III. Tính bền một số chi tiết
1.Tính bền guốc phanh:
* Để đơn giản ta coi guốc phanh nh một thanh cong và bán kính thanh cong bằng bán kinh của tang trống. Nh vậy thì khi kiểm bền guốc phanh ta quy về bài toán của tính toán bền của thanh cong.
Vì khi làm việc thì guốc phanh ép chặt vào trống phanh do vậy mà phản lực của trống phanh sẽ phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của guốc phanh, dới đây ta chỉ xét guốc phanh nh một thanh cong chịu tác dụng của các lực tập chung.
Theo tính toán các lực tổng hợp tác dụng lên guốc phanh trong phần hoạ đồ lực phanh ta xác định đợc vị trí của phàn lực R, vậy ta sẽ kiểm bền guốc phanh tại vị trí đặt lực R.
Ta lấy mặt cắt của guốc phanh tại vị trí đặc lực R và mặt cắt guốc phanh trong thiết kế là hình chữ II xong khi tính toán ta quy về hình chữ T để tính toán cho dễ dàng hơn.
Nội lực của guốc phanh khi xét tại mặt cắt gồm có: lực cắt Q, lực dọc N và một mô men uốn Mu.
Tính kích thớc đến trọng tâm G của guốc phanh:
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 37
Hình 23
Vì ta đã đơn giản guốc phanh mặt cắt là chữ T cho nên ta áp dụng công thức tính toán theo tài liệu (I):
Công thức: 2 1 c1 1 2 Y .F Y F F = +
Trong đó có Y2: kích thớc chế tạo guốc phanh ta có 2 ( ) 1
Y b d
2
= +
Tham khảo kích thớc guốc phanh xe HUYNDAI - 11 tấn ta có: a = 170mm; b = 10mm; c = 30mm; d = 60mm
Thay số vào ta có kích thớc chế tạo guốc phanh Y2 = 0,5. (10+60) = 35mm
F1: diện tích phần trên chữ T: F1 = a.b = 170.10 = 1700 mm2
F2: diện tích phần dới chữ T: F2 = c.d = 60.30 = 180mm2
Vậy ta thay số vào có Yc1 = c1 35.1700
Y 17mm 1700 1800 = = + đó ta có Y2 = Yc1 + Yc2 * Ta tính bán kính đờng trung hòa: Rth = 11 22 1 2 ' '' F F F F R R + +
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 38
R'1: bán kính trọng tâm của phần diện tích trên kính đến tăng trống. R'2: bán kính trọng tâm của phần diện tích dới tính đến tang trống. Chiều dầy má phanh chọn là: 1mp = 10mm
Khe hở giữa má phanh và trống phanh chọn là δ = 0,3mm Bán kính trống phanh ta đã chọn là rt = 205mm
Vậy thay số vào ta có: R'1= rt - 1mp - δ - b/2 Thay số vào ta có R'1= 205 - 10-0,3 = 198,7mm R''2 = 198,7 - 35 = 163,7mm
Thay số vào công thức của bán kính giới hạn ta có Rth = 179 mm RG: là kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh. RG = R''2 = R'1 - Yc1 = 181,7mm
* Kiểm tra bền guốc phanh:
Khi kiểm tra bền guốc phanh ta đi tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốn tính đợc dễ dàng hơn ta chia guốc phanh thành 2 nửa.
Các vị trí đặt cực R và lực U ta phân tích thành 2 lực R = N + T còn U = U1x + U1y.
* Xét nửa trên guốc phanh:
α ϕ δ
γ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ϕ
Hình nửa trên của guốc phanh
Ta có tại vị trí mặt cắt có NZ1 và QY1 và mô men uốn MU1. Theo họa đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định đợc các lực cơ cấu phanh trớc
Với cầu sau và guốc trái (guốc xiết) có lực và mô men phanh lớn hơn má sau (guốc nhả) nên ta chỉ cần kiểm bền của guốc trớc.
Có P''1 = 2920 KG U''1 = 10366 KGm U''2 = 2044 KGm
Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh và tại R''1 ta tách thành
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 39
R''1 = N''1 + T''1
Cắt guốc phanh thành 2 nửa thay vào mặt cắt đó ta có N''zl, Qy1, M''u1, Xét cân bằng trên guốc phanh ta có: chiếu lực P lên phơng của Nz1và Qy1ta có:
N''z1+ P''1 . cos (ϕ+ δ +α ) = 0 Q''y1 + P''1 . sin (ϕ+ α +δ ) = 0
M''u1 + P''1 [α - Rt . cos (ϕ+α +δ )] = 0
Đặt góc γ = ϕ+δ
Trong đó Rt là khoảng cách từ điểm đặt cực đếm tâm 0
Rt- 1t - 1mp - δ = 205 - 0,3 - 10 = 194,7 mm
Ta xét cân bằng lực tại điểm A ta có các phơng trình hình chiếu của lực P lên các phơng của lực N và Q.
Khi γ = 0 vậy
N''z1 = -P''1. cosα
Q''y1 = -P''1. sinα
M''u = 0
Thay số vào ta có N''z1 = - 2920 . cos 15 = -2820 KG
Q''y1 = -2920. sin 15 = - 755,75 KG M''u = 0 Khi tại điểm B có γ = 66 độ thì
N''a1 = -P''1 . cos (15 + 66) = - 2920. (0,156) = - 455,52 KG Q''1. sin (15 +66) = -2920.0,9945 = -2884 KG M''u = - P''1(160 - 194,7.cos81) = - 378263 KGmm Ta có bảng sau: Lực và mô men Vị trí A Vị trí B N''z1 -2820KG -455,52KG Q''y1 -755,75KG -2884KG M''u 0 -378263 KGmm
* Xét nửa dới guốc phanh ta có:
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 40
Hình nửa dới của guốc phanh
Ta cũng tính toán tơng tự nh nửa trên ta có các lực tác dụng lên guốc phanh và tìm các mặt cắt nguy hiểm.
