Đồ Án hệ thống truyền Động (me3145) Đề tài Đề tài 8 thiết kế hệ thống truyền Động xích tải phương Án 7

Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.. Tính toán các bộ truyền ngoài đai, xích hoặc bánh răng.. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc bánh răn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

- -

2

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG (ME3145)

Học kỳ II/ Năm học 2023-2024 Sinh viên thực hiện : Đinh Trọng Nhân MSSV:2013958

Nguyễn Thanh Nhơn MSSV: 2114328

ĐỀ TÀI:

Đề số 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số: 7

Hệ thống dẫn động gồm:

1- Động cơ điện 2- Nối trục 3-Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 1 cấp

4- Bộ truyền xích 5-Xích tải 6-Bộ phận căng xích

Số liệu thiết kế:

- Lực vòng xích tải, F(N): 5910

- Vận tốc xích tải, v (m/s): 0,73

3

- Bước xích tải p(mm): 50

- Số răng đĩa xích tải z (răng): 9

- Góc nghiêng xích tải θ0: 45

- Thời gian phục vụ L (năm): 7

- Quay 1 chiều, làm việc 2 ca (Làm việc 300 giờ/năm, 8 giờ/ca)

YÊU CẦU: Mỗi nhóm gồm 2 SV

- 01 Thuyết minh

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hệ thống truyền động (A0)

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hộp giảm tốc (A0)

- Mỗi SV thực hiện 01 bản vẽ chi tiết

Nội dung thuyết minh:

1 Tìm hiểu hệ thống truyền động máy

2 Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

3 Tính toán thiết kế các chi tiết máy

a Tính toán các bộ truyền ngoài (đai, xích hoặc bánh răng)

b Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít - bánh vít)

c Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d Tính toán thiết kế trục và then

