Slide chi tiết máy chương 6 trục

11/1/2019 Chương Trục 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại o Công dụng: Đỡ chi tiết máy quay, truyền mô men xoắn, thực hai nhiệm vụ Trục rịng rọc Hộp số tô Công dụng HGT?? Trục HGT Đỡ chi tiết lắp trục truyền mô men xoắn 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại o Phân loại:  Theo đặc điểm chịu tải:  Trục tâm: dùng để đỡ trục chịu mômen uốn  Trục truyền: Vừa để đỡ chi tiết máy truyền mô men xoắn (chịu mơ men uốn+ mơ men xoắn) Trục rịng rọc Trục HGT 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại  Theo cấu tạo: Trục trơn: Có đường kính khơng thay đổi theo chiều dài trục Ưu điểm: + Khơng có tập trung ứng suất Nhược điểm: + Ko phù hợp với tình hình phân bố tải trọng trục + Khó đảm bảo điều kiện lắp ghép chi tiết trục 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại Trục bậc: Trục bậc + Ưu điểm: dễ lắp ghép chi tiết lên trục + Nhược điểm: Chế tạo phức tạp Trục đặc trục rỗng:  Kết cấu trục thường dùng ?? Trục trụ trịn đặc bậc 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại Trục bậc: Rãnh then Trục bậc + Ưu điểm: dễ lắp ghép chi tiết lên trục + Nhược điểm: Chế tạo phức tạp Trục đặc trục rỗng:  Kết cấu trục thường dùng ?? Trục trụ tròn đặc bậc  Cố định BR trục theo phương tiếp tuyến ??  Cố định BR trục theo phương dọc trục?? 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Công dụng phân loại  Theo hình dạng đường tâm trục: - Trục thẳng - Trục khuỷu - Trục mềm 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục Ngõng trục Ổ lăn Bạc Bạc Bánh Then Vai trục Bánh Ví dụ kết cấu trục bậc Bạc Ổ lăn Bánh Đường kính ngõng trục lấy dựa vào đâu? Vì sao? 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục Các phận chủ yếu trục 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục  Để xác định xác hình dạng kích thước trục, vẽ phải thể đầy đủ thông số chủ yếu sau Giảm tập trung ưs Kích thước trục - Đường kính trục: 35 mm; dung sai trục k6 10 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục  Gia công rãnh then: Trên trục có nhiều rãnh then, để gia công rãnh then lần gá chi tiết Nên chọn kích thước chiều rộng rãnh then để gia công dao Chon dao phay đĩa gia công rãnh then, để giảm bớt tập trung ứng suất  Chỗ bậc nên làm cung lượn chuyển tiếp, bán kính lớn tốt  Kích thước đường kính trục lắp với ổ lăn phải lấy theo tiêu chuẩn (mm) Ví dụ: 8,9, 10, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 11 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục  Đường kính đoạn trục lắp với bạc nên lấy theo tiêu chuẩn, để tiện cho việc kiểm tra kích thước: ví dụ 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, …  Hạn chế đến mức tối đa việc làm rãnh, lỗ, vết khắc trục Tập trung ứng suất  Dung sai kích thước, sai lệch cho phép hình dạng hình học, vị trí tương quan độ nhám cần chọn hợp lý 12 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Kết cấu trục  Trục có kết cấu hợp lý:  Yêu cầu độ bền  Yêu cầu lắp ghép  Yêu cầu công nghệ 13 6.1 Khái niệm chung Lắp ghép chi tiết lên trục o Lắp then:  Thường dùng kiểu lắp tháo  Theo phương tiếp tuyến: then, then hoa, độ dôi …  Theo phương dọc trục: vai trục, bạc chặn, độ dôi … 14 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Lắp ghép chi tiết lên trục  Then bằng, then bán nguyệt, then vát…  Kích thước then tiêu chuẩn hóa  Then tính theo độ bền dập độ bền cắt d  2T 2T  [ d ];t c   [t c ] dl (h  t1 ) dlb  =1 then, 0,75 then 15 6.1 Khái niệm chung Lắp ghép chi tiết lên trục  Then hoa gia công trực tiếp trục mayơ  Prơfil có nhiều loại: vng, tam giác, thân khai…  Với mối ghép di dộng then hoa tính kiểm nghiệm độ bền mịn 16 11/1/2019 6.1 Khái niệm chung Lắp ghép chi tiết lên trục o Lắp có độ dơi:  Độ dơi tạo đường kính trục lớn đường kính lỗ (mối ghép chặt) Độ dôi: dl dtr  Mối ghép truyền tải nhờ ma sát áp suất sinh ghép  Độ dôi thực tế bị giảm nhấp nhô bề mặt bị lắp 17 6.2 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tải trọng  Lực tác dụng lên trục • Lực ăn khớp từ truyền bánh răng, trục vít … • Lực hướng tâm từ truyền đai, xích • Lực sai số khớp nối Vẽ mô men theo thớ căng Phân bố tải trọng chiều dài trục 18 11/1/2019 6.2 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Ứng suất  Dưới tác dụng mô men uốn xoắn => tiết diện trục xuất ứng suất uốn xoắn có đặc tính thay đổi khác  Ứng suất uốn: (trục quay hai chiều) - Thay đổi theo chu trình đối xứng xứng  mj  0;  aj   max j  Mj Wj Mô men uốn tổng M  M xj2  M yj2 ; Tiết diện trịn có rãnh then Wj   d j Mô men cản uốn Wj   d j 32  b j t1, j (d j  t1, j ) 2.d j 32   1,25 - Then hoa cỡ nhẹ   1,205 - Then hoa cỡ trung   1,265 - Then hoa cỡ nặng Then hoa chữ nhật ; Wj    d j ; 32 19 6.2 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Ứng suất Mơ men xoắn  Ứng suất xoắn thay đổi: • Mạch động quay chiều: • Đối xứng quay chiều: t mj t mj  t aj  t max j  0;t aj  t max j  Tiết diện trịn có rãnh then Wj   d j 16  b j t1, j (d j  t1, j ) Tj 2W0 j Tj W0 j Mô men cản xoắn W0 j  2.d j Then hoa chữ nhật Wj     d j 16 ;  d j 16 ;   1,25 - Then hoa cỡ nhẹ   1,205 - Then hoa cỡ trung   1,265 - Then hoa cỡ nặng 20 10 11/1/2019 6.2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC Vật liệu  Vật liệu trục cần có độ bền cao, nhạy với tập trung ứng suất, nhiệt luyện dễ gia công  Vật liệu: Thép bon, thép hợp kim + Tải trọng không lớn: thép CT5 không nhiệt luyện + Tải lớn hơn: thép 35, 45, 50 … nhiệt luyện (thép 45 dùng nhiều) + Tải trọng lớn: thép hợp kim 40Cr; 40 CrNi…tôi cải thiện, bề mặt dòng điện tần số cao + Trục quay nhanh, lắp ổ trượt => cần độ cứng cao (thép 20, 20Cr…thấm than tơi=> nâng cao độ chịu mịn)  Phôi: phôi cán phôi rèn  Chế tạo trục: Trục chế tạo máy tiện, sau thường mài ngõng trục bề mặt lắp ghép chi tiết 21 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Các dạng hỏng tiêu tính tốn • Gãy hỏng mỏi phần lớn trục, trục quay nhanh + Độ bền mỏi trục tiêu chủ yếu khả làm việc trục + Tính trục theo độ bền mỏi có ý nghĩa định tinh toán thiết kế trục • Gãy hỏng tải => kiểm nghiệm độ bền tĩnh • Độ cứng trục có ảnh hưởng lớn đến làm việc chi tiết quay trục => cần tính trục độ cứng • Trục quay nhanh, trục bị hỏng dao động => cần kiểm nghiệm trục dao động • Độ bền, kết cấu trục liên quan đến khả tải chi tiết: then, then hoa, ghép độ dơi ổ trục Sau tính tốn trục theo tiêu trên, định kết cấu trục lần cuối sau tiến hành kiểm nghiệm độ bền then then hoa, tính tốn khả tải ổ đỡ 22 11 11/1/2019 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Các dạng hỏng tiêu tính tốn Dạng hỏng – gãy trục 23 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Tính sơ bộ:  Khi chưa biết mômen uốn mà biết mômen xoắn => tính trục theo mơmen xoắn:: xoắn t  [t ] T T t  W0 0,2.d d 3 T 0,2[t ] 9,55.10 (dùng để tính khoảng cách gối đỡ T điểm đặt lực ) n  Do không kể đến ứng suất uốn mỏi => ứng suất [t] lấy thấp: Thép 35,40, 45 => [t] = 15-30 MPa P ( Nmm ) Định kết cấu trục kích thước đoạn trục 24 12 11/1/2019 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Tính thiết kế:  Sau xác định khoảng cách từ chi tiết quay đến gối đỡ => vẽ biểu đồ mô men => tính thiết kế đường kính tiết diện trục từ điều kiện bền bền:: di  M tđ ,i 0,1.[ ] M tđ ,i  M ui2  0,75Ti M u ,i  M xi2  M yi2  di – đường kính tiết diện cần tính  Mtđ,i – mô men tương đương tiết diện cần tính  Mui – mơ men uốn tổng tiết diện cần tính  Ti – Mơ men xoắn tiết diện cần tính 25 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi: - Khi tính đường kính trục theo Mtd chưa xét đến yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi trục như: + Đặc tính thay đổi chu kỳ ứng suất + Sự tập trung ứng suất + Yếu tố kích thước + Chất lượng bề mặt … Sau định kết cấu trục cần kiểm nghiệm trục độ bền mỏi có kể đến yếu tố vừa nêu = > Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn Tra bảng theo tài liệu Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, chương tính trục 26 13 11/1/2019 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi: Để trục tránh hỏng mỏi j s  Sj, Stj: hệ số an toàn xét riêng ưs uốn ưs xoắn sj  Kdj  ( K j  j sj stj s2j  st2j [S] = 1,5- 2,5 Độ cứng cao [S] = 2,5- 3,0 Giới hạn mỏi xoắn  [s] stj   1 Kdj aj     mj t 1 Ktdjt aj   tt mj Ktdj  (  K x  1) / K y Ktj  tj  K x  1) / K y Giới hạn mỏi uốn Hệ số tập trung Hệ số tăng bền bề mặt ứng suất bề mặt Hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra bảng theo tài liệu Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, chương tính trục 27 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền -1, t-1 : Giới hạn mỏi uốn mỏi xoắn chu kỳ đối xứng mẫu nhẵn đường kính  10 mm Có thể lấy gần đúng: -1 = (0,4 ÷0,45)b t-1 = (0,23 ÷0,28)b m, tm : ứng suất trung bình tiết diện j a, ta : biên độ ứng suất tiết diện j K, Kt : hệ số tập trung ứng suất thực tế  : hệ số tăng bền bề mặt , t : hệ số ảnh hưởng ưs trung bình  , t : hệ số ảnh hưởng kích thước tuyệt đối 28 14 11/1/2019 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi theo hệ số an toàn tiết diện trục  Nhận xét: + Nếu S < [S] +Tăng đường kính d, chọn vật liệu tốt +Giảm chiều dài trục (nếu có thể) +Giảm tập trung ứng suất + Nếu S >> [S] +Giảm đường kính 29 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ bền  Đề phòng gẫy hỏng tải (ví dụ mở máy):  tđ ,max  K qt   3t  [ ]max  M qt 0,1d ;t  Tqt 0,2d ; [ ]max  0,8 ch - Mqt, Tqt : Mô men uốn mô men xoắn tải tiết diện j - Kqt = hệ số tải K qt  Tmax T 30 15 11/1/2019 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục độ cứng - Nếu trục khơng đủ độ cứng: giảm độ xác cấu => dao động, làm việc ồn va đập - Phương pháp: Biến dạng ≤ [biến dạng] Độ cứng uốn +Độ võng: y ≤ [y] +Góc xoay:  ≤ [] Độ cứng xoắn  ≤ []  31 6.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Tính trục dao động - Nguyên nhân: + Do trục không đủ độ cứng, khối lượng không cân => sinh lực ly tâm => dao động + Nếu tần số dao động tần số riêng máy => cộng hưởng phá hỏng máy - Mục đích tính trục dao động tìm vận tốc quay tới hạn nth 32 16 11/1/2019 Ví dụ Ví dụ: Cho sơ đồ trục lắp ổ lăn sau Bánh lắp trục then Lực vòng bánh Ft2 = 2800 N đường kính vịng lăn d2 = 160mm a Tính sơ đường kính trục (theo mơ men xoắn), biết ứng suất xoắn cho phép [t] = 15MPa b Vẽ kết cấu trục với đường kính chọn (thể chi tiết lắp trục ổ lăn, bánh răng, bạc chặn – dạng sơ đồ) Ft2 Ổ lăn Ft3 33 Ví dụ a Tính sơ đường kính trục (theo mơ men xoắn), biết ứng suất xoắn cho phép [t] = 15MPa d2  T2 0,2t  d Ft 2800 160   224000 Nmm 2 224000  42 mm 0,2.15 T2  d2  Chọn d2 = d3 = 42 mm; = d1 = 40 mm; dvai = 45 mm 34 17 11/1/2019 Ví dụ b Vẽ kết cấu trục với đường kính chọn (thể chi tiết lắp trục ổ lăn, bánh răng, bạc chặn – dạng sơ đồ) Ổ lăn bánh bạc d2 dvai d3 d1 35 TÌM HIỂU THÊM  Tính mối ghép then hoa mối ghép độ dôi  Trình tự tính tốn trục  Vẽ biểu đồ mơ men uốn xoắn  Kết cấu loại trục hay dùng hộp giảm tốc  Xác định hệ số tính kiểm nghiệm mỏi 36 18 11/1/2019 ƠN TẬP  Cơng dụng phân loại trục  Cách cố định chi tiết lên trục  Các dạng hỏng tiêu tính trục  Phương pháp tính trục theo độ bền tĩnh mỏi 37 Bài tập Câu 1: Trục quay chiều có đường kính d= 60 mm chịu mơ men xoắn T=350000 Nmm Xác định biên độ ứng suất xoắn coi ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động: Bài giải: Trục quay chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động t mj  t aj  W0 j   d j 16 t max j  Tj 2W0 j t mj  t aj  4,126MPa ; 38 19 11/1/2019 Câu 3: Trên biểu đồ mô men Mx=95000; My=55000; T=150000 Trục quay chiều, d=40mm Biên độ giá trị trung bình ứng suất pháp là: Trả lời: - Trục quay chiều, ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng  mj  0;  aj   max j  Wj   d j 32 ; Mj Wj ; M  M xj2  M yj2  aj   max j  17,47 MPa 39 20 ... phân bố tải trọng trục + Khó đảm bảo điều kiện lắp ghép chi tiết trục 11/1/2019 6. 1 Khái niệm chung Công dụng phân loại Trục bậc: Trục bậc + Ưu điểm: dễ lắp ghép chi tiết lên trục + Nhược điểm:... phức tạp Trục đặc trục rỗng:  Kết cấu trục thường dùng ?? Trục trụ trịn đặc bậc 6. 1 Khái niệm chung Công dụng phân loại Trục bậc: Rãnh then Trục bậc + Ưu điểm: dễ lắp ghép chi tiết lên trục +... đường tâm trục: - Trục thẳng - Trục khuỷu - Trục mềm 6. 1 Khái niệm chung Kết cấu trục Ngõng trục Ổ lăn Bạc Bạc Bánh Then Vai trục Bánh Ví dụ kết cấu trục bậc Bạc Ổ lăn Bánh Đường kính ngõng trục lấy