CSTKM2 Chuong 3-Trục

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY TRONG KỸ THUẬT CƠ KHÍ Giảng viên: ThS Phạm Thanh Tùng Email Bộ mơn Cơng nghệ khí | Department of Mechanical Engineering : tungpt@tlu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí- Trinh Chất, Lê Văn Uyển, tập 1,2 [2] Chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp, tập 1,2 [3] Cơ sở thiết kế máy – PGS TS Nguyễn Hữu Lộc ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ THEN CHƯƠNG V: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ CHƯƠNG VI: BẢN VẼ ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi CỘNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI TRỤC 1.1 Cơng dụng • Đỡ chi tiết quay đảm bảo chi tiết quay quay quanh tâm hình học xác định • Chịu tác dụng lực chi tiết lắp trục gây nên, truyền momen xoắn Hình 3.1: Cụm trục truyền bánh trụ cấp ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi CỘNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI TRỤC 1.2 Phân loại  Theo dạng chịu tải • Trục tâm: trục có tác dụng để đỡ chi tiết quay (chỉ chịu momen uốn) Hình 3.2b: Trục tâm quay chi tiết Hình 3.2a: Trục tâm khơng quay chi tiết • Trục truyền: trục vừa chịu momen uốn (mang chi tiết quay), vừa chịu momen xoắn để truyền chuyển động  Theo dạng kết cấu trục • Trục trơn: trục có đường kính khơng thay đổi theo chiều dài trục • Trục bậc: đường kính đoạn trục thay đổi theo chiều dài  Theo dạng đường tâm trục • Trục thẳng: đường tâm trục đoạn thẳng • Trục khuỷu: đường tâm trục gấp khúc • Trục mềm: đường tâm trục thay đổi ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TRÌNH TỰ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Chọn vật liệu chế tạo trục Xác định lực phân bố lực tác dụng lên trục Xác định sơ đường kính trục Xác định khoảng cách điểm đặt lực Xác định đường kính đoạn trục Kiểm nghiệm trục TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục  Trục thiết bị không quan trọng, chịu tải thấp dùng thép không nhiệt luyện CT5  Trục máy móc quan trọng, hộp giảm tốc, hộp tốc độ dùng thép 45 thường hóa tơi cải thiện, thép 40X cải thiện  Trục tải nặng trục đặt ổ trượt quay nhanh dùng thép hợp kim thấm Cacbon 2.2 Xác định lực phân bố lực tác dụng lên trục  Bộ truyền bánh trụ: (3.1) • T1: Mơ men xoắn trục bánh 1, Nmm • dw1: Đường kính vịng lăn bánh 1, mm • tw: Góc ăn khớp • β: Góc nghiêng ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.2 Xác định lực phân bố lực tác dụng lên trục  Bộ truyền bánh côn thẳng: (3.2) • T1: Mơ men xoắn trục bánh 1, Nmm • dm1: Đường kính trung bình bánh 1, mm • : Góc ăn khớp, thường =20o • 1 :Góc chia bánh nhỏ  Bộ truyền đai: • F0: Lực căng đai, N • Z: Số đai • 1: Góc ơm bánh ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi (3.3) TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.2 Xác định lực phân bố lực tác dụng lên trục  Bộ truyền xích: (3.4) • T1: Mơ men xoắn trục bánh 1, Nmm • dm1: Đường kính trung bình bánh 1, mm • : Góc ăn khớp, thường =20o • 1: Góc chia bánh nhỏ  Khớp nối: khớp nối đàn hồi, chi tiết tiêu chuẩn, dựa vào momen xoắn tính tốn • k: Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc máy công tác, Tra bảng 16-1[2] (3.5)  Lực vòng khớp nối: (3.6) • Dt = D0: Đường kính vịng trịn qua tâm chốt Tra bảng 16-10a [2]  Lực hướng tâm tác dụng lên trục: (3.7) ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.3 Xác định sơ đường kính trục  Xác định momen xoắn: (3.8) T: Mô men xoắn trục, Nmm []: ứng suất xoắn cho phép Với thép CT5, thép 45, 40X, []=15…30MPa  Sử dụng cơng thức thực nghiệm: • Đường kính trục đầu vào HGT (3.9) ddc: đường kính trục động • Đường kính trục bị động (3.10) a: khoảng cách trục Chú ý: Đường kính trục tính làm trịn đến ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Kết cấu trục đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn: (3.23) • [s]: hệ số an tồn cho phép, thông thường [s]=1,5…2,5 (chọn [s]=2,5…3 không cần kiểm nghiệm độ cứng trục) • sσj sj hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện j (3.24) (3.25) ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi • σ-1 -1 giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng, lấy gần đúng: Thép cacbon: (3.26) Thép hợp kim: (3.27) (3.28) • σaj , aj, σmj , mj biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j (3.29) Trục quay, ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng: (3.30) Mj: Momen uốn tổng tiết diện j, xác định theo (3.21) Wj: Momen cản uốn tiết diện j, xác định theo Bảng 10.6[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi • Khi trục quay chiều: (3.31) • Khi trục quay chiều: (3.32) Tj: Momen xoắn tiết diện j Woj: Momen cản xoắn tiết diện j, xác định theo Bảng 10.6[1] • ψσ, ψ hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi (Bảng 10.7) Bảng 3.2: Bảng 10.7[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Bảng 3.3: Bảng 10.6[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi • Kσdj, Kdj: hệ số, xác định theo công thức (3.33) (3.34) Kx hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt (Bảng 10.8[1]) Ky hệ số tăng bền bề mặt trục (Bảng 10.9[1]) Bảng 3.4: Bảng 10.8[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Bảng 3.5: Bảng 10.9[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 2.6 Kiểm nghiệm trục 2.6.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi σ,  hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi (Bảng 10.10[1]) Bảng 3.6: Bảng 10.10[1] Kσ, K hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn (Bảng 10.12, 10.13[1]) Bảng 3.7: Bảng 10.12[1] ThS Phạm Thanh Tùng - BM Cơng Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi