Đồ án thiết kế Cơ sở kỹ thuật điện - Khoa Cơ khí - Đề 9 "Hệ thống dẫn động băng tải"

lOMoARcPSD| 36667950
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ
ĐỀ 9: HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI MỤC LỤC
BẢNG PHÂN CÔNG.................................................................................................................................3
ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI..................................................................4
Bài tập lớn số 1: Chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền...................................................................5
1. Chọn động cơ điện:.............................................................................................................................5
2. Phân phối tỉ số truyền:.......................................................................................................................6
3. Lập bảng đặc tính................................................................................................................................6
Bài tập lớn số 2: Thiết kế bộ truyền đai thang.........................................................................................8 Thông
số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang:.............................................................................8
1. Xác định loại đai cần sử dụng:...........................................................................................................8
2. Tìm đường kính bánh đai nhỏ:...........................................................................................................8
3. Tìm đường kính bánh đai lớn:...........................................................................................................8
4. Tính khoảng cách trục cho trước và chọn chiều dài đai:.................................................................8 lOMoARcPSD| 36667950
5. Tính vận tốc đai và kiểm tra số vòng chạy đai trong một giây:.....................................................9
6. Tính gốc ôm đai bánh nhỏ:................................................................................................................9
7. Tính số đai cần sử dụng:....................................................................................................................9
8. Tính chiều rộng bánh đai và đường kính vòng ngoài của các bánh đai:......................................10
9. Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:............................................................................10
10. Ứng suất lớn nhất trong mỗi dây đai:...........................................................................................10
11. Tuổi thọ đai:....................................................................................................................................11
12. Bảng thông số bộ truyền đai:.........................................................................................................11
Bài tập lớn số 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng........................................................12 1.
Thông số ban đầu và chọn vật liệu:.............................................................................................12 2.
Tính toán trục truyền động:........................................................................................................16 3.
Kiểm tra lại ứng suất tiếp xúc:....................................................................................................19 4.
Kiểm tra ứng suất uốn..................................................................................................................21 5.
Bảng đặc tính:...............................................................................................................................22
Bài tập lớn số 4: Thiết kế 2 trục trong hộp giảm tốc..............................................................................24 1.
Số liệu thiết kế...............................................................................................................................24 2.
Tính toán lực trên trục.................................................................................................................24 3.
Thiết kế 2 trục...............................................................................................................................25 4.
Tính toán kiểm nghiệm trục đồ bền mỏi.....................................................................................33
Bài tập lớn số 5: Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc......................................................................39
1. Các thông số tính toán cho trước:...................................................................................................39
2. Số vòng quay và đường kính vòng trong của ổ:.............................................................................40
3. Điều kiện làm việc và thời gian làm việc:........................................................................................40
4. Thiết kế ổ trên trục I:.......................................................................................................................40
4.1 Lực hướng tâm tác động lên các ổ:............................................................................................40
4.2 Chọn sơ bộ ổ lăn:........................................................................................................................41
4.3 Tính và kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:.................................................................................41
4.4 Bảng thông số về ổ đỡ:................................................................................................................42
5. Thiết kế ổ trên trục II:.....................................................................................................................42
5.1 Lực hướng tâm tác động lên các ổ:............................................................................................42
5.2 Chọn sơ bộ ổ lăn:........................................................................................................................42
5.3 Tính và kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:.................................................................................43
5.4 Bảng thông số về ổ đỡ:................................................................................................................43
6. Kết luận chọn ổ:................................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................45 lOMoARcPSD| 36667950
ĐỀ SỐ 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI PHƯƠNG ÁN SỐ: 12
Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:
1. Động cơ điện 3 pha không đồng bộ 2. Nối trục đàn hồi
3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh
4. Bộ chuyền xích ống con lăn 5. Băng tải
Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên băng tải, F(N) : 55000
Vận tốc băng tải, v(m/s ): 1,35
Đường kính tang dẫn: D(mm): 510
Thời gian phục vụ, L(năm) : 7
Quay một chiều, làm việc ba ca một ngày, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 219 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải = T; = 0,2T; = 18(s); = 50(s)
Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu 5%
Chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền
1. Chọn động cơ điện: lOMoARcPSD| 36667950
1.1.Công suất bộ phận công tác:
1.2.Xác định hiệu suất của hệ thống truyền động:
Tra bảng 3.3 tài liệu [1] ta chọn:
= 0,98 : hiệu suất khớp nối trục đàn hồi
= 0,98 : hiệu suất bộ truyền xích
: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ
= 0,995 : hiệu suất cặp ổ lăn
1.3.Xác định công suất cần thiết của động cơ điện:
Vì động cơ làm việc với tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có:
1.4.Xác định số vòng quay của động cơ:
Số vòng quay của bộ phận công tác:
Trong đó: v – vận tốc băng tải (m/s)
D – Đường kính tang dẫn (mm)
Tỷ số truyền chung của hệ thống dẫn động:
Tra bảng 3.2 tài liệu [1]:
: tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp.
: tỷ số truyền của bộ truyền xích.
Số vòng quay của động cơ:
Vậy chọn động cơ là , hoặc
1.5.Chọn động cơ điện
Chọn động cơ điện: theo bảng P1.3 phụ lục tài liệu [2] với và lOMoARcPSD| 36667950 Số vòng Tỷ số Tỷ số Tỷ số Tỷ số Tỷ số Kiểu động quay trên truyền của truyền cặp truyền cặp truyền truyền cơ trục động hộp giảm bánh răng bánh răng của chung, cơ, tốc, 1 , 2 , xích, A 4 132M2Y 2907 57 , 50 20 6 , 3 3 , 15 2,875 3 4 A132M4Y 1458 28 , 84 12 , 5 5 2 , 5 2 , 30 3 4 A160S6Y 3 970 19 , 19 10 4 2 , 5 1 , 92
Vậy động cơ phù hợp ta chọn: Vận tốc Kiểu động Công suất quay cơ ( kW ) ( vòng/phút ) 4 A132M4Y 11 1458 0 , 87 87 , 5 2 , 2 2 , 0 3
2. Lập bảng đặc tính
2.1.Tính toán công suất trên trục:
Trục IV (băng tải và bộ truyền xích):
Trục III (bộ truyền xích và cặp bánh răng 2):
Trục II (cặp bánh răng 2 và cặp bánh răng 1):
Trục I (cặp bánh răng 1 và khớp nối đàn hồi): Trục động cơ: lOMoARcPSD| 36667950
2. 2.Tính toán tốc độ quay các trục: Trục động cơ:
Trục I (cặp bánh răng 1 và khớp nối đàn hồi):
Trục II (cặp bánh răng 2 và cặp bánh răng 1):
Trục III (bộ truyền xích và cặp bánh răng 2):
Trục IV (băng tải và bộ truyền xích):
2.3.Tính toán momen xoắn trên các trục: Trục động cơ:
Trục I (cặp bánh răng 1 và khớp nối đàn hồi):
Trục II (cặp bánh răng 2 và cặp bánh răng 1):
Trục III (bộ truyền xích và cặp bánh răng 2):
Trục IV (băng tải và bộ truyền xích):
2.4.Bảng đặc tính: lOMoARcPSD| 36667950 Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV Công suất (kW) ,21 Tốc độ quay 1458 1458 ( vòng/phút ) Tỷ số truyền 1 5 2 , 5 2 , 3 Momen xoắn (Nm) lOMoARcPSD| 36667950
Phần 3 :Tính toán bộ truyền xích ống con lăn I.
Thông số ban đầu Công suất: P = 7,65 kW Tỉ số truyền:
Số vòng quay bánh dẫn: n = 116,64 vòng/phút
Điều kiện làm việc: Quay 1 chiều, 1 năm làm 219 ngày, 1 ngày làm 3 ca,
1 ca làm 8 giờ, tải va đập nhẹ, điều kiện bôi trơn định kì. II.
Tính toán và kiểm nghiệm bộ truyền xích 1. Chọn loại xích
Chọn loại xích ống con lăn theo đề bài cho trước.
2. Tính toán bộ truyền xích
a) Xác định số răng của đĩa xích
Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:
Tuy nhiên theo bảng 5.4 của tài liệu [1] thì số răng của xích ống con lăn có tỉ số
truyền từ 2 – 3 thì có số răng từ 27 -25 răng nên ta chọn z1 = 25 răng ( số răng là
số lẻ để xích mòn đều, tăng khả năng sử dụng).
Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức:
Chọn z2 = 58 răng. Ta sẽ kiểm tra sai số có nằm trong vùng cho phép không.
Kiểm tra sai số tỉ số truyền: Tỉ số truyền thực tế:
Sai số tương đối tỉ số truyền:
Vì nên bộ truyền thỏa điều kiện hạn chế độ tăng bước xích của bộ truyền xích ống. b) Xác định bước xích
Hệ số điều kiện sử dụng xích
Trong đó Kr (hệ số tải trọng động) = 1,2 (tải va đập nhẹ)
Ka (hệ số xét khoảng cách trục) = 1 (khoảng cách trục a = (30 ÷ 50).pc)
K0 (hệ số xét cách bố trí) = 1 (đường nối tâm đĩa xích so với đường nằm ngang bằng 0°)
Kdc (hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích)
= 1 (có thể điều chỉnh được lực căng xích) lOMoARcPSD| 36667950
Kb (hệ số xét đến điều kiện bôi trơn) = 1 (bôi trơn nhỏ giọt)
Klv (hệ số ảnh hưởng chế độ làm việc) = 1,45 (làm việc 3 ca)
Công suất tính toán theo công thức
Trong đó: P1 là công suất tính toán, P1 = 8,2 kW Kz – hệ số răng,
Kn – hệ số số vòng quay,
Kx - hệ số xét dãy xích, Kx =1 đối với bộ truyền xích 1 dãy
K – hệ số điều kiện sử dụng xích, K = 2,
Tra bảng 5.5 của tài liệu [1], theo cột n01 = 200 vòng/phút, hàng Ta xác định: Bước xích pc = 38,1 mm
Đường kính chốt do = 11,12 mm
Chiều dài ống bo = 35,46 mm
c) Tính toán vận tốc trung bình, lực vòng có ích và kiểm tra số vòng quay tới hạn.
Vận tốc trung bình của xích:
Tính lực vòng có ích trên bánh xích:
Theo bảng 5.8 của tài liệu [1], ta thấy bộ truyền thỏa số vòng quay tới hạn đối
với bước xích 38,1 mm (116,64< 500).
d) Tính toán kiểm nghiệm bước xích
Kiểm nghiệm bước xích theo công thức
Giá trị của ta tra bảng 6.6 của tài liệu [1]. Do nên thỏa yêu cầu.
e) Xác định khoảng cách trục và số mắt xích.
Ta chọn khoảng cách trục sơ bộ Số mắt xích
Chọn X = 104 (nên chọn số chẵn để thuận tiện cho việc nối xích, tránh sử dụng mắt xích chuyển).
Xác định lại khoảng cách trục a
Để tránh xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần giảm bớt 1 lượng lOMoARcPSD| 36667950
Ta chọn chính xác khoảng cách trục
f) Tính chiều dài xích và kiểm tra số lần va đập trong 1 giây Chiều dài xích:
Số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây:
Tra bảng 5.9 tài liệu [1], có số lần va đập (ứng với bước xích 50,8 mm)
3. Kiểm nghiệm bộ truyền xích.
a) Kiểm nghiệm độ bền
Hệ số an toàn được tính:
Với: Q - tra bảng 5.2 của tài liệu [1], tải trọng phá hủy cho phép Q = 100 kN
Kr - hệ số tải trọng động, chọn Kr = 1,2
Ft - lực vòng có ích trên bánh xích, đã tính ở trên Ft = N
F0 - lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Với Kf (hệ số phục thuộc độ võng) = 6 (bộ truyền nằm ngang)
q (khối lượng 1m xích) = 5,5 kg (bảng 5.2 của tài liệu [1]) m
a (khoảng cách trục) = 1,170 m
Fv - lực căng do lực ly tâm sinh ra
Tra bảng 5.10 của tài liệu [1], hệ số an toàn cho phép
Vậy bộ truyền xích đã tính toán đủ bền.
b) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Kiểm nghiệm theo công thức:
Với: kr – hệ số ảnh hưởng đến số răng đĩa xích, z1 = 25, kr = 0,42
Ft – lực vòng có ích, Ft = N
Kd – hệ số tải trọng động, Kd = 1,2
Fvd – lực va đập trên dãy xích,
E – môđun đàn hồi, tra trang 152 tài liệu [3]
A – diện tích chiếu của bản lề có p = 50,8mm, xích 1 dãy, tra bảng A = 395 mm2 c
kd – hệ số phân bố không đều tải trọng các dãy, kd =1 (xích 1 dãy)
Theo bảng 5.11 tài liệu [1], ta chọn vật liệu chế tạo đĩa xích là thép 45 được tôi cải
thiện đạt độ cứng tiếp xúc
4. Thông số bộ truyền xích lOMoARcPSD| 36667950
Dựa vào bảng 6.11 tài liệu [3], ta tính và điền vào bảng: Thông số Kí hiệu Đĩa dẫn Đĩa bị dẫn Bước xích p c 38 ,1 mm Số răng đĩa xích z 25 răng 58 răng Đường kính vòng d mm mm chia Đường kính vòng đỉnh d a mm mm Đường kính vòng đáy d f mm mm Đường kính vành đĩa d v mm mm Bánh kính đáy r 11,22 mm
Với tra bảng 5.2 tài liệu [1]
Với tra bảng 5.2 tài liệu [1]
5. Lực tác dụng lên trục
Công thức thực nghiệm:
Với do bộ truyền xích nằm ngang.
PHẦN 3: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 3.1 Thông số đầu vào
Bảng 3.1 Thông số ban đầu cho cặp bánh răng cấp nhanh lOMoARcPSD| 36667950 Công suất P 1 (kW) 8 , 05
Số vòng quay bánh đẫn n 1 (vòng/phút) 1458
Moment xoắn trục bánh dẫn T 1 (Nmm) 52730 Tỷ số truyền u ch 5 Tuổi thọ L h (Giờ)
Bảng 3.2 Thông số ban đầu cho cặp bánh răng cấp chậm Công suất P 2 (kW) 7 , 85
Số vòng quay bánh đẫn n 2 (vòng/phút) 291,6
Moment xoắn trục bánh dẫn T 2 (Nmm) 257090 Tỷ số truyền u ch 2 , 5 Tuổi thọ L h (Giờ) Thời gian làm việc
Chế độ làm việc: quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ
3.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh
3.2.1 Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện bánh răng
Do bộ truyền chịu công suất trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta chọn vật liệu
làm bánh răng có độ rắn bề mặt HB. Đồng thời để bộ truyền bánh răng có khả năng chạy mòn tốt ta
chọn độ rắn bánh răng dẫn HB1 lớn hơn bánh bị dẫn HB2 theo công thức 6.32 tài liệu [1]:
Theo bảng 6.13 tài liệu [1]:
Bánh dẫn: thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB1 =255 HB
Bánh bị dẫn: thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB2 = 240HB 3.2.2 Ứng suất cho phép
3.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép
Đối với vật liệu là thép chưa có kích thước bộ truyền ta tính sơ bộ theo công thức 6.33 tài liệu [1]:
Trong đó: : Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kỳ cơ sở
: hệ số an toàn có giá trị tra theo bảng 6.13 tài liêu [1] hệ số tuổi thọ
Trong đó: : Số chu kỳ làm việc cơ sở
: Số chu kỳ làm việc tương đương lOMoARcPSD| 36667950
: Bậc của đường cong mỏi có giá trị bằng 6
Số chu kỳ làm việc tương đương NHE được xác định theo công thức 6.36 tài liệu [1]
Số chu kỳ làm việc cơ sở
Theo bảng 6.13 tài liệu [1] ta có: Hệ số an toàn sH = 1,1
Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định theo công thức bảng 6.13 tài liệu [1] như sau: σOHlim = 2HB + 70
- σOHlim1 = 2255 + 70 = 580 (MPa)
- σOHlim2 = 2240 + 70 = 550 (MPa) σOFlim = 1,8HB
- σOFlim1 = 1,8 255 = 459 (MPa)
- σOFlim2 = 1,8 240 = 432 (MPa)
Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên theo 6.40a tài liệu [1] ta có:
So sánh với điều kiện 6.41 tài liệu [1]: Với
