6.1 Tính toán băng tải
6.1.1 Momen xoắn trên trục tang
Tt = 423574,8 N.mm 6.1.2 Xác định sơ bộ đường kính trục
[τ]=15..30 MPa (tr.188 [1]) Ta chọn [τ]= 20 Mpa
Xác định sơ bộ đường kính trục thứ k :
d4=√3 0,2[Ttτ]=√3 4235740,2.20,8=47,31mm ⇒ Chọn d4= 50 mm
6.1.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực Chọn chiều dài ổ lăn, tra bảng 10.2[2]: b = 29
d1, mm 20 25 30 35 40 45 50 55 60
b0, mm 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Bảng 6.1 Chiều rộng ổ lăn
Tra bảng 10.3[2], Chọn: k1=10mm , k2=8mm , k3=15mm, hn=20mm Các khoảng cách trên trục 4:
AB = 100mm DE = BC = 50 mm CD= 660 mm
6.1.4 Xác định đường kính
Xét mặt phẳng YOZ:
Ta có: Fly40 = - Fc – FD – Fly41
Fly41.751 = -Fc.65,5 – FD.685,5
Fly41=−2425,69.65,5−2425,69.685,5
751 =−2425,69N
Fly40 = - 2425,69 – 2425,69 + 2425,69 = - 2425,69 N
Xét mặt phẳng XOZ:
Ta có: Flx40 = Flx33 – Flx41
Flx41.751 = - Fx33.93,5 => Flx41 = -162,263 N
Flx40 = 1465,573 N
Biểu đồ momen trục IV
Tính momen uốn tổng và momen tương đương tại các tiết diện:
• MA=0N . mm
• MB=√02+121859,492=¿121859,49¿ N . mm
• MC=√1111802+158882,6952=193919,3 N . mm
• MD=√106202+158882,6952=¿¿ 159237,23 N.mm
• ME=¿ 0 N.mm
Momen uốn tương đương: Mt đ=√M2+0,75T2
• MtđA=√02+0,75. 423574,82 = 366826,54 N.mm
• Mtđ B=√121859,492+0,75. 423574,82=386537,76 N.mm
• MtđC=√193919,32+0,75. 423574,82=414929,39 N.mm
• MtđD = √159237,232+0,75. 423574,82 = 399897,74 N.mm
• MtđE = √0+0,75. 423574,82 = 366826,54 N.mm Tại tiết diện mặt cắt nguy hiểm trên trục IV
• Tại tiết diện A ( Khớp nối )
d ≥√3 3 668260,1.60,54=39,4mm
• Tiết diện B (ổ lăn )
d ≥√3 3865370,1.60,76=40,08mm
• Tại tiết diện C ( Băng tải ):
d ≥√3 4149290,1.60,39=41,05mm
• Tại tiết diện D ( Băng tải ):
d ≥√3 3 998970,1.60,74=40,5mm
• Tiết diện E (ổ lăn )
d ≥√3 3 668260,1.60,54=39,4mm
Dựa vào các đường kính trên các tiết diện vừa tính, ta chọn:
• Đoạn trục lắp ổ: dB=dE=55mm
• Đoạn trục lắp băng tải : dC=dD=60mm
• Đoạn trục lắp khớp nối: dA=50mm 6.1.5 Các thông số chọn ổ lăn
Vì trên đầu vào của trục có lắp nối trục đàn hồi nên cần chọn chiều của Fx33 ngược với chiều mà ta dùng để tính trục
Lực hướng tâm: Flx40=1465.573N ,Fly40 = -2425.69 N Flx41=−162.263N , Fly41=−2425.69N Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B :
Fl40=√Flx402 +Fly240 =√(1465.573)2+(−2425.69)2=2834.06N Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ E:
Fl41=√Flx241+Fly241 =√(−162.263)2+(−2425.69)2=2431.1N
Lực dọc trục: Fa= 0 nên ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy Tra bảng P2.7 trang 254, [1] ta có bảng sau.
Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) B(mm) C (kN) C0 (kN)
111 55 mm 90 18 22,2 17,3
Bảng 6.2 Kích thước cơ bàn của ổ bi dỡ 1 dãy cỡ đặc biệt nhẹ ,vừa
6.1.6 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ
Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với Fl=Fl30=2834.06N. Áp dụng công thức (10.3)[2], ta có: Q=(XV Fl+Y Fa)ktkđ
Trong đó: X- hệ số tải trọng hướng tâm Y- hệ số tải trọng dọc trục
V- hệ số kể đến vòng nào cuả ổ quay; V=1 khi vòng trong quay; V=1,2 khi vòng ngoài quay
kt - hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kđ - hệ số kể đến đặc tính tải trọng Q - tải trọng quy ước
Do ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm nên X=1,Y= 0, V=1, kđ=1,3 (tải trọng động), kt=1 Q=(1.1.2834 .06+0).1.1,35=3825.981N
Khả năng tải động của ổ: Cd=Qm√LE
Trong đó: m – bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, m = 3 đối với ổ bi L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay
Theo bảng 6.4 ,chế độ làm việc IV → KHE=0,125 Với LHE=KHE. LH=0,125.12800=1600(giờ)
LE=LHE.60. n
106 =1600.60 .82,97
106 =7,97(triệu vòng)
→Cd=3,83.√37,97=7,65(KN)<C = 22,2 (KN) (thỏa mãn) 6.2 Tính chọn khớp nối
Khớp nối dùng để nối, truyền tải trọng từ trục này qua trục kia. Trong hệ thống dẫn động bánh răng, khớp nối thường truyền tải trọng từ động cơ đến trục vào hộp giảm tốc hoặc từ trục ra hộp giảm tốc đến trục công tác.
Theo từng công dụng có thể chia khớp nối ra làm ba loại:
- Nối trục: dùng để cố định trục, chỉ khi dừng máy thì các trục mới rời nhau
- Ly hợp: có thể nối hoặc tách rời các trục bất kỳ lúc nào
- Ly hợp tự động: có thể tự động nối hoặc tách các trục
Kích thước các loại khớp nối thông dụng đã được tiêu chuẩn hóa, do đó thông thường ta không thiết kế mà sẽ đi chọn khớp nối.
6.2.1 Các thông số để chọn khớp nối
- Đường kính ngõng trục: d = 50 mm
- Momen xoắn trục III: T = 423574,8 Nmm 6.2.2 Chọn kiểu khớp nối
Chọn nối trục đàn hồi, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc tin cậy, do đó được dùng rộng rãi.
Chọn sơ bộ các thông số của nối trục:
d D D0 Z l3 dc l2 l1 l0
50 210 160 8 36 18 40 40 60
6.2.3. Kiểm nghiệm sức bền dập sinh ra giữa chốt với vòng cao su Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi bằng cao su: σd=Z . D2KT
0. dc.l3 ≤ [σd¿
Trong đó: Z: số chốt; D0: đường kính vòng tròn qua các tâm chốt; dc: đường kính chốt; lv: chiều dài toàn bộ của vòng đàn hồi; [σd]: ứng suất dập cho phép của vòng cao su: [σd]=(2÷3)N.mm2. Với K=1,3; T=605671,05MPa
σd=2.(1,3).423574 .8
8.(160).(18).(36) = 1,33MPa < [σd¿=(2÷3)MPa (thỏa mãn) 6.2.4. Kiểm nghiệm sức bền uốn trong chốt
Điều kiện về độ bền uốn của chốt: σu= K .T .l0
0.1. Z . d3c. D0 ≤ [σu¿ Trong đó: l0: chiều dài chốt. l0=60mm
[σu]: ứng suất uốn cho phép của chốt: [σu¿=60÷80N/mm2 σu=(1,3).423574,8.(60)
(0,1).8.(18)3.160 => σu=44.26MPa < [σu¿= 60÷80N/mm2 (thỏa mãn) Vậy với Z = 8, chốt có bọc vòng đàn hồi thỏa mãn điều kiện bền
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, vol. 1, NXB Giáo dục Việt Nam, 2020.
[2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, vol. 2, NXB Giáo dục Việt Nam, 2020.