DAI HOC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Nguyễn Hữu Lộc
BÀI TẬP
CHI TIET MAY
(Tái bản lân thứ tư)
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
Trang 3MUC LUC LỠI NÓI ĐẦU Chương 1 NHŨNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Ứng suất cho phép 1.2 Hệ số an toàn 1.8 Độ tin cậy
1.4 Công suất và phân bố tỉ số truyền
Chương 2 BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT VÀ BỘ BIẾN TỐC CƠ KHÍ 2.1 Bộ truyền bánh ma sát 2.2 Bộ biến tốc cơ khí Chương 3 BỘ TRUYỀN ĐẠI 3.1 Dai det 3.2 Dai thang 3.3 Dai hình lược 3.4 Dai rang
Chuong 4 BO TRUYEN XICH
Trang 4Chuong 6 BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT
6.1 Thơng số hình học, lực tác dụng, hiệu suất 6.2 Kha năng tải, ứng suất cho phép, kiểm bên
6.3 Tính toán thiết kế 6.4 Tính nhiệt
- Chương 7 BỘ TRUYEN VÍT ME - ĐẠI ỐC
7.1 Vít me chuyển động quay và tịnh tiến 7.2 Vít me chuyển động quay, đai ốc tịnh tiến 7.3 Đai ốc chuyển động quay, vít me tịnh tiến
Chương 8 TRỤC
8.1 Tính toán thiết kế trục truyền theo tải trọng cho trước 8.2 Phân tích lực và tính toán thiết kế trục truyền
8.3 Kiểm bền, tính toán thiết kế các dạng trục khác nhau 8.4 Tính toán các đạng trục theo hệ số an tồn 8.5 Tính tốn trục theo độ cứng 8.6 Tính toán trục theo độ đao động Chương 9 Ổ LĂN 9.1 Cơ sở tính toán 9.2 Tuổi thọ ổ 9.8 Lựa chọn ổ Chương 10 Ổ TRƯỢT
10.1 Kiểm tra diéu kiện bôi trơn
10.2 Xác định thông số làm việc theo điêu kiện bôi trơn
10.3 Ma sat, tinh toán nhiệt
Trang 5Chuong 12 LÒ XO 12.1 Ld xo xodn 6c chiu nén, kéo 13/2 Lò xo xoắn 12.3 Ld xo dia 12.4 Lò xo lá Chương 13 MỐI GHÉP THEN 13.1 Cơ sở tính toán 13.2 Then bằng 18.3 Then bán nguyệt 13.4 Then ma sát, then ghép căng 13.5 Chốt 18.6 Then hoa
Chương 14 MỖI GHÉP REN
14.1 Thông số hình học, kiểm bên ren 14.2 Tính bu lông (vít)
14.3 Tính nhóm bulong
Chương 15 MỐI GHÉP ĐINH TẤN
Chương 16 MỐI GHÉP HAN
16.1 Tải trọng nằm trong bề mặt ghép 16.2 Tải trọng không nằm trên bề mặt ghép 16.3 Chịu tác dụng mômen xoắn
Trang 6LOI NOI BAU
Sach BAI TAP CHI TIET MAY được biên soan vdi mong mudn
giúp sinh uiên nắm rõ cơ sở lý thuyết, rèn luyện kỹ năng tính toán, ứng dụng các kiến thức cơ học để giải quyết bài toán uê thiết kế máy va chi tiết máy
Nội dung sách bao gâm bài tập, bài giải uò phụ lục liên quan đến tất cả các chỉ tiết máy điển hình uà được bố trí làm 17 chương Mỗi chương là các bài tập liên quan đến thông số hình học, động học, phân tích lực, tính toán thiết kế, kiểm nghiệm uù xác định khủ năng tải các chỉ tiết máy Đông thời trong mỗi chương có các bài giải mẫu cho từng nội dụng
Phân phụ lục giúp người đọc tra cứu cúc thông số cần thiết khi giải bài tập
Sách này đã được in từ năm 2003, qua quá trình giảng dạy được bổ sung vd hoàn thiện dân Sách được sử dụng cho sinh uiên học các môn Chỉ tiết máy, Cơ sở Thiết kế máy, Thiết hế máy, Cơ ứng dụng
hoặc các đỗ án môn học liên quan thuộc các ngành của khoa Cơ khí, Kỹ
thuật giao thông Ngoài ra sách cũng có thể là tài liệu giúp ích cho các Kỹ sư oò các Nhà kỹ thuật muốn tham khảo hiến thúc của lĩnh oục chuyên môn này
Với những bình nghiệm trong công tác giảng dạy chúng tôi cố gang trình bày sách một cách chính xác, mach lac va dé hiéu Toan b6 don vi theo hé théng SI
Chúng tôi chân thành cảm ơn những ý hiển đóng góp, phê bình những thiếu sói của sách để lần tái bản sách được hoàn thiện hơn
Mọi ÿ kiến đóng góp, phê bình va thắc mắc xin gửi uê địa chỉ: Nguyễn Hữu Lộc - Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Số 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh hoặc liên hệ trực tiếp qua email: nhlcad@yahoo.com
