Luận văn Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc

Luận văn Đề tài: " Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc " LỜI NÓI ĐẦU Môn học Chi tiết máy là một môn học quan trọng và cần thiết đối với sinh viên nghành cơ khí nói chung và nghành công nghệ ô tô nói riêng. Bài tập lớn Chi tiết máy cũng là một phần không thể thiếu được vì nó cung cấp các kiến thức cơ sở về kết cấu cũng như cơ sở thực tế sau khi đã học qua lý thuyết. Nhưng vì là lần đầu tiên với một công việc mới mẻ là vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề có liên hệ mật thiết với sản xuất,thiết kế ra những chi tiết và bộ phận máy có hình dạng và kích thước cụ thể,… nên cũng không thể tránh khỏi lúng túng. Bài tập lớn môn học Chi tiết máy là tổng hợp nhiều kiến thức các môn học như: sức bền vật liệu,cơ học lý thuyết, nguyên lý máy,chi tiết máy ,dung sai… do vậy sau khi làm xong bài tập lớn môn học Chi tiết máy càng hiểu rõ các môn học có mối liên quan và mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Máy móc hầu hết dẫn động bằng cơ khí mà môn học này lại có tính toán và thiết kế hệ dẫn hệ thống động cơ khí và nó là cơ sở để thiết kế các môn học khác. Việc làm bài tập lớn môn học này giúp cho sinh viên có tính cẩn thận và tỉ mỉ trong thiết kế. Đó là các yếu tố rất cần cho người làm cơ khí. Trong quá trình hoàn thành bài tập lớn không thể tránh khỏi sai sót do thiếu kinh nghiệm và kiến thức thực tế. Vì vậy kính mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy để em hoàn thành bài tập lớn được tốt hơn. Để hoàn thành được bài tập lớn này em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Văn Giang đã tận tình chỉ dẫn giúp em hoàn thành tốt bài tập lớn môn học Chi tiết máy. Vinh,ngày 07 tháng 12 năm 2011. SVTH : Đặng Văn Hoàn Môc lôc 3 I. Chän ®éng c¬ vµ ph©n phèi tØ sè truyÒn. 1. Chän ®éng c¬ : a) X¸c ®Þnh c«ng suÊt cÇn thiÕt trªn trôc ®éng c¬. Trong ®ã: = = 4,8 (kw) Víi: _hiÖu suÊt bé truyÒn xÝch. _hiÖu suÊt 1 cÆp æ l¨n. _hiÖu suÊt 1 cÆp b¸nh r¨ng. _hiÖu suÊt khíp nèi. Theo b¶ng 2-1(trang 27 s¸ch TKCTM) chän =0,92 ; =0,995; = 0,97; = 1 Þ Þ (kw) b) X¸c ®Þnh tèc ®é ®ång bé ®éng c¬ ®iÖn. Víi v_vËn tèc xÝch t¶i D_§­êng kÝnh tang quay Þ (v/p) Tõ b¶ng 2-2 (32) v× lµ lo¹i b¸nh r¨ng rô cÊp 1 nªn chän uh= 3,8 Tû sè truyÒn xÝch chän vµ chän ux= 4 Þ Þ (v/p) Chän sè vßng quay ®ång bé 450 v/p. Víi = 5,45 kw, n®b= 450 v/p tra bảng P1.3 trang 238.chän ®éng c¬ cã sè hiÖu 4A132M8Y3 cã =5,5 kw, n®c=716 v/p 2. Ph©n phèi tØ sè truyÒn. a) X¸c ®Þnh tØ sè truyÒn chung b) Ph©n phèi tØ sè truyÒn. Chän ux= 4 Mµ uc= ux.ubr= 19,03 Þ 3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®éng häc. X¸c ®Þnh c¸c c«ng suÊt trªn trôc. (kw) (kw) (kw) (kw) X¸c ®Þnh sè vßng quay cña trôc. n1= n®c= 970 (v/p) (v/p) (v/p) X¸c ®Þnh m«men xo¾n trªn trôc. (Nmm) (Nmm) (Nmm) (Nmm) II. ThiÕt kÕ c¸c bé truyÒn trong VÀ ngoµi hép gi¶m tèc. II.1. TÝnh bé truyÒn ngoµi – Bé truyÒn xÝch Tõ tÝnh to¸n trªn ta cã nh÷ng sè liÖu: C«ng suÊt trªn trôc: N = N= 9,51 KW Tèc ®é quay cña trôc: n=203,78 (vßng/phót) TØ sè truyÒn u = ux = 4.T¶i träng va ®Ëp võa, bé truyÒn n»m ngang 1,4T1 T1 0,7T1 2-3s t1 t2 tck S¬ ®å t¶i träng 1. Chän lo¹i xÝch : Do vËn tèc vµ c«ng suÊt truyÒn kh«ng cao cho nªn ta chän lo¹i xÝch con l¨n. 2. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña bé truyÒn. D¹ng háng chñ yÕu vµ nguy hiÓm nhÊt lµ mßn, do ®ã ta tÝnh xÝch theo ®é bÒn mßn. -Theo b¶ng 5.4 (s¸ch tÝnh to¸n thiÕt kÕ ...tr 80-T1 ) øng víi u = 4, ta chän sè r¨ng ®Üa nhá Z1 = 23, tõ ®ã ta cã sè r¨ng ®Üa lín Z2 = u. Z1= 115 - B­íc xÝch( t ) ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc tÝnh to¸n ( c«ng thøc 12-22) vµ tra b¶ng 12.5 [ gi¸o tr×nh chi tiÕt m¸y T2 – tr 12-15 ] Ta cã T¶i träng va ®Ëp võa, lÊy K® = 1,5 – hÖ sè t¶i träng ®éng Chän kho¶ng c¸ch trôc a » 40.t Ka = 1 – hÖ sè chiÒu dµi xÝch Bé truyÒn n»m ngang Ko = 1 – hÖ sè xÐt ®Õn c¸ch bè trÝ bé truyÒn Bé truyÒn cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc K®c = 1- hÖ sè xÐt ®Õn kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh Chän ph­¬ng ¸n b«i tr¬n ®Þnh kú Kb = 1,5 - hÖ sè xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn b«i tr¬n Bé truyÒn lµm viÖc 2 ca Kc = 1.25 - hÖ sè kÓ ®Õn chÕ ®é lµm viÖc Theo c«ng thøc 5.4 (s¸ch tÝnh to¸n thiÕt kÕ ...) ta cã hÖ sè ®iÒu kiÖn sö dông xÝch K = K® . Ka . Ko . K®c . Kb . Kc =1,5 . 1 . 1 . 1 . 1,5 . 1,25 = 2,81 HÖ sè r¨ng ®Üa dÈn KZ = 25/ Z1 = 1,09 HÖ sè vßng quay Kn = n0 / n1 = 50/ 80 = 0,625 ; víi n0 = 50 vg/ph HÖ sè xÐt ®Õn sè d·y xÝch Kx = 1 – chän xÝch mét d·y. Theo c«ng thøc 12 – 22 (gi¸o tr×nh chi tiÕt m¸y T2 – tr 12-15) ta cã c«ng suÊt tÝnh to¸n lµ Ntt = K . KZ . Kn . N / Kx = 2,81 . 1,09 . 0,625 . 2,07 / 1 = 3,64 KW theo b¶ng 5.5 (s¸ch tÝnh to¸n thiÕt kÕ ... T1) víi n0 = 50 vg/ ph, ta chän bé xÝch mét d·y cã b­íc xÝch t = 31,75 mm tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn mßn Ntt < [N] = 5,83 KW ®ång thêi theo b¶ng 5.8 th× tho¶ m·n ®iÒu kiÖn t < tmax - kho¶ng c¸ch trôc s¬ bé a = 40 . t = 40 . 31,75 =1270 mm Sè m¾t xÝch ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc X= 2.a/ t + 0,5( Z1 + Z2 ) + (Z2 - Z1 ) 2 . t / 4P2.a Thay sè ta ®­îc X = 131.6 Ta chän sè m¾t xÝch lµ X = 132 ( m¾t ). Ta tÝnh chÝnh x¸c kho¶ng c¸ch trôc a theo c«ng thøc thay sè ta ®­îc a = 1276,75 mm ®Ó xÝch kh«ng ph¶i chÞu lùc c¨ng qu¸ lín ta gi¶m kho¶ng c¸ch trôc a võa tÝnh ®­îc mét l­îng ra = ( 0,002…0,004).a do ®ã ta lÊy a = 1274 mm Sè lÇn va ®Ëp cña xÝch: i = Z1 . n1 / (15. X) = 25 . 80/ (15 . 132) » 1< [i] = 25 (b¶ng 5.9) §­êng kÝnh c¸c ®Üa xÝch Theo c«ng thøc 5.17 (s¸ch tÝnh to¸n thiÕt kÕ ...tr 86-T1 ) Ta cã : §­êng kÝnh ®Üa xÝch dÉn d1 = t/sin(p/Z1) = 31,75 / sin(p/25) = 253,32 mm §­êng kÝnh ®Üa xÝch bÞ dÉn d1 = t/sin(p/Z2) = 31,75 / sin(p/75) = 758,2 mm Lùc t¸c dông lªn trôc ®Üa xÝch ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Fr = Kt . Ft = 6. 107.Kt .N/ Z1 . n1 . t Trong ®ã Kt = 1,15 – lµ hÖ sè xÐt ®Õn träng l­îng cña xÝch t¸c dông lªn trôc ( ë ®©y bé truyÒn n»m ngang ) Thay sè ta cã Fr = 6. 107.1,15 . 2,07/ 25 . 80 . 31,75 = 2249.3 (N) ii.2. TÝNH Bé TRUYÒN B¸NH R¡NG TRONG HéP GI¶M TèC V× lµ hép gi¶m tèc ®ång trôc, ®· chän tû sè truyÒn u1= u2 do ®ã bé truyÒn cÊp nhanh kh«ng dïng hÕt kh¶ n¨ng t¶i cho nªn ta tÝnh bé truyÒn cÊp chËm tr­íc , bé truyÒn cÊp nhanh cã thÓ lÊy gÇn nh­ toµn bé sè liÖu cña bé truyÒn cÊp chËm A. tÝnh bé truyÒn cÊp nhanh ( bé truyÒn trôc vÝt- b¸nh vÝt ) 1. TÝnh vËn tèc s¬ bé vs= Chän vËt liÖu lµm b¸nh vÝt lµ ®ång thanh thiÕc bPOf 10-1 Chän vËt liÖu lµm trôc vÝt lµ thÐp 45, t«i bÒ mÆt ®¹t ®é r¾n HRC 451,4T1 T1 0,7T1 2-3s t1 t2 tck S¬ ®å t¶i träng 2. TÝnh øng suÊt cho phÐp Theo b¶ng 7.1[I]/146 víi b¸nh vÝt lµm b»ng vËt liÖu nh­ trªn ®óc trong khu«n c¸t cã sb =120(MPa), sch = 280 (MPa). TÝnh øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [sH] NHE=60. trong ®ã ni, T2i, sè vßng quay trong 1 phót vµ m« men xo¾n trªn b¸nh vÝt trong chÕ ®é thø i ,i = 1,2 ,..N, N sè thø tù chÕ ®é lµm viÖc , ti sè giê lµm viÖc trong chÕ ®é thø i , T2i lµ trÞ sè ®­îc dïng ®Ó tÝnh to¸n , T2 lµ m« men xo¾n lín nhÊt trong c¸c trÞ sè thay sè ta cã NHE= 60.23000 (145 + 0,54.3) = 1,681.10 6 Þ KHL = Þ [ sHo] = 0,85 .sb= 0,85.120 = 170 (MPa) Þ [sb] = [ sHo]. KHL = 170.1,25 = 212,5 (MPa) TÝnh øng suÊt uèn cho phÐp NFE = 60.= 60.5400. (19.5 + 0,59.3) = 1,622.106 KFL = Þ [sFo] = 0,25.sb + 0,08.sch = 52,4 (MPa) [sF] = [sFo] . KFL= 52,4 .0 ,948 = 49,68 (MPa) øng suÊt qu¸ t¶i Víi b¸nh vÝt b»ng ®ång thanh thiÕc [sH]max = 4.sch = 4.280 = 1120 (MPa); [sF]max = 0,8.sch= 0,8.280 = 224(MPa); 3 .TÝnh thiÕt kÕ - X¸c ®Þnh aw: Chän s¬ bé KH = 1,2 . Víi u = 5 chän z1 = 7 do ®ã z2 = z1 .u = 7.5 = 35 r¨ng M« men xo¾n trªn trôc 2 lµ T2 = 254603 (Nmm) Chän hÖ sè ®­êng kÝnh trôc vÝt q = 10 TÝnh kho¶ng c¸ch trôc s¬ bé v× t¶i träng thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ do ®ã chän hÖ sè tËp trung t¶i träng lµ KHb = KFb = 1 . theo b¶ng 11.5 [CTMT1] *** víi vËn tèc tr­ît lµ v = 4,1 (m/s) ta chän cÊp chÝnh x¸c chÕ t¹o lµ cÊp 8 do ®ã hÖ sè t¶i träng ®éng KHv = KFv = 1,2 aw = aw = M« ®un m = 2.aw/(z2 + q) = 2.132/46 = 5,73 (mm) LÊy theo tiªu chuÈn chän m« ®un m = 6,3 (mm) Þaw = vËn tèc tr­ît vt = tÝnh gãc vÝt g tg g = z1/q = 2/10 = 0,2 Þ g = 11018’ tõ b¶ng 11.3 [CTMTI] /198 víi gãc vÝt trªn ta chän ®­îc hÖ sè ma s¸t f = 0,026. vµ gãc ma s¸t j = 1030’ hiÖu suÊt bé truyÒn h = KiÓm nghiÖm øng suÊt uèn TÝnh sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng zt® = z2/cos3(g) = 36/ cos3(11018’) = 38 r¨ng tra b¶ng 11.6 [CTMT1]/203 ta cã hÖ sè d¹ng r¨ng YF = 1,6 §­êng kÝnh vßng chia b¸nh vÝt : d2 = m.z2 = 6,3.36 = 227 (mm) §­êng kÝnh vßng chia trôc vÝt : d1 = m.q = 6,3. 10 = 63 (mm) §­êng kÝnh vßng ®Ønh trôc vÝt : da1 = d1 + 2.m = 63 + 2.6,3 = 75,6 (mm) ChiÒu réng b2 cña b¸nh vÝt : b2 = 0,75.da1= 0,75.75,6 = 56 ( mm ) øng suÊt uèn trong r¨ng b¸nh vÝt sF = < [sF] mn = m cos (g) = 6,3 . cos (11018’) = 4,17 (mm) KiÓm nghiÖm øng suÊt tiÕp xóc hÖ sè Kt = KHb = 1 + (z2 /q)3(1 – Kt) chän q theo b¶ng 7.5 [I]/153 ta cã : q = 86 Þ KHb = 1 + (36/86)3(1-0,8125) = 1,01 ta cã KHv = 1,3. øng suÊt tiÕp xóc sH = = (MPa) < [sH] 4. C¸c th«ng sè bé truyÒn Kho¶ng c¸ch trôc: aw = 144,9 (mm) M« ®un : m = 6,3 (mm) HÖ sè ®­êng kÝnh : q = 10 Tû sè truyÒn : u = 4 Sè ren trôc vÝt vµ sè r¨ng b¸nh vÝt : z1 = 2; z2 = 36 HÖ sè dÞch chØnh b¸nh vÝt : x2 = 0 Gãc vÝt : g = 11018’ ChiÒu dµi phÇn c¾t ren cña trôc vÝt: b1 = 90 mm ChiÒu réng b¸nh vÝt : b2 = 0,75.da1 = 0,75.75,6 = 56 (mm) §­êng kÝnh vßng ®Ønh b¸nh vÝt : da2 = m(z2 +2+2.x) = 6,3.(36+2 ) = 239,4 (mm) §­êng kÝnh ngoµi b¸nh vÝt : daM2 = da2+1,5.m = 239,4+1,5.6,3 = 248,8(mm); §­êng kÝnh chia : d1 = 63 (mm); d2 = 277 (mm) §­êng kÝnh ®Ønh : da1= 48,88 (mm); da2 = 239,4 (mm) §­êng kÝnh ®¸y : df1= 47,88 (mm); df2 = 211,68 (mm) 5.TÝnh nhiÖt truyÒn ®éng trôc vÝt DiÖn tÝch tho¸t nhiÖt cÇn thiÕt cña hép gi¶m tèc b = 8/(5 + 0,5.3) = 1,23 Chän Kt = 8 W/(m2 0C ) ; y = 0,25 ; to = 250 ;Kt q= 29; A = 6.TÝnh lùc t¸c dông lªn bé truyÒn Ft1 = Fa2 = 2.T1/d1 = 2.17844/63 = 566(N) Ft2 = Fa1 = 2.T2/d2 = 2.254603/226,8 = 2245(N) Fr1= Fr2= Ft2.tga/cosg = 2245.tg(20)/cos(11018’) = 833(N) . III. TÝnh to¸n thiÕt kÕ trôc,chän then,khíp nèi. Tõ tÝnh to¸n trªn ta cã sè liÖu ban ®Çu: C«ng suÊt trôc vµo (trôc I ) lµ PI = 9,85 kw , nI = 50,95 vßng/phót, T1=96976 Nmm ë ®Çu vµo nèi víi ®éng c¬ cã l¾p nèi trôc vßng ®µn håi. C«ng suÊt trªn trôc II lµ PII = 9,51 Kw , nII = 203,78 vßng/phót, T2=445679Nmm. 1. X¸c ®Þnh s¬ ®å ®Æt lùc. Theo c«ng thøc 10.1[1], c¸c lùc t¸c dông lªn trôc: Trôc 1: Ft1=2T1/dw11=2.96976/56=3463 N Fr1=Ft1.tgatw/cosb=3463.tg20/1=1259 N Fa1=0 Lùc t¸c dông t¹i khíp nèi: Fk=0,25.2.T1/Dt Víi Dt=120 mm _ ®­êng kÝnh vßng trßn qua t©m c¸c chèt cña nèi trôc ®µn håi. Þ Fk=0,25.2.96976/120=404 N Trôc 2: Ft2=Ft1=3463 N Fr2=Fr1=1259 N Fa2=0 Ft3=2T2/dw21=2.445679/64=13927 N Fr3=Ft3tgatw/cosb=13927.tg20043’/0,9615=86907 N Fa3=Ft3.tgb=86907.tg15056’=13962 N Lùc cña bé truyÒn xÝch: FXt=FXsin450=3479.sin450=2460 N FXr=FX cos450=3479.sin450=2460 N Þ S¬ ®å ®Æt lùc: Fa4 Fr Fa4 Ft2 Ft1 Fr2 Fa1 Fr1 Fr3 Fa3 Ft2 Ft4 Fa2 n2 n1 n3 g S¬ ®å dÆt lùc 2. Chän vËt liÖu chÕ t¹o: ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn cã sb= 850 MPa, øng suÊt xo¨n cho phÐp [t]= 15-30 MPa. 3. X¸c ®Þnh s¬ bé ®­êng kÝnh trôc. Trôc I Theo CT10.9[1], ®­êng kÝnh trôc: Víi T1=96976 Nmm , chän [s]=30 MPa Þ mm V× trôc nèi víi ®éng c¬ b»ng khíp nèi nªn lÊy d1=0,8d®c=0,8.32=25,6 mm Chän d1=25 mm. Trôc II, víi T2=445679 Nmm, chän [s]=40 MPa mm 3.1. lo¹i then cho trôc II KÝch th­íc r·nh then trªn trôc ë ®o¹n l¾p may¬ khíp nèi (B¶ng 9.1a[1]): d=40 mm Þ ChiÒu réng r·nh then b=12 (mm), ChiÒu s©u r·nh then t=5 (mm), ChiÒu dµi r·nh then lt=60 (mm), R·nh then ®­îc phay b»ng dao phay ®Üa, t¶i träng va ®Ëp, d¹ng l¾p cè ®Þnh. KiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn dËp: Víi [sd] =27(MPa) (may¬ lµm b»ng gang, tra b¶ng 9.5[1]) Þsd<[sd]. Chän d2=32 mm 4. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gèi ®ì vµ ®iÓm ®Æt lùc. TÝnh víi trôc II Theo b¶ng 10.2[1] chiÒu réng æ l¨n b0 =21 mm Theo CT 10.10[1] chiÒu dµi may¬ b¸nh r¨ng lm2=1,4d1=1,4.32=45 mm Theo CT 10.13[1] chiÒu dµi may¬ nöa khíp nèi trôc ®µn håi lm13=1,8d1=1,8.32=58 mm Theo b¶ng 10.3[1] ta chän c¸c kho¶ng c¸ch: k1=10 mm _ kho¶ng c¸ch tõ mÆt mót cña chi tiÕt quay ®Õn thµnh trong cña hép hoÆc kh¶ng c¸ch gi÷a c¸c chi tiÕt quay. k2=10 mm _ kho¶ng c¸ch tõ m¨t mót æ l¨n ®Õn thµnh táng cña hép. k3=10 mm _ kho¶ng c¸ch tõ mÆt mót cña chi tiÕt quay ®Õn n¾p æ. Hn=15 mm Theo b¶ng 10.4[1] c¸c kho¶ng c¸ch cßn l¹i: l22=0,5(lm22+b)+k1+k2=0,5(45+21)+10+10=53 mm l23=l22+0,5(lm22+lm23)+k1=53+0,5(45+45)+10=108 mm l21=lm22+lm23+3k1+2k2+b=45+45+3.10+2.10+21=161 mm TÝnh trôc I Þ l11=l21=161 mm l12=0,5(lm13+b)+k3+hn=0,5(58+21)+10+15=64,5 mm l13=l21-l23=161-108=53 mm 5. X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi ®ì. Trôc sè I Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m«men: Þ Fx10=(64,5Fk+53Ft1)/161=(64,5.151+53.1294)/161=486 N Þ Fy10=53Fr1/161=53.471/161=155 N Þ Fx11= Ft1- Fx10 -Fk=1294-486-151=657 N Þ Fy11=Fr1-Fy10=471-155= 316 N Þ biÓu ®å momen. Mx1=Fy10.l08=155.108=16740 Nmm My12=108.Fx10=108.486=52488 Nmm My11=64,5.151=9740 Nmm Trôc II Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m«men: Þ Fy20=(108Fr3-32Fa-53Fr2)/161=(108.1482-32.1075-53.471)/161 =625 N Þ Fx20=(108Ft3+53Ft2)/161=(108.3767+53.1294)/161=2953 N Þ Fx21= Ft3- Fx20 +Ft2=3767-2953+1294=2108 N Þ Fy21= Fr3-Fy20 - Fr2=1482-625-471=386 N Þ BiÓu ®å m«men lùc: Mx23=53Fy20=53.=33125 Nmm Mx22=53Fy21=53.42=20458 Nmm My23=53Fx20=53.2953=156509 Nmm My22=53Fx21=53.2108=111724 Nmm Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m«men: Þ Fy31=(58Fxr+53Fr4-93Fa4)/161 =(58.2460+53.3767-93.1075)/161=1505 Nmm 6. TÝnh chÝnh x¸c ®­êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc. M«men t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm. Theo CT10.15 vµ 10.16[1] m« men t­¬ng ®­¬ng t¸c dông lªn trôc: Truc I T¹i tiÕt diÖn 1 M11 = 96976 Nmm Mt®11 = T¹i tiÕt diÖn 2 l¾p b¸nh r¨ng Nmm Nmm T¹i tiÕt diÖn l¨p khíp nèi Mk=0 Nmm Trôc II T¹i tiÕt diÖn 2: Nmm Nmm T¹i tiÕt diÖn 3: Nmm Nmm X¸c ®­êng kÝnh t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm. Trôc I Theo CT 10.17[1] x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh trôc víi [s]=67 MPa mm Chän d1 theo tiªu chuÈn l¾p æ l¨n, d1=20 mm mm Chän d2=25 mm mm Chän dk=17 mm Trôc II Víi d<30, chän [s] = 67 MPa theo b¶ng 10.5[1]. mm Chän 30 mm T¹i tiÕt diÖn 3, víi d<50mm chän [s]=55 MPa theo b¶ng 10.5[1]. mm Chän 30 mm mm V× l¾p æ l¨n nªn chän d30=45 mm mm Chän 48 mm XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ ®é bÒn, l¾p ghÐp vµ c«ng nghÖ ®­êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc nh­ sau: Trôc I d10=d11=20 mm; d12=25 mm; dk=17 mm Trôc II d20=d21=25 mm; d22=30 mm; d23=30 mm My Mx T 96976 96976 96976 BiÓu ®å m« men trôc I f25 f30 f35,28 f30 Fa1 n1 Ft1 Fa1 F1x F0x l12 l13 l11 1 Fk F0y 3 0 2 F1y 7. KiÓm nghiªm vÒ ®é bÒn mái. KiÓm nghiÖm ®é bÒn mái cña trôc II Trôc II, ta thÊy cã 2 tiÕt diÖn