Chương 6: Xác định tải trọng tác dụng lên trục

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

1.151
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 hộp giảm tốc tác dụng lên. Lực do bộ truyền đai tác dụng: FR= 2F0z sin( α1/2)=2x185.6 sin(1440/2)=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] Ft1 = 2T1/dw1 = 2x62937.8/ 195 = 645.5 N FR1 =...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 hộp giảm tốc tác dụng lên. Thông Trục I II III số động cơ i id =4 in = 3,47 ic = 2,88 n 2900 725 208,9 72,55 N 5,03 4,778 4,659 4,543 Mx 14884,83 62937, 212989, 598010 8 2 ,3 Lực do bộ truyền đai tác dụng: FR= 2F0z sin( α1/2)=2x185.6 sin(1440/2)=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] Ft1 = 2T1/dw1 = 2x62937.8/ 195 = 645.5 N FR1 = Ft1tgαtw /cosβ = 645.5tg21010’39.98”/ cos0 = 250 N Fa1 = Ft1tgβ = 645.5 tg0 = 0. Trục 2: do hai cặp bánh răng ở hai cấp nhanh và chậm tác dụng Do cặp cấp nhanh Ft2 = Ft1 = 645.5 N Fr2 = Fr1 = 250 N Fa2 = Fa1= 0 N. Chú ý rằng Ft2 và Ft1, Fr2 và Fr1, Fa2 và Fa cùng phương ngược chiều (như hình vẽ) Do cặp cấp chậm Ft3= 2T2/dw1 = 2x212989,2 / 195= 2184.5 N
Fr3 = Ft3tgαtw /cosβ = 2184.5 tg21010’39.98” /1/= 846 N Fa3 = Ft3tgβ = 2184.5 tg0 = 0. Trục 3 :do cặp bánh răng cấp chậm : Ft4 = Ft3 = 2184.5 N Fr4 = Fr3 = 846 N Fa4 = Fa3= 0. Chú ý Ft4 và Ft3, Fr4 và Fr3, Fa4 và Fa3 có cùng phương ngược chiều nhau (như hình vẽ). Trục xích tải: do lực căng xích tác dụng Tính đường kính sơ bộ của các trục theo công thức: 6  10 7  K t  N FR  Kt x P = Z 1  p  n3 Trong ñoù: Kt: heä soá xeùt ñeán taùc duïng cuûa troïng löôïng xích leân truïc choïn Kt = 1,15 6  10 7  1,15  4,8 R=  4611,2 N 9  110  72,55 Lực 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] d  3 T /(0.2[ ])  3 4884.83 /(0.2 x 25) 14.3 mm. chọn thép có [τ] = 25 MPa Chọn d = 15 mm. Trục 1 :đường kính trục :CT 10.9 [ 1 tr 188] : d  3 T /(0.2[ ])  3 62937.8 /(0.2 x 25)  23.3 mm. Chọn d1 = 25 mm Với [τ] chọn là 25 Mpa. Trục 2 : d  3 T /(0.2[ ])  3 212989 /(0.2 x30)  32.8 mm.Chọn d= 35 mm Ta chọn thép có [τ] = 30. Trục 3 và Trục xích tải: d  3 T /(0.2[ ])  3 598010,3 /(0.2 x60)  36.8 mm Chọn 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 bo : bo 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:lm = (1.2…1.5)d = (1.2 … 1.5) 25 =30 … 37.5.Chọn là 35 mm.  Bánh lớn trong cấp nhanh và bánh nhỏ trong cấp chậm:lm = (1.2 …1.5)35 = 42 … 52.2. Chọn là 50 mm.  Bánh lớn trong cấp chậm, khớp nối và đĩa xích dẫn của xích tải: lm = (1.2 .. 1.5 )40 = 48 … 60. Chọn là 55 mm. Theo bảng 10.3 ta chọn :  Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay k1 = 12.  Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong hộp k2 = 7.  Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3 = 15.  Chiều cao nắp ổ và đầu bulong hn = 17. Từ bảng 10.2 ta xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b0 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] Trục 1 :l12 = -lc12 = -[0.5(lm12 + b0 ) +k3 + hn] = -0.5(55 + 29) + 15 + 17] = -74. l13 = 0.5 (lm13 +b0 ) +k1 + k2 = 0.5(55 +29 ) + 12 + 7 = 61 mm. l11 = 2l13 = 2x61 = 122 mm. Trục 2 :l22 = 0.5 (lm22 + b0 )+k1 + k2 = 0.5( 35+21) + 12+7= 47 mm. l23 = l11 +l32 +k1 + b0 = 122 +l32 + 12 + 27 = 122 +47 +12 +27 =208 mm. l21 = l23 + l32 = 208 + 47 = 255 mm. Trục 3 :l32 = 0.5 (lm32 +b0 ) + k1 + k2 = 0.5(35+21)+12+7 = 47 mm.
