Chương 3: BẢNG LỰC VÀ MOMENT TREN TRỤC CHÍNH R[N]:M[N.mm] A B C E K Ry[N] 2646 7484 23847 20752 13228 Rz[N] 379 3084 9477 1771 5361 MUY[N.mm] 0 181000 702060 556200 434010 MUZ[N.mm] 0 648263 1738600 2269063 2400000 * Tính g ần đúng trục : - Tại B: Đường kính trục tại B : Trong đó : Mtđ : moment tương đương. : d0 là đường kính lỗ rỗng trong trục, chọn =0,5 : công suất cho phép: Tra bảng 72/V - 19 ta có :[]= 75 N.mm2. chọn dB= 45 (mm) - Tại C: Mx = 700739 (N.mm) Đường kính trục tại C : chọn dC= 70mm. - Tại E: Mx = 700739 (N.mm) Đường kính trục tại E : chọn dE= 65mm. * Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn ( tại C). - Hệ số an toàntính theo công thức : (7-5/V-120). Trong đó : n : hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp. ( 7-6/V-121). n : hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp. (7-7/V-121). - Vì tr ục quay nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kì đối xứng. - Ứng suất xoán thay đổi theo chu kì mạch động vì trục làm vi ệc một chiều: W = 0,1.d3.(1-0,54) = 0,1.703.(1-0,54) = 32156 (mm3) W0 = 0,2.d3.(1-0,54) = 0,2.703.(1-0,54) = 64312 (mm3) Mu = 1738600 N.mm Mx = 700739 Nmm V ậy -1 = 0,45.b = 0,45. 850 = 382,5 (N/mm2). -1 = 0,45.b = 0,25. 850 = 212,5 (N/mm2). v à là hệ số an toàn xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi: đối với thép cacbon trung bình có: = 0,1 = 0,05. : hệ số tăng bền bề mặt trục: = 1 (không tăng bền) , : hệ số kích thước, xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục tới giới hạn mỏi: theo( 7-4/V-123). = 0,76 = 0,65 Theo bảng (7-6/V125) tra theo b có: k = 1,76 k = 1,33 Vậy : Ta tính được : Với : [n] = 2,53 Ta thấy n nằm trong giới hạn cho phép không cần tính lại độ cứng vững của trục. * Tính then: - Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến đông thời truyền moment xoắn ta dùng then. - Đường kính chổ lắp then d = 65 mm. - Chọn kích thước then theo bảng (7-23/V-143). b =18 mm. h = 11 mm. t =5,5 mm. t1 =5,6 mm. k =6,8 l =50 mm - Ki ểm nghiệm sức bền dập của then theo công thức: (7-11/V-139). V ới : [d] = 150 N/mm2 (7-20/V-142). d < [d] . - Kiểm nghiệm sức bền cắt của then theo công thức: (7-11/V-139). V ới : [c] = 120 N/mm2 (7-21/V-142). c < [c] . 5. Chọn ổ trục cho trục chính. Sơ đồ trục : Chọn kích thước, loại ổ lăn theo hệ số khả năng làm việc và tải trọng tĩnh. Hệ số khả năng làm việc C được tính theo công thức : C = Q.(n.h)0,3 (8-15/V-158). Trong đó: Q: tải trọng tĩnh (daN). n: số vòng quay của ổ (v /p). h: thời gian làm việc (h). Với n = 78 (v/p) h = 104 (h). Đường kính ổ trục tai B và C khác nhau nên ta tính chọn hai ổ. Công thức tính Q cho ổ đũa nón đở chặn: Q = (0,6.Kv. R + m.At).Kn.Kt. (8-7/V-160) Trong đó : Kt : hệ số tải trọng động. Kt = 1,1. (bảng8-3/V-162). Kn : h ệ số nhiệt độ. Kn = 1 (bảng8-4/V-162). Kv : h ệ số xét đến vòng nào của ổ là quayü. Kv = 1 (b ảng8-5/V-162). m : h ệ số chuyể tải dọc trục về lực hướng tâm. m = 1,5. (bảng8-2/V-161). At : tt ổng lực chiều trục: Để tính At ta tính các phản lực RB và RC trước: SB = 1,3.RB.tg = 1,3.8095.tg150 = 2819 (N) SC = 1,3.RC.tg = 1,3.25661.tg150 = 8938 (N) Tổng lực chiều trục: At = -Pd - SB + SC = -12452 - 2819 + 8938 = 6333 (N). Như vậy ổ B chịu lực dọc trục ta tính chọn ổ tại B: Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ: Qtđ = (0,6.RB + 1,5.At).1,1 = (0,6.8095 + 1,5.6333).1,1 = 15792 (N). 