No Text Content!
t2 vít BCuCSnu10Pb1 1:1 1. Khung bản vẽ, khung tên BV-01 2. Các hình biểu diễn 3. Bảng thông số 4. Yêu cầu kỹ thuật khác. Bài tập áp dụng 1 Tính toán và vẽ bánh vít theo qui ước như hình, biết: m=5, Z2 = 22, 2=100o, đường kính lỗ 30mm có rãnh then bằng, các mép vát 3x45o bánh vít được truyền chuyển động bởi trục vít hai đầu mối. IV. Vẽ qui ước BỘ TRUYỀN BÁNH VÍT-TRỤC VÍT Trục vít Bánh vít Vẽ qui ước bộ truyền bánh vít – trục vít aw B1. Tính toán các thông số của bánh vít và trục vít theo công thức. B2. Vẽ hệ thống đường trục theo khoảng cách trục aw. B3. Lần lượt vẽ trục vít, bánh vít. Trình 1dt bày 2 aw bản 34 da1 vẽ chi dam2 tiết bánh vít 4 000104 Then bằng 1 CT45 bxhxL 3 000113 Trục 2 000102 Bánh vít 1 C45 1 0001011 Trục vít 1 BCuSn10Pb1 m, Z2 TT Ký hiệu Tên gọi 1 CT45 m, Z1 1. Khung bản vẽ, khung tên SL Vật liệu Ghi chú 2. Các hình biểu diễn 3. Bảng thông số Công dụng: Bộ truyền bánh vít- trục vít Người vẽ BT BÁNH VÍT 4. Yêu cầu kỹ thuật khác. dùng để truyền chuyển động giữa hai Kiểm tra trục chéo nhau. 1:1 Trường ……………………………… BVL 01 Lớp ………………….… STT …....... Bài tập áp dụng 2 Tính toán và vẽ qui ước bộ truyền bánh vít trục vít như hình bên, biết: 1. Bánh vít: m=5, Z2=39 2= 100o, đường kính lỗ 30mm có rãnh then bằng, các mép vát có kích thước 3x45o (moayơ thiết kế trụ trơn). 2. Trục vít có ren hai đầu mối, đường kính lỗ 22mm có rãnh then bằng.
Trình tự tính tốn thiết kế bộ truyền trục vítVÍ DỤ TÍNH TỐN THIẾT KẾHGT TRỤC VÍTTHIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THANG MÁY− Hệ thống dẫn động thang máy gồm: 1: Động cơ điện; 2: Bộ truyền đai thang;3: Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp; 4: Nối trục đàn hồi; 5: Tang trống của thangmáy− Số liệu thiết kế:- Cơng suất trên trục thang máy: P = 2.5 KW- Số vòng quay trục thang máy: n = 40 vg/ph- Thời gian làm việc cho đến khi hỏng: Lh = 10000 giờ- Tải trọng tĩnh.I. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀNSố liệu thiết kế: Công suất trên trục công tác Pct = 2,5 kW, số vòng quaytrục thang my nlv = 40 vg/ph .1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ :1) Hiệu suất chung của hệ thống truyền động:ηch = η xηbrηol3 = 0,955.0,82.0,992 = 0, 77trong đĩ: hiệu suất bộ truyền đai η d = 0,9551Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítHiệu suất bộ truyền trục vít ηtv = 0,82Hiệu suất bộ truyền ồ lăn ηol = 0, 992) Cơng suất cần thiết của động cơ:Pdc =Pctηch=2, 5= 3, 25 kW0, 773) Tỉ số truyền:uch = uhud = 16.2 = 32trong đĩ:− Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc là: u h = 16− Chọn tỉ số truyền bộ truyền đai thang là: u d = 2Vậy ta chọn động cơ Pđc = 4 kWĐộng cơSố vòng quay4A100S2Y328804A100L4Y314204A112MB6Y39504A132S8Y3720Vậy ta chọn động cơ 4A100L4Y3Tỉ số truyềnchung7235,523,7518Bộ truyền trụcvít2416109Bộ truyền đai32,222,3752n = 1420 vg/ph; uch = 35,5 ; uh = 16 ; ud = 2, 221.1 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬTVới cc thơng số vừa chọn, ta thiết lập bảng đặc tính kỹ thuật sau:Thông sốCông suất (KW), PTỷ số truyền, uMômen xoắn (Nmm), TSố vòng quay (vg/ph), nĐộng cơI43,112,2226901,41 46407,0314206402II316604037,540Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítII. TÍNH