Xét cân bằng cho nửa dới của guốc phanh. Q''z2 = -U''1x. cosδ - U''1y . cos (δ '+ϕ') N''z2= - U''1x . sinδ - U''1y. sin (δ ' + ϕ')
M''u2 = -U''1x [C-Rt. sinδ '= 9o; ϕ' = 75o; Đặt góc γ ' = δ ' + ϕ'
Q''z2 = - U''1x. cosδ - U''1y. cos (δ ' + ϕ')
N''z2 = - U''1x. sinδ - U''1y. sin (δ ' + ϕ') M''u2 = -U''1x [C-Rt.sinδ ] + U''1y. Rt. cosδ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Xét tại điểm C ta có: γ ' = 0
vậy ta có: N''z2 =-U''1x. cosδ - U''1y
Q''y2 = - U''1x. cosδ - U''1y
M''u2 = 0
Ta xác định các giá trị của:
U''1x = U''1. sin 70,6 = 12354. sin 70,6 = 11652 KGmm U''1y = U''1 . cos 70,6 = 12354. cos70,6 = 4103,5 KGmm * Thay số vào ta có các lực tại điểm B:
N''z2 = -11652.sin6 - 4103,5.sin (84) = -5299KG Q''y2 =- 11652. cos6 - 4103,5 . cos (84) = -12017KG M''u2 = - 11652 [170 - 194,7 . sin 6] + 4103,5 .170.cos6 = -1049928 KGmm
* Thay số vào ta có các lực tại điểm C: có γ ' = 0 N''z2 = - 11652.sin6 = - 1218KG
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 41
Q''y2 =- 11652.cos6 - 4103,5 = 15692Kg M''u2 = 0(KGmm) Ta lập đợc bảng sau: Lực và mô men Vị trí B Vị trí C N''z2 - 5299 -1218 Q''y2 -12017 15692 M''u2 -1049928 0
Nhìn vào bảng ta có biểu đồ lực cắt và mô men uốn sinh ra trên guốc phanh là:
Lực N Lực Q Mô men M Hinh 24: Biểu đồ lực N, Q, Mômen
Ta tính ứng suất tại mặt cắt ứng với điểm đặt lực R''1 Tại đó có:
N''z2 = - 5299KG Q''y2 =- 12017KG
M''u2 = - 1049928 KGmm
+ ứng suất do lực cắt và mô men uốn sinh ra nh sau:
2'' '' 1 . y u th i Q M R F F R σ ς = + − Trong đó:
F: diện tích của tiết diện tính toán F = 3500mm2
Rth: bán kính đờng trung hòa Ri: bán kính tại điểm đang xét
ς : khoảng cách từ đờng trung hòa đến trọng tâm của mặt cắt ς = RG - Rth = 181,7 - 179 = 2,7 mm
Xét tại 2 điểm trên tiết diện hình chữ T của mặt cắt guốc phanh ta có
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 42
+ Tại điểm 1: Khi Ri = Rt=205mm Thay số vào ta có 12017 1049928 179 2 1 17,52 / 3500 3500.2,7 205 KG mm σ −= +− − = − Tại điểm 2: Khi Ri = Rt - δ =205 - 10 =195mm Thay số vào ta có 12017 1049928 179 2 1 12,5 / 3500 3500.2,7 195 KG mm σ −= +− − = − + Tại điểm 3: Khi Ri = Rt - R1=205 -70 =135mm Thay số vào ta có: 12017 1049928 179 2 1 14 / 3500 3500.2,7 135 KG mm σ −= +− − =
+ ứng suất do phản lực vuông góc gây ra:
.. . x x x N S j b τ =
Trong đó có sản xuất: mô men tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm
Jx: mô men quán tính phần tiết diện B: chiều dầy phần bị cắt.
Nx: cắt theo bảng trên và Nx = N''z = - 5299KG Xác định mô men quán tính Jx:
Ta có công thức tính là: 2 3 3 2 1 2 3 2 2 2 1 1 ( ). ( . . . 12 12 x c c R R C R R a J = − +Y F + − +Y F Thay các thông số có sẵn ta tính đợc: 3 3 2 2 (195 135).30 (205 195).170 18 .1800 17 .1700 12 13 x J = − + + − + Jx = 1233583mm3
Xác định mô men tĩnh tại tiết diện mặt cắt Sx. Sx =∫Y dF. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Y: tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa Y = 35mm -> Sx =Fc . Y2= 1700.35= 59500mm2
Thay các thông số đã tính ở trên ta có:
2
5299.59500
25,55 /
1233583.10 KG mm
τ = −− = −
+ ứng suất tổng hợp tại 3 điểm trên là:
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 43
* Tại điểm 1: 2 2 2 2 1 4. ( 17,5) 4.0 17,5 / th KG mm σ = σ + τ = − + = * Tại điểm 2: 2 2 2 2 2 2 4. ( 12,5) 4.25,55 52,6 / th KG mm σ = σ + τ = − + = * Tại điểm 3: 2 2 2 2 3 4. 14 4.0 14 / th KG mm σ = σ + τ = + = Ta có bảng sau: Trị số 1 2 3 σ -17,5 -12,5 -14 τ 0 -25,55 0 th σ 17,5 52,6 14
Hình 25: Biểu đồ phân bố ứng suất trên guốc phanh