Kiểm nghiệm trục

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi yêu cầu nếu hệ số an toàn tại các chi tiết nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:

sj= sσj. sτj

√sσj

2

+sτj

2≥[s]

Trong đó [s]: hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5 ÷ 2,5

s : σ hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

Sδj= δ−1

Kδdj. τaj+ψδ. δmj

sτ: hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất tiếp Sτ= τ−1

Kτdj. τaj+ψτ. τmj

Với σ và τ : giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng-1 -1 σ = 261,6 MPa-1

τ = 151,73 MPa-1

Kvà K: hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi.



 =0,88 và =0,81: hệ số kích thước( theo bảng 10.4 sách 2)

δa , δm : biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

δmj = 0, δaj = δmax = Mj

τa, τm : biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện j -Đối với tiết diện tròn

Wj=π dj

3

32

-Đối với tiết diện có 1 rãnh then

Wj=π dj

3

32 −b .t1.(dj−t1)2

2dj

Khi trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động :

τmj=τmaxj

2 = Tj

2Woj

-Đối với tiết diện 1 rãnh then

Woj=π dj

3

16−b . t1.(dj−t1)2

2dj

ψσ , ψτ : Hệ số chỉ đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra bảng 10.7 ta có ψ = 0,05, ψ = 0σ τ

W và Wo : momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện của trục.

 Các hệ số Kdj, Kdj

với các tiết diện nguy hiểm được tính theo :

Kδdj= Kδ εδ+Kx−1 Ky Kτdj= Kτ ετ+Kx−1 Ky -Tra bảng 10.8: Kx=1,06

Ky=2.4

-Tra bảng 10.10: chọn εδ, ετ

- Tra bảng 10.12: Kδ=2,36

Kτ=1,55

- Chọn kiểu lắp then k6

Các thông số cơ bản trên trục:

Trục d (mm) b (mm) t mm)1

I 30 19 4

II 45 25 5

Các thông số kiểm nghiệm:

Kiểm nghiệm trục tại mặt cắt có lắp bánh răng:

Trục Kδdj Kτdj δmax Woj τmj Sδj Sτj S

I 1,14 0,82 20,47 3981,12 7,07 11,21 26,17 10,3

II 1,14 0,82 20,09 11947,62 10,32 11.42 19,92 9,91

Ta có : S≥[S]=2,5 Đạt yêu cầu.

PHẦN V. TÍNH CHỌN THEN CHO CÁC TRỤC VÀ KIỂM NGHIỆM THEN

Chọn then tại các vị trí có đai, bánh răng và khớp nối (bảng phụ lục 13.1 sách 2) Chiều rộng then: b (mm)

Chiều cao then: h( mm)

Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 (mm) Chiều sâu rãnh then trên mayơ: t2 (mm)

Trục Đường kính b H t1 t2 Bán kính góc lượn của bánh răng (Min) Bán kính góc lượn của bánh răng (Max) I 28 8 7 4 2,8 0,16 0,25 II 40 12 8 5 3,3 0,25 0,4 Bảng 9.1 [1] Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt:

σ d ¿ 2T

[d . lt.(h−t1)] ≤[σd]

τc= 2T

d . lt.b≤[τc] Trong đó

T: Mômen xoắn trên trục d: Đường kính trục lt, b, h, t: Kích thước then

[d]: Ứng suất dập cho phép ( MPa)

[c ]: ứng suất cắt cho phép (MPa)

[c] = (60..90).2/3 = 40..60 MPa chọn [ c] = 60 MPa  (Giá trị tính được không được qua giá trị cho phép 5%) Bảng kiểm nghiệm then:

Vị trí tại Ứng suất dập (MPa)d Ứng suất cắt (MPa)c

Bánh răng trụ nhỏ 41,91 20,02 Bánh răng trụ lớn 80,11 20,02 PHẦN VI. Ổ LĂN 1.Trục I: 1.1.Chọn loại ổ lăn: -Vì trục 1 lắp bánh răng trụ và ¿ Fa Fr4=0,38EQ(855,69,1235,56¿>0,3 nên ta chọn ổ bi đỡchặn 1 dãy cấp chính xác bình thường (0), độ đảo hướng tâm 20µm.

-Đường kính ổ lăn : dol=25mm⇒ chọn ổ bi đ ỡchặn 1 dãy cỡ trung nhẹ hẹp kí hiệu 46305 Có: C=21,10 kN, C0=14,90kN , α=12° . Theo 11.1: Cd=Qm√L Với m=3 vì ổ bi đỡ ch nặ . Lh=5.320 .8 .1 16640= (giờ) L= 60.n . Lh 106 = 60.261,11 .16640 106 =260,69(tri uệ vòng)

1.2. Kiểm nghiệm khả năng tải động

Q = (X.V . Fr+Y . Fa¿ . kt. kđ

Trong đó: V=1 kt=1

kđ=(1…1,2)

-Lực hướng tâm lên các ổ:

FrB=√R2Bx +RBy2 =√(1793,28)2 +(−1209,74)2 =2163,17 (N) FrD=√RDx2 +R2Dy =√(793,76)2 +(−33,8)2 = 794,48 (N) Ta có: lge0=[lg(FrB C0)−1,144] 4,73 => e0=¿ 1,64

FsB=e0. FrB=1,64.2163,17=3547,6(N) lge1=[lg(FrD C0)−1,144] 4,73 => e1=1,33 FsD=e0. FrD=1,33.794,48=1056,65(N)

-Dựa vào bảng 11.5 và sơ đồ trục 2:

Ʃ FaB=FsD−Fa1=1056,65 304,49− =752,16(N) Ʃ FaD=FsB+Fa1=3547,6+304,49=3852,49(N) Vì: Ʃ FaB<FsB⇒FaB=3547,6(N) Ʃ FaD>FsD⇒FaD=3852,49(N) Tính tỷ số: FaD V FrD=3852,49 1.794,78=4,84>eD ⇒ Theo bảng 11.4: XA=1; YA=0 FaB VFrB=3852,49 2163,17=1,80>eB ⇒XB=0,56; YB=1,45 1.1.794,48 0.1056,65+ .1.1 ⇒QD=¿  QD=794,48N QB=(0,56.1.2163,17 1,45.3852,49+ ).1 .1(N)  QB=6797,49N

⇒ QB chịu tải trọng lớn hơn

QA=√mƩ(QimLi)

¿Q0m √(Q0 Q0) m .Lh1 Lh+(Q1 Q0) m .Lh2 Lh = 3508,96 (N) Cd=QEm√L=3508,96.3√184,37 19971,4= (N) Cd≤ C

⇒ Ổ đảm bảo khả năng tải động.

1.3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Tra bảng 11.6 ổ bi đỡ chặn Xo = 0,5 và Yo = 0,47

QtA = X0. FrA+Y0. FaA =0,5.2845,31+0,47.1052,76=1917,45 (N) < C0

QtB=0,5.1656,83+0,47.1908,45=1724,88 (N) < C 0 Kết luận: Các ổ lăn đã chọn đều đạt yêu cầu về độ bền.

2. Trục II 2.1. Chọn loại ổ

- Vì trục 2 lắp bánh răng trụ và Fa

Fr0

=0,437>0,3 nên ta chọn ổ bi đỡ chặn 1 dãy cấp chính xác bình thường (0), độ đảo hướng tâm 20µm.

- Đường kính ổ lăn : dol=40mm⇒ chọn ổ bi đỡ chặn 1 dãy cỡ trung hẹp kí hiệu 46208

Theo 11.1: Cd=Qm√L

Với m = 3 vì ổ bi đỡ chặn L = 60.n . Lh

106 = 60.60,02 .12800106 =46,09(tri uệ vòng)

2.2. Kiểm nghiệm khả năng tải động

Q = (X.V . Fr+Y . Fa¿ . kt. kđ

Trong đó: V = 1; kt=1 ; kđ=1 -Lực hướng tâm lên các ổ:

Fℜ=√R2Ex +REy2 =2125,69 (N) FrG=√RGx2 +R2Gy = 1957,95 (N) Ta có: lge0=[lg(F0 C0)−1,144] 4,73 => e0=0,34 FsE=e0. Fℜ=0,34.2125,69=722,7(N) lge1=[lg(F1 C0)−1,144] 4,73 => e1=0,34

FsG=e1. FrG=0,34.1957,95=665,7(N) - Dựa vào bảng 11.5: Ʃ FaE=FsG−Fa1=665,7−855,69=−189,99(N) Ʃ FaG=FsE+Fa1=722,7+855,69=1578,43(N) Vì: Ʃ FaE<FsE⇒FaE=722,7(N) Ʃ FaG>FsG⇒FaG=1578,43(N) Tính tỷ số: FaE V Fℜ =722,73 1.125,69=0,34≤e0 ⇒ Theo bảng 11.4: XE=1; YE=0. FaG VFrG= 1578,43 1.1957,95=0,8>e1 ⇒XG=0,45; YG=1,62 ⇒QG=(0,45.1 .1957,95+1,62.1578,43).1 .1  QG=3438,13N QE¿=¿ 1.1.21225,69+0.722,7).1.1  QE=2125,69N

⇒ QG chịu tải trọng lớn hơn

QE=m√Ʃ(Qim Li) ƩLi ¿QGm√(Q0 Q1) m .Lh1 Lh+(Q1 Q1) m .Lh2 Lh = 3438,13 (N) Cd=QEm√L=3438,13.3 √185 12327,07= (N) < C

⇒ Ổ đảm bảo khả năng tải động.

2.3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Tra bảng 11.6 ổ bi đỡ Xo = 0,5 và Yo = 0,47

QtE = X0. Fℜ+Y0. FaE = 0,5.2125,69 + 0,47.722,73 = 1402,53<C0

QtG = 0,5.1957,95 + 0,47.1578,43 = 1720,84 N < C0

Kết luận: Các ổ lăn đã chọn thỏa mãn điều kiện bền.

1. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc :

Vỏ hộp giảm tốc

Công dụng: Đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm.

Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ… Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ.

Vật liệu làm vỏ: gang xám GX15-32 Phương pháp gia công: đúc

Mặt đáy về phía lỗ tháo dầu với độ dốc 2% và ngay tại chỗ tháo dầu lõm xuống.

Chọn bề mặt lắp ghép và thân

- Bề mặt lắp ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) thường đi qua đường tâm các trục

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế

Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

TÊN GỌI BIỂU THỨC TÍNH TOÁN

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03.a + 3 = 8(mm)

δ1 = 0,9. δ =7 (mm) Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h Độ dốc e =(0,8 … 1) δ = (6,4…8) chọn e = 7 mm chọn h = 56 mm Khoảng 2o Đường kính: Bulông nền, d1 Bulông cạnh ổ, d2 Bulông ghép bích nắp và thân, d3 Vít ghép lắp ổ, d4

Vít ghép lắp cửa thăm dầu, d5

d1 > 0,04.a+10 = 15,8 => d =M161 d2 = ( 0,7… 0,8)d =16 => M141 d3 = ( 0,8… 0,9)d = 12,8 => M122 d4 = ( 0,6 … 0,7)d =9,6 => M102 d5 = ( 0,5 … 0,6)d = 8 => M82 Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3 Chiều dày bích nắp hộp, S4 Bề rộng bích nắp hộp và thân K3

S3 =(1,4 … 1,8)d =20 mm3 S4 = ( 0,9…1)S = 20 mm3

Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, D3, D2 Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 Chiều cao h Định theo kích thước nắp ổ Trục I: D2=98 , D3=122 Trục 2:d3=140,d2=116 K2 =E + R + (3…5) mm = 48 mm2 2 E2= 1,6d = 22,4 mm => lấy 252 R2 = 1,3 d = 18,2 mm=> lấy 192 k =1,2d =16,8 mm=> lấy 172

h: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thước mặt tựa

Mặt đế hộp:

Chiều dày: Khi không có phần lồi S1

Bề rộng mặt đế hộp, K và q1

S1 = (1,3 ¸ 1,5) d = (1,3..1,5).16= 20..24mm1 K1 = 3.d = 48 mm 1

q = K + 21 δ = 64 mm; Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau. ∆ ≥(1÷1,2)δ=(7,65…9,18)ch nọ =10 ∆1≥(3÷5)δ=(24…40ch nọ =30) ∆ ≥8 10= Số lượng bulông nền Z Z = ( L + B ) / ( 200…300) Chọn Z=3 2. Các chi tiết khác 2.1. Vòng móc:

Tên chi tiết: Vòng móc

Chức năng: để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường lắp thêm vòng móc

Vật liệu: thép 20 Số lượng: 2 chiếc

Tên chi tiết: Chốt định vị

Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Chọn loại chốt định vị là chốt hình côn

Thông số kích thước: Bảng 18.4b ( sách 1)ta được:

d1 c l d

1,6 36 10

Tên chi tiết: cửa thăm

Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi.

Thông số kích thước: tra bảng 18.5 ( sách 2 )ta được

A B C R Vít Số lượng

60 40 22 2 M10 4

Tên chi tiết: nút thông hơi

Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi.

Thông số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

A B C D E G H I K L M N O P Q R S

M2715 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

Tên chi tiết: nút tháo dầu

Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất. Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu. Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

d b m f L c q D S D0

M10× 15 9 3 28 2,5 17,8 23 17 20

Tên chi tiết: que thăm dầu. Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc. Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngoài.

Số lượng 1 chiếc 6 30 3 5 18 6 9 12 12

2.7. Nắp ổ

Che chắn ổ khỏi bụi bên ngoài Làm từ vật liệu GX 15-32.

(Các kích thước đã tính ở phần vỏ hộp )

2.8. Vít tách nắp và thân hộp giảm tốc

Có tác dụng tách nắp và thân hộp giảm tốc, vít M12x45

Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ. Những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và bị han gỉ. Ngoài ra, vòng phớt còn đề phòng dầu chảy ra ngoài. Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào vòng phớt. Vòng phớt được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng. Tuy nhiên có nhược điểm là chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt trục có độ nhám cao.

2.10. Vòng chắn dầu

Chi tiết vòng chắn dầu

 Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài.

 Thông số kích thước vòng chắn dầu

PHẦN VIII: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 1. Bôi trơn hộp giảm tốc:

Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Trong phần thiết kế bánh răng, điều kiện bôi trơn đã được thỏa mãn vì vậy ta chọn phương pháp bôi trơn bằng dầu. Để kiểm tra mức dầu trong hộp, đảm bảo tốt công việc bôi trơn cho bộ truyền của hộp giảm tốc với vận tốc 1…2,5 (m/s). Theo bảng 18.11 ( sách 1)dùng dầu nhớt ở t0 = 50° (100°) C có độ nhớt 186. Theo bảng 18.13 ( sách 1) với dầu AK15. Độ nhớt ≥ 135. Khối lượng riêng ở 20°C là 0,886…0,926 (g/cm3 ).

Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc:

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị che đậy, hay bị bụi bặm bám vào ta chọn bôi trơn định kì bằng mỡ.

Khi ổ được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị mài mòn bởi vì chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại trực tiếp tiếp xúc với nhau. Ma sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếng ồn. Ta sử dụng mỡ bôi trơn bởi vì so với dầu thì mỡ được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm. Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều. Theo bảng 15.15a ( sách 1) ta chọn loại mỡ có ký hiệu LGMT2 do hãng SKF sản xuất. Mỡ tra vào ổ chiếm 1/2 thể tích của bộ phận ổ.

2. Dung sai và lắp ghép

Căn cứ vào các yêu cầu làm việc của từng chi tiết trong hộp giảm tốc, ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

Dung sai ổ lăn

Vòng trong ổ lăn chịu tải tuần hoàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vòng ổ không trượt trên bề mặt trục khi làm việc. Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dôi, tạo điều kiện mòn đều ổ (trong quá trình làm việc nó sẽ quay làm mòn đều). Vòng ngoài của ổ lăn không quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ. Để ổ có thể di chuyển dọc trục khi nhiệt độ tăng trong quá trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7.

Lắp ghép bánh răng trên trục:

Do bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, khả năng định tâm phải đảm bảo, không di trượt dọc trục, do đó ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6.

Lắp ghép then

Theo chiều rộng, chọn kiểu lắp trên trục là N9/h9 và kiểu lắp trên bạc là D10/h9

Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then là h11. Theo chiều dài, sai lệch giới hạn kích thước then là h14.