TÓAN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MY2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI- Số liệu ban đầu:Cơng suất P (kW)4Số vịng quay bnh dẫn n1 (vg/ph)1420Tỷ số truyền u2,22- Tính toán thiết kế:1) Chọn loại đai:- Với công suất P = 4 kW và n 1 = 1420 vg/ph, dựa vào đồ thị trang 152 [5], tachọn loại đai A với các thông số sau:Ký hiệubbthyoA ( mm 2 )A111382,8812) Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 1, 2d min = 1, 2.100 = 120 mmTheo tiêu chuNn, chọn d1 = 125 mm3) Vận tốc đai :π .d1.n1 π .125.1420v=== 9, 294 m / s .60000d1L (mm)100-200500-4000600004) Ta chọn hệ số trượt ξ = 0,01.Đường kính bánh đai lớn: d2 = u .d1.(1- ξ ) = 2,22.125.(1-0,01) = 274,725 mm.Theo tiêu chuNn, ta chọn d2 = 280 mm.Tỷ số truyền u =Sai lệch ∆u =d2280== 2, 26d1 (1 − ξ ) 125.(1 − 0, 01)2, 26 − 2, 22= 1, 77% < 5%2, 265) Khoảng cách trục a :2(d1 + d 2 ) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d 2 ) + h2(125 + 280) ≥ a ≥ 0,55(125 + 280) + 8810 ≥ a ≥ 230, 75Ta chọn sơ bộ khoảng cách trục a = d2 = 280 mm6) Chiều dài tính toán của đai :3Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít(d 2 − d1 ) 2 (d 2 − d1 )2+24a4aπ (125 + 280) (125 − 280) 2= 2.280 ++= 1217, 623 mm .24.280L = 2a +π (d1 + d 2 )=Theo tiêu chuNn chọn L = 1250 (mm) = 1,25 m.7) Số vòng chạy của đai trong 1 giây :i=v9, 294== 7,4352 < 10 s-1 (thỏa điều kiện trượt).L1, 258) Tính lại khoảng cách trục a :k + k 2 − 8∆ 2a=4k = L −π.(d1 + d 2 )(125 + 280)= 1250 − π .= 613,83mm .22∆=(d 2 − d1 ) (280 − 125)== 77, 5mm .22a=613,83 + (613,832 − 8.77, 52 )= 296,8mm .4Giá trị của a nằm trong phạm vi cho phép đã trình bày ở trên.9) Góc ôm đai bánh đai nhỏ :α1 = 180o − 57.(d 2 − d1 )(280 − 125)= 180o − 57.= 150, 23o = 2, 622 rad .296,8a10) Các hệ số sử dụng :- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai:Cα = 1, 24.(1 − e−α1110) = 1, 24.(1 − e−150,23110) = 0,9236- Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:Cv = 1 − 0, 05.(0, 01v 2 − 1) = 1 − 0, 05.(0, 01.9, 2942 − 1) = 1, 007- Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u:Cu = 1,13 vì u = 2,22- Hệ số xét đến ảnh hưởng của số dây đai CZ, ta chọn sơ bộ bằng 1- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng: Cr =0,85 (tải trọng tĩnh)- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai:4Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítCL =6L 6 1250== 0,951700L0Theo biểu đồ 4.21 (1) (trang 151), ta chọn [P0]=1,88 KW khi d=125 mm với đailoại A.Số dây đai được xác định theo công thức:z≥P14== 2,51[ P0 ].Cα .C u .CL .Cz .Cr .Cv 1,88.0, 9236.1,13.0,95.1.0,85.1, 007Ta chọn z = 3 đai11) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:- Lực căng đai ban đầu:F0 = A.σ 0 = z. A1.σ 0 = 3.81.1,5 = 364,5 NF0= 121,5 N3- Lực căng mỗi dây đai:- Lực vòng có ích: Ft =1000.P1 1000.4== 430, 38 Nv19, 294- Lực vòng trên mỗi dây đai:Ft= 143, 46 N3- Từ công thức:F0 =Ft e f .α + 1.2 e f .α − 1- Từ đấy suy ra:f'=1αln2.F0 + Ft12.364,5 + 430, 38=ln= 0,522.F0 − Ft 1, 622 2.364, 5 − 430,38- Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền đai không bị trượt trơn là :f min = f ' .sin 200 = 0,177- Lực tác dụng lên trục :Fr ≈ 2 F0 .sinα12= 2.364, 5sin150, 320= 704,54 N212) Ứng suất lớn nhất trong dây đai ;σ max = σ o + 0,5.σ t + σ v + σ u1=121, 5 143, 462.2,8.100++ 1200.9, 294 2.10−6 += 6, 969 MPa812.811255Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít13) Tuổi thọ đai xác định theo công thức (4.37):m8 σr 9 77.10σ 6, 969 .10Lh = max = = 1445, 27 h2.3600i2.3600.7, 4352với σ r = 9 MPa, i = 7,4352 (1/s), m=82.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BNH VÍT- Số liệu ban đầu:Công suất P (kW)3,11Mômen xoắn trục vít T 1 (Nmm)46407,03Mômen xoắn trục vít T 2 (Nmm)604037,5Số vòng quay trục vít n1 (vg/ph)640Số vòng quay trục vít n2 (vg/ph)40Tỷ số truyền u16- Tính toán thiết kế:1. Dự đoán vận tốc trượt vs theo công thức (7.8):vs =(3, 7 ÷ 4, 6)n1 3(3, 7 ÷ 4, 6).640 3T2 =604037,5510105= (2, 0017 ÷ 2, 4886) = 2, 3 m / sTương ứng với vận tốc trượt vs = 2,3 m/s ta chọn cấp chính xác là 8 (bảng 7.4).Vì vs ≤ 5 m/s, ta chọn đồng thanh không thiết BrAlFe9-4 đúc trong khuôn cát vớiσ b = 400 MPa và σ ch = 200 MPa làm bánh vít.Chọn vật liệu cho trục vít là thép 40Cr được tôi với độ rắn > 450 HRC, sau đóđược mài và đánh bóng ren vít (bảng 7.8).2. Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít :[σ H ] = (276 ÷ 300) − 25vs = 218, 5 ÷ 242,5 MPaChọn [σ H ] = 225 MPa- Ứng suất uốn cho phép :6Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít[σ F ] = (0, 25σ ch + 0, 08σ b ). 9106106= (0, 25.200 + 0, 08.400). 9N FE24.106= 57, 6 MPavới N FE = 60.∑ (T2i 9) .ni .ti = 60.40.10000 = 24.106 (chu kỳ)T23. Chọn số mối ren z1 = 2 với tỷ số truyền u = 16 Î (16,30)- Số răng bánh vít z2 = uz1 = 16.2 = 32 răng- Chọn hệ số đường kính q ≈ 0, 26 z2 = 0, 26.32 = 8,32Suy ra chọn q = 10 theo tiêu chuNn.4. Chọn sơ bộ η theo công thức (7.11):η = 0, 9(1 −u16) = 0,9(1 −) = 0,8282002005. Tính khoảng cách trục:2q 170 T2 K Haw = 1 + 3 z2 [σ H ] ( q / z2 )2 10 170 604037,5.1, 25= 1 + 3 = 146,1 mm(10 / 32 ) 32 225 trong đó, hệ số tải trọng tính K H = K Hβ .K HV =1,25 với K Hβ =1; K HV =1,25 (bảng 7.6[1])- Tính mođun: m =2aw2.146,1== 6,95z2 + q 32 + 10Chọn m = 8 theo tiêu chuNn- Khoảng cách trục aw = 0.5m(q + z2 ) = 0.5.8.(32 + 10) = 168 mm . Do không thểchọn hệ số dịch chỉnh để khoảng cách trục tiêu chuNn nên ta có thể lấy khoảng cáchtrục này.6. Xác định kích thước bộ truyền:Thông số hình họcTrục vítĐường kính vòng chiaĐường kính vòng đỉnhĐường kính vòng đáyCông thứcd1 = mq = 8.10 = 80 mmd a1 = d1 + 2m = 80 + 2.8 = 96 mmd f 1 = d1 − 2, 4m = 80 − 2, 4.8 = 60,8 mmGóc xoắn ốc vít γγ = arctgBánh vít7z12= arctg = 11,31oq10Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítĐường kính vòng chiaĐường kính vòng đỉnhĐường kính vòng đáyd 2 = mz2 = 8.32 = 256 mmd a 2 = m( z2 + 2) = 8.(32 + 2) = 272 mmd f 2 = m( z2 − 2, 4) = 8.(32 − 2, 4) = 236,8 mmKhoảng cách trụcĐường kính lớn nhất bánh vítaw = 0, 5m( q + z2 ) = 0,5.8.(10 + 32) = 168 mmd aM 2 ≤ d a 2 +6m6.8= 214, 2 += 284, 2 mmz1 + 22+ 2Chiều rộng bánh vít b2b2 ≤ 0, 75d a1 = 0, 75.96 = 72 mm7. Vận tốc trượt xác định theo công thức (7.7)mn18.640z12 + q 2 =2 2 + 102 = 2, 677 m / s1950019500- Hệ số tải trọng tính theo bảng (7.6): KV = 1,25 ; K β = 1 .νs =- Hiệu suất η theo công thức (7.9):tgγtg11,31oη = 0, 95.=0,95.= 0,81tg (γ + ρ ' )tg (11,31o + 1,9286o ) 0, 048 0, 048 = arctg = 1,9286o0,36 0,36 2, 677 vs với ρ ' = arctgf ' = arctg 8. Tính toán lại ứng suất cho phép :[σ H ] = (276 ÷ 300) − 25vs = (276 ÷ 300) − 25.2,11 = 225 MPa9. Xác định số răng tương đương bánh vít :z232== 33,9433cos γ cos (11,31o )- Chọn hệ số YF 2 ≈ 1, 67 theo bảng 7.10zv 2 =- Kiểm nghiệm độ bền uốn của bánh vít theo công thức (7.43)σF =1, 2.T2 .YF .K F 1, 2.604037, 5.1, 67.1, 25== 8, 49 MPa < [σ F ]d 2b2 m256.87.8= 57, 6 MPa10. Tính toán nhiệt theo công thức (7.47):1000 P1 (1 − η )t1 = t o +K T A(1 + ψ )= 30 +1000.3,11.(1 − 0,81)= 59, 471o ≤ [t1 ] = 95o16.20.0,1681,7 (1 + 0,3)Nhiệt độ nằm trong phạm vi cho phép .11. Giá trị của các lực :Ft 2 = Fa1 =2T2 2.604037, 5== 4719, 043 Nd2256Ft1 = Fa 2 = Ft 2tg (γ + ρ ' ) = 4719, 043.tg (11,31o + 1,9286o ) = 1350, 4 NFr1 = Fr 2 = Ft 2tgα = 4719, 043.tg 20o = 1717, 6 N- Kiểm tra độ bền uốn của trục ( theo bảng 7.11 chọn [ σ F ] = 80 Mpa):8Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítσF =32 M F2 + 0, 75T12 32. 221835,17 2 + 0, 75.46407, 032=π d 3f 1π .60,83= 10, 217 MPa < [σ F ] = 80 MPa222F l F l F d 1350, 4.256 1717, 6.256 4719, 043.80 với M F = t1 + r1 + a1 1 = + +4 444 4 4= 221835,17 Nmm212. Kiểm tra độ cứng trục vít theo công thức (7.50):l 3 Fr21 + Ft12 2563. 1717, 62 + 1350, 42=48 EI e48.2,1.105.913505, 09= 0, 00398 mm < [ f ] = (0,1 ÷ 0, 05) mmf =0, 625d a1 4 0, 625.96 0, 375 + π d f 1 0,375 +π .60,84d60,8 f1với I e = =64644= 913505, 09 mm2.3 THIẾT KẾ TRỤCI) TRỤC VÍT1) Chọn vật liệu trục vít là thép 40Cr được tôi với độ rắn > 40 HRC sau đó đượcmài và đánh bóng ren vít. Chọn sơ bộ ứng suất cho phép [σ ] = 70MPa .2) Lực tác dụng lên bộ truyền trục vít là:- Ft 2 = Fa1 =2T2 2.604037,5== 4719, 043 Nd2256- Ft1 = Fa 2 = Ft 2tg (γ + ρ ' ) = 4719, 043.tg (11,31o + 1,9286o ) = 1350, 4 N- Fr1 = Fr 2 = Ft 2tgα = 4719, 043.tg 20o = 1717, 6 N3) Khoảng cách giữa hai ổ lăn của trục vít là:l11 = (0,9...0,1) d aM 2 = d aM 2 = 284 mm- Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến vị trí bánh đai là:l12 = 0,5.(lm12 + bo ) + k3 + hn = 69,5mm ≈ 70 mmvới:lm12 là chiều dài mayơ của bánh đai chọn lm12 = 50 mm.bo là chiều rộng của ổ lăn dược xác định gần bằng 20 mm.k3 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ chọn bằng 20 mmvà chiều cao nắp ổ hn chọn bằng 15mm.- Sau khi có kích thước ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền trục:Khoảng công xôn: lc12 = 0,5.(lm12 + bo ) + k3 + hn = 0,5.(50 + 20) + 20 + 15 = 70 mm4) Vẽ biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn:- Trong mặt phẳng đứng ZY, phương trình cân bằng mômen:∑MA= M A1 + RBY .284 + Fdai .(284 + 70) − FR1.142 = 0Suy ra: RBY = −684, 05 N9Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítvới M a1 = Fa1.d180= 4719, 043. = 188761, 72 N .mm và Fdai = 704,54 N , Fr1 = 1717, 6 N23BIỂU ĐỒ LỰCTa có: Ray + Rby = Fr1 − Fdai = 1717, 6 − 704, 54 = 1013, 06 NSuy ra: Ray = 1013, 06 − Rby = 1013, 06 + 684, 05 = 1697,11 N- Trong mặt phẳng ZX, phương trình cân bằng mômen:∑MA= Rbx .142.2 − Ft1.142 = 0Ft11= 1350, 4. = 675, 2 N22- Mômen xoắn T = M z = T1 = 46407, 03 NmmVậy: Rax = Rbx =5) Kiểm tra điều kiện bền của trục vítCác biểu đồ mômen thì tại tiết diện nguy hiểm nhất là điểm C- Mômen uốn tại C: M C = (1697,11.142) 2 + (675, 2.142) 2 = 259362, 03 Nmm- Mômen xoắn tại C: TC = 0- Mômen tác động : M td = M C = 259362, 03 Nmm- Công thức xác định chính xác đường kính trục tại C10Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítM td259362, 03=3= 33,34 mm0,1.[σ ]0,1.70Chọn theo tiêu chuNn ta có: d C = 34 mmdC ≥3- Công thức xác định chính xác đường kính trục tại B (tiết diện lắp ổ lăn bênphải )M td = M B 2 + 0,75.TB 2 = 49317,82 + 0, 75.46407, 032 = 63619, 61 NmmM td= 20,87 mm0,1.[σ ]Chọn theo tiêu chuNn ta có: d A = d B = 25 mmSuy ra: d B ≥ 3- Công thức xác định chính xác đường kính trục tại D (tiết diện lắp bánh đai bênphải)M td = M D 2 + 0, 75.TD 2 = 02 + 0, 75.46407, 032 = 40189, 67 NmmM td= 17, 91 mm0,1.[σ ]Chọn theo tiêu chuNn ta có: d D = 18 mmSuy ra: d D ≥ 36) Chọn then:Kiểm ngiệm điều kiện bền dập và bền cắt đối với then bằng:Với các tiết dịên trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghépvề độ bền dập và độ bền cắt theo công thức sau:σd =τc =2Tdlt ( h − t1 )≤ [σ d ]2T≤ [τ c ]dl t btrong đó [σd] = 100 MPa ứng suất dập cho phép tra trong bảng 9.5 [1] và cho phéplớn hơn giá trị cho phép 5% và [τc] = 40 ÷ 60 MPa là ứng suất cắt cho phép.Bảng kiểm nghiệm then:ThenChiều dài Chiều dài làmMômen Tσdτc(mm)then lviệc của then lt(Nmm) (MPa) (MPa)(mm)(mm)bxh t1Trục I 18(D) 6x6 3,5302446407,03 89,52 35,817) Tính toán, kiểm nghiệm độ bền trục và độ bền mỏiĐường kính(mm)σb = 1000 Mpavới: σ −1 = (0, 4...0,5).σ b = 450 MPa ; τ-1 = 0,22σb = 220 MPa- Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung tải trọng: Kσ ,KτTra bảng 10.8 [3] ta có: Kσ = 1,6Kτ = 1,411Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít- Hệ số tăng bền bề mặt:β = 1,7 tra theo bảng 10.4 tài lịêu [3] ứng với trường hợp phun bi.- Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình :ψσ = 0,05 và ψτ = 0.Bảng số liệu:ThôngsốĐườngkính(mm)Trục vít25(B)34(C)18(D)trong đó: W = 0,1d 3 ;W=πd332Thenbxht16x63,5Mômenchốnguốn W1562,53930,4449,91Mômencản xoắnW031257860,81022,46W0 = 0, 2d 3 khi trục đặc.−bt (d − t ) 2π d 3 bt (d − t )2; Wo =−khi trục có một then.2d162dBảng kiểm nghiệm hệ số an toàn s :(trong đó, [s] hệ số an toàn cho phép nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; khi [s] = 2,5 ÷ 3ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng).Đường kínhd(mm)25(B)Trục34(C)vít18(D)εσετσaτasσsτs0,830,770,830,890,810,8931,5665,8907,43022,6912,575,59-31,998,6711,7-εσ , ετ là hệ số kích thước tra trong bảng 10.3 [3]σa , τa là biên độ của ứng suất tính theo:σ a = σ max =τa =τ max2=MWT2W0sσ , sτ là hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất uốn và ứng suất xoắn:sσ =σ −1Kσ σ aεσ βsτ =+ψ σ σ mτ −1Kτ .τ a+ ψ σ .τ mετ .β12Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítKhi đó hệ số an toàn kiểm nghiệm cho trục là:sσ sτs=sσ2 + sτ23845505045Kết quả kiểm ngiệm hệ số an toàn cho thấy các đoạn trục đều thoã mãn hệ số antoàn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi. Ngoài ra trục còn đảm bảo về độ cứng.Hình dạng trục như sau:II) TRỤC BÁNH VÍT1) Xác định sơ bộ trục bánh vít:- Ta có: Chọn [τ ] = 25MPa , theo giả thuyết tính toán được thì T = 604037,5NmmT2604037,5=3= 49, 43 mm0, 2.