e Chọn ổ lăn và nối trục

f Chọn thân máy, bulông và các chi tiết phụ khác

4

g Tính toán các chi tiết hệ thống truyền động

h Chọn dung sai lắp ghép

4 Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép

5 Tài liệu tham khảo

5

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 8

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 9

I Chọn động cơ 9

1 Chọn hiệu suất của hệ thống 9

2 Tính công suất cần thiết: 9

3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ 9

4 Chọn động cơ điện: 10

II Phân phối tỷ số truyền 10

III Bảng đặc tính 10

1 Phân phối công suất trên các trục: 10

2 Tính toán số vòng quay trên các trục: 11

3 Tính toán moment xoắn trên các trục: 11

4 Bảng đặc tính: 11 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 12

I Chọn loại xích: 12

II Thông số bộ truyền 12

III Xác định bước xích: 12

IV Tính kiểm nghiệm xích và độ bền 14

V Xác định thông số đĩa xích 15

VI Xác định lực tác dụng lên trục: 17

VII Bảng thông số bộ truyền xích: 17

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 18

I Thông số đầu vào: 18

II Chọn vật liệu: 18

1 Bánh nhỏ: 18 2 Bánh lớn 18 III Ứng suất cho phép: 18

1 Số chu kì làm việc cơ sở: 18

2 Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương 18

3 Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau: 19

4 Ứng suất tiếp xúc cho phép 𝛔𝐇 19

5 Ứng suất uốn cho phép 𝛔𝐅 19

6

IV Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 20

1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 20

2 Xác định các thông số ăn khớp: 21

V Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 21

VI Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 23

VII Kiểm nghiệm răng về quá tải 24

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 26

I Thông số đầu vào: 26

II Chọn vật liệu: 26

III Chọn sơ bộ đường kính trục 26

IV Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 26

V Tính toán thiết kế các trục 28

VI Xác định lực tác dụng lên trục và đường kính các đoạn trục 29

VII Kiểm nghiệm then: 34

VIII Kiểm nghiệm trục: 34

PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ổ LĂN, NỐI TRỤC 39

I Chọn ổ lăn trục I 39

1 Thông số 39 2 Tính toán 39 3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ 41

II Chọn ổ lăn trục II 41

1 Thông số đã cho: 41

2 Tính toán 41 3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ 43

III Chọn nối trục 43

PHẦN 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 44

I Vỏ hộp giảm tốc 44

II Các chi tiết phụ 45

PHẦN 7: CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 47

I Chọn dầu bôi trơn 47

II Chọn dung sai lắp ghép 47

1 Dung sai lắp ghép trục với bánh răng 47

2 Dung sai lắp ghép ổ lăn 47

3 Dung sai lắp ghép then 48

PHẦN 8: THIẾT KẾT BỘ PHẬN CÔNG TÁC VÀ BỆ MÁY 49

I Thiết kế xích tải 49

7

1 Thông số đầu vào: 49

2 Xác định năng suất xích tải: 49

3 Xác định các kích thước cơ bản 49

4 Tính toán lực kéo căng 50

5 Tính toán kích thước cơ bản 52

II Thiết kế trục công tác 52

1 Thông số đầu vào 52

2 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục 52

3 Thiết kế trục công tác 53

III Phần công tác 57

1 Chọn loại xích 57 2 Bộ phận căng xích tải 57

3 Bệ máy 58

8

MỞ ĐẦU

Hệ thống truyền động xích là một kết hợp phức tạp của nhiều cơ cấu tương tác, hình thành một cấu trúc truyền động bao gồm cả dây xích và nhông xích để chuyển động lực Thường được sử dụng để truyền động trực tiếp từ động cơ hoặc gián tiếp thông qua hộp giảm tốc

Sự kết hợp chính xác giữa nhông xích và mắt xích trên dây tạo nên một quá trình truyền động liên tục, đảm bảo an toàn khi lực tác động vào cả nhông xích và dây xích Có nhiều cách để tổ chức hệ thống truyền động và nhông xích, có thể bao gồm 2 hoặc nhiều nhông xích hỗ trợ trong hệ thống máy Nhông xích có thể đảm nhận vai trò đặt ra để duy trì độ căng của dây xích, trong khi có những nhông xích được tích hợp chỉ để đồng bộ với các chuyển động đồng thời trong các thiết bị chính xác yêu cầu độ chính xác để hoàn thiện sản phẩm Loại xích cũng đa dạng, thường được phân loại thành ba dạng chính: xích kéo, xích tải và xích truyền động

Hệ thống truyền động xích tải thường là một giải pháp cơ khí phổ biến được áp dụng rộng rãi trong thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp Được sử dụng cho nhiều mục đích như truyền động xe máy, ô tô, băng chuyền, băng tải, truyền động động cơ, xe nâng và nhiều ứng dụng khác

Một số ví dụ về ứng dụng của hệ thống truyền động xích bao gồm sử dụng trong băng chuyền và băng tải

Đồ án truyền động giúp ta tìm hiểu, làm quen với thiết kế hộp giảm tốc Qua đó củng cố lại các kiến thức đã học ở các môn như Nguyên lý máy, Chi tiết máy… Thông qua đó bổ sung thêm một số kiến thức về vẽ Cơ khí, sử dụng Autocad, các tiêu chuẩn, kỹ năng thiết

9

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI

TỶ SỐ TRUYỀN

I Chọn động cơ

1 Chọn hiệu suất của hệ thống

• Hiệu suất truyền động:

𝜂 = 𝜂𝑏𝑟𝜂𝑥𝜂𝑘𝑛𝜂𝑜𝑙3 = 0,98.0,99.0,95 0,993 = 0,8943

𝜂𝑏𝑟 = 0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng che kín

𝜂𝑘𝑛 = 0,99: Hiệu suất nối trục

𝜂𝑥 = 0,95: Hiệu suất bộ truyền xích

𝜂𝑜𝑙 = 0,99: Hiệu suất ổ lăn

2 Tính công suất cần thiết:

o Công suất làm việc trên trục xích tải:

𝑃𝑙𝑣 = 𝐹 𝑣

1000 =

5910.0,73

o Công suất tính toán:

Vì tải trọng không đổi nên ta có:

3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ

o Số vòng quay của đĩa xích tải dẫn:

II Phân phối tỷ số truyền

o Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:

