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

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
Trục III:
Với điều kiện trục bằng 55mm, ta chọn then có: b = 18; h = 11; t =
5,5; t1 = 5,6; K = 6,8
Chiều dài then ở chỗ lắp bánh răng dẫn thứ tư trên trục thứ ba
lt4 = 0,8lm4 = 0,8.60 = 48mm
Kiểm nghiệm về sức bền dập:
2M x 2.462120,6
d    51,5 N / mm 2   d 
dKl 55.6,8.48

Kiểm nghiệm về sức bền cắt:
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản