = 1,8; của cặp bánh răng non i, = 3 Thoi gian su dung ‘T = 12000h Tai trọng gần như không đồi, quay 1 chiều
Số vòng quay của bảnh răng nhỏ n 1460 n= —_=- — ~ 810 v/ph iy ;
Sð vòng quay của bánh răng lớn hạ —= m = 810 = 270 v/ph iy 3
Công suất trên các trục:
AN, = AN m ta = 10.0,99.0,96 =9,5kW cŸ; = cÿ¡ rà nụ, = 9,5.0,99.0,96 = 9kW
Chọn vật liệu bánh răng nhỏ là thép 50 cd (o, = 620N/mm?;
0,, = 320N/mm?; HB = 230) Banh rang ldn là thộp 4ừ JI cú (ứy = 560N/mm?; ơ¿ = 290N/mm”; HB = 200)
140 Ứng suất tiếp xúc cho phép (theo bẳng 10 10 tập I[1])
[o|., = 2,6 HB Ky Số chu kỳ ứng suất
Xác định chiều đài đường sinh
Chọn hệ số chiều rộng tì, = = 0,3; hé sé tai trong K = 1,5
Tiêu chudn hỏa lấy mg = 3,5 mm
Sử răng bỏnh nhỏ và bỏnh lớn
Vậy: Chieu đài đường sinh từ kết cấu bánh răng đã chọn là
Theo bảng 10.2 tập I[T] chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng, cấp 8, Theo bang 10.6 tap I [1] hé sé tai trong dong K, = 1,35
Chiéu rong: b=,.L = 0,3 101 = 31,2mm lẫy b = 32mm d= b — 22 6.56 đụi 6,
Theo bang 10.5 tap I[1], hệ số tái trọng tập trung K,, = 1,08
K = K,, Ka = 1,08 1,35 = 1,46 ~ 1,5 Trị số R tính toán so với chọn sơ bộ sai không nhiều lắm nên không cần tính lại
Kiềm nghiệm sức bền uốn của răng
Hệ số dạng răng (chọn theo bảng 10.8 tập I[1])
Zona — “2a — a7 az 178 ;yo= 0,495 cosp, _0,3162 oa = 22,5 10 6 146.95 _ 172N/mmm?
Yo 0,495 Ứng suất uốn cho phép lo], = iden Ky als K Go giới hạn môi ơ-y= (0,4 0,5) ơy thép 50 có ơ ¡=0,ỗ,620 = 310 N/nun? thộp 45 JI cú ứ Ă = 0,5 560 — 280 Nưmm?
Hệ số chu kỳ ứng suất
Hệ số an toàn nị = 1,5 (xem P34)
Hệ số tập trung ứng suất (xem P34)
Như vậy răng của bánh nhỏ không đủ sức bền uốn, cần chọn môđun lớn hơn Ở đây lấy mẹ = 4mm, m,, = mạ(1 — 0.5 tụ,) — 4(1 — 0,5 0,3) = 3,40 mịn vậy : 04; = 172 (=>) = 130N/mm? „1 2 răng bảo đảm an toàn về uốn
Xác định các kích thước của bánh răng
Góc nón lăn tog, = i= 3 nên 0; = 77934”
(py = 9O° — gy = 90° — 71°34’ = 18°26’ Đường kính vòng chia (day lon) doy == MgZ, = 4.19 = 76mm dog = igh, = 4.57 = 228 mm Đường kính vòng đỉnh răng (đáy lớn) Đại = dy + 2f,m,cose,
== 228 + 2.1.4 0,3162 = 230,56 mm Đường kinh vòng chân rắng (đáy lớn)
Dị = đại — 2(f, + €2) ns€os0; = 7ử — 2(1 + 0,25) 4 9,948Đ7 = 66,5 mm Địa = d¿, — 2, -E cạ) my 60 @;
= 228 — 2(1 + 0,25)4.0,3162 — 224,8 mm Góc đính răng mẹ Ÿ “2 == —— = (033: 4.1
Góc nón chân ni = tị — TY = 126) — 2998) = 169017
_ Bài 23 Thiết kế các bộ truyền bảnh rằng trong hộp giảm tốc của trạm dẫn động băng tải (hình 8.17), theo số liệu sau: Lực vòng trên băng tải P = 5000N Van téc băng tải V = 0,85m/s; đường kính tăng D= 250mm Cấp nhanh của hộp giảm tốc là bánh răng nghiêng, cấp chậm là bánh răng thẳng; thời gian làm việc 5 năm, mỗi năm 300 ngày; mỗi ngày 7h
Bài 24 Thiết kế các bộ truyền bánh răng của hộp giảm tốc (hinh 8.18) theo số liệu sau Công suất trên trục ra ca = 0,9kW ; số vòng quay của trục vào nị —= 1410ứ/ph; số vũng quay của trục ra nạ = 1000/ph Tải trọng khụng đổi Thời gian làm việc 10 năm; ngày làm 2 ca
Bai 25 Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có cấp nhanh phân đôi (hình 8.19) theo số liệu sau:
Công suất trên trục ra cŸ¿ = 3kW ; số vòng quay của trục vào nị = 14300/ph; số vũng quay của trục ra nạ ứjph Cấp nhanh là bai cặp bỏnh trụ răng nghiêng ngược chiều (chữ V) Tải trọng không đôi Quay 2 chiều Thời gian sử dụng 10 năm, ngày làm 2 ca.
OO UIHIL
Bai 26 Thiết kế các bộ truyền bánh răng của hộp giẫm tốc đồng trục với vị trí của các trục 1, 2, 3 trong mặt phẳng thẳng đứng (hình 8.20) Vỏ máy có 2 mặt tháo được Thiết kế với các số liệu sau :
Công suất trên trục ra cƒ¿ = 15kW; số vòng quay của trục vào nị = 930 p/ph ; số vũng quay của trục ra nạ = 1lỗ ứ/ph Tải trọng khụng đụi ; quay 2 chiều ; thời gian sử dụng 7 năm; ngày làm việc ] Ca
Bài 27 Thiết kế các bộ truyền của hộp giảm tốc bánh răng đồng trục kép hai cấp (hình 8.21), theo số liệu sau:
Công suất trên trục ra cƒ;¿ = 5 kW ; số vòng quay của trục vào nị = 14200j/ph: số vòng quay của trục ra ny = 150v/ph Thời gian phục vụ T = 20000 h Tải trọng ôn định, bộ truyền làm việc hai chiều
Bài 28 Tính động học của hệ thống truyền động gửm hộp số và hộp giảm tốc bỏnh răng nún (hỡnh 8.22) theo số liệu sau:
Số vòng quay của truc vao n, = 930v/ph
Số vòng quay bé nhất của trục ra n, = 1100/ph
Hinh 8.21 Công bội của đấy tốc độ hộp số sp = 1,58
Giải : Tỷ số truyền chung lớn nhất của hệ thống max == = = 930 = 8,45 n 110
Tỷ số truyền của cặp bánh răng nón trong hộp giảm tốc thường i, =2 + 3, ở đây lấy lạ = 2,5
Tỷ số truyền của hộp số khi i„„„ = 8,4
Tỷ số truyền của hộp số khi làm việc ở các chế độ khác nhau
Xác định các số vòng quay của các trục khi làm việc ở các chế độ a) Trục vào nị = 830 ứ/ph (ở tất cả cỏc chế độ) b) Trục trung gian
Do3 = i, 138 = 690 v/ ph c) lrục ra Tốc độ thứ nhất da = 11 _, 980 110v/ph ii, 3,38.2,5 Tốc độ thứ hai
Tốc độ thứ ba m 930 lại, 1,35 2,5
Bài 29 Thiết kế các bộ truyền bánh răng của hộp tốc độ với một cặp không thay đổi sự ng rg hibag ăn khớp (hinh 8.23) theo số MBN liéu sau: [ Ld GÌ 2 x 4 b ? - an)
Công suat trên trục vào r T = 7 | N
AN, =4,5kW ; s6 vong quay cia truc vào n, = 1440ứ/ph; số vũng T _ quay nho nhat của trục ra n, = 135ứ/ph; cụng bội của dóy
II tốc độ hộp số = 1,41 Cấp chính Hình 8,23 xác ăn khớp 7-X Thời gian phục vụ lâu dài
Chỉ dẫn: a) Lỷ số truyền của cặp bánh răng nghiêng j =o 4 b) Khoảng cách trục của hộp số và cặp banh tru ring nghiêng được xác định bằng việc tính bánh răng theo sức bền tiếp xúc khi làm việc với vận tốc nhổ nhất
Bai 30 Thiết kế các bộ truyền của hộp giảm tốc hai cấp bánh răng nón — trụ có công suất và số vòng quay trên hai trục ra khác nhau (hình 8.24), voi số liệu sau:
Công suất trên trục ra cƒa=l,5kW; c4 = 1,0 kW ;
Số vòng quay của trục vào nị = 14200jph;
Số vòng quay của trục ra nạ = 130 v/ph; nạ = 160v/ph
Sai số động học cho phép trên trục ra
Hinh 8.24 Cap chinh xac'*) 4n khop 8—8—7—X
Chỉ dẫn : Khoảng cách trục của các cấp bánh trụ được xác định từ điều kiện bền tiếp xúc cho cặp chậm hon và chịu tải lớn hơn (Ca 1,5 £&W, nạ = 130 o/ph)-
Bài 31 Thiết kế các bộ truyền của hộp giảm tốc bánh răng nón- trụ với hai trục ra có hướng quay ngược nhau (hình 8.25), theo số liệu sau đây :
Công suất trên trục vào A, =1,7kW; sd vong quay trén truc vao n,~ 1420v/ph ; số vòng quay của trục ra n, ~ 150v/ph Sai sé dong học cho phép trên trục ra + 5 njph
Cấp chính xác ăn khớp 8—6—7—XĂ Hinh 8.25
Thiết kế các bộ truyền hinh trụ theo trinh tự sau:
; 1 Bằng việc tính động hoc, xác định tỷ số truyền của mỗi cặp bánh rắng, thường lấy tỷ số truyền các bánh răng trụ bằng nhau ltrì lty2
2 Xác định khoảng cách trục A” eho bộ truyền có bánh trung gian theo sức bền tiếp xúc (coi như không có bánh trung gian) Theo A”, xác định các thông số của bộ truyền: m = (0,01 + 0,02) A’; Z, = Be m
3 Khoảng cách trục chung được xác định
A= A’ + deg Ở đây dụy — đường kính vòng chia của bánh rắng trung gian dt, = m 'tg
Ztg = 18 —~ 21— Số răng của bánh rằng trung gian
(*) Ký hiệu độ chính xác bánh răng theo tiêu chuần Liên-xô (ví dụ 8§—8—7—X) theo thứ tự như sau: Cấp chính xác động học — Cấp chính xác ồn định — Gấp chỉnh xác tiếp xúc mặt răng — Độ hở mặt bên :
4 Theo A quyết định cáo giá trị m, Z\, Zạ‹ Z¿ eho cặn bánh răng không có bánh răng lrung gian
Bài 33: Trong hộp giảm tốc vi sai nón (hình 8.26) có trục dẫn 2 và 3, bị dẫn 1 Trong hộp vi sai có 2 bánh vệ tỉnh Chu kỳ làm việc của hộp giảm tốc được tớnh từ 3 giai đoạn : Truc 3 quay nạ — 579ứ/ph trong 42 giỏu khi hầm trục 2? trục 2 quay nạ—W9ứjph trong 2ð giảy khi hầm trục 3; trục 2 và 3 quay cựng chiều với nạ= nạ = 579 n/ph trong 4õ giảu
Sau các chu kỳ làm việc đó, răng của bánh răng trung tâm và răng của bánh răng vệ tỉnh của hộp vi sai phải qua bao nhiêu lần chịu tải?
Bài 33 Trong hộp giảm tốc một cấp hành tinh (hình 8.27) gồm cỏ :
1 Bánh răng trung tâm dẫn
3 Bánh răng trung tâm cé dinh
Hộp giảm tốc làm việc làu dài Mômen xoắn danh nghĩa trên trục dẫn 520000 Nmm, Qua tải thường xuyên vào khoảng 20%: Trục dẫn quay 960/ph; tỷ số truyền là 4,6 Tỉnh các bộ truyền bánh răng của hộp giám tốc
TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VIT ,
Một số thông số tính toán và quan hệ hình học chủ yếu
Tên gọi ‘ hiéu Ký | Đơn vị tioh Chú thích, công thức
Khoảng cách trục A min A = 0,5m (q + Zo + 28) ˆ SỐ 2A
Môđun m mm ms q+7a2+ 3Ệ È A tê số địch đao g g= eT 095 (q + Za) a ow ` — dey
Hệ số đường hính q q = (chon theo médun m) Đưc ng kinh vòng chia của trục | đại mm dg) = qm vil Đường kính vòng lăn của trục | dạ mm dj = (q+26)m wit
Dường kính vòng đỉnh răng của | Dạy mm Dey = dq + 2f,m truc vik Đường kính vòng chân của trục | Dạ mm Di = đại — 2Œ + cs)m vil , Đường kính vòng chia (Vòng | đẹa mm d.o = do = mZo lăn) của bánh vit do Đường kính vòng dinh (trong | Deo mm Deg = (Z2 + 2f, + 26m mặt phẳng chính) của bánh vít
Dường kính vòng chân của bánh | Dịa mm Dịa = đẹa — 2Œ¿ + co — Ê)m vít (rong mặt phẳng chính) Đường kính vòng ngoài của | Dạ mm Dạ D¿z~ 323m khi Z¡ = 1 bánh vít Dn S Dez + 1,5m khi Z) = 23-3
Dạ S Dạa+m khí FẤI 4 lol
Tên gọi Ky | Bon vi Chú thích, công thức hiệu tính
Hệ số chiều cao của răng fy thường fo
Hé sé khe ho huéng tam tọ Cọ= 0, 2+ 0,3 ˆ , B < 0,75DẠại khi Z¡ S3
Chiều rộng bánh vít B mm B < 0,67Đại khi 2 = 4
Sử mối ren trục vớt VÀ Zq =1 m4
Sõ rắng bảnh vịt Z2 Z2min = 26 -
Bước ren của trục vít t min t= Xi
Bước xoắn ốc của ren trục vít S mm S= t2
Góc nâng của trục vít A do thA = — fe am của bá or | để B
Goc 6m cua banh vit 2 độ SILT = De — 0,5m
Chiều dài phần ren của trục vít | LL mm Với Z¡ = 1——92
Công suất trên bánh vịt Aol kW Ứng suất tiếp xúc eho phép [o],, N/ min? Ứng suất uốn cho phép [o], | N/mm?
Hệ số tải trọng K K=K,.Kạ
Số vòng quay bánh vít Do v/ ph
Nhiệt lung Q k1!h; kealjh kJ | K, = 30-:-60 Ba h độ
- ` m3.h.độ| hoặc K; — 7,5 5 +15 keallm2.h độ m?.h.độ
Các công thức tính toán Theo sức bều tiếp xúc Í] Za 1 3 ơ 4c, 5 }
Oy, = T— V to ~2 A AK ng * gq
15 10°A oK sa Se], mỀ 2a pạna
Tính về nhiệt Nhiệt sinh ra trong một giờ
Q = 3600 CŸ\ (1 — ị) kdịh hoặc Q= 860 CN (1 — TỊ) keallh
Long đó: TỊ — liệu suất của bộ truyền, được tính theo công thức
Nhiệt thoát qua vách hộp giảm tốc Ó = Ky Py (Ut — tạ) trong do:
F, — diéa tích thoát nhiệt, mỸ t và tạ — nhiệt độ của dầu trong hộp và của môi trường xung quanh, °G
Nhiệt độ làm việc của dầu trong hộp
30002) (1 — TỊ) : t=, + 36009 (1 — 1 AM < [fÌmax› vơi K, tình bang kJJm`”.h độ
860 (1 — 1) ` hoặc f = tạ + tre 1et < [max VOI K, tinh bing keal/m?.h.dé
Bài 1 Thiết kế bộ truyền trục vit theo các số liệu sau:
Công suất trên trục vit YW, =6,b4W; sd vong quay n, = 9600/ph; tỷ số truyền ¡ -: l5, quay một chiều Tải trọng không đồi, Thời gian phục vụ 4 năm, ngày làm việc 2 ca Bộ truyền được che kin và được bôi trơn bằng phương pháp ngàm dau
Giải : Chọn vật liệu: giả thiết vận tốc trượt V, = (3 + 5) m/s dùng vật liệu BpA*K 9—t làm bánh vít; trục vít thép 45, tòi bề mặt đạt độ rắn HRC = 45—50,
Theo bảng 11.7 tập H [1] cú [ứ|,, = 160 N/mm’; theo bang 11.6 tập ẽI [†] cú
Sử chu kỷ ứng suất
N - 6,9.10’ fo], = [o]}., Kny = 120.0,76 = 91,5 N/mm* với loại vật liệu này, ứng suất tiếp xúc cho phép khỏòng phụ thuộc vào số chủ ky ung suat
` ơ
1⁄2 2 Ace SH Vag LAr be eT | eee ees |
Sự liên hệ giữa công suất truyền sỐ vòng quay của đĩa xích nhỏ và bước xich răng
Tỷ số truyền ny 1200 —_ l= —— = nạ 400 3
S6 rang banh lon: Z, = Z, i = 31.3 = 93 Dùng Z¿ = 93, bảo đảm nhỏ hơn số răng lén nhất 140
(*) H M epuw k pacuery npưnonHuix tenei ‹ BecHuk MaimuHocTpoeHua N° 7 1962 › 184
Diện tích yêu cầu của bản lề xich
Theo bang P 41 voi t = 19,05 có đường kính chốt d = 5 mn
Dùng xich răng có má dẫn ngoài với bước xich t = 19,05 mm và chiều rộng b = 94mm
Bài 13, Thiết kế bộ truyền xích, truyền công suất từ động cơ điện đến hộp giảm tốc Cụng suất động cơ cƒĂ = 10kW, số vũng quay nạ 00/pủh Tỷ số truyền ¡ = 3 Khoảng cách trục A = 600mn Bộ truyền đặt nghiêng một góc B 0° Động cơ điện đặt trên giá trượt; tải trọng ồn định Mỗi ngày làm việc 2 ca Xích được bôi trơn liên tục
Giải : Đề làm việc được êm chọn xich răng Theo bảng 12,5 tập II [1] chọn số răng đĩa nhỏ ứng với tỷ số truyền ¡ = 3 lấy Z¡ = 31 Vậy Z¿ = iZ4 = 3.31 = 93 Định bước xích |
Theo bảng P41 chọn t = 19,05mm Số vòng quay gidi han nz, = 2200v/ph vay Dy ơ ơ â om pa V | / < —|- - == ry u
Bài 10 Xác định kích thước của vít đây và bulông ghép các chỉ tiết của một cơ cấu Vam đề tháo ỗ và bánh răng (hình 11.14), theo số liệu sau: a) Lực của Vam P—32000A b) Đường kinh trục d = 50m c) Đường kinh ngoài của bánh rang D= 250mm d) Chiều dài mayơ bánh răng Ì p mưn e) Hệ số ma sát trong ren và ở mặt nón của vit đây f = 0,15 f) Ty lệ giữa chiều đày và chiều rộng của tiết điện móc là 1:3