II Thông số bộ truyền

o Chọn số răng đĩa xích nhỏ theo công thức:

Theo bảng 5.4 tài liệu [1] với 𝑢𝑥 = 2,93 thì chọn số răng đĩa xích nhỏ 𝑧1 = 25

o Số răng đĩa xích lớn theo công thức:

o Xác định hệ số điều kiện sử dụng K theo công thức:

Theo công thức (5.22) tài liệu [3]:

13

𝐾đ = 1: tải trọng tĩnh, làm việc êm

𝐾𝑙𝑣 = 1,12: làm việc 2 ca

𝐾𝑏 = 1: bôi trơn nhỏ giọt, chất lượng bôi trơn tốt

o Tính công suất tính toán

Dựa vào bảng 5.4 tài liệu [3] ta chọn 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)

o Tính toán kiểm nghiệm bước xích 𝑝𝑐 theo điều kiện [𝑝0]

Với [𝑝0] chọn theo bảng 5.3 tài liệu [3] là 30 Mpa

Do 𝑝𝑐 = 19,05 nên điều kiện trên thỏa

Nếu không thỏa ta phải tiến hành tăng bước xích và tính toán lại

o Chọn khoảng các trục sơ bộ, xác định số mắt xích X và chiều dài xích Khoảng cách trục sơ bộ 𝑎 = 40𝑝𝑐 = 40.19,05 = 762 (𝑚𝑚)

Số mắt xích X theo công thức:

IV Tính kiểm nghiệm xích và độ bền

Kiểm tra xích theo hệ số an toàn, theo công thức 5.15 tài liệu [1]

𝑘𝑑.𝐹 𝑡 +𝐹 𝑣 +𝐹 0 ≥ [𝑠]

Trong đó:

Theo bảng 5.2 tài liệu [1], tải trọng phá hủy 𝑄 = 31800 𝑁,khối lượng 1m xích 𝑞𝑚 = 1,9

𝑘𝑑 = 1 (tải trọng tĩnh, làm việc êm)

15

Lực căng ban đầu của xích: 𝐹0 = 𝐾𝑓 𝑎 𝑔 𝑞𝑚 = 6.0,775.9,81.1,9 = 86,67

Với 𝑔 = 9,81(𝑚/𝑠2): gia tốc trọng trường

𝑎 = 0,775 (𝑚): khoảng cách trục

𝐾𝑓: hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích 𝐾𝑓 = 6 khi xích nằm ngang ; 𝐾𝑓 = 3 khi góc nghiêng giữa đường tâm trục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40°; 𝐾𝑓 = 1 khi xích thẳng đứng

Theo như phương án 7 thì góc nghiêng xích tải là 45° nên chọn 𝐾𝑓 = 6

o Đường kính vòng đáy răng:

Tra bảng 5.2 tài liệu [1] với 𝑝𝑐 = 19,05 ta có 𝑑1 = 11,91

→ 𝑟 = 0,5025 𝑑1+ 0,05 = 6,03 (𝑚𝑚)

𝑑𝑓1 = 𝑑1− 2𝑟 = 151,99 − 2.6,03 = 139,93 (𝑚𝑚)

𝑑𝑓2 = 𝑑2− 2𝑟 = 442,79 − 2.6,03 = 430,73 (𝑚𝑚)

𝑘𝑟 = 0,42 ∶ hệ số ảnh hưởng đến số răng của đĩa xích ( 𝑧1 = 25 )

𝐾đ = 1 (tải trọng tĩnh, làm việc êm)

𝑘𝑑 = 1 :xích 1 dãy

𝐹𝑣𝑑 = 13 10−7 𝑛2 𝑝𝑐3 𝑚 = 13 10−7 285 19,053 1 = 2,56(𝑁): lực va đập trên m dãy xích

𝐸 = 2𝐸1𝐸2

𝐸1+𝐸2 = 2,1 105 𝑀𝑃𝑎: mô đun đàn hồi

𝐴 = 106 𝑚𝑚2:diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 19,05

Do đó ta chọn dùng thép 45 tôi ram có độ rắn bề mặt HRC45 có [𝜎𝐻] = 800𝑀𝑃𝑎 để đảm bảo độ bền cho đĩa xích 1

➢ Đĩa xích 2:

𝜎𝐻1 = 0,47√0,22 (2026,55.1 + 2,56) 2,1 105/(106) = 442(𝑀𝑃𝑎) Với:

𝐹𝑡 = 2026,55 (𝑁): Lực vòng

𝑘𝑟 = 0,22 ∶ hệ số ảnh hưởng đến số răng của đĩa xích ( 𝑧1 = 73 )

𝐾đ = 1 (tải trọng tĩnh, làm việc êm)

𝑘𝑑 = 1 :xích 1 dãy

𝐹𝑣𝑑 = 13 10−7 𝑛2 𝑝𝑐3 𝑚 = 13 10−7 285 19,053 1 = 2,56(𝑁): lực va đập trên m dãy xích

17

𝐸 = 2𝐸1𝐸2

𝐸1+𝐸2 = 2,1 105 𝑀𝑃𝑎: mô đun đàn hồi

𝐴 = 106 𝑚𝑚2:diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 19,05

Do đó ta chọn dùng thép 45 tôi ram có độ rắn bề mặt HB170 có [𝜎𝐻] = 500𝑀𝑃𝑎 để đảm bảo độ bền cho đĩa xích 2

VI Xác định lực tác dụng lên trục:

o Tính lực tác dụng lên trục: 𝐹𝑟 = 𝐾𝑥 𝐹𝑡 = 1,05.2026,55 = 2127,88 (N) Với 𝐾𝑥 = 1,05 : khi bộ truyền nghiêng một góc 40° trên so với phương nằm ngang

𝐹𝑡 = 2026,55 (𝑁): Lực vòng

VII Bảng thông số bộ truyền xích:

18

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

I Thông số đầu vào:

III Ứng suất cho phép:

1 Số chu kì làm việc cơ sở:

𝑁𝐻𝑂1= 30𝐻𝐵12,4= 30× 2452,4= 1,71× 107 chu kì

𝑁𝐻𝑂2= 30𝐻𝐵22,4= 30× 2302,4 = 1,39 × 107chu kì

𝑁𝐹𝑂1 = 𝑁𝐹𝑂2 = 4.106

2 Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

Xác định theo sơ đồ tải trọng, vì tải trọng tĩnh nên:

𝑁𝐻𝐸1= 𝑁𝐹𝐸1=60𝑐𝑛1𝑡1 =60×1×1425× 33600 = 287.107chu kì

𝐾𝑥𝐻: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

Trong tính toán thiết kế sợ bộ lấy 𝑍𝑅𝑍𝑉𝐾𝑥𝐻 = 1:

[𝜎𝐻1] =𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚1

560 × 11,1 = 509,09 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐻2] =𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚2

530 × 11,1 = 481,82 𝑀𝑃𝑎

20

Trong đó:

𝑆𝐹: hệ số an toàn khi tính về uốn

𝑌𝑅: hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhóm mặt lượn chân răng

𝑌𝑠: hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu

𝐾𝑥𝐹: hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

𝐾𝐹𝐶: hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (𝐾𝐹𝐶 = 1 khi bộ truyền quay 1 chiều)

Trong tính toán thiết kế sợ bộ lấy𝑌𝑅𝑌𝑠𝑌𝑥𝐹 = 1:

[𝜎𝐹1] = (𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚1

0

𝑆𝐹 ) 𝐾𝐹𝐶𝐾𝐹𝐿1 = 441

1,75× 1 × 1 = 252 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐹 2] = (𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚2

0

𝑆𝐹 ) 𝐾𝐹𝐶𝐾𝐹𝐿 2 =

4141,75 × 1 × 1 = 236,57 𝑀𝑃𝑎

IV Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

V Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng phải thỏa mãn điều kiện:

22

- 𝑑𝑤1 =2𝑎𝑤

5+1 = 50 𝑚𝑚: đường kính lăn của bánh dẫn

− 𝑍𝑀: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp - 𝑍𝑀 =

23

= 274 × 1,71 × 0,77√2 × 31632,28 × 1,45 × (5 + 1)

45 × 5 × 502

= 356,87 ≤ [𝜎𝐻] =495,46 MPa (thỏa)

VI Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Để đảm bảo bền uốn, phải thỏa:

140 = 0,88: hệ số kể đến độ nghiêng của răng

− 𝑌𝐹1, 𝑌𝐹2: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, theo bảng 6.18[1] 𝑌𝐹1 =3,84, 𝑌𝐹2 = 3,6 (với 𝑧𝑣1 = 𝑧1

24

⇒ 𝜎𝐹2 =𝜎𝐹1𝑌𝐹2

𝑌𝐹1 =

52,98 × 3,63,84 = 49,67𝑀𝑃𝑎 ≤ [𝜎𝐹2] = 236,57𝑀𝑃𝑎(𝑡ℎỏ𝑎)

VII Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kiểm nghiệm răng về quá tải phải thỏa điều kiện:

Ứng suất xoắn cho phép [𝜏] = 15 ÷ 30 𝑀𝑃𝑎

III Chọn sơ bộ đường kính trục

3

= 31,31 𝑚𝑚

Chọn theo tiêu chuẩn, 𝑑2 = 35 𝑚𝑚

IV Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

27

Trục I:

Từ đường kính sơ bộ 𝑑1 = 25 𝑚𝑚, theo bảng 10.2[1] xác định gần đúng chiều rộng

ổ lăn 𝑏01 = 17 𝑚𝑚

Chiều dài mayo bánh răng trụ: 𝑙𝑚12 = (1,2 ÷ 1,5)𝑑1= 41 𝑚𝑚

Chiều dài mayo nối trục đàn hồi: 𝑙𝑚13 = (1,2 ÷ 2,5)𝑑1 = (30 ÷ 62,5) = 40𝑚𝑚 Theo bảng 10.3[1], ta có:

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: k1=

10 mm Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp: k2 = 5mm Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15mm

− Chiều cao nắp ổ và đầu bulong: ℎ𝑛 = 20 mm Theo 10.4[1], ta có:

𝑙12 = −𝑙𝑐12 = −[0,5(𝑙𝑚12+ 𝑏01) + 𝑘3+ ℎ𝑛] = −63,5 𝑚𝑚, chọn 𝑙12 =

67 𝑚𝑚

𝑙13 = 0,5(𝑙𝑚13+ 𝑏01) + 𝑘1+ 𝑘2 = 40,5 𝑚𝑚, chọn 𝑙13= 41 𝑚𝑚

𝑙11 = 2𝑙13 = 2 × 41 = 82 𝑚𝑚

Lực tác dụng của nối trục đàn hồi:

Lực tác dụng của nối trục đàn hồi là lực hướng tâm Chiều của lực này có xu hướng làm tăng ứng suất và biến dạng do lực vòng của bánh răng trụ dẫn tác dụng lên trục

𝐹𝑛𝑡 = (0,2 ÷ 0,3)2𝑇1

𝐷 0 = (0,2 ÷ 0,3)2.31632,28

71 = (178,21 ÷ 267,32) Chọn 𝐹𝑛𝑡 = 200𝑁

• Phân tích lực lên bộ truyền:

32

⇔{

𝑀𝑡𝑑𝐴 = √𝑀𝑥𝐴2+ 𝑀𝑦𝐴2+ 0,75 𝑇𝐴2

= √02+ 02+ 0,75 135470,182 = 117320,62 𝑁𝑚𝑚

𝑀𝑡𝑑𝐵 = √𝑀𝑥𝐵2+ 𝑀𝑦𝐵2+ 0,75 𝑇𝐵2

= √102315,522+ 102315,522+ 0,75 135470,182 = 186282,2 𝑁𝑚𝑚

𝑀𝑡𝑑𝐶 = √𝑀𝑥𝐶2+ 𝑀𝑦𝐶2+ 0,75 𝑇𝐶2

= √18779,422+ 18696,972+ 0,75 135470,182 = 120274,67 𝑁𝑚𝑚

𝑀𝑡𝑑𝐷 = √𝑀𝑥𝐷2+ 𝑀𝑦𝐷2+ 0,75 𝑇𝐷2

= √02+ 02+ 0,75 02 = 0 𝑁𝑚𝑚

33

Ta có 𝑑𝐴 > √3 0,1 ×[𝜎]𝑀𝑡𝑑𝐴 = 28,62 𝑚𝑚; 𝑑𝐵 > 33,4 𝑚𝑚; 𝑑𝐶 > 28,86 𝑚𝑚

Do đó theo kết cấu ta chọn 𝑑𝐴 = 30 𝑚𝑚, 𝑑𝐵 = 𝑑𝐷 = 35 𝑚𝑚, 𝑑𝑐 = 42 𝑚𝑚

34

VII Kiểm nghiệm then:

• Thông số của then được tra theo bảng 9.1a tài liệu [1]

• Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt có dạng:

𝜎𝑑 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑙𝑣(ℎ−𝑡 1 ) ≤ [𝜎𝑑] = 150 𝑀𝑃𝑎

𝜏𝑑 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑙𝑣𝑏 ≤ [𝜏𝑑] = 60 ÷ 90 𝑀𝑃𝑎 Trong đó:

o 𝜎𝑑, 𝜏𝑑 - ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán (Mpa)

o 𝑇 – momen xoắn trên trục (Nmm)

o 𝑑 – đường kính trục tại tiết diện sử dụng then (mm)

o 𝑙𝑡 – chiều dài then theo tiêu chuẩn, 𝑙𝑡 = (0,8 ÷ 0,9)𝑙𝑚 (mm)

o 𝑙𝑙𝑣 = 𝑙𝑡− 𝑏 – chiều dài làm việc của then bằng hai đầu tròn

o ℎ - chiều cao then (mm)

o 𝑡1 – chiều sâu rãnh then (mm)

VIII Kiểm nghiệm trục:

a) Kiểm nghiệm độ bền mỏi:

Hệ số an toàn:

𝜏−1 = 0,58 𝜎−1 = 0,58 261,6 = 151,7 𝑀𝑃𝑎 Trong đó 𝜎𝑏 = 600 𝑀𝑃𝑎 là giới hạn bền của vật liệu thép C45 thường hóa

o 𝜎𝑎, 𝜏𝑎, 𝜎𝑚, 𝜏𝑚 – biện độ và giá trị trung bình của ứng suất

Do tất cả trục quay của hộp giảm tốc đều quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

𝜎𝑚 = 0, 𝜎𝑎 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀

𝑊 Với 𝑀𝑗 là momen uốn tổng 𝑀𝑗 = √𝑀𝑥𝑗2+ 𝑀𝑦𝑗2

𝑊𝑗là momen cản uốn ( bảng 10.6 tài liệu [1]):

▪ Tính cho trục tiết diện tròn:

𝑊𝑗 =𝜋𝑑𝑗

3

32Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay một chiều:

36

𝜏𝑚 = 𝜏𝑎 = 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝑇

2𝑊0Với 𝑇𝑗 là momen xoắn tại tiết diện j

o 𝜓𝜎 = 0,05 ; 𝜓𝜏 = 0 – hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra bảng 4.11 tài liệu [1] với thép carbon mềm

▪ 𝐾𝑥 = 1,06 (tiện ra 2,5 … 0,63): hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt ( bảng 10.8 tài liệu [1])

▪ 𝐾𝑦 = 3: hệ số tăng bền theo phương pháp tăng bền bề mặt ( bảng 10.9 tài liệu [1])

▪ 𝜀𝜎, 𝜀𝜏 : hệ số kích thước tra theo bảng 10.10 tài liệu [1]

▪ 𝐾𝜎 = 1,46 ; 𝐾𝜏 = 1,54 : hệ số tập trung ứng suất thực tế với trục

có rãnh then cắt bằng dao phay đĩa, ứng với 𝜎𝑏 = 600 𝑀𝑃𝑎 tra bảng 10.12[1]

Ta lập được bảng với thông số như sau để kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục: