4.2.4a, Trục I
* Kiểm tra trục về độ bền mỏi :
Từ biểu đồ momen và kết cấu trục ,nhận thấy nút 0 và nút 3 là các nút tiết diện nguy hiểm
Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: Sj=[S]
[S] : Hệ số an toàn cho phép, [S]=3 (do trục cần tăng độ cứng) - Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
Sσj= - Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp Sτj= - Giới hạn bền của trục vít
σb=850Mpa ( Thép CT45) σ-1=0,436.σb=0,436.850=370,6 - Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
τ-1=0,58.σ-1=0,58.370,6=214,95 - Hệ số ảnh hưởng ứng suất uốn trung bình đến độ bền mỏi Với σb=850Mpa
Ψσ=0,1
Ψτ=0,05 + Xét tại nút 0
Chọn phương pháp gia công đạt Ra ( 0,32….0,16) mm, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt : Kx =1
Chọn phương pháp chỉ mài nhẵn và tôi bằng dòng điện cao tần ,ta có hệ số tăng bề mặt trục Ky =1,5
Với đường kính trục d0 =35 mm, kiểu lắp k6 ,ta có tỷ số =3,09, =2,35 Kσd0==2,06
Kτdo==1,57 Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
σm0=0 σa0=σmax0= Momen cản uốn :
Trục có tiết diện tròn => W0===26961,24 mm2
σa0=σmax0===5,67 Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
τm0=0 τa0=τmax0= W00===53922,5 τa0=τmax0== 2,4 Vậy Sσ0===31,73 Sτ0===83,59 S0==29,66>[S] Suy ra tại nút 0 trục đủ độ bền + Xét tại nút 3
Đường kính trục d3 = 70 mm, hệ số ảnh hưởng đến ứng suất uốn và xoắn : εσ=0,76
Hệ số tập trung ứng suất uốn và xoắn Kσ=2,4 Kτ=1,8 Kσd3==2,11 Kτd3==1,64 Momen cản uốn : Trục có tiết diện tròn => W3===33673,95 mm2 σa3=σmax3===32,6
Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng τm3=0 τa3=τmax3= W03===67347,89 τa3=τmax3== =1,95 Vậy Sσ3===5,39 Sτ3===98,5 S0==5,38>[S] Suy ra tại nút 3 trục đủ độ bền * Kiểm tra trục về độ bền tĩnh : σch=580(Mpa) Ta có: σtd=[σ]=0,8.σch=464 Trong đó: σ===31,97 τ===1,91
4.2.4b, Kiểm nghiệm bền trục I bằng phần mềm SOLIDWORDS Simulation
Thông số đầu vào:
Bảng 3 : Các lực tác dụng lên trục I Hình 12 : Biểu đồ đặt lực Kết quả : Fx0 773,8 Fx1 1102,3 Fy0 638,7 Fy1 3802,3 Fkn 1324 Ft1 1652,5 Fa1 12171 Fr1 4441
Hình 13 : Biểu đồ ứng suất
Nhận xét:
Vùng màu vàng là vùng chịu ứng suất lớn nhất có : [δ] = 4,184.106(N/m2)< 2,07. 1011 (N/m2)
=> Chi tiết đủ độ bền
4.2.4c, Trục II
* Kiểm tra trục về độ bền mỏi:
Từ biểu đồ momen và kết cấu trục ,nhận thấy nút 1 và nút 2 là các nút tiết diện nguy hiểm
Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: Sj=[S]
[S] : Hệ số an toàn cho phép, [S]=3(trục cần tăng độ cứng vì tải trọng cao) - Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất uốn
Sσj= - Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất xoắn
Sτj= - Giới hạn bền của trục vít
σb=850Mpa(vật liệu làm trục là thép 45) σ-1=0,436.σb=0,436.850=370,6 - Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
τ-1=0,58.σ-1=0,58.370,6=214,95 - Hệ số ảnh hưởng ứng suất uốn trung bình đến độ bền mỏi Với σb=850Mpa
Ψσ=0,1
Ψτ=0,05 + Xét tại nút 1
Kσdj=
Chọn phương pháp gia công đạt Ra ( 0,32….0,16) mm, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt : Kx =1
Chọn phương pháp chỉ mài nhẵn và tôi bằng dòng điện cao tần ,ta có hệ số tăng bề mặt trục Ky =1,5 Với đường kính trục d0 =110 mm, Kiểu lắp k6 ,ta có tỷ số =3,09 Kσd1==2,06 Kiểu lắp k6 ,ta có tỷ số =2,35 Kτd1==1,57 Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
σm1=0 σa1=σmax1= Momen cản uốn :
Trục có tiết diện tròn => W1===130670 mm2
σa1=σmax1===43,1
Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng τm1=0 τa1=τmax1= W01===261341,2
Vậy Sσ1===4,17 Sτ1===16,3 S1==4,04 >[S] Suy ra tại nút 1 trục đủ độ bền + Xét tại nút 2 Đường kính trục d2 = 115 mm Kiểu lắp k6 ,ta có tỷ số =3,09 Kσd2==2,06 Kiểu lắp k6 ,ta có tỷ số =2,35 Kτd2==1,57 Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
σm2=0 σa2=σmax2= Trục có tiết diện tròn => W2===149311,6 mm2
σa2=σmax2===23,4 Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
τm2=0 τa2=τmax2= W02===298623,1 τa2=τmax2== 10,76 Vậy Sσ2===7,7 Sτ2===18,64 S2==7,1 >[S] Suy ra tại nút 2 trục đủ độ bền
4.2.4d, Kiểm nghiệm bền trục II bằng phần mềm SOLIDWORDS Simulation
Thông số đầu vào:
Bảng 4 : Các lực tác dụng lên trục II Fx0 13621,7 Fx1 13635,7 Fy0 30200,4 Fy1 67161,5 Sx 12185 Sy 41402,1
Hình 14 : Biểu đồ đặt lưc
Kết quả:
Hình 15 : Biểu đồ ứng suất
Nhận xét :
Vùng màu cam là vùng chịu ứng suất lớn nhất có : [δ] = 5,46.109 (N/m2)<2,07. 1011 (N/m2)
CHƯƠNG 5: Tính toán thân hộp
* Chiêu dày :
Chiều dày thân hộp: δ=0,003.a+3= 13 (mm) Chiều dày nắp hộp : δ1= 0,9.δ = 13 (mm)
* Gân tăng cứng :
Chiều dày :e= (0,8…1) δ= 12 (mm) Chiều cao: h<5δ=65 (mm) Độ dốc: 2° * Đường kính: Bulong nền: d1>0,04.a+10 : M24 Bulong cạnh ổ: d2=(0,7…0,8)d1 : M18 Bulong ghép bích nắp và thân : d3=(0,8…0,9)d2 : M16 Vít ghép nắp ổ: d4=(0,6…0,7)d2 : M12 Vít ghép nắp cửa thăm: d5=(0,5..0,6)d2 : M10 * Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân hộp: S3=(1,4..1,8)d3 = 18 (mm) Chiều dày bích nắp hộp: S4=(0,9…1)S3 = 15 (mm) Bề rộng bích nắp và thân: K3=K2-(3…5) = 50 (mm) Chiều dày đế : S=S4 = 34 (mm)
Bánh răng và thành chân hộp: Δ= 15 (mm)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 & 2.
PGS.TS.Trịnh Chất – TS.Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục - 2006. [2]. Tính toán máy trục.
Huỳnh Văn Hoàng- Đào Trọng Trường . Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - 1975 . [3]. Thang máy cấu tạo – lựa chọn lắp đặt và sử dụng .
PGS.TS.Vũ Liêm Chính - TS.Phạm Quang Dũng – ThS.Hoa Văn Ngữ Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - 2004.