Đồ Án chi tiết máy Đề tài thiết kế hệ thống dẫn Động xích tải

Tính toán công suất, số vòng quay, momen Tính toán công suất trên các trục: PIII = Pctác ηol... CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG Thiết kế bộ truyền cấp nhanh Điều kiện làm việc của

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

SVTH : Nguyễn Văn Sang Khoa : Công Nghệ Cơ Khí Lớp : 12DHCK2

Năm học 2023 - 2024

• Thời gian phục vụ: L = 6 năm

• Hệ thống quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

Chế độ tải:

T1 = T t1 = 60s

T2 =0,6T t2 = 25s

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ

1.1 Chọn động cơ

1.1.1 Xác định công suất cần thiết trên trục động cơ

Công suất bộ phận công tác (CT 2.11, trang 20, [1])

Plv = F v

1000=

6500.0,5

1000 = 3,25(kW) Trong đó:

ηx = 0,93: Hiệu suất bộ truyền xích

ηbrn = 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

ηbrt = 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

ηol = 0,995: Hiệu suất một cặp ổ lăn

ηkn = 0,98: Hiệu suất khớp nối

Do tải trọng của xích tải thay đổi nên tính tải trọng tương đương:

Công suất tương đương (Công thức trang 96) [1]

1.1.2 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng hồ của động cơ

Số vòng quay trên xích tải (CT 2.17, trang 21, [1]):

nlv =60000v

3,14 D =

60000.0,5 3,14.315 = 30,3 (vòng/phút) Trong đó:

v = 0,5 (m/s): vận tốc xích tải D=315 (mm):đường kính tang dẫn Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống (Bảng 2.4, trang 21, [1]):

ut = ux uhgt = 4.11 = 44

Trong đó:

ut: tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống

ux =4: tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền xích (2÷5)

uhgt = 12: tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc 2 cấp (8÷40)

Sơ bộ số vòng quay của động cơ (CT 2.18, trang 21, [1]):

(Trả bảng 1.3, trang 236, [1]), ta chọn kiểu động cơ 4A100L4Y3

Công suất (kW) Vận tốc quay

(vòng/phút))

Hệ số công suất cosφ

Hiệu suất η (%) Tmax/Tdn TK/Tdn

1.2 Phân phối tỷ số truyền:

Tính toán lại tỷ số truyền chung của hệ thống (CT 3.23, trang 48, [1])

ut =nđc

nlv =

1420 30,3 = 46,9 Trong đó:

𝑛đ𝑐: số vòng quay của động cơ

𝑛𝑙𝑣: số vòng quay của trục công tác

Phân phối tỷ số truyền cho hệ thống dẫn động:

u t = u x u hgt

trong đó:

ux: tỷ số truyền bộ truyền xích

uhgt: tỷ số truyền hộp giảm tốc

• Phân phối tỷ số truyền của hộp giảm tốc: 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 12

Đối với hộp giảm tốc cấp chậm phân đôi, ta chọn: (Bảng 3.1, trang 43, [1])

48 100 = 2,29% ≤ 4%, thỏa điều kiện

1.3 Tính toán công suất, số vòng quay, momen

Tính toán công suất trên các trục:

PIII = Pctác

ηol ηx =

3,25 0,995.0,93= 3,51(kW)

PII = PIII

ηbrT ηol =

3,51 0,97.0,995= 3,63(kW)

nI = nđc = 1420(vòng/phút)

nII = nI

u1=

1420 4,05 = 350,6(vòng/phút)

nIII =nII

u2 =

350,6 2,97 = 118(vòng/phút)

𝑛𝑐𝑡 =nIII

uX =

118

4 = 29,5 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Tính toán momen xoắn trên các trục:

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

Thông số ban đầu:

Công suất trục động cơ chủ động P3 = P = 3,51(KW)

Số vòng quay trục chủ động n3 = n1 =118( vòng/phút )

Tỷ số truyền của bộ truyền xích ux = u = 4

Moment xoắn trên trục dẫn T3 = 284072,03 ( N.mm )

Chọn số răng của đĩa xích theo công thức :

Số răng trên đĩa xích dẫn : Z1 = 29 - 2.u = 29 – 2.4 = 21 ( răng )

