Bài giảng Nguyên lý chi tiết 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