Trục khuỷu – tay biên

Chương 4 : TÍNH TỐN THIẾT KẾMÁY

4.1 Trục khuỷu – tay biên

4.1.1 Cấu tạo vật liệu trục khuỷu:

Trục khuỷu là chi tiết quan trọng trong máy ép trục khuỷu nó có hấu hết ở các máy ép cơ khí. Trục khuỷu có nhiều dạng tùy thuộc vào lực ép danh nghĩa, độ lớn hành trình và 1 số yếu tố công nghệ ...

Dựa vào cấu tạo trục khuỷu mà người ta chia ra các loại trục khuỷu như sau: - Trục khuỷu có má ( thường gọi là trục khuỷu) và trục khuỷu khơng có má. - Trục khuỷu tay biên

-Trục khuỷu lệch tâm

- Trục lắp bánh răng lệch tâm

Loại trục tay quay: thường dùng trong các máy ép 1 trục. Loại này lực tác dụng thường lệch về 1 phía của trục. Để giảm ứng suất uốn trong 1 vài máy ép người ta cấu tạo thêm 1 ổ đỡ phụ ở đầu mút công sôn của trục. Hiện nay người ta cũng dùng trục 1 khuỷu có má cho các máy ép có lực nhỏ hơn 1 MH= 100 tấn, loại trục khuỷu có má được dùng phổ biến nhất trong các máy ép vạn năng cỡ nhỏ. Đối với máy cần lực lớn hơn hoặc đầu trượt rộng người ta thường dùng trục nhiều khuỷu có hành trình lớn hơn.

Trong các máy ép có hành trình khơng lớn (máy ép dập nổi, máy tóp, máy vuốt, máy cắt và máy ép vạn năng). Thơng thường hành trình nhỏ hơn đường kính trục người ta dùng loại trục lệch tâm. Trục lệch tâm có độ cứng cao hơn trục khuỷu và chúng được dùng trong các máy trục khuỷu dậpp nóng và các máy ép tự động dập tấm có hành trình ngắn hoặc dài.

Loại dẫn động bánh răng lệch tâm có trục bất động sau này được dùng nhiều do chế tạo đơn giản. Khi hành trình lớn S=(500800mm), bánh răng lắp liền với ngõng biên cịn khi hành trình q lớn người ta sử dụng bánh răng với chất lắp gép.

Đối với loại máy ẻp trục khuỷu dập long đền ta chọn loại trục 1 khuyiủ có má,đây là loại trục được dùng chủ yếu trong các máy ép vạn năng cỡ nhỏ

Vật liệu chế tạo trục là thép 45, được chế tạo bằng phương pháp rèn trên các máy ép thủy lực ,sau khi gia cơng cơ trục đem thường hóa.Ngõng trục và ngõng biên được mài và dánh bóng, tăng độ bền lâu của trục bề mặt ngõng trục sau khi thường hóa được lăn ép nhất là chỗ góc lượn ở ngõng lắp biên với má khuỷu.

Với nội dung đồ án này là thiết kếmáy ép trục khuỷu 63 tấn ,nên ta chọn loại trục là trục 1 khuỷu có má.

4.1.2 Tính tốn trục khuỷu :

Đường kính ngõng trục do ; tính theo cơng thứckinh nghiệm;

Do ≈ 14.√𝑃𝐻+ 0.02 = 14. √2 + 0.02 =19,9 mm

Chọn d0= 20 mm

Các kích thước cịn lại của trục khuỷu được tính theo bảng I xuất phát từ d

+ Đường kính ngõng nắp biên dA= (1,2|1.5)d0 = (1,2|1,5).20= (24|30) mmChọn dA = 30 mm

