zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Đánh giá mức độ tiết kiệm vật liệu và hình dạng hợp lý ở một số chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Báo xấu

30
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của bài báo tập trung vào một số chi tiết máy có dạng thanh chịu tải tĩnh trong cơ khí nhằm đưa ra những giải pháp tính toán, những phân tích, nhận định về hình dạng chịu lực hợp lý đồng thời có thể tiết kiệm tối đa vật liệu sử dụng để gia công chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá mức độ tiết kiệm vật liệu và hình dạng hợp lý ở một số chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh

HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Đánh giá mức độ tiết kiệm vật liệu và hình dạng hợp lý ở một số chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh Phạm Tuấn Long1 1 Khoa:Cơ – Điện, Trường: Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam, phamtuanlong@humg.edu.vn THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: Nhận bài 15/6/2021 Mục đích nghiên cứu của bài báo tập trung vào một số chi tiết máy có dạng Chấp nhận 17/8/2021 thanh chịu tải tĩnh trong cơ khí nhằm đưa ra những giải pháp tính toán, Đăng online 20/12/2021 những phân tích, nhận định về hình dạng chịu lực hợp lý đồng thời có thể tiết kiệm tối đa vật liệu sử dụng để gia công chi tiết. Từ khóa: Vật liệu, tiết kiệm, hình dạng, cơ khí © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 1. Mở đầu Trong tất cả các lĩnh vực hoạt động, sản xuất của xã hội nói chung và ngành cơ khí, chế tạo máy Trục vào nói riêng, vấn đề tính toán làm sao tiết kiệm nguyên vật liệu khi chế tạo các chi tiết, bộ phận máy… luôn được quan tâm hàng đầu. Động cơ Bài báo này tập trung vào một khía cạnh rất nhỏ của vấn đề tiết kiệm vật liệu khi dựa trên việc tính toán độ bền để đề cập đến vấn đề tiết kiệm vật liệu và hình dạng hợp lý của chi tiết máy dạng Bánh răng trục chịu tải trọng tĩnh. Áp dụng cho một số chi tiết máy dạng trục cụ thể. Đai Bánh đai 2. Nội dung của bài báo 2.1. Tiết kiệm vật liệu Hình 1. Sơ đồ hộp giảm tốc Ta xét 2 trường hợp như sau: Giả sử trục có D = 30 mm, a = 200 mm, Trường hợp 1: [] = 200 Mpa. Tải trọng tác dụng lên trục có giá Xét sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp trị: T = 60000 Nmm, Fr1 = 1000 N, Fr2 = 500 N, như hình 1 (Nguyễn Trọng Hiệp, 2002; Nguyễn Ft = 1200 N. Hãy kiểm tra bền cho trục Hữu Lộc, 2000 ) Sơ đồ tính của trục thể hiện như hình 2 (Đặng Trên trục vào của hộp giảm tốc có lắp bánh Việt Cương, Nguyễn Nhật Thăng, Nhữ Phương răng và bánh đai Mai, 2003) 20
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Fr2 Fr1 0 22 Ø3 Ø T T z D x a a a Hình 4. Trục ở các đường kính khác nhau y Ft Ở trường hợp này, mức độ tiết kiệm vật liệu có Hình 2. Sơ đồ tính của trục chịu uốn và xoắn thể xác định bằng biểu thức: 𝐹1 −𝐹2 = 200000 500N 1000N 50000 𝐹1 . 100(%) (1) Mx Nmm A B C 200 200 200 250N 600N 1750N 600N 120000 Trong đó: F1, F2 – Diện tích mặt cắt 2 trục 200 200 200 A B C My Nmm (mm);  - mức độ tiết kiệm vật liệu (%) 1200N 𝜋302 𝜋222 → = 60000 𝐹1 = ; 𝐹2 = 60000Nmm 60000Nmm 60000 T Nmm 200 200 200 4 4 302 −222 Hình 3. Các biểu đồ mô men . 100 = 46.22% 302 +) Vị trí nguy hiểm là tại mặt cắt B và C Như vậy: Nếu thiết kế trục với D = 22 mm sẽ tiết kiệm được 46.22% vật liệu. +) Ta có 𝑀𝑡đ = √𝑀𝑥2 + 𝑀𝑦2 + 𝑇 2 Trường hợp 2 +) Tại mặt cắt B: Mx = 50000 Nmm; My = 120000 Nmm; T = 60000 Nmm Xét tại mặt cắt nguy hiểm của 1 trục chịu xoắn thuần túy. Mô men T = 20000 Nmm, D = 20 mm, 𝑀𝑡đ = √𝑀𝑥2 + 𝑀𝑦2 + 𝑇 2 = [] = 100 Mpa. √500002 + 1200002 + 600002 = 20000 Nmm 143178,2 𝑁𝑚𝑚 +) Tại mặt cắt C: Mx = 200000 Nmm; My = 0 x Nmm; T = 60000 Nmm O 𝑀𝑡đ = √𝑀𝑥2 + 𝑀𝑦2 + 𝑇 2 = max √2000002 + 600002 = 208806,1 𝑁𝑚𝑚 y +) Điều kiện bền cho các mặt cắt: σmax = 20 Mtđ ≤ [σ]. Ta sẽ kiểm tra bền cho mặt cắt Hình 5. Ứng suất trên mặt cắt trục 0,1 D3 208806,1 σmax = = 77,33 Mpa < 200 Mpa 0,1 303 Trường hợp này, trên mặt cắt ngang xuất hiện Kết luận: Trục đảm bảo độ bền ứng suất tiếp phân bố như trên hình 5. Càng xa Từ kết luận trên nhận thấy hoàn toàn có thể trọng tâm mặt cắt, ứng suất càng lớn. Do đó, ứng thiết kế ra 1 trục có đường kính nhỏ hơn 30 mm suất tại các điểm trên chu vi mặt cắt có giá trị lớn mà vẫn đảm bảo bền nhất. Nếu trục đã cho có đường kính D chưa biết, với (Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng, 2003) các tải trọng tác dụng lên trên trục không thay đổi. Ứng suất tiếp lớn nhất trên mặt cắt Theo điều kiện bền tại mặt cắt C: 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝑇 (2) 𝑊𝑝 208806,1 3208806,1 Trong đó: T- Mômen xoắn (Nmm) , Wp – σmax = 0,1 D3 ≤ 200 → D ≥ √ 0,1 200 ≈ Mômen chống uốn mm3 22 mm 𝑇 20000 𝜏𝑚𝑎𝑥 = = 3 = 12,5 𝑀𝑝𝑎 ≤ 100 đảm 𝑊𝑝 0,2.20 bảo điều kiện bền. 21
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Từ sự phân bố ứng suất trên hình 5 ta nhận P thấy càng xa trọng tâm mặt cắt, ứng suất càng lớn (vật liệu làm việc càng nhiều). Càng gần trọng tâm, ứng suất càng nhỏ (vật liệu làm việc càng ít). A C B l/2 l/2 Vì mặt cắt thừa bền, ta hoàn toàn có thể bỏ bớt phần vật liệu ít làm việc bằng cách khoét rỗng mặt P P cắt bằng 1 vòng tròn đường kính d. 2 2 Lúc này ta có mặt cắt có dạng hình tròn rỗng (hình 6) Mx Pl 4 Hình 7. Trục chịu uốn Từ điều kiện bền của trục 𝑀 𝑃𝑙 19 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝑥 = 4.0,1𝐷3 ≤ [] (3) 𝑥 20 Trong đó: Mx - Mômen uốn (Nmm), P - lực (N), Hình 6. Mặt cắt sau khi khoét rỗng l – chiều dài (mm) , Wx – Mômen chống uốn (mm3), D – Đường kính trục (mm), []- ứng suất Công thức kiểm tra bền lúc này: cho phép (MPa) 𝑇 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝑑 4 ≤ 100 thay D và T vào 0,2𝐷3 (1−( ) Từ (3) Ta có: 𝐷 công thức ta giải ra được d  19,2 lấy d = 19 mm. 3 𝐷 √0,4.