22/09/2016 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY & ROBOT thietkemay.edu.vn TRỤC Khái niệm chung Phần TRỤC, Ổ TRỤC, KHỚP NỐI Cơ sở tính tốn thiết kế trục Trình tự tính tốn thiết kế trục TS Phạm Minh Hải hai.phamminh1@hust.edu.vn hai.phamminh.hust@gmail.com 1.1 Công dụng / phân loại 1.1 Công dụng phân loại a Công dụng b Phân loại Theo đặc điểm chịu tải: Trục tâm: máy nâng chuyển Đỡ CTM quay Truyền momen xoắn đỡ tiết máy quay thông qua gối ổ không truyền momen xoắn 22/09/2016 1.1 Công dụng phân loại 1.1 Công dụng phân loại b Phân loại Theo đặc điểm chịu tải: Trục truyền: b Phân loại -Phân loại theo cấu tạo • • đỡ CTM quay truyền momen xoắn Trục trơn: - Khó lắp ráp chi tiết lên trục Trục truyền: • truyền momen xoắn Trục bậc: - Dễ dàng lắp ráp, địnhvị - Kích thước phù hợp với phân bố tải - Tập trung ứng suất 1.1 Công dụng phân loại 1.2 Kết cấu trục Ví dụ: trục hộp giảm tốc côn-trụ cấp b Phân loại Phân loại theo đường tâm Trục I Trục II Trục III Trục thẳng Trục khuỷu Trục mềm7 22/09/2016 1.2 Kết cấu trục 1.2 Kết cấu trục Ngõng trục: đoạn trục lắp với ổ trục, đường kính lấy theo tiêu chuẩn ổ lăn Thân trục: đoạn trục lắp với CTM quay, đường kính lấy theo dãy số ưu tiên Vai trục: định vị CTM theo chiều dọc trục Kết cấu trục xác định dựa trên: -Trị số phân bố lực -Cách bố trí, cố định CTM lắp trục -Công nghệ gia công chế tạo trục lắp ghép - - - Giảm nguy phá hủy mỏi: - Giảm tập trung ứng suất: góc lượn, vát mép - Tăng bền bề mặt 10 1.3 Lắp ghép chi tiết lên trục 1.3 Lắp ghép chi tiết lên trục - Phương dọc trục: vai trục - Phương tiếp tuyến: then, độ dôi a) Lắp then Ghép then ghép then hoa loại ghép tháo Then tiêu chuẩn hóa 11 12 22/09/2016 1.3 Lắp ghép chi tiết lên trục 1.3 Lắp ghép chi tiết lên trục a) Lắp then Then bằng: b) Lắp then hoa: -Truyền mô-men xoắn lớn -Cho phép di chuyển dọc trục Then bán nguyệt: - tự lựa - rãnh sâu -> trục yếu 13 14 Cơ sở tính tốn trục Cơ sở tính tốn trục Tải trọng tác dụng lên trục Ứng suất -Lực ăn khớp (BR, TV-BV) Ft, Fa, Fr -M, T : momen uốn xoắn -W, W0 : momen cản uốn xoắn -Lực truyền xích Fx -Lực truyền đai Fđ +Tiết diện trịn -Khớp nối (lực ngang có hướng khơng xác định) +Tiết diện có rãnh then 15 16 22/09/2016 3.2 Ứng suất Cơ sở tính tốn trục Tính chất chu trình ứng suất Vật liệu: - Độ bền cao - Ít nhạy với tập trung ứng suất - Có thể nhiệt luyện gia công dễ dàng -> Thép cacbon, Thép hợp kim Với ứng suất uốn: chu trình đối xứng (trục quay) Với ứng suất xoắn: - Trục quay chiều, chu trình mạch động - Trục quay chiều, chu trình đối xứng 17 18 Các dạng hỏng tiêu tính tốn 3.1Tính trục độ bền Gẫy hỏng mỏi -> Độ bền mỏi Gãy trục tải -> Độ bền tĩnh Trục bị võng nhiều ảnh hưởng tới hoạt động chi tiết khác -> Độ cứng Trục quay nhanh gây dao động lớn -> Độ ổn định dao động Dùng phương pháp kiểm tra: Bước 1: Tính sơ T (Vật liệu) d (tiết máy quay, ổ, vỏ hộp ) l M (nội lực) Lưu ý: xác định chiều dài đoạn trục (l), cần xét đến kết cấu, kích thước toàn chi tiết máy (vỏ hộp, tiết máy truyền động, ổ, … trục khác) Bước 2: Tính kiểm nghiệm độ bền T, M, d ứng suất uốn, xoắn 19 20 22/09/2016 21 22 3.1 Tính trục độ bền 3.1 Tính trục độ bền a) Tính sơ Điều kiện bền tĩnh τ ≤ [τ] Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi sσ, sτ :hệ số an toàn xét riêng ứs pháp/ ưs tiếp Do không kể đến ứng suất uốn -> chọn [τ] nhỏ nhiều Thép 35, 40, 45, CT45 ⇒ [τ] = 15 ÷ 30 MPa • • 23 24 22/09/2016 3.1 Tính trục độ bền 3.1Tính trục độ bền σ-1, τ-1 : giới hạn mỏi uốn mỏi xoắn chu kỳ đối xứng mẫu nhẵn đường kính ÷ 10 mm Có thể tra bảng hay lấy gần theo cơng thức sau: σ-1 ≈ (0,40 ÷ 0,45)σb τ-1 ≈ (0,23 ÷ 0,28)σb σb - ứng suất bền vật liệu làm trục σm, τm : ứng suất trung bình σa, τa :biên độ ứng suất Kσ, Kτ : hệ số tập trung ứng suất thực tế β : hệ số tăng bền bề mặt ψσ, ψτ : hệ số ảnh hưởng ưs trung bình + + + εσ ,ετ : hệ số ảnh hưởng kích thước tuyệt đối 25 26 3.2 Tính trục độ cứng 3.3 Tính trục độ ổn định dao động Độ cứng uốn Độ võng: y ≤ [y] Góc xoay: θ ≤ [θ] Độ cứng xoắn ϕ ≤ [ϕ] Nếu tần số tải trọng tác dụng lên truc ≈ tần số riêng hệ thống trục ⇒ cộng hưởng Dao động mạnh ⇒ hỏng chi tiết máy lắp trục Thông thường: n ≤tốc độ tới hạn (tần số riêng thứ nhất/2) • + + • 27 28 ... trọng tác dụng lên truc ≈ tần số riêng hệ thống trục ⇒ cộng hưởng Dao động mạnh ⇒ hỏng chi tiết máy lắp trục Thông thường: n ≤tốc độ tới hạn (tần số riêng thứ nhất/2) • + + • 27 28 ... ÷ 10 mm Có thể tra bảng hay lấy gần theo cơng thức sau: σ-1 ≈ (0,40 ÷ 0,45)σb τ-1 ≈ (0,23 ÷ 0, 28) σb σb - ứng suất bền vật liệu làm trục σm, τm : ứng suất trung bình σa, τa :biên độ ứng suất... ứng suất xoắn: - Trục quay chiều, chu trình mạch động - Trục quay chiều, chu trình đối xứng 17 18 Các dạng hỏng tiêu tính tốn 3.1Tính trục độ bền Gẫy hỏng mỏi -> Độ bền mỏi Gãy trục tải -> Độ