Chng 5: Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi - Trứơc khi tính kiểm nghiệm tại các thiết diện ta tiến hành trọn thông số của then trên các đoạn trục: - Trong quá trình tính kiểm nghiệm về độ bền của các trục, do không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta chỉ tính kiểm nghiệm riêng cho trục thứ 3 vì là trục chịu momen lớn nhất còn các trục khác em lấy kết quả từ các bảng tra. a, Với thép 45 có: MPa800 b , MPa8,348800.436,0.436,0 b1 MPa3,2028,348.58,0.58,0 11 và theo bảng 10.7 ta có: 1,0 , 05,0 Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng do đó: j j jmaxaj W M và 0 mj với j 2 1j1 3 j j d.2 td.bt 32 d. W nên: j 2 1j1 3 j j j j jmaxaj d.2 td.t.b 32 d. M W M Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do đó: oj jjmax ajmj W.2 T 2 với j 2 1j1 3 j j0 d.2 td.bt 16 d. W nên: j 2 1j1 3 j j oj jjmax ajmj d.2 td.bt 16 d. .2 T W.2 T 2 Với các thông số khi chọn then bằng theo tiêu chuẩn và kích th-ớc các đoạn trục khi tính kiểm nghiệm ta có bảng giá trị nh- sau: Thiết diện aj mj 32 12,7 14,2 33 0 21,5 Xác định hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm của trục (kiểm tra điều kiện bền mỏi của trục khi thiết kế). Dựa theo kết cấu trục nhận đ-ợc ta có các thiết diện nguy hiểm là thiết diện lắp bánh răng 4, thiết diện lắp ổ thứ 2 và thiết diện nối trục. Dựa theo sơ đồ momen ta thấy thiết diện nguy hiểm nhất là thiết diện lắp bánh răng nên khi thiết diện này thoả mãn các điều kiện bền thì kết cấu trục đ-ợc đảm bảo. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo đ-ợc độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm đó thoả mãn điều kiện sau: sss/s.ss 22 Trong đó: [s] hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3. s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho tr-ờng hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, đ-ợc tính theo công thức sau đây: ma 1 k s ; ma 1 k s trong đó : -1 , -1 : giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng. a , a , m , m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét. * Xét tại tiết diện lắp bánh răng 4. Ph-ơng pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 0,63 m, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K x = 1,1 Không dùng các ph-ơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền K y =1 Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu b = 800 MPa là K = 2,01 và K = 1,88. Từ bảng 10.10 với d = 60 mm, = 0,78, = 0,74 xác định đ-ợc tỉ số K / và K / tại rãnh then trên tiết diện này K / = 2,01/0,78 = 2,58 K / = 1,88/0,74 = 2,54 Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đã chọn b = 800Mpa và đ-ờng kính tiết diện nguy hiểm ta tra đ-ợc tỉ số K / = 2,97 K / = 2,28 Xác đình các hệ số K d và K d theo công thức 10.25 và ct 10.26 y x dj K 1K K K và y x t dj K 1K K K Khi đó tại thiết diện 32 tính toán đ-ợc: 07,3K 1ad , 38,2K 1d , Với trục thép Cacbon => =0,1 ; = 0,05 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp s theo ct 10.20 9,8 0.1,07,12.07,3 8,348 K s mad 1 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp s theo ct 10.21 9,5 2,14.05,02,14.38,2 3,202 K s mad 1 Hệ số an toàn s theo ct 10.19 2 5,19,49,59,8/9,5.9,8ss/s.ss 2222 Trục tại tiết diện lắp bánh răng 4 thoả mãn về độ bền mỏi. * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của then: Kiểm nghiệm độ bền của then. Do trục truyền momen xoắn lớn nên với trục này ta sử dụng 2 then đối xứng nhau. Độ bền dập công thức 9.1: d 1t 1 d ' d )th.(l.d T.2.75,0 75,0 Độ bền cắt theo công thức 9.2: c t 1 c ' c b.l.d T.2.75,0 .75,0 Tiết diện d (mm) l t (mm) bxh t 1 (mm) T(Nmm) d (MPa) c (MPa) 32 60 75 18x11 7 1121087 93 21 33 50 100 14x9 5,5 1121087 96 24 Theo bảng 9.5với tải trọng [ d ] =100 (Mpa) và [ c ] =60 90 (Mpa) .Vậy mối ghép then thoả mãn độ bền đập và độ bền cắt. 3,Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh. Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là: 22 td .3 . Trong đó : =M max /(0,1.d 3 ) = 232435/(0,1.60 3 ) = 11 MPa. = T max /(0,2.d 3 ) = 1121087/(0,2.60 3 ) = 26 MPa. [ ] = 0,8 ch = 0,8.340 = 272 MPa; Thay số ta đ-ợc: MPa272MPa4626.311 22 td Trục thoả mãn độ bền tĩnh. vI. CHọN ổ LĂN. 1.Chọn ổ lăn cho trục vào (trục số 1) của hộp giảm tốc: Xét tỉ số lực dọc trục và lực h-ớng tâm F z13 /F y13 : F z13 /F y13 = 630/773 = 0,82 nên dùng ổ đỡ chặn do đó ta chọn ổ bi đỡ chăn một dãy, chọn sơ bộ ổ đỡ nhẹ hẹp theo GOST 831 75. Dựa vào đ-ờng kính ngõng trục d = 20mm tra bảng P2.12 ta tra đ-ợc kí hiệu ổ 36204. Với các số liệu tra đ-ợc: đ-ờng kính trong d =20 mm, đ-ờng kính ngoài D = 47 mm, khả năng tải động C = 12,3kN, kh¶ n¨ng t¶i tÜnh C o =8,47 kN; b =T =14 mm, r 1 = 1,5 mm, r 2 =0,5 mm, gãc tiÕp xóc α = 26 0 . . 9 ,5 2,14. 05, 02,14.38,2 3,202 K s mad 1 Hệ số an toàn s theo ct 10.19 2 5, 19,49 ,59 ,8/9 ,5. 9,8ss/s.ss 2222 Trục tại tiết diện lắp bánh răng 4 thoả mãn về độ bền mỏi. * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của. d 1t 1 d ' d )th.(l.d T.2. 75, 0 75, 0 Độ bền cắt theo công thức 9.2: c t 1 c ' c b.l.d T.2. 75, 0 . 75, 0 Tiết diện d (mm) l t (mm) bxh t 1 (mm) T(Nmm) d (MPa) c (MPa) 32 60 75 18x11 7 1121087 93 21 33 50 . mỏi nếu hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm đó thoả mãn điều kiện sau: sss/s.ss 22 Trong đó: [s] hệ số an toàn cho phép, [s] = 1 ,5 2 ,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2 ,5 3. s