l31 = 2l32 = 2x47 = 94 mm l33 = l31 + lc33 = 94 + lc33 = 94 + 60 = 154 mm Với lc33 = 0.5(lm33 +b0 ) + k3 + hn =0.5(35+21 ) +15 .+ 17 = 60 mm. N d  c3 n Đối với trục I: N = 3,28KW n = 645,45 vòng/phút c = 120 3, 28  d I  120 3  21mm 645, 45 để thoả mãn độ ăn khớp giữa các bánh răng, độ bền của bành răng ta chọn Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d1 = 30mm Đối với trục II: N = 3,2KW n = 186 vòng/phút c = 120 3, 2  d II  120 3  31mm 186 Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d2 = 40 Đối với trục III: N = 3,125KW
n = 64,5 vòng/phút c = 120 3,125  d III  120 3  44mm 64,5 Theo tiêu chuẩn ổ đỡ ta chọn d3 = 50 Tính gần đúng trục Từ đường kính trục ta xác định chiều dày ổ lăn: d1  30mm  Bo1  19mm d 2  40mm  Bo 2  23mm d3  50mm  Bo 3  27 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: k1 = 10mm + Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: k2 = 10mm + Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15mm + Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 20mm + Chiều dài mayo bánh đai: lm12  (1, 2  1,5)d1  (1, 2  1,5).30  36  45mm Ta chọn lm12  45mm + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ nhất trên trục thứ nhất:
lm13  (1, 2  1,5)d1  (1, 2  1,5).30  36  45mm Ta chọn lm13  50mm để đảm bảo độ ăn khớp cao với bánh răng thứ hai trên trục hai + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ hai trên trục thứ hai: lm 22  (1, 2  1,5)d 2  (1, 2  1,5).40  48  60mm Ta chọn lm13  50mm + Chiều dài mayo bánh răng trụ thứ ba trên trục thứ hai: lm 23  (1, 2  1,5)d 2  (1, 2  1,5).40  48  60mm Ta chọn lm 23  60mm 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: lm 32  (1, 2  1,5)d3  (1, 2  1,5).50  60  75mm Ta chọn lm 32  60mm + Chiều dài mayo khớp nối: lmkn  (1, 4  2,5)d3  (1, 4  2,5).50  70  125mm Chọn lmkn  100mm 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: lm12  Bo1 45  19 l12   k3  hn   15  20  67 mm 2 2 Khoảng cách từ gối đỡ Bo1 đến bánh răng lm13 trên trục thứ nhất: lm13  Bo1 50  19 l13   k1  k2   10  10  54,5mm ta chọn l13 = 55mm 2 2 Khoảng cách giữa hai gối đỡ trên trục I l11  2.l 13  2.55  110mm  Trục II
Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ hai trên trục thứ hai: lm 22  Bo 2 50  21 l22   k1  k2   10  10  55, 5mm 2 2 Để đảm bảo về độ ăn khớp giữa các bánh răng ta chon l22  55mm Khoảng cách từ ổ trên trục hai đến bánh răng thứ ba trên trục thứ hai:  B  Bo 3  l23  l11  l32  k1   o1   2   B l   27  60  Với l32   o 3 m 32   k1  k2     10  10  63,5mm  2   2   B  Bo 3   19  27  Vậy l23  l11  l32  k1   o1   110  63, 5  10     206,5mm  2   2  Vậy khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ hai là: l21  l23  l32  63,5  206,5  270mm  Trục III Khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục thứ ba là: l31  2.l32  2.63,5  127 mm Chọn khoảng cách từ ổ lăn tới điểm đặt lực của bộ truyền xích tải: lx  100mm Vậy khoảng cách từ ổ lăn đặt ở vị trí đầu đến điểm đặt lực của bộ truyền xích tải là: l33  l31  lx  127  100  227 mm Sơ đồ lực không gian:
Trục I:
Ở đây lực Rđ = 845,5 (N) P1 = 1688 N Pr1 = 614 N Tính phản lực ở các gối trục:  mAy = 67Rđ + 110RBy – 55Pr1 = 0 55.614  67.848, 5  RBy   209,8( N ) 110  RBy  209,8( N )  mBy = 177 Rđ + 55 Pr1 - 110RAy = 0 177.848,5  55.614  RAy   1672,3( N ) 110  mR Bx  110RBx  55P  0 1 1688.55  RBx   844( N ) 110  RAx  P  RBx  1688  844  844( N ) 1 Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm: + Ở tiết diện a-a: Mua-a = Rđ.67 = 56849,5 Nmm + Ở tiết diện b-b: M ub b  M uy  M ux 2 2 với Muy = RBy.55 = 11539Nmm Mux = RAx.55= 46420Nmm M ub b  11539 2  464202  457832,6 Nmm
Tính điều kiện trục ở 2 tiết diện a-a và b-b theo công thức: M td d 3 , mm 0,1  Điều kiện trục ở tiết diện a-a: Mtđ  M u2  0,75M x2  56849,52  0,75.48530, 482  70698, 45Nmm    50 N / mm2 70698, 45 d aa  3  24, 2mm 0,1.50 Điều kiện trục ở tiết diện b-b: Mtđ  457832,62  0,75.48530, 482  63674Nmm 63674 d b b  3  23,35mm 0,1.50 Điều kiện ở tiết diện a-a lấy bằng 30mm và điều kiện ở tiết diện b- b lấy bằng 36mm Trục II:
P2 = 1688 N ; P3 = 4868,18 N Pr2 = 614 N ; Pr3 = 1034,76 N Tính phản lực ở các gối đỡ:  mCy  55P r2  206,5Pr3  270 RDy  0 55.614  206,5.1034,76  RDy   916,5 N 270  RCy  Pr2  Pr3  RDy  614  1034,76  916,5  732, 26 N  mCx  55P  206,5P  270 R 2 3 Dx 0 55.1688  206,5.4868,18  RDx   4067 N 270
 RCx  P2  P3  RDx  1688  4868,18  4067  2489,18 N Tính momen uốn ở các tiết diện nguy hiểm: + Tiết diện e-e: M u  M uy  M ux 2 2 M uy  151,5 Pr3  55 Rcy  151,5.1034, 76  55.732, 26  116492 Nmm M ux  144 P3  52 Rcx  151,5.4868,18  55.2489,18  600624, 4 Nmm  M ue  e  1164922  600624, 42  611817 Nmm + Tiết diện i-i: M uy  60 RDy  144 Pr2  63,5.916,5  151, 5.614  151219 Nmm M ux  144 P2  60 RDx  1688.151,5  63, 5.4067  513986,5 Nmm  M ui i  151219 2  513986,52  535770 Nmm + Điều kiện trục ở tiết diện e-e: Mtđ  611817 2  0,75.1643012  628145Nmm    50 N / mm2 628145 d e e  3  50mm 0,1.50 + Điều kiện ở tiết diện i-i: Mtđ  5357702  0,75.164907 2  554342,5Nmm 554342,5  d i i  3  48mm 0,1.50 Điều kiện ở tiết diện e-e lấy bằng 50mm, điều kiện ở tiết diện i-i lấy bằng 48mm.
Trục III: lực : P4 =4868,18 N; Pr4 = 1034,76 N Tính phản lực tại các gối đỡ:  mEy  127.R Fy  Pr4 .63,5  0 Pr4 .63,5 1034,76.63,5  RFy    517,38 N 127 127  REy  Pr4  RFy  1034, 76  517,38  517,38 N  mEx  127.R Fx  P4 .63,5  0
P4 .63,5 4868,18.63, 5  RFx    2434 N 127 127  REx  P4  RFx  4868  2434  2434 N Momen uốn ở tiết diện g-g: M uy  REy .63,5  517,38.63,5  32853, 6 Nmm M ux  REx .63,5  2434.63,5  154559 Nmm  M ug  g  M uy  M ux  32853, 62  1545592  158012 Nmm 2 2 + Điều kiện trục ở tiết diện g-g: Mtđ  M u2  0,75.M x2  1580122  0,75.462120, 62  430272 Nmm    50 N / mm2 430272  d g g  3  44, 2mm 0,1.50 Đường kính trục ở tiết diện g-g lấy bằng 55mm  Tính chính xác trục: Tính chính xác trục nên tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung. Tính chính xác trục tính theo công thức: n n n  n n  n2 2 + Đối với trục I: Ở tiết diện a-a: vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:
Mu  a   max   min  ; m  0 w  1  1 Vậy n  K  K     m    a   a Bộ truyền làm việc một chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì mạch động:  max M x a m   2 2w 0  1 Vậy n  K    m   a Giới hạn mỏi và xoắn:  1  0, 45 b  0, 45.600  270 N / mm 2 (thép 45 có  b  600 N / mm 2 )  1  0, 25 b  0, 25.600  150 N / mm 2 M u 56849,5 a    30,65 N / mm2 (W = 1855: bảng 7-3b) w 1855 M x 48530, 48 a m    6 N / mm 2 2w 0 2.4010 Chọn hệ số   và   theo vật liệu, đối với thép cacbon trung bình    0,1 và    0,05 . Hệ số tăng bền:  1 Chọn các hệ số: K , K ,   , và  . Theo bảng 7-4 lấy    0,88,   0,77 Theo bảng 7-8 lấy K  1, 63, K  1,5
K 1, 63 K 1,5 Tỷ số   1,85 ;   1,95   0,88  0, 77 Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép  30N/mm2, tra bảng 7-10 ta có: K K K  2,6 .   1  0,6(   1)  1  0, 6(2,6  1)  1,96    Thay các trị số tìm được vào công thức tính n , n : 270 n   3, 46 2,6.30 150 na   12, 4 1,96.6  0,05.6 3, 46.12, 4 n  3, 3   n  3, 462  12, 42 Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy bằng 1,5  2,5. Tương tự ở tiết diện b-b, ta có: n n n  n n  n2 2  1  1 n  K ; n  K     m   a   a Với  1  0, 45 b  0, 45.600  270 N / mm 2  1  0, 25 b  0, 25.600  150 N / mm 2 M u 47832,6 a    11, 9 N / mm2 w 4010 M x 48530, 48 a m    0,3 N / mm2 2w 0 2.8590   =0,1 ;   =0,05 ;  1
K K  2,6 ; = 1,96   Thay số ta được: 270 n   8, 73 2, 6.11, 9 150 n   12, 4 1, 96.6  0, 05.6 8, 73.12, 4 n  7,1   n  8, 732  12, 4 2  Trục II Ở tiết diện e-e: n n n  n n  n2 2  1  1 n  K ; n  K     m   a   a Với  1  270 N / mm 2  1  150 N / mm 2 M u 611817 a    50,56 N / mm2 w 12100 Mx 164301 a m    3, 2 N / mm2 2w 0 2.25900    0,1,   0,05,   1 K K  3, 3;   2,38   270 150 n   1, 64 ; n   19,3 3, 3.50 2,38.3, 2  0,05.3, 2 1, 64.19,3 n  1, 64   n  1, 642  19,32
Tiết diện i-i:  1  270 N / mm 2 ;  1  150 N / mm2 Mx 164301 a m    4 N / mm 2 2w 0 2.20500 M u 535770 a    55, 7 N / mm 2 w 9620   =0,1 ;   =0,05 ;  1 K K  3, 3;   2,38   270  n   1,82 3,3.45 150 n   15, 4 2,38.4  0,05.4 1,82.15, 4 n  1,8   n  1,82 2  15, 4 2  Trục III: Tiết diện g-g:  1  270 N / mm 2 ;  1  150 N / mm2 M u 158012 a    11N / mm 2 w 14510 M x 462120, 6 a m    7,5 N / mm 2 2w 0 2.30800   =0,1 ;   =0,05 ;  1 K K  3, 3;   2,38  
270 n   7, 4 3, 3.11 150 n   6,3 2,38.9,8  0, 05.9,8 7, 4.6,3 n  4,8   n  7, 42  6,32 Bảng thông số của các trục (kích thước sơ bộ chỉ tính từ tâm của 2 ổ lăn trên một trục) Trục I Trục II Trục III Đường kính d 30 mm 40 mm 50mm Chiều dài trục l 110 mm 270 mm 127 mm Tính then: Trục I: Đường kính lắp then là 36mm, tra bảng 7-23, ta chọn then có: b = 12; h = 8; t = 4; t1 = 3,6; K = 3,5. Chiều dài then lt1 = 0,8lm1 = 0,8.45 = 36mm Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức: 2M x d     N/mm2 dKl Với: Mx = 48530,48 Nmm d = 36mm K = 3,5mm Lt1 = 36mm  d  150 N / mm2 (bảng 7-20)
2.48530, 48 d   21, 4 N / mm 2   d  36.3,5.36 Kiểm nghiệm về sức bền cắt theo công thức: 2M x c    c  dbl b = 12mm ;  c   120 N / mm2 2.48530, 48 c   7 N / mm 2   c  32.12.36 Trục II: Đường kính chọn trục chỗ lắp bánh răng tại tiết diện e-e là 50 Tra bảng 7-23 chọn: b = 16, h = 10, t = 5, t1 = 5,1, K = 6,2. Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ hai trên trục thứ hai với d = 48mm lt2 = 0,8lm2 = 0,8.50 = 40mm Kiểm nghiệm về sức bền dập: 2M x 2.164301 d    26, 46 N / mm 2   d  dKl 50.6, 2.40 Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ ba trên trục tứ hai Chiều dài then lt3 = 0,8lm3 = 0,8.60 = 48mm 2M x 2.164301 d    23N / mm 2   d  dKl 48.6, 2.48 Kiểm nghiệm về sức bền cắt: 2 M x 2.164301  c2    10, 26 N / mm 2   c  dbl t2 50.16.40 2 M x 2.164301  c3    8, 9 N / mm2   c  dbl t3 48.16.48