4.3. Chọn ổ, then và kiểm nghiệm độ bền.
*Trục 1
1. Chọn và kiểm nghiệm then cho trục 1:
Vì khoảng cách từ chân răng tới đỉnh thăng thỏa mãn điều kiện X ≤ 2,d5m nên ta chọn bánh răng liền trục tại khoảng đường kính trục dC = 30 mm
Theo bảng 9.1a [1, trang 173] ta sử dùng then bằng: Then cho khớp nối có dA = 17 (mm) có thơng số: b = 5 (mm); h = 5 (mm); t1 = 3 (mm); t2 = 2,3 (mm)
Kiểm nghiệm then
Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1) [1, trang 173]
d=[d]
[d]=100 MPa , tra bảng 9.5 [1, trang 178]
lt = (0,80,9).lm12 = (0,80,9).40 =3236 =>Chọn lt = 35 (mm) (theo chuẩn) T = 32157 N.mm
dA = 17 (mm), d== 54,045 (MPa) <[d] dB = 20 (mm), d== 45,938 (MPa) <[d] dC = 22 (mm) d== 41,762 (MPa) <[d] dD = 20 (mm) d== 45,938 (MPa) <[d]
Do đó thỏa mãn điều kiện bền dập
Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức (9.2) [1, trang 173]:
C=[C] = 30 (MPa)
dA = 17 (mm) ):C= = 21,61815 (MPa) < [C] dB = 20 (mm) ):C= = 18,37542 (MPa) < [C] dC = 22 (mm) ):C= = 16,70494(MPa) < [C] dD = 20 (mm):C= = 18,37542(MPa) < [C] Vậy thỏa mãn điều kiện bền cắt.
Kiểm trục theo độ bền mỏi :
Theo công thức (10.19) [1, trang 195]: s=[s]=1,5…2,5 Theo công thức 10.20 và 10.21 [1, trang 195]:
= ; =
Thép C45 có =750 MPa =0,436=327 MPa
=189,66 MPa
Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ, do đó =0 Theo công thức (10.22) [1, trang 196]:=MB/WB , MB= N.mm
*Do moment xoắn đi qua B dừng lại tại C, MA=0, MD=0 => Tiết diện có mặt cắt nguy hiểm tại B, dB = 20 (mm)
Theo bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có 1 then: WB= = = 785,398
=>a= = 38,672749 (MPa)
Tra bảng 10.7 [1, trang 197]: =0,1 và =0,05
Khi trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động ==/2=TB/(2WOB) , TB=32157 N.mm
Tra bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có 1 rãnh then: WOB= = =1570,796
=>m=a== 10,235893 (MPa)
Theo cơng thức 10.25 và 10.26 [1, trang 197] =(+kx-1)/ky
=(+kx-1)/ky
kx: hệ số tập trung ứng suất, theo bảng 10.8 [1, trang 197]: kx = 1,1 ky: hệ số tăng bền bề mặt trục, theo bảng 10.9 [1, trang 197]: ky = 1,6
và : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi. và : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn.
Theo bảng 10.11 [1, trang 198]: /=2,25 và / =1,75 . =>=(+kx-1)/ky=(2,25+1,1-1)/1,6=1,47 =(+kx-1)/ky=(1,75+1,1-1)/1,6=1,16 Do đó: == 5,752 == 15,31315 Vậy s= =5,384658 >[s]
=>Thỏa điều kiện bền mỏi.
2. Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 1:
Vì tải trọng nhỏ và chỉ có lực hướng tâm nên chọn ổ bi đỡ một dãy cho các gối trục B, D. Với d = 20 mm, tra bảng phụ lục P2.7 [1, trang 255], chọn ổ bi cỡ trung 304 có:
- Đường kính trong: d = 20 mm
- Đường kính ngồi: D = 52 mm
- Khả năng tải động: C = 12,5 kN
- Khả năng tải tỉnh: Co = 7,94 kN
- Bề rộng: B = 15 mm
Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ: FrB= = = 313,971243 (N)
FrD= = = 1055,780997 (N)
Chọn kiểm nghiệm với ổ chịu tải lớn hơn: Fr = FD = 1055,780997 (N) Theo công thức 11.3 [1, trang 214] với Fa = 0 tải trọng quy ước:
Q=(X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ=(1.1. 1055,780997).1.1,1=1161,359097(N) 1,16 (kN) Trong đó: X = 1 (ổ bi chỉ chịu lực hướng tâm,ổ 1 dãy)
V = 1 (vòng trong quay)
kt = 1 (to 100o); kđ = 1,1 (tải va đập nhẹ)
Theo cơng thức 11.1 [1, trang 213] thì khả năng tải động Cd: Cd=Q. =1,16. =11,01(kN) <C= 12,5 (kN)
Trong đó với ổ bi đở một dãy m = 3
L = 60.n.Lh/106 = 60.1425.104/106 =855 (triệu vịng)
Theo cơng thức 11.19 [1, trang 221] thì khả năng tải tĩnh Qt Qt = Xo.Fr = 0,6. 1055,780997 = 633,468598 (N) < Fr
Với Xo = 0,6 tra bảng 11.6 [1, trang 221] Vậy chọn Qo = Fr 1,16 (kN) < Co = 7,94 (kN)
=>Khả năng tải động và tải tĩnh của ổ được đảm bảo.
