Chương 6: Xác định tải trọng tác dụng lên trục

Chia sẻ: kentit

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 =...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Chương 6: Xác định tải trọng tác dụng lên trục

 

  1. 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
  2. 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
  3. 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.
  4. 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
  5. 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:
  6. 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
  7. 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:
  8. Trục I:
  9. 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
  10. 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:
  11. 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
  12.  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.
  13. 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
  14. 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:
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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  
  19. 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)
  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
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản