Chương 5: Tính toán trục 2.3.1.Tính toán trục 1: a.Các thông số đã biết: Đường kính bánh răng: ( ) br1 d 46 mm = Mômen: ( ) br1 T 12533,5 N.mm = Các lực do bánh răng: ( ) tbr1 F 544,9 N = ( ) rbr1 F 198,34 N = Hình 2.2 b.Tính toán:Biểu đồ mômen: Hình 2.3 b.1 Chọn vật liệu và tính các lực: Chọn vật liệu: Thép C45 có (theo tài liệu tham khảo (3)): b ch ch 1 1 σ 883MPa,σ 638MPa,τ 383MPa σ 432MPa,τ 255MPa - - = = = = = Chọn sơ bộ các ứng suất cho phép( theo tài liệu tham khảo (1) ): [ ] ( ) [ ] ( ) σ 70 MPa τ 20 MPa = = Các lực: Ngoài các lực đã biết ở trên, ta cần tính lực nối trục: Chọn nối trục đàn hồi có đường kính qua tâm chốt: ( ) 0 D 50 mm = ( Phần tính toán nối trục đàn hồi sẽ trình bày trong phần 2.6.1 ). L ực vòng qua tâm chốt: ( ) br1 tnt 0 2.T 2.12533,5 F 501,34 N D 50 = = = . L ực nối trục: ( ) ( ) nt tnt F 0,1 0,3 .F 0,3.501,34 150,4 N = ¸ = = . b.2 Tính sơ bộ trục: Đường kính sơ bộ: [ ] ( ) br1 3 3 T 12533,5 d 14,63 mm 0,2. τ 0,2.20 ³ = = . Theo tiêu chu ẩn chọn sơ bộ A d = 16(mm) tại nối trục, C d 22 = (mm) t ại vị trí lắp bánh răng, B D d d 20(mm) = = tại hai gối đỡ. Chọn các kích thước dọc trục theo đường kính sơ bộ: Khoảng cách giữa 2 ổ lăn: l = 100(mm) Khoảng cách f (40 55) f 70(mm) ³ ¸ Þ = b.3 Kiểm nghiệm: Trong mặt phẳng Oyz: rbr1 By Dy F 198,34 R R 99,17(N) 2 2 = = = = xC Dy 100 M R . 4958,5(N) 2 = = Trong mặt phẳng Ozx: ( ) ( ) tbr1 nt Bx Bx F .50 F . 70 100 R 100 544,9.50 150,4. 70 100 R 16,77(N) 100 - + = - + Þ = = Dx tbr1 nt Bx R F (F R ) 544,9 (150,4 16,77) 377,73(N) = - + = - + = yB nt M F .70 150,4.70 10528(N.mm) = = = yC Dx M R .50 377,73.50 18885(N.mm) = = = Ta vẽ được biểu đồ mômen như hình. T ừ hình vẽ ta có: tiết diện nguy hiểm nhất: tại C Mômen uốn tại C: 2 2 2 2 C xC yC M M M 4958,5 18885 19525,1(N.mm) = + = + = Mômen xoắn tại C: C T 12533,5(N.mm = ) Ch ọn then tại A và C theo đường kính trục : then bằng có chiều rộng b = 6mm, chiều cao h = 6mm, chiều sâu rãnh then trên trục t = 3,5mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t 1 = 2,8mm. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn: Hệ số an toàn phải thoả: [ ] σ τ 2 2 σ τ s .s s s s s = ³ + Trong đó: Hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn: 1 σ σ a σ m σ σ s k . σ ψ .σ ε .β - = + Với: 1 σ 432MPa - = Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)): σ k 2,2 = ( có rãnh then ) β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục ) σ ε 0,91 = σ ψ 0,1 = ( trục bằng thép cacbon trung bình) Do tr ục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ta có: Ứng suất uốn trung bình: m σ 0 = Ứng suất uốn lớn nhất: C a C M σ W = Mômen cản uốn: ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 3 C C C C b.t. d t 6.3,5. 22 3,5 π.d π.22 W 882,02 mm 32 2.d 32 2.22 - - = - = - = ( ) a 19525,1 σ 18,84 MPa 1036,54 Þ = = Thay vào: σ 432 s 16,1 2,2.18,84 0,1.0 0,91.1,7 = = + Hệ số an toàn xét riêng ứng suất xoắn: 1 τ τ a σ m τ τ s k . τ ψ .τ ε .β - = + Với: 1 τ 255MPa - = Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)): τ k 2,0 = ( có rãnh then ) β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục ) τ ε 0,89 = σ ψ 0,05 = ( trục bằng thép cacbon trung bình) Do tr ục quay một chiều nên ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động, ta có: C a m 0 T τ τ 2W = = Mômen cản xoắn: ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 3 C C 0 C b.t. d t 6.3,5. 22 3,5 π.d π.22 W 1927,38 mm 16 2.d 16 2.22 - - = - = - = ( ) a m 12533,5 τ τ 3,25 MPa 2.1927,38 Þ = = = Thay vào: σ 255 s 57,2 2,0.3,25 0,05.3,25 0,89.1,7 = = + Hệ số an toàn chung: 2 2 16,1.57,2 s 15,5 16,1 57,2 = = + Giá trị cho phép [ ] s 3 = Vậy [ ] s s ³ . Với [ ] s 3 = , ta không cần kiểm tra độ bền cứng. Kiểm tra dao động trục: Số vòng quay của trục: ( ) t1 n 2880 v/ ph = Số vòng quay tới hạn: ( ) 4 4 th 2 2 1025.10 .d 1025.10 .22 n 22550 v / ph l 100 = = = Vậy t1 th n n £ ( thoả điều kiện dao động ). Kiểm nghiệm then: Chọn chiều dài then cả tại A và C đều bằng l t = 30mm. Vì A C d d £ nên then tại A nguy hiểm hơn. Kiểm tra then tại A: Ứnng suất dập: ( ) ( ) ( )( ) ( ) br1 d A t 2.T 2.12533,5 σ 24,1 MPa d . l b . h t 16. 30 6 . 6 3,5 = = = - - - - Ứnng suất dập cho phép của then thép [ ] ( ) d σ 100 MPa = . Vậy: [ ] d d σ σ £ ( thoả điều kiện bền của then ). 2.3.1.Tính toán trục 2: a.Các thông số đã biết: Đường kính vòng chia bánh răng bị dẫn: ( ) br2 d 114 mm = Đường kính vòng chia trục vít : ( ) tv d 78,75 mm = Mômen: ( ) br2 T 28302,4 N.mm = Các lực do bánh răng: Do hiệu suất bộ truyền răng thẳng br η 1 » , lấy gần đúng: ( ) tbr 2 tbr1 F F 544,9 N = = ( ) rbr2 rbr1 F F 198,34 N = = Các lực trên trục vít: ttv F 626,3 = (N); atv F 3335,6 = (N) rtv F 1214,1 = (N) Hình 2.4 b.Tính toán: Biểu đồ mômen: Hình 2.5 b.1 Chọn vật liệu và tính các lực: [...]... trí bánh răng, d B = d D = 45( mm) tại hai gối đỡ Chọn các kích thước dọc trục theo đường kính sơ bộ: Khoảng cách giữa 2 ổ lăn: l = 400(mm) Khoảng cách f ³ ( 45 ¸ 65) Þ f = 60(mm) b.3 Kiểm nghiệm: Trong mặt phẳng Oyz: M ax = Fatv d tv 78, 75 = 33 35, 6 = 131339, 25( N.mm) 2 2 Frbr 2 (60 + 400) + Frtv 200 - M ax 400 198,34.(60 + 400) + 1214,1.200 - 131339, 25 Þ R By = 400 Þ R By = 50 6,79(N) R By = R Dy = Frbr... 2 + Frtv - R By = 198,34 + 1214,1 - 50 6,79 = 9 05, 65 (N) M xB = Frbr 2 60 = 198,34.60 = 11900,4(N.mm) M xC = R Dy 200 = 9 05, 65. 200 = 181130(N.mm) Tại C có bước nhảy mômen Trong mặt phẳng Ozx: Ftbr 2 (60 + 400)- Fttv 200 400 54 4,9.460 - 626,3.200 Þ R Bx = = 313, 49(N) 400 R Bx = R Dx = R Bx + Fttv - Ftbr 2 ) = 313,49 + 626,3 - 54 4,9 = 394,89(N) M yB = Ftbr 2 60 = 54 4,9.60 = 32694(N.mm) M yC = R Dx 200...Chọn vật liệu: Thép C 45 có (theo tài liệu tham khảo (3)): σ b = 785MPa,σ ch = 54 0MPa, τ ch = 324MPa σ- 1 = 383MPa, τ- 1 = 226MPa Chọn sơ bộ các ứng suất cho phép( theo tài liệu tham khảo (1) ): [σ ]= 70(MPa ) ( cho trục trung gian ) [τ ]= 10(MPa ) b.2 Tính sơ bộ trục: Đường kính sơ bộ: d ³ 3 Tbr 2 = 0,2.[τ ] 3 28302,4... hình Từ hình vẽ ta có: tiết diện nguy hiểm nhất: tại C Mômen uốn tại C: MC = M 2 + M 2 = 1811302 + 789782 = 19 759 9,6(N.mm) xC yC Mômen xoắn tại C: TC = 28302,4(N.mm) Chọn then tại A theo đường kính trục : then bằng có chiều rộng b = 10mm, chiều cao h = 8mm, chiều sâu rãnh then trên trục t = 5mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t1 =3,3mm . 3, 25 MPa 2.1927,38 Þ = = = Thay vào: σ 255 s 57 ,2 2,0.3, 25 0, 05. 3, 25 0,89.1,7 = = + Hệ số an toàn chung: 2 2 16,1 .57 ,2 s 15, 5 16,1 57 ,2 = = + Giá trị cho phép [ ] s 3 = Vậy [ ] s s ³ . Với. 100 R 100 54 4,9 .50 150 ,4. 70 100 R 16,77(N) 100 - + = - + Þ = = Dx tbr1 nt Bx R F (F R ) 54 4,9 ( 150 ,4 16,77) 377,73(N) = - + = - + = yB nt M F .70 150 ,4.70 1 052 8(N.mm) = = = yC Dx M R .50 377,73 .50 . 3 3 C C C C b.t. d t 6.3 ,5. 22 3 ,5 π.d π.22 W 882,02 mm 32 2.d 32 2.22 - - = - = - = ( ) a 1 952 5,1 σ 18,84 MPa 1036 ,54 Þ = = Thay vào: σ 432 s 16,1 2,2.18,84 0,1.0 0,91.1,7 = = + Hệ số an toàn xét