VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HGT TRỤC VÍT

Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít VÍ DỤ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HGT TRỤC VÍT THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THANG MÁY − Hệ thống dẫn động thang máy gồm: 1: Động điện; 2: Bộ truyền đai thang; 3: Hộp giảm tốc trục vít cấp; 4: Nối trục đàn hồi; 5: Tang trống thang máy − Số liệu thiết kế: - Cơng suất trục thang máy: P = 2.5 KW - Số vòng quay trục thang máy: n = 40 vg/ph - Thời gian làm việc hỏng: Lh = 10000 - Tải trọng tĩnh I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Số liệu thiết kế: Công suất trục công tác Pct = 2,5 kW, số vòng quay trục thang my nlv = 40 vg/ph 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ : 1) Hiệu suất chung hệ thống truyền động: ηch = η xηbrηol3 = 0,955.0,82.0,992 = 0, 77 đĩ: hiệu suất truyền đai η d = 0,955 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Hiệu suất truyền trục vít ηtv = 0,82 Hiệu suất truyền lăn ηol = 0, 99 2) Cơng suất cần thiết động cơ: Pdc = Pct ηch = 2, = 3, 25 kW 0, 77 3) Tỉ số truyền: uch = uhud = 16.2 = 32 đĩ: − Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc là: u h = 16 − Chọn tỉ số truyền truyền đai thang là: u d = Vậy ta chọn động Pđc = kW Động Số vòng quay 4A100S2Y3 2880 4A100L4Y3 1420 4A112MB6Y3 950 4A132S8Y3 720 Vậy ta chọn động 4A100L4Y3 Tỉ số truyền chung 72 35,5 23,75 18 Bộ truyền trục vít 24 16 10 Bộ truyền đai 2,22 2,375 n = 1420 vg/ph; uch = 35,5 ; uh = 16 ; ud = 2, 22 1.1 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Với cc thơng số vừa chọn, ta thiết lập bảng đặc tính kỹ thuật sau: Thơng số Cơng suất (KW), P Tỷ số truyền, u Mơmen xoắn (Nmm), T Số vòng quay (vg/ph), n Động I 3,11 2,22 26901,41 46407,03 1420 640 II 16 604037,5 40 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít II TÍNH TĨAN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MY 2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI - Số liệu ban đầu: Cơng suất P (kW) Số vịng quay bnh dẫn n1 (vg/ph) 1420 Tỷ số truyền u 2,22 - Tính tốn thiết kế: 1) Chọn loại đai: - Với cơng suất P = kW n = 1420 vg/ph, dựa vào đồ thị trang 152 [5], ta chọn loại đai A với thơng số sau: Ký hiệu b bt h yo A ( mm ) A 11 13 2,8 81 2) Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 1, 2d = 1, 2.100 = 120 mm Theo tiêu chuNn, chọn d1 = 125 mm 3) Vận tốc đai : π d1.n1 π 125.1420 v= = = 9, 294 m / s 60000 d1 L (mm) 100-200 500-4000 60000 4) Ta chọn hệ số trượt ξ = 0,01 Đường kính bánh đai lớn: d2 = u d1.(1- ξ ) = 2,22.125.(1-0,01) = 274,725 mm Theo tiêu chuNn, ta chọn d2 = 280 mm Tỷ số truyền u = Sai lệch ∆u = d2 280 = = 2, 26 d1 (1 − ξ ) 125.(1 − 0, 01) 2, 26 − 2, 22 = 1, 77% < 5% 2, 26 5) Khoảng cách trục a : 2(d1 + d ) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d ) + h 2(125 + 280) ≥ a ≥ 0,55(125 + 280) + 810 ≥ a ≥ 230, 75 Ta chọn sơ khoảng cách trục a = d2 = 280 mm 6) Chiều dài tính tốn đai : Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít (d − d1 ) (d − d1 )2 + 4a 4a π (125 + 280) (125 − 280) = 2.280 + + = 1217, 623 mm 4.280 L = 2a + π (d1 + d ) = Theo tiêu chuNn chọn L = 1250 (mm) = 1,25 m 7) Số vòng chạy đai giây : i= v 9, 294 = = 7,4352 < 10 s-1 (thỏa điều kiện trượt) L 1, 25 8) Tính lại khoảng cách trục a : k + k − 8∆ a= k = L −π (d1 + d ) (125 + 280) = 1250 − π = 613,83mm 2 ∆= (d − d1 ) (280 − 125) = = 77, 5mm 2 a= 613,83 + (613,832 − 8.77, 52 ) = 296,8mm Giá trị a nằm phạm vi cho phép trình bày 9) Góc ơm đai bánh đai nhỏ : α1 = 180o − 57 (d − d1 ) (280 − 125) = 180o − 57 = 150, 23o = 2, 622 rad 296,8 a 10) Các hệ số sử dụng : - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm đai: Cα = 1, 24.(1 − e −α1 110 ) = 1, 24.(1 − e −150,23 110 ) = 0,9236 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: Cv = − 0, 05.(0, 01v − 1) = − 0, 05.(0, 01.9, 2942 − 1) = 1, 007 - Hệ số xét đến ảnh hưởng tỷ số truyền u: Cu = 1,13 u = 2,22 - Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai CZ, ta chọn sơ - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: Cr =0,85 (tải trọng tĩnh) - Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít CL = L 1250 = = 0,95 1700 L0 Theo biểu đồ 4.21 (1) (trang 151), ta chọn [P0]=1,88 KW d=125 mm với đai loại A Số dây đai xác định theo cơng thức: z≥ P1 = = 2,51 [ P0 ].Cα C u CL Cz Cr Cv 1,88.0, 9236.1,13.0,95.1.0,85.1, 007 Ta chọn z = đai 11) Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục: - Lực căng đai ban đầu: F0 = A.σ = z A1.σ = 3.81.1,5 = 364,5 N F0 = 121,5 N - Lực căng dây đai: - Lực vòng có ích: Ft = 1000.P1 1000.4 = = 430, 38 N v1 9, 294 - Lực vòng dây đai: Ft = 143, 46 N - Từ cơng thức: F0 = Ft e f α + e f α − - Từ suy ra: f'= α ln 2.F0 + Ft 2.364,5 + 430, 38 = ln = 0,52 2.F0 − Ft 1, 622 2.364, − 430,38 - Hệ số ma sát nhỏ để truyền đai khơng bị trượt trơn : f = f ' sin 200 = 0,177 - Lực tác dụng lên trục : Fr ≈ F0 sin α1 = 2.364, 5sin 150, 320 = 704,54 N 12) Ứng suất lớn dây đai ; σ max = σ o + 0,5.σ t + σ v + σ u1 = 121, 143, 46 2.2,8.100 + + 1200.9, 294 2.10−6 + = 6, 969 MPa 81 2.81 125 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít 13) Tuổi thọ đai xác định theo cơng thức (4.37): m  σr    7 10 σ   6, 969  10  Lh =  max  =  = 1445, 27 h 2.3600i 2.3600.7, 4352 với σ r = MPa, i = 7,4352 (1/s), m=8 2.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BNH VÍT - Số liệu ban đầu: Cơng suất P (kW) 3,11 Mơmen xoắn trục vít T (Nmm) 46407,03 Mơmen xoắn trục vít T (Nmm) 604037,5 Số vòng quay trục vít n1 (vg/ph) 640 Số vòng quay trục vít n2 (vg/ph) 40 Tỷ số truyền u 16 - Tính tốn thiết kế: Dự đốn vận tốc trượt vs theo cơng thức (7.8): vs = (3, ÷ 4, 6)n1 (3, ÷ 4, 6).640 T2 = 604037,5 10 105 = (2, 0017 ÷ 2, 4886) = 2, m / s Tương ứng với vận tốc trượt vs = 2,3 m/s ta chọn cấp xác (bảng 7.4) Vì vs ≤ m/s, ta chọn đồng khơng thiết BrAlFe9-4 đúc khn cát với σ b = 400 MPa σ ch = 200 MPa làm bánh vít Chọn vật liệu cho trục vít thép 40Cr tơi với độ rắn > 450 HRC, sau mài đánh bóng ren vít (bảng 7.8) Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít : [σ H ] = (276 ÷ 300) − 25vs = 218, ÷ 242,5 MPa Chọn [σ H ] = 225 MPa - Ứng suất uốn cho phép : Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít [σ F ] = (0, 25σ ch + 0, 08σ b ) 106 106 = (0, 25.200 + 0, 08.400) N FE 24.106 = 57, MPa với N FE = 60.∑ ( T2i ) ni ti = 60.40.10000 = 24.106 (chu kỳ) T2 Chọn số mối ren z1 = với tỷ số truyền u = 16 Ỵ (16,30) - Số bánh vít z2 = uz1 = 16.2 = 32 - Chọn hệ số đường kính q ≈ 0, 26 z2 = 0, 26.32 = 8,32 Suy chọn q = 10 theo tiêu chuNn Chọn sơ η theo cơng thức (7.11): η = 0, 9(1 − u 16 ) = 0,9(1 − ) = 0,828 200 200 Tính khoảng cách trục:  q   170  T2 K H aw =  +     z2   [σ H ]  ( q / z2 )  10   170  604037,5.1, 25 = 1 +   = 146,1 mm  (10 / 32 )  32   225  đó, hệ số tải trọng tính K H = K Hβ K HV =1,25 với K Hβ =1; K HV =1,25 (bảng 7.6 [1]) - Tính mođun: m = 2aw 2.146,1 = = 6,95 z2 + q 32 + 10 Chọn m = theo tiêu chuNn - Khoảng cách trục aw = 0.5m(q + z2 ) = 0.5.8.(32 + 10) = 168 mm Do khơng thể chọn hệ số dịch chỉnh để khoảng cách trục tiêu chuNn nên ta lấy khoảng cách trục Xác định kích thước truyền: Thơng số hình học Trục vít Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng đáy Cơng thức d1 = mq = 8.10 = 80 mm d a1 = d1 + 2m = 80 + 2.8 = 96 mm d f = d1 − 2, 4m = 80 − 2, 4.8 = 60,8 mm Góc xoắn ốc vít γ γ = arctg Bánh vít z1 = arctg = 11,31o q 10 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng đáy d = mz2 = 8.32 = 256 mm d a = m( z2 + 2) = 8.(32 + 2) = 272 mm d f = m( z2 − 2, 4) = 8.(32 − 2, 4) = 236,8 mm Khoảng cách trục Đường kính lớn bánh vít aw = 0, 5m( q + z2 ) = 0,5.8.(10 + 32) = 168 mm d aM ≤ d a + 6m 6.8 = 214, + = 284, mm z1 + 2+ Chiều rộng bánh vít b2 b2 ≤ 0, 75d a1 = 0, 75.96 = 72 mm Vận tốc trượt xác định theo cơng thức (7.7) mn1 8.640 z12 + q = 2 + 102 = 2, 677 m / s 19500 19500 - Hệ số tải trọng tính theo bảng (7.6): KV = 1,25 ; K β = νs = - Hiệu suất η theo cơng thức (7.9): tgγ tg11,31o η = 0, 95 = 0,95 = 0,81 tg (γ + ρ ' ) tg (11,31o + 1,9286o )  0, 048   0, 048  = arctg  = 1,9286o 0,36  0,36   2, 677   vs  với ρ ' = arctgf ' = arctg  Tính tốn lại ứng suất cho phép : [σ H ] = (276 ÷ 300) − 25vs = (276 ÷ 300) − 25.2,11 = 225 MPa Xác định số tương đương bánh vít : z2 32 = = 33,94 3 cos γ cos (11,31o ) - Chọn hệ số YF ≈ 1, 67 theo bảng 7.10 zv = - Kiểm nghiệm độ bền uốn bánh vít theo cơng thức (7.43) σF = 1, 2.T2 YF K F 1, 2.604037, 5.1, 67.1, 25 = = 8, 49 MPa < [σ F ] d 2b2 m 256.87.8 = 57, MPa 10 Tính tốn nhiệt theo cơng thức (7.47): 1000 P1 (1 − η ) t1 = t o + K T A(1 + ψ ) = 30 + 1000.3,11.(1 − 0,81) = 59, 471o ≤ [t1 ] = 95o 16.20.0,1681,7 (1 + 0,3) Nhiệt độ nằm phạm vi cho phép 11 Giá trị lực : Ft = Fa1 = 2T2 2.604037, = = 4719, 043 N d2 256 Ft1 = Fa = Ft 2tg (γ + ρ ' ) = 4719, 043.tg (11,31o + 1,9286o ) = 1350, N Fr1 = Fr = Ft 2tgα = 4719, 043.tg 20o = 1717, N - Kiểm tra độ bền uốn trục ( theo bảng 7.11 chọn [ σ F ] = 80 Mpa): Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít σF = 32 M F2 + 0, 75T12 32 221835,17 + 0, 75.46407, 032 = π d 3f π 60,83 = 10, 217 MPa < [σ F ] = 80 MPa 2 F l F l F d   1350, 4.256   1717, 6.256 4719, 043.80  với M F =  t1  +  r1 + a1  =  +  +   4        = 221835,17 Nmm 12 Kiểm tra độ cứng trục vít theo cơng thức (7.50): l Fr21 + Ft12 2563 1717, 62 + 1350, 42 = 48 EI e 48.2,1.105.913505, 09 = 0, 00398 mm < [ f ] = (0,1 ÷ 0, 05) mm f =  0, 625d a1   0, 625.96   0, 375 +  π d f  0,375 + π 60,84  d 60,8  f1  với I e =  = 64 64 = 913505, 09 mm 2.3 THIẾT KẾ TRỤC I) TRỤC VÍT 1) Chọn vật liệu trục vít thép 40Cr tơi với độ rắn > 40 HRC sau mài đánh bóng ren vít Chọn sơ ứng suất cho phép [σ ] = 70MPa 2) Lực tác dụng lên truyền trục vít là: - Ft = Fa1 = 2T2 2.604037,5 = = 4719, 043 N d2 256 - Ft1 = Fa = Ft 2tg (γ + ρ ' ) = 4719, 043.tg (11,31o + 1,9286o ) = 1350, N - Fr1 = Fr = Ft 2tgα = 4719, 043.tg 20o = 1717, N 3) Khoảng cách hai ổ lăn trục vít là: l11 = (0,9 0,1) d aM = d aM = 284 mm - Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến vị trí bánh đai là: l12 = 0,5.(lm12 + bo ) + k3 + hn = 69,5mm ≈ 70 mm với: lm12 chiều dài mayơ bánh đai chọn lm12 = 50 mm bo chiều rộng ổ lăn dược xác định gần 20 mm k3 khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ chọn 20 mm chiều cao nắp ổ hn chọn 15mm - Sau có kích thước ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền trục: Khoảng cơng xơn: lc12 = 0,5.(lm12 + bo ) + k3 + hn = 0,5.(50 + 20) + 20 + 15 = 70 mm 4) Vẽ biểu đồ mơmen uốn mơmen xoắn: - Trong mặt phẳng đứng ZY, phương trình cân mơmen: ∑M A = M A1 + RBY 284 + Fdai (284 + 70) − FR1.142 = Suy ra: RBY = −684, 05 N Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít với M a1 = Fa1 d1 80 = 4719, 043 = 188761, 72 N mm Fdai = 704,54 N , Fr1 = 1717, N BIỂU ĐỒ LỰC Ta có: Ray + Rby = Fr1 − Fdai = 1717, − 704, 54 = 1013, 06 N Suy ra: Ray = 1013, 06 − Rby = 1013, 06 + 684, 05 = 1697,11 N - Trong mặt phẳng ZX, phương trình cân mơmen: ∑M A = Rbx 142.2 − Ft1.142 = Ft1 = 1350, = 675, N 2 - Mơmen xoắn T = M z = T1 = 46407, 03 Nmm Vậy: Rax = Rbx = 5) Kiểm tra điều kiện bền trục vít Các biểu đồ mơmen tiết diện nguy hiểm điểm C - Mơmen uốn C: M C = (1697,11.142) + (675, 2.142) = 259362, 03 Nmm - Mơmen xoắn C: TC = - Mơmen tác động : M td = M C = 259362, 03 Nmm - Cơng thức xác định xác đường kính trục C 10 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít M td 259362, 03 =3 = 33,34 mm 0,1.[σ ] 0,1.70 Chọn theo tiêu chuNn ta có: d C = 34 mm dC ≥ - Cơng thức xác định xác đường kính trục B (tiết diện lắp ổ lăn bên phải ) M td = M B + 0,75.TB = 49317,82 + 0, 75.46407, 032 = 63619, 61 Nmm M td = 20,87 mm 0,1.[σ ] Chọn theo tiêu chuNn ta có: d A = d B = 25 mm Suy ra: d B ≥ - Cơng thức xác định xác đường kính trục D (tiết diện lắp bánh đai bên phải) M td = M D + 0, 75.TD = 02 + 0, 75.46407, 032 = 40189, 67 Nmm M td = 17, 91 mm 0,1.