K0 = 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của ví trí bộ truyền, đường nối hai tâm đĩa sích

so với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 600

Ka = 1 hệ số khoảng cách trục và chiều dài xích, khi a=( 30 ÷ 50 ) pc

Kdc = 1 hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, vị trí trục điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích

Kbt = 1 hệ số ảnh hưởng của bôi trơn, với bôi trơn nhỏ giọt

Kd = 1,2 hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, với tải trong va đập

Kc = 1,25 hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, với 2 ca mỗi ngày

+ Hệ số làm việc K = K0.Ka.Kdc.Kbt.Kd.Kc = 1.1.1.1.1,2.1,25 = 1,5 ( CT 5.4/ trang 81, [1] )

Tra bảng ( 5.2, trang 78, [1] ) ta có :

+ Tải trọng phá hỏng Q = 56,7 kN

+ Khối lượng 1m xích q = 2,6 kg

+ kd = 1,2 chế độ tải trọng va đập (Tra bảng: 5.6, trang 82, [1])

- Vận tốc trung bình của đĩa xích : (CT 5.10 tr193 T0)

q = 2,6 kg là khối lượng của 1 mét xích Tra bảng ( 5.2, trang 78, [1] )

V=1,05m/s vận tốc trung bình của đĩa xích

- Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81 6 2,6 0,762 = 116,61 ( N ) (CT 5.16, trang 85, [1])

kf : là hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích kf = 6 khi xích nằm ngang

q = 2,6 kg là khối lượng của 1 mét xích Tra bảng ( 5.2, trang 78, [1] )

+ Tải trọng phá hỏng Q = 56,7 kN

+ Lực căng do lực li tâm sinh ra Fv = 2,9(N)

+ Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra F0= 116,61 ( N )

+Lực vòng Ft = 3342,85( N )

Vậy đảm bảo điều kiện truyền bền

Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

- Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích : ( CT 5.17, trang 86, [1] )

d1 = px

sin (zπ

1) =

25,4sin (21)π = 170,42 ( mm )

d2 = px

sin (zπ

2) =

25,4sin (84)π = 679,3( mm )

[ 𝜎𝐻 ] : ứng suất tiếp xúc cho phép ( MPa ) ( bảng 5.11, trang 86 [1] )

kr = 0,43 hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích với z1=23 răng (bảng 5.6 /82 [1])

• E = 2,1.105 (MPa ) modun đàn hồi

• A = 180 ( mm2 ) diện tích chiếu mặt tựa bản lề ( bảng 5.12, trang 87 [1] )

• kd = 1 hệ số phân bố tải trọng không đều cho 1 xích dãy

kx : là hệ số kể đến trọng lượng xích, với bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 400 thì kx = 1,15

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Thiết kế bộ truyền cấp nhanh

Điều kiện làm việc của bồ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh

+ Moomen xoắn trên trục dẫn T1 = 25287,32 ( N.mm )

Loại bánh Thép Nhiệt

luyện

Độ rắn Giới hạn

bền ,MPa

Giới hạn chảy ,MPa Nhỏ C45 Tôi cải

thiện

HB 241…285

Lớn C45 Tôi cải

thiện

HB 192…240

+ Tính N HE2, ta có:

NHE2 = NHE1

un =

199.1074,05 = 49.10

= 60.1.1152 [( T

TMAX)6 t1+ (0.5T

TMAX)6 t2]28800 Ghi chú: Các thông số lấy lại như lúc tính NHE1 ta có

8𝑐ℎ𝑢𝑘ì Vì:

𝑁𝐻𝐸1 > 𝑁𝐻𝑂1

𝑁𝐻𝐸2 > 𝑁𝐻𝑂2

𝑁𝐹𝐸1 > 𝑁𝐹𝑂1

𝑁𝐹𝐸2 > 𝑁𝐹𝑂2

Vì dự kiện trên nên K HL1 =K HL2 =K FL1 =K FL2 =1

Khi giá trị HE > HO thì lấy HE=HO (trang 251) [0]

Tính giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng (CT bảng 6.13) (trang 249) [0]

+ Tính OHlim:

𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 1 = 2𝐻𝐵1 + 70 = 2.285 + 70 = 640𝑀𝑃𝑎

𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 2 = 2𝐻𝐵2+ 70 = 2.240 + 70 = 550𝑀𝑃𝑎

+ Tính OFlim:

