Bài giảng Chi tiết máy - Chương 7: Trục

12/17/2017 NỘI DUNG 7.1.1 Công dụng và phân loại 1. Khái niệm chung a. Công dụng • Trục dùng để đỡ các CTM quay, truyền momen 2. Lắp ghép các chi tiết lên trục xoắn hoặc đồng thời thực hiện hai nhiệm vụ 3. Cơ sở tính toán thiết kế trục 4. Tính toán thiết kế trục 1 2 7.1.1 Công dụng và phân loại 7.1.1 Công dụng và phân loại b. Phân loại b. Phân loại - Phân loại theo đặc điểm chịu tải - Phân loại theo cấu tạo +Trục tâm: để đỡ trục, chỉ chịu momen uốn +Trục trơn: có d không đổi +Trục truyền: đỡ các CTM quay, truyền momen +Trục bậc: gồm nhiều đoạn có d khác nhau xoắn 3 4 1 12/17/2017 7.1.1 Công dụng và phân loại 7.1.2 Kết cấu trục b. Phân loại Kết cấu trục được quy định: - Phân loại theo đường tâm - Trị số và sự phân bố lực +Trục thẳng - Cách bố trí, cố định các CTM lắp trên trục +Trục khuỷu - Gia công và lắp ghép +Trục mềm 5 6 7.1.2 Kết cấu trục 7.1.2 Kết cấu trục - Ngõng trục: đoạn trục lắp với ổ trục, đường - Trục hỏng do mỏi -> chọn kết cấu nâng cao kính phải lấy theo tiêu chuẩn sức bền mỏi. - Thân trục: đoạn trục lắp với CTM quay, đường kính được tiêu chuẩn hóa - Vai trục: cố định theo chiều dọc trục CTM lắp trên trục 7 8 2 12/17/2017 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục Để cố định các chi tiết lên trục: 7.2.1 Lắp bằng then - Cố định theo phương dọc trục: vai trục  Ghép bằng then và ghép bằng then hoa là loại ghép tháo được - Cố định theo phương tiếp tuyến: mối ghép then, độ dôi  Then được tiêu chuẩn hóa 9 10 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục 7.2.1 Lắp bằng then  Then hoa Then bằng Then bán nguyệt 11 12 3 12/17/2017 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục  Then hoa  Tính mối ghép then và then hoa Điều kiện bền dập T    [] d RzA d 13 14 7.2 Lắp ghép các chi tiết lên trục 7.3 Cơ sở tính toán trục 7.2.2 Lắp bằng độ dôi 1. Tải trọng tác dụng lên trục 2. dtrục > dlỗ Ứng suất  = d - d trục lỗ 3. Vật liệu trục max = dtr. max - dl. min min = dtr. min - dl. max dtrục > dlỗ  ghép chặt 15 16 4 12/17/2017 7.3.1 Tải trọng tác dụng lên trục - Lực ăn khớp: Ft, Fa, Fr - Xích: Fx - Đai: Fđ - Khớp nối: Fk = (0,2  0,3)Ft Ft = 2T/Do : lực vòng truyền qua khớp 17 18 7.3.2 Ứng suất 7.3.2 Ứng suất  Momen uốn, xoắn -> ứng suất uốn, xoắn - ,  thay đổi khác nhau   M T  max  min max min    a   m    2 2 W W0       max min   max min - M, T : momen uốn và xoắn a 2 m 2 - W, W0 : momen cản uốn và xoắn +Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng .d 3 .d 3 M +Tiết diện tròn W  , W   = 0 ;  =  =   32 0 16 m a max W +Tiết diện có rãnh then .d 3 b.t (d  t )2 .d 3 b.t (d  t )2 W   1 1 W   1 1 32 2.d 0 16 2.d 19 20 5 12/17/2017 7.3.2 Ứng suất 7.3.3 Vật liệu trục +Trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi Yêu cầu: theo chu kỳ mạch động - Độ bền cao.  T max - Ít nhạy với tập trung ứng suất.  m  a   2 2.W0 - Có thể nhiệt luyện và gia công dễ dàng. +Trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi -> Thép cacbon hoặc thép hợp kim theo chu kỳ đối xứng T  m  0;  a  max  W0 21 22 7.4 Tính toán thiết kế trục 7.4.1 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán  Gẫy hỏng do mỏi -> Độ bền mỏi là chỉ tiêu tính toán chủ yếu. 2. Tính trục về độ bền  Gãy trục do quá tải -> kiểm nghiệm độ bền 3. Tính trục về độ cứng tĩnh. 4. Tính trục về độ ổn định dao động  Trục bị võng nhiều sẽ ảnh hưởng tới hoạt động của các chi tiết khác -> tính trục về độ cứng  Trục quay nhanh có thể bị hỏng do dao động -> kiểm nghiệm trục về dao động 23 24 6 12/17/2017 7.4.2 Tính trục về độ bền 7.4.2 Tính trục về độ bền Dùng phương pháp kiểm tra: Tính sơ bộ Tính sơ bộ: xác định sơ bộ kích thước trục Điều kiện bền tĩnh  ≤ [] (dựa vào kinh nghiệm hoặc tính gần đúng T T    3 theo tải trọng tĩnh có hạ thấp ứng suất cho W0 0,2.d phép) T -> d  3 Kiểm nghiệm trục về độ bền 0,2.  s s    [s] 2 2 • s  s Do không kể đến ứng suất uốn -> chọn [] nhỏ đi khá nhiều • Thép 35, 40, 45, CT45  [] = 15  30 MPa 25 26 7.4.2 Tính trục về độ bền 7.4.2 Tính trục về độ bền Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi  -1, -1 : giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn trong s s s     [s] chu kỳ đối xứng của mẫu nhẵn đường kính 7  2 2 s  s 10 mm. Có thể tra bảng hay lấy gần đúng theo công thức sau: s, s :hệ số an toàn chỉ xét riêng về ứs pháp ưs tiếp +-1  (0,40  0,45)b  1  1 s  s  +-1  (0,23  0,28)b K K  a   m  a   m . +b - ứng suất bền của vật liệu làm trục .   27 28 7 12/17/2017 7.4.2 Tính trục về độ bền 7.4.2 Tính trục về độ bền Nếu s < [s]  m, m : ứng suất trung bình +Tăng đường kính d, chọn vật liệu tốt hơn  a, a :biên độ ứng suất +Giảm chiều dài trục (nếu có thể)  K, K : hệ số tập trung ứng suất thực tế +Giảm tập trung ứng suất   : hệ số tăng bền bề mặt Nếu s >> [s]  ,  : hệ số ảnh hưởng của ưs trung +Giảm đường kính bình   , : hệ số ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối 29 30 7.4.2 Tính trục về độ bền 7.4.3 Tính trục về độ cứng Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Độ cứng uốn Để tránh khi bị quá tải, trục không bị hỏng +Độ võng: y ≤ [y] 2 2 +Góc xoay:  ≤ []  tđ    3.  [ ]max Độ cứng xoắn  ≤ [] 31 32 8 12/17/2017 7.4.4 Tính trục về độ ổn định dao động Các bước tính trục • Nếu tần số của tải trọng tác dụng lên truc  1. Chọn vật liệu tần số riêng của hệ thống trục  cộng hưởng. Thép Cacbon -> b -> [] Dao động mạnh  hỏng các chi tiết máy lắp 2. Xác định tải trọng tác dụng lên trục trên trục. - Lập sơ đồ tải tác dụng lên các chi tiết • Mục đích tính trục về dao động là tìm vận tốc • Chú ý : phương chiều quay tới hạn nth. • Về phương và chiều của Fk chọn sao cho trục bị uốn nhiều nhất - Lập sơ đô tính toán: coi trục như dầm đặt trên 2 gối, chuyển lực về tâm trục 33 34 Các bước tính trục Các bước tính trục 3. Xác định đường kính sơ bộ trục 4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và T điểm đặt tải d  3 0,2[ ] • Lưu ý rằng các trục không đứng riêng rẽ mà được lắp trong HGT nên khoảng cách giữa các - Chọn theo dẫy tiêu chuẩn gối đỡ và điểm đặt tải phải được xác định trên - Dựa vào d, xác định một số kích thước chiều cơ sở tổng thể. dài trục • Chiều dài moayơ các chi tiết quay, chiều rộng ổ... tính hoặc chọn theo đường kính trục sơ bộ đã tính ở bước trước. 35 36 9 12/17/2017 Các bước tính trục 5. Vẽ biểu đồ momen, xác định kết cấu trục - Vẽ biểu đồ momen - Xác định sơ bộ kết cấu trục M M       2  3 2  [ ] Wu 0,1.d 3 tđ 2 2 T M  0,75.T    tđ  3  [ ] 0,2.d 3 0,1.d M tđ d  3 0,1.[ ] 37 38 Các bước tính trục - Kết cấu trục phải thỏa mãn điều kiện lắp ghép - Có tính công nghệ - Kết cấu trục cần thể hiện: cố định các chi tiết theo phương dọc trục và phương tiếp tuyến - Đảm bảo sức bền mỏi 39 40 10 12/17/2017 Các bước tính trục 6. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 41 11