[σ ] Chọn theo tiêu chuNn ta có: d D = 18 mm Suy ra: d D ≥ 6) Chọn then: Kiểm ngiệm điều kiện bền dập bền cắt then bằng: Với tiết dịên trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập độ bền cắt theo cơng thức sau: σd = τc = 2T dlt ( h − t1 ) ≤ [σ d ] 2T ≤ [τ c ] dl t b [σd] = 100 MPa ứng suất dập cho phép tra bảng 9.5 [1] cho phép lớn giá trị cho phép 5% [τc] = 40 ÷ 60 MPa ứng suất cắt cho phép Bảng kiểm nghiệm then: Then Chiều dài Chiều dài làm Mơmen T σd τc (mm) then l việc then lt (Nmm) (MPa) (MPa) (mm) (mm) bxh t1 Trục I 18(D) 6x6 3,5 30 24 46407,03 89,52 35,81 7) Tính tốn, kiểm nghiệm độ bền trục độ bền mỏi Đường kính (mm) σb = 1000 Mpa với: σ −1 = (0, 0,5).σ b = 450 MPa ; τ-1 = 0,22σb = 220 MPa - Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung tải trọng: Kσ ,Kτ Tra bảng 10.8 [3] ta có: Kσ = 1,6 Kτ = 1,4 11 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít - Hệ số tăng bền bề mặt: β = 1,7 tra theo bảng 10.4 tài lịêu [3] ứng với trường hợp phun bi - Hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình : ψσ = 0,05 ψτ = Bảng số liệu: Thơng số Đường kính(mm) Trục vít 25(B) 34(C) 18(D) đó: W = 0,1d ; W= πd3 32 Then bxh t1 6x6 3,5 Mơmen chống uốn W 1562,5 3930,4 449,91 Mơmen cản xoắn W0 3125 7860,8 1022,46 W0 = 0, 2d trục đặc − bt (d − t ) π d bt (d − t )2 ; Wo = − trục có then 2d 16 2d Bảng kiểm nghiệm hệ số an tồn s : (trong đó, [s] hệ số an tồn cho phép nằm khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; [s] = 2,5 ÷ ta khơng cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng) Đường kính d(mm) 25(B) Trục 34(C) vít 18(D) εσ ετ σa τa sσ sτ s 0,83 0,77 0,83 0,89 0,81 0,89 31,56 65,89 7,43 22,69 12,57 5,59 - 31,99 8,67 11,7 - εσ , ετ hệ số kích thước tra bảng 10.3 [3] σa , τa biên độ ứng suất tính theo: σ a = σ max = τa = τ max = M W T 2W0 sσ , sτ hệ số an tồn xét riêng cho ứng suất uốn ứng suất xoắn: sσ = σ −1 Kσ σ a εσ β sτ = +ψ σ σ m τ −1 Kτ τ a + ψ σ τ m ετ β 12 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Khi hệ số an tồn kiểm nghiệm cho trục là: sσ sτ s= sσ2 + sτ2 38 45 50 50 45 Kết kiểm ngiệm hệ số an tồn cho thấy đoạn trục thỗ mãn hệ số an tồn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi Ngồi trục đảm bảo độ cứng Hình dạng trục sau: II) TRỤC BÁNH VÍT 1) Xác định sơ trục bánh vít: - Ta có: Chọn [τ ] = 25MPa , theo giả thuyết tính tốn T = 604037,5 Nmm T2 604037,5 =3 = 49, 43 mm 0, 2.[τ ] 0, 2.25 Theo tiêu chuNn ta chọn d = 50 mm ⇒ bo = 27 mm (chiều rộng ổ lăn) [3] Suy ra: d ≥ - Khoảng cách ổ trục bánh vít: - Chiều dài mayơ bánh vít lm 22 = (1, 1,8)d = 80 mm - Khoảng cách từ mặt mút bánh vít đến thành hộp khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành hộp k1 = k2 = mm - Khoảng cách hai ổ lăn trục bánh vít: l21 = 2.l22 = 2.(0,5.(lm 22 + bo ) + k1 + k2 ) = 146 mm - Chiều dài mayơ nửa khớp nối: lm 23 = (1, 2,5)d = 70 mm Chọn k3 = h = 15 mm ⇒ lc 23 = lm 23 + k3 + h = 70 + 15 + 15 = 100 mm khoảng cơng- xơn từ khớp nối đến ổ 2) Lực tác dụng lên trục bánh vít: - Trong mặt phẳng YZ, phương trình cân mơmen: ∑M A = RBy 73.2 + M a − Fr 73 = Fr 73 − M a 1717, 6.73 − 172851, = = −325,11 N 73.2 73.2 = Fa d / = 1350, 4.256 / = 172851, Nmm Suy ra: RBy = với: M a Ta có: R A Y + R BY = Fr 13 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Suy ra: RAy = Fr − RBY = 1717, + 325,11 = 2042, 71 N - Trong mặt phẳng XZ, phương trình cân mơmen: ∑M A = RBx 73.2 − Ft 73 − Fkn 100 = Ft 73 + Fkn 100 4719, 043.73 + 1510,1.100 = = 3393,84 N 73.2 73.2 Ta có: RAx − RBx = Fkn − Ft 2.T Mà Fkn = (0, 0,3).Ft = (0, 0,3) Do với Do đường kính vòng tròn qua tâm chốt dùng nối trục đàn hồi Chọn Suy ra: RBx = Do = 160 mm T giới hạn 1000 Nm 2.604037,5 Vậy Fkn = 0, = 1510,1N 160 Suy ra: RAx = RBx + Fkn − Ft = 3393,84 + 1510,1 − 4719, 043 = 184,9 N *Ta có biểu đồ nội lực sau 3) Ta thấy tiết diện nguy hiểm vị trí bánh vít: - Tại C: M C = M Cx2 + M Cx = 149117,832 + 247750,322 = 289164,92 Nmm 14 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít ⇒ M Ctd = M C2 + 0, 75.T = 597714, 25 Nmm 2 - Tại A: M A = M Ax + M Bx = 02 + 1510102 = 151010 Nmm ⇒ M Atd = M A2 + 0, 75.T = 1510102 + 0, 75.604037,5 = 544472, Nmm - Tại D: M Dtd = 0, 75T = 523111,82 N mm - Tại vị trí bánh vít ta có: dC ≥ M Ctd = 44, 04 mm Theo tiêu chuNn chọn d C = 52 mm 0,1.[σ ] - Tại vị trí lắp ổ lăn ta có: dA ≥ M Atd = 42, 69 mm Theo tiêu chuNn chọn d A = d B = 50 mm 0,1.[σ ] - Tại vị trí lắp khớp nối ta có: dD ≥ M kn −td = 42,12 mm Theo tiêu chuNn chọn d D = 45 mm 0,1.[σ ] - Kiểm ngiệm điều kiện bền dập bền cắt then bằng: Với tiết dịên trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập độ bền cắt theo cơng thức sau: σd = τc = 2T dlt ( h − t1 ) ≤ [σ d ] 2T ≤ [τ c ] dl t b [σd] = 100 MPa ứng suất dập cho phép tra bảng 9.5 [1] cho phép lớn giá trị cho phép 5% [τc] = 40 ÷ 60 MPa ứng suất cắt cho phép Bảng kiểm nghiệm then: Chiều dài làm Mơmen σd τc việc then lt T bxh t1 (MPa) (MPa) (mm) (Nmm) 52(C) 16x10 80 64 604037,5 90,75 22,69 Trục bánh vít 45(D) 16x10 90 74 604037,5 90,7 22,67 5) Tính tốn, kiểm nghiệm độ bền trục độ bền mỏi Đường kính (mm) Then (mm) Chiều dài then l (mm) Vật liệu trục: thép C45, tơi cải thiện σb = 850 MPa với: σ-1 = 0,4σb = 340 MPa; τ-1 = 0,223σb = 189,66 MPa - Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung tải trọng: Kσ ,Kτ Tra bảng 10.8 [3] ta có : Kσ = 2,05 Kτ = 1,9 15 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít - Hệ số tăng bền bề mặt: β = 1,7 tra theo bảng 10.4 tài lịêu [3] ứng với trường hợp phun bi - Hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình: ψσ = 0,05 ψτ = Bảng số liệu: Đường kính(mm) 52(C) Thơng số Trục bánh vít đó: W = 0,1d ; W= πd3 32 Then bxh 16x10 t1 Mơmen chống uốn W 11850,93 Mơmen cản xoắn W0 25655,09 W0 = 0, 2d trục đặc − bt (d − t ) π d bt (d − t )2 ; Wo = − trục có then 2d 16 2d Bảng kiểm nghiệm hệ số an tồn s: (trong đó, [s] hệ số an tồn cho phép nằm khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; [s] = 2,5 ÷ ta khơng cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng) Đường kính d(mm) Trục bánh vít 52(C) εσ 0,81 ετ 0,76 σa 24,4 τa 11,77 sσ 9,36 sτ 10,96 εσ , ετ hệ số kích thước tra bảng 10.3 [3] σa , τa biên độ ứng suất tính theo: σ a = σ max = τa = τ max = M W T 2W0 sσ , sτ hệ số an tồn xét riêng cho ứng suất uốn ứng suất xoắn: sσ = σ −1 Kσ σ a εσ β sτ = +ψ σ σ m τ −1 Kτ τ a + ψ σ τ m ετ β Khi hệ số an tồn kiểm nghiệm cho trục là: s= sσ sτ sσ2 + sτ2 16 s 7,12 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít 48 50 50 55 Kết kiểm ngiệm hệ số an tồn cho thấy đoạn trục thỗ mãn hệ số an tồn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi Ngồi trục đảm bảo độ cứng Hình dạng trục bánh vít sau 2.4 TÍNH TỐN CHỌN Ổ I) LỰA CHỌN Ổ LĂN TRỤC VÍT - Do trục vít chịu lực dọc trục u cầ thiết kế điều kiện bền ta chọn ổ trục vít sau: - Bên trái chọn hai ổ đũa cơn, bên phải chọn ổ bi đở.Đối với hai ổ đũa ta lắp chúng đối xứng tạo thành hình giống O 1) Tính cho ổ đở bên phải với đường kính d = 25 mm - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ: 2 Fr = RBx + RBy = 675, 2 + 684, 052 = 961,16 N - Do khơng có lực dọc trục nên hệ số X = 1; Y = Các hệ số K σ , K τ V chọn Tải trọng qui ước: Qr = ( X V Fr + Y Fa ).Kσ Kτ = 961,16 N Số vòng quay trục vít: n = 640 v/ph Thời gian làm việc ổ: Lh = 10000h Thời gian làm việc tính triệu vòng quay: 60.n.Lh 60.640.10000 L= = = 384 triệu vòng quay 106 106 - Khả tải động tính tốn: Ctt = Q10 L3 = 961,16.10 3843 = 5729, 21 N - Tra bảng ta cở ổ sau: Ký hiệu ổ d(mm) D(mm) B(mm) r(mm) C(KN) 700105 25 47 0,5 6,57 Co ( KN ) 4,24 2) Tính cho hai ổ đũa bên trái với d = 25 mm - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ: 2 FrA = RAx + RAy = 1697,112 + 675, 22 = 1826,5 N Suy ra: FrA1 = FrA2 = 1826,5 = 913, 25 N - Tải trọng dọc trục trục vít gây ra: Fa = 4719, 043N - Chọn góc α = 14o Theo bảng 11.3, hệ số tải trọng dọc trục: e = 1,5tgα = 1,5tg14o = 0, 374 - Thành phần lục dọc trục sinh lực hướng tâm gây nên: S1 = S = 0,83.e.FrA1 = 0,83.0,374.913, 25 = 283, 49 N Do S1 = S Fa > , tải trọng dọc trục tính tốn ổ bên trái: 17 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Fa1 = S1 = 283, 49 N Đối với ổ phải: Fa = S1 + Fa = 283, 49 + 4719, 043 = 5002,533 N Ta chọn ổ theo ổ bên phải tải trọng tác dụng lớn - Vì tỉ số: Fa 5002,533 = = 5, 47 > e = 0,374 FrB 913, 25 Do theo bảng 11.3 tra được: X = 0, Y = 0, 4.cotg14o = 1, - Chọn Kσ = tải trọng tĩnh, Kτ = V = vòng quay - Tải trọng động quy ước: Qr = ( X V Fr + Y Fa ).Kσ Kτ = (0, 4.913, 25 + 1, 6.5002,533).1.1 = 8369,35 N - Tuổi thọ tính triệu vòng quay: L= 60 Lh n = 192 triệu vòng quay 106 - Khả động tính tốn: Ctt = Q10 L3 = 8369,35.10 1923 = 40521,18 N - Theo phụ lục (9.4) ta chọn ổ cỡ trung rộng với kí hiệu 7605, α = 14o , với số liệu sau: Ký hiệu d D T B c r C (N) r1 C o (N ) 7605 25 62 25,25 24 21 0,8 47500 36600 - Ta tính lại tuổi thọ ổ 1/ m C  L=   Qr  10  47500  =  = 326, 09 triệu vịng quay  8369,35  - Tuổi thọ tính giờ: Lh = 106 L 106.326, 09 = = 8491,93 60n 60.640 II) LỰA CHỌN Ổ CHO TRỤC BÁNH VÍT - Ta chọn ổ đũa với đường kính d = 50 mm - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ A: 2 FrA = RAx + RAy = 184,92 + 2042, 712 = 2051, 06 N - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ B: 2 FrB = RBx + RBy = 3393,842 + 325,112 = 3409,38 N - Tải trọng dọc trục bánh vít gây ra: Fa = 1350, N - Chọn góc α = 14o Theo bảng 11.3, hệ số tải trọng dọc trục: e = 1,5tgα = 1,5tg14o = 0, 374 - Thành phần lục dọc trục sinh lực hướng tâm gây nên: S1 = 0,83.e.FrA = 0,83.0, 374.2051, 06 = 636, 69 N S = 0,83.e.FrB = 0,83.0,374.3409,38 = 1058, 34 N 18 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Do S1 < S2 Fa = 1350, N > S2 − S1 = 1058,34 − 636, 69 = 421,65 N , tải trọng dọc trục tính tốn ổ bên trái: Fa1 = S1 = 636, 69 N Đối với ổ phải: Fa = S1 + Fa = 636, 69 + 1350, = 1987, 09 N Ta chọn ổ theo ổ bên phải tải trọng tác dụng lớn - Vì tỉ số: Fa 1987,09 = = 0,583 > e = 0,374 FrB 3409,38 Do theo bảng 11.3 tra được: X = 0, Y = 0, 4cotg14o = 1, - Chọn Kσ = tải trọng tĩnh, Kτ = V = vòng quay - Tải trọng động quy ước: Qr = ( X V Fr + Y Fa ).Kσ Kτ = (0, 4.3409,38 + 1, 6.1987, 09).1.1 = 4543,1 N - Tuổi thọ tính triệu vòng quay: L= 60 Lh n = 24 triệu vòng quay 106 - Khả động tính tốn: Ctt = Q10 L3 = 4543,1.10 243 = 11787,34 N - Theo phụ lục (9.4) ta chọn ổ cỡ nhẹ với kí hiệu 7210, α = 14 o , với số liệu sau: Ký hiệu d D T B c r C(N) r1 Co ( N ) 7210 50 90 21,75 21 17 0,8 56000 40000 - Ta tính lại tuổi thọ ổ: 1/ m C  L=   Qr  10  56000  =  = 4326,32 triệu vịng quay  4543,1  - Tuổi thọ tính giờ: Lh = 106 L 106.4326,32 = = 1802633,33 60n 60.40 2.6 LỰA CHỌN NỐI TRỤC: Với T = 604037,5 Nmm ta chọn nối trục cĩ cc thơng số sau D0 = 140 mm; l1 = 25 mm; l2 = 45 mm; l0 = 36 mm; z = 8; lc = 42 mm v dc = 18 mm - Điều kiện bền dập vịng đn hồi: σd = 2kT 2.1, 25.604037,5 = = 2, 081 MPa < (2 3) MPa zD0 d c l0 8.140.18.36 Vậy điều kiện bền dập vịng đn hồi thỏa - Điều kiện bền chốt: σF = lc kT 42.1, 25.604037,5 = = 48,55 MPa < [σ F ] = (60 80) MPa 0,1d c D0 z 0,1.183.140.8 19 Trình tự tính tốn thiết kế truyền trục vít Vậy điều kiện bền chốt thỏa 2.6 THIẾT KẾ VỎ HỘP: Tên gọi Chiều dày: -Thân hộp δ - N ắ p hộp δ Gân tăng cứng : - Chiều dày e - Chiều cao h - Độ dốc Đường kính bulơng Đường kính bulơng cạnh ổ Đường kính bulơng bít nắp thân Vít ghép nắp ổ Vít ghép nắp cửa thăm Kích thước δ =8mm δ1 =8mm Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp Bề rộng bích nắp thân Đường kính ngồi tâm lỗ trục vít Bề rộng mặt ghép bulơng cạnh ổ Tâm ổ bulơng cạnh ổ 18mm 18mm 42mm 125mm 46mm E2 =22,5mm R2 = 18,5mm C=60mm h=18mm δ1 = 25mm δ = 18mm k1 = 54mm q = 72mm Chiều cao gối trục h Mặt đế hộp Chiều dày khơng có phần gối Bề rộng mặt đế hộp k1 q e=8mm h