[τ ]0, 2.25Theo tiêu chuNn ta chọn d = 50 mm ⇒ bo = 27 mm (chiều rộng ổ lăn) [3].Suy ra: d ≥ 3- Khoảng cách giữa các ổ trên trục bánh vít:- Chiều dài mayơ của bánh vít là lm 22 = (1, 2...1,8)d = 80 mm- Khoảng cách từ mặt mút trong bánh vít đến thành trong của hộp bằng khoảngcách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp bằng k1 = k2 = 8 mm- Khoảng cách giữa hai ổ lăn trục bánh vít:l21 = 2.l22 = 2.(0,5.(lm 22 + bo ) + k1 + k2 ) = 146 mm- Chiều dài mayơ của nửa khớp nối:lm 23 = (1, 4...2,5)d = 70 mmChọn k3 = h = 15 mm ⇒ lc 23 = lm 23 + k3 + h = 70 + 15 + 15 = 100 mm là khoảng công-xôn từ khớp nối đến ổ.2) Lực tác dụng lên trục bánh vít:- Trong mặt phẳng YZ, phương trình cân bằng mômen:∑MA= RBy .73.2 + M a 2 − Fr 2 .73 = 0Fr 2 .73 − M a 2 1717, 6.73 − 172851, 2== −325,11 N73.273.2= Fa 2 .d 2 / 2 = 1350, 4.256 / 2 = 172851, 2 NmmSuy ra: RBy =với: M a 2Ta có: R A Y + R BY = Fr 213Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítSuy ra: RAy = Fr 2 − RBY = 1717, 6 + 325,11 = 2042, 71 N- Trong mặt phẳng XZ, phương trình cân bằng mômen:∑MA= RBx .73.2 − Ft 2 .73 − Fkn .100 = 0Ft 2 .73 + Fkn .100 4719, 043.73 + 1510,1.100== 3393,84 N73.273.2Ta có: RAx − RBx = Fkn − Ft 22.TMà Fkn = (0, 2...0,3).Ft = (0, 2...0,3).Dovới Do là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt khi dùng nối trục đàn hồi. ChọnSuy ra: RBx =Do = 160 mm và T giới hạn là 1000 Nm thì2.604037,5Vậy Fkn = 0, 2.= 1510,1N160Suy ra: RAx = RBx + Fkn − Ft 2 = 3393,84 + 1510,1 − 4719, 043 = 184,9 N*Ta có biểu đồ nội lực như sau3) Ta thấy tiết diện nguy hiểm là tại vị trí bánh vít:2- Tại C: M C = M Cx2 + M Cx= 149117,832 + 247750,322 = 289164,92 Nmm14Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít⇒ M Ctd = M C2 + 0, 75.T 2 = 597714, 25 Nmm22- Tại A: M A = M Ax+ M Bx= 02 + 1510102 = 151010 Nmm⇒ M Atd = M A2 + 0, 75.T 2 = 1510102 + 0, 75.604037,5 = 544472, 2 Nmm- Tại D: M Dtd = 0, 75T 2 = 523111,82 N .mm- Tại vị trí bánh vít ta có:dC ≥3M Ctd= 44, 04 mm . Theo tiêu chuNn chọn d C = 52 mm0,1.[σ ]- Tại vị trí lắp ổ lăn ta có:dA ≥3M Atd= 42, 69 mm . Theo tiêu chuNn chọn d A = d B = 50 mm0,1.[σ ]- Tại vị trí lắp khớp nối ta có:dD ≥3M kn −td= 42,12 mm . Theo tiêu chuNn chọn d D = 45 mm0,1.[σ ]- Kiểm ngiệm điều kiện bền dập và bền cắt đối với then bằng:Với các tiết dịên trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghépvề độ bền dập và độ bền cắt theo công thức sau:σd =τc =2Tdlt ( h − t1 )≤ [σ d ]2T≤ [τ c ]dl t btrong đó [σd] = 100 MPa ứng suất dập cho phép tra trong bảng 9.5 [1] và cho phéplớn hơn giá trị cho phép 5% và [τc] = 40 ÷ 60 MPa là ứng suất cắt cho phép.Bảng kiểm nghiệm then:Chiều dài làm Mômenσdτcviệc của then ltTbxht1(MPa) (MPa)(mm)(Nmm)52(C)16x1068064604037,590,75 22,69Trụcbánh vít 45(D) 16x10 69074604037,5 90,722,675) Tính toán, kiểm nghiệm độ bền trục và độ bền mỏiĐường kính(mm)Then (mm)Chiều dàithen l (mm)Vật liệu trục: thép C45, tôi cải thiện.σb = 850 MPavới: σ-1 = 0,4σb = 340 MPa; τ-1 = 0,223σb = 189,66 MPa- Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung tải trọng: Kσ ,KτTra bảng 10.8 [3] ta có : Kσ = 2,05Kτ = 1,915Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít- Hệ số tăng bền bề mặt:β = 1,7 tra theo bảng 10.4 tài lịêu [3] ứng với trường hợp phun bi.- Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình:ψσ = 0,05 và ψτ = 0.Bảng số liệu:Đườngkính(mm)52(C)Thông sốTrục bánh víttrong đó: W = 0,1d 3 ;W=πd332Thenbxh16x10t16Mômenchống uốn W11850,93Mômen cảnxoắn W025655,09W0 = 0, 2d 3 khi trục đặc.−bt (d − t ) 2π d 3 bt (d − t )2; Wo =−khi trục có một then.2d162dBảng kiểm nghiệm hệ số an toàn s:(trong đó, [s] hệ số an toàn cho phép nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 ; khi [s] = 2,5 ÷ 3ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng).Đường kính d(mm)Trục bánh vít 52(C)εσ0,81ετ0,76σa24,4τa11,77sσ9,36sτ10,96εσ , ετ là hệ số kích thước tra trong bảng 10.3 [3]σa , τa là biên độ của ứng suất tính theo:σ a = σ max =τa =τ max2=MWT2W0sσ , sτ là hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất uốn và ứng suất xoắn:sσ =σ −1Kσ σ aεσ βsτ =+ψ σ σ mτ −1Kτ .τ a+ ψ σ .τ mετ .βKhi đó hệ số an toàn kiểm nghiệm cho trục là:s=sσ sτsσ2 + sτ216s7,12Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vít48505055Kết quả kiểm ngiệm hệ số an toàn cho thấy các đoạn trục đều thoã mãn hệ số antoàn kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi. Ngoài ra trục còn đảm bảo về độ cứng.Hình dạng trục bánh vít như sau2.4 TÍNH TỐN CHỌN ỔI) LỰA CHỌN Ổ LĂN TRỤC VÍT- Do trục vít chịu lực dọc trục và yêu cầ thiết kế về điều kiện bền thì ta chọn ổ ở trụcvít như sau:- Bên trái chọn hai ổ đũa côn, bên phải chọn ổ bi đở.Đối với hai ổ đũa côn thì ta lắpchúng đối xứng nhau tạo thành hình giống như O1) Tính cho ổ đở bên phải với đường kính d = 25 mm.- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ:22Fr = RBx+ RBy= 675, 2 2 + 684, 052 = 961,16 N-Do không có lực dọc trục nên hệ số X = 1; Y = 0Các hệ số K σ , K τ vaø V chọn bằng 1.Tải trọng qui ước: Qr = ( X .V .Fr + Y .Fa ).Kσ .Kτ = 961,16 NSố vòng quay trục vít: n = 640 v/phThời gian làm việc của ổ: Lh = 10000hThời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay:60.n.Lh 60.640.10000L=== 384 triệu vòng quay106106- Khả năng tải động tính toán: Ctt = Q10 L3 = 961,16.10 3843 = 5729, 21 N- Tra bảng ta được cở ổ như sau:Ký hiệu ổd(mm)D(mm)B(mm)r(mm)C(KN)700105254780,56,57Co ( KN )4,242) Tính cho hai ổ đũa côn bên trái với d = 25 mm- Lực hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:22FrA = RAx+ RAy= 1697,112 + 675, 22 = 1826,5 NSuy ra: FrA1 = FrA2 =1826,5= 913, 25 N2- Tải trọng dọc trục do trục vít gây ra: Fa = 4719, 043N- Chọn góc côn α = 14o . Theo bảng 11.3, hệ số tải trọng dọc trục:e = 1,5tgα = 1,5tg14o = 0, 374- Thành phần lục dọc trục sinh ra do lực hướng tâm gây nên:S1 = S 2 = 0,83.e.FrA1 = 0,83.0,374.913, 25 = 283, 49 NDo S1 = S 2 và Fa > 0 , do đó tải trọng dọc trục tính toán đối với ổ bên trái:17Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítFa1 = S1 = 283, 49 NĐối với ổ phải:Fa 2 = S1 + Fa = 283, 49 + 4719, 043 = 5002,533 NTa chọn ổ theo ổ bên phải vì tải trọng tác dụng lớn hơn.- Vì tỉ số:Fa 2 5002,533== 5, 47 > e = 0,374FrB913, 25Do đó theo bảng 11.3 tra được: X = 0, 4 và Y = 0, 4.cotg14o = 1, 6- Chọn Kσ = 1 do tải trọng tĩnh, Kτ = 1 và V = 1 do vòng trong quay.- Tải trọng động quy ước:Qr = ( X .V .Fr + Y .Fa ).Kσ .Kτ = (0, 4.913, 25 + 1, 6.5002,533).1.1= 8369,35 N- Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:L=60 Lh n= 192 triệu vòng quay106- Khả năng tại động tính toán:Ctt = Q10 L3 = 8369,35.10 1923 = 40521,18 N- Theo phụ lục (9.4) ta chọn ổ cỡ trung rộng với kí hiệu 7605, α = 14o , với các sốliệu sau:Ký hiệudDTBcrC (N)r1C o (N )76052562 25,25242120,84750036600- Ta tính lại tuổi thọ của ổ1/ mC L= Qr 10 47500 3= = 326, 09 triệu vịng quay 8369,35 - Tuổi thọ tính bằng giờ:Lh =106 L 106.326, 09== 8491,93 giờ60n60.640II) LỰA CHỌN Ổ CHO TRỤC BÁNH VÍT- Ta chọn ổ đũa côn với đường kính trong d = 50 mm- Lực hướng tâm tác dụng lên ổ A:22FrA = RAx+ RAy= 184,92 + 2042, 712 = 2051, 06 N- Lực hướng tâm tác dụng lên ổ B:22FrB = RBx+ RBy= 3393,842 + 325,112 = 3409,38 N- Tải trọng dọc trục do bánh vít gây ra: Fa = 1350, 4 N- Chọn góc côn α = 14o . Theo bảng 11.3, hệ số tải trọng dọc trục:e = 1,5tgα = 1,5tg14o = 0, 374- Thành phần lục dọc trục sinh ra do lực hướng tâm gây nên:S1 = 0,83.e.FrA = 0,83.0, 374.2051, 06 = 636, 69 NS 2 = 0,83.e.FrB = 0,83.0,374.3409,38 = 1058, 34 N18Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítDo S1 < S2 và Fa = 1350, 4 N > S2 − S1 = 1058,34 − 636, 69 = 421,65 N , do đó tảitrọng dọc trục tính toán đối với ổ bên trái:Fa1 = S1 = 636, 69 NĐối với ổ phải:Fa 2 = S1 + Fa = 636, 69 + 1350, 4 = 1987, 09 NTa chọn ổ theo ổ bên phải vì tải trọng tác dụng lớn hơn.- Vì tỉ số:Fa 2 1987,09== 0,583 > e = 0,374FrB 3409,38Do đó theo bảng 11.3 tra được: X = 0, 4 và Y = 0, 4cotg14o = 1, 6- Chọn Kσ = 1 do tải trọng tĩnh, Kτ = 1 và V = 1 do vòng trong quay.- Tải trọng động quy ước:Qr = ( X .V .Fr + Y .Fa ).Kσ .Kτ = (0, 4.3409,38 + 1, 6.1987, 09).1.1 = 4543,1 N- Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:L=60 Lh n= 24 triệu vòng quay106- Khả năng tại động tính toán:Ctt = Q10 L3 = 4543,1.10 243 = 11787,34 N- Theo phụ lục (9.4) ta chọn ổ cỡ nhẹ với kí hiệu 7210, α = 14 o , với các số liệusau:Ký hiệudDTBcrC(N)r1Co ( N )72105090 21,75211720,85600040000- Ta tính lại tuổi thọ của ổ:1/ mC L= Qr 10 56000 3= = 4326,32 triệu vịng quay 4543,1 - Tuổi thọ tính bằng giờ:Lh =106 L 106.4326,32== 1802633,33 giờ60n60.402.6 LỰA CHỌN NỐI TRỤC:Với T = 604037,5 Nmm ta chọn nối trục cĩ cc thơng số chính sau D0 = 140 mm; l1 = 25mm; l2 = 45 mm; l0 = 36 mm; z = 8; lc = 42 mm v dc = 18 mm- Điều kiện bền dập của vịng đn hồi:σd =2kT2.1, 25.604037,5== 2, 081 MPa < (2..3) MPazD0 d c l08.140.18.36Vậy điều kiện bền dập của vịng đn hồi được thỏa.- Điều kiện bền của chốt:σF =lc kT42.1, 25.604037,5== 48,55 MPa < [σ F ] = (60..80) MPa30,1d c D0 z0,1.183.140.819Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền trục vítVậy điều kiện bền của chốt được thỏa.2.6 THIẾT KẾ VỎ HỘP:Tên gọiChiều dày: -Thân hộp δ- N ắ p hộp δ 1Gân tăng cứng :- Chiều dày e- Chiều cao h- Độ dốcĐường kính bulông nềnĐường kính bulông cạnh ổĐường kính bulông bít nắp và thânVít ghép nắp ổVít ghép nắp cửa thămKích thướcδ =8mmδ1 =8mmChiều dày bích thân hộpChiều dày bích nắp hộpBề rộng bích nắp và thânĐường kính ngoài tâm lỗ trục vítBề rộng mặt ghép bulông cạnh ổTâm ổ bulông cạnh ổ18mm18mm42mm125mm46mmE2 =22,5mm và R2 = 18,5mmC=60mmh=18mmδ1 = 25mmδ 2 = 18mmk1 = 54mm và q = 72mmChiều cao gối trục hMặt đế hộpChiều dày khi không có phần gốiBề rộng mặt đế hộp k1 và qe=8mm h<58mm |