+ Chiều dài ngõng trục l 0 = (1,7 |2,5)d 0 = (34÷50) chọn l 0 =50mm

+ Chiều dài l k =2,8d 0 =2,8.20=56 mm chọn l k = 100 mm

+ Chiều dài ngõng biên lm = (1,3 |2,1)d0 = (26 |42) mm

Chọn lm = 40 mm

+ Chiều dài: b= (0.62÷0,85)=(12,4÷17) chọn b=17 mm

+ Chiều dài a = (1,6 |1,8)d0 = (32 ÷36)mm .Chọn a=36mm

Bán kính góc lượn r = (0,06 |0,1)d0 = (1,2 |2)mm. Chọn r=2mm + Chiều dài may ơ nắp cứng với trục :

l1 = (2,9 ÷3,3)d0 = (58÷66) mm Chọn l1 = 60 mm

SVTH: VĂN BÁ HÀNG – BÙI ĐỨC DƯ 51



- Lực cho phép theo độ bền của trục tại tiết diện B-B được truyền động bằng bánh rang. Sơ đồ tính tốn trục khuỷu:

Áp dụng phương pháp tính trục ứng với trường hợp truyền động 1 phía bằng bánh đai:

PBB= 0,1.𝑑0.

3𝜎−1𝑢

𝑛.𝑘3√0,004𝑙𝑜2.∅𝜎𝐵+(0,5.𝑚𝑘+0,085𝑑𝑜)2.∅𝑟𝐵

Trong đó : - n là hệ số an toàn lấy n=1,5

- k3 là hệ số tải trọng tương đương , ứng với máy ép vạn năng : k3 = 0,8 -  B là hằng số bền lâu khi uốn tại tiêt diện B-B tra bảng 3P ta có :

-∅𝜎𝑏=0,25[𝜓𝜎 + 𝑘𝜎

𝜀𝜎.(1−∇𝜎]2

- Thép 45 : Ψ𝜎 = 0,14

+ K Là hệ số tập trung ứng suất khi uốn tr bảng 10.13 ( tính tốn thiết kế dẫn động cơ khí). 𝑘𝜎=3,5 +  là hệ số tính đến độ nhẵn bề mặt khi uốn , bề mặt cắt gọt : ∇𝜎= 0,1

+  là hệ số tính đến kích thước tuyệt đối của trục khi uốn , tra bảng 10.10 (tính tốn dẫn động thiết kế cơ khí ): 𝜀𝜎=0.88

Thay vào cơng thức ta được : ∅𝜎𝐵=0,25.[0,14 + 3,5/(0,88. (1 − 0,1)]2= 5,2

B



 Là hằng số bền lâu khi xoắn tại tiết diện B-B ,tra bảng 3P:

𝜙𝜏𝐵=0,25(𝜎−𝑙𝑢 𝜏−𝑙𝑢)2[Ψ𝜏+ 𝐾𝜏 𝜀𝜏.(1−∇𝜏)] Tra bảng 3:- 𝜏−𝑙𝑢=24 kG/mm2 -𝜎−𝑙𝑢= 40 kG/mm2 -Ψ𝜏=0,1

-𝑘𝜏 = 2,1 -𝜀𝜏=0,81 -∇𝜏 =0,06 𝜙𝜏𝐵=0,25.(40 24)2.[0,1 + 2,1 0,81.(1−0,06)]= 1,98 - mttK,H là cánh tay địn tại vị trí H =200 tt H K m , = u H K m , + f K m Theo như phần I ta đã có: f K m = 3,18 mm.

Theo công thức 11 trang 21 ( thiết bị rèn dập − Máy ép cơ khí , Đỗ Văn Phúc):

u H K

m , = 35(sin H+Ksin2H KecosH

2 + ) Ứng với e=0 , Chọn K = 0,2 ta có : mKu,H=35.(𝑠𝑖𝑛20° +0,2 2 . sin (2.20°)=6,1mm Vậy : mKtt,H=3,18+6,1=9,28 mm PBB= 0,1.𝑑0.3𝜎−1𝑢 𝑛.𝑘3√0,004𝑙𝑜2.∅𝜎𝐵+(0,5.𝑚𝑘+0,085𝑑𝑜)2.∅𝑟𝐵 = 0,1.20 3.40 1,5.0,8.√0,004.502.5,2+(0,5.9,28+0,085.20)2.1,98=2015 KG = 2,015 tấn

Vậy PH = 2 Tấn < PBB= 2,015 Tấn  trục khuỷu đảm bảo độ bền.