Nên MPa thỏa điều kiện lOMoARcPSD| 36667950
3.2.2.2 Ứng suất uốn cho phép
Đối với vật liệu là thép khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo công thức 6.47 tài liệu [1]:
Theo bảng 6.13 tài liệu [1] ta có: hệ số an toàn trung bình sF = 1,75
Do số chu kỳ làm việc tương đương đều lớn hơn số chu kỳ làm việc cơ sở nên ta có: KHL1 = KHL2 = 1
Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi: KFC = 1 khi quay một chiều
Hệ số tuổi thọ K được tính theo công thức 6.48 tài liệu [1]: FL Trong đó: số mũ
: Số chu kỳ làm việc cơ sở
: Số chu kỳ làm việc tương đương
Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức 6.49 tài liệu [1]: chu kì chu kỳ
Số chu kỳ làm việc cơ sở theo tiêu chuẩn:
3.2.3 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng
3.2.3.1 Chiều rộng vành răng
Theo bảng 6.15 tài liệu [1] do bánh răng không nằm đối xứng qua các ô trục và HB1 và HB2
nên chọn theo tiêu chuẩn khi đó:
3.2.3.2 Hệ số tập trung tải trọng
Theo bảng 6.4 tài liệu [1] ứng với bánh răng nằm trong khoảng đối xứng trục, ta được: lOMoARcPSD| 36667950 3.2.4 Khoảng cách trục
Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng nghiêng xác định theo công thức 6.90 tài liệu [1] Theo tiêu chuẩn ta chọn 3.2.5 Thông số ăn khớp 3.2.5.1 Modun răng
Theo công thức 6.68a tài liệu [1] ta có: Khi H1, H2 thì:
Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 2 mm
3.2.5.1 Số răng các bánh răng
Đối với hộp giảm tốc phân đôi, để tải trọng phân bố đều trên các cặp bánh răng phân đôi
người ta thương dùng hai cặp bánh răng nghiêng và 1 số trường hợp có thể sử dụng bánh răng chữ V có góc nghiêng Ta có: Ta chọn răng Số răng bánh bị dẫn: Chọn răng
Tính toán lại tỷ số truyền thực:
Sai số tương đối tỉ số truyền:
Tính toán chính xác góc nghiêng răng: lOMoARcPSD| 36667950
3.2.6 Xác định thông số hình học của bộ truyền Khoảng cách trục: Đường kính vòng chia: Đường kính vòng lăn:
Đường kính vòng đỉnh: Đường kính vòng đáy: Bề rộng răng:
Bánh dẫn: để bù trừ sự không chính xác theo vị trí dọc trục thì chiều rộng bánh răng bị dẫn được
chọn lớn hơn bánh dẫn do đó:
3.2.7 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền.
Vận tốc vòng bánh răng:
Dựa theo bảng 6.3 tài liệu [1] ta chọn được cấp chính xác cho bộ truyền là 9
3.2.8 Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền. lOMoARcPSD| 36667950 Lực vòng: Lực hướng tâm: Lực dọc trục:
3.2.9 Hệ số tải trọng động.
Vận tốc và cấp chính xác là 9 theo bảng 6.6 tài liệu [1] ta xác định được hệ số tải trọng động:
3.2.10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc.
Đối với bánh răng nghiêng ta sử dụng công thức 6.86 tài liệu [1] để kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Trong đó:
Ứng suất tiếp xúc tính toán được tính theo công thức:
Theo 6.56 tài liệu [1] ta có: Cặp vật liệu bằng thép thì
Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc theo 6.88 tài liệu [1]:
Với hệ số trùng khớp theo 6.10 tài liệu [1]:
Hệ số tải trọng tính theo 6.20 tài liệu [1]: Trong đó:
Hệ số tập trung tải trọng: lOMoARcPSD| 36667950
Hệ số tải trọng động:
Hệ số xét đến phân bố tải trọng không đều giữa các răng: khi tính bánh răng nghiêng Hệ số Ta có:
Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép theo 6.39 tài liệu [1]: Vì: ; nên
Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: ZR = 0,95
Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng, do HB ≤ 350 ZV=0,85.v0.1=0,85.5,060.1=1
Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn Kl = 1
Hệ số ảnh hưởng của kích thước rang K = = = 1,02 Ta có ( Vậy điều kiện bền xH tiếp xúc được thỏa
3.2.11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn
3.2.11.1 Hệ số dạng răng Đối với bánh dẫn
Đối với bánh bị dẫn:
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn): Bánh dẫn: lOMoARcPSD| 36667950 Bánh bị dẫn:
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn
3.2.11.2 Kiểm tra độ bền uốn
Đối với bánh răng trụ răng nghiêng, ta sủ dụng công thức 6.92 tài liêu [1] để kiểm nghiệm độ bền uốn: Trong đó:
Ứng suất uốn tiếp xúc: Với
Hệ số tải trong được tính theo công thức 6.21 tài liệu [1]: Trong đó:
Hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số tải trọng động: Hệ số Hệ số Khi n =1 và các hệ số K cx ≥9 thì KFa
Fβ và KFv được xác định ở trên.