[𝜎𝐻2] =𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 2 0,9

𝑆𝐻 𝐾𝐻𝐿 =

550.0,91,1 1 = 450𝑀𝑃𝑎

❖ Ghi chú: Hệ số S = H 1,1tra bảng 6.13 (trang 249)

+ Tính điều kiện của  HN : (CT6.41) (trang 252) [0]

Vậy cũng thoả điều kiện

Ứng suất uốn cho phép (CT6.47) (trang 253) [0]:

Ta có:

+[𝜎𝐹1] =𝜎𝑂𝐹 𝑙𝑖𝑚 1 𝐾𝐹𝐶1

𝑆𝐹 𝐾𝐹𝐿1

= 98𝑚𝑚

Theo tiêu chuẩn ta chọn 𝑎𝑤1 = 100𝑚𝑚 (trang 260) [0]

Tính mô đun răng (CT 6.68a) (trang 260) [0]

𝑚1 = (0,01 .0,02)𝑎𝑤1

= (0,01 .0,02).160

= 1 .2

Chọn 𝑚1=𝑚2 =2 (Theo tiêu chuẩn trang 220) [0]

Tính tổng số răng và góc nghiêng răng (CT6.71) (trang 261) [0]

Từ điều kiện 8     20 (trang 226 [1])

2(4,05 + 1) ≥ 𝑧1,2 ≥

2.100 𝑐𝑜𝑠 2 0°

2(4,05 + 1)19,6 ≥ 𝑧1,2 ≥ 18,6

Chọn 𝑧1,2 = 19 răng, số răng bánh bị dẫn 𝑧3,4 = 19.4,05 = 76,95 răng chọn 𝑧3,4 = 77 răng

+ Tính góc nghiêng răng:

𝛽 = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠𝑚(𝑧1,2 + 𝑧3,4)

2𝑎𝑤1 = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠

2(19 + 77)2.100 = 16,26°

Tính toán lại tỷ số truyền:

𝑢𝑛 = 77

19 = 4,052 (sai lệch 0,06% < 4% nên thoả điều kiện)

Tính các thông số hình học chủ yếu (Bảng 6.2) (trang 221) [0]:

+ Đường kính vòng chia:

𝑑1,2 =𝑧1,2 𝑚1

𝑐𝑜𝑠 𝛽 =

19.2𝑐𝑜𝑠( 16,26) = 39,58𝑚𝑚

𝑑3,4 =𝑧3,4 𝑚2

𝑐𝑜𝑠 𝛽 =

77.2𝑐𝑜𝑠( 16,26)= 160,4𝑚𝑚 + Đường kính vòng đỉnh:

𝑑𝑎1,2 = 𝑑1,2 + 2𝑚1 = 39,58 + 2.2 = 87,07𝑚𝑚

𝑑𝑎3,4 = 𝑑3,4 + 2𝑚1 = 160,4 + 2.2 = 352,88𝑚𝑚

• Đường kính đáy răng:

Chọn cấp chính xác cho bánh răng (Theo bảng 6.3) (trang 230) [0]

+Đối với cặp bánh răng cặp bánh răng cấp nhanh ta chọn cấp chính xác là cấp 9 với v1=6m s/

Hệ số tải trọng động theo bảng 6.6 (trang 239) [0]

+ Do cặp bánh răng không dịch chỉnh ta có w = = 20 , Z H =2,5(trang

- Với: βb- góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

Tra K Htheo bảng 6.11 (trang 241) [0]

+ Tính so sánh độ bền uốn các bánh răng (trang 266) [0]

[𝜎𝐹1]

𝑌𝐹1 =

293,144,16 = 70,46 [𝜎𝐹2]

𝑌𝐹2 =

246,853,64 = 67,81

Ứng suất uốn tính toán (CT 6.78) (trang 264) [0]

30.2

= 120𝑀𝑃𝑎 < [𝜎𝐹2] = 246,85𝑀𝑃𝑎

Điều kiện được thoả

Bảng tính toán thông số bánh răng (bảng 6.2) (trang 221) [1]

dw3 = dw4 = 160,38mm Đường kính vòng chia d,

Đường kính đỉnh răng da,

mm

da1,2 = 87,07mm d𝑎3,4 = 352,88mm Đường kính đáy răng df,

mm

df1,2 = 34,58 mm df3,4 = 155,4mm

Thiết kế bộ truyền cấp chậm

Điều kiện làm việc của bồ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp chậm

+ Moomen xoắn trên trục dẫn T2 =98877,63 ( N.mm )

Giới hạn bền ,MPa

Giới hạn chảy ,MPa Nhỏ C45 Tôi cải thiện HB

𝑁𝐻𝐸3 > 𝑁𝐻𝑂3

𝑁𝐻𝐸4 > 𝑁𝐻𝑂4

𝑁𝐹𝐸3 > 𝑁𝐹𝑂3

𝑁𝐹𝐸4 > 𝑁𝐹𝑂4

Vì dự kiện trên nên K HL3 =K HL4 =K FL3 =K FL4 =1

Khi giá trị HE > HO thì lấy HE=HO (trang 251) [1]

Tính giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng (CT bảng 6.13) (trang 249) [0]

HE

N K

[𝜎𝐻3] =𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 4 0,9

𝑆𝐻 𝐾𝐻𝐿 =

640.0,91,1 = 523,64𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐻4] =𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 4 0,9

𝑆𝐻 𝐾𝐻𝐿 =

540.0,91,1 = 441,81𝑀𝑃𝑎 Ghi chú: Hệ số S = H 1,1tra bảng 6.13 (trang 249) [0]

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán với cặp bánh răng cấp chậm (cặp bánh răng trụ, răng thẳng) [𝜎𝐻𝐶] = [𝜎𝐻4] = 441,81𝑀𝑃𝑎

Ghi chú: Lấy giá trị nhỏ nhất giữa 2 bánh răng (trang 252) [0]

Ứng suất uốn cho phép (CT6.47) (trang 253) [0]:

= 152,33𝑚𝑚

Theo tiêu chuẩn ta chọn 𝑎𝑤1 = 160𝑚𝑚 (trang 260) [1]

Tính mô đun răng (CT 6.68a) (trang 260) [1]

𝑍5 =𝑍5 +𝑍6

𝑢+1 = 106,66

2,97+1 ≈ 26,86răng Chọn 𝑍1 = 27răng;

Chọn cấp chính xác cho bánh răng (Theo bảng 6.3) (trang 230) [1]

+ Đối với cặp bánh răng cặp bánh răng cấp nhanh ta chọn cấp chính xác là cấp 9 với 𝑣𝑚𝑎𝑥 = 3𝑚/𝑠

Hệ số tải trọng động theo bảng 6.6 (trang 239) [1]

4 1, 230,96

Tra K Htheo bảng 6.14 (trang 106) [2]

+Tính so sánh độ bền uốn các bánh răng (trang 266) [1]

𝑌𝐹3 =

293,143,96 = 74 [𝜎𝐹4]

𝑌𝐹4 =

241,713,635 = 66,5

Ứng suất uốn tính toán (CT 6.78) (trang 264) [1]

Điều kiện được thoả

Bảng tính toán thông số bánh răng (bảng 6.2) (trang 221) [0]

Khoảng cách trục aw2, mm aw2 = 160 mm

Tỷ số truyền thực um2 u2 = 2,97

Góc nghiêng của răng β 00

Bán kính góc lượn chân răng

CHƯƠNG 4: TRỤC

𝐹𝑎1 = 𝐹𝑎2 = 𝐹𝑎3 = 𝐹𝑎4 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔(𝛽) = 1277,13 𝑡𝑔(16,260) = 372,49𝑁

Trục 2,3: bộ truyền cấp chậm (CT 10.1, trang 184, [1])

𝐹𝑡5 = 𝐹𝑡6 = 2 𝑇2

𝑑𝑤3 =

2.98877,6380,6 = 2453,53𝑁

Ta chọn: thép C45 tôi cải thiện có, σb = 850 MPa, σch = 580 MPa Ứng suất xoắn

cho phép là: [τ] = 15…30 MPa (Trang 188, [1])

𝑑3 ≥ √ 𝑇3

0,2[𝜏]

3

= √ 284072,030,2 (15 … 30)

3

= 36,17 … 45,57𝑚𝑚

Chọn d3 = 40 mm ⇒ b03 = 23 mm (chiều rộng ổ lăn, tra bảng 10.2 trang 189, [1])

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

Chiều dài mayơ:

- Chiều dài mayơ đĩa xích: (CT 10.10, trang 189, [1])

𝑙𝑚𝑥 = (1,2 … 1,5) 𝑑3 = (1,2 … 1,5) 40 = 48 … 60 𝑚𝑚 Chọn lmx = 60 mm

- Chiều dài mayơ bánh răng: (CT 10.10, trang 189, [1])

+ Trục I:

𝑙𝑚1 = 𝑙𝑚2 = (1,2 … 1,5) 𝑑1 = (1,2 … 1,5) 20 = 24 … 30 𝑚𝑚

Chiều dài mayơ không thể nhỏ hơn chiều rộng vành răng

Nên chọn 𝑙𝑚11 = 𝑙𝑚12 = bw1 = 35 mm Chiều dài mayơ nửa khớp nối:

Đối với nối trục vòng đàn hồi (CT 10.13, trang 189, [1])

Khoảng cách giữa các gối đở và điểm đặt lực:

Tra (Bảng 10.3, trang 189, [1]) ta chọn trị số của các khoảng cách:

- k1 = 15 - là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

- k2 = 10 - là khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

- k3 = 15 - là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

- hn = 20 - chiều cao nắp ổ và đầu bulông

(Tra bảng 16.10, trang 68, [2])

Tính momen uốn tổng cộng và tương đương tại các tiết diện:

Momen uốn tổng cộng: (CT 10.15, trang 194, [1])

𝑀𝑗 = √𝑀𝑦𝑗2 + 𝑀𝑥𝑗2

𝑀𝐴1 = √𝑀𝑦𝐴12 + 𝑀𝑥𝐴12 = √(02+ (0)2 = 0N.mm

𝑀𝐵1 = √𝑀𝑦𝐵12 + 𝑀𝑥𝐵12 = √(16256,03)2+ (0)2 = 16256,03 N.mm

𝑀𝐶1 = √𝑀𝑦𝐶12 + 𝑀𝑥𝐶12 = √(103842,6)2+ (21388,4)2 = 106022,4N.mm

𝑀𝐷1 = √𝑀𝑦𝐷12 + 𝑀𝑥𝐷12 = √(182274,88)2+ (28743,96)2 = 184527,36 N.mm

Tính đường kính trục tại các tiết diện

Ứng suất cho phép của vật liệu thép C45 là: [𝜎𝑏] = 67 𝑀𝑃𝑎

(Tiêu chuẩn đường kính tại tiết diện lắp ổ lăn, trang 195, [1])

Theo tiêu chuẩn chọn dC1 = 30 mm

(Tiêu chuẩn đường kính tại tiết diện lắp khớp nối, trang 195, [1])

dD1 ≥ √0,1.[𝜎MtdD1

𝑏 ]

3

= √3 185822,31 0,1.67 = 30,26 𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn chọn dD1 = dC1 = 30 mm

dF1 ≥ √MtdF1

0,1.[𝜎𝑏]

3

= √3 21899,46 0,1.67 = 14,84𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn chọn dF1 =15 mm

Chọn then:

Tra (Bảng 9.1a, trang 173, [1]) các thông số của then bằng:

- Tại tiết diện trục lắp bánh răng:

Với dC1 = 30 mm ta chọn then bxh = 8x7; chiều sâu rãnh then trên trục t1

= 4; chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 2,8

[𝜎𝑑]: ứng suất dập cho phép (Bảng 9.5, trang 178, [1])

+ Điều kiện bền cắt: (Công thức 9.2, trang 173, [1])

𝜏𝑐𝐶1 = 2.𝑇1

𝑑.𝑙𝑡.𝑏 =2.25287,32

30.28.8 = 7,52𝑀𝑃𝑎 < [𝜏𝑐] = 40 … 60 𝑀𝑃𝑎 [𝜏𝑐]: ứng suất cho phép khi va đập nhẹ

Tra (Bảng 9.1a, trang 173, [1]) các thông số của then bằng:

- Tại tiết diện trục lắp bánh răng:

Với dD1 = 35 mm ta chọn then bxh = 10x8; chiều sâu rãnh then trên trục t1

= 5; chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 3,3

[𝜎𝑑]: ứng suất dập cho phép (Bảng 9.5, trang 178, [1])

+ Điều kiện bền cắt: (Công thức 9.2, trang 173, [1])

𝜏𝑐𝐷1 = 2.𝑇1

𝑑.𝑙𝑡.𝑏 =2.25287,32

35.28.10 = 5,16𝑀𝑃𝑎 < [𝜏𝑐] = 40 … 60 𝑀𝑃𝑎

- Tại tiết diện trục lắp khớp nối:

Với dF1 = 15 mm ta chọn then bxh = 5x5; chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 3; chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 2,3

[𝜎𝑑]: ứng suất dập cho phép (Bảng 9.5, trang 178, [1])

+ Điều kiện bền cắt: (CT 9.2, trang 173, [1])

𝜏𝑐𝐶1 = 2.𝑇1

𝑑.𝑙𝑡.𝑏 =2.25287,32

15.40.5 = 16,85 𝑀𝑃𝑎 < [𝜏𝑐] = 40 … 60 𝑀𝑃𝑎 [𝜏𝑐]: ứng suất cho phép khi va đập nhẹ

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:

𝑠𝑗 = 𝑠𝜎𝑗𝑠𝜏𝑗

√𝑠 𝜎𝑗2 +𝑠𝜏𝑗2

≥ [𝑠] = 1,5 … 2,5 (CT 10.19, trang 195, [1] )

Trong đó: 𝑠𝜎𝑗 và 𝑠𝜏𝑗 là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số

an toàn chỉ xét riêng cho ứng suất tiếp tại tiết diện j

𝑠𝜎𝑗 = 𝜎−1

𝐾𝜎𝑑𝑗𝜎𝑎𝑗+𝛹𝜎𝜎𝑚𝑗 (CT 10.20, trang 195, [1] )

𝑠𝜏𝑗 = 𝜏−1

𝐾𝜏𝑑𝑗𝜏𝑎𝑗+𝛹𝜏𝜏𝑚𝑗 (CT 10.21, trang 195, [1] ) Với 𝜎−1 và 𝜏−1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng

Đối với thép cacbon:

𝜏𝑚𝑗 = 𝜏𝑎𝑗 = 𝜏𝑚𝑎𝑥𝑗

2 = 𝑇𝑗

(2.𝑊𝑜𝑗) Với : Wj và Woj là mômen cản uốn và cản xoắn

𝛹𝜎 và 𝛹𝜏 là hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra (Bảng 10.7, trang 197, [1]) ta có: 𝛹𝜎 = 0,1 𝑣à 𝛹𝜏 = 0,05

Kσdj và Kτdj là hệ số xác định theo (Công thức 10.25 và 10.26, trang 197, [1]):

𝐾𝜎𝑑𝑗 =

𝐾𝜎

𝜀𝜎 + 𝐾𝑥−1

𝐾𝑦

𝐾𝜏𝑑𝑗 =

𝐾𝜏

𝜀𝜏 + 𝐾𝑥−1

𝐾𝑦 + Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt, ta được Kx = 1,1 (Bảng 10.8, trang 197, [1])

+ Ky là hệ số tăng bền bề mặt trục, phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt và cơ tính của vật liệu

Khi không sử dụng các biện pháp tăng bền thì Ky = 1 (Bảng 10.09, trang

⇒ τaD1 = T1

2WoD1 = 25287,32

2.7132,77 = 1,77MPa Vậy :

Lực từ chi tiết tác dụng lên trục:

∑ Fy = 0 ⇔ -FxA2 + Ft3 - Ft5+ Ft3 – FxF2 = 0

⇔ – FxA2 + 1277,13+2453,53 + 1277,13–50,365= 0

⇔ FxA2 = 50,365N

Tính momen uốn tổng cộng và tương đương tại các tiết diện:

Momen uốn tổng cộng: (CT 10.15, trang 194, [1])

𝑀𝑡𝑑𝐶2 = √𝑀𝐶22 + 0,75𝑇22 = √( 32235,9)2+ 0,75 (98877,63)2 = 91497,2 N.mm

𝑀𝑡𝑑𝐷2 = √𝑀𝐷22 + 0,75𝑇22 = √(91208,24 )2+ 0,75 (98877,63)2 =

125106,08N.mm

𝑀𝑡𝑑F2 = √𝑀F22 + 0,75𝑇22 = √(0)2+ 0,75 (98877,63)2 = 85630,5 N.mm

4.3.5 Tính đường kính trục tại các tiết diện

Ứng suất cho phép của vật liệu thép C45 là: [𝜎𝑏] = 67 𝑀𝑃𝑎