Phần ba: THIẾT KẾ KẾT CẤU
13. KẾT CẤU TRỤC
Kích thước cơ bản và vật liệu chế tạo trục đã được xác định trong phần tính sức bến trục. Khi thiết kế kết cấu trục cần xét tới một số điểm sau:
– Kết cấu trục và vấn đề nâng cao sức bến mỏi của trục:
– Cố định các tiết máy trên trục;
– Kết cấu trục và vấn đề công nghệ.
13.1. KẾT CẤU TRỤC VÀ VẤN ĐỀ NÂNG CAO SỨC BÊN MỎI CỦA TRỤC
Kết cấu trục phải ít gây tập trung ứng suất nhất. Có hai loại trục thông dụng: trục trơn và trục bậc.
– Trục trơn: là loại trục có đường kính không thay đổi theo chiều dài trục. Trục trơn có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ và không gây ra tập trung ứng suất (trừ rãnh then). Thiếu sót chủ yếu của trục trơn là không thuận lợi trong lắp ghép nhất là đối với mối ghép độ đôi, không dùng được hệ thống lỗ và không phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục, do vậy trục sẽ rất nặng.
– Trục bậc: các phần trục có lắp các tiết máy, đường kính trục thường được lấy khác nhau. Như vậy, trục bậc tuy có kết cấu phức tạp, dễ gây nên tập trung ứng suất nhưng lại đảm bảo các điều kiện lắp ghép. Mặt khác, trục bậc phù hợp với sự phân bố tải nên trong thực tế trục bậc được dùng nhiều. Đường kính các đoạn trục thường được lấy theo tiêu chuẩn.
Riêng đối với phần trục không lấp chỉ tiết, có thể dùng đường kính không theo tiêu chuẩn.
Đối với những chỗ có tiết diện trục thay đổi (rãnh then, vai trục,…) thường phải làm góc lượn chuyển tiếp. Đối với vai trục, bán kính góc lượn r của trục phải nhỏ hơn bán kính (R) hoặc chiều dài phần vát (C) của chi tiết lắp trên nó nhằm đảm bảo chỉ tiết có thể tỳ sát vào mặt định vị của vai trục (h. 13-1a, b). Kích thước của cạnh vát và bản kính góc lượn r và R có thể lấy theo bảng 13-1.
Để giảm tập trung ứng suất có thể làm góc lượn hình elíp nhưng chế tạo loại góc lượn này khó khăn hơn. Cũng có thể làm rãnh cong bên cạnh góc lượn (h.13-2b) hoặc làm thêm vòng cách giữa tiết máy với vai trục (h.13-2a).
Đối với mối ghép then, rãnh then làm giảm sức bến của trục, cho nên để đảm bảo sức bến trục cần phải tăng đường kính thân trục: tăng 4% khi dùng một rãnh then, tăng 10% khi dùng hai rãnh then đặt cách nhau 180 hoặc 3 rãnh đặt cách đều.
Nếu trên một trục cần thực hiện hai hay nhiều then trên các đoạn trục có đường kính khác nhau, thì kích thước then (chiếu rộng rãnh trên trục b) nên lấy như nhau và nên bố trí trên cùng một mặt phẳng.
Để giảm tập trung ứng suất do rãnh then, nên chế tạo rãnh then bằng dao phay đĩa (h.13-3).