Hệ số xét đến ảnh hưởng của trùng khớp ngang:
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc nghiêng răng đến độ bền uốn: Suy ra: lOMoARcPSD| 36667950
Tính lại ứng suất uốn cho phép theo 6.52 tài liệu [1]: Trong đó:
Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám ( khi đánh bóng)
Hệ số kích thước (khi tôi bề mặt và thấm nitơ)
Hệ số độ nhạy vật liệu bánh rang đến sự tập trung tải trọng Hệ số
Vì nên độ bền uốn được thỏa
Bảng 3.3 Kết quả thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
Tính toán thiết kế Thông số Giá trị lOMoARcPSD| 36667950
3.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm lOMoARcPSD| 36667950
3.3.1 Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện bánh răng
Do bộ truyền chịu công suất trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta chọn vật liệu làm
bánh răng có độ rắn bề mặt HB. Đồng thời để bộ truyền bánh răng có khả năng chạy mòn tốt ta
chọn độ rắn bánh răng dẫn HB1 lớn hơn bánh bị dẫn HB2 theo công thức 6.32 tài liệu [1]:
Theo bảng 6.13 tài liệu [1]:
Bánh dẫn: thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB1 =255 HB
Bánh bị dẫn: thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB2 = 240HB 3.3.2 Ứng suất cho phép
3.3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép
Đối với vật liệu là thép chưa có kích thước bộ truyền ta tính sơ bộ theo công thức 6.33 tài liệu [1]:
Trong đó: : Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kỳ cơ sở
: hệ số an toàn có giá trị tra theo bảng 6.13 tài liêu [1] hệ số tuổi thọ
Trong đó: : Số chu kỳ làm việc cơ sở
: Số chu kỳ làm việc tương đương
: Bậc của đường cong mỏi có giá trị bằng 6
Số chu kỳ làm việc tương đương NHE được xác định theo công thức 6.36 tài liệu [1]
Số chu kỳ làm việc cơ sở
Theo bảng 6.13 tài liệu [1] ta có: Hệ số an toàn sH = 1,1
Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định theo công thức bảng 6.13 tài liệu [1] như sau: σOHlim = 2HB + 70 lOMoARcPSD| 36667950
- σOHlim1 = 2255 + 70 = 580 (MPa)
- σOHlim2 = 2240 + 70 = 550 (MPa) σOFlim = 1,8HB
- σOFlim1 = 1,8 255 = 459 (MPa)
- σOFlim2 = 1,8 240 = 432 (MPa)
Do bộ truyền cấp chậm là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên ta có:
3.3.2.2 Ứng suất uốn cho phép
Đối với vật liệu là thép khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo công thức 6.47 tài liệu [1]:
Theo bảng 6.13 tài liệu [1] ta có: hệ số an toàn trung bình sF = 1,75
Do số chu kỳ làm việc tương đương đều lớn hơn số chu kỳ làm việc cơ sở nên ta có: KHL1 = KHL2 = 1
Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi: KFC = 1 khi quay một chiều Hệ
số tuổi thọ K được tính theo công thức 6.48 tài liệu [1]: FL Trong đó: số mũ
: Số chu kỳ làm việc cơ sở
: Số chu kỳ làm việc tương đương
Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức 6.49 tài liệu [1]: chu kì chu kỳ
Số chu kỳ làm việc cơ sở theo tiêu chuẩn: lOMoARcPSD| 36667950
3.3.3 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng
3.3.3.1 Chiều rộng vành răng
Theo bảng 6.15 tài liệu [1] do bánh răng nằm trong đối xứng qua các ô trục và HB1 và HB2 nên do
đó ta chọn theo tiêu chuẩn, khi đó
3.3.3.2 Hệ số tập trung tải trọng
Theo bảng 6.4 tài liệu [1] ứng với bánh răng nằm trong khoảng đối xứng trục, ta được: 3.3.4 Khoảng cách trục
Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng xác định theo công thức 6.90 tài liệu [1]: Theo tiêu chuẩn ta chọn 3.3.5 Thông số ăn khớp 3.3.5.1 Modun răng
Theo công thức 6.68a tài liệu [1] ta có: Khi H1, H2 thì:
Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 4 mm
3.3.5.2 Số răng các bánh răng Ta chọn răng Tổng số rang:
Số răng z2=100-z1=100-28=72 răng
Tính toán lại tỷ số truyền thực: lOMoARcPSD| 36667950 Sai số Khoảng cách trục:
3.3.6 Xác định thông số hình học của bộ truyền
Góc ăn khớp tính theo công thức 6.27 tài liệu [2]: => Đường kính vòng chia: Đường kính vòng lăn:
Đường kính vòng đỉnh: Đường kính vòng đáy: Bề rộng răng:
Chọn theo tiêu chuẩn ta có
Bánh dẫn: để bù trừ sự không chính xác theo vị trí dọc trục thì chiều rộng bánh răng bị dẫn được
chọn lớn hơn bánh dẫn do đó: lOMoARcPSD| 36667950
3.3.7 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền
Vận tốc vòng bánh răng:
Dựa theo bảng 6.3 tài liệu [1] ta chọn được cấp chính xác cho bộ truyền là 9
3.3.8 Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền Lực vòng: Lực hướng tâm:
3.3.9 Hệ số tải trọng động
Vận tốc và cấp chính xác là 9 theo bảng 6.5 tài liệu [1] ta xác định được hệ số tải trọng động: 190
3.3.10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
Đối với bánh răng thẳng ta sử dụng công thức 6.63 tài liệu [1] để kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Trong đó:
Ứng suất tiếp xúc tính toán được tính theo công thức:
Theo 6.56 tài liệu [1] ta có: Cặp vật liệu bằng thép thì Hệ
số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc theo 6.88 tài liệu [1]7
Với hệ số trùng khớp theo 6.10 tài liệu [1]:
Hệ số tải trọng tính theo 6.20 tài liệu [1]: lOMoARcPSD| 36667950
Hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số tải trọng động:
Hệ số xét đến phân bố tải trọng không đều giữa các răng: khi tính bánh răng trụ rang thẳng thì Hệ số Ta có:
Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép theo 6.39 tài liệu [1]: Vì: ; nên
Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: ZR = 0,95
Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng, do HB ≤ 350 ZV=0,85.v0.1=0,85.1,710.1=0,90
Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn Kl = 1
Hệ số ảnh hưởng của kích thước rang KxH= = = 1,02 Ta có
Vì vậy răng vẫn thỏa điều kiện ứng suất tiếp xúc
3.3.11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn
3.3.11.1 Hệ số dạng răng Đối với bánh dẫn:
Đối với bánh bị dẫn:
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn): Bánh dẫn: lOMoARcPSD| 36667950 Bánh bị dẫn:
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn
3.3.11.2 Kiểm tra độ bền uốn
Đối với bánh răng trụ răng thẳng, ta sủ dụng công thức 6.78 tài liệu [1] để kiểm nghiệm độ bền uốn: Trong đó:
Ứng suất uốn tiếp xúc: Với:
Hệ số tải trong được tính theo công thức 6.21 tài liệu [1]: Trong đó:
Hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số tải trọng động: Hệ số Hệ số Khi n =1 và các hệ số K cx ≥9 thì KFa
Fβ và KFv được xác định ở trên. Suy ra:
Tính lại ứng suất uốn cho phép theo 6.52 tài liệu [1]: Trong đó:
Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám ( khi đánh bóng)
Hệ số kích thước (khi tôi bề mặt và thấm nitơ) lOMoARcPSD| 36667950
Hệ số độ nhạy vật liệu bánh rang đến sự tập trung tải trọng Hệ số
Vì nên độ bền uốn được thỏa
Bảng 3.4 Kết quả thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm
Tính toán thiết kế Thông số Giá trị Vật liệu Bánh dẫn
Thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB 1 = 255HB Bánh bị dẫn
Thép C45 được tôi cải thiện đạt độ rắn HB 2 = 240HB
Khoảng cách trục a w (mm) 200 Modun m (mm) 4 Hình dạng răng Răng thẳng Góc nghiêng (độ) 0 Chiều rộng bánh răng Bánh dẫn b3 (mm) 85 Bánh bị dẫn b4 (mm) 80 Số răng Bánh dẫn Z 3 ( răng) 28 Bánh bị dẫn Z 4 (răng) 72 Đường kính vòng chia Bánh dẫn d 3 ) ( mm 112 lOMoARcPSD| 36667950
KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU
Điều kiện bôi trơn ngâm dầu đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp:
- Mức dầu thấp nhấp ngập của bánh răng 2 (nhưng ít nhất 10mm) với là chiều cao của bánh răng 2
- Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và mức dầu cao nhất là:
- Mức dầu cao nhất không ngập quá 1/3 bán kính bánh răng bị động của cấp chậm
Tổng hợp 3 điều kiện trên thì để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mãn bất đẳng thức 13.6 và 13.7 tài liệu [1]: nếu lOMoARcPSD| 36667950 nếu
Đối với hộp giảm tốc ta khảo sát có:
Nên ta áp dụng bất đẳng thức 13.7 tài liệu [1]:
Vì vậy hộp giảm tốc đang khảo sát thỏa mãn điều kiện bôi trơn.
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN
Thông số thiết kế
Bảng 4.1 Bảng đặc tính kỹ thuật của động cơ lOMoARcPSD| 36667950 Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV Công suất (kW) ,21 Tốc độ quay 1458 1458 ( vòng/phút ) Tỷ số truyền 1 5 2 , 5 2 , 3 Momen xoắn (Nm) lOMoARcPSD| 36667950 lOMoARcPSD| 36667950
4.1 Chọn vật liệu trục
Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện và dễ gia công.
Ta chọn thép C45 thường hóa, với: Giới hạn bền: Giới hạn chảy:
Ứng suất xoắn cho phép: 4.2 Tính toán trục
4.2.1 Tính sơ bộ đường kính trục
Theo tiêu chuẩn đường kính cho thân trục tài liêu [1] ta chọn
Theo tiêu chuẩn đường kính cho thân trục tài liêu [1] ta chọn Đường
kính đầu ra của trục cấp chập lắp với khớp nối:
Theo tiêu chuẩn đường kính cho thân trục tài liêu [1] ta chọn
Từ đường kính d có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b0 theo bảng 10.2 tài liệu [2]: d, mm 20 25 30 35 40 45 50 55 60 b 0 , mm 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Ta có:
4.2.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực Quy ước kí hiệu
số thứ tự của trục cần tính số thứ tự của tiết diện trục mà trên đó lắp các chi
tiết tham gia truyền tải trọng. các tiết diện trục lắp ổ với s là số chi tiết quay
khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k khoảng cách từ gối đỡ
0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k lOMoARcPSD| 36667950
là chiều dài mayo của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục. khoảng console
trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ I ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ
Chiều dài mayo bánh đai bánh dẫn của cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh, theo công thức 10.10 tài liệu [2]:
Chọn chọn ( vì chiều rộng bánh răng lớn hơn ) Chọn
Chiều dài mayo của khớp nối trục vòng đàn hồi, theo công thức 10.13 tài liệu [2]: Chọn
Chọn mm ( vì chiều rộng bánh răng lớn hơn )
Theo bảng 10.3 tài liệu [2] ta có:
- Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hay
khoảng cách giữa các chi tiết quay chọn
- Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp chọn
- Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ chọn
- Chiều cao nắp ổ và chiều bulong chọn Trục II: Trục III
Khoảng congxon trên trục thứ 3, tính từ chi tiết (đĩa xích) ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ: lOMoARcPSD| 36667950 Trục I
Khoảng congxon trên trục thứ 1, tính từ chi tiết khớp nối ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ: 4.3 Thiết kế trục
Ngoài momen xoắn, trục còn chịu tác dụng của momen uốn, lực cắt, lực kéo và lực nén. Do
đó sau khi tính sơ bộ các kích thước chiều dài trục ta tiến hành thiết kế trục dưới dạng tác động
đồng thời momen uốn và momen xoắn 4.3.1 Thiết kế trục I
Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục. Theo số liệu tính toán ở chương 2.3 ta có:
Dựa vào bảng 16-10a (sách Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí - Tập 2), với chọn .
Lực vòng tác dụng lên trục đàn hồi:
Lực hướng tâm do nối trục tác dụng lên trục:
Đối với bánh đẫn của bánh răng trụ răng nghiêng: -
Độ lớn lực vòng: Ft2 = Ft1 = 1977,50 N
- Độ lớn lực hướng tâm: Fr2 =Fr1 = 907,23 N
- Độ lớn lực dọc trục: Fa1 = Fa2 = 1517,39 N
- Độ lớn momen lực : Ma1 = Ma2 = Fa1. = 1517,39. = 44945,09 Nmm
Áp dụng phương trình cân bằng momen và phương trình cân bằng lực ta xác định được các
lực của các ổ tác dụng lên trục:
Trong mặt phẳng đứng zy, ta có:
Phương trình cân bằng moment: lOMoARcPSD| 36667950 Moment xoắn:
- Theo biểu đồ momen thì các tiết diện nguy hiểm là B, C, D và E- Momen uốn tại B: Momen xoắn tại B:
Momen tương đương tại B: lOMoARcPSD| 36667950
Đường kính trục tại B: .
Tại B có lắp bánh răng nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn . - Momen uốn tại C: Momen xoắn tại C:
Momen tương đương tại C:
Đường kính trục tại C: .
Tại C có lắp bánh răng nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn . - Momen uốn tại D: Momen uốn tại D: Momen xoắn tại D:
Momen tương đương tại D:
Đường kính trục tại D: . Theo tiêu chuẩn chọn . - Momen uốn tại E: Momen xoắn tại E:
Momen tương đương tại E:
Đường kính trục tại E: .
Tại E có nối trục nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn Vậy ta chọn và . lOMoARcPSD| 36667950
4.3.2 Thiết kế trục II Ft2’ = Ft1’ = 1977,50 N Fr2’ =Fr1’ = 907,23 N Fa1’ = Fa2’ = 1517,39 N
Ma1’ = Ma2’ = Fa1’. = 1517,39. = 202738,48 Nmm Phản lực ở các gối trục: ( lực đổi chiều ) ( lực đổi chiều ) lOMoARcPSD| 36667950
- Theo biểu đồ momen thì các tiết diện nguy hiểm là B, C và D + Momen uốn tại B: + Momen xoắn tại B:
+ Momen tương đương tại B:
+ Đường kính trục tại B: .
Tại B có lắp nối trục nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn . + Momen uốn tại C: Momen xoắn tại C: lOMoARcPSD| 36667950
Momen tương đương tại C:
Đường kính trục tại C: .
Tại C có lắp nối trục nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn .. + Momen uốn tại D: Momen xoắn tại D:
Momen tương đương tại D:
Đường kính trục tại D:
Tại D có lắp nối trục nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn . Vậy , và
4.3.3 Thiết kế trục III
Phản lực ở các gối trục: lOMoARcPSD| 36667950
- Theo biểu đồ momen thì các tiết diện nguy hiểm là A, B và C + Momen uốn tại A: + Momen xoắn tại A:
+ Momen tương đương tại A:
Đường kính trục tại B: .
Tại A có đĩa xích nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn . lOMoARcPSD| 36667950 Momen uốn tại B: Momen xoắn tại B:
Momen tương đương tại B:
Đường kính trục tại B: .
Theo tiêu chuẩn chọn đường kính ngõng trục lắp ổ lăn . Momen uốn tại C: Momen xoắn tại C:
Momen tương đương tại C:
Đường kính trục tại C:
Tại C có lắp bánh răng nên có then làm tăng thêm 5%. Vậy theo tiêu chuẩn chọn
Vậy thân theo tiêu chuẩn , và
Chọn và kiểm nghiệm then
Điều kiện bền dập và bền cắt tính như sau: Trong đó:
- ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán MPa d - đường kính trục
T- Momen xoắn trên trục Nmm - kích thước then mm Với l : chiều dài mayơ
l <= 1,5d nhỏ hơn chiều dài may ơ từ 5 ÷ 10 mm; lm
– Chọn ứng suất dập cho phép - Ứng suất cắt cho phép lOMoARcPSD| 36667950
Vây tất cả các mối ghép then bằng đều đảm bảo độ bền dập & độ bền cắt. Kiểm nghiệm trục
Kiểm nghiệm hệ số an toàn theo công thức 10.16 tài liệu [1]:
Hệ số an toàn cho phép, chọn để không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng
Hệ số an toàn xét riêng về ứng suất uốn
Hệ số an toàn xét riêng về ứng suất xoắn
Giới hạn mỏi của vật liệu được tính theo công thức 10.19 tài liệu [1]: Do
trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng là moment cản uốn
Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay một chiều:
Theo bảng 10.7 tài liệu [2]: lOMoARcPSD| 36667950
Hệ số kích thước tra theo bảng 10.4 tài liệu [1] Hệ số tăng bền bề mặt
tra theo bảng 10.5 tài liệu [1] là hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và
xoắn với trục có rãnh, ứng với . Bảng 4.1: Thông số then Vị trí Then Trục tiết W s diện B 10 2923,53 7279,42 0,88 0,81 56,16 1,81 4,03 75,18 4,02 C 10 2923,53 7279,42 0,88 0,81 62,04 3,62 3,65 37,59 3,63 I D
969,50 2503,48 0,91 0,89 25,66 10,53 9,12 14,20 7,67 E 574,09 1619,46 0,91 0,89 0 45,92 - 3,26 - B 14 6276,41 15222,59 0,84 0,78 52,53 4,22 4,11 31,05 4,07 II C 14 9222,26 21494,11 0,84 0,78 72,60 5,98 3,23 21,91 3,20
D 14 6276,41 15222,59 0,84 0,78 52,53 4,22 4,11 31,05 4,07 A 16 8554,73 20826,57 0,81 0,76 0 15,04 - 8,49 - III B 16 12142,99 28476,82 0,81 0,76 31,65 11 6,58 11,61 5,72 C 18 15306,85 36512,60 0,81 0,76 28,77 8,58 7,24 14,88 6,51
Như vậy ta có tất cả các giá trị
Nên trục thỏa điều kiện bền mỏi
4.4.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Theo
công thức 10.26 tài liệu [1] ta có: Trục I: Trục II: lOMoARcPSD| 36667950 Trục III:
Như vậy tất cả các trục đều thỏa độ bền tĩnh
PHẦN 5: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 5.1 Ổ lăn
5.1.1 Trục truyền cấp nhanh I Thông số đầu vào: Đường kính trục
Số vòng quay: 1458 vòng/phút
Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ Chọn ổ lăn
Lực hướng tâm tại vị trí các ổ:
Trục I là trục đầu vào có tốc độ quay cao nên ưu tiên lực chọn ổ đũa côn Theo
bảng P2.11 tài liệu [2] ta chọn sơ bộ ổ lăn như sau: Cỡ trung Kí hiệu d (mm) D (mm) B (mm) T (mm) r (mm) α C (kN) (kN) 7605 25 62 24 25,25 2 11,33 42,5 36,6 lOMoARcPSD| 36667950 Lực dọc trục tại A1: Lực dọc trục tại B1:
Theo bảng 11.4 tài liệu [2] ta có:
Theo bảng 11.4 tài liệu [2] ta có: Tải trọng trên ổ: Trong đó: - : Vòng trong quay -
Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ -
áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 tài liệu [2]
Vì nên ta tính toán ổ theo thông số tại A Tải 1 trọng tương đương:
Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: Khả năng tải động: Khả năng tải tĩnh:
Theo bảng 11.6 tài liệu [2] đối với ổ đũa côn ta có:
Theo công thức 11.6 tài liệu [2] ta có: 5.1.2 Trục trung gian II Thông số đầu vào: lOMoARcPSD| 36667950 Đường kính trục
Số vòng quay: 291,6 vòng/phút
Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ Chọn ổ lăn
Lực hướng tâm tại vị trí các ổ:
Theo bảng P2.7 tài liệu [2] ta chọn sơ bộ ổ lăn như sau: Cỡ trung Kí hiệu d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) C (kN) (kN) 408 40 110 27 3 50,3 37 Tải trọng trên ổ: Trong đó: - : Vòng trong quay -
Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ -
áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 tài liệu [2]
Vì nên ta tính toán ổ theo thông số tại vị trí ổ bất kỳ trên trục Tải trọng tương đương:
Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: Khả năng tải động: Khả năng tải tĩnh: lOMoARcPSD| 36667950
Theo bảng 11.6 tài liệu [2] đối với ổ bi đỡ một dãy ta có:
Theo công thức 11.6 tài liệu [2] ta có:
5.1.3 Trục truyền cấp chậm Thông số đầu vào: Đường kính trục
Số vòng quay: 116,64 vòng/phút
Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ Chọn ổ lăn
Lực hướng tâm tại vị trí các ổ:
Theo bảng P2.7 tài liệu [2] ta chọn sơ bộ ổ lăn như sau: Cỡ nhẹ Kí hiệu d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) C (kN) (kN) 311 55 120 29 3 56 42,6 Tải trọng trên ổ: Trong đó: - : Vòng trong quay -
Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ -
áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 tài liệu [2]
Vì nên ta tính toán ổ theo thông số tại vị trí ổ bất kỳ trên trục Tải trọng tương đương: lOMoARcPSD| 36667950
Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: Khả năng tải động: Khả năng tải tĩnh:
Theo bảng 11.6 tài liệu [2] đối với ổ bi đỡ một dãy ta có:
Theo công thức 11.6 tài liệu [2] ta có: 5.2 Nối trục 5.2.1 Chọn nối trục
Sử dụng nối trục vòng đàn hồi do có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ thay thế và khả năng làm việc tin cậy.
Moment xoắn tại trục III: Đường kính trục III:
Theo bảng 16.10a tài liệu [3] ta có kích thước vòng đàn hồi:
5.2.2 Kiểm nghiệm điều kiện bền dập của vòng đàn hồi: Trong đó:
- Ứng suất dập cho phép của vòng cao su.
- Hệ số chế độ làm việc của xích tải.
Vậy vòng đàn hồi thỏa độ bền dập.
5.2.3 Kiểm nghiệm điều kiện sức bền của chốt lOMoARcPSD| 36667950 Trong đó:
: Ứng suất uốn cho phép của chốt. Chiều dài ống cao su: Suy ra:
Vậy chốt của nối trục thỏa sức bền cho phép
PHẦN 6: CHỌN THÂN MÁY, BULONG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC 6.1 Thiết kế vỏ hộp 6.1.1 Yêu cầu thiết kế
Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là khối lượng nhỏ và độ cứng.
Vật liệu làm vỏ là gang xám GX15-32.
Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ,...
Bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân được cạo sạch hoặc mài để lắp sít, khi lắp có một lớp sơn
mỏng hoặc sơn đặc biệt. lOMoARcPSD| 36667950
Chọn bề mặt ghép nắp và thân: song song mặt đế
Mặt đáy về phía lỗ tháo độ dốc khoảng 10, tại chỗ tháo dẫu lõm xuống. lOMoARcPSD| 36667950 6.1.2 Kíc h thước vỏ hộp Tên gọi
Biểu thức tính toán