thiết kế hệ thống dán thùng tự động, chương 8 pot

Chương 8: Xác định trị số và chiều đặt lực Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ.Theo qui ước ta xác định được các lực tác dụng lên từng trục như hình vẽ.

Chương 8:

Xác định trị số và chiều đặt

lực

Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ.Theo qui ước ta xác định được các lực tác dụng lên từng trục như hình vẽ

- Bánh răng thẳng 1 và 2:

+ Lực vòng: Ft1=Ft2 =

1 1

2

w d

17

96 , 401

2 =47,3 (N)

+ Lực hướng tâm: Fr1 = Fr2 = Ft1tgtw =47,3tg200=17,2 (N)

- Bánh răng thẳng 3 và 4:

+Lực vòng: Ft3=Ft4 =

2 2

2

w

d

T =

27

59 , 1676

+Lực hướng tâm: Fr3 = Fr4= Ft3tgw=124,2.tg200=45,2 (N)

- Xét trục I :

+Lực vòng trên khớp nối trục vòng đàn hồi :

Ft=

45

96 , 401 2

2 1 

t

D

Với Dt – đường kính vòng tròn qua tâm các chốt (bảng16.10a[3])

Ta có : Frk=0,2Ft=0,2.17,86=3,6 (N)

+Ox:

-FxA1- FxB1-Frk+ Ft1=0

My

A=-FxB1.73+ Ft1.24,5+ Frk.34,5=0 Suy ra : FxA1=26,13 (N)

FxB1=17,57 (N) +Oy:

FyA1 – Fr1+ FyB1=0

Mx

A=-FyB1.73- Fr1.24,5 =0 Suy ra : FyA1=11,43 (N)

FyB1=5,77 (N) +Mômen xoắn T=T1=401,96 (Nmm)

- Xeùt truïc II :

+Ox:

FxA2+ FxB2 -Ft2- Ft3=0

My

A= FxB2.73- Ft2.24,5- Ft3.43,5 =0

Suy ra : FxA2=81,62 (N)

FxB2=89,88 (N) +Oy:

-FyA2 -Fr2+ Fr3-FyB2=0

Mx

A=FyB2.73+ Fr2.24,5- Fr3.43,5 =0 Suy ra : FyA2=6,84 (N)

FyB2=21,16 (N) +Moâmen xoaén T=T2=1676,59 (Nmm)

- Xeùt truïc III :

+Ox:

FxA3+ FxB3 -Ft4 =0

My

A=-FxB3.73+Ft4.43,5=0 Suy ra : FxA3=50,2 (N)

FxB3=74 (N) +Oy:

-FyA3 - Frx- Fr4+FyB3=0

Mx

A=-FyB3.73+Frx.110,5+Fr4.43,5 =0 Suy ra : FyA3=127,3 (N)

FyB3=456 (N) +Moâmen xoaén T=T3=4494,51(Nmm)

e)Xác định đường kính trục :

- Xác định mômen uốn tổng :

Mkj =  2 2 

kxj

+Mkj : Mômen uốn tổng tại tiết diện j thuộc trục k

+Mkyj : Mômen uốn trong mặt phẳng yoz tại tiết diện j thuộc trục k

+Mkjx : Mômen uốn trong mặt phẳng xoz tại tiết diện j thuộc trục k

- Xác định mômen tương đương :

Mktdj = M kj2  0 , 75T kj2

+Mktđj : Mômen tương đương tại tiết diện j thuộc trục k

+Tkj : mômen xoắn tại tiết j thuộc trục k

- Trục I :

M1tđ0 =348,11 (Nmm)

M1tđ1 =369,45 (Nmm)

M1tđ2 =962,1 (Nmm)

M 1tđ3 =0 (Nmm)

- Trục II :

M 2tđ0 =0 (Nmm)

M 2tđ1 =2476,65 (Nmm)

M 2tđ2 =3086,76 (Nmm)

M 2tđ3 =0 (Nmm)

- Trục III :

M 3tđ0 =0 (Nmm)

M 3tđ1 =4653,03 (Nmm)

M 3tđ2 =5263,9 (Nmm)

M 3tđ3 =3892,36 (Nmm)

- Đường kính trục tại tiết diện j tại trục k theo công thức :

dkj = 3

] [ 1 ,

0 I

tdj k

M

 (10.17[3]) +dkj là đường kính trục tại tiết diện j tại trục k

+[  ] là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục

Tra bảng 10.5[3]: [  ]I = 63 (Mpa) ; []II = 63 (Mpa) ; []III =

63 (Mpa)

Vậy :

d10 =3,8 mm d20 = 0 mm d30 = 0 mm

d11 =3,88 mm d21 = 7,33 mm d31 = 10,4 mm

d12 =5,3 mm d22 =7,88 mm d32 =11,2 mm

d13 = 0 mm d23 = 0 mm d33 =8,52 mm

- Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ, ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :

d12 =12 mm d22 =12 mm d32 =12 mm

e) Kiểm trục về độ bền mỏi :

Do chưa xét đến một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi cầu trục 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:

Sjk =

2 2

j j

j j S S

S S









 [s] (10.19[3]) +[s] = 2 : là hệ số an toàn cho phép

+Thép 45thường hoá có: b = 600 MPa

Ta có : -1 = 0,436 b = 261,6 MPa

 -1=0,58 -1=151,73(MPa)

Theo bảng 10.7[3] : Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi  = 0,05 ;  = 0

Các trục hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó aj tính theo :

aj = maxj = Mj / Wj ; mj = 0 (10.22[3])

+aj : biên độ của ứng suất pháp tại tiết diện j trục k

+mj : trị 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 = Tj / Woj (10.23[3])

+mj : trị 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

+Wj ; W0j : mômen cản uốn và momen cản xoắn

- Chọn lắp ghép các ổ lăn lắp trên trục theo K6, lắp bánh răng, đĩa xích theo K6 kết hợp với lắp then

- Kích thước của then theo [3], trị 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 t1 (mm) W

(mm3)

W0 (mm3)

-Các hệ số kdj và kdj đối với các tiết diện nguy hiểm theo [3] :

kdj = ( k/  j + kx –1 ) / ky

kdj = ( k/ j + kx –1 ) / ky

Với :

+kx : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt

+ky : hệ số tăng bền mặt trục

+Bảng 10.8[3] Ra = 2,5÷0,63 m, ta có : kx = 1,06

+Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt, ta có : ky = 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 định k/ và

K / do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong hai giá trị của K/  để tính Kd và giá trị lớn hơn trong hai giá trị 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

10 6 1,73 2,06 1,57 1,64 2,12 1,7 _ 16,7 _

11 9 1,79 2,06 1,62 1,64 2,12 1,7 71,3 63,3 47,3

Vậy tất cả giá trị s đều thỏa, nên đảm bảo về độ bền mỏi.

21 12 1,85 2,06 1,67 1,64 2,12 1,73 6 31,5 5,89

22 12 1,85 2,06 1,67 1,64 2,12 1,73 6 31,5 5,89

30 12 1,85 2,06 1,67 1,64 2,12 1,73 5,9 _ _

31 15 1,85 2,06 1,67 1,64 2,12 1,73 15,7 25,6 13,4