Thiết kế máy sàng rung có hướng chương 4-3

Trong các công thức trên, W và W0 là mômen cản uốn và mômen cản xoắn của tiết diện trục.

Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng:

0

0 max

W M

Trục có tiết diện d = 80 mm, trên trục có rãnh then, tra bảng 7-3b đối với trục có cùngđiều kiện trên, ta được:

) ( 95000

) ( 44700

3 0

3

mm W

mm W





Giá trị mômen uốn và mômen xoắn lớn nhất trên đoạn trục này:

) ( 100800

) ( 925 , 293602

mm N M

mm N M

) / ( 568 , 6 44700

925 , 293602

2 2

mm N

mm N









Đối với thép cacbon trung bình:   0 , 1 ;   0 , 05

εσ và ετ-hệ số kích thước, xét ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi.Tra bảng 7-4, ta được:   0 , 74 ;   0 , 62

Trục không dùng phương pháp tăng bền: β = 1

kσ và kτ-hệ số tập trung ứng suất thức tế khi uốn và khi xoắn, tra bảng 6 và bảng

7-13, ta được: k  1 , 92 ;k  1 , 1

Trị số  n được chọn theo biểu thức:

 n  n1.n2.n3

Trong đó: n1-hệ số xét đến mức độ quan trọng của chi tiết, chọn n1 = 1,5

n2-hệ số xét đến độ chính xác khi xác định tải trọng và ứng suất,nếu tính được tương đối chính xác, ta chọn n2 = 1,1

n3- hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu, với trục làm bằng thép cán hoặcthép rèn, n3 = 1,3

Suy ra:  n  1 , 5 1 , 1 1 , 3  2 , 145

Từ các giá trị trên, ta tính được:

62 , 95 061 , 1 1 62 , 0

1 , 1 180

6 , 17 568 , 6 1 74 , 0

92 , 1 300

3 , 17 62 , 95 6 , 17

62 , 95 6 , 17

2.4 Kiểm nghiệm trục khi quá tải đột ngột:

Khi quá tả đột ngột trục có thể bị gãy hoặc biến dạng dẻo quá lớn Điều kiện để trục làm việc bình thường:

3 max

2 , 0

1 , 0

d M d M x u

Mumax = 293602,925 (N.mm)

Mxmax = 100800 (N.mm)

) ( 98 , 0 80 2 , 0 100800

) ( 73 , 5 80

1 , 0

925 , 293602

3

3

mm N

mm N

Vì trục phần trục có mặt cắt nguy hiểm có dạng bán nguyệt với đường kính ngoài d =

220 mm Ta giả sử xem như trục tương đương với một trục có mặt cắt ngang tròn vớiđường kính d = 80 mm

Ta có:

) ( 98 , 0

) ( 59 , 112 80

1 , 0

945 , 5764883

max

3 max

mm N

mm N

, 0 3 59 ,

 

Giá trị ứng suất này nếu đem so với giá trị ứng suất giới hạn vẫn nhỏ hơn Do đó, trục hoạt động an toàn khi quá tải.

2.5 Tính độ cứng của trục:

Trục không đủ cứng sẽ bị biến dạng lớn Ta phân biệt biến dạng uốn và biến dạngxoắn.Sự biến dạng làm ảnh hưởng đến tình hình làm việc của trục và các chi tiết máylắp trên trục như ổ trục, bánh răng, khớp nối…

Tính độ cứng uốn:

Trị số biến dạng uốn cho phép phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của kết cấu máy, theosách “Thiết kế chi tiết máy”:

Đối với trục lắp bánh răng, độ võng cho phép của trục lắp bánh răng nhỏ:

 y  0 , 01 m ; với m-môđun ăn khớp

Góc xoay cho phép:    0 , 001rad

Trong nghành chế tạo máy, với những trục công dụng chung:

 y 0 , 0002  0 , 0003l ;mm

Với : l- khoảng cách giữa các gối đỡ

Với trục đang xét, l = 1258 mm,ta suy ra:

 y 0 , 0002  0 , 00031258  0 , 2516  0 , 3774 (mm)Góc xoay của trục chỗ lắp ổ bi đỡ:    0 , 01rad

Độ võng và góc xoay của trục được xác định theo các phương pháp nghiên cứu trong

“Sức bền vật liệu”.Vì trục có kết cấu phức tạp về hình dáng và tiết diện, do đó việc xácđịnh độ cứng trục theo “Sức bền vật liệu” rất khó khăn Do đó, để nâng cao độ chínhxác và tin cậy của kết quả tính, trong phần này, chúng ta sẽ xác định độ võng và gócxoay trục bằng phần mềm RDM

) / ( 9113 , 17 1000

3 , 17911

F

q qt  

Đồng thời, để thuận tiện tính toán, ta sử dụng khái niệm trục tương đương:

Như ta đã biết, diện tích của tiết diện khối lệch tâm là F = 14675,32 (mm2)-theo tínhtoán của phần mềm MasterCAM

Với tiết diện như vậy, ta có thể qui đổi thành tiết diện tròn tương đương với cùng diệntích:

).

( 69 , 136

2

) ( 34 , 68 32 , 14675

) ( 32 , 14675

mm R

D

mm R

mm R

Với các thông số trên, ta lập được mô hình tính với kết quả như sau:

Hình 34-Độ võng của trục dưới tác dụng của tải trọng

Hình 35-Biểu đồ góc xoayTheo hình 34, giá trị độ võng lớn nhất của trục là ở vị trí giữa trục với y = 1,631.10-1

mm = 0,1631 mm.Giá trị độ võng ở hai đầu trục lần lượt là:

Đầu lắp bánh đai: y = 6,451.10-2 = 0,06451 mm

Đầu lắp bánh răng: y = 3,89.10-2 = 0,0389 mm

Theo hình 35, giá trị góc xoay ở hai đầu trục gần tương đương nhau

Đầu lắp bánh đai: θ = 4,307.10-4 rad = 0,0004307 rad

Đầu lắp bánh răng: θ = 4,096.10-4 rad = 0,0004096 rad

So sánh các giá trị độ võng và góc xoay lớn nhất trên trục với các giá trị độ võng vàgóc xoay cho phép:  y  0 , 3774 (mm);   0 , 01rad ta thấy các giá trị này đã thõamãn điều kiện

Tính độ cứng xoắn:

Giả sử trục có đường kính không đổi, biến dạng xoắn (góc xoắn) có thể được xác địnhtheo công thức:

rad GJ

L M o

x ;



Trong đó: φ- góc xoắn trục;

Mx-mômen xoắn trên trục; Mx = 100800 (N.mm)G-môđun đàn hồi trượt; G = 8.103 (kN/cm2) = 8.104 (N/mm2)

Jo – mômen quán tính độc cực của tiết diện tròn đường kính d;mm4

L - chiều dài đoạn trục đang tính;mm

Ở đây ta sẽ tính độ cứng xoắn tại tiết diện lắp bánh đai và bánh răng.Từ công thứctrên, ta thấy: với cùng một đường kính và mômen xoắn, đoạn trục nào có chiều dài Llớn hơn thì góc xoắn sẽ lớn hơn Do đó, khi kiểm nghiệm góc xoắn trên trục, ta sẽ chỉtính cho đoạn trục nào có chiều dài lớn hơn.Theo khảo sát sơ bộ, đó là đoạn trục có lắpbánh răng với chiều dài đoạn trục này là L = 80 mm, đường kính đoạn trục: d = 70 mm

Ta tính được:

) ( 238 , 2357176 32

70 32

4 4

4

mm d

J o   

Vì trục có rãnh then nên vế phải của công thức phải nhân thêm hệ số k:

; 4 1

1

d h

6 5 , 0 4 1

10 8

80





Góc xoắn φ phải nhỏ hơn góc xoắn cho phép.Như ta đã thấy, giá trị góc xoắn như vậy

A-A

80 60

1560

Hình 36-kết cấu trục

Trong đó, bánh đai và bánh răng được lắp lên trục bằng then bằng

Bán kính góc lượn được tra từ bảng 7-15 tùy theo đường kính các đoạn trục.Với trục

vỏ máy ở những vị trí lắp ghép với ổ lăn và bạc lót

Độ nhám bề mặt trục và vỏ trong mối ghép với ổ lăn:

Độ nhám bề mặt trục: Ra1,25

Độ nhám bề mặt lỗ và vai trục: Ra2,5

Cấp chính xác ổ lăn: IT6

Dung sai chế tạo trục: h6

Dung sai lỗ lắp ổ lăn: Js7

Độ nhám bề mặt trục chỗ lắp bánh đai và bánh răng:

Độ nhám bề mặt trục: Ra1,25

Dung sai lắp ghép của mối ghép bánh đai với trục, bánh răng với trục: H7/k6

Cấp chính xác chế tạo trục: IT6

IV.TÍNH MỐI GHÉP THEN:

Then là một loại chi tiết máy ghép đã được tiêu chuẩn hóa, việc chọn và tính thenthường được tiến hành theo hai phương pháp:

a) Chọn tiết diện then theo đường kính trục, chiều dài then lấy bằng 0,8÷0,9 chiềudài của mayơ.Sau đó kiểm nghiệm then theo sức bền dập và sức bền cắt

b) Chọn tiết diện then theo đường kính trục, chiều dài then được xác định bằng cáchtính then theo sức bền dập và sức bền cắt

Ở đây, ta tính then theo phương pháp a)

Chiều dài then:

Then lắp bánh răng: l1 = 0,8.lbánh răng = 0,8.84 = 67,2 (mm)

Chiều dài then được chọn theo dãy Ta chọn : l1 = 63 mm

Then lắp banh đai: l2 = 0,8.lbánh đai = 0,8.65 = 52 mm

mm N l

k d

mm N l

b d

 &c- ứng suất dập và ứng suất cắt thực tế.

  d&  c- ứng suất dập và cắt cho phép

Tra bảng 7-20:   d  150N/mm2

Tra bảng 7-21:   c  120N/mm2

Từ các giá trị trên ta suy ra:

Điều kiện bền dập trên mặt cạnh làm việc của then:

2 / 784 , 7 50 4 , 7 70

100800

2

mm N

Điều kiện bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then:

  /

6 , 9 60 6 70

100800

88 , 2 50 20 70

100800

1)Chọn loại ổ lăn:

Việc chọn ổ tuỳ thuộc vào đường kính cổ trục, điều kiện làm việc của ổ có xét đến yếu

tố kinh tế

Các thông số chọn ổ: d = 80 mm

Điều kiện làm việc của ổ:

Tải trọng va đập, hướng tải trọng quay cùng chiều quay của trục, số vòng quay nhỏ.Khi trục làm việc có tải trọng dọc trục

Dựa vào các điều kiện trên, ta chọn ổ đỡ trục là loại ổ côn đỡ chặn cỡ trung rộng 7616với các thông số như sau:

Chọn kích thước ổ lăn theo hệ số khả năng làm việc và tải trọng tĩnh:

Để tính được hệ số khả năng làm việc của ổ, trước hết ta xét xác định các yếu tố liênquan đến quá trình làm việc của ổ:

Thời gian phục vụ của ổ: ta cho bằng thời gian làm việc của máy Như đã xác định ởphần trước, máy làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc 253 ngày (đã trừ ngày nghỉ), mỗingày làm việc hai ca, mỗi ca 8 tiếng.

Số giờ làm việc: T = 5.253.8 = 10120 (giờ)

Hệ số khả năng làm việc của ổ được xác định theo công thức sau:

C = Q(nh)0,3.Trong đó:

Q - Tải trọng tương đương, daN

n- số vòng quay của ổ, vg/ph

h- thời gian phục vụ, giờ

Tra bảng 8-7, ta xác định được giá trị (nh)0,3 = 102

Các đầu trục dùng cùng một loại ổ nhưng ổ tại B chịu tải trọng lớn hơn Do đó, ta tính

ổ trong điều kiện tải trọng của ổ tại B

Tính Q tương đương cho ổ đỡ chặn:

Đối với ổ đỡ chặn, dưới tác động của lực hướng tâm, trên ổ xuất hiện các lực dọctrục thành phần Si (hình 37)



tg R

S i  1 , 3 i.Với β- góc nghiêng tính toán của con lăn, với con lăn đã chọn, giá trị này bằng:

83 , 11 ' 50

, 11 53 , 6747 3 , 1

3 , 1

).

( 25 , 242 )

( 5 , 2422 83

, 11 63 , 8896 3 , 1

3 , 1

0 2

0 1

daN N

tg tg

R S

daN N

tg tg

R S

1 2

k

Q (  ) ;Trong đó:

kt- hệ số tải trọng động, tra bảng 8-3, ta được:kt = 1,5 (đối với máy sàng)

kn- hệ số nhiệt độ, tra bảng 8-4, ta được: kn = 1

kv - hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay, tra bảng 8-5 ta được: kv = 1

Suy ra:

Tải trọng tương đương tại A và B:

).

( 5 , 1334 5

, 1 1 ).

0 8 , 1 663 , 889 1 (

).

( 1100 5

, 1 1 ).

276 , 36 8 , 1 753 , 674 1 (

daN Q

daN Q

136119 102

5 , 1334 )

Vậy ổ đỡ được chọn cho hai đầu trục là ổ có các thông số sau:

Có các phương pháp cố định ổ như sau:

Cố định ổ trên trục:

_Cố định ổ dùng đai ốc và đệm cánh: chắc chắn nhưng tương đối đắt.Thường dùngkhi lực dọc trục lớn

_Cố định ổ trên trục dùng đệm chắn mặt đầu: đơn giản, chắc chắn

_Cố định ổ trên trục dùng vòng hãm lò xo: đơn giản, được sử dụng khi các vòngkhông chịu lực dọc trục

Ta chọn phương pháp cố định ổ trên trục dùng đệm chắn mặt đầu.Tuy nhiên, xét kếtcấu trục không kết thúc tại ổ do đó ta chọn phương pháp kết hợp đệm chắn mặt đầu vàbạc lót để cố định cả bánh răng(bánh đai) trên trục cùng với ổ như hình sau:

Cố định ổ trong vỏ hộp:

_Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tì của nắp ổ và vai lỗ trong hộp.

_Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tì của nắp ổ và vòng chắn

Sau khi xem xét ưu và khuyết điểm của hai phương pháp, ta quyết định chọn phươngpháp cố định ổ trong vỏ hộp theo kiểu đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tì của nắp ổ

và vai lỗ trong hộp, tuy nhiên có biến đổi là vai lỗ sẽ được thay thế bằng vai bạc

3)Chọn kiểu lắp và cấu tạo chỗ lắp ổ:

Chọn kiểu lắp tùy thuộc vào dạng chịu tải, diều kịên làm việc, đường kính và loại ổ.Với điều kiện tải trọng không đổi chiều có trị số nhỏ hơn tải trọng quay và vòng trong

là vòng quay, tra bảng 8-15[1], ta xác định được:

Vòng trong chịu tải cục bộ

Vòng ngoài chịu tải tuần hoàn

Chọn kiểu lắp ghép: Đối với ổ lăn, lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ, lắp ổ lăn vào lỗ theo

hệ trục

Tiêu chuẩn ГОСТ 520-55 quy định sai lệch cho phép của vòng trong ổ là âm (kíchthước nhỏ hơn đường kính danh nghĩa của trục) và sai lệch cho phép trên trục theo hệ

lỗ là dương.Điều này đảm bảo mối ghép theo kiểu lắp trung gian

Dựa vào bảng 4.7-“Dung sai và lắp ghép”, ta tra được:

Với điều kiện tải trọng va đập và rung, đường kính lắp ghép d = 80 mm, thì:

Lắp vòng trong với trục: h6

Lắp vòng ngoài với vỏ: K7

Sai lệch cho phép về hình dạng hình học của bề mặt lắp ghép ổ lăn:

_Độ ôvan của trục và lỗ bạc: bằng một nửa dung sai đuờng kính

_Độ đảo mặt bên vai trục: 25 m

_Độ đảo mặt bên vai bạc: 50 m

_Sai lệch cho phép về độ côn của trục và lỗ bạc: bằng một nửa dung sai đường kính

Các kích thước lắp ghép liên quan đến ổ lăn:

Bán kính cung lượn và vòng của trục và vỏ hộp:(đã xác định r = 3 mm).

Để phân bố đều tải trọng lên hai ổ, ta chọn ổ cố định là ổ phái đầu trục lắp bánh đai Ổ tuỳ động là ổ phía đầu trục lắp bánh răng.

5 Bôi trơn bộ phận ổ:

Điều kiện làm việc của ổ:

Ổ đũa nón, nhiệt độ làm việc: t 60 0C, n = 497,35 vg/ph

Dựa vào kết cấu ổ và diều kiện làm việc của ổ, ta thấy phương pháp bôi trơn ổ bằng

mỡ là thích hợp vì phạm vi cần bôi trơn chỉ là bộ phận ổ.Với lại dùng mỡ có các ưuđiểm sau:

Mỡ ít bị chảy ra ngoài (có thể dùng lót kín đơn giản), lấp kín khe hở của chi tiếtmáy quay và chi tiết máy cố định, nhờ đó bảo vệ khỏi bụi bặm;mỡ có thể dùng cho bộphận máy làm việc lâu dài (khoảng một năm); chống mòn tôt, độ nhớt ít thay đổi khinhiệt độ biến thiên.

Thực tế khi vận tốc vòng dưới 4÷5 m/s đều có thể dùng mỡ hoặc dầu để bôi trơn ổ.Tra bảng 8-28[1], ta chọn được mỡ bôi trơn ổ là mỡ M

A L

và kiểm tra bền với các thông số đo được.Ở phần này, ta cũng thực hiện tương tự.Tham khảo máy mẫu CM-742, ta đo được các thông số của cánh tay đòn như sau:

35 sin 35

cos

35 sin 530

( khi đặt ngang là phần thanh bên phải )

Nz- giá trị lực dọc trục lớn nhất của thanh; Nz = 4278 N

F-diện tích mặt cắt ngang thanh;

Với các kích thước đường kính:

D = 32 mm; d = 22 mm

Ta suy ra:

).

( 46 , 1696 )

22 32 ( )

mm d

D

).

/ ( 52 , 2 46 , 1696

mm N

mm N



Vậy thanh thừa bền khá nhiều.Tuy nhiên, để đảm bảo khả năng làm việc lâu dài củacánh tay đòn, ta vẫn giữ nguyên các giá trị đã chọn.

VII.TÍNH TOÁN LÒ XO:

Ở phần này, ta không tính toán lò xo mới mà chủ yếu kiểm tra sự chính xác và độ antoàn làm việc của các thông số lò xo đã chọn lúc trước

Kiểm tra dựa theo sách “Chi tiết máy 2”

Ta có: d = 16 mm, D = 96 mm, n = 11 vòng

Tỷ số đường kính:

6 16

Trong điều kiện làm việc của lò xo, tải trọng thay đổi từ nhỏ nhất sang lớn nhất Giá trịlực tác dụng nhỏ nhất là khi máy không hoạt động (chỉ có tải trọng do trọng lượng máygây ra) và lớn nhất khi máy hoạt động

Các giá trị này đã tính được:

).

( 25 , 11804 5

, 2995 75

, 8808

).

( 5 , 2995

1 max

1 min

N P

F F

N P

8

.

min max

c

d G x n



Trong đó: G – mômen đàn hồi trượt; với lò xo thép G = 8.1010 N/mm2

7 , 8 75

, 8808 6 8

016 , 0 10 8 104 , 0

Kiểm tra độ bền của lò xo khi chịu tải trọng thay đổi:

Kiểm tra độ bền mỏi:

Các ứng suất xoắn lớn nhất và nhỏ nhất trong tiết diện dây lò xo:

3

min min

3

max max

8

;

8

d

F D k d

F D k

.

5 , 2995 96 24 , 1 8

).

/ ( 6 , 873 16

.

25 , 11804 96 24 , 1 8

2 3

min

2 3

max

mm N

mm N

7 , 221 6 , 873 2

).

/ ( 95 , 325 2

7 , 221 6 , 873 2

2 min

max

2 min

max

mm N

mm N m



m a



 -hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện dây lò xo Đối với lò xo làmbằng dây có tiết diện d  8mm,   1.Dây chọn có đường kính d = 16 mm,ta chọn.

95 , 325

VIII.CHẾ TẠO KHUNG SÀNG:

Khung sàng được chế tạo bằng phương pháp hàn

Khung sàng gồm hai tấm thép được ghép lại với nhau theo kích thước đã định của bềrộng khung sàng

Hình dáng tấm thép và cách bố trí dầm ngang được thể hiện như hình bên dưới:

Cách bố trí dầm ở tầng trên:

Cách bố trí dầm ở tầng dưới:

Các kích thước tương quan sẽ được định ra trong quá trình thiết kế

Phương pháp kẹp mặt sàng:

Việc kẹp mặt sàng vào hộp sàng có ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của mặt sàng,

năng suất và chất lượng sàng Mặt sàng không những được kẹp chặt vào hộp sàng màcòn phải được kéo căng để tránh bị uốn hỏng do võng trũng bởi trọng lượng Điều nàyđặc biệt quan trọng đối với mặt sàng lưới thép Các kiểu kẹp mặt sàng được thể hiện ởhình dưới:

a) b)

Các kiểu kẹp và căng mặt sàng:

a- kẹp căng ; b- phương án kẹp dạng hộp ; c- kẹp bằng nêm gỗ ; d- kẹp mặt sàng dạng thanh ;Trong trường hợp máy thiết kế, ta chọn kiểu kẹp mặt sàng bằng nêm gỗ