1. Chọn và kiểm nghiệm then cho trục 2:
Theo bảng 9.1a [1, trang 173] ta sử dùng then bằng:
- Then cho bánh răng có đường kính trục: dB = 32 (mm) có : b = 10 (mm); h = 8 (mm); t1 = 5 (mm); t2 = 3,3 (mm)
- Then cho xích có dD = 30 (mm) có thơng số: b = 8 (mm); h = 7 (mm); t1 = 4 (mm); t2 = 2,8 (mm)
Kiểm nghiệm then
Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1) [1, trang 173]
d=[d]
[d]=100 MPa , tra bảng 9.5 [1, trang 178] T = 124796 (N.mm) lt = (0,80,9).lm2 =(0,80,9).49= 39,244,1 => Chọn lt = 40 (mm) (theo chuẩn) dA = 30 (mm)=>d= = 69,333 (MPa)<[d] dB = 32 (mm)=>d= = 64,997 (MPa)<[d] dC = 30 (mm)=>d= = 69,333 (MPa)<[d] dD = 26 (mm)=>d= = 79,997 (MPa)<[d] Do đó thỏa mãn điều kiện bền dập. T = 124796 N.mm lt = (0,80,9).lm2 =(0,80,9).49= 39,244,1 => Chọn lt = 40 (mm) (theo chuẩn) dA = 30 (mm)=>d= = 69,331 (MPa) < [d] dB = 32 (mm)=>d= = 64,997 (MPa) < [d] dC = 30 (mm)=>d= = 69,331 (MPa) < [d] dD = 26 (mm)=>d= = 79,997 (MPa) < [d] Do đó thỏa mãn điều kiện bền dập.
C=[C]=30 (MPa)
dA = 30 (mm) : C = = 20,7993 (MPa) < [C] dB = 32 (mm) : C = = 19,4993 (MPa) < [C] dC = 30 (mm) : C = = 20,7993 (MPa) < [C] dD = 26 (mm) : C = = 23,9992 (MPa) < [C] Vậy thỏa mãn điều kiện bền cắt.
Kiểm trục theo độ bền mỏi :
Theo công thức (10.19) [1, trang 195]: s=[s]=1,5…2,5 Theo công thức 10.20 và 10.21 [1, trang 195]:
= ; =
Thép C45 có =750 MPa =0,436=327 MPa
=189,66 MPa
Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ, do đó =0
Theo công thức (10.22) [1, trang 196]: =MC/WC , MC= 95149,78199 N.mm
*Do moment xoắn xuất phát từ B đi qua C, MA=0, MD=0 => Tiết diện có mặt cắt nguy hiểm tại C, dC = 30 (mm)
Theo bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có 1 then: WC= = = 2650,719
=>a= = 35,8958(MPa)
Tra bảng 10.7 [1, trang 197]: =0,1 và =0,05
Khi trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động ==/2=TC/(2WOC) , TC= N.mm
Tra bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có 1 rãnh then: WOC= = = 5301,44
Theo cơng thức 10.25 và 10.26 [1, trang 197] =(+kx-1)/ky
=(+kx-1)/ky
kx: hệ số tập trung ứng suất, theo bảng 10.8 [1, trang 197]: kx = 1,1 ky: hệ số tăng bền bề mặt trục, theo bảng 10.9 [1, trang 197]: ky = 1,6
và : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi. và : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn.
Theo bảng 10.11 [1, trang 198]: /=2,25 và / =1,75 . =>=(+kx-1)/ky=(2,25+1,1-1)/1,6=1,47 =(+kx-1)/ky=(1,75+1,1-1)/1,6=1,16 Do đó: == 6,197 == 13,3172 Vậy s = = 5 >[s]
=>Thỏa điều kiện bền mỏi.
2. Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 2:
Vì tải trọng nhỏ và chỉ có lực hướng tâm nên chọn ổ bi đỡ một dãy cho các gối trục A và C.
Với d = 30 mm, tra bảng phụ lục P2.7 [1, trang 255], chọn ổ bi cỡ trung 306 có:
- Đường kính trong: d = 30 mm
- Đường kính ngồi: D = 72 mm
- Khả năng tải động: C = 22 kN
- Khả năng tải tỉnh: Co = 15,1 kN
- Bề rộng: B= 19 mm
Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ: FrA= = =1727,441393 (N)
FrC== = 2045,413902 (N)
Theo công thức 11.3 [1, trang 214] với Fa = 0 tải trọng quy ước: Q=(X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ=(1.1. 2045,413902).1.1,1= 2249,9553 (N) 2.2 (kN) Trong đó: X = 1 (ổ bi chỉ chịu lực hướng tâm,ổ 1 dãy)
V = 1 (vòng trong quay)
kt = 1 (to 100o); kđ = 1,1 (tải va đập nhẹ)
Theo công thức 11.1 [1, trang 213] thì khả năng tải động Cd: Cd=Q. = 3,1. =13,1534(kN) < C= 22 (kN)
Trong đó với ổ bi đở một dãy m = 3
L = 60.n.Lh/106 = 60.356,2.104/106 =213,72(triệu vịng) Theo cơng thức 11.19 [1, trang 221] thì khả năng tải tĩnh Qt Qt = Xo.Fr = 0,6. 2045,413902 = 1227,248341 (N) < Fr
Với Xo = 0,6 tra bảng 11.6 [1, trang 221] Vậy chọn Qo = Fr 2.2 (kN)< Co = 15,1 (kN)
=>Khả năng tải động và tải tĩnh của ổ được đảm bảo.
Bảng 6.2 Thông số các ổ trục:
Thông số d(mm) D(mm) C(kN) C0(kN) B(mm) Kí hiệu
Trục I 20 52 12,5 7,94 15 304
Trục II 30 72 22 15,1 19 306
[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1, 2, NXB Giáo dục, 2006.
[2] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, Kỹ thuật nâng chuyển – Tập 2: Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2004.
[3] Cataloge motor ABB