Tính toán sức bền và kết cấu máy

ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ
Chổồng 4
TấNH TOAẽN SặẽC BệN VAè
KT CU MAẽY.
4.1. TấNH TOAẽN SặẽC BệN CHO THN DAO TRN:
Kóỳt cỏỳu:
Dổỷa theo sổỷ bọỳ trờ cuớa caùc xilanh trón chióửu daỡi thỏn
maùy, ta coù õổồỹc kóỳt cỏỳu cuớa thỏn gaù dao trón.
SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 54
b
a
b
a
A
B
C
D
E
6000mm
h
2
h
1
ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ
Hỗnh 4.1. Kóỳt cỏỳu thỏn dao trón.

Thỏn dao coù caùc kờch thổồùc:
a = 500mm.
b = 2.500mm.
h
1

= 600 mm.
H
2
= 1.200 mm.
S = 80mm.
Thỏn dao coù kờch thổồùc vaỡ lổỷc taùc duỷng nhổ hỗnh veợ.
Giaớ sổớ lổỷc taùc duỷng lón thỏn dao phỏn bọỳ õóửu, ta coù
sồ õọử lổỷc taùc duỷng lón thỏn dao nhổ sau:
Hỗnh 4.2. Sồ õọử lổỷc taùc duỷng.
óứ tờnh toaùn sổùc bóửn cho thỏn gaù dao trón khi laỡm vióỷc vồùi
cọng suỏỳt lồùn nhỏỳt cuớa maùy ta mọ hỗnh hoùa thỏn thaỡnh mọỹt
dỏửm coù mỷt cừt ngang thay õọứi, chởu taới troỹng phỏn bọỳ q
= 10
6
N/m vaỡ giaớ sổớ lổỷc taùc duỷng cuớa 3 bọỹ xilanh - piston
laỡ caùc phaớn lổỷc taùc duỷng lón dỏửm thỗ ta coù sồ õọử õóứ tờnh
toaùn nhổ sau:
SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 55
q
A
B C D
E
Q
Y
Y
Q
Q
Y
a
b b a

q
a
A
b b
B
C
a
D
E
ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ
Hỗnh 4.3. Sồ õọử tờnh toaùn.

Ta thỏỳy dỏửm trón laỡ mọỹt dỏửm sióu tốnh õóứ giaới õổồỹc baỡi
toaùn naỡy ta duỡng phổồng phaùp giaới bũng phổồng trỗnh 3
mọmen ỏứn sọỳ laỡ caùc mọmen M
0

= - q.a
2
/2 , M
1
vaỡ M
2
= - q.a
2
/2.
Taùch dỏửm ra thaỡnh caùc dỏửm õồn giaớn õóứ õaớm baớo
dỏửm laỡm vióỷc nhổ mọỹt dỏửm thổỷc ta thóm vaỡo caùc mọmen
taỷi caùc gọỳi tổỷa:
Hỗnh 4.4. Sồ õọử mọmen taỷi caùc gọỳi.

Bióứu õọử mọmen do taới troỹng gỏy ra:
- Trón õoaỷn AB ta coù (
a Z 0

)
M
z
= - q.z
2
/2
Taỷi Z = 0 M
z
= 0.
Taỷi Z = a M
z
= - q.a
2
/2.
Trón õoaỷn BC ta coù (
b

Z 0
) gọỳc taỷi B
M
z
= (q.b.z/2) - (q.z
2
/2).
Taỷi Z = 0 M

z
= 0
Z = b/2 M
z
= q.b
2
/8
Z = b M
z
= 0
Trón õoaỷn CD ta coù:
M
z
= (q.b.z/2) - (q.z
2
/2).
Z = 0 M
z
= 0
Z = b/2 M
z
= qb
2
/8
Z = b M
z
= 0
Trón õoaỷn DE ta coù:
M
z

= - q.z
2
/2
Z = 0 M
z
= 0
Z = a M
z
= - q.a
2
/2
Tổỡ caùc sọỳ lióỷu vổỡa tờnh toaùn ta coù õổồỹc bióứu õọử
mọmen uọỳn do taới troỹng gỏy ra coù daỷng nhổ sau:
SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 56
p
B
A
C
D
O
M M
O
M
1
M
1
M
2
M
2

a
b b
a
2 2

q
a
2
8
q
2
b
a
b b
A
B
C
D
E
a
a
q
2

q
2
b
8
B
ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ

Hỗnh 4.5. Bióứu õọử mọmen do taới troỹng gỏy ra.
Lỏỷp phổồng trỗnh 3 mọmen coù daỷng nhổ sau:
















+
++

+

=
+
+
+
++

1

1
.
1
.
6.
1
1
2
1
.
i
l
i
b
i
i
l
i
a
i
i
M
i
l
i
M
i
l
i
l

i
M
i
l
(4.1)
Trong õoù:
i = 1
l
1
= l
2
= b
a
1
= b
2
= b/2
m
0
= m
1
= - q.a
2
/2
12
.
2..
83
2
32

1
bq
b
b
q
==
12
.
3
12
bq
==
Coù õổồỹc giaù trở cuớa M
1
ta seợ õi veợ bióứu õọử mọmen
uọỳn vaỡ lổỷc cừt do taới troỹng gỏy ra cuớa dỏửm lión tuỷc.
Trón õoaỷn AB ta coù:
Taỷi Z
1
= 0 M = 0
Z
1
= a M = - 1,25.10
5
Nm
Trón õoaỷn BC ta coù:
Taỷi Z
2
= 0 M = - 1,25.10
5

Nm
Z
2
= 1,013 M = 3,876 Nm
Z
2
= b = 2,5 M = - 7,187.10
5
Nm
Trón õoaỷn CD ta coù:
Taỷi Z
3
= 0 M = - 7,187.10
5
Nm
Z
3
= 1,487 M = - 3,876.10
5
Nm
Z
3
= 2,5 M = - 1,25.10
5
Nm
Trón õoaỷn DE ta coù:
Z
4
= 0 M = - 1,25.10
5

Nm
Z
4
= a M = 0
Giaù trở cuớa lổỷc cừt
SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 57
ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ
Trón õoaỷn AB: Z
1
= 0 Q
y
= 0
Z
1
= a Q
y
= 5.10
5
N
Trón õoaỷn BC: Z
2
= 0 Q
y
= - 1,012.10
6
N
Z
2
= 2,5 Q
y

= 1,487.10
6
N
Trón õoaỷn CD: Z
3
= 0 Q
y
= - 1,488.10
6
N
Z
3
= 2,5 Q
y
= 1,012.10
6
N
Trón õoaỷn DE: Z
4
= 0 Q
y
= 5.10
6
N
Z
2
= a Q
y
= 0
Tổỡ caùc sọỳ lióỷu õaợ tờnh toaùn trón ta veợ õổồỹc caùc bióứu

õọử mọmen uọỳn vaỡ lổỷc cừt cuớa dỏửm.
Bióứu õọử mọmen uọỳn:


Bióứu õọử lổỷc cừt:
SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 58
1.513
4.48
1.25x10Nm
5
7.187x10Nm
5
1.25x10Nm
5
3.876x10Nm
5
3.876x10Nm
5
a
b b a
A
C
D
B
E
Hỗnh 4.6 Bióứu õọử mọmen
uọỳn

5x10N
5

6
1.012x10N
1.487x10N
6
6
1.487x10N
1.012x10N
6
A
B
C
D
E
a
b b a
Hỗnh 4.7. Bióứu õọử
lổỷc cừt
ọử aùn tọỳt nghióỷp Khoa Cồ Khờ
Vồùi caùc sọỳ lióỷu tờnh toaùn õổồỹc ta õi kióứm tra bóửn cho
thỏn giaù dao trón.
Trón bióứu õọử nọỹi lổỷc taỷi õióứm C õọửng thồỡi vổỡa coù Q
y
lồùn nhỏỳt vaỡ M
x
lồùn nhỏỳt, do vỏỷy ta kióứm tra bóửn cho dỏửm
taỷi õióứm C.
ióứm C chởu ổùng suỏỳt phúng õỷc bióỷt theo thuyóỳt
bóửn thóỳ nng bióỳn õọứi hỗnh daỷng ta coù:
[ ]

+=
2
3
2
T
td
(4.2)
Trong õoù:
max
=
x
J
x
M

(4.3)
Taỷi C ta coù: M
x
= 7,187.10
5
Nm
J
x
= b.h
3
/12 = 80.600
3
/12 mm
y
max

= 600/2 = 300mm
Thay vaỡo ta coù:
Nm
5
5
10291497
001440
30101877
.,
,
,..,
==


d
x
S
x
J
y
Q
2
.
=

Taỷi C ta coù:
Q
y
= 1,488.10
6

N






=
2
2
2
42
y
hb
S
x
: Mọmen tộnh õọỳi vồùi truỷc trung
hoaỡ x cuớa phỏửn mỷt cừt nũm vóử mọỹt phờa cuớa õổồỡng coù
toaỷ õọỹ y laỡ õổồỡng maỡ ta xeùt õọỳi vồùi ổùng suỏỳt tióỳp (y = 0)
b: Bóử rọỹng cuớa mỷt cừt
J
x
= b.h
3
/12
(4.4)
ặẽng suỏỳt tióỳp cổỷc õaỷi taỷi õổồỡng trung hoaỡ
T
max
=

F
Q
y
.
2
3
Trong õoù:
Q
y
= 1,488.10
6
N
F = b.h = 0,08.0,6
Vỏỷy T = 31, 625.10
6
N/m
2

26622
1015910625331729149 mN
td
/..,,
=+=

Ta coù:
[ ]
262
1037037 mNmmkg /./
==

SVTH: Nguyóựn Haới ng - Lồùp: 97C1C Trang: 59