Chọn đường kính trục tang d= 60mm
Lực do bộ truyền xích tác dụng lên trục Fr2 =421,67(N) với góc đặt động cơ là 30⁰
Vật liệu thép CT45 có σb = 750 Mpa, ứng suất xoắn cho phép [𝜏]=15 ÷ 30 MPa.
Lực hướng tâm:
(N) Momen xoắn trên trục công tác:
Đường kính sơ bộ trục:
⇒ Chọn d=20 mm
Chiều rộng ổ lăn trên trục:
Với d=20mm ⇒ Chọn ổ lănb0=15mm
Chiều dài moay ơ đĩa xích:
l22 = (1,2 ÷ 1,5) dsb = (1,2 ÷ 1,5).20 = 24 ÷ 30 (mm) Chọn l22 = 28(mm)
Các lực tác dụng theo phương y:
Trọng lượng của con lăn: P1= 40 (N)
Trọng lượng của nhông xích: P2= 5 (N)
Trọng lượng của sản phẩm:
(N) Sơ đồ đặt lực chung của 2 trục:
Phản lực ở 2 ổ bi Y1 và Y2 :
{¿Y1+Y2=P1+P2+Fr2.sin(30)+P
¿258Y1+28Y2−143(P1+P)=0 ⇒{¿Y1=48,90(N)
¿Y2=317,29(N)
Các lực tác dụng theo phương x: Lực do băng tải tác dụng lên con lăn:
Fms = Pμ= 110,36.0,3= 33,11 (N) (2.9)
Phản lực của 2 ổ bi X1 và X2:
¿
Biểu đồ momen:
Tính toán đường kính trục: Gọi đường kính các đoạn trục lắp bánh răng, ổ lăn 1, băng tải, ổ lăn 2 lần lượt là d0, d1, d2, d3
Mtd1 = 12100,34 (N.mm)
Mtd2 = 24430,96 (N.mm)
Tra bảng 3.12, ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục là [𝜎]= 63 Mp
Vậy chọn đường kính là: d0 = 15 mm; d1 = 20 mm; d2 = 20 mm
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :
d1 = d3 = 20 mm (Đoạn trục lắp với ổ lăn)
d0 = 15 mm (Đoạn trục lắp với đĩa xích)
d2 = 60 mm (Đoạn trục lắp với băng tải)
Chọn then và kiểm nghiệm then:
Then được lắp tại đĩa xích trên trục: d0 = 15 mm
Tra bảng 3.12 có:
chiều rộng then: b= 5 (mm)
chiều cao then: h= 5 (mm)
chiều sâu rãnh then trên trục t1= 3 (mm)
chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 2,3 (mm)
chiều dài then: l= (0,8 ÷ 0,9).lm= (0,8 ÷ 0,9).28= 22,4 ÷ 25,2 → Chọn l= 25 (mm)
Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt:
Ta có điều kiện bền dập và bền cắt: {σd= 2T
d.lt(h−t1)≤[σd]
τc=d .l2T
t.b ≤[τc]
Bảng 3.14: Ứng suất dập cho phép đối với mối ghép then
Theo bảng 3.14, dạng lắp cố định, vật liệu may- ơ bằng thép và chế độ tải trọng va đập nhẹ
{ [σd]=100(Mpa)
[τc]=(40÷60)(Mpa)dolàm việc vađậpnhẹ gây nên
Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp bánh răng: {σd= 2T
d.lt.(h−t1)=15.252.2626,88.(5−3)=7,00(Mpa)<[σd]
τc=d .l2T
t.b=2.2626,8815.25 .5 =2,80(Mpa)<[τc]
Vậy then thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt.
Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:
Trong đó : [𝑠] - hệ số an toàn cho phép, thông thường [𝑠] = 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ
cứng [𝑠] = 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)
sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j:
Trong đó σ-1 và τ-1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng. Có thể lấy gần đúng:
σ-1 = 0,436 = 0,436.600 = 261,6 Mpa
τ-1 = 0,58 = 0,58.261,6 = 151,73 Mpa
, , , là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết
diện j , do quay trục một chiều:
và
Với Wj ,Woj là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục.
ψσ,ψτ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra bảng 10.7 tr197 với = 600Mpa ta có: ψσ= 0,05 và ψτ = 0
Kσdj, Kτdj là hệ số xác định theo công thức sau:
Trong đó : Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương
pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 tr197
Với độ nhẵn Ra và = 600 Mpa ta có Kx = 1,06.
Ky - hệ số tăng bền trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề
mặt, cơ tính vật liệu. Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó Ky
εσ, ετ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi
Kσ,Kτ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất.
Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:
{¿Mj=21635,19Nmm
¿T=2626,88Nmm
¿d1=20mm
Tra bảng 3.13 kết hợp với d1 =20 mm ta có:
Do vị trí này lắp ổ lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra. Chọn kiểu lắp k6, tra bảng 10.11 {Kσ εσ =2,06 Kτ ετ =1,64 {Kσdj= Kσ εσ +Kx−1 Ky =2,06+1,061 −1=2,12 Kτdj= Kτ ετ +Kx−1 Ky =1,64+1,061 −1=1,7 {sσj=K σ−1 σdj.σaj+ψσ.σmj=2,12. 27,54261,6+0,05.0=4,48 sτj= τ−1 Kτdj.τaj+ψτ.τmj=1,7.0,84151,73+0.7,71=106,25 ⇒sj= sσj. sτj √sσj2+sτj2= 4,48.106,25 √4,482+106,252=4,48≥[s]
Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn:
Chọn ổ lăn: Do trục không chịu ảnh hưởng của lực dọc trục nên ta chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy.
Chọn sơ đồ kích thước ổ: Với kích thước trục như hình và đường kính ngõng trục d = 20 (mm), tra bảng 2.7 Phụ lục ta chọn được ổ lăn kí hiệu 1000904 với đường kính trong d = 20(mm), đường kính ngoài D = 37(mm), khả năng tải động C=
5,14(kN), khả năng tải tĩnh C0=3,12(kN).
Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:
Tải trọng động quy ước:
Q=(XV Fr+Y Fa)ktkđ
Trong đó Fr – tải trọng hướng tâm:
Fr =√X12+Y21=√205,792+48,902=211,52
Fa – tải trọng dọc trục: Fa = 0
kt – hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ: kt = 1 (T<100oC) kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng: kd = 1
X – hệ số tải trọng hướng tâm: X = 1 Y – hệ số tải trọng dọc trục: Y = 0 V – hệ số kể đến vòng nào quay. V= 1 => Q = 211,52 (N)
Tra bảng 11.2 chọn tuổi thọ của ổ lăn Lh = 3x103 (giờ)
Tuổi thọ tính bằng vòng quay của ổ:
L=60.nbt. Lh
106 =60.10,5 .3.103
106 =1,89 (triệu vòng)
Khả năng tải động của ổ lăn:
Cd=Qm√L=211,52.√31,89=0,26kN < C = 5,14 kN