Bài giảng Chi tiết máy - Chương 8: Trục - Phạm Minh Hải

22/09/2016 ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI VI ỆN C Ơ KHÍ TRỤC BỘ MÔN C Ơ S Ở THI ẾT K Ế MÁY & ROBOT thietkemay.edu.vn 1. Khái niệm chung Phần 4 TRỤC, Ổ TRỤC, KHỚP NỐI 2. Cơ sở tính toán thiết kế trục 3. Trình tự tính toán thiết kế trục TS. Ph ạm Minh Hải hai.phamminh1@hust.edu.vn hai.phamminh.hust@gmail.com 1 2 1.1 Công dụng / phân loại 1.1 Công dụng và phân loại a. Công dụng b. Phân loại Theo đặc điểm chịu tải:
Đỡ các CTM quay
Truy ền momen xo ắn  Trục tâm : máy nâng chuyển
đỡ tiết máy quay thông qua gối ổ
không truyền momen xoắn 3 4 1 22/09/2016 1.1 Công d ụng và phân lo ại 1.1 Công dụng và phân loại b. Phân lo ại b. Phân lo ại Theo đặ c điểm ch ịu tải: -Phân loại theo cấu tạo  Tr ục truy ền: • đỡ các CTM quay • truy ền momen xo ắn Trục trơn: - Khó lắp ráp các chi tiết lên trục  Trục truyền: Trục bậc: - Dễ dàng lắp ráp, địnhvị • truyền momen xoắn - Kích thước phù hợp với phân bố tải - Tập trung ứng suất 5 6 1.1 Công dụng và phân loại 1.2 Kết cấu trục b. Phân loại Ví d ụ: tr ục trong h ộp gi ảm t ốc côn-tr ụ 2 c ấp Phân loại theo đường tâm Trục I Trục II Trục III Trục thẳng Trục khuỷu Trục mềm 7 8 2 22/09/2016 1.2 Kết cấu trục 1.2 Kết cấu trục -Ngõng trục : đoạn trục lắp với ổ Kết cấu trục được xác định dựa trên: trục, đường kính lấy theo tiêu -Trị số và sự phân bố lực -Cách bố trí, cố định các CTM lắp trên trục chuẩn ổ lăn -Công nghệ gia công chế tạo trục và lắp ghép -Thân trục : đoạn trục lắp với CTM quay, đường kính lấy theo dãy số ưu tiên -Vai trục : định vị CTM theo chiều dọc trục Giảm nguy cơ phá hủy do mỏi: - Giảm tập trung ứng suất: góc lượn, vát mép - Tăng bền bề mặt 9 10 1.3 Lắp ghép các chi tiết lên trục 1.3 Lắp ghép các chi tiết lên trục - Ph ươ ng dọc tr ục: vai tr ục a) Lắp bằng then - Ph ươ ng ti ếp tuy ến: then, độ dôi Ghép bằng then và ghép bằng then hoa là loại ghép tháo được Then được tiêu chuẩn hóa 11 12 3 22/09/2016 1.3 Lắp ghép các chi tiết lên trục 1.3 Lắp ghép các chi tiết lên trục a) Lắp bằng then b) Lắp bằng then hoa : Then bằng: -Truyền được mô-men xoắn lớn -Cho phép di chuyển dọc trục Then bán nguyệt: - tự lựa - rãnh sâu -> trục yếu 13 14 2 Cơ sở tính toán trục 2 Cơ sở tính toán trục Tải trọng tác dụng lên trục Ứng suất -Lực ăn kh ớp (BR, TV-BV) F t, F a, F r -M, T : momen uốn và xoắn -Lực do b ộ truy ền xích F x -W, W 0 : momen cản uốn và xoắn -Lực do b ộ truy ền đai F đ -Kh ớp nối (lực ngang có hướ ng không xác +Tiết diện tròn đị nh) +Tiết diện có rãnh then 15 16 4 22/09/2016 3.2 Ứng suất 2 Cơ sở tính toán trục  Tính chất của các chu trình ứng suất Vật liệu: - Độ bền cao.
Với ứng suất uốn : chu trình đối xứng (trục - Ít nhạy với tập trung ứng suất. quay) - Có thể nhiệt luyện và gia công dễ dàng. -> Thép cacbon, Thép hợp kim
Với ứng suất xoắn: - Trục quay 1 chiều , chu trình mạch động - Trục quay 2 chiều , chu trình đối xứng 17 18 3 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 3.1Tính trục về độ bền
Gẫy hỏng do mỏi -> Độ bền mỏi Dùng phương pháp kiểm tra:
Gãy trục do quá tải -> Độ bền tĩnh Bước 1: Tính sơ bộ
Trục bị võng nhiều sẽ ảnh hưởng tới hoạt động của các chi tiết khác -> Độ cứng T (Vật liệu)  d (tiết máy quay, ổ, vỏ hộp .. ) 
Trục quay nhanh có thể gây dao động lớn l  M (nội lực) -> Độ ổn định dao động Lưu ý: khi xác định chiều dài các đoạn trục (l), cần xét đến kết cấu, kích thước của toàn bộ các chi tiết trong máy (vỏ hộp, tiết máy truyền động, ổ, và các trục khác) Bước 2: Tính kiểm nghiệm về độ bền T, M, d  ứng suất uốn, xoắn 19 20 5 22/09/2016 21 22 3.1 Tính trục về độ bền 3.1 Tính trục về độ bền a) Tính sơ bộ Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi Điều kiện bền tĩnh τ ≤ [ τ] sσ, s τ :hệ số an toàn chỉ xét riêng về ứs pháp/ ưs tiếp •Do không kể đến ứng suất uốn -> chọn [ τ] nhỏ đi khá nhiều ⇒ •Thép 35, 40, 45, CT45 [τ] = 15 ÷ 30 MPa 23 24 6 22/09/2016 3.1 Tính trục về độ bền 3.1Tính trục về độ bền
, : giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn trong σ-1 τ-1
σm, τm : ứng suất trung bình chu kỳ đối xứng của mẫu nhẵn đường kính 7 ÷
σa, τa :biên độ ứng suất 10 mm. Có thể tra bảng hay lấy gần đúng theo
Kσ, K τ : hệ số tập trung ứng suất thực tế công thức sau:
β : hệ số tăng bền bề mặt +σ-1 ≈ (0,40 ÷ 0,45) σb
ψσ, ψτ : hệ số ảnh hưởng của ưs trung bình +τ-1 ≈ (0,23 ÷ 0,28) σb
ε ,ε : hệ số ảnh hưởng của kích thước +σb - ứng suất bền của vật liệu làm trục σ τ tuyệt đối 25 26 3.2 Tính trục về độ cứng 3.3 Tính trục về độ ổn định dao động Độ cứng uốn •Nếu tần số của tải trọng tác dụng lên truc ≈ tần +Độ võng: y ≤ [y] số riêng của hệ thống trục ⇒ cộng hưởng. Dao +Góc xoay: θ ≤ [ θ] động mạnh ⇒ hỏng các chi tiết máy lắp trên Độ cứng xoắn trục. ϕ ≤ [ ϕ] •Thông thường: n ≤tốc độ tới hạn (tần số riêng thứ nhất/2) 27 28 7