II. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ĐOẠN TRỤC
3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép hợp kim 20X, thắm cacbon có b= 600 Mpa σ-1 và τ-1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng.
σ-1= 0,436σb= 0,436.600 = 261,6 τ-1= 0,58σ-1= 0,58.261,6 = 151,7 Điều kiện (10.19) [TKHDD - I]:
𝑠𝑗 = 𝑠𝜎𝑗𝑠𝜏𝑗 √𝑠𝜎𝑗2 + 𝑠𝜏𝑗2
≥ [𝑠] = 2,5 ÷ 3(𝑘ℎơ𝑛𝑔 𝑐ầ𝑛 𝑘𝑖ể𝑚 𝑡𝑟𝑎 độ 𝑐ứ𝑛𝑔)
sσj là hệ số an tồn chỉ xét riêng ứng suất pháp. Theo cơng thức (10.20) [TKHDD - I] :
𝑠𝜎𝑗 = 𝜎−1
39
sτj là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp. Theo công thức (10.21) [TKHDD - I] :
𝑠𝜏𝑗 = 𝜏−1
𝐾𝜏𝑑𝑗. 𝜏𝑎𝑗 + 𝛹𝜏. 𝜏𝑚𝑗 Tra bảng (10.7) [TKHDD - I]:
𝛹𝜎 = 0,05; 𝛹𝜏 = 0
Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng. Theo cơng thức (10.22) [TKHDD - I]:
𝜎𝑚𝑗 = 0; 𝜎𝑎𝑗 = 𝑀𝑢𝑗/𝑊
Trục quay một chiều, ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động. Theo công thức (10.23) [TKHDD - I]:
τmj = τaj = τmaxj/2 = Tj/(2Woj)
Theo kết cấu và biểu đồ momen trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra độ bền mỏi:
Trục 1: tiết diện C1 lắp bánh răng. Trục 2: tiết diện B2, C2 lắp bánh răng. Trục 3: tiết diện C3 lắp bánh răng. Chọn lắp ghép:
Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh đai, nối trục, bánh răng theo k6 kết hợp với lắp then.
Momen cản uốn W đối với trục có 1 then. Tra bảng (10.6) [TKHDD - I]:
𝑊 =𝜋.𝑑𝑗
3
32 −𝑏.𝑡1(𝑑𝑗−𝑡1)
2
𝑑𝑗
Moment cản xoắn Wo đối với trục có 1 then. Tra bảng (10.6) [TKHDD - I]: 𝑊0 =𝜋. 𝑑𝑗
3
16 −
𝑏. 𝑡1(𝑑𝑗 − 𝑡1)2 2𝑑𝑗
Tra bảng (9.1a) [TKHDD - I] ta có kích thước then bằng, trị số momen cản uốn và xoắn ứng với các tiết diện trục như sau:
40 Tiết diện Đường kính
trục (mm) bxh t1 Wj Woj C1 42 12x8 5,5 12053,8 24434,7 B2 65 18x11 9 26526,8 53705,3 C2 70 20x12 9 33195,3 67108,6 B3 85 22x14 12 83302,2 167910
Kσdj và Kτdj xác định theo công thức (10.25); (10.26) [TKHDD - I]: Kσdj= (Kσ/εσ + Kx – 1)/ Ky
Kτdj= (Kτ/ετ + Kx – 1)/ Ky
Tra bảng (10.8);(10.9) [TKHDD - I] ta có:
Các trục được gia cơng bằng máy tiện,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám Ra = 2,5÷0,63. Kx = 1,1
Khơng dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1
Tra bảng (10.11) [TKHDD - I] và kết quả tính tốn được ghi vào bảng sau: Tiết diện d(mm) Kσ/εσ Kτ/ετ Kσd Kτd 𝑠𝜎 𝑠𝜏 σaj τaj s C1 42 2,54 1,92 2,64 2,02 5,03 37,62 27,89 2,76 4,98 B2 65 3,1 2,35 3,2 3,3 3,01 16,37 38,45 3,92 2,96 C2 70 3,1 2,35 3,2 3,3 2,99 10,22 38,77 6,28 2,86 B3 85 3,1 2,35 3,2 3,3 2,95 7,07 39,25 9,07 2,72
Ta thấy các tiết diện nguy hiểm trên trục đều đảm bảo an toàn về mỏi.