Chương 6: Xác định tải trọng tác dụng lên trục

Chương 6: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 1 Xác định tải trọng tác dụng lên trục: Các trục đều chịu momen xoắn cho trong bảng trong phần đầu. Ngoài ra còn chịu lực khi ăn khớp trong các bộ truyền. Cụ thể như sau: Trục 1 :lực do bộ truyền đai và cặp bánh răng cấp nhanh trong h ộp giảm tốc tác dụng lên. Thông s ố Trục động cơ I II III i i d =4 i n = 3,47 i c = 2,88 n 2900 725 208,9 72,55 N 5,03 4,778 4,659 4,543 M x 14884,83 62937, 8 212989, 2 598010 ,3 Lực do bộ truyền đai tác dụng: F R = 2F 0 z sin( α 1 /2)=2x185.6 sin(144 0 /2)=353 (N). Lực này có phương ngang và hướng từ tâm bánh lớn đến tâm bánh nhỏ. Lực do bánh răng tác dụng : CT 10.1 [1 tr 184] F t1 = 2T 1 /d w1 = 2x62937.8/ 195 = 645.5 N F R1 = F t1 tgα tw /cosβ = 645.5tg21 0 10 ’ 39.98 ” / cos0 = 250 N F a1 = F t1 tgβ = 645.5 tg0 = 0. Trục 2: do hai cặp bánh răng ở hai cấp nhanh và chậm tác dụng Do cặp cấp nhanh F t2 = F t1 = 645.5 N F r2 = F r1 = 250 N F a2 = F a1 = 0 N. Chú ý r ằng F t2 và F t1 , F r2 và F r1 , F a2 và F a cùng phương ngược chiều (như hình vẽ) Do cặp cấp chậm F t3 = 2T 2 /d w1 = 2x212989,2 / 195= 2184.5 N F r3 = F t3 tgα tw /cosβ = 2184.5 tg21 0 10 ’ 39.98 ” /1/= 846 N F a3 = F t3 tgβ = 2184.5 tg0 = 0. Trục 3 :do cặp bánh răng cấp chậm : F t4 = F t3 = 2184.5 N F r4 = F r3 = 846 N F a4 = F a3 = 0. Chú ý F t4 và F t3 , F r4 và F r3 , F a4 và F a3 có cùng phương ngược chiều nhau (như h ình vẽ). Trục xích tải: do lực căng xích tác dụng Tính đường kính sơ bộ của các trục theo cơng thức: F R  K t x P = 31 7 106 npZ NK t   Trong đó: K t : hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xích lên trục chọn K t = 1,15 R= 2,4611 55,721109 8,415,1106 7    N L ực này là lực hướng kính có điểm đặc tại tâm đĩa xích và phương ngang chiều từ đĩa này sang đĩa kia. 2 Tính sơ bộ trục: Trục động cơ: đường kính trục :CT 10.9 [ 1 tr 188] 3.14)252.0/(83.4884])[2.0/( 33  xTd  mm. chọn thép có [τ] = 25 MPa Ch ọn d = 15 mm. Trục 1 :đường kính trục :CT 10.9 [ 1 tr 188] : 3.23)252.0/(8.62937])[2.0/( 33  xTd  mm. Ch ọn d 1 = 25 mm V ới [τ] chọn là 25 Mpa. Trục 2 : 8.32)302.0/(212989])[2.0/( 33  xTd  mm.Chọn d= 35 mm Ta chọn thép có [τ] = 30. Trục 3 và Trục xích tải: 8.36)602.0/(598010,3])[2.0/( 33  xTd  mm Ch ọn d = 40 mm 2 xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặc lực: Theo bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b o : b o của trục 1 :17, trục 2 :21, trục 3 :23. Theo công thức 10.10 ta xác định chiều dài mayơ như sau:  Bánh đai và bánh nhỏ trong cấp nhanh:l m = (1.2…1.5)d = (1.2 … 1.5) 25 =30 … 37.5.Ch ọn là 35 mm.  Bánh lớn trong cấp nhanh và bánh nhỏ trong cấp chậm:l m = (1.2 …1.5)35 = 42 … 52.2. Ch ọn là 50 mm.  Bánh lớn trong cấp chậm, khớp nối và đĩa xích dẫn của xích tải: l m = (1.2 1.5 )40 = 48 … 60. Chọn là 55 mm. Theo b ảng 10.3 ta chọn :  Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong c ủa hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay k 1 = 12.  Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong hộp k 2 = 7.  Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k 3 = 15.  Chiều cao nắp ổ và đầu bulong h n = 17. T ừ bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b 0 tương ứng. Theo bảng 10.4 ta có công thức tính các khoảng cách trên các trục như sau: Hình minh họa :hình 10.9 [1 tr 193] Tr ục 1 :l 12 = -l c12 = -[0.5(l m12 + b 0 ) +k 3 + h n ] = -0.5(55 + 29) + 15 + 17] = -74. l 13 = 0.5 (l m13 +b 0 ) +k 1 + k 2 = 0.5(55 +29 ) + 12 + 7 = 61 mm. l 11 = 2l 13 = 2x61 = 122 mm. Tr ục 2 :l 22 = 0.5 (l m22 + b 0 )+k 1 + k 2 = 0.5( 35+21) + 12+7= 47 mm. l 23 = l 11 +l 32 +k 1 + b 0 = 122 +l 32 + 12 + 27 = 122 +47 +12 +27 =208 mm. l 21 = l 23 + l 32 = 208 + 47 = 255 mm. Tr ục 3 :l 32 = 0.5 (l m32 +b 0 ) + k 1 + k 2 = 0.5(35+21)+12+7 = 47 mm. l 31 = 2l 32 = 2x47 = 94 mm l 33 = l 31 + l c33 = 94 + l c33 = 94 + 60 = 154 mm V ới l c33 = 0.5(l m33 +b 0 ) + k 3 + h n =0.5(35+21 ) +15 .+ 17 = 60 mm. 3 N d c n  Đối với trục I: N = 3,28KW n = 645,45 vòng/phút c = 120 3 3, 28 120 21 645, 45 I d mm   để thoả mãn độ ăn khớp giữa các bánh răng, độ bền của bành răng ta chọn Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d 1 = 30mm Đối với trục II: N = 3,2KW n = 186 vòng/phút c = 120 3 3, 2 120 31 186 II d mm   Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d 2 = 40 Đối với trục III: N = 3,125KW n = 64,5 vòng/phút c = 120 3 3,125 120 44 64,5 III d mm   Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d 3 = 50 Tính gần đúng trục Từ đường kính trục ta xác định chiều dày ổ lăn: 1 1 30 19 o d mm B mm   2 2 40 23 o d mm B mm   3 3 50 27 o d mm B mm   Tra bảng 10-30 ta có các thông số sau: + Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành của hộp hoặc khoảng cách giữa chi tiết quay: k 1 = 10mm + Kho ảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: k 2 = 10mm + Kho ảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k 3 = 15mm + Chi ều cao nắp ổ và đầu bulông: h n = 20mm + Chi ều dài mayo bánh đai: 12 1 (1,2 1,5) (1,2 1,5).30 36 45 m l d mm      Ta chọn 12 45 m l mm + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ nhất trên trục thứ nhất: 13 1 (1,2 1,5) (1,2 1,5).30 36 45 m l d mm      Ta chọn 13 50 m l mm để đảm bảo độ ăn khớp cao với bánh răng thứ hai tr ên trục hai + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ hai trên trục thứ hai: 22 2 (1,2 1,5) (1,2 1,5).40 48 60 m l d mm      Ta chọn 13 50 m l mm + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ ba trên trục thứ hai: 23 2 (1,2 1,5) (1,2 1,5).40 48 60 m l d mm      Ta chọn 23 60 m l mm để đảm bảo độ ăn khớp cao với bánh răng thứ tư trên trục thứ ba + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ tư trên trục thứ ba: 32 3 (1,2 1,5) (1, 2 1,5).50 60 75 m l d mm      Ta chọn 32 60 m l mm + Chiều dài mayo khớp nối: 3 (1, 4 2,5) (1, 4 2,5).50 70 125 mkn l d mm      Chọn 100 mkn l mm Khoảng cách giữa các gối đỡ và khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực của đai hoặc khớp nối.  Trục I: Khoảng cách từ đai ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ: 12 1 12 3 45 19 15 20 67 2 2 m o n l B l k h mm          Khoảng cách từ gối đỡ B o1 đến bánh răng l m13 trên trục thứ nhất: 13 1 13 1 2 50 19 10 10 54,5 2 2 m o l B l k k mm          ta chọn l 13 = 55mm Kho ảng cách giữa hai gối đỡ trên trục I 11 13 2. 2.55 110l l mm    Trục II Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ hai trên trục thứ hai: 22 2 22 1 2 50 21 10 10 55,5 2 2 m o l B l k k mm          Để đảm bảo về độ ăn khớp giữa các bánh răng ta chon 22 55l mm Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ ba trên trục thứ hai: 1 3 23 11 32 1 2 o o B B l l l k            Với 3 32 32 1 2 27 60 10 10 63,5 2 2 o m B l l k k mm                      Vậy 1 3 23 11 32 1 19 27 110 63,5 10 206,5 2 2 o o B B l l l k mm                        Vậy khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ hai là: 21 23 32 63,5 206,5 270l l l mm      Trục III Khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ ba là: 31 32 2. 2.63,5 127l l mm   Chọn khoảng cách từ ổ lăn tới điểm đặt lực của bộ truyền xích tải: 100 x l mm Vậy khoảng cách từ ổ lăn đặt ở vị trí đầu đến điểm đặt lực của bộ truyền xích tải là: 33 31 127 100 227 x l l l mm     Sơ đồ lực không gian: Trục I: Ở đây lực R đ = 845,5 (N) P 1 = 1688 N P r1 = 614 N Tính ph ản lực ở các gối trục: mAy  = 67R đ + 110R By – 55P r1 = 0 55.614 67.848, 5 209,8( ) 110 By R N      209,8( ) By R N  mBy  = 177 R đ + 55 P r1 - 110R Ay = 0 177.848,5 55.614 1672,3( ) 110 Ay R N     1 110 55 0 Bx Bx mR R P    1688.55 844( ) 110 Bx R N   1 1688 844 844( ) Ax Bx R P R N      Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm: + Ở tiết diện a-a: M ua-a = R đ .67 = 56849,5 Nmm + Ở tiết diện b-b: 2 2 ub b uy ux M M M    với M uy = R By .55 = 11539Nmm M ux = R Ax .55= 46420Nmm 2 2 11539 46420 457832,6 ub b M Nmm     Tính điều kiện trục ở 2 tiết diện a-a và b-b theo công thức:   3 0,1 td M d   , mm Điều kiện trục ở tiết diện a-a: M tđ 2 2 0,75 u x M M  2 2 56849,5 0,75.48530,48 70698, 45Nmm     2 50 /N mm   3 70698, 45 24,2 0,1.50 a a d mm    Điều kiện trục ở tiết diện b-b: M tđ 2 2 457832,6 0, 75.48530, 48 63674Nmm   3 63674 23,35 0,1.50 b b d mm    Điều kiện ở tiết diện a-a lấy bằng 30mm và điều kiện ở tiết diện b- b l ấy bằng 36mm Trục II: [...]