Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:.
Trang 1Chương 10: Tính toán trục
a.Các thông số đã biết:
Đường kính bánh vít: dbv = 315 mm( )
Mômen: Tbv = 525363,7 N.mm( )
Các lực do bánh vít:
( )
tbv
F = 3335,6 N
abv
F = 626,3(N)
rbv
F = 1214,1(N)
Các lực do bánh xích:
X
F = 3984,3(N) (N)
Hình 2.6
b.Tính toán:Biểu đồ mômen:
Trang 2Hình2.7
Trang 3b.1 Chọn vật liệu và tính các lực:
Chọn vật liệu: Thép C45 có (theo tài liệu tham khảo (3)):
σ 785MPa,σ 540MPa,τ 324MPa
σ- 383MPa, τ- 226MPa
Chọn sơ bộ các ứng suất cho phép( theo tài liệu tham khảo (1) ):
σ 70 MPa
τ 20 MPa
=
=
b.2 Tính sơ bộ trục:
Đường kính sơ bộ:
bv 3
3 T 525363,7
0,2 τ 0,2.20
Chọn sơ bộ theo tiêu chuẩn dA= dC = 55(mm) tại vị trí hai gối đỡ,
B
d = 60(mm)tại vị trí lắp bánh vít,dD= 52(mm)
Chọn các kích thước dọc trục theo đường kính sơ bộ:
Khoảng cách giữa 2 ổ lăn: l = 200(mm)
Khoảng cách f ³ (50 70) ¸ Þ f = 100(mm)
b.3 Kiểm nghiệm:
Trong mặt phẳng Oyz:
( )
Ay
Ay
Ay
F 100 F 100 R
200 3984,3.100 3335,6.100 R
200
R 3659,95 N
+
=
+
R = R + F - F = 3659,95 3984,3 3335,6 + - = 4308,65 (N)
xB Ay
M = R 100 3659,95.100 365995(N.mm) = =
Trang 4xC X
M = F 100 3984,3.100 398430(N.mm) = =
Trong mặt phẳng Ozx:
bv
ay abv
M F 626,3 98642,25 N.mm
ay rbv Ax
Ax
M F 100 R
200 98642,25 1214,1.100
200
+
=
+
R = F - R = 1214,1 1100,26 113,84(N) - =
yB(tr) Ax
M = R 100 1100,26.100 110026(N.mm) = =
Ta vẽ được biểu đồ mômen như hình
Từ hình vẽ ta có:
Mômen uốn tại B:
M = M + M = 365995 + 110026 = 382175,43(N.mm)
Mômen uốn tại C:
M = M = F 100 3984,3.100 398430(N.mm) = =
M < M
Suy ra tiết diện nguy hiểm nhất tại C
Mômen xoắn tại C:TC= 525363,7(N.mm)
Chọn then tại B và D theo đường kính trục tại B : then bằng có chiều rộng
b = 18mm, chiều cao h = 11mm, chiều sâu rãnh then trên trục t = 7mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t1 =4,4mm
Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:
Trang 5Hệ số an toàn phải thoả:
[ ]
σ τ
s s
s s
+
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- = 383MPa
Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)):
σ
k = 2,3( Lắp có độ dôi tại vị trí nguy hiểm C )
β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục )
σ
ε = 0,81 ( tra theo đường kính đáy trục vít )
σ
ψ = 0,1( trục bằng thép cacbon trung bình)
Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng,
ta có:
Ứng suất uốn trung bình: σm = 0
Ứng suất uốn lớn nhất: C
a
C
M σ
W
=
Mômen cản uốn:
3 C
C
π.d π.55
Trang 6( )
a
398430
16333,83
Thay vào: sσ 383 9,4
2,3.24,4
0,1.0 0,81.1,7
+
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- = 226MPa
Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)):
τ
k = 1,7( lắp độ dôi tại C )
β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục )
τ
ε = 0,76
σ
ψ = 0,05 ( trục bằng thép cacbon trung bình)
Do trục quay một chiều nên ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch
động, ta có: C
0
T
τ τ
2W
0
π.d π.55
525363,7
2.32667,66
Trang 7Thay vào: sσ 226 12,1
1,7.8,04
0,05.8,04 0,76.1,7
+
Hệ số an toàn chung: s 9,4.12,12 2 7,42
9,4 12,1
+
Giá trị cho phép [ ]s = 3
Vậy s ³ [ ]s Với [ ]s = 3, ta không cần kiểm tra độ bền cứng
Kiểm nghiệm then:
Chọn chiều dài then tại B ltB = 88mm, tại D ltC = 70mm< ltB Kiểm tra then tại D:
Ứnng suất dập:
d
D tD
2.T 2.525363,7
d l b h t 52 70 18 11 7
-Ứnng suất dập cho phép của then thép [ ]σd = 100 MPa( )
Vậy: σd £ [ ]σd ( thoả điều kiện bền của then )