TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TRỤC lái

Tài liệu hướng dẫn tính toán và lựa chọn đường kính trục lái.Tài liệu hướng dẫn tính toán và lựa chọn đường kính trục lái.Tài liệu hướng dẫn tính toán và lựa chọn đường kính trục lái.Tài liệu hướng dẫn tính toán và lựa chọn đường kính trục lái.Tài liệu hướng dẫn tính toán và lựa chọn đường kính trục lái.

Vii Tính toán đ-ờng kính trục lái: Tải trọng tác dụng lên trục lái gồm: -áp lực thuỷ động n-ớc tác dụng vuông góc với trục lái gây uốn -mômen thuỷ động -lực tác dụng lên đầu sectơ l¸i Pc =Mc/Rc víi Rc :b¸n kÝnh secto l¸i Mc = TR +Mmsi với Mmsi =4.f.di.Ri (kG.m) Sơ đồ hoá trục lái có kết cấu thẳng Pn a1 = 2200 mm b1 = 2450 mm c = 450 mm L1 = a1 + b1 = 4650 mm L2 = 1500 mm L3 = 1000 mm TÝnh s¬ bé b»ng ph-¬ng pháp gần lần gần thứ coi Pc=0 nên ta tính dầm d-ới tác dụng F R , TR cïng víi m«men n träng l-ợng bánh lái : MG=Gm.r với Gm:trọng l-ợng bánh lái r: khoảng cách từ trọng tâm bánh lái ®Õn trơc l¸i 1)Trơc l¸i d-íi t¸c dơng cđa FR , TR Ta coi bánh lái trục lái dầm tựa lên gối tự do.phản lực gối Ri độ cứng bánh lái EI1;của trục EI2 (lấy EI1=2EI2) dầm siêu tĩnh bậc viết ph-ơng trình góc xoay cho gối 1: M L1 M L2 FR a1b1  a1  1     3EI 3EI EI  b1   M1= FR  a1  a1b1 28737  2,2  2,2.2.45 1   = =20848.55 (kGm) 1    2,45  4.65  2.1,5  b1  L1  L2 FR a1b1 28737.2,2.2,45 = =33310.2 (kGm) L1 4,65 a Mômen tính toán : Mtt= M - M1 = (FRb1 M1 ) =12461.65 (kGm) L1 Mô men nhịp: M= Tính đ-ờng kính trục : đ-ờng kính trục gối 1: D1 M u  TR 0.1  (cm) Víi:   =0.4  T =0,4.2500=1000 (kG/cm2 ) 20848.55 10  6010 10  D1  0,1.1000 = 27.89 (cm) ®-êng kÝnh trơc t¹i gèi 2: D2 TR =18.18 (cm) 0.1 Phản lực taị gối: FR b1 M =10657.43 (kG)  L1 L1 M L  L  F a R’1 = 1  R =31978.6 (kG) L1 L2 L1 M R’2 =- =-13899 (kG) L2 R0 = đ-ờng kính gối 0: D0 10  ch R' =12.42 (cm)  4400 Chän D0 = 14 (cm) , D1 = 30 (cm) , D2 = 20 (cm) 2) trục lái chịu tác dụng trọng l-ợng bánh lái Gm MG = Gm.r víi Gm = 1694.12 (kG), r = XG - a = 0.7224 - 0.49 = 0.234 (m)  Mg = 393,71 (kG.m) Ta có ph-ơng trình góc xoay: M G L1  3a1 1  EI  L1  M' L M' L  =- 1  3EI 3EI   a  M G L1 1   L1    M’1 = L1  L2  M’1 = 39.3 (kGm) m«men tÝnh to¸n : M’tt = M G b1 M '1 a1 =188.85 (kGm) L1 L1 Phản lực gèi : M G M '1 =76.22 (kG)  L1 L1 M M' M' R’’1 = - G   = - 50.02 (kG) L1 L1 L2 M' R’’2 = - = - 26.2 (kG) L2 R’’0 = Khi trị số phản lực tổng cộng gối lần gần thứ là: Ri = R ' i  R ' ' i VËy : R0 = 10657.32  76.22 =10657.57 (kG) R1 = 31978.6  (50.02) = 31978.64 (kG) R2 = (13899)  (26.2) = 13899.025(kG) Trị số mômen ma sát gối lần gần thứ : Di fi Ri (kGm)  0,14 VËy : Mms0 = 0,1 10657.57 = 95.04 (kGm)  0,3 Mms1 = 0,1 31978.64 = 611.06 (kGm)  0,2 Mms2 = 0,15 13899.025 = 265.57 (kGm)  Mmsi = M«men xoắn tổng cộng tác dụng lên trục lái lần gần thứ là: n Mtp = TR +  M msi = 6010 + (95.04 + 611.06 + 265.57) = 6981.67 (kGm) i 1 = 68.49 (kNm) Chän máy lái có mômen xoắn đ-a đầu sectơ lái thoả mÃn: Mc Mtp với Mc: mômen xoắn máy lái chọn máy lái điện thuỷ lực: P13 có Mc = 100 (knm) lực tác dụng lên đầu sectơ l¸i : Pc = Mc 68.49 = = 236.17 (kN) Rc 290.10 3 = 24074.66 (kG) 3) tÝnh trơc l¸i d-ới tác dụng FR,TR,Gm,Pc ph-ơng trình góc xoay viết cho gèi 1: - FR a1b1  a1  M L1 M L M L 1      2 EI  L1  3EI 3EI EI  a  FR a1b1 1    M L2  L1   M1 = L1  L2 víi M2 = Pc.L3 = 35150,87.1,0 =35150,87 (kgm) M1= 10318.5 (kGm) mômen tính toán : Mtt = FR a1b1 a  M 1 = 28428.296 (kGm) L1 L1 Tõ ®ã ta cã biĨu ®å mômen xoắn hoàn chỉnh: phản lực gối : R’0 = FR b1 M = 12921.95 (kG)  L1 L1 M1  M FR a1  M = -9017.37 (kG)  L1 L2 M  M2 R’2 = Pc - =59983.24 (kG) L2 R’1 = ®-êng kÝnh trơc lÇn tÝnh thø hai: Di  M ui  T R (cm) 0,4  D1  M u1  T R = 14.5 (cm) 400 D2  M 2u2  T R = 20,07 (cm) 400 D0  10 R' = 15.6 (cm) 2500  2800 Tõ c¸c giá trị ta chọn : D0 = 16 (cm) D1 = 30 (cm) , D2 = 22 (cm) , D3 = 18 (cm) +)tÝnh ph¶n lùc tỉng céng : Ri = R'i  R' 'i R0 = 12921.95  76.22 = 12922.18 (kG) R1 = (9017.37)  (50.02) = 9017.52 (kG) R2 = 59983.24 (26.2) = 59983.25 (kG) Xác định mômen ma sát gối : Mmsi = Mms0 = 1324.04 (kGm)  f Di Ri Mms1 = 172.31 (kGm) Mms2 = 1260.8 (kGm) n Mômen xoắn toàn phần : Mtp = TR + M i msi  Mtp = 6010 + (1324.04+172.31+1260.8) = 8767.15 (kGm) = 86 (kNm) Chọn máy lái có mômen xoắn đ-a đầu sectơ lái thoả mÃn: Mc Mtp với Mc: mômen xoắn máy lái chọn máy lái điện thủ lùc: P13 cã Mc = 100 (kNm) lùc t¸c dụng lên đầu secto lái : Pc = = 30229.35 (kG) Mc 86 = = 296.55 (kN) Rc 290.10 3 4)kiĨm tra bỊn trơc l¸i: 1-1 L1 2’-2’ L2 2-2 L3 l3’ 3-3 Ta kiÓm tra ë mét sè tiÕt diƯn nguy hiĨm : TiÕt diƯn 1-1 : gãt ki lái 2-2: ổ trục lái 2-2 : ổ trục lái 3-3 : nơi lắp vành chặn nửa tiết diện 1-1 có mômen uốn tổng céng : M1-1 = M '1  M ' '1 : M1 mômen uốn tiết diện 1-1 FR Pc gây M1 = R’0.l’1 = l’1(FR b1 M  28736,97.2.45 10318.5  ) = 0,1     = 1292,2 (kGm) 4,65 4,65  L1 L1  M’’1: m«men uèn tiết diện 1-1 trọng l-ợng bánh lái Gm g©y  M G M '1  393,71 39.3   = 0,1     = 76,22 (kGm) L1  4.65   4.65  L1 M’’1 = R’’0.l’1 = l’1   M1-1 = 1294,445 (kGm) T¹i tiÕt diƯn 2-2: M2-2 = Pc.L3 = 30229,35.1,0 = 30229,35 (kGm) T¹i tiÕt diƯn 3-3: M3-3 = Pc.l’3 = 30229,35.0,5 = 15114,675 (kGm) Quá trình tính toán đ-ợc thực d-ới bảng sau: N0 Kết tính đại l-ợng tính đ.vị 1-1 2-2 3-3 16 22 18 đ-ờng kính trục d1 cm môđun chống uốn cm3 409,6 1064,8 583,2 Wui môđun chống xoắn cm3 819,2 2129,6 1166,4 Wxi m«men uèn Mui kGcm 129444,5 3022935 1511467,5 -ng suÊt uèn ui kG/cm2 316.03 1136,97 991.68 -ng suÊt xo¾n xi kG/cm2 7.34 2,82 5,15 -/s xoắn tổng i kG/cm2 316,29 1136.36 992,36 độ dự tr÷ bỊn 7.9 2,2 2,52 n=t/i>2 VIII tÝnh chän chi tiết: 1)ổ gót ki lái : ổ tr-ợt kín n-ớc -đ-ờng kính chốt không kể líp bäc: dch = p max 10  (cm) pmax: phản lực lớn chốt uèn pmax 103(N) = 126825.45 (N)   = 0,25  ch = 625 (kG/cm2)= 62,5 (N/mm2) vËy dch = 135.14 (mm) chän dch = 140 (mm) = 14 (cm) ®-êng kÝnh nhá nhÊt cña chèt: k= d ch  d c   d c  90 lk (mm) = 9(cm) Víi lk = 345 (mm) ChiỊu cao đoạn trục ổ (chiều cao lề) dch < lbl < 1,3dch  14 cm < lbl < 18.2 cm Chän lbl = 16 (cm) Chän vËt liƯu lãt ỉ lµ Cu ; cã chiỊu dµy  = 10 (mm) Chiều dày ống lót lề : = (10-15)%dch ; chän = 18 (mm) Khe hë gi÷a hai èng lãt : =(1-1,5)%dch ; chän = 1,5 (mm) Chiều dày moayơ chốt = 1/2dch = 70 (mm) Chọn ®ai èc cã ®-êng kÝnh ngoµi cđa ren dv  0,8dc = 72 (mm) KiĨm tra chèt theo ®iỊu kiƯn bÒn dËp : d = p max   d  0,8 ch Fd   d = 25,24 (N/mm2) < 200 (N/mm2) Kiểm tra áp lực riêng chốt : p = p max d ch hch   p Víi vËt liƯu thÐp Ct3c th×  p  = 685 (N/mm2) VËy p < 685 (N/mm2) Tho¶ mÃn yêu cầu Qui phạm 2)ổ sống đuôi: ổ tr-ợt Trong ổ đặt ống lót trục đồng ,víi chiỊu cao èng bao trơc lµ : h = (1 - 1,2)d d = 300 mm : §-êng kÝnh trục vị trí ổ h =320 (mm) Kiểm tra èng lãt theo ®iỊu kiƯn bỊn dËp : øng st phát sinh dập : pi = (Ri phản lực gèi) Ri hi d i = 0.92 (N/mm2) ChiỊu dµy ống lót = (5-10)%di = 20(mm) Vòng bít số l-ợng : Cạnh vòng : b = d = 34.6 (mm) Chän b = 35 mm ChiÒu cao vßng : h = 0,9b = 31.5 (mm) 3) ỉ sàn sectơ: Vì ổ phải chịu lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn theo bảng 1-30 (sttbtt) Chän ỉ cã sè hiƯu : 8148 4) Mèi nèi trục lái bánh lái: Dùng then truyền mômen từ máy lái-bánh lái thông qua trục lái : k= Dk  d k lk Dk : ®-êng kÝnh trơc = 220(mm) Chiều dài côn: lk = (1,5-2)Dk = (330 - 440) mm Chän lk = 345 mm ChiÒu dµi then : lt = (0,8-0,85).lk = (276 - 293) mm Chän then tiªu chuÈn : lt = 280 bt = 50 ht = 28 KiĨm tra sù lµm viƯc cđa then Sè l-ỵng then nèi ghÐp : Bề mặt làm việc then : M lt.bt = 3000 (cm2) d cp ( ch  4400) Trong ®ã : M = M2-2/3 = 8767.15/3 = 2922.38 (kG.m) dcp = 17.5 cm : Đ-ờng kính phần côn chiỊu dµi then  lt.bt = 72.59 (cm2) < lt.bt (chọn) = 140(cm2) Then đảm bảo điều kiện làm việc ix Tính hệ dẫn động: 1) Máy lái chính: có Mc = 100 (kNm) Đ-ờng kính đầu trục l¸i D = 90 (mm) Thêi gian quay cđa b¸nh lái trục lái : t = 28 s Khối l-ợng máy : 3370 (kg) Hành trình pítông : s = 328 Đ-ờng kính pítông: 190 (mm) Đ-ờng kính cần pítông: 85 (mm) 2) Máy lái dự trữ: v s ' = 0,5vs = 6,25 (hl/h) Chän m¸y l¸i cã v’s = 7(hl/h) TÝnh vcp = 0,515v’s(1-wr) Víi wr = 0,216 ;  =1,1  vcp = 3,11 (m/s) LËp b¶ng tính mômen thuỷ động: ST Đại l-ợng T tính Góc bẻ lái p(độ) Đ.vị Cx(phần đầu) Cy(phần ®Çu) Cosp Sinp Cy.Cosp Cx.Sinp Cn=(6)+(7) Cm(phần đầu) Cd = (9)/(8) 10 Xp=Cd.bcp m 11 C= 16 20 24 30 35 0.023 0.078 0.15 0.256 0.365 0.458 0.489 0.654 0.3 0.61 0.91 1.20 1.43 1.12 0.9 1.52 0.997 0.07 0.3 0.002 0.302 0.075 0.99 0.978 0.961 0.94 0.91 0.866 0.819 0.17 0.6 0.011 0.611 0.15 0.21 0.89 0.032 0.922 0.225 0.276 1.15 0.07 1.22 0.30 0.342 1.34 0.125 1.465 0.36 0.407 1.02 0.186 1.206 0.36 0.5 0.78 0.245 1.03 0.355 0.574 0.52 0.375 1.14 0.38 0.248 0.245 0.244 0.522 0.516 0.513 0.3 0.615 0.918 0.246 0.516 1.227 0.247 0.516 1.476 0.299 0.627 1.21 0.345 0.624 1.024 0.333 0.699 1.655 0.026 10308 10368 268 321.6 0.026 12379 12472 321.8 386.2 0.137 10190 10224 1396 1675.2 0.134 8703 8652.3 1166.2 1399.4 0.209 9632 13941 2022 2427 12 l=Xp-a m 0.03 13 Pn= kG 2551 14 P= kG 2535 15 M'=Pn.l kGm 76.53 16 M=Ko.M' kGm 91.8 Tính M msi trục lái: a)Mômen Pn M1 = M = 12 0.026 0.023 5163 7790.5 5197 7756.7 132.2 179.2 158.6 215  a1  a1b1 1   = 8880.7  b1  l1  2l Pn a1b1 = 14349 (kGm) l1 Pn (kGm) Phản lực gối : R0 = R’1 = R’2 = Pn b1 M   4612.44 (kG) l1 l1 M l1  l  Pn a1  = 7798.54 l1 l1 M - = -5920.47 (kG) l2 (kG) b) Ph¶n lùc Gm g©y : R’’0 = 76,22 (kG) ; R’’1 = -50.02(kG) ; R’’2 = -26.2 (kG)  Ph¶n lực tổng gối: R0 = 4688.66 (kG) ; R1=7748.52 (kG) ; R2 = -5946.67 (kG) Mômen ma sát sinh gối : Mms0 = 46.89 (kGm) Mms1 = 148 (kGm) Mms2 = -125 (kgm) VËy m«men xo¾n tỉng céng : Mtp = 2496.9(kGm) = 24.5 (kNm) Chọn máy lái dự trữ máy lái quạt cóký hiệu P07 , Mc= 25 (kNm) Đ-ờng kính trục lái 160 (mm) 3) M¸y l¸i sù cè: v ' s > (hl/h) Chän v’’s = (hl/h) vcp = 0,515vs(1-wr) = 1,78 (m/s) Lập bảng tính mômen thuỷ động : ST Đại l-ợng Đ.vị Góc bẻ lái p(độ) T tÝnh 12 16 20 24 30 Cx(phần đầu) Cy(phần đầu) Cosp Sinp Cy.Cosp Cx.Sinp Cn=(6)+(7) Cm(phần đầu) Cd = (9)/(8) 10 Xp=Cd.bcp m 11 C= 12 13 14 15 16 l=Xp-a Pn= P= M'=Pn.l M=Ko.M' 0.023 0.078 0.15 0.256 0.365 0.458 0.489 0.654 0.3 0.61 0.91 1.20 1.43 1.12 0.9 1.52 0.9976 0.07 0.3 0.0016 0.302 0.075 0.99 0.17 0.6 0.011 0.611 0.15 0.978 0.21 0.89 0.032 0.922 0.225 0.961 0.276 1.15 0.07 1.22 0.30 0.94 0.342 1.34 0.125 1.465 0.36 0.91 0.407 1.02 0.186 1.206 0.36 0.866 0.5 0.78 0.245 1.03 0.355 0.819 0.574 0.52 0.375 1.14 0.38 0.248 0.245 0.244 0.522 0.516 0.513 0.3 0.615 0.918 0.246 0.516 1.227 0.247 0.516 1.476 0.299 0.627 1.21 0.345 0.624 1.024 0.333 0.699 1.655 0.026 1688.2 1698.1 43.9 52.68 0.026 2027.5 2042.7 52.72 63.3 0.137 1669 1674.6 228.7 274.4 0.134 1425.3 1417.2 191 229.2 0.209 1578 2290 329.8 395.8 m 0.03 0.026 0.023 kG 417.96 845.6 1276 kG 415.2 851.1 1270.5 kGm 12.5 22 29.35 kGm 15 26.4 35.22 Tính Mmsi trục lái : a)Phản lực Pn ; M  g©y : M1 = M =  a1  a1b1 1   = 1454.53  b1  l1  2l Pn a1b1 = 2367.78 (kGm) l1 Pn Phản lực gối : 35 (kGm) R’0 = R’1 = R’2 = Pn b1 M   755.45 (kG) l1 l1 M l1  l  Pn a1 = 957.29  l1 l1 M - = -439.29 (kG) l2 (kG) b) Phản lực Gm gây : R0 = 76,22 (kG) ; R’’1 = -50.02(kG) ; R’’2 = -26.2 (kG) Phản lực tổng gối: R0 = 831.67 (kG); R1=907.27(kG) ; R2 = -465.49 (kG) M«men ma sát gối : Mms0 = 8.48 (kGm) Mms1 = 17.34 (kGm) Mms2 = -9.78 (kGm) Vậy mômen xoắn tæng céng : Mtp = 411.84 (kGm) = 4.04 (kNm) Chọn máy lái cố máy lái quạt có Mc= (knm) Đ-ờng kính trục lái 140 (mm) ... chịu lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn theo bảng 1-30 (sttbtt) Chọn ỉ cã sè hiƯu : 8148 4) Mèi nèi gi÷a trục lái bánh lái: Dùng then truyền mômen từ máy lái- bánh lái thông qua trục lái : k= Dk... Đ-ờng kính phần côn chiều dµi then  lt.bt = 72.59 (cm2) < lt.bt (chän) = 140(cm2) Then đảm bảo điều kiện làm việc ix Tính hệ dẫn động: 1) Máy lái chính: có Mc = 100 (kNm) Đ-ờng kính đầu trục lái. .. Chän máy lái dự trữ máy lái quạt cóký hiệu P07 , Mc= 25 (kNm) Đ-ờng kính trục lái 160 (mm) 3) M¸y l¸i sù cè: v '' s > (hl/h) Chän v’’s = (hl/h) vcp = 0,515vs(1-wr) = 1,78 (m/s) Lập bảng tính mômen