TP Hồ Chí Minh 6/2008
Trang 7Chuong 1
NHỮNG VẤN DE CHUNG
1.1 UNG SUAT CHO PHEP
1.1 Xác định ứng suất cho phép khi tính toán trục tâm con lăn căng băng tải theo độ bên tĩnh chịu tác đụng mômen uốn Đường kính trục d = 50 mm, vật liệu - thép C45, giới han chay oy, = 360 MPa
Bài giải:
Ứng suất uốn cho phép:
lor]= Senr&
[s}
trong đố: opp = 1,20.,- giới hạn chảy uốn vật liệu, MPa
e- hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước, đối với vật liệu thép carbon tính theo giới hạn chảy thì ta xác định
theo đường cong 1 (H.2.6 (10), & = 0,85
Trang 810 CHUONG 1
1.2 Chỉ tiết máy có đường kính đ = 60 mm, có lỗ xuyên tâm đường kính đạ = 10 mm ŒH.1.1b), chịu tác dụng mômen uốn và tải trọng tác dụng thay đổi như hình 1.1a Vật liệu - thép 40Cr Bể mặt được mài tỉnh Giới hạn bền œ, = 1000 MPa (N/mm?) Hệ số an toàn cho phép [s] = 1,75 Cho biết thời gian làm việc Lạ = 6 năm, mỗi năm làm việc 300 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ Số vòng quay n = 200 vg/ph Số mũ đường cong môi m = 6 Xác định ứng suất cho phép 1 a | 1 i ml e8 | 1 f |} os] | Ị | WSS | \ 8 a | Š 1 L 0/20j 05L | | 03; , + t do 1 |e a) b) Hinh 1.1 Bài giải: Trong trường hợp ứng suất thay đổi ta có công thức để xác định ứng suất cho phép: [our] = reli, BK,
Giới hạn mdi uốn xác định theo công thức
Stim = Oar = (0,4 0,5)øy = 450 MPa
Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước trục ¢ = 0,78 tương ứng đường cong 2 khi tính theo giới hạn mỗi và có sự tập trung ứng suất [10]
Hệ số xét đến ảnh hưởng chất lượng bễ mặt gia cong f = 0,88 tương
Trang 9NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 11 1.8 Hệ số an toan cho phép [s] = 1,75 Hệ số tập trung ứng suất xác định theo bảng 10.7 [10] với: đ 3 =0,167 thuộc khoảng 0,05 0,25 ta chọn: K, = 2,1 Hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: N, K “Re WN
với m = 6 cho trước, N„= 5.10° sé chu ky lam viée cơ sở Số chu kỳ làm việc tương đương xác định theo công thức: Nig s03 | i max m ] tin, = 60(1°.0,2 + 0,75°.0,5 + 0,2°.0,3)L,n Tuổi thọ (thời gian làm việc tính bằng giờ) Lụ xác định theo công thức: Ly = 6.300.8 = 14400 gid Do dé: Nig = 60.14400.200(0,289) = 4,99.10" Vi: Nig> Ny =5.10° nén Ky = 1 Từ đó ta có: [ø,y]= Tag 2 ¡ 0/88.1 = 84,05 MPa
Xác định ứng suất kéo cho phép trục của máy ép tại bể mặt chuyển tiếp giữa các
đường kính d = 60 mm và D =770 mm, hệ B- “oo
số tập trung ting sudt K, = 2,3 khi chu ky ¡Ù ứng suất đối xứng Biết rằng ứng suất
thay đổi theo chu kỳ không đối xứng Œ =
+ 0,2) với chế độ tải nặng Thời gian phục r ek vụ Lạ = 10 năm Hệ số thời gian trong
nam K, = 0,75, hé sé thdi gian làm việc ms
trong ngay K,, = 0,66 Vật liệu trục là
thép 40Mn3, bề mặt được mài tỉnh Hệ số Hình 1.2 an toàn cho phép [s] = 2,4 Giới hạn bên
Trang 1012 CHUONG 1
Bài giải:
1) Ta xác định ứng suất cho phép theo ứng suất lớn nhất của chủ kỳ theo công thức:
lo1= eK, ElK„
2) Giới hạn mỗi khi ứng suất thay đổi theo chu kỳ không đối xứng (x = +0,2)
Sy
% ~ 770,50 - vw) +r)
trong đó:
oy, = 0,380, = 0,33.750 = 248 MPa - giới hạn mỗi khi ứng suất kéo thay đổi theo chu kỳ đối xứng, op - giới hạn bển vật liệu, tự = 0,08 - hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến hệ số an toàn (H.2.9) [10] Thay thế các giá trị vào công thức ơ; ta có 248 o 7050 — 0,09) + 0,2) 546MPa 8) Hệ số tập trung ứng suất K„„ xác định theo công thức: K,, = 0,5[(1 + r) + K„ít - z)]= 0,5|Ú + 0,2) + 2,34 ~ 0,2)] = 1,52 4) Hệ số tuổi thọ được xác định theo công thức: h WNug
trong đó: ẢN, = 5.10 - số chu kỳ làm việc cơ sở
Nig - sé chu ky làm việc tương đương được xác định theo công thức:
Nig = Kg Ny
Trang 11NHŨNG VẪN ĐỂ CHUNG 18 1.4 Sð mũ m Ghế độ tải 3 6 9 Tải nặng (phân bổ B) 0,466 0,270 0.178 'Trung bình đồng xác suất 0,250 0,143 0,100 Trung bình chuẩn (phân bố chuẩn) 0,185 0,072 0,042 Nhẹ (phân hố y) 0,060 0,020 0,019 Tổng số chu kỳ làm việc Ns = 60n,Lạ trong dé: ny = 5 chu kỳíph số chu kỳ thay đổi ứng suất trong 1 phút 1L; - tổng số giờ làm việc Ly = La-Ka-Kog 365.24 = 10.0,75.0,66.365.24 = 43362 giờ Do dé: Nx = 60.5.43362 = 1,30.10" Ng = Kg Ng = 0,27.1,30.10" = 3,51.10° Số mũ m đường cong mỗi: _ 18.077.099 _ 7 2,3 6 Hệ số tuổi thọ: 5.109 — K,=sÌ—“—c=L06 L JJ3,b1.10% 5) Thay thế các giá trị vào công thức xác định {o_,,] ta thu được foray] = 548:0:77.0.99 | 1.06 = 1209 MPa 2,4.1,52 trong đó: s = 0,77 va B = 0,99
Trang 1214 1.5 1.8 1.7 CHƯƠNG 1 Truc bac có kết cấu như hình 1.3 có đường kính d = ð0 mm, với rãnh
then Vật liệu trục là thép hợp kim 40Cr véi o,=1000MPa Ung suat uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng với ơ¿=ơr=500MPa, trục được mài tỉnh, thời gian làm việc L, =8 năm, mỗi năm làm việc 300 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ, số vòng quay n = 300 vgíph Hệ số an toàn cho phép [s] = 1,8 Số mũ đường cong Hình 1.3 mỏi m = 6 a) Chọn và tính các hệ số B, ¢, K,, K, b) Tính ứng suất uốn cho phép “ils
Truc tam quay có đường kính d = ð0 mm, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng Vật liệu trục - thép hợp kim 40Cr (ơy = 1000 MPa và ơy = 500 MPa) Bê mặt trục được mài tỉnh Tại tiết diện nguy hiểm (có mômen uốn lớn nhất) được lắp bánh răng có rãnh then Số vòng quay của trục n= 200 vg/gh, thời gian làm việc tính toán 3 năm, hệ số thời gian làm việc trong năm K„ = 0,66; hệ số thời gian làm việc trong ngày K„y = 0,88 Hệ số an toàn [s] = 2 Số mũ đường cong mổi m = 9 Tải trọng thay đổi theo bậc như hình
1.4 Hãy xác định:
a) SO chu ky lam việc tương đương Nụz, hệ số tuổi thọ K, của trục,
biết rằng số chu kỳ co 8 No = 5.10°,
b) Ứng suất uốn cho phép [or] của trục
Trang 13NHŨNG VẤN ĐỀ CHUNG 18 08T & 98T —~Ƒ 0,37] 20s, | 308 La» 30s a) 1 chu kỳ b) 60, 1 I #70 t Thời gian L Hình 1.4 ›
1.8 Trục tâm quay có đường kính đ = ð0 mm, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng Vật liệu trục - thép hợp kim 40Cr (øy = 1000 MPa và ơ+y = 400 MPa) Bé mat trục được mài tỉnh Tại tiết diện nguy hiểm (có mômen uốn lớn nhất) được lắp bánh răng có rãnh then Số vòng quay của trục n = 300 vg/gh, thời gian làm việc tính toán Lạ =4 năm, hệ số thời gian làm việc trong năm K„ = 0,67; hệ số thời gian làm việc trong ngày K„; = 0,38 Hệ số an toàn [s} = 2 Số mũ đường cong môi m = 6 Tải trọng thay đổi theo bậc như hình
1.5 Hay xác định:
a) SO chu kỳ làm việc tương đương Nuz, hệ số tuổi thọ Kị, của trục, biết rằng số chu kỳ cơ sd No=5.10°,
b) Ứng suất uốn cho phép [or] của trục Giá trị [or] thay đổi như thế nào khi tăng thời gian làm việc Lạ = 8 năm + 7 0,47 0.4T 0A 0/41 t 020 tụ Minh 1.6
Trang 1416
1.10
CHUONG 1
mặt trục được mài tỉnh Tại tiết điện nguy hiểm được lắp bánh răng với mối ghép chặt không truyển tải trọng qua mối ghép (H.L7a) Số vòng quay của trục n = 200 vg/ph, thời gian phục vụ „ = 10 năm, hệ số thời gian làm việc trong năm ly = 0,75; hệ số thời gian làm việc trong ngày lếag = 0,38 Tải trọng thay đổi liên tục theo chế độ tải nặng Hệ số an toàn [s] = 2 Số mũ m = 8 Trục tâm quay có đường kính
d = 40 mm, ứng suất uốn thay đổi T theo chu kỳ đối xứng Vật liệu trục - thép hợp kim 40Cr (o = 1000 MPa và ơ¡r = 500 MPa) Bé
mặt trục được mài tỉnh Tại tiết oat
điện nguy hiểm (có mômen uốn
lớn nhất) được lắp bánh răng có Sâk 07%
rãnh then Số vòng quay của trục ;
n = 150 vgính, thời gian làm việc te
tính toán L = 3 năm, hệ số thời Hình 16 gian làm việc trong năm K, =
Trang 15NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 17 1.11 1.12 1.18 1.14
Xác định ứng suất xoắn cho phép trục của hộp giảm tốc có một rãnh then (H.1.7b) Mômen xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng với chế độ tải nặng Giá trị mômen uốn không đáng kể so với mômeri xoắn Thời gian phục vụ L = 1ö năm, hệ số làm việc trong năm K, = 0,80; hệ số thời gian làm việc trong ngày 1,„ = 0,66 Vật liệu trục - thép C4, tần số thay đổi ứng suất n, = 8 chu kỳ/ph Đường kính d = 8õ mm (ơ„ = 360 MPa; ơy = 700 MPa) Trục được mài tỉnh Hệ số an toàn [s] = 1,3
Trục bậc có bán kính góc lượn r = 8 mm, bể mặt mài tỉnh (H.1.7c) Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ không đối xứng, tại mặt cắt nguy hiểm øơ„„„ = 1ð0 MPa, ø„„ = -50 MPa Tải trọng thay đổi liên tục theo chế độ trung bình chuẩn Tổng số chu kỳ làm việc trong thời gian phục vụ Ñ; = 5.10 Vật liệu trục là thép C45 Xác định hệ số an toàn và so sánh với giá trị cho phép
Xác định ứng suất cho phép đối với trục có kết cấu như hình 1.7đ chịu tác dụng của lực đọc trục E¿ = 2ð + 20 kN tương ứng với sơ đồ tải trọng hình 1.1a Tuổi thọ thiết kế 6 năm, K„ = 0,75, Kyg = 0,33, n = 20 vg/ph Vật liệu - thép C45, Hé sé an toan cho phép [s] = 2,2
Trang 1618 CHUONG 1
1.2 HE SO AN TOAN
1.16 Xác định hệ số an toàn của trục có đường kính d = 60 mm, có một rãnh then (H.1.7b), tại tiết diện nguy biểm chịu tác dụng mômen
uốn M = 1,B.10° Nmm và mômen xoắn T = 4.10? N.mm Vật liệu
trục - thép hgp kim 40 CrNi (o, = 1000MPa va o.1r = 530 MPa) Ba mặt trục được mài tỉnh Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động Số chu kỳ
làm việc Nuz > No
Bài giải:
1) Khi trạng thái ứng suất phức tạp (uốn và xoắn) thì hệ số an toàn xác định theo công thức sau:
8,8, 8 = les
Js? +8?
trong đó: s„ và s, - hệ số an toàn theo ứng suất uốn và xoắn 9) Trong trường hợp ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng: _ Đ¡gE 8, = Ko, B ở đây biên độ ứng suất ơ; và giá trị ứng suất lớn nhất bằng nhau: M Smax = Fa = 8 với: W= noe pat? 32 2d Thay các giá trị: d = 60 mm; b = 18; h= 11; t =7,0; ty= 4,4 vào công thức trên, ta có: w= 760" _ 19 7{60-7) _ 1gagg mạ “32 2.60 =ø „15-10 mạ» 18256
8) Hệ số tập trung ứng suất xác định theo bảng 10.8 [10) K_ =2,3; hệ số kích thước s = 0,77; hệ số tăng bên bể mặt § = 0,88
Khi đó = 630,0,77 ,
° 2,3.82,16
từ đó suy ra: 6, = 82,16 MPa
Trang 17NHŨNG VẤN ĐỀ CHUNG 19 4) Hệ số an toàn theo ứng suất xoắn khi giá trị thay đổi theo chu kỳ mạch động: Tụ tha + g8 itm ð) Biên độ ứng suất và giá trị trung bình của ứng suất xoắn 1T Tạ “1m 2W, 3 _ 3 — với W,- TẾ pg lath _ 260" ¡a (60-7 _ 1ogo mạê 16 2d 16 2.60 1 1/4108 =t, == = 97,44 MP XS ®m =2” 41050 “ a
6) Hệ số kích thước e = 0,77, hệ số xét đến ảnh hưởng tăng bền bề mặt B = 0,88, hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến hệ số an toàn ự, = 0,09, hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất K, = 2,2 [10] 7) Giá trị giới hạn mỗi xoắn khi giá trị thay đối theo chu kỳ mạch động: t, = 0,80, = 0,3.1000 = 300 MPa từ đây suy ra: as, a =185 2,2— + 0,09.48,72 0, 77, 0,88 8) Hé sé an to&n truc 1,9.1,85 ae +s? 1,97 +1,85?
1.16 XAc định hệ số an toàn và so sánh với giá trị cho phép của trục tang trống băng tải (H.1.7e) nếu tại tiết diện nguy hiểm mômen uốn M = 810 Đ.m và mơmen xoắn T = 270 N.m Chế độ tải không đổi Số vòng quay trong thời gian phục vụ N; > No, vật liệu trục -
Trang 1820 CHUONG 1
1.3 ĐỘ TIN CẬY
1.17 Trục tâm nằm trên hai ổ đỡ như hình 1.9 chịu tác dụng lực hướng tâm có giá trị trung bình F; = 15000 N và sai lệch bình phương trung bình 5z = 4000 N Khoảng cách L va a là các đại lượng ngẫu nhiên với giá trị trung bình và sai lệch bình phương trung bình
L = 1000 mm, a = 400 mm, S, = 40 mm, S, = 20 mm Gié tri
trung bình và sai lệch bình phương trung bình giới hạn bền uốn là
op = 180 MPa, S„ = 20 MPa
a) Tính đường kính trục d tại tiết điện nguy hiểm với xác suất làm việc không hồng R = 0,95 Biết rằng d là đại lượng ngẫu nhiên với
8a = 0,08d
b) Nếu ta thay trục tâm bằng thanh thép tiết điện vuông a x a với S, = 0,25a thi kich thuée.a bằng bao nhiêu? 8o sánh hai trường hợp và rút ra kết luận Hình 1.9 Bài giải: Mômen lớn nhất tại vị trí đặt lực M= F,a(L - a) L Ứng suất lớn nhất sinh ra trên mặt cắt ngang tại vị trí đặt lực _Myc M oy Ww trong đó: M- mômenuốn M= — 8 W= = - mômen cần uốn
Trang 19NHUNG VAN DE CHUNG 2t aj _ Fra(L~@) _ 15000.400(1000 ~ 400) M=—=——-=-— ——- T T000 3600000 Nmm 0 2 Be T2 Su = FC - 2a) T F r a Lt |4007(1000 - 400) 4000? + 250007(1000 - 2.400)? , _ 150007.4004 2 00" + 2 0 + 4 1000 1000' 1000 Sm = 966652 Nmm 40? Giá trị trung bình và sai lệch bình h phương trung bình của mômen cần uốn xử? W- 7S - 01a2 32 , Sy = 0,386, = 0.0094”
Trang 2022 - CHUONG 1 10195058 a =1,65,20" + t? = (-180 + 3,53t) 1089 + 2,7225t? = 12,46t? ~ 1270,8t + 32400 đặt: =t, ta CÓ: 9,7375t? - 1270,8t + 31311=0 Giải phương trình trên ta thu được tì = 97,5 và tạ = 32,97, tương ứng: đ, =47,1mm và dạ =67,6mm Vì giá trị dị = 47,1 mm tương ứng xác suất hồng là 0,95 hoặc là R = 0,05, do đó kết quả cẩn tìm là 4, = 67,6mm b) Tương tự câu a nhưng chú ý rằng 3 wee 6
Sau khi thu được kết quả, đưa ra kết quả so sánh
1.18 Tính toán thiết kế đường kính trục tại điểm O chịu tác dụng các lực F¡ và F; như hình 1.10 với xác guất làm việc không hồng R = 0,99 Bán kính r là đại lương ngẫu nhiên phân bố chuẩn với sai lệch bình phương trung bình 8, = 0,0017 ly Hình 1.10
Trang 21NHONG VAN BE CHUNG 23
1.4 CONG SUAT VA PHAN 86 Ti SỐ TRUYEN
1.19 Trong cơ cấu Mean như hình 1.11 chuyển động và công suất được truyén từ trục [ sang trục IH, số răng zz = 18, 21 = 36, z' = 24 Tỉ số truyền của cơ cấu là bao nhiêu nếu bánh răng trung gian zo và z Ở vị trí 7? Z1 74 7t Hình 1.11
Trang 2224 CHUONG 1
1.21 Xác định tỉ số truyển bộ truyển đai dẫn động băng tai va van tốc các trục của hộp giảm tốc (H.1.12) Vận tốc băng tải vạ = 1,24 m/, đường kính tang trống D = ð00 mm Vận tốc góc trục động cơ wae = 300 rad/s Tỉ số truyền hộp giảm tốc ug, = 4, bộ truyền xích u„= 5
1.22 Cho hệ thống dẫn động băng tải (H.1.13) bao gồm: 1-Động cơ điện ba pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi ; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh; 4- Bộ truyển xích ống con
lăn; ð- Băng tải
Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền theo các số liệu bảng 1.1 T un Ty t 4 kì §ở đề tải trọng Tình 1.18 ‘
Trang 23NHŨNG VẤN ĐỀ CHUNG 25
1/28 Hệ thống dẫn động thùng trộn (H.1.14) gồm: Động cơ điện ba pha không đồng bộ, 2- Nối trục đàn hôi; 3- Hộp giảm tốc hai cấp bánh
răng côn trụ; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Thùng trộn Chọn
động cơ và phân phối tỉ số truyền theo các số liệu bảng 1.1 ry ae: Sơ đồ tải trọng | Hình 1.14 ~~
Trang 24Chương 2
BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT VÀ
BỘ BIẾN TỐC CŨ KHÍ 2.1 BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT
2.1 Tìm lực nén hướng tâm cho phép và công suất truyền tương ứng đối với bộ truyền bánh ma sát trụ (H.2.1) Con lần nhỏ có số vòng quay 2400 vgíph Các con lăn được chế tạo từ thép SpCr15 (HRC 60), ứng suất tiếp xúc cho phép khi nén là 600 MPa Hệ số ma sát f = › 0,15, hệ số an toàn E = 1,25 920 12 18 fe R60 † + ch 3 kh S-EHT- 3 EJFr IS ị Lal |! 3 bo! lý f U a Hình 2.1 Hình 2.2 Bài giải: Ứng suất tiếp xúc trên bể mặt xác định theo công thức: FE bp Oy = 0,418 với: Eạ - lực nén
E - môđun đàn hỗi tương đương p - bán kính cong tương đương b - chiều rộng con lăn
Từ đây suy ra công thức xác định Fai:
Tà, 0,418) E
Trang 25BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT VÀ BỘ BIẾN TỐC C0 KHÍ 27
Theo điểu kiện bài toán ứng suất tiếp xúc cho phép [oy] = 600 MPa, b = 12 mm Do vật liệu bánh ma sát bằng thép, cho nên E,= Eq = 2,1.10° MPa và: 2E,E; 5 aor? 2211 E, +E, 21.10 Bán kính cong tương đương p được xác định theo cơng thức: ¬ P PL Pe 1,1, 1_ 5D cyựa p= t= D10 40 4007 Pao 9 Dod: F< 000.) 128 0,418) 2/1.10” F, <942N Công suất truyền P xác định theo công thức: _ Fv 1000 trong đó F là lực vòng được xác định theo công thức: fF, _ 0,15.942 FB -—8 = 2 = 118,04 N i K 1,25 với v - vận tốc vòng: _ mdn _ 71.20.2400 ~ 60000 60000 thay giá trị F, và v vào công thức tim P ta thu được 113,04.2,51 1000 Vv = 2,51 m/s Pe = 284,1 W 2.2 Tìm lực nén hướng tâm cho phép và công suất truyền tương ứng đối 2.3
với bộ truyền bánh ma sát trụ cũng kích thước như bài tập 2.1 Con lăn nhỏ có số vòng quay n¡ = 2400 vg/ph Vật liệu con lăn nhỏ là tectolit, môđun đàn hếi E = 6000 MPa, ứng suất tiếp xúc cho phép [ox] = 80 MPa Vật liệu con lăn lớn CT3 Hệ số ma sát f = 0,25, hệ số an toàn K = 1,25
Trang 2628 - CHƯƠNG 2 0,85, bộ truyền được che kín và được bôi trơn Tải trọng không đổi, thời gian phục vụ Lạ= 6 năm, hệ số làm việc trong ngay Ky, = 0,33, hệ số làm việc trong năm K, = 0,7
3.4 Tải trọng có ích cho phép của ba bệ truyền bánh ma sát có tỉ lệ như thế nào (H.2.2), các bộ truyển này chỉ khác nhau ở các thông số hình học con lăn nhỏ (bán kính mặt tiếp xúc) Vật liệu các con lăn là thép SpCrð (HRC 60) Ứng suất tiếp xúc cho phép khi nén: khi tiếp xúc theo đường [ơw] = 800 MPa, khi tiếp xúc theo điểm [ơn] =
1200 MPa
2.5 Bd truyền bánh ma sát trên hình 2.3 có các thông số cho trước: lực vong Fiz, van tốc vòng vạ= 1,ð7 m/s, đường kính dạ = 300 mm, tỉ số truyền u = 2, hệ số ma sát giữa các bánh ma sát f = 0,1, ứng suất tiếp xúc cho phép giữa các bánh ma sát [ơ,]= 100 MPa, hộ số trượt đàn hôi giữa các bánh ma sát š = 0,01, hiệu suất bộ truyền n = 0,98 Xác định lực nén F„ giữa các bánh ma sát, chiểu rộng bánh ma sát,
công suất P và số vòng quay n của bộ truyền Giá trị luc Fy cho , trong bảng sau (giải theo 1 phương án): FøN | 800 | 900 j 1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 | 2000 Pun,T fi de Hinh 2.3
2.6 Bộ truyền bánh ma sát như hình 2.4 truyền công suất P = 2kW,
đường kính đị= 200 mm, chiều rộng bánh ma sát b = 60 ram, tỉ số
truyền u = 2, hệ số ma sát giữa các bánh ma sát f = 0,1, hệ số trượt đàn hổi giữa các bánh ma sát È = 0,01, hiệu suất bộ truyển rị = 0,88, hệ số an töàn tiếp mie K = 2, médun dan héi vật liệu bánh ma
Trang 27BỘ TRUYEN BANH MA SAT VÀ BỘ BIẾN TỐC CŨ KHÍ
Xác định mơmen xoắn T; trên bánh bị dẫn và ứng suất tiếp xúc giữa các bánh ma sát Số vòng quay của bánh dẫn cho trong bảng sau (giải cho 1 phương án) mị, min” 4 100 200 300 400 500 600 700 | 800 900 1000 da 2.2 BỘ BIẾN TỐC CŨ KHÍ
Trang 2830 CHUONG 2
Bai gidi:
1) Theo bang 9.3 [10] ta chon hé số ma sát giữa thép và thép trong
dầu bôi trơn f = 0,05 Môdun đàn hồi tương đương E = 2,1.10° MPa
Số rãnh z = 3, hệ số an toàn tiếp xúc K = 1,5, hệ số trượt đàn hỏi E= 3% (s = 0,98), ứng suất tiếp xúc cho phép [oy] = 20.48 = 960
MPa (bang 9.1 [10]) khi Ki = 1
2) Khoảng cách trục xác định theo công thức (9.36) [10]: a =0,648(u+1)3 KLE (a+) afuloy P 5 a = 0,648(3+1)3 1,5.12788.2,1.10" (g +1) = 87,66 mm 3.0,05.3.960' trong đó mômen xoắn xác định theo công thức: 6 6 m, „ 9ð8.10°P, „ 955 10”3 _12yng mm My 2250
8) Kích thước các con lăn: Đường kính con lăn dẫn:
D, =e = ZED _ 4aggNmm
Trang 29BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT VÀ BỘ BIẾN TỐC G0 KHÍ 3 2.8 2.9 2.10 4) Vận tốc vòng con lăn: ye MDgng z.128,86.750 60000 60000 =ð,06 m/s 5) Lute vòng: _1000P, _ 10008 _ „2a vị — 5,06 F, 6) Lực nén xác định theo công thức: _ KF, sing _ 1,5.592,9 sin 15° F, " af 3.0,05 = 1534,5 N
Tim lực nén hướng tâm cho phép và công suất truyền tương ứng đối với bộ truyểền bánh ma sát hình chêm (H.2.ð) khi các số liệu cho trước như bài 2.7
Ti số truyền của bộ truyền bánh ma sát hình chêm (H.26), phụ thuộc vào tải trọng truyền, thay đối trong phạm vi như thế nào?
15°
925
Hinh 2.6
Trang 3032 CHUONG 2 ny HN: a rey ©!i@ Hình 2.7 Bài giải:
1) Tai trong riéng cho phép (q] = 19,6 N/mm (bang 9.2) [10], hệ số
Trang 31BO TRUYEN BANH MA SAT VÀ BỘ BIẾN TỐC CƠ KHÍ 33 7) Lực nén tác động lên đĩa: _K 27, 14 2.47750 BaF D, 03° 1946 — 2200N + ể P, 3 trong đó: T¡ =9,ðð.10”—L=955000,——= 47750 Nmm Dy 600 Giải bài toán trên với các số liệu khác nhau như bắng sau: Phương án Ni, kW 1, vgíph mịn, vgíph 1 1 550 150 2 27 600 300 3 3 650 180 4 4 700 380 5 5 750 400 6 & 700 350 7 7 650 300 § § 600 200 9 9 550 150 10 10 500 100
Trang 32a4 CHUONG 2
Bài giải:
1) Nếu ta gọi lực nén lò xo lên mặt tiếp xúc là F„ và hệ số ma sát là f thì tái trọng giới hạn có thể truyền bằng lực ma sát 1a fF Theo điều kiện bài toán thì tấi trọng tính toán khí thiết kế nhỏ
hơn 1,5 lần tái trọng giới hạn và tái trọng đang khảo sát nhỏ hơn 2 lần tải trọng tính toán và bằng F„2 | “¿100 Og IRMIIHIIRDNE 822} $24 b R Bình 2.9
9) Ta khảo sát đường tiếp xúc AB của con lăn với đĩa như hình vẽ
3.0 Nếu điểm không trượt tại vị trí C thì trên đoạn AC đĩa tiếp
xúc con lăn, và trên đoạn CB thì đĩa trượt trên con lăn
Trang 33BO TRUYEN BANH MA SAT VA B6 BIEN TỐC CŨ KHÍ 35
2.12
Suy ra: 3(a) — ag) = b Tuy nhién: artag=b =12
Từ đây suy ra: 8(12 — 2a;) = 12
ta tìm được: aa = 4 mm và ai = 8 mm
8) Tỉ số truyền ua 1 Rtar _ 2248»
@®ạ r lỗ
với: r - bán kính con lăn có giá trị 1ð mm,
4) Sau đây ta xác định mômen quay tạo nên bởi lực ma sát tác động lên vùng tiếp xúc
Mémen trén con lan: M, =1K fr = 5fF, 3
Mémen trén dia: M, = 2r,(R+St) = or.i(R +a, cấy) =6,67F,f
Hiệu suất tim duge: 0,962" - 096987 ˆ - 0,64 Myo, 5° 2
Trang 3436 CHUONG 2 Giải bài toán trên với các số liệu khác nhau như bảng sau: Phương án Ny, kW @y, rad/s | amin, TaG/S | Oamax, rad/s 1 1,5 16x 8x 30 2 32 15x 7x Stn 3 28 10x 5m 18m 4 22 din 4n 23x 5 1,6 14x Bx 28r 6 3,0 On Sz 19m 7 18 8m 6x 17x 8 1,5 10x 4x 22x 9 2,0 i?n TT 35x 40 25 12x Sx 26x
Trang 35BỘ TRUYÊN BÁNH MA SÁT VÀ BỘ BIEN TỐC CƠ KHÍ 37
2) Số vòng quay của trục con lăn tại vị trí bên phải Theo điều kiện
bài toán nama„= 240vg/ph Do do: 21 = 150 yy mi _ 450 240 300 `” ng„ụ„ 800 240.150 300 a, = 300m: _ 300.120 amin “450 450 Từ đây ta suy ra: nị = =120 vg/ph =80 vg/ph
3) Các con lăn quay với số vòng quay như nhau, khi đó u = 1, nghĩa là khi đó bán kính con lăn sẽ giống nhau, trong trường hợp này các điểm giữa các con lăn sẽ trùng nhau
Phạm vi điều chỉnh: D= amex —Ymen _ 450 _ 3 2min Uni, 800
9.14 Tỉ số truyền của biến tốc con lăn 2 puli ŒH.2.12) không tải và khi chịu tải trọng lớn nhất thay đổi trong phạm vi như thế nào? 40 945 916 Hinh 2.12
Trang 3638 CHUONG 2 = 7S = OK x n, SS @(e Hinh 2.13 Bài giải:
1) Chọn hệ số ma sát cặp gang - vải cao su là f = 0,6 (bảng 9.3) [10], hệ số an toàn ăn khớp K = 1,5, cường độ tải trọng cho phép [q] = 29,4 N/mm (bảng 9.2) [10], hệ số chiêu rộng bánh ma sát v/„ = 0,25
Trang 37BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT VÀ BỘ BIẾN TỐC CO KHI 38 ð) Xác định kích thước các bánh ma sát - Chiểu rộng: b = nR„ = 0,2ð,802;2 z 75,6 mm - Đường kính vòng chia trung bình bánh bị dẫn: 2R„u = 2,802,2,2,5 Yu jena sep m2 = - Đường kính vòng chia trung bình bánh dẫn: Tụ; _ B612 Dại = 5 =224,ð mm - Chiêu dài cơn ngồi: Ry = Rin + b/2 = 809,2 + Be 340 mm - Đường kính lớn nhất bánh dẫn: Dimax = 2R8ind, = 2.340,8in 21°50’ = 252,9 mm ~- Đường kính lớn nhất bánh bị đẫấn: Dạ„„= 2R¿sinô; = 2.840.sin 68°10 = 681,2 mm
8) Xác định lực nén đọc trụe từ hướng con lăn nhỏ:
F, Pot in8, = a ee sin 21°50’ = 826,1N Phụ thuộc vào hướng quay vít của máy ép, lực nén sẽ đặt trên một trong hai bánh dẫn
7) Thành phần tải trọng hướng tâm lên trục xác định theo công thức Fy =F, Seoss, = 888, 6 50921280! = 2062N
Đạ =E, F cosé, = 86,6 5 cos 6°10 = 826,4 N
trong đó lực vòng F, xác định theo công thức:
6 ề
27, _ 2.9,55.10 P, _ 9,55,10".2,85.2 _ 888,6 N
Trang 3840 CHUONG 2
Trang 39Chuong 3
BO TRUYEN DAI
3.1 ĐAI DET
3.1.1 THÔNG SỐ HÌNH HOC, TAI TRONG VA UNG SUẤT
3.1 Xác định góc ôm dạ, œạ va tinh chiéu dài cân thiết L của đai (H.3.1) h 90 Hình 3.1 Bài giải: 1) Góc ôm đai bánh đai nhỏ: 7 (d, =) 57 (250 - 90) _ a,= 180” 5 - = 180°- 290 = 148, 55°
hoặc ơi = 2,59 rad, suy ra a = 3,693 rad
Trang 4042 CHUONG 3 1) Khdo sét phan tit dai nhu hinh 8.2, các lực tác dụng lên phần tử đai bao gồm: - Lực căng đai F và F + đF 2 - Lực ly tâm Fy = ardg~— =qv2dộ - Lye phap tuyén dF, - Lực ma sát fdF› 9) Gán các trục x,y có phương chiều như hình 8.2 Hình 8.2
Viết phương trình cân bằng lực đối với trục x và y
FF, =0 hoặc (Œ'+ aP contd 4) - faF, - Fost d)= 0
EF, =O hose (F + đF)sin( đị) - Esin 2 dị) ~ qy "dạ —đF, = 0
8) Do góc ;dứ nhỏ nên sos(2 độ) x1 và sinc ab) ~ã dự
từ các phương trình cân bằng trên suy ra:
Œ + đF)1 — fdF, - F =0 hoặc đF = (4F, (1)
OF + BNE d6) + FE dp - AF, - mv4dp-= 0 (2)
thay thé aF, = * từ biểu thức (1) vào biểu thức (2) ta có