TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 1. Chọn khớp nối Mômen cần truyền là: T = T đc = 57122,42 (Nmm) Đường kính trục động cơ: d đc = 38 (mm) 1.1. Tính chọn khớp nối Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục. Ta chọn khớp nối theo điều kiện: cf t kn cf t kn T T d d  ≤   ≤   Trong đó: + T t : Là mômen xoắn tính toán Theo công thức 16.1[2] ta có: T t = k.T Với k: hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. Đối với băng tải theo bảng 16.1[2] lấy k = 1,2 T: Mômen xoắn danh nghĩa T=57122,42 (Nmm) Vậy T t = 57122,42.1,2= 68546,9 (Nmm)=68,5469 (Nm) + d t : Đường kính trục cần nối. [ ] c 3 t sb T d d 0,2 đ τ = = Chọn [ ] τ = 16 (MPa) => 3 t 57122,42 d 26,13(mm) 0,2.16 = = Theo bảng 16.10a[2]. với: cf t kn cf t kn T T d d  ≤   ≤   Ta được các thông số: cf kn cf kn 0 T 125(Nm) d 28(mm) z =4 D 90(mm)  =  =     =  Tra bảng 16.10 b[2] với cf kn T = 125 (Nm) ta được: 1 3 c l 34(mm) l 28(mm) d 14(mm) =   =   =  1.2. Lực từ khớp nối tác dụng lên trục. 1 k 0 0,2.2.T 0,2.2.55938,53 F 248,62(N) D 90 = = = 1.3. Bảng các thông số khớp nối: Thông số Giá trị Mômen xoắn lớn nhất có thể đạt được (Nm) 125 Đường kính lớn nhất của trục nối (mm) 28 Số chốt 4 Đường kính vòng tâm chốt (mm) 90 Chiều dài phần tử đàn hồi (mm) 28 Chiều dài đoạn congxon của chốt (mm) 34 Đường kính của chốt đàn hồi (mm) 14 2. TÍNH TRỤC 2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có b 600(MPa) σ = ứng suất xoắn cho phép [ ] 12 20(MPa) τ = ÷ . 2.2. Xác định sơ bộ đường kính trục. Theo công thức 10.9[1]/186 ta có đường trục thứ k (k=1,2) được xác định: [ ] k 3 k T d 0,2. τ ≥ . Trong đó: T là momen xoắn, Nmm [τ] là ứng suất xoắn cho phép, Mpa. Chọn [τ] = 15 Mpa Trục 1 có: T 1 = 55938,53 (N) => 3 1 55938,53 d 26,52(mm) 0,2.15 ≥ = Trục 2 có: T 1 = 664798,45 (N) => 3 2 664798,45 d 60(mm) 0,2.15 ≥ = Trục 1 là trục và của hộp giảm tốc lắp bằng khớp nối với trục động cơ nên chọn d 1 theo tiêu chuẩn thỏa mãn: d 1 = (0,8 ÷ 1,2).d đc = (0,8 ÷ 1,2).38= (30,4 ÷ 45,6) (mm) -Trục 1: chọn d 1 = 35 (mm) -Trục 2 : chọn d 2 = 65 (mm) 2.3. Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực. Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác. Theo công thức 10.10[1], 10.11[1], 10.13[1] ta có: - Chiều dài mayơ nửa khớp nối, ta chọn nối trục vòng đàn hồi nên: l m12 = (1,4 ÷ 2,5).d 1 = (1,4 ÷ 2,5).35= (49 ÷ 87,5) (mm) Chọn l m12 = 50 (mm) - Chiều dài mayơ đĩa xích : l m23 = (1,2 ÷ 1,5).d 2 = (1,2 ÷ 1,5).65 = (78 ÷ 97,5) (mm) Chọn l m23 = 85 (mm) - Chiều dài mayơ bánh vít: l m 22 = (1,2 ÷ 1,8).d 2 = (1,2 ÷ 1,8).65 = (78 ÷ 117) (mm) chọn l m 22 = 95 (mm) Theo bảng 10.3[1]ta chọn được các thông số sau: k 1 = 10 (mm) ,k 2 = 8 (mm), k 3 = 15 (mm), h n = 20 (mm) Theo bảng 10.2[1] với: d 1 = 35 (mm) => Chọn b 01 = 21 (mm) d 2 = 65 (mm) => Chọn b 02 = 33 (mm) Khoảng cách giữa các chi tiết quay và các gối đỡ. Theo hình 10.11[1] ta có: l 12 = 0,5.(l m12 + b 01 ) + k 3 + h n =0,5.(50+21) +15+ 20=70,5 (mm) l 11 = (0,9 ÷ 1).d aM2 = (0,9 ÷ 1).300= (270 ÷ 300).  Chọn l 11 = 280 (mm) 11 13 l 280 l 140(mm) 2 2 = = = l 22 = 0,5.(l m22 + b 02 ) + k 1 + k 2 = 0,5.(95+33) +10 +8= 82 (mm) l 21 = 2.l 22 = 2.82= 164 (mm) l c23 = 0,5.( b 02 + l m23 ) + k 3 + h n = 0,5(33+85) +15 +20= 94 (mm) l 23 = l 21 + l c23 = 164 +94= 258 (mm) 2.4. Đặt lực tác dụng lên các đoạn trục. Trục I: F k F F F y z x 1 1 1 a r t F k = 248,62 (N) F a1 = 4431,99 (N) F r1 = 1631,11 (N) F t1 = 1107,76 (N) Trục II: F x x F x y F x F r2 F a2 F t2 0 10 F x = 7593,33 (N) F r2 = 1631,11 (N) F a2 = 1107,76 (N) F t2 = 4431,99 (N) 2.5. Vẽ biểu đồ mômen cho trục I. 2.5.1. Tính các phản lực tác dụng lên ổ. Trong mặt phẳng tọa độ Oyz xét các phản lực F yo , F y1 sinh ra bởi các lực F r1 , F a1 . Ta có phương trình cân bằng: ( ) ( ) ( ) y0 y1 r1 y0 y1 r1 0 r1 13 a1 y1 11 r1 13 a1 y1 11 Y=F F F 0 F F F 1631,11 N (1) m F F .l M F .l 0 F .l M F 2 l ∑ + − = ⇔ + = = ∑ = − − = − ⇔ = r Với: 1 a1 a1 d M F . 2 = Với d 1 là đường kính vòng chia trục vít. Từ (2) ta có: r1 13 a1 y1 11 80 1631,11.140 4431,99. F .l M 2 F 182,41(N) l 280 − − = = = Thay vào 1 ta được : F y0 = 1448,7 (N) Trong mặt phẳng O xét các phản lực F x0 , F x1 xinh ra bởi lực F t1 . Ta có các phương trình cân bằng: ( ) x1 x0 t1 k 0 t1 13 k 12 x1 11 t1 13 k 12 x1 11 X=F F F F 1107,76 248,62 859,14(N)(3) m F F .l F .l F .l 0 F .l F .l 1107,76.140 248,62.70,5 F 616,48(N) l 280 ∑ + = − = − = ∑ = + − = + + ⇔ = = = r Thay vào (3) ta có: F x0 = 859,14 - 616,48= 242,66 (N) 2.5. Vẽ biểu đồ mômen. F k F t1 F r1 F a1 l 13 11 l 12 l 2 0 3 1 F k F x0 F t1 F r1 F x1 F y1 F yo M a Ø 4 0 Ø 3 8 Ø 3 5 Ø 3 0 25537,4(Nmm) 202818(Nmm) 86307,20(Nmm) 17527,71(Nmm) 55938,53(Nmm) y x z 2.6. Xác định đường kính các đoạn trục. 2.6.1. Trục I. Tính mômen uốn tổng M j và mômen tương đương M tdj tại các tiết diện j trên chiều dài trục. Theo các công thức 10.15[1], và 10.16[1] ta có: 2 2 j xj yj 2 2 tdj j j M M M M M 0,75.T = + = + Trong đó : M xj , M yj : Là mômen uốn trong mặt phẳng Oyz và O tại các tiết diện j. Xét tại tiết diện 0. Ta có: M x0 = 17527,71 (Nmm), M y0 = 0, T 0 = 55938,53 (Nmm). => 2 2 0 2 2 td0 M 17527,71 0 17527,71(Nmm) M 17527,71 0,75.55938,53 51517,57(Nmm) = + = = + = Xét tại tiết diện 2. Ta có: M x2 = M y2 = 0, T 2 = 55938,53 (Nmm). => 2 2 2 2 2 td2 M 0 0 0(Nmm) M 0 0,75.55938,53 48444,19(Nmm) = + = = + = Xét tại tiết diện 3. Ta có: M x3 = 86307,20 (Nmm), M y3 = 202818 (Nmm), T 3 = 55938,53 (Nmm). => 2 2 3 2 2 td3 M 86307, 20 202818 220417,95(Nmm) M 220417,95 0,75.55938,53 225678,78(Nmm) = + = = + = Đường kính trục tại các tiết diện j được xác định theo công thức 10.17[1] ta có: [ ] tdj 3 j M d 0,1 σ = Với [ ] σ : Ứng suất cho phép của thép chế tạo trục tra bảng 10.5[1] ta được [ ] σ = 63 (MPa). Vậy đường kính trục tại các tiết diện :0, 2, 3 lần lượt là: [ ] td0 3 3 0 M 51517,57 d 20,15(mm) 0,1. 0,1.63 σ = = = [ ] td2 3 3 2 M 48444,19 d 19,73(mm) 0,1. 0,1.63 σ = = = [ ] td3 3 3 3 M 225678,78 d 32,96(mm) 0,1. 0,1.63 σ = = = Xuất phát từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục: d 10 = 40 (mm), d 12 = 35 (mm), d 13 = 45 (mm). 2.6.2. Trục II. Xuất phát từ yêu cầu về độ bền lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau: d 20 = d 21 = 65 (mm), d 22 = 60 (mm), d 23 = 70 (mm). 2.7. Chọn then. 2.7.1. Trục I. Tại tiết diện nối trục: Kích thước tiết diện then: l t = (0,8 ÷ 0,9).l m12 = (0,8 ÷ 0,9).50 = (40 ÷ 45) (mm). Chọn l t = 40 (mm). Dựa vào bảng 9.1a[1] với d 12 = 35 (mm) ta có: b= 8 (mm), h= 7 (mm), t 1 = 4 (mm), t 2 = 2,8 (mm). Dựa vào bảng 9.5[1] ứng với dạng lắp cố định, vật liệu thép, đặc tính tải trọng va đập nhẹ ta có: [ ] d σ = 100 (MPa) Dựa vào các công thức 9.1[1] và 9.2[1] ta có: Điều kiện bền dập: [ ] d d t 1 2.T d.l .(h-t ) σ σ = ≤ Điều kiện bền cắt: [ ] c c t 2.T d.l .b τ τ = ≤ Với : T= T 1 = 55938,53 (Nmm) [ ] c τ : Ứng suất cắt cho phép (MPa), với then bằng thép C45 tải trọng va đập nhẹ : [ ] c τ = (20 ÷ 30) (MPa) => [ ] d d 2.55938,53 26,64(MPa) 35.40.(7-4) σ σ = = ≤ => [ ] c c 2.55938,53 9,99(MPa) 35.40.8 τ τ = = ≤ 2.7.2. Trục II. Tại tiết diện lắp bánh vít : Kích thước tiết diện then: l t = (0,8 ÷ 0,9).l m22 = (0,8 ÷ 0,9).95 = (76 ÷ 85,5) (mm). Ta chọn l t = 80 (mm). [...]... then: ÷ ÷ ÷ lt= (0,8 0,9).lm23= (0,8 0,9).85 = (68 76,5) (mm) Chọn lt= 70 (mm) Với d22= 60 (mm) tr bảng 9.1a[1] ta có : b= 18 (mm), h= 11 (mm), t1= 7 (mm), t2= 44 (mm) 2.8 Kiểm nghiệm trục Theo 10.19[1] ta có điều kiện bền của trục I tại tiết diện j là: sj = Trong đó: sσ jsτ j s +s 2 σj 2 τj ≥ [ s] ÷ [s]: Là hệ số an toàn cho phép [s]= 1,5 2,5 sσj: Là hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất pháp sτj: Là... τ-1 : giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Trục làm bằng thép 45 có σb = 600 MPa Do đó: σ-1 = 0,436.σb = 0,436.600 = 261,6 MPa τ-1 = 0,58.σ-1 = 0,58.261,6 = 151,73 MPa σaj,τaj : biên độ của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j σmj,τmj : trị số ứng suất trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j Do trục quay, theo công thức 10.22[1] ta có: σ aj = M ,σ m =... nhẵn bề mặt Tra bảng 10.8[1] ta có k x= 1,06 với ÷ phương phápgia công trên máy tiện đạt Ra= (2,5 0,63) ( µm ) ky : Hệ số tăng bền bề mặt trục Tra bảng 10.9[1] với phương pháp tăng bền, ky= 1 ε σ j , ετ j : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục Theo bảng 10.10 kσj, kτj : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn, xoắn + Tại tiết diện nguy hiểm 0 Ta xác định được các thông số:... trị số ứng suất trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j Do trục quay, theo công thức 10.22[1] ta có: σ aj = M ,σ m = 0 Wj Với : Wj là mômen cản uốn tại tiết diện j: π d j3 Wj = 32 Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động do đó: τ mj = τ aj = Tj τ max = 2 2.W0j Với W0j: Mômen cản xoắn tại tiết diện j : π d 3 W0 j = 16 ψ σ ,ψ τ : hệ số kể đến ảnh hưởng của trị... Vậy có: σ −1 261, 6 = = 2, 49 kσ d3 σ a3 +ψ σ σ m 3 3, 00.35, 08 + 0, 05.0 τ −1 121, 73 sτ 3 = = = 19,14 kτ d3τ a3 +ψ ττ m 3 2, 73.2,33 + 0.2,33 sσ 3 = Vậy ta có hệ số an toàn tại tiết diện 3: s3 = Vậy trục I đủ bền sσ 3 sτ 3 2 σ3 s +s 2 τ3 = 2, 49.19,14 2, 49 + 19,14 2 2 = 2, 47 > [ s ] . TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 1. Chọn khớp nối Mômen cần truyền là: T = T đc = 57122,42 (Nmm) Đường kính trục động cơ: d đc = 38 (mm) 1.1. Tính chọn. 34 Đường kính của chốt đàn hồi (mm) 14 2. TÍNH TRỤC 2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có b 600(MPa) σ = ứng suất