... + Điều kiện trục ở tiết diện g-g: Mtđ  M u2  0,75.M x2  1580122  0,75.462120, 62  430272 Nmm    50 N / mm2  d g g  3 430272  44, 2mm 0,1.50 Đường kính trục ở tiết diện g-g lấy bằng 55mm  Tính chính xác trục: Tính chính xác trục nên tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung Tính chính xác trục tính theo công thức: n n n 2 n  n2  n + Đối với trục I: Ở tiết... 2,38.9,8  0, 05.9,8 n  n 7, 4.6,3 7, 42  6,32  4,8   n  Bảng thông số của các trục (kích thước sơ bộ chỉ tính từ tâm của 2 ổ lăn trên một trục) Trục I Trục II Trục III Đường kính d 30 mm 40 mm 50mm Chiều dài trục l 110 mm 270 mm 127 mm Tính then: Trục I: Đường kính lắp then là 36mm, tra bảng 7-23, ta chọn then có: b = 12; h = 8; t = 4; t1 = 3,6; K = 3,5 Chiều dài then lt1 = 0,8lm1 = 0,8.45 = 36mm... 32.12.36 Trục II: Đường kính chọn trục chỗ lắp bánh răng tại tiết diện e-e là 50 Tra bảng 7-23 chọn: b = 16, h = 10, t = 5, t1 = 5,1, K = 6,2 Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ hai trên trục thứ hai với d = 48mm lt2 = 0,8lm2 = 0,8.50 = 40mm Kiểm nghiệm về sức bền dập: d  2M x 2.164301   26, 46 N / mm 2   d  dKl 50.6, 2.40 Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ ba trên trục tứ hai...  Trục III: Tiết diện g-g:  1  270 N / mm 2 a  ;  1  150 N / mm2 M u 158012   11N / mm 2 w 14510 a m  M x 462120, 6   7,5 N / mm 2 2w 0 2.30800   =0,1 ;   =0,05 ; K K  3, 3;   2,38    1 270  7, 4 3, 3.11 150 n   6,3 2,38.9,8  0, 05.9,8 n  n 7, 4.6,3 7, 42  6,32  4,8   n  Bảng thông số của các trục (kích thước sơ bộ chỉ tính từ tâm của 2 ổ lăn trên một trục) ...  2 M x 2.164301   10, 26 N / mm 2   c  dbl t2 50.16.40  c3  2 M x 2.164301   8, 9 N / mm2   c  dbl t3 48.16.48 Trục III: Với điều kiện trục bằng 55mm, ta chọn then có: b = 18; h = 11; t = 5,5; t1 = 5,6; K = 6,8 Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ tư trên trục thứ ba lt4 = 0,8lm4 = 0,8.60 = 48mm Kiểm nghiệm về sức bền dập: d  2M x 2.462120,6   51,5 N / mm 2   d  dKl 55.6,8.48...  151219 2  513986,52  535770 Nmm + Điều kiện trục ở tiết diện e-e: Mtđ  611817 2  0,75.1643012  628145Nmm    50 N / mm2 d e e  3 628145  50mm 0,1.50 + Điều kiện ở tiết diện i-i: Mtđ   d i i  5357702  0,75.164907 2  554342,5Nmm 3 554342,5  48mm 0,1.50 Điều kiện ở tiết diện e-e lấy bằng 50mm, điều kiện ở tiết diện i-i lấy bằng 48mm Trục III: lực : P4 =4868,18 N; Pr4 = 1034,76 N Tính... trục: Tính chính xác trục nên tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung Tính chính xác trục tính theo công thức: n n n 2 n  n2  n + Đối với trục I: Ở tiết diện a-a: vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:  a   max   min  Vậy n  Mu ; m  0 w  1 K     m   a   1 K    a Bộ truyền làm việc một chiều nên ứng suất tiếp... mm2 2w 0 2.8590   =0,1 ;   =0,05 ;  1 K  2,6  ; K  = 1,96 Thay số ta được: 270  8, 73 2, 6.11, 9 150 n   12, 4 1, 96.6  0, 05.6 n  8, 73.12, 4 n  7,1   n  8, 732  12, 4 2  Trục II Ở tiết diện e-e: n n n 2 n  n2 n  Với  n  1 K    a ; n   1 K    m   a  1  270 N / mm 2  1  150 N / mm 2 a  M u 611817   50,56 N / mm2 w 12100 a m  Mx . Chương 6: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 1 Xác định tải trọng tác dụng lên trục: Các trục đều chịu momen xoắn cho trong bảng. lực: Theo bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b o : b o của trục 1 :17, trục 2 :21, trục 3 :23. Theo công thức 10.10 ta xác định chiều dài mayơ