TÍNH TOÁN TRỤC các ĐĂNG

CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT Các thông số cần thiết Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN 5000 v/ph Trang 1... Chiều rộng cơ sở B 1560 mm TÍNH TOÁN TRỤC CÁC ĐĂNG Trong quá trình chuyển độn

CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT

Các thông số cần thiết

Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN 5000 v/ph

Trang 1

Chiều rộng cơ sở B 1560 mm

TÍNH TOÁN TRỤC CÁC ĐĂNG

Trong quá trình chuyển động Cardan chịu xoắn là

chủ yếu Theo lý thuyết bền ta có:

τmax =

Trong đó:

Mz: mômen xoắn (KNm)

Wp: mômen chống xoắn của mặt cắt ngang

- Đối với tiết diện tròn đặc ta có: Wp =

- Đối với tiết diện tròn rỗng: Wp = 4)

η = với d là đường kính trong và D là đường kính ngoài của thanh

Do bề dày thành trục rỗng có giá trị không đáng kể

nên nếu cùng một khối lượng vật liệu thì trục rỗng có mômen chống xoắn cao

hơn nhiều so với trục đặc

 Ta chọn cardan trục rỗng khi tính toán thiết kế.

Trang 2

Giả thuyết khi bắt đầu chuyển động, nạng chủ động nằm trong mặt phẳng thẳng đứng

ta có:

tan φ1 = tan φ3.cos α1 [14]

Giả thiết cả hệ thống quay với góc ta có

tan (ϕ3 + = tan (ϕ2 + 2  tan ϕ2 = tan ϕ3 Cos 2

 tan ϕ1 =tan ϕ2

Từ iểu thức trên ta thấy: α1 = α2 thì ϕ1 = ϕ2 tức ω1 = ω2 trường hợp này gọi

là cơ cấu cacdan Kép đồng tốc

Do cơ cấu cardan dọc nên trong tính toán kiểm nghiệm bền ta tính theo phương án cardan khác tốc, nghĩa là:

Khi K là khớp cardan khác tốc thì trục bị động sẽ chịu mômen xoắn lớn hơn Cho nên nếu trục hai đủ bền thì trục một cũng đảm bảo điều kiện bền, vì vậy chúng ta chỉ cần tính toán trục hai ứng với trường hợp K là khớp cardan khác tốc.

1.Xác định kích thước trục theo số vòng quay nguy hiểm n t:

Ta xác định số vòng quay cực đại nmax của trục các đăng ứng với tốc độ lớn nhất của xe:

nmax = (v/ph)

Ở đây :

nemax = λnN = 1,1 5000 = 5500 (v/ph) là số vòng quay cực đại của động cơ

(do động cơ diesel nên λ=1,1)

ih = iOD= 0,77 là tỉ số truyền nhanh nhất của hộp số chính

ip =1 là tỉ số truyền số cao nhất cảu hộp số phụ

Thay số ta được: nmax = = 7142,85 (v/ph)

Tiếp theo xác định số vòng quay nguy hiểm nt của trục các đăng:

nt = (1,2 - 2).nmax = 1,6913.7142,85 = 12080,7[v/ph]

2 Đường kính cardan:

Đối với trục cardan thứ hai:

Ta khảo sát dưới dạng trục rỗng đặt tự do trong các điểm tựa

nt = 12.104 [15]

Thay d1 = D2 – 2 vào công thức trên ta nhận được phương trình bậc 2 đối với

D2.

2D2

2 - 4δ.D2 + (4.δ2 -

Giả thiết bề dày thành trục rỗng δ = 1,85 ÷ 2 mm

Ta xác định được giá trị của đường kính D:

Chọn δ = 2mm = 0,002m

nt = 12080,7 (vg/ph)

d = D – 2.δ

 d = D – 0,004 (m)

D2 + (D – 0,004)2

 D2 + D2 – 0,008D + 1,6.105-0,022 =0

 2D2 – 0,008D – 0,022 = 0

 D= 10 (cm)

 Đường kính trục cacdan D=10 cm

d = 10-0,4= 9,6 (cm)

3 Kiểm tra trục cardan

Khi làm việc trục hai sẽ bị xoắn, uốn, kéo (hoặc nén) Trong đó ứng suất xoắn là rất lớn

so với các ứng suất còn lại, cho nên ta chỉ cần tập trung tính trục theo giá trị M2max :

M2max =

3.1 Ứng suất xoắn cực đại của trục cacđăng:

τ = = (MN/m2)

Trong đó :

α:là góc lệch giữa các trục Do cardan thuộc loại truyền mômen xoắn từ hộp số đến

các cầu chủ động nên ta chọn α = 150 : 200 chọn α = 150

Momen chống xoắn nhỏ nhất của trục cacđăng

W x = m 3 )

Thay số ta có :

τ = = 25,53 ()

τ = 25,53 (MN/m2) < [τ]= 100 : 300 (MN/m2) thỏa điều kiện bền

Trong đó:

Mô men quán tính của tiết diện xoắn: Jx = (D4 – d4) = (0,14 – 0,0964) =

7,39.10-7 (m4) = 73,9 (cm4)

G: mô đun đàn hồi khi xoắn – theo [16] ta có: G = 80GN/m2=8.105kG/cm2

l2 = 125cm – là chiều dài của trục cardan thứ 2

Memax mômen xoắn cực đại của động cơ Memax= 220N.m = 22kN.cm

Thay số ta có :

0 /cm = 1,1 0 /m

1,10trên một mét chiều dài trục nhỏ hơn giá trị góc xoắn cho phép trên một mét chiều dài

trục => thỏa yêu cầu

3 Tính toán chốt chữ thập: d

c

P

A A

R P

Hình 3.1 sơ đồ lực tác dụng lên chốt chữ thập.

Vì M2max > Mms nên lực P tính theo M2max

Trong đó:

R = D/2 + δ/2 + k ; δ: bề dày phần thịt nạn cardan; K hệ số an toàn k>0

Theo khảo sát thực tế ta chọn δ = 15 mm, k= 2mm

 R = =0,0465m

: góc lệch giữa các trục Do cardan thuộc loại truyền mômen xoắn từ hộp số đến các cầu chủ động nên ta chọn chọn

Dưới tác dụng của lực P, tại mặt cắt nguy hiểm A-A sẽ xuất hiện ứng suất uốn và cắt Ngoài ra trên bề mặt của cổ chốt chữ thập còn chịu ứng suất chèn dập

3.1 ứng suất uốn

≤ [ ] = 350MN/m2 Với Wu – mô men chống uốn tại mặt cắt A-A

Chốt có mặt cắt ngang hình tròn nên ta có:

dc - là đường kính mặt cắt ngang chốt Theo khảo sát thực tế ta có dc= 25mm=0.025m

Ta có R = 46,5 mm ta chọn chiều dài cổ chốt l = 35mm = 0,035m

thay số ta có:

221 MN/m2 ≤ [ ] = 350MN/m2

 Thõa điều kiện uốn

3.2 ứng suất cắt

Ở đây: S - diện tích của tiết diện mặt cắt A-A S=

Thay số ta được:



3.3 ứng suất chèn, dập

Ở đây: F – là diện tích tiết diện của cổ chốt F = l.dc = 25.35.10-6 = 8,75.10-4 (m2) Thay số ta có:

5 tính toán nạng cardan

b

a h

e

B A

R A

P

B

Hình 4.1 sơ đồ lực tác dụgn lên nạn cardan.

Dước tác dụng của lực P, tại tiết diện A-A sẽ xuất hiện ứng suất uốn và ứng suất xoắn:

4.1 Ứng suất uốn:

Ở đây:

Wu- mômen chống uốn của tiết diện tại A-A

Ta chọn mặt cắt tiết diện Elip:

h – đường kính dài: ta tính h = D + 2k ta có D = 74mm (đã tính ở trên),

K: độ dày mỗi bên so với đường kính D, chọn k =5mm

 h = 74 + 2.5= 84mm = 0,084m

Chọn e = 86mm=0,086m

Do tiết diện elip nên chọn b = 2δ = 30mm = 0,030m Thay số ta có:

Thỏa điều kiện uốn

4.2 Ứng suất xoắn

Chọn a = 0,0625m

Wx- mômen chống xoắn của tiết diện tại A-A Mặt cắt tiết diện Elip nên:

Thay số ta có:

 thõa điều kiện bền xoắn