Chương 6: Xác định tải trọng tác dụng lên trục

Chương 6:
THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN
1 Xác định tải trọng tác dụng lên trục:
Các trục đều chịu momen xoắn cho trong bảng trong phần đầu.
Ngoài ra còn chịu lực khi ăn khớp trong các bộ truyền. Cụ thể như
sau:
Trục 1 :lực do bộ truyền đai và cặp bánh răng cấp nhanh
trong h
ộp giảm tốc tác dụng lên.
Thông
s
ố
Trục
động cơ
I II III
i i
d
=4 i
n
= 3,47 i
c
= 2,88
n 2900 725 208,9 72,55
N 5,03 4,778 4,659 4,543
M
x
14884,83 62937,
8
212989,
2
598010

,3
Lực do bộ truyền đai tác dụng: F
R
= 2F
0
z sin( α
1
/2)=2x185.6
sin(144
0
/2)=353 (N). Lực này có phương ngang và hướng từ tâm
bánh lớn đến tâm bánh nhỏ.
Lực do bánh răng tác dụng : CT 10.1 [1 tr 184]
F
t1
= 2T
1
/d
w1
= 2x62937.8/ 195 = 645.5 N
F
R1
= F
t1
tgα
tw
/cosβ = 645.5tg21
0
10
’

39.98
”
/ cos0 = 250 N
F
a1
= F
t1
tgβ = 645.5 tg0 = 0.
Trục 2: do hai cặp bánh răng ở hai cấp nhanh và chậm tác dụng
Do cặp cấp nhanh F
t2
= F
t1
= 645.5 N
F
r2
= F
r1
= 250 N
F
a2
= F
a1
= 0 N.
Chú ý r
ằng F
t2
và F
t1
, F

r2
và F
r1
, F
a2
và F
a
cùng phương ngược
chiều (như hình vẽ)
Do cặp cấp chậm F
t3
= 2T
2
/d
w1
= 2x212989,2 / 195=
2184.5 N
F
r3
= F
t3
tgα
tw
/cosβ = 2184.5 tg21
0
10
’
39.98
”
/1/= 846 N

F
a3
= F
t3
tgβ = 2184.5 tg0 = 0.
Trục 3 :do cặp bánh răng cấp chậm :
F
t4
= F
t3
= 2184.5 N
F
r4
= F
r3
= 846 N
F
a4
= F
a3
= 0.
Chú ý F
t4
và F
t3
, F
r4
và F
r3
, F

a4
và F
a3
có cùng phương ngược chiều
nhau (như h
ình vẽ).
Trục xích tải: do lực căng xích tác dụng
Tính đường kính sơ bộ của các trục theo cơng thức:
F
R
 K
t
x P =
31
7
106
npZ
NK
t


Trong đó:
K
t
: hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xích lên
trục chọn K
t
= 1,15
R=
2,4611

55,721109
8,415,1106
7



N
L
ực này là lực hướng kính có điểm đặc tại tâm đĩa xích và phương
ngang chiều từ đĩa này sang đĩa kia.
2 Tính sơ bộ trục:
Trục động cơ: đường kính trục :CT 10.9 [ 1 tr 188]
3.14)252.0/(83.4884])[2.0/(
33
 xTd

mm. chọn thép có [τ] = 25
MPa
Ch
ọn d = 15 mm.
Trục 1 :đường kính trục :CT 10.9 [ 1 tr 188]
:
3.23)252.0/(8.62937])[2.0/(
33
 xTd

mm.
Ch
ọn d
1

= 25 mm
V
ới [τ] chọn là 25 Mpa.
Trục 2 :
8.32)302.0/(212989])[2.0/(
33
 xTd

mm.Chọn d= 35 mm
Ta chọn thép có [τ] = 30.
Trục 3 và Trục xích tải:
8.36)602.0/(598010,3])[2.0/(
33
 xTd

mm
Ch
ọn d = 40 mm
2 xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặc lực:
Theo bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b
o
:
b
o
của trục 1 :17, trục 2 :21, trục 3 :23.
Theo công thức 10.10 ta xác định chiều dài mayơ như sau:
 Bánh đai và bánh nhỏ trong cấp nhanh:l
m
= (1.2…1.5)d =
(1.2 … 1.5) 25 =30 … 37.5.Ch

ọn là 35 mm.
 Bánh lớn trong cấp nhanh và bánh nhỏ trong cấp chậm:l
m
=
(1.2 …1.5)35 = 42 … 52.2. Ch
ọn là 50 mm.
 Bánh lớn trong cấp chậm, khớp nối và đĩa xích dẫn của xích
tải: l
m
= (1.2 .. 1.5 )40 = 48 … 60. Chọn là 55 mm.
Theo b
ảng 10.3 ta chọn :
 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong
c
ủa hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay k
1
= 12.
 Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong hộp k
2
= 7.
 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k
3
= 15.
 Chiều cao nắp ổ và đầu bulong h
n
= 17.
T
ừ bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b
0
tương ứng.

Theo bảng 10.4 ta có công thức tính các khoảng cách trên các trục
như sau:
Hình minh họa :hình 10.9 [1 tr 193]
Tr
ục 1 :l
12
= -l
c12
= -[0.5(l
m12
+ b
0
) +k
3
+ h
n
] = -0.5(55 + 29) + 15
+ 17] = -74.
l
13
= 0.5 (l
m13
+b
0
) +k
1
+ k
2
= 0.5(55 +29 ) + 12 + 7 = 61
mm.

l
11
= 2l
13
= 2x61 = 122 mm.
Tr
ục 2 :l
22
= 0.5 (l
m22
+ b
0
)+k
1
+ k
2
= 0.5( 35+21) + 12+7= 47 mm.
l
23
= l
11
+l
32
+k
1
+ b
0
= 122 +l
32
+ 12 + 27 = 122 +47 +12 +27

=208 mm.
l
21
= l
23
+ l
32
= 208 + 47 = 255 mm.
Tr
ục 3 :l
32
= 0.5 (l
m32
+b
0
) + k
1
+ k
2
= 0.5(35+21)+12+7 = 47 mm.
l
31
= 2l
32
= 2x47 = 94 mm
l
33
= l
31
+ l

c33
= 94 + l
c33
= 94 + 60 = 154 mm
V
ới l
c33
= 0.5(l
m33
+b
0
) + k
3
+ h
n
=0.5(35+21 ) +15 .+ 17 =
60 mm.

3
N
d c
n

Đối với trục I: N = 3,28KW
n = 645,45 vòng/phút
c = 120
3
3, 28
120 21
645, 45

I
d mm  
để thoả mãn độ ăn khớp giữa các bánh răng, độ bền của bành răng
ta chọn
Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d
1
= 30mm
Đối với trục II: N = 3,2KW
n = 186 vòng/phút
c = 120
3
3, 2
120 31
186
II
d mm  
Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d
2
= 40
Đối với trục III: N = 3,125KW
n = 64,5 vòng/phút
c = 120
3
3,125
120 44
64,5
III
d mm  
Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d
3

= 50
Tính gần đúng trục
Từ đường kính trục ta xác định chiều dày ổ lăn:
1 1
30 19
o
d mm B mm  
2 2
40 23
o
d mm B mm  
3 3
50 27
o
d mm B mm  
Tra bảng 10-30 ta có các thông số sau:
+ Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành của hộp
hoặc khoảng cách giữa chi tiết quay:
k
1
= 10mm
+ Kho
ảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: k
2
=
10mm
+ Kho
ảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k
3
=

15mm
+ Chi
ều cao nắp ổ và đầu bulông: h
n
= 20mm
+ Chi
ều dài mayo bánh đai:
12 1
(1,2 1,5) (1,2 1,5).30 36 45
m
l d mm     
Ta chọn
12
45
m
l mm
+ Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ nhất trên trục thứ nhất:
13 1
(1,2 1,5) (1,2 1,5).30 36 45
m
l d mm     
Ta chọn
13
50
m
l mm
để đảm bảo
độ ăn khớp cao với bánh răng thứ hai tr
ên trục hai
+ Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ hai trên trục thứ hai:

22 2
(1,2 1,5) (1,2 1,5).40 48 60
m
l d mm     
Ta chọn
13
50
m
l mm
+ Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ ba trên trục thứ hai:
23 2
(1,2 1,5) (1,2 1,5).40 48 60
m
l d mm     
Ta chọn
23
60
m
l mm
để đảm bảo
độ ăn khớp cao với bánh răng thứ tư trên trục thứ ba
+ Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ tư trên trục thứ ba:
32 3
(1,2 1,5) (1, 2 1,5).50 60 75
m
l d mm     
Ta chọn
32
60
m

l mm
+ Chiều dài mayo khớp nối:
3
(1, 4 2,5) (1, 4 2,5).50 70 125
mkn
l d mm     
Chọn
100
mkn
l mm
Khoảng cách giữa các gối đỡ và khoảng cách giữa các gối đỡ
và điểm đặt lực của đai hoặc khớp nối.
 Trục I:
Khoảng cách từ đai ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ:
12 1
12 3
45 19
15 20 67
2 2
m o
n
l B
l k h mm


      
Khoảng cách từ gối đỡ B
o1
đến bánh răng l
m13

trên trục thứ nhất:
13 1
13 1 2
50 19
10 10 54,5
2 2
m o
l B
l k k mm


      
ta chọn l
13
= 55mm
Kho
ảng cách giữa hai gối đỡ trên trục I
11 13
2. 2.55 110l l mm  
 Trục II
Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ hai trên trục thứ
hai:
22 2
22 1 2
50 21
10 10 55,5
2 2
m o
l B
l k k mm



      
Để đảm bảo về độ ăn khớp giữa các bánh răng ta chon
22
55l mm
Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ ba trên trục thứ
hai:
1 3
23 11 32 1
2
o o
B B
l l l k

 
   
 
 
Với
3 32
32 1 2
27 60
10 10 63,5
2 2
o m
B l
l k k mm



 
 
      
 
 
 
 
Vậy
1 3
23 11 32 1
19 27
110 63,5 10 206,5
2 2
o o
B B
l l l k mm


 
 
        
 
 
 
 
Vậy khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ hai là:
21 23 32
63,5 206,5 270l l l mm    
 Trục III
Khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ ba là:

31 32
2. 2.63,5 127l l mm  
Chọn khoảng cách từ ổ lăn tới điểm đặt lực của bộ truyền xích tải:
100
x
l mm
Vậy khoảng cách từ ổ lăn đặt ở vị trí đầu đến điểm đặt lực của bộ
truyền xích tải là:
33 31
127 100 227
x
l l l mm    
Sơ đồ lực không gian:
Trục I: