Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.. * Ứng suất tiếp xúc cho phép: Số chu kỳ tương đương của bánh lớn.. Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :.. Ứng suất uốn cho phép của bánh
Trang 1Chương 3: BẢNG LỰC VÀ MOMENT TREN TRỤC CHÍNH
Ry[N] 2646 7484 23847 20752 13228
Rz[N] 379 3084 9477 1771 5361
MUY[N.mm] 0 181000 702060 556200 434010 MUZ[N.mm] 0 648263 1738600 2269063 2400000
* Tính gần đúng trục :
- Tại B:
Đường kính trục tại B :
Trong đó :
Mtđ : moment tương đương
: d0 là đường kính lỗ rỗng trong trục, chọn =0,5
: công suất cho phép:
Tra bảng 72/V - 19 ta có :[]= 75 N.mm2
chọn dB= 45 (mm)
- Tại C:
Mx = 700739 (N.mm)
Đường kính trục tại C :
chọn dC= 70mm
- Tại E:
Mx = 700739 (N.mm)
Đường kính trục tại E :
Trang 2
* Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn ( tại C).
- Hệ số an toàn tính theo công thức :
(7-5/V-120)
Trong đó :
n : hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp
( 7-6/V-121)
n : hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp
(7-7/V-121)
- Vì trục quay nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kì đối xứng
- Ứng suất xoán thay đổi theo chu kì mạch động vì trục làm việc một chiều:
W = 0,1.d3.(1-0,54) = 0,1.703.(1-0,54) = 32156 (mm3)
W0 = 0,2.d3.(1-0,54) = 0,2.703.(1-0,54) = 64312 (mm3)
Mu = 1738600 N.mm
Mx = 700739 Nmm
Vậy
-1 = 0,45.b = 0,45 850 = 382,5 (N/mm2)
-1 = 0,45.b = 0,25 850 = 212,5 (N/mm2)
và là hệ số an toàn xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi: đối với thép cacbon trung bình có:
= 0,1
= 0,05
: hệ số tăng bền bề mặt trục:
= 1 (không tăng bền)
, : hệ số kích thước, xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục tới giới hạn mỏi: theo( 7-4/V-123)
= 0,76
= 0,65
Theo bảng (7-6/V125) tra theo b có:
k = 1,76
k = 1,33
Trang 3
Vậy :
Ta tính được :
Với : [n] = 2,53 Ta thấy n nằm trong giới hạn cho phép không cần tính lại độ cứng vững của trục
* Tính then:
- Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến đông thời
truyền moment xoắn ta dùng then
- Đường kính chổ lắp then d = 65 mm
- Chọn kích thước then theo bảng (7-23/V-143)
b =18 mm
h = 11 mm
t =5,5 mm
t1 =5,6 mm
k =6,8
l =50 mm
- Kiểm nghiệm sức bền dập của then theo công thức:
(7-11/V-139)
Với : [d] = 150 N/mm2 (7-20/V-142)
d < [d]
- Kiểm nghiệm sức bền cắt của then theo công thức:
(7-11/V-139)
Với : [c] = 120 N/mm2 (7-21/V-142)
c < [c]
5 Chọn ổ trục cho trục chính
Trang 4Chọn kích thước, loại ổ lăn theo hệ số khả năng làm việc và tải trọng tĩnh
Hệ số khả năng làm việc C được tính theo công thức :
C = Q.(n.h)0,3 (8-15/V-158)
Trong đó:
Q: tải trọng tĩnh (daN)
n: số vòng quay của ổ (v /p)
h: thời gian làm việc (h)
Với n = 78 (v/p)
h = 104 (h)
Đường kính ổ trục tai B và C khác nhau nên ta tính chọn hai
ổ Công thức tính Q cho ổ đũa nón đở chặn:
Q = (0,6.Kv R + m.At).Kn.Kt (8-7/V-160)
Trong đó :
Kt : hệ số tải trọng động
Kt = 1,1 (bảng8-3/V-162)
Kn : hệ số nhiệt độ
Kn = 1 (bảng8-4/V-162)
Kv : hệ số xét đến vòng nào của ổ là quayü
Kv = 1 (bảng8-5/V-162)
m : hệ số chuyể tải dọc trục về lực hướng tâm
m = 1,5 (bảng8-2/V-161)
At : ttổng lực chiều trục:
Để tính At ta tính các phản lực RB và RC trước:
SB = 1,3.RB.tg = 1,3.8095.tg150 = 2819 (N)
SC = 1,3.RC.tg = 1,3.25661.tg150 = 8938 (N)
Tổng lực chiều trục:
At = -Pd - SB + SC = -12452 - 2819 + 8938 = 6333 (N)
Như vậy ổ B chịu lực dọc trục ta tính chọn ổ tại B:
Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ:
Qtđ = (0,6.RB + 1,5.At).1,1 = (0,6.8095 + 1,5.6333).1,1
= 15792 (N)
Trang 51579 (daN).
C = Qtđ (n.h)0,3 = 1579 (78,5.104)0,3 = 92662 Dựa vào bảng (18P/V-348) ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn loại
7309 có:
d = 45 mm
D = 100 mm
T = 27,5
B = 26
Cbảng = 128000
* Chọn ổ tại C:
Ổ C coi như chịu lực dọc trục khi đảo chiều nên :
Qtđ = RC = 25661 (N)
2566 (daN)
C = Qtđ (n.h)0,3 = 2566 (78,5.104)0,3 = 150563
Dựa vào bảng (18P/V-348) ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn loại
7513 có:
d = 65 mm
D = 120 mm
T = 33
B = 31
Cbảng = 176000
* Chọn ổ tại A:
Ổ A không chịu lực dọc trục mà chỉ chịu lực hướng tâm nên :
Qtđ = RA = = 2747 (N)
275 (daN)
C = Qtđ (n.h)0,3 = 275 (78,5.104)0,3 = 16135
Dựa vào bảng (14P/V-345) ta chọn ổ bi đỡ một dãy loại 109 có:
d = 45 mm
D = 75 mm
B = 16 mm
Cbảng = 25000
2.2 Tính toán bộ truyền bánh rănng trụ trong hộp tốc độ
Trang 62.2.1 Chọn vật liệu:
Bánh răng nhỏ : thép 35X có cơ tínhnhư sau:
b = 750 N/mm2 , ch = 500 N/mm2 , HB = 220
(giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm)
Bánh răng lớn : thép 55 thường hóa có cơ tínhnhư sau
b = 640 N/mm2 , ch = 320 N/mm2 , HB = 210
( giả thiết đường kính phôi 100 300 mm)
2.2.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
* Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn
(3-3/V42)
n, u, T là số vòng quay, số lần ăn khớp của 1 bánh răng trong
1 vòng, thời gian làm việc của máy
u = 1 số lần ăn khớp khi răng quay 1 vòng
T = 310 10 8 =24800 (h) n2 =188(v/p)
Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :
Ntđ1> N0
Do đó hệ số chu kỳ ứng suất kN’ của hai bánh răng đều là 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn :
[]tx2 = 2,6.220 = 572 N/mm2
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ :
[]tx1 = 2,6.210 = 546 N/mm2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là []tx2 = 546 N/mm2
* Ứng suất uốn cho phép:
-1 là giới hạn mỏi trong mỗi chu kỳ đối xứng với thép 45 : -1 = 0,43.750 =322,5 N/mm2
với thép 35 : -1 = 0,43.640 =275,2 N/mm2
n là hệ số an toàn , n = 1,5
k là hệ số tập trung ứng suất uốn chân răng: k=1,2 Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :
N/mm2
Trang 7Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :
N/mm2
2.2.3 Xác định moduyl của bánh răng
Ta có công thức tính sức bền tiếp xúc với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
(bảng 3-10/V-45)
k là hệ số tải trọng , k = 1,3 1,5 chọn k = 1,3
A là hệ số chiều rộng bánh răng , chọn A =0,45 n2 là tốc độ vòng quay của bánh răng bị động, n2 = 188 (v/ph)
N là công suất của bộ truyền : N = 6,01 KW i= 50/20 = 2,5
[]tx = []tx2 = 546 N/mm2
Chọn m = 3,5 (mm)
2.2.4 Các thông số hình học của bộ truyền
Moduyl pháp mn = m = 3,5
Số răng Z1 = 20 , Z2 = 50
Đường kính vòng chia:
Khoảng cách trục A =(70+175)/2 = 122,5 (mm)
Chiều rộng bánh răng b = 20 (mm)
Đường kính vòng đỉnh:
Đường kính vòng chân:
2.2.5 Kiểm ngiệm sức bền uốn của răng
Ztđ1 = Z1 = 20 , Ztđ2 = Z2 = 50 Kiểm nghiệm theo công thức :
Với y là hệ số dạng răng tra bảng: (3-18/V-52) y1 = 0,392
Trang 8k là hệ số tải trọng : k = 1,3
m là moduyl bánh răng : m =3,5
b là bề rộng bánh răng : b = 20(mm) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh nhỏ :
(N/mm2)
[ ] = 179,6 (N/mm2) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh lớn :
(N/mm2)
[ ] = 152,9 (N/mm2)
2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ trong hộp tốc độ
Tính cặp bánh răng imin của nhóm II(18/72)
Ta có các số liệu ban đầu như sau:
Công suất truyền động 1,7 KW Tốc độ vòng quay n = 1440 (v/ph), Yêu cầu làm việc trong10 năm,làm việc1 ca / 1 ngày,1 ngày giờ, 1 năm làm việc 310 ngày
2.2.1 Chọn vật liệu:
Bánh răng nhỏ : thép 40XH có cơ tính như sau
b = 1000 N/mm2 , ch = 800 N/mm2 , HB = 250 Bánh răng lớn : thép 40X có cơ tính như sau
b = 780 N/mm2 , ch = 500 N/mm2 , HB = 230
2.2.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
* Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn
n, u, T là số vòng quay, số lần ăn khớp của 1 bánh răng trong
1 vòng, thời gian làm việc của máy
u = 1 số lần ăn khớp khi răng quay 1 vòng
T = 310 10 8 =24800 (h)
Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :
Ntđ1> N0
Do đó hệ số chu kỳ ứng suất kN’ của hai bánh răng đều là 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn :
Trang 9[]tx2 = 2,6.230 = 598 N/mm2.
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ :
[]tx1 = 2,6.250 = 600 N/mm2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là []tx2 = 598 N/mm2
* Ứng suất uốn cho phép:
-1 là giới hạn mỏi trong mỗi chu kỳ đối xứng với thép 40XH : -1 = 0,45.1000 =450 N/mm2 với thép 40X : -1 = 0,45.780 =350 N/mm2
n là hệ số an toàn : n = 1,5
k là hệ số tập trung ứng suất uốn chân răng: k=1,2 Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :
N/mm2
Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :
N/mm2
2.2.3 Xác định moduyl của bánh răng
Ta có công thức tính sức bền tiếp xúc với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
k là hệ số tải trọng , k = 1,3 1,5
A là hệ số chiều rộng bánh răng , chọn A =0,4 n2 là tốc độ vòng quay của bánh răng bị động, n2 = 78,5 (v/ph)
N là công suất của bộ truyền : N = 5,76 KW i= 72/18 = 4
[]tx = []tx2 = 598 N/mm2
Chọn m = 4 (mm)
2.2.4 Các thông số hình học của bộ truyền
Moduyl pháp mn = m = 4
Số răng Z1 = 18 , Z2 = 72
Đường kính vòng chia:
Khoảng cách trục A =(72+288)/2 = 180 (mm)
Trang 10Đường kính vòng đỉnh:
Đường kính vòng chân:
2.2.5 Kiểm ngiệm sức bền uốn của răng
Ztđ1 = Z1 = 18 , Ztđ2 = Z2 = 72 Kiểm nghiệm theo công thức :
Với y là hệ số dạng răng tra bảng:
y1 = 0,392 y2 = 0,511
k là hệ số tải trọng : k = 1,3
m là moduyl bánh răng : m =4
b là bề rộng bánh răng : b = 30(mm) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh nhỏ :
(N/mm2)
[ ] = 375 (N/mm2) Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh lớn :
(N/mm2)
[ ] = 292 (N/mm2)