CHƯƠNG III TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY
3.4Tớnh toỏn thiết kế trục
3.4.1 Thiết kế trục II
1. Tớnh gần đỳng trục
Chọn vật liệu trục là thộp 45 thường húa.
Tra bảng 3-8 sỏch TKCTM ta cú b = 580 (N/mm2); ch = 290 (N/mm2); HB = 210. Để tớnh cỏc kớch thước chiều dài trục ta chọn cỏc kớch thước sau:
Khi Z40 ăn khớp với Z50 của trục I và Z23 ăn khớp Z57 của trục III, ta cú sơ đồ lực như hỡnh: * Tớnh cỏc lực tỏc dụng: - Lực vũng: - Lực hướng tõm: Fr2 = Ft2.tg = 1671,5. tg200 = 608.5 N Fr3 = Ft3.tg = 2906,9. tg200 = 1058 N Phản lực gối đỡ: RAy= 68.05 N RDy= -517.56 N RAx = -186.75 N RDx= 1422.15 N * Biểu đồ momen
Ta thấy tại mặt cắt nguy hiểm tại C: N.mm
Mtđ = N.mm
Đường kớnh trục được tớnh gần đỳng theo cụng thức:
dc ≥ 27,5.
Chọn d=35 theo tiờu chuẩn để thuận lợi cho việc lắp ổ.
2. Tớnh chớnh xỏc trục:
Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:
n – hệ số an toàn chỉ xột riờng ứng suất phỏp: n – hệ số an toàn chỉ xột riờng ứng suất tiếp:
Trong đú: -1 và -1 – giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỡ đối xứng. Chọn -1 = 0,45b = 0,45.580 = 261 (N/mm2)
-1 = 0,25b = 0,25.580 = 145 (N/mm2).
a và a – biờn độ ứng suất phỏp và tiếp sinh ra trong tiết của trục
m và m – trị số trung bỡnh của ứng suất phỏp và tiếp, là thành phần khụng đổi trong chu trỡnh ứng suất.
Vỡ trục quay nờn ứng suất thay đổi theo chu trỡnh đối xứng:
a = max = – min = ; m = 0
Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động:
Trong đú: W và W0 – là momen cản uốn và momen cản xoắn tiết diện trục.
Xột bỏnh răng làm việc với: Mx = 83574 (Nmm) Mumax = 105181 (Nmm) Tại tiết diện nguy hiểm
(mm3) (mm3).
a = max = - min = (N/mm2) (N/mm2)
a và – hệ số xột đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bỡnh đến sức bền mỏi. Cú thể lấy a = 0,1 và = 0,05 đối với thộp cacbon trung bỡnh.
và – hệ số kớch thước, xột ảnh hưởng của kớch thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi. Chọn = 0,88 và = 0,77 (tra bảng 7-4 sỏch TKCTM).
– hệ số tăng bền bề mặt trục; = 1 (khụng dựng cỏc phương phỏp tăng bền)
k và k – hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn.
Tập trung ứng suất do lắp căng, ỏp suất trờn bề mặt p ≥ 30 N/mm2, tra bảng 7-10 ta cú:
Thỏa món điều kiện nờn chọn d = 35 (mm). 3.4.2 Tớnh chọn then
1. Then bỏn nguyệt:
- Tại vị trớ lắp bỏnh răng Z60 cố định dựng then bỏn nguyệt lắp cố định với bỏnh răng, chịu va đập nhẹ cú cỏc thụng số: ( theo “ Tớnh toỏn thiết kế hệ
dõ̃n đụ̣ng cơ khớ tập I”)
D(mm) b(mm) h(mm) d1(mm) l(mm) t1(mm) t2(mm)
70 10 13 32 31,4 10 3,3
* Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập và bền cắt:
d = c =
Dựa vào bảng 9.5, chọn [d]=100 Mpa (vật liệu thộp). [c]=(chịu tải trung bỡnh)
d = = 37,2 < [d] = 100 MPa.
c = = 11,1 < [c] = 30 MPa.
2. Kiểm nghiệm then hoa:
- Chọn mối ghép then hoa hình chữ nhật cỡ nhẹ [d] = (5 10) Mpa. - Bảng (9.3) cho ta các kích thớc sau: Z x d x D dtb(mm ) h(mm) b(mm) l(mm) 10 x 72 x 78 75 2 12 110 - Theo cơng thức (9.3) ta có:
d = = 1,9 < [d] = (5 10) Mpa.
Kết luận: Then bán nguyệt và then hoa đủ bền. 3.4.3 Tớnh chọn ổ
- Dựa vào máy hiện có đã khảo sát, ta chọn ký hiệu và loại ổ lăn cho các trục nh các ổ lăn của máy chuẩn đã chọn.
Các ổ lăn trục chính có các thơng số sau đây:
- ễ trớc ta chọn một cặp ổ cơn đũa - cỡ trung có các thơng số nh sau: Kí hiệu d D D1 B C1 T r r1 a 7317 85 18 0 19 0 41 35 44, 5 4, 0 1, 5 8 11,8 3o
* Kiểm tra bền ổ: Tại A, d=75mm.
Fr=
Qd=(0,6.X.V.Fr+Y.Fa).kt.kd (Fa=0)
V: Hệ số kể đến vũng nào quay (vũng trong quay V=1) Kt: Hệ số kể đến đặc tớnh tải trọng kđ=1,2 (bảng 11.3 TTTKHDĐCK,T1)
X=1; Y=0 Qd=(0,6.1,1.3830).1.1,2=2757,6 (N)
+ Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh Qd=Fr=2,756 (KN) < C0=64,5 (KN)
+ Kiểm nghiệm theo khả năng tải động Cd=Q.
Trong đú: m =3 đối với ổ lăn L=
(với Lh=20.103 (h) theo bảng 11.2 trang 214 sỏch chi tiết mỏy) =>Cd=2757,6.=36295 (N)=36,295 (KN)
Cd=36,295 (KN) < C=81,7 (KN).
- ễ sau ta chọn một cặp ổ bi đỡ chặn - cỡ trung 46306:
Kiểm tra bền ổ: Tại B, d=90mm.
Fr==13043 (N) Q=V.Fr.kt.kd V=1: vũng trong
kt=1: khi nhiệt độ 1050
kd=1,2 (theo bảng 11.3, trang 215 TTTKHDĐCK,T1) * Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh
Qt = Fr =13,043 (KN)<C0=121 (KN)
Cd=Q.. Trong đú m =10/3 đối với ổ đũa trụ ngắn L==2280
(với Lh=20.103 (h) theo bảng 11.2 trang 214 sỏch chi tiết mỏy)
Cd=13043. =132973 (N)=132,973 (KN)
Cd = 132,973 (KN) < C= 150 (KN)