Trang 65 Chương 12: Kiểm nghiệm trục tang về độ bền mỏi - Do chưa xét đến một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi như đặc tính thay đổi của chu kỳ ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt …vì vậy cần kiểm tra độ bền mỏi khi kể các yếu tố trên. - Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diêïn nguy hiểm thỏa điều kiện sau: S jk = 22 jj jj SS SS    [s] (10.19[3]) +[s] = 2 : là hệ số an toàn cho phép +Thép 45 thường hoá có:  b = 600 MPa Suy ra :  -1 = 0,436  b = 261,6 MPa  -1 =0,58  -1 =151,73(MPa) Theo bảng 10.7[3] : Hệ số ảnh hưởng cuả ứng suất trung bình đến độ bền mỏi   = 0,05 ;   = 0 Trục tang chủ động quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó  aj tính theo :  aj =  maxj = M j / W j ;  mj = 0 (10.22[3]) +  aj : biên độ của ứng suất pháp tại tiết diện j trục k Trang 66 + mj : trò số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j trục k Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó:  mj = aj =  maxj /2 = T j / W oj (10.23[3]) +  mj : trò số trung bình ứng suất tiếp tại tiết diện j trục k +  aj : biên độ ứng suất tiếp tại tiết diện j trục k +  maxj : biên độ ứng suất tiếp max tại tiết diện j trục k +W j ; W 0j :mômen cản uốn và momen cản xoắn Chọn lắp ghép các ổ lăn lắp trên trục theo K6, lắp đóa xích theo K6 kết hợp với lắp then. Kích thước của then theo [3], trò số của mômen cản uốn và mômen cản xoắn [3] ứng với các tiết diện trục ( nguy hiểm ) như sau : Tiết diện Đường kính trục d (mm) bxh t 1 (mm) W (mm 3 ) W 0 (mm 3 ) 1 20 6x8 3,5 642,47 1427,86 2 25 - - 1533,98 3067,96 Trang 67 3 30 7x8 4 2335,25 4985,97 4 25 - - 1533,98 3067,96 5 20 6x8 3,5 642,47 1427,86 - Các hệ số k dj và k dj đối với các tiết diện nguy hiểm theo [3] : k dj = ( k  /  j + k x –1 ) / k y k dj = ( k  /  j + k x –1 ) / k y +Với k x : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt +k y : hệ số tăng bền mặt trục +Bảng 10.8[3] Ra = 2,5÷0,63 m, ta có : k x = 1,06 +Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt, ta có : k y = 1 +Theo 10.12 [3] , khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có  b = 600MPa là k  = 1,76 ; k  = 1,54 +Theo 10.10[3] tra hệ số kích thước  j và  j ứng với đường kính tại tiết diện nguy hiểm thứ j trục k. Từ đó xác đònh k  /  và K  /  do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trò lớn hơn trong hai giá trò của K  /   để tính K d và giá trò lớn hơn trong hai giá trò của K  /  , tương tự tính được K  d . Tỷ số k  /  Tỷ số k  /  Tiết diện D Rãnh then Lắp căng Rãnh then Lắp căng K d K d S  S  S 1 20 1,91 2,06 1,73 1,64 2,12 1,79 _ 27,7 _ Trang 68 2 25 1,96 2,06 1,81 1,64 2,12 1,87 10,7 57,1 10,6 3 30 2 2,06 1,9 1,64 2,12 1,96 12,5 87,9 12,4 4 25 1,96 2,06 1,81 1,64 2,12 1,87 10,7 57,1 10,6 5 20 1,91 2,06 1,73 1,64 2,12 1,79 _ 27,7 _ Vậy tất cả giá trò s đều thỏa, nên đảm bảo về độ bền mỏi. d) Tính kiểm nghiệm độ bền then : - Với các tiết diện dùng mối ghép then cần kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độ cắt. - Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1[3]):  d = 2T/[dl t (h – t 1 )]  [ d ] - Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức (9.2[3]):  c = 2T/(dl t b)  [ c ] + l ti =1,35d i +Theo bảng 9.5[3] với tải trọng tónh [ d ] =150 Mpa ;[ c ] =60 MPa d (mm) l t (mm) b  h t 1 (mm) T(Nmm)  d (MPa)  c (MPa) 20 27 6x8 3,5 8739 7,2 2,7 30 40,5 7x8 4 8739 3,6 1,03 20 27 6x8 3,5 8739 7,2 2,7 Vậy tấc cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt . e) Tính toán chọn ổ lăn : - Do trên trục tang không có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ một dãy cho các ổ trên trục tang. Trang 69 - Ta chọn ổ đỡ cỡ đặc biệt nhẹ, vừa 105 có các thông số : d=25 mm; D=47 mm; C=7,9 kN; C 0 =5,04 kN - Tính toán kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ : +Các lực tác dụng lên ổ lăn : R x2 =33,03 N R y2 =149,5 N R x4 =33,03 N R y4 =149,5 N +Lực hướng tâm tác dụng lên ổ 0 và 1 là : 2 2 2 22 yxr RRF  = 22 5,14903,33  =153,1 (N) 2 4 2 44 yxr RRF  = 22 5,14903,33  =153,1 (N) +Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ : +Theo công thước 11.3[3] với F a =0, tải trọng qui ước : Q=XVF r K t K đ =1.1.153,1.1.1=153,1 (N) +Khả năng tải động của ổ C d : C d = Q m L Trong đó : m=3 - đối với ổ bi n 4 =54,64 vòng/phút L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay Trang 70 L = 60.n 4 L h /10 6 =60.54,64.24000/10 6 =78,7 (triệu vòng quay) Suy ra : C d = Q m L =153,1 3 7,78 =656,1 (N)=0,66(kN)< C=2,1 (kN) Vậy ổ bi đỡ cỡ đặc biệt nhẹ, vừa 105 thỏa mãn điều kiện khả năng tải động. 2) Trục tang bò động : - Chọn vật liệu làm trục tang là thép 45XH có MPaMPa B 30;600   - Do tang quay lòng không trên trục nên không truyền mômen xoắn, trục tang bò dẫn chỉ chòu lực căng băng nên trục bò uốn. - Mômen tác dụng lên trục : Trang 71 - Đường kính trục tang bò dẫn : d = 12 65.1,0 75,11436 ][1,0 3 3   M (mm) - Do yêu cầu thống nhất, ta chọn d=25 (mm) - Tương tự ta chọn ổ đỡ cỡ đặc biệt nhẹ, vừa 105 có các thông số : d=25 mm; D=47 mm; C=7,9 kN; C 0 =5,04 kN. 4.2 - Tính Toán Con Lăn Đỡ : - Do băng tải chỉ dùng để vận chuyển thùng, không cần độ chính xác cao, tải trọng nhỏ nên ta chọn con lăn đỡ có các thông số : +Vật liệu làm con lăn : nhựa PE. +Đường kính con lăn d cl =40 (mm) +Đường kính trục con lăn d tcl =14 (mm) - Khoảng cách giữa các con lăn lấy cho nhánh có tải )(1,0 ml ct  , cho nhánh không tải )(2,0 ml kt  . 1,96 2,06 1,81 1,64 2 ,12 1,87 10,7 57,1 10,6 3 30 2 2,06 1,9 1,64 2 ,12 1,96 12, 5 87,9 12, 4 4 25 1,96 2,06 1,81 1,64 2 ,12 1,87 10,7 57,1 10,6 5 20 1,91 2,06 1,73 1,64 2 ,12 1,79 _ 27,7 _ Vậy tất. trên. - Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diêïn nguy hiểm thỏa điều kiện sau: S jk = 22 jj jj SS SS    [s] (10.19[3]) +[s] = 2 : là hệ số. mặt +k y : hệ số tăng bền mặt trục +Bảng 10.8[3] Ra = 2,5÷0,63 m, ta có : k x = 1,06 +Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt, ta có : k y = 1 +Theo 10 .12 [3] , khi dùng dao phay ngón hệ số