[] 𝑃𝑙 (4) Mức độ tiết kiệm vật liệu: (Vũ Đình Lai, 2002) Từ đó ta lấy kết quả tính D ở (4) áp dụng cho 𝐹2 19 2 toàn trục = . 100(%) = 2 . 100 = 90,25% 𝐹1 20 Chi phí để chế tạo trục rỗng thường cao nên Hình 8. Hình dạng của trục với D đã tính trục đặc được sử dụng phổ biến hơn Tuy nhiên trong trường hợp trục có yêu cầu Trục có hình dạng như vậy chưa hợp lý khắt khe về mặt khối lượng, có thể khoét rỗng để Để hợp lý hơn ta tính max một mặt cắt bất kỳ có được mặt cắt ngang như hình 6. 𝑀 𝑃𝑧 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝑥 = 4.0,1𝐷3 = [] 2.2. Hình dạng hợp lý 𝑥 𝑧 3 𝑃𝑧 Ta xét trục chịu uốn mặt cắt tròn đường kính → 𝐷𝑧 = √0,4.[] (5) D như hình 7 Như vậy theo điều kiện bền của ứng suất pháp, (Đặng Việt Cương, Nguyễn Nhật Thăng, Nhữ hình dạng hợp lý của trục như hình 9 Phương Mai, 2003) Hình 9. Hình dạng hợp lý theo tính toán Theo điều kiện bền của ứng suất tiếp: 22
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) 4 𝑄𝑦 Lý thuyết này có thể áp dụng cho một số kết 𝜏𝑚𝑎𝑥 = (6) 3 𝐹 cấu thực tế. Trong đó: Qy = P/2 –Lực cắt(N), F – Diện tích 3. Kết luận mặt cắt ngang hình tròn (mm2) • Bài báo đã đưa ra được một số trường hợp 4 Qy 4P 4 [] 16P để minh họa cho việc tiết kiệm vật liệu và hình τmax = 3 F = 3 2 πD2z = 2 → Dz = √3[] = dạng hợp lý của trục dựa trên điều kiện bền của Do chi tiết. Như vậy, đường kính nhỏ nhất của trục phải • Người học có thể tham khảo để hiểu sâu hơn bằng Do những kiến thức liên quan về tính toán bền đối Độ dài đoạn trục có đường kính Do tính từ 2 với chi tiết chịu lực phức tạp và chịu xoắn thuần đầu trục túy. Pz0 8P = 3D2 → zo = 1,6Dz = 1,6 √ 16P • Trong thời gian tới, tác giả sẽ hướng tới việc 0,2D3o 0 3π 3π 3[] nghiên cứu khả năng tiết kiệm vật liệu và hình Như vậy, hình dạng trục sau khi tính toán sẽ dạng hợp lý của trục dựa trên các tiêu chí khác như hình 10 như độ cứng, độ ổn định… zo Tài liệu tham khảo Đặng Việt Cương, Nguyễn Nhật Thăng, Nhữ Phương Mai, (2003). Sức bền vật liệu, tập 1, Hình 10. Hình dạng trục tính theo ứng suất tiếp nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 30 trang. Để đơn giản cho việc chế tạo trục, người ta có thể chế tạo trục bậc như hình 11 Vũ Đình Lai, (2002). Sức bền vật liệu, nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội, 20 trang. Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng, (2003). Bài tập sức bền vật liệu, nhà xuất bản Giáo dục, Hà Hình 11. Hình dạng trục phù hợp nội, 10 trang 2.3. Nội dung và kết quả đạt được Nguyễn Trọng Hiệp, (2002). Chi tiết máy tập 1. Dựa trên lý thuyết về độ bền của chi tiết máy Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 40 trang đưa ra những trường hợp chưa thực sự hợp lý trên phương diện hình dạng và tiết kiệm vật liệu. Nguyễn Hữu Lộc, (2000). Cơ sở thiết kế máy. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 25 trang. 23

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.