bài giảng môn học thiết kế hệ thống tự động cơ khí, chương 8 potx

Chương 8: Tính trục tang
Chọn vật liệu chế tạo trục là gang xám
1)
Tính sơ bộ trục
Đường kính trục xác đònh bằng mô men xoắn theo công
thức
D


 
3
.2,0

T
với



= 20 (Mpa)
Đường kính trục tang
D
t
=
3
20.2,0
1366936
= 70 (mm)
Chọn d
t
= 75 (mm)
2)

Xác đònh khoảng cách giữa các gối đỡ và chi tiết
quay:
-Từ đường kính trục xác đònh gần đúng đường kính ổ
lăn b
0
( tra bảng
10.2)
d
1
=75 mm

b
01
= 37 mm
-Ta có:
a = (b
03
/2) + k
1
+ k
2
+1,3(b
w2
/2) = 37/2 + 10 +
10 + 1,3.71/2
= 84,65 (mm)
b = l
t
– 1,3.b
w2

= 650 – 1,3.70 = 559 (mm)
= 85,4 (mm)
l
2
= L
k2
/2 + k
3
+ h
n
+ b
03
/2 = 85/2 + 15 + 20
+ 37/2
= 96 (mm)
với:
+ k
1
=10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết
quay đến thành
trong của hộp hoặc khỏng cách giữa các chi
tiết quay.
+ k
2
=10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến
thành trong của ổ
+ b
03
= 75 mm, là chiều rộng ổ lăn trên trục
tang

+ b
w2
= 1,3.71/2, là chiều rộng may ơ bánh răng
thứ hai
+ l
k2
= 85, là khoảng cách từ ổ lăn đến khớp
nối xích con lăn
+ k
3
= 15, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết
quay đến nắp ổ
+ h
n
= 20 , là chiều cao nắp ổ và đầu bulông
3)
Xác đònh đường kính và chiều dài đoạn trục tang:
S
Max
= 6313 (N)
-Xác đònh phản lực


M
xE
= 823.F
tA
– 727.F
xB
= O

(1)


M
yE
= -727.F
yB
+ S
Max
.84 + S
Max
.643 = O
(2)


F
x
= – F
xB
– F
xE
+ F
tA
= O
(3)


F
y
= - 2S

Max
+ F
yB
+F
yE
= O
(4)
Từ (1), (2), (3), (4), ta được:
F
yE
= 6313 (N);
F
yB
= 6313 (N);
F
xB
= 3263 (N);
F
xE
= 431 (N)
-Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn:
FxE
T (Nmm)
S
Max
My (Nmm)
Mx (Nmm)
R
Dx
ABA

530292
354624
36204
1366936
y
x
FxB
SMax FyBFyE
C
D
ba
l2
a
530292
39082
683468
-Tính mô men tương để xác đònh đường kính tại các
tiết diện:
+ Tại A:
Chọn: d
A
= 24 (mm)
+ Tại B: M
tđ
=
22
Iy
TM  =
22
1366926354624 

= 1412187 (N.mm )
d
B

 
3
.1,0

td
M
=
3
65.1,0
1412187
=60,7 (mm)
Chọn: d
B
= d
E
= 65 (mm), (cùng ổ lăn)
+ Tại C: M
tđ
=
222
xIy
MTM  =
222
1366936390828354624 
= 1517389 (N.mm )
d

C

 
3
.1,0

td
M
=
3
65.1,0
1517389
= 62,2 (mm)
Chọn : d
C
= d
D
= 70 (mm)
V) Thông số về các trục
+ Đối với trục 1
d
10
= 24mm) ; M
tđ10
= 48645 (Nmm) ; T
10
=
486450 (Nmm)
d
11

= 25 (mm) ; M
tđ11
= 50572 (Nmm) ; T
10
=
486450 (Nmm)
d
12
= 30 (mm) ; M
tđ12
= 113093 (Nmm) ; T
10
= 486450
(Nmm)
d
13
= d
10
= 24 (mm) ; M
tđ13
= 0 (Nmm) ; T
10
= 0
(Nmm)
+ Đối với trục 2
d
20
= 45 (mm) ; M
tđ20
= 0 (Nmm) ; T

20
= 0
(Nmm)
d
21
= 50 (mm) ; M
tđ21
= 505421(Nmm) ; T
21
=
309935 (Nmm)
d
22
= 50 (mm) ; M
tđ22
= 407185(Nmm) ; T
22
= 309935
(Nmm)
d
23
= 45 (mm) ; M
tđ23
= 0 (Nmm) ; T
23
= 0
(Nmm)
+ Đối với trục 3
d
30

= 60 (mm) ; M
tđ30
= 1366986 (Nmm);T
30
=
1366936 (Nmm)
d
31
= 65 (mm) ; M
tđ31
= 1412187(Nmm) ;T
31
=
1366936 (Nmm)
d
32
= 70 (mm) ; M
tđ32
= 1490732(Nmm) ;T
32
= 1366936
(Nmm)
d
33
= 60 (mm) ; M
tđ33
= 0 (Nmm) ; T
33
= 0
(Nmm)

VI) kiểm nghiệm trục về độ bền mõi
Kết cấu vừa đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết
diện thoã mãn điều kiện
S
j
=
22
.
jj
jj
SS
SS




[S] ; (1)
Trong đó : [S] = 2,5 ÷ 3 hệ số an toàn cho phép :
S
j

,S
j

: hệ số an toàn theo ứng suất pháp, ứng suất tiếp tại cacù
điểm nguy hiểm
S
j

=

mjajdj
k




1
(2)
S
j

=
mjajdj
k




1
(3)
Trong đó :
a)
1

,
1

: là giớn hạn uốn và xoắn với chu kỳ đối
xứng . Vì chọn vật liệu trục là thép các bon nên
1


= 0,436.
b

= 370,6 (Mpa)
1

= 0,58.
1

= 2241, 95 (Mpa)
với

b

= 850 (Mpa)
b)
aj

=
2
minmax


: biên độ ứng suất tại các tiết diện
c)
mj

=
2

minmax


; biên độ ứng suất pháp trung
bình tại các tiết diện
d)
aj

,
mj

: biên độ tiếp và biên độ ứng suất trung
bình tại các tiết diện
+ Do trục quay 2 chiều , ứng suất uốn và ứng suất tiếp thay
đổitheo chu kì đối xứng thì
+
mj

= 0 ,
mj

= 0
Trong đó:
b: Chiều rộng then
t
1
: Chiều sâu rãnh then trên trục
d
j
: Đường kính trục tại các tiết diện

e) Là hệ số kể đến ảnh hưởng của ứng suất trung
bình đến độ bền mỏi
Tra bảng (10.7)-[1], với
b

= 85 (Mpa), ta được :


= 1 , và


= 0,05
f) k
,d

k d

: Là hệ số xác đònh theo công thức
(10,25) và (10.26).

k dj

=[
j
k



+k
x-1

]/k
y
(4)

k dj

=[
j
k



+k
x-1
]/k
y
(5)
Với:
k
x
=1 (Mài Ra=0,32……0,16)(Bảng (10.8)-[1]) Hệ số
tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt


, : Là hệ số kích thước
K

, K

: là hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn

Tra bảng (10.11)-[1], ng với các đương kính và
b

= 850
(Mpa)
-Đường kính trục < 30….50

1
1



k
=2,1;
1
1



k
=1.67
-Đường kính trục nhỏ hơn ( 30….50 )

2
2



k
=2,78;

2
2



k
=2,07
Với kiểu lắp k6, thì K
y
= 1,5 : là hệ số tăng bền bề mặt trục (
Tôi bằng dòng điện có tần cao (bảng (10.9)-[1])
Thay các số liệu (4) và(5) ta thu được
k
1d

=
5,1
11,2
=1,41 k
5,1
78,2
1 d

=1,13
k
2d

=
5,1
11,2

=1,41 k
5,1
78,2
2 d

=1,13
k
3d

=
5,1
11,2
=1,41 k
5,1
78,2
3 d

=1,13
k 4d

=
5,1
67,1
=1,85 k
5,1
07,2
4 d

=1,38
k

5d

=
5,1
67,1
=1,85 k
5,1
07,2
5 d

=1,38
k
6d

=
5,1
67,1
=1,85 k
5,1
07,2
6 d

=1,38
k 7d

=
5,1
67,1
=1,85 k
5,1

07,2
7
d

=1,38
Với các thôbg số sau:
+d
1
= 20 ; Rãnh then b
1
= 6; t
1
= 3,5
+d
2
= 25;
+d
3
= 30;
+d
4
= 50; Rãnh then b
2
= 6; t
2
= 4,5
+d
5
= 60; Rãnh then b
3

= 6; t
3
= 7,5
+d
6
= 65;
+d
7
= 70; Rãnh then b
3
= 6; t
3
= 6
Moment
M
1
=48645 ; T
1
= 48465

M
2
=50572 ; T
1
= 48465
M
3
=113093 ; T
1
= 48465

M
4
=505421 ; T
2
= 309935
M
5
=136698 ; T
3
= 1366930
M
6
=1412187 ; T
3
= 1366930
M
7
=1490732 ; T
3
= 1366930
Ta tính được
d
1
= 20

w
1
= 768,1 ; w
01
= 1553,47

63
1

a

; 31,31
1

a

d
2
= 25

w
2
=1533,98 ; w
02
=3067,96
97,32
2

a

; 86,15
2

a

d

3
= 30

w
3
= 2650,72 ; w
03
= 5301,44
66,42
3

a

; 18,9
3

a

d
4
= 50

w
4
=12214,52 ; w
04
=24486,36
38,41
4


a

;
66,12
4

a

d
5
= 50

w
5
=21093,75 ; w
05
=42299,5
65
5

a

; 32,32
5

a

d
6
= 65


w
6
=26961,25 ; w
06
= 53922,5
38,53
6

a

; 35,25
6

a

d
7
= 70

w
7
=33560,8 ; w
07
= 67234,75
42,44
7

a


; 33,20
7

a

Thay
djajaj
k


,
,
vào (2) và(3) ta được:
S
17,41


S
15,51


S 97'72


S 82,102


S 16,63



S 69,183


S 84,44


S 33,104


S 08,35


S 05,45


S 75,36


S 16,56


S 5,47


S 43,67


Và thay vào (1) ta được các hệ số an toàn :
S
1

= 3,24 3 5,2][


s
S
2
= 6,42 3 5,2][


s
S
3
= 5,88 3 5,2][


s
S
4
= 4,38 3 5,2][


s
S
5
= 2,54 3 5,2][


s
S
6

= 3,03 3 5,2][


s
S
7
= 3,68 3 5,2][


s
Vậy các tiết diện trục đủ bền.