Cơ khí chế tạo máy - Chương 8: Trục

CHƯƠNG 8 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TRỤC Mục tiêu  Phân loại, cấu tạo trục  Trình bày các dạng hỏng  Tính toán thiết kế trục 1 8.1 Cấu tạo, phân loại, vật liệu 2 Trục: đỡ các chi tiết máy để truyền moment xoắn 3 Đặc điểm chịu tải trọng: trục tâm, trục truyền 4 Đường tâm trục: thẳng, khủy, mềm 5 Hình dáng của trục: trơn, bậc, rỗng Tiết diện trục: tròn, then hoa, định hình 6 Ngõng trục Thân trục Vai trục Ngõng trục Lỗ chống tâm Rãnh then 7 Vật liệu  Thép carbon, thép hợp kim: C45, 40Cr  Ứng suất lớn, máy quan trọng dùng thép hợp kim: 40CrNi, 40CrMnTi...  Trục quay nhanh, ổ trượt dùng thép thấm carbon, nitơ: 20Cr, 12CrNi3A.... 8 8.2 Các dạng hỏng, chỉ tiêu tính toán  Các dạng hỏng Gãy trục  Làm việc quá tải  Đánh giá không đúng tập trung ứng suất  Chế tạo, sử dụng không đúng kỷ thuật 9 Mòn trục Mòn thường xảy ra tại vị trí ngõng trục Tính toán, sử dụng không đúng kỹ thuật 10 Trục không đủ độ cứng Trục biến dạng  mất khả năng làm việc 11  Chỉ tiêu tính toán  Trục không quay, ứ/s không đổi  tính độ bền tĩnh  Trục quay nhanh  tính độ bền mỏi  Trục quay chậm  tình độ bền mỏi, tĩnh  CTM lắp trục làm việc bình thường  tính độ cứng, độ ổ định giao động 12 8.3 Tính toán trục theo chỉ tiêu độ bền Tính toán Tính sơ bộ đ/k trục Tính chính xác đ/k trục Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn về mỏi Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh 13 Tính sơ bộ đường kính trục Tính sơ bộ dựa vào môment xoắn 3 0 0, 2 T T W d    T: môment xoắn trên trục W0: môment chống xoắn 3 3 0 0, 2. 16 d W d    d: đường kính trục 14 Điều kiện bền trục  3 0 0,2 T T W d     Đường trục kính trục     3 3 5 0,2 T T d     15 Tính chính xác đường kính trục Tính chính xác trục ta dựa vào môment xoắn T, môment uốn Muốn để xác định đường kính trục. 16 1. Phát thảo sơ đồ trục 2. Xác định kích thước dọc trục 3. Đặt lực tác dụng lên các chi tiết máy 4. Dời lực từ các chi tiết máy về tâm trục 5. Thay trục bằng một dầm sức bền 6. Giải phóng liên kết, tính phản lực liên kết 17 7. Vẽ biểu đồ nội lực Môment uốn Mx Môment uốn My Môment xoắn T 8. Tính Mtđ tại tiết diện nguy hiểm. Xác định đường kính trục 9. Vẽ kết cấu trục 18 l11 l12 l13 l12 l13 l21 x y z z y x y z z x R Fa1 Ft1 Fr1 R Pr1 P1 Pa1 MFa1 MFt1 MFa1 R Fr1 Ft1 T 19 Thuyết bền thứ 4  2 2 2 2 23 3td x y            2 2 2 3 3 1 3 0,1 4 0,1 td td x y MT M M d d      Điều kiện bền  30,1 td td M d      3 0,1 tdMd    20 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn về mỏi   2 2 .s s s s s s        Hệ số an toàn s [s]=1,5-2,5 : hệ số an toàn cho phép s : hệ số an toàn xét riêng ứ/s uốn s : hệ số an toàn xét riêng ứ/s xoắn 21 Với hệ số an toàn chỉ xét riêng ứ/s uốn 1 . .a m s K            -1=(0,40,5).b : giới hạn mỏi uốn b : giới hạn bền vật liệu a : ứng suất uốn biên độ m : ứng suất uốn trung bình 22 K : hệ số xét ảnh hưởng tải tập trung (T363)  : hệ số kích thước (T41,362)  : hệ số tăng bền bề mặt (T42,362)  : hệ số ảnh hưởng ứ/s trung bình  độ bền mỏi (T44,361) 23 Với hệ số an toàn chỉ xét riêng ứ/s xoắn 1 . .a m s K            -1=(0,220,25). b : giới hạn mỏi xoắn b : giới hạn bền vật liệu a : ứng suất xoắn biên độ m : ứng suất xoắn trung bình 24 K : hệ số xét ảnh hưởng tải tập trung (T363)  : hệ số kích thước (T41,362)  : hệ số tăng bền bề mặt (T42,362)  : hệ số ảnh hưởng ứ/s trung bình  độ bền mỏi (T44,361) 25  Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng max 0a m M W       Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay 1 chiều max m 02 2 a T W      26  Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng khi trục quay 2 chiều max m 0 0a T W      27 Môment chống uốn, xoắn Trục đặc 3 3 00,1 0,2W d W d  Trục rỗng 3 31 1 0 1,54 1 1 32 32 d d d d d d W W                 Trục 1 then 3 2 3 2 0 ( ) ( ) 32 2 16 2 d bt d t d bt d t W W d d        Trục 2 then 3 2 3 2 0 ( ) ( ) 32 16 d bt d t d bt d t W W d d        28 Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh Đề phòng biến dạng dẻo, gãy trục do quá tải đột ngột  2 23td      Với 30,1 qt qtM M W d    3 0 0, 2 qt qtT T W d    29 []=0,8ch: ứng suất quá tải cho phép  , : ứng suất uốn, xoắn Mqt, Tqt : môment uốn, xoắn quá tải W, W0 : môment chống uốn, xoắn 30 8.4 Trình tự thiết kế trục 1. Xác định lực tác dụng lên CTM lắp trên nó 2. Chọn vật liệu chế tạo trục, tra b, ch  tính ứng suất uốn cho phép [] 3. Tính sơ bộ đường kính trục 4. Tính chính xác đường kính trục 5. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn 6. Kiểm nghiệm theo độ bền tĩnh 7. Trục quan trọng, kiểm tra trục theo độ cứng