bài giảng môn học thiết kế hệ thống tự động cơ khí, chương 8 potx

Chương 8: Tính trục tang Chọn vật liệu chế tạo trục là gang xám 1) Tính sơ bộ trục Đường kính trục xác đònh bằng mô men xoắn theo công thức D    3 .2,0  T với    = 20 (Mpa) Đường kính trục tang D t = 3 20.2,0 1366936 = 70 (mm) Chọn d t = 75 (mm) 2) Xác đònh khoảng cách giữa các gối đỡ và chi tiết quay: -Từ đường kính trục xác đònh gần đúng đường kính ổ lăn b 0 ( tra bảng 10.2) d 1 =75 mm  b 01 = 37 mm -Ta có: a = (b 03 /2) + k 1 + k 2 +1,3(b w2 /2) = 37/2 + 10 + 10 + 1,3.71/2 = 84,65 (mm) b = l t – 1,3.b w2 = 650 – 1,3.70 = 559 (mm) = 85,4 (mm) l 2 = L k2 /2 + k 3 + h n + b 03 /2 = 85/2 + 15 + 20 + 37/2 = 96 (mm) với: + k 1 =10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khỏng cách giữa các chi tiết quay. + k 2 =10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của ổ + b 03 = 75 mm, là chiều rộng ổ lăn trên trục tang + b w2 = 1,3.71/2, là chiều rộng may ơ bánh răng thứ hai + l k2 = 85, là khoảng cách từ ổ lăn đến khớp nối xích con lăn + k 3 = 15, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến nắp ổ + h n = 20 , là chiều cao nắp ổ và đầu bulông 3) Xác đònh đường kính và chiều dài đoạn trục tang: S Max = 6313 (N) -Xác đònh phản lực  M xE = 823.F tA – 727.F xB = O (1)  M yE = -727.F yB + S Max .84 + S Max .643 = O (2)  F x = – F xB – F xE + F tA = O (3)  F y = - 2S Max + F yB +F yE = O (4) Từ (1), (2), (3), (4), ta được: F yE = 6313 (N); F yB = 6313 (N); F xB = 3263 (N); F xE = 431 (N) -Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn: FxE T (Nmm) S Max My (Nmm) Mx (Nmm) R Dx ABA 530292 354624 36204 1366936 y x FxB SMax FyBFyE C D ba l2 a 530292 39082 683468 -Tính mô men tương để xác đònh đường kính tại các tiết diện: + Tại A: Chọn: d A = 24 (mm) + Tại B: M tđ = 22 Iy TM  = 22 1366926354624  = 1412187 (N.mm ) d B    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1412187 =60,7 (mm) Chọn: d B = d E = 65 (mm), (cùng ổ lăn) + Tại C: M tđ = 222 xIy MTM  = 222 1366936390828354624  = 1517389 (N.mm ) d C    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1517389 = 62,2 (mm) Chọn : d C = d D = 70 (mm) V) Thông số về các trục + Đối với trục 1 d 10 = 24mm) ; M tđ10 = 48645 (Nmm) ; T 10 = 486450 (Nmm) d 11 = 25 (mm) ; M tđ11 = 50572 (Nmm) ; T 10 = 486450 (Nmm) d 12 = 30 (mm) ; M tđ12 = 113093 (Nmm) ; T 10 = 486450 (Nmm) d 13 = d 10 = 24 (mm) ; M tđ13 = 0 (Nmm) ; T 10 = 0 (Nmm) + Đối với trục 2 d 20 = 45 (mm) ; M tđ20 = 0 (Nmm) ; T 20 = 0 (Nmm) d 21 = 50 (mm) ; M tđ21 = 505421(Nmm) ; T 21 = 309935 (Nmm) d 22 = 50 (mm) ; M tđ22 = 407185(Nmm) ; T 22 = 309935 (Nmm) d 23 = 45 (mm) ; M tđ23 = 0 (Nmm) ; T 23 = 0 (Nmm) + Đối với trục 3 d 30 = 60 (mm) ; M tđ30 = 1366986 (Nmm);T 30 = 1366936 (Nmm) d 31 = 65 (mm) ; M tđ31 = 1412187(Nmm) ;T 31 = 1366936 (Nmm) d 32 = 70 (mm) ; M tđ32 = 1490732(Nmm) ;T 32 = 1366936 (Nmm) d 33 = 60 (mm) ; M tđ33 = 0 (Nmm) ; T 33 = 0 (Nmm) VI) kiểm nghiệm trục về độ bền mõi Kết cấu vừa đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện thoã mãn điều kiện S j = 22 . jj jj SS SS     [S] ; (1) Trong đó : [S] = 2,5 ÷ 3 hệ số an toàn cho phép : S j  ,S j  : hệ số an toàn theo ứng suất pháp, ứng suất tiếp tại cacù điểm nguy hiểm S j  = mjajdj k     1 (2) S j  = mjajdj k     1 (3) Trong đó : a) 1  , 1  : là giớn hạn uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng . Vì chọn vật liệu trục là thép các bon nên 1  = 0,436. b  = 370,6 (Mpa) 1  = 0,58. 1  = 2241, 95 (Mpa) với b  = 850 (Mpa) b) aj  = 2 minmax   : biên độ ứng suất tại các tiết diện c) mj  = 2 minmax   ; biên độ ứng suất pháp trung bình tại các tiết diện d) aj  , mj  : biên độ tiếp và biên độ ứng suất trung bình tại các tiết diện + Do trục quay 2 chiều , ứng suất uốn và ứng suất tiếp thay đổitheo chu kì đối xứng thì + mj  = 0 , mj  = 0 Trong đó: b: Chiều rộng then t 1 : Chiều sâu rãnh then trên trục d j : Đường kính trục tại các tiết diện e) Là hệ số kể đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra bảng (10.7)-[1], với b  = 85 (Mpa), ta được :   = 1 , và   = 0,05 f) k ,d  k d  : Là hệ số xác đònh theo công thức (10,25) và (10.26). k dj  =[ j k    +k x-1 ]/k y (4) k dj  =[ j k    +k x-1 ]/k y (5) Với: k x =1 (Mài Ra=0,32……0,16)(Bảng (10.8)-[1]) Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt   , : Là hệ số kích thước K  , K  : là hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn Tra bảng (10.11)-[1], ng với các đương kính và b  = 850 (Mpa) -Đường kính trục < 30….50  1 1    k =2,1; 1 1    k =1.67 -Đường kính trục nhỏ hơn ( 30….50 )  2 2    k =2,78; 2 2    k =2,07 Với kiểu lắp k6, thì K y = 1,5 : là hệ số tăng bền bề mặt trục ( Tôi bằng dòng điện có tần cao (bảng (10.9)-[1]) Thay các số liệu (4) và(5) ta thu được k 1d  = 5,1 11,2 =1,41 k 5,1 78,2 1 d  =1,13 k 2d  = 5,1 11,2 =1,41 k 5,1 78,2 2 d  =1,13 k 3d  = 5,1 11,2 =1,41 k 5,1 78,2 3 d  =1,13 k 4d  = 5,1 67,1 =1,85 k 5,1 07,2 4 d  =1,38 k 5d  = 5,1 67,1 =1,85 k 5,1 07,2 5 d  =1,38 k 6d  = 5,1 67,1 =1,85 k 5,1 07,2 6 d  =1,38 k 7d  = 5,1 67,1 =1,85 k 5,1 07,2 7 d  =1,38 Với các thôbg số sau: +d 1 = 20 ; Rãnh then b 1 = 6; t 1 = 3,5 +d 2 = 25; +d 3 = 30; +d 4 = 50; Rãnh then b 2 = 6; t 2 = 4,5 +d 5 = 60; Rãnh then b 3 = 6; t 3 = 7,5 +d 6 = 65; +d 7 = 70; Rãnh then b 3 = 6; t 3 = 6 Moment M 1 =48645 ; T 1 = 48465 M 2 =50572 ; T 1 = 48465 M 3 =113093 ; T 1 = 48465 M 4 =505421 ; T 2 = 309935 M 5 =136698 ; T 3 = 1366930 M 6 =1412187 ; T 3 = 1366930 M 7 =1490732 ; T 3 = 1366930 Ta tính được d 1 = 20  w 1 = 768,1 ; w 01 = 1553,47 63 1  a  ; 31,31 1  a  d 2 = 25  w 2 =1533,98 ; w 02 =3067,96 97,32 2  a  ; 86,15 2  a  d 3 = 30  w 3 = 2650,72 ; w 03 = 5301,44 66,42 3  a  ; 18,9 3  a  d 4 = 50  w 4 =12214,52 ; w 04 =24486,36 38,41 4  a  ; 66,12 4  a  d 5 = 50  w 5 =21093,75 ; w 05 =42299,5 65 5  a  ; 32,32 5  a  d 6 = 65  w 6 =26961,25 ; w 06 = 53922,5 38,53 6  a  ; 35,25 6  a  d 7 = 70  w 7 =33560,8 ; w 07 = 67234,75 42,44 7  a  ; 33,20 7  a  Thay djajaj k   , , vào (2) và(3) ta được: S 17,41   S 15,51   S 97'72   S 82,102   S 16,63   S 69,183   S 84,44   S 33,104   S 08,35   S 05,45   S 75,36   S 16,56   S 5,47   S 43,67   Và thay vào (1) ta được các hệ số an toàn : S 1 = 3,24 3 5,2][   s S 2 = 6,42 3 5,2][   s S 3 = 5,88 3 5,2][   s S 4 = 4,38 3 5,2][   s S 5 = 2,54 3 5,2][   s S 6 = 3,03 3 5,2][   s S 7 = 3,68 3 5,2][   s Vậy các tiết diện trục đủ bền. . k 5,1 78, 2 2 d  =1,13 k 3d  = 5,1 11,2 =1,41 k 5,1 78, 2 3 d  =1,13 k 4d  = 5,1 67,1 =1 ,85 k 5,1 07,2 4 d  =1, 38 k 5d  = 5,1 67,1 =1 ,85 k 5,1 07,2 5 d  =1, 38 k 6d  = 5,1 67,1 =1 ,85 . 6; t 3 = 6 Moment M 1 = 486 45 ; T 1 = 484 65 M 2 =50572 ; T 1 = 484 65 M 3 =113093 ; T 1 = 484 65 M 4 =505421 ; T 2 = 309935 M 5 =1366 98 ; T 3 = 1366930 M 6 =1412 187 ; T 3 = 1366930 M 7 =1490732. 3 65.1,0 1412 187 =60,7 (mm) Chọn: d B = d E = 65 (mm), (cùng ổ lăn) + Tại C: M tđ = 222 xIy MTM  = 222 136693639 082 8354624  = 1517 389 (N.mm ) d C    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1517 389