1579 (daN). C = Qtđ (n.h)0,3 = 1579. (78,5.104)0,3 = 92662 . Dựa vào bảng (18P/V-348) ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn loại 7309 có: d = 45 mm D = 100 mm T = 27,5 B = 26 Cb ảng = 128000 * Chọn ổ tại C: Ổ C coi như chịu lực dọc trục khi đảo chiều n ên : Qtđ = RC = 25661 (N) 2566 (daN) C = Qtđ (n.h)0,3 = 2566. (78,5.104)0,3 = 150563. Dựa vào bảng (18P/V-348) ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn loại 7513 có: d = 65 mm D = 120 mm T = 33 B = 31 Cb ảng = 176000 * Chọn ổ tại A: Ổ A không chịu lực dọc trục m à chỉ chịu lực hướng tâm nên : Qtđ = RA = = 2747 (N) 275 (daN) C = Qtđ (n.h)0,3 = 275. (78,5.104)0,3 = 16135. D ựa vào bảng (14P/V-345) ta chọn ổ bi đỡ một dãy loại 109 có: d = 45 mm D = 75 mm B = 16 mm Cb ảng = 25000 2.2. Tínhtoán bộ truyền bánh rănng trụ trong hộp tốc độ. Tính cặp bánh răng imin của nhóm II(20/52) 2.2.1. Chọn vật liệu: Bánh răng nhỏ : thép 35X có cơ tínhnhư sau: b = 750 N/mm2 , ch = 500 N/mm2 , HB = 220. (giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm). Bánh răng lớn : thép 55 thường hóa có cơ tínhnhư sau b = 640 N/mm2 , ch = 320 N/mm2 , HB = 210. ( giả thiết đường kính phôi 100 300 mm). 2.2.2. Định ứng suất tiếp xúc v à ứng suất uốn cho phép. * Ứng suất tiếp xúc cho phép: Số chu kỳ tương đương của bánh lớn. (3-3/V42) n, u, T là s ố vòng quay, số lần ăn khớp của 1 bánh răng trong 1 vòng, thời gian làm việc của máy. u = 1 số lần ăn khớp khi răng quay 1 vòng. T = 310 10 8 =24800 (h) n2 =188(v/p) . Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ : . Ntđ1> N0 Do đó hệ số chu kỳ ứng suất kN’ của hai bánh răng đều là 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn : []tx2 = 2,6.220 = 572 N/mm2. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ : []tx1 = 2,6.210 = 546 N/mm2. Để tính sức bền ta d ùng trị số nhỏ là []tx2 = 546 N/mm2. * Ứng suất uốn cho phép: . -1 là giới hạn mỏi trong mỗi chu kỳ đối xứng với thép 45 : -1 = 0,43.750 =322,5 N/mm2. v ới thép 35 : -1 = 0,43.640 =275,2 N/mm2. n là h ệ số an toàn , n = 1,5 k là h ệ số tập trung ứng suất uốn chân răng: k=1,2 . Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ : N/mm2. Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn : N/mm2. 2.2.3. Xác định moduyl của bánh răng. Ta có công thức tính sức bền tiếp xúc với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: . (bảng 3-10/V-45) k là hệ số tải trọng , k = 1,3 1,5 chọn k = 1,3 A l à hệ số chiều rộng bánh răng , chọn A =0,45. n2 là tốc độ vòng quay của bánh răng bị động, n2 = 188 (v/ph) N là công su ất của bộ truyền : N = 6,01 KW i= 50/20 = 2,5 [ ]tx = []tx2 = 546 N/mm2. Chọn m = 3,5 (mm). 2.2.4. Các thông số hình học của bộ truyền. Moduyl pháp mn = m = 3,5 S ố răng Z1 = 20 , Z2 = 50. Đường kính v òng chia: . Kho ảng cách trục A =(70+175)/2 = 122,5 (mm). Chiều rộng bánh răng b = 20 (mm). Đường kính v òng đỉnh: Đường kính v òng chân: . 2.2.5. Ki ểm ngiệm sức bền uốn của răng. Ztđ1 = Z1 = 20 , Ztđ2 = Z2 = 50 Kiểm nghiệm theo công thức : Với y là hệ số dạng răng tra bảng: (3-18/V-52) y1 = 0,392 y2 = 0,49 k là hệ số tải trọng : k = 1,3 m là moduyl bánh răng : m =3,5 b là bề rộng bánh răng : b = 20(mm) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh nhỏ : (N/mm2). [ ] = 179,6 (N/mm2) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh lớn : (N/mm2). [ ] = 152,9 (N/mm2). 2.3. Tínhtoán b ộ truyền bánh răng trụ trong hộp tốc độ. Tính cặp bánh răng imin của nhóm II(18/72) Ta có các số liệu ban đầu như sau: Công suất truyền động 1,7 KW Tốc độ vòng quay n = 1440 (v/ph), Yêu c ầu làm việc trong10 năm,làm việc1 ca / 1 ngày,1 ngày gi ờ, 1 năm làm việc 310 ngày . 2.2.1. Ch ọn vật liệu: Bánh răng nhỏ : thép 40XH có cơ tính như sau b = 1000 N/mm2 , ch = 800 N/mm2 , HB = 250. Bánh răng lớn : thép 40X có cơ tính như sau b = 780 N/mm2 , ch = 500 N/mm2 , HB = 230. 2.2.2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép. * Ứng suất tiếp xúc cho phép: Số chu kỳ tương đương của bánh lớn. n, u, T là số vòng quay, số lần ăn khớp của 1 bánh răng trong 1 vòng, thời gian làm việc của máy. u = 1 số lần ăn khớp khi răng quay 1 vòng. T = 310 10 8 =24800 (h) . Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ : . Ntđ1> N0 Do đó hệ số chu kỳ ứng suất kN’ của hai bánh răng đều l à 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn : []tx2 = 2,6.230 = 598 N/mm2. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ : []tx1 = 2,6.250 = 600 N/mm2. Để tính sức bền ta d ùng trị số nhỏ là []tx2 = 598 N/mm2. * Ứng suất uốn cho phép: . -1 là giới hạn mỏi trong mỗi chu kỳ đối xứng với thép 40XH : -1 = 0,45.1000 =450 N/mm2. v ới thép 40X : -1 = 0,45.780 =350 N/mm2. n là h ệ số an toàn : n = 1,5 k là h ệ số tập trung ứng suất uốn chân răng: k=1,2 . Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ : N/mm2. Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn : N/mm2. 2.2.3. Xác định moduyl của bánh răng. Ta có công thức tính sức bền tiếp xúc với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: k là hệ số tải trọng , k = 1,3 1,5 A l à hệ số chiều rộng bánh răng , chọn A =0,4. n2 là tốc độ vòng quay của bánh răng bị động, n2 = 78,5 (v/ph) N là công su ất của bộ truyền : N = 5,76 KW i= 72/18 = 4 [ ]tx = []tx2 = 598 N/mm2. Chọn m = 4 (mm). 2.2.4. Các thông số hình học của bộ truyền. Moduyl pháp mn = m = 4. S ố răng Z1 = 18 , Z2 = 72. Đường kính v òng chia: . Kho ảng cách trục A =(72+288)/2 = 180 (mm). Chi ều rộng bánh răng b = 30 (mm). Đường kính vòng đỉnh: Đường kính v òng chân: . 2.2.5. Ki ểm ngiệm sức bền uốn của răng. Ztđ1 = Z1 = 18 , Ztđ2 = Z2 = 72 Kiểm nghiệm theo công thức : Với y là hệ số dạng răng tra bảng: y1 = 0,392 y2 = 0,511 k là h ệ số tải trọng : k = 1,3 m là moduyl bánh răng : m =4 b là bề rộng bánh răng : b = 30(mm) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh nhỏ : (N/mm2). [ ] = 375 (N/mm2) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh lớn : (N/mm2). [ ] = 292 (N/mm2). . chiều: W = 0,1.d3.(1-0,54) = 0,1.7 03. (1-0,54) = 32 156 (mm3) W0 = 0,2.d3.(1-0,54) = 0,2.7 03. (1-0,54) = 6 431 2 (mm3) Mu = 1 738 600 N.mm Mx = 700 739 Nmm V ậy . Qtđ (n.h)0 ,3 = 2566. (78,5.104)0 ,3 = 1505 63. Dựa vào bảng (18P/V -34 8) ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn loại 75 13 có: d = 65 mm D = 120 mm T = 33 B = 31 Cb ảng