nguy hiÓm ®ã lµ tiÕt diÖn 0 vµ tiÕt diÖn 5, v× vËy cÇn kiªm nghiÖm vÒ ®é bÒn mái cña chi tiÕt t¹i hai tiÕt diÖn nµy. Theo CT 10.19[1], hÖ sè an toµn Trong ®ã ss, st hÖ sè an toµn chØ xÐt riªng øng suÊt ph¸ vµ hÖ sè an toµn chØ xÐt riªng øng suÊt tiÕp s-1 vµ t-1 giíi h¹n mái uèn vµ xo¾n s-1=0,436sb=0,436.850=370,6 MPa t-1=0,58s-1=0,58.370,6=215 MPa sa,ta vµ sm,tm biªn ®é vµ trÞ sè trung b×nh cña øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp ®èi víi tiÕt diÖn 2: M«men c¶n uèn mm3 M«men c¶n xo¾n mm3 ®èi víi tiÕt diÖn 0: mm3 mm3 V× trôc quay 1 chiÒu øng suÊt xo¾n thay ®æi theo chu kú m¹ch ®éng, do ®ã tm0=ta0=T0/2/W00=350331/2/17892= 9,8 MPa tm2=ta2=T0/2/W02=350331/2/20266= 8,6 MPa øng suÊt uèn thay ®æi theo chu ki ®èi xøng, do ®ã sm0=0; sa0=M0/W0=201780/8946=22,6 MPa sm2=0; sa2=M2/W2=348761/9409=37 MPa ys vµ yt hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña trÞ sè øng suÊt trung b×nh ®Õn ®é bÒn mái, tra b¶ng 10.7[1], ys=0,1; yt=0,05 Ksd vµ Ktd , theo CT 10.25 vµ 10.26 [1] Ksd=(Ks/es+Kx-1)/Ky Ktd=(Kt/et+Kx-1)/Ky Kx hÖ sè tËp trung øng suÊt do tr¹ng th¸i bÒ mÆt, tra b¶ng 10.8[1], Kx=1,01 Ky hÖ sè t¨ng bÒn bÒ mÆt, b¶ng 10.9, Ky=2,0 es vµ et hÖ sè kÝch th­íc kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc tiÕt diÖn trôc Tra b¶ng 10.10[1] , es=0,85; et=0,79 Ks vµ Kt hÖ sè tËp trung øng suÊt thùc tÕ khi uèn vµ khi xo¾n Tra b¶ng 10.11, Ks/es=2,97; Kt/et=2,32 Þ Ksd=(Ks/es+Kx-1)/Ky=(2,97+1,01-1)/2=1,49 Þ Ktd=(Kt/et+Kx-1)/Ky=(2,32+1,01-1)/2=1,17 T¹i tiÕt diÖn 0: Þ MPa MPa Þ >[s]=1,5¸2,5 Þ ®¶m b¶o ®ñ bÒn. T¹i tiÕt diÖn 2: Þ >[s] Þ ®¶m b¶o ®ñ bÒn. f40 f40 f35 f35 l12 l22 l32 BiÓu ®å m« men trôc II 113582 402334 Mx 2 Fa3 F0x F1x 0 Fr2 Fa3 Ft3 Fa2 Ft2 F0y F0y 1 3 -170454 -421932 My 445679 T KiÓm nghiÖm trôc I vµ trôc II ta ®­îc kÕt qu¶ nh­ sau: kÝch th­íc cña then tra b¶ng 9.1 , trÞ sè m« men c¶n uèn vµ c¶n xo¾n tra b¶ng 10.6 øng víi tiÕt diÖn trôc nh­ sau : TiÕt diÖn §­êng kÝnh trôc b x h t1 W(mm3) Wo(mm3) sa tm=ta 1.2 25 8 x 7 4 1252 2786 44 6,5 1.0 20 785 1570 6,2 11,5 2.2 30 8 x 7 4 2290 4941 49,6 12,5 2.3 30 8 x 7 4 2290 4941 74,4 12,5 3.2 48 14 x 9 5,5 9409 20266 37,0 8,6 30 45 8946 17892 22,6 9,6 KÕt qu¶ tÝnh to¸n hÖ sè an toµn ®èi víi c¸c tiÕt diÖn cña ba trôc. TiÕt diÖn d mm TØ sè do tØ sè do S R·nh then L¾p c¨ng R·nh then L¾p c¨ng 2 TrôcI 25 2,23 2,53 2,21 1,92 1,27 1,11 6,63 28,5 6,46 0 TrôcI 20 - 2,48 - 1,89 1,25 0,95 47,8 18,7 17,4 2 TrôcII 30 2,28 2,56 2,32 1,93 1,29 1,17 5,8 14 5,4 3 TrôcII 30 2,28 2,56 2,32 1,93 1,29 1,17 3,9 14 3,8 VËy tÊt c¶ c¸c tiÕt diÖn ®Òu ®¶m b¶o ®é bÒn. 8. TÝnh vµ kiÓm nghiÖm ®é bÒn cña then. Víi c¸c tiÕt diÖn dïng mèi ghÐp then cÇn tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm mèi ghÐp vÒ ®é bÒn ®Ëp vµ ®é bÒn c¾t theo 9.1 vµ 9.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n nh­ sau, víi lt=1,2d D lt b x h t1 T(Nmm) (Mpa) (Mpa) 25 30 8 x 7 4 36232 32,2 12,1 30 36 8 x 7 4 123031 75,9 28,5 48 58 14 x 9 5,5 330331 67,8 17,0 Theo b¶ng 9.5[1], víi t¶i träng tÜnh [sd]=150 MPa; [tc]=60-90 MPa. VËy tÊt c¶ c¸c mèi ghÐp ®Òu ®¶m b¶o ®é bÒn ®Ëp vµ ®é bÒn c¾t. IV. TÝnh to¸n thiÕt kÕ æ l¨n. 1. Chän æ l¨n ®èi víi trôc I ( trôc vµo ) Chän æ l¨n Fr Hh ax Htg a b C¸c th«ng sè tÝnh to¸n : Fro = 510 N , Fr1 = 729 N Sè vßng quay nI=1425 vßng/phót,®­êng kÝnh trªn trôc l¾p æ l¨n d0=d1=20 mm Thêi h¹n sö dông lh=18000 h V× kh«ng cã lùc däc trôc nªn dïng æ bi ®ì mét d·y cho c¸c gèi ®ì 0 vµ 1. Theo b¶ng P2.7, v× thêi gian sö dông l©u vµ tèc ®é cao Þ chän æ bi mét d·y cì trung kÝ hiÖu 304 cã ®­êng kÝnh trong d=20 mm, ®­êng kÝnh ngoµi D=52 mm, chiÒu réng æ l¨n B=15 mm, kh¶ n¨ng t¶i ®éng C=12,5 kN, kh¶ n¨ng t¶i tÜnh C0=7,94 kN So S3 0 3 Fr0 Fr1 KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng t¶i ®éng cña æ l¨n V× trªn trôc cã n¾p nèi trôc ®µn håi nªn cÇn chän l¹i Fk cïng chiÒu víi Ft1 khi ®ã: Þ Fx10=(53Ft1-64,5Fk)/161=(53.1294-64,5.151)/161=365 N Þ Fx11= Ft1- Fx10 +Fk=1294-365+151=1080 N Nh­ vËy ph¶n lùc tæng trªn 2 gèi ®ì: N N Trong khi theo tÝnh trôc thi ph¶n lùc t¹i hai gèi lµ F0=510 N; F1=729 N VËy ta tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm víi æ chÞu t¶i träng lín h¬n víi Fr=Fr1=1125 N t¹i æ 1. Theo c«ng thøc 11.3[1], víi Fa=0, t¶i träng quy ­íc Qo = XVFr1.kt.k® Trong ®ã X _ hÖ sè t¶i träng h­íng t©m , v× ®èi víi æ ®ì chØ chÞu lùc h­íng t©m X=1; V _ hÖ sè kÓ ®Õn vßng nµo quay, V=1( vßng trong quay). kt _ hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é, v× t<1000C Þ kt=1 k® _ hÖ sè kÓ ®Õn ®Æc tÝnh t¶i träng, v× t¶i träng va ®Ëp nhÑ Þ k®=1,2 Þ Q= 1.1.1125.1.1,2=1350 N Theo c«ng thøc 11.1[1], kh¶ n¨ng t¶i ®éng Cd = Q. Trong ®ã: Víi æ bi m=3 L _ thêi h¹n L = Lh.nI.60.10-6 Lh _ th¬i h¹n sö dông, Lh=18000 giê, V× thêi gian dµi Þ gi¶m Lh=0,5Lh=9000 giê nI _ sè vßng quay trªn trôc I Þ L=9000.1425.60.10-6=769 (triÖu vßng) ÞCd=1,350. =12,3 kN < C=12,5 kN VËy ®iÒu kiÖn t¶i ®éng tháa m·n. KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng t¶i tÜnh Theo 11.9[1] víi Fa=0, Q0=X0Fr X0 _ hÖ sè t¶i träng h­ín