Đồ án Thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn - trụ và bộ truyền đai

xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là Ra =1,25¸0,63 mm. Do đó ZR = 1 với da< 700mm Þ KxH = 1. Þ [sH]* = 504,54.1.1.1= 504,54MPa. Nhận thấy rằng sH < [sH]* do đó bánh răng nghiêng ta tính toán đã đáp ứng được điều kiện bền do tiếp xúc. Tính lại chiều rộng vành răng bw=ψbα.awσHσH2=0,35.170.491,58504,542= 56,48 mm Chọn lại bw = 50 mm 6.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc không bị gãy răng thì ứng suất uốn tác dụng lên bánh răng sF phải nhỏ hơn giá trị ứng suất cho phép [sF] hay: Điều kiện bền uốn cho răng: sF1 = 2T1.KF,Yε.Yβ.YF1bwdw1.m £ [sF1] (6.43) sF2 = £ [sF2] (6.44) Trong đó: T1- Mô men xoắn trên bánh chủ động, T1 =206081,041Nmm; m- Mô đun pháp, với bánh răng trụ răng nghiêng : m = 2 (mm); bw-Chiều rộng vành răng, bw = 50 (mm); dw1 -Đường kính trung bình của bánh răng chủ động, dw1 = 73,72 (mm); Số răng tương đương zvn1 = = 360,9763 = 38,72 zvn2 = = 1360,9763 = 146,28 YF1, YF2 - Hệ số dạng răng của bánh răng 1 và 2, được tính theo công thức sau: Theo bảng 6. 18 - tr 109 - Tài liệu [1], ta có: YF1 = 3,7; YF2 = 3,6 Ye = - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với ea là hệ số trùng khớp ngang, ta có ea = 1,77 Þ Ye = 11,77 =0,565 Yb -Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, Yb=1- β/140 =1- 13/140 =0,907 KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn; Với: KF = KFb. KFa. KFv (6.45) Trong đó: KFb - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng, theo bảng 6. 7- tr 98- tài liệu [1], ta có: KFb = 1,07 + KFa -Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với bánh răng trụ răng nghiêng theo bảng 6. 14/107 /q1,chọn KFa = 1,37; +KFv - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, tính theo công thức(tương tự khi tính về tiếp xúc): KFv = 1 + (6.46) Với vF = dF. g0. v. (6.47) Trong đó: dF - Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp, theo bảng 6.15 /107 -tài liệu [1], ta chọn dF = 0,006; g0 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng, theo bảng 6.16 /107- tài liệu [1], với câp chính xác 9, ta chọn g0 = 73; v - vận tốc vòng (như đã tính về tiếp xúc), v = 0,9 (m/s) aw – khoảng cách trục, aw = 170 (mm) u - tỷ số truyền thực tế, u = 3,612; b - Chiều rộng vành răng, b = 50 (mm) ; T1 - Mô men xoắn trên trục của bánh răng chủ động, T1=206081,041 Nmm Þ vF = 0,006. 73. 0,9. 1703,612= 2,3 Thay các kết quả trên vào công thức (6.46), ta tính được: KFv = 1 + 2,7.50.73,72 2.206081,041.1,07.1,37 = 1,016 Từ công thức (6.45), ta tính được: KF = 1,37.1,07.1,016= 1,489 Kết hợp các kết quả trên, thay vào công thức (6.43) và (6.44), ta có: sF1 = =2.206081,041.1,489.0,565.0,907.3,750.2.73,72 =157,84 (Mpa) sF2 ==157,84.3,63,7 = 153,57(Mpa) Từ đó ta thấy rằng: sF1 =157,84 Mpa < [sF1] = 257,142 Mpa; sF2 = 153,57 Mpa < [sF2] = 241,714 Mpa. Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo. 7.Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải . +) Kiểm nghiệm quá tải tiếp xúc: sHmax = sH. với Kqt = Kbđ = 1,4 => sHmax = 491,581,4 = 581,64 Mpa Ta thấy sHmax =581,84 Mpa < [sH1]max =1624 Mpa, [sH2]max =1250 Mpa+) Kiểm nghiệm quá tải uốn: Theo 6.49  sF1max = sF1.kqt = 157,84.1,4 = 220,976< [sF1]max = 464 Mpa sF2max = sF2.kqt = 153,57 .1,4 = 214,998 < [sF2]max =360 MpaVậy bánh răng đảm bảo độ bền quá tải Bảng các thông số của bộ truyền Khoảng cách trục: aw 170 mm Môđun pháp bánh răng: m 2 Chiều rộng bánh răng: bw 50 mm Số răng bánh răng z1=36 , z2=130 Góc nghiêng của răng:β 130 Góc prôfin gốc α 200 Góc ăn khớp αt 20,450 Đường kính chia d1=73,77 mm d2=266,39 mm Hệ số dịch chỉnh x1=0,x2=0 Đường kính đỉnh răng da1= 74,67 mm da2=270,39 mm Đường kính đáy răng : df1= 68,77 mm df2=261,39 mm Đường kính cơ sở db1=69,32 mm db2=250,324 mm Đường kính lăn dw1=73,72 (mm) dw2= 266,27 (mm) 4.4. Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng trô răng nghiªng. Lực tác dụng lên bánh răng nghiêng răng nhỏ +lực vòng Ft1= Ft2= = 2.206081,04173,72 = 5590,91N + Lùc h­íng h­íng kÝnh Fr1: Fr1=Ft1. tgatw/ cosb Þ Fr1= 5590,91. tg20,45 0 /cos13 = 2135,99 N +Lực dọc trục:Fa1 : Fa1 = Fa2=Ft1. tgb=5590,91.tg130 = 1246,643 N PHẦN III CHỌN KHỚP NỐI Chọn khớp nối nối trục 2 với trục làm việc A .Chän kÕt cÊu nèi trôc: Ta chän kÕt cÊu nèi trôc vßng ®µn håi víi nh÷ng ­u ®iÓm: cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, dÔ thay thÕ, lµm viÖc tin cËy…. + M« men xo¾n cÇn truyÒn gi÷a hai trôc: M = MII= 725989,763 Nmm = 725,989 Nm; +Vật liêu làm chốt thép C45 vói úng suất uốn cho phếp là [σF]=45 Mpa Theo b¶ng 16. 10a [ II ], ta cã b¶ng kÝch th­íc c¬ b¶n cña nèi trôc vßng ®µn håi nh­ sau: B .xác định các thông số của khớp nối b.1 tính momen xoắn +Theo công thức 16.1/t2 ta có TTT= K.t ≤ [T] ; dk=dT Trong đó k =1,5 – hệ số làm việc T=725989,763 Nmm Suy ra TTT =1,2. 725989,763 = 8,7.104 Nmm B.2 Tính đường kính trục sơ bộ Dtt= 3T0,2[τ]= 3725989,763 0,2.30 =49,98 mm,chọn dtt= 50mm B.3 Chọn khớp nối + Chän khíp nèi vßng ®µn håi cã ®­êng kÝnh trôc nèi b»ng ®­êng kÝnh cña trôc 2 d2 = 50 (mm) +nối trục được tiêu chuẩn hóa ,kích thước chọn dựa trên 2 điều kiện sau : TK=TTT, dK=dTT +theo bảng 16.10a/t2/68 ta cã b¶ng kÝch th­íc c¬ b¶n cña nèi trôc vßng ®µn håi nh­ sau: T, Nm d mm D mm dm mm L mm l mm d1 mm 1000 50 210 120 185 110 90 D0 mm Z nmax v/p B mm B1 mm l1 mm D3 mm l2 mm 160 8 2850 6 70 40 36 40 *b¶ng kÝch th­íc c¬ b¶n cña vßng ®µn håi: T, Nm dc mm d1 mm D2 mm L mm l1 mm l2 mm l3 mm H mm 1000 18 M12 25 80 42 20 36 2 B.4.Kiểm nghiệm độ bền dập của vòn đàn hồi và chốt b.4.1.Vòng đàn hồi + Theo ®iÒu kiÖn søc bÒn dËp cña vßng ®µn håi: sd = £ [sd] Trongđó : +:K lµ hÖ sè chế độ làm viÖc của băng tải . K=1,2 +[ σd] øng suÊt dËp cho phÐp, [ σd] =(2 ÷ 4) MPa. +T2=725989,763Nmm Vậy sd=2.1,2.725989,7638.160.18.36 =2,1 (thỏa mãn) Vậy khớp nối đảm bảo bền dËp. b.4.2. Điều kiện bền dập của chốt + ta có su = £ [su (c«ng thøc 6.9 [43]tËp 2 HDDCK) Trong đó: l0 = l1 + = 42 + 10 = 52 (mm) [su] - ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm chốt, [su] = (60…80) MPa; Vậy su =1,2.725989,763 .520,1.183.160.8= 60 Mpa Ta thấy su= 60,68 Mpa < [su] ,vậy chốt thỏa mãn điều kiện bền Như vậy, khớp nối vòng đàn hồi có các thông số nêu trên là hợp lý. b.4.3. lực tác dụng từ khớp nối lên trục + Lực vòng trên khớp nối: , Ft = 2.TIID0 TI - Mô men xoắn trên trục II, TII = 725989,763 (Nmm); D0 - Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt, theo bảng 16.11 D0 = 160(mm); Þ Ft = 2.725989,763 160= 9074,87 (N) Từ đó ta tính được: Fkn = (0,2…0,3). 9074,87 = (1814,97…2722,46) (N); Chọn giá trị trung bình của hai giá trị trên, ta được: Fkn = 2268,71 (N) PHẦN IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC I.Chọn vật liệu : Với hộp giảm tốc chịu tải trọng va đập nhẹ .Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có σb=600MPa ,tôi cải thiện. Ứng suất xoắn cho phép [τ]=12…20MPa . II. Tính toán thiết kế trục : 1.Xác định sơ bộ đường kính trục. Đường kính các trục thứ k trong hộp giảm tốc có thể được chọn gần đúng theo công thức 10.9/t188/q1, sau: di ≥ 3Ti0,2.τ Trong đó: Ti - mô men xoắn của trục thứ i; TI = 206081,041 Nmm; TII =725989,763 Nmm; [t] - ứng suất xoắn cho phép ứng với vật liệu là thép 45. [t] = (15…50) MPa; ta chọn [t] = 25 MPa. d1= 3TI0,2[τ]= 3206081,0410,2.25=34,54mm ; d1= 35 mm Ta chọn [t] = 30 d2= 3TII0,2[τ]= 3725989,7630,2.30=49,46 mm ; d2= 50 mm Từ đó ta có kết quả như sau: d2 Đường kính sơ bộ của trục I: d1= 35 mm ; Đường kính sơ bộ của trục II: d2= 50 mm; Dựa vào đường kính sơ bộ của các trục nhẹ tính toán, ta xác định được gần đúng chiều rộng của ổ lăn, theo bảng 10. 2 /t189/q1, ta có: Với:d1 = 35 mm Þ bo1 = 21 mm; Với:d2 = 50 mm Þ bo2 = 27 mm; 2. Xác định các khoảng cách giữa gối đỡ và điểm đặt lực. · Xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền: – Chiều dài moay ơ bánh đai,moay ơ đĩa xách,moay ơ bánh răng trụ xác định theo công thức: lmki = (1,2…1,5)dk Trong ®ã: dk lµ ®­êng kÝnh cña trôc ®Üa xÝch hoÆc b¸nh ®ai; ChiÒu dµi moay¬ b¸nh ®ai lm12 =(1,2…1,5)dk =(1,2....1,5).35 =(42......52,5) ,lấy lm12=45 mm Chiều dài moay ơ bánh răng nhỏ : lm13 = (1,2…1,5). 35 = (42…52,5) mm; lấy lm13 = 50 mm; Chiều dài moay ơ bánh răng lớn : lm23 = (1,2…1,5). 50 = (60…75) mm; lấy lm23 = 60 mm; Chiều dài moay ơ nửa khớp nối (đối với nối trục vòng đàn hồi): lmki = (1,4…2,5)dk lm22=(1,4......2,5).50 =(70.....125),lấy lm22=75 mm Các khoảng cách khác được chọn trong bảng 10. 3/t189/q1, ta có: + k1:Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1 = (8…15) mm; lấy k1 = 10 (mm); + k2: Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp: k2 = (5…15) mm; lấy k2 = 5 mm; + k3 Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = (10…20) mm; lấy k3 = 15 mm; + hn: Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông : hn = (15…20) mm; lấy hn =20 mm -Sử dụng các kí hiệu như sau +K: số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc +i:số thứ tự của tiết diện trục ,trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng +lki :khoảng cách từ gối đỡ O đến tiết diện thứ I trên trục k +lmki:chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ I trên trục k +lcki: khoảng công xôn trên trục thứ k tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ. Xác định chiều dài của các đoạn trục: Theo b¶ng 10.4[ I ], xÐt víi tr­êng hîp hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trô mét cÊp (H.10.6 – [ I ]), ta cã c¸c kÕt qu¶ nh­ sau: (H.10.10 - tr 193), ta có các kết quả như sau: + Trục I: + lc12 = 0,5(lm12 + bo1) + k3 + hn = 0,5(45+ 21) + 15+ 20 = 68 mm Theo bảng 10.4/191/t1 ta có l12= - lc12= -68 mm,lấy l12=68 mm +l13=0,5(lm13+ bo1)+K1 + K2 = 0,5(50+21)+10+5 =50,5(mm) chọn l13 =50 (mm). +l11=2.l13=2.50=100(mm) . -Trục II: +l21=l11=2.50 = 100(mm) +l23=l13=50(mm) l22 = lm22 + 0,5.bo2 + k3 +l21=75+ 0,5.27 + 15 +100= 203,5(mm).chọn l22=203 III. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục Tính cho trục I A.Các lực tác dụng lên trục I gồm có : + Mô men xoắn từ trục I truyền cho trục I, TI = 206081,041 (Nmm); +Lực vòng: Ft1= Ft2= 2T1dw1= 2.206081,04173,72 = 5590,91(N) + Lực hướng tâm Fr1: Fr1= Fr2=Ft1. tgatw/cosb =5590,91. Tg20,450 / cos130 =2135,99 N +Lực dọc trục :Fa1 Fa1 =Fa2 =Ft1. tgb=5590,91. Tg12,56=1246,643 N +M=F.=1246,643.71,732 = 44710,85 N - Lực của bánh đai tác dụng lên trục : do đường nối tâm của bộ truyền đai làm với phương ngang 1 góc a = 65o do đó lực FR từ bánh đai tác dụng lên trục được phân tích thành hai lực: Frdx= Frdsina =1121,167.sin65 = 1061,123 (N) Frdy= FRcosa = 1121,167.cos65 =473,826 (N) · Tính phản lực tại các gối đỡ B vàC: SmDy(Fk) = Frdy(ll2 + l11) - FByl11 -Fr1(l11 – l13) + Fa1dw1/2 = 0 FBy = Frdy(l12+l11)-Fr1(l11-l13)+Fa1dw1/2l11 = 473,826(68+100)-2135,99(100-50)+1246,643.73,72/2100=187,54 N SY(Fk)= Frdy - FBy + FDy - Fr1 =0 FDy = FBy + Fr1 - Frdy FDy = 187,54 + 2135,99 - 473,826 = 1849,7 N +Ph¶n lùc theo ph­¬ng x: SmDx(Fk) = Frdx(l12 + l11) + FBxl11 - Ft1(l11 – l13) = 0 FBx = Ft1(l11-l13)-Frdx(l12+l11)l11 =5590,91.100-50-1061,123(100+68)100= 1012,768 N SX(Fk) = Frdx +FBx - Ft1 + FDx = 0 FDx= -Frdx +Ft1 - FBx FDx= -1061,123 + 5590,91 - 1012,768= 3517,02 N Các lực đúng chiều như hình vẽ b.Tính đường kính của trục Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục, ta có d1= 35 mm, vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có sb ≥ 600 Mpa ; theo bảng 10.5/t195/q1, ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [s] = 60 Mpa. Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức: d = Trong đó: Mtd – Mô men tương đương trên các mặt cắt,kết hợp 2 công thức 10.15và10.16/t194/q1 momen tương đương được tính theo công thức : Mtd = · Xét các mặt cắt trên trục I: + Xét mặt cắt trục tại điểm A - điểm có lắp then với bánh đai bị động của bộ truyền: Mô men uốn M = M = 0 Mô men xoắn TzA= TI = 206081,041Nmm; Mô men tương đương trên mặt cắt A: MtđA = 0,75.206081,0412 =178471,41 Nmm Kích thước của trục tại mặt cắt A: dA =3178471,410,1.60 = 30,98 mm Do mặt cắt tại A có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là: dA = 30,98 + 0,04. 30,98 = 32,22 mm ,ta chọn dA = 34 (mm) + Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc: Mômen uốn MxB = Frđx. l12 = 1061,123.68 = 72156,364 Nmm; Mômen uốn MyB = Frđy. l12 = 473,826.68 = 32220,16 Nmm; Mômen xoắn TzB = 206081,041 Nmm; Mômen tương đương trên mặt cắt B: MtđB =72156,3642+32220,162+0,75.206081,0412 =195183,82 Nmm Kích thước của trục tại mặt cắt B: dB =3195183,820,1.60 = 31,922 mm Chọn dB= 35mm + Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp vòng bánh răng chủ động Mô men uốn MxC: MxC=FDxl11-l13=3517,02.50= 175851 Nmm Mô men uốn MyC: MyC = FDy . (l11- l13)= 1849,7 .50=92485 Nmm; Mô men xoắn TzC = 206081,041 Nmm; Mo men tương đương trên mặt cắt C: MtđC =1758512+924852+0,75. 206081,0412 = 267075,075 Nmm Kích thước của trục tại mặt cắt C: dC =3267075,0750,1.60 = 35,44 mm; Do t¹i ®iÓm C cã l¾p thªm then lªn kÝch th­íc cña trôc ph¶i t¨ng thªm 4%, theo ®ã kÝch th­íc cña trôc t¹i C lµ: dC = 35,44+ 0,04.35,44 = 36,85 (mm) chọn dC= 38 mm + Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh răng D: Mô men uốn MxD = 0 Nmm; Mô men uốn MyD= 0 Nmm;; Mô men xoắn TzD= 0 Nmm; Mô men tương đương trên mặt cắt D: MtđD =0 Nmm; Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại A và B là như nhau: DB = dD = 35 (mm). Từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục), khả năng công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau: dA= 34 mm,dB= dD= 35 mm,dC= 38 mm Tính trục II. X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn trôc II L­îc ®å lùc t¸c dông lªn trôc II C¸c lùc t¸c dông lªn trôc II gåm cã: + M«men xo¾n tõ trôc I truyÒn cho trôc II, TII = 725989,763 (Nmm) +Lùc vßng: Ft2 = Ft1 = 5590,91 (N); + Lực phụ xuất hiện ở khớp nối Ở đây ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi sẽ xuất hiện lực hướng tâm: Fk = (0,2…0.3)Ft Ft: là lực vòng trên khớp nối, Ft=2.TIID0 D0: là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt, D0 =160 (mm) →Ft=2.725989,763160=9074,87(N) →Fk = (0,2....0,3) 9074,87 = (1814,97......2722,461)(N) →Fk=2268,71 Lực khớp nối tác dụng lên trục, với Fkn = 2268,71 (N) Lực dọc trục: Fa2 = Fa1 = 1246,643 (N); Lực hướng tâm: Fr2 = Fr1 = 2135,99 (N); Ma2=Fa2dw22 =1246,643.266,272 = 165971,81 ( N) Tính phản lực tại các gối đỡ K và G: Giả sử phản lực tại các gối đỡ K và G có chiều như hình vẽ, ta tính các phản lực này: + Phản lực theo phương X: MKxFK = FEx.l22- FGx.l21 -Ft2.l23 = 0 FGx = FExl22-Ft2.l23l21 =2268,71.230-5590,91.50100= 2422,578 N Vậy FGx = 2422,578N,và có chiều như chiều hìn vẽ = -FKx + Ft2 + FGx - FEx =0 FKx = Ft2 + FGx - FEx = 5590,91 + 2422,578 -2268,71 = 5744,77 N Phản lực theo phương y MKyFK= -FGy.l21- Fr2.l23 +Fa2.dw2/2=0 Suy ra FGy=(Fr2.l23-Fa2.dw2/2)/l21=(-2135,99.50+1246,643.129,22)/100=542,92 N FY= FGy + Fr2 - FKy =542,92+2135,99- FKy = 0 Suy ra FKy=2678,91 N Tính đường kính của trục: - Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục ta có: d = 50 (mm), vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có sb ≥ 600 MPa, ; theo bảng 10. 5 - tr 195 - Tài liệu [1], ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [s] = 50 MPa. Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức : d = (ct 10.17) Trong đó: Mtd - Mô men tương đương trên các mặt cắt, được tính theo công thức sau: Mtdj = (ct 10.16) · Xét các mặt cắt trên trục II: + Xét mặt cắt trục tại điểm k : ®iÓm cã l¾p æ bi víi vá hép gi¶m tèc: Ta có M« men uèn M = M = 0 M« men xo¾n T = 725989,763 (Nmm) Vậy Mtdk= 0,75.725989,7632= 628725,57 Nmm dK = 3628725,570,1.50=50 chọn dK = 50 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm H-®iÓm cã l¾p b¸nh r¨ng víi trôc cña hép gi¶m tèc: Mô men uốn MxH= FKx .l23= 5744,77.50=287238.5 (Nmm) Mô men uốn bên trái MyH = FKy . l23= 2678,91.50=133945,5 (Nmm) Mô men xoắn TZH = 725989,763(Nmm) Vậy M tdH= 287238,52+133945,5 2+0,75. 725989,7632=704090,33 (Nmm) dH = 3704090,330,1.50=52,02 Do mặt cắt tại H có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt H là: dH = 52,02+ 0,04. 52,02= 54,1(mm); ta chọn dH= 55 (mm) + Xét mặt cắt trục tại điểm G - ®iÓm cã l¾p æ bi víi vá hép gi¶m tèc: Mô men uốn : MxG= FEx .l22 =2268,71.230= 521803,3 (N.mm) MyG= 0 N.mm Mô men xoắn T = 725989,763 (Nmm); Mô men tương đương trên mặt cắt G: = 2521803,32+02+0.75. 725989,7632 = 817052,34 (Nmm); Kích thước của trục tại mặt cắt G: dG = 3817052,340,1.50 = 49,05 (mm) ta chọn dG = 50 (mm) +Xét mặt cắt trục tại điểm E –điểm lắp trục vơi khớp M« men uèn M = 0 (Nmm); M« men uèn M =0 (Nmm); M« men xo¾n T = 725989,763 (Nmm); M« men t­¬ng ®­¬ng t¹i E : M = 20,75.725989,7632 =628725,57(Nmm); KÝch th­íc cña trôc t¹i E: dE = 3628725,5770,1.50 = 50 (mm),chọn dE=50 Vậy ta chọn trục II với các kích thước đường kính sau: d=50 mm ; dG = dK=50 mm ; dH = 55 mmIV. KiÓm nghiÖm ®é bÒn cña trôc. 1.TÝnh kiÓm nghiÖm trôc vÒ ®é bÒn mái. +Khi xác định đường kính trục theo công thức (ct 10.17), ta chưa xét tới các ảnh hưởng về độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đổi của chu trình ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt…. Vì vậy sau khi xác định được đường kính trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố vừa nêu. +Kết cấu của trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau đây: sj = ≥ [s] (ct 10.19) Trong đó : [s] - hệ số an toàn cho phép, [ s] =(1,5….2,5); lấy [s]=2 ssj , stj - hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại mặt cắt j theo công thức 10.22 và 10.23 – tài liệu 1. ssj = (ct 10.20/195) st j= (ct 10.21/195) Với s-1,t -1 - giới hạn mỏi và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng, với thép C45 có sb = 600 MPa; Þ s-1 = 0,436. sb = 0,436. 600 = 261,6 MPa t-1 = 0,58. s-1 = 0,58. 261,6 = 151,73 MPa ys ,yt - hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình tới độ bền mỏi, theo bảng 10. 7 - tr 197 Tài liệu [1], với sb = 600 MPa, ta có: ys = 0,05 ; yt = 0 - Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên: smj = 0 ; saj = smaxj = (ct 10.22) sa, ta, sm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp tại mặt cắt mà ta đang xét. Khi trục quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do vậy theo công thức 10.23-tài liệu 1: tmj = taj = = (ct 10.23) Với Wj , Woj - mô men cản uốn và mô men cản xoắn tại tiết diện j của trục, được xác định theo bảng 10.6 trang 196 tài liệu [1] Ta kiÓm nghiÖm cho mÆt c¾t t¹i ®iÓm C: điểm có lắp bảnh răng 1 Ta cã: M = =1758512+924852 = 198690,18 (Nmm); W13 = - Theo b¶ng 10. 6 [ i ], trôc cã 1 r·nh then. Víi ®­êng kÝnh trôc lµ d = 38 (mm), tra b¶ng 9. 1a [ I ], ta cã c¸c th«ng sè cña then b»ng: b = 10 (mm),h=8mm, t1 = 5 (mm) W13 =3,14.38332 -10.5(38-5)22.38 = 4667,86 (mm3) sa13 = 198690,184667,86 = 42,56 Mpa Tõ c«ng thøc (ct 10.23), víi: T13 =T1=206081,041 (Nmm); W013 =Π.d13316 –b.t1(d13-t1)22.d13= 3,14.38316 -10.5(38-5)22.38= 10052,18(mm3) Theo công thức 10.23- tài liệu 1: ta13 = tm13 =T132W013 = 206081,0412.10052,18= 10,25 Mpa HÖ sè Ksdj vµ Ktdj ®­îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau: Ksdj = 10.25 tài lệu 1/197 Ktdj = 10.26-tài lệu 1/197 Trong ®ã: Kx - hÖ sè tËp trung øng suÊt do tr¹ng th¸i bÒ mÆt phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p gia c«ng vµ ®é nh½n bãng bÒ mÆt. Theo b¶ng 10. 8 [ I ] 1, ta cã : Kx = 1,06 , víi sb = 600 MPa, tiÖn ®¹t Ra 2,5…0,63; Ky - hÖ sè t¨ng bÒn bÒ mÆt trôc, tra b¶ng 10. 9 – [ I ], ta chän víi ph­¬ng ph¸p gia c«ng t¨ng bÒn bÒ mÆt b»ng t«i b»ng dßng ®iÖn tÇn sè cao, ta cã: Ky = 1,65 es , et - hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng kÝch th­íc mÆt c¾t trôc, ®èi víi trôc lµm b»ng vËt liÖu thÐp c¸cbon cã ®­êng kÝnh d =35 (mm), theo b¶ng 10. 10 [ I ], ta cã: es = 0,88 , et = 0,81 ; Ks , Kt - trÞ sè cña hÖ sè tËp trung øng suÊt thùc tÕ trªn bÒ mÆt trôc, ®èi víi trôc cã r·nh then vµ gia c«ng b»ng dao phay ngãn. Theo b¶ng 10. 12 [ I ], ta cã: Ks = 1,76 ; Kt = 1,54; Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo 10.25 vµ 10.26, ta ®­îc: Ksdj = = 1,25 Ktdj = = 1,19 Thay c¸c kÕt qu¶ trªn vµo c«ng thøc (10.20)vµ (10.21), ta tÝnh ®­îc: ssj = 261,61,25.42,56+0.0,05 = 4,91 stj = 151,731,19.10,25+0.10,25 = 12,44 Theo (10.27), ta tÝnh ®­îc: s = 4,91.12,444,922+12,442 = 4,57> [s] = 2. Ta kiÓm nghiÖm cho mÆt c¾t t¹i ®iÓm cã l¾p æ l¨n trªn trôc II - vÞ trÝ ®iÓm G: Ta cã: MuG=MxG2+MyG2=521803,32+02=521803,3(Nmm); W23 =Π.dG332 – b.t1(dG-t1)22dG Theo b¶ng 10. 6[ i ], trôc cã r·nh then. Víi ®­êng kÝnh trôc lµ d = 50 (mm), tra b¶ng 9. 1a [ i ], ta cã c¸c th«ng sè cña then b»ng: b = 14 (mm), t1 = 5,5 (mm) W23 =3,14.50332 -14.5,5(50-5,5)22.50=10740,83 (mm3) sa23 = 521803,310740,83 =48,58 Mpa Tõ c«ng thøc (5.11), víi: T23 =725989,763 (Nmm); W023 =Π.dH316 – b.t1(dH-t1)22dH=3,14.50316 -14.5,5(50-5,5)22.50=23006,45 (mm3) ta23 = tm23 = T232w023 =725989,7632.23006,45 = 15,77 Mpa HÖ sè Ksdj vµ Ktdj ®­îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau: Ksdj = ( 10.25) Ktdj = (10.26) Trong ®ã: Kx - hÖ sè tËp trung øng suÊt do tr¹ng th¸i bÒ mÆt phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p gia c«ng vµ ®é nh½n bãng bÒ mÆt. Theo b¶ng 10. 8 [ i ], ta cã : Kx = 1,06 , víi sb = 600 MPa, tiÖn ®¹t Ra 2,5…0,63; Ky - hÖ sè t¨ng bÒn bÒ mÆt trôc, tra b¶ng 10. 9 [ I ], ta chän víi ph­¬ng ph¸p gia c«ng t¨ng bÒn bÒ mÆt b»ng t«i b»ng dßng ®iÖn tÇn sè cao, ta cã: Ky = 1,65 es , et - hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng kÝch th­íc mÆt c¾t trôc, ®èi víi trôc lµm b»ng vËt liÖu thÐp c¸c bon cã ®­êng kÝnh d =50 (mm), theo b¶ng 10.10 [ I ], ta cã: es = 0,81 , et = 0,76 ; Ks , Kt - trÞ sè cña hÖ sè tËp trung øng suÊt thùc tÕ trªn bÒ mÆt trôc, ®èi víi trôc cã r·nh then vµ gia c«ng b»ng dao phay ngãn. Theo b¶ng 10. 12 [ I ], ta cã: Ks = 1,76 ; Kt = 1,54; Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo (5.12) vµ (5.13), ta ®­îc: Ksdj =1,760,81+1,06-11,65= 1,35 Ktdj =1,540,76+1,06-11,65= 1,24 Thay c¸c kÕt qu¶ trªn vµo c«ng thøc 10.20 vµ 10.21 , ta tÝnh ®­îc: ssj = 261,61,35.48,58 = 3,29 stj = 151,731,24.15,77 = 7,76 Theo 10.19 ta tÝnh ®­îc: s = 3,29.7,763,292+7,762 = 3,03 > [s] = 2. VËy trôc I vµ trôc II ®¶m b¶o ®é bÒn mái. 2.KiÓm nghiÖm trôc vÒ ®é bÒn tÜnh §Ó tr¸nh biÕn d¹ng dÎo qu¸ lín hoÆc ph¸ háng trôc do qu¸ t¶i ®ét ngét, ta cÇn tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm trôc vÒ ®é bÒn tÜnh theo c«ng thøc: std = £ [s] (10.27) Trong ®ã: s = (10.28) t = (10.30) Mmax , Tmax - m« men uèn lín nhÊt vµ m« men xo¾n lín nhÊt t¹i mÆt c¾t nguy hiÓm lóc qu¸ t¶i. Theo biÓu ®å m« men, ta cã: Kqt = 1,5 ; Mmax = Mu. Kqt Tmax = T. Kqt [s] = 0,8. sch , víi thÐp 45 t«i c¶i thiÖn cã: sch = 450 MPa; [s] = 0,8. 450 = 360 MPa. KiÓm nghiÖm cho trôc I: MÆt c¾t nguy hiÓm cña trôc I lµ t¹i vÞ trÝ C, víi: Mmax = M. Kqt =267075,075.1,5 = 400614,69(Nmm) Tmax = TI . Kqt = 206081,041. 1,5 = 309121,56 (Nmm) DC = 38 (mm) s =400614,690,1.383 = 73 (N/mm2) t = 309121,560,2.383 =28,16 (N/mm2) Thay vµo c«ng thøc (10.27), ta tÝnh ®­îc: std = 73 2+3.28,162 = 87,749(MPa) < [s] = 360 (MPa). KiÓm nghiÖm cho trôc II: MÆt c¾t nguy hiÓm cña trôc II lµ t¹i vÞ trÝ G, víi: Mmax = MuG. Kqt =817052,34. 1,5 = 1225578,51 (Nmm) Tmax = T. Kqt =725989,763. 1,5 = 1088984,64 (Nmm) DG= 50 (mm) s = 1225578,510,1.503= 98,04 (N/mm2) t =1088984,640,2.503 = 43,56 (N/mm2) Thay vµo c«ng thøc 10.27 ta tÝnh ®­îc: std = 98,042+3.43,562 = 123,710(MPa) < [s] = 360 (MPa). VËy trôc I vµ trôc II ®¶m b¶o ®é bÒn tÜnh. Phần V – TÍNH CHỌN THEN 5.1. Chọn then cho trục I Đường kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng nhỏ d = 38 (mm), và đường kính trục tại vị trí bánh đai lớn d= 34 theo bảng 9.1tr173 – Tài liệu [1], ta có các kích thước của then như sau: b =10 (mm), h = 8 (mm), t1 = 5 (mm), t2 = 3,3 (mm) bán kính góc lượn của rãnh r: rmax = 0,4 (mm) , rmin = 0,25 (mm) Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh răng nghiêng nhỏ là: lm13 =50 (mm) Với lt1 = (0,8…0,9)lm13 = (40…45) mm Chiều dài then theo tiết diện chứa bánh đai lớn là : lt2= 0,8…0,9.lm12=0,8…0,9.45=36…40,5mm Chọn lt1=40 mm Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9. 1a - tr173 - Tài liệu [1]: Ta chọn chiều dài của then là: lt1 = 40; lt2=40 (mm). Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức 9.1- tr.173-Tài liệu [1]: sd = £ [sd] (ct 9.9.11) Trong đó: TI = 208081,041(Nmm); lt1=40 (mm) - chiều dài làm việc của then; [sd] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9. 5/178 Tài liệu [1] , có [sd] =100 (MPa) va đập nhẹ : +Then lắp trên bánh răng nghiêng nhỏ Þ sd = 2.0,75.206081,04138.40.(8-5) = 67 (MPa) < [s] =100 (MPa) +Then trên bánh đai lớn Þ sd=2.0,75.206081,04134.40.8-5=75MPa <100 (MPa) Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập. -Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then: Then lắp trên bánh răng nghiêng nhỏ + tc = £ [tc] (ct 9.2) Thay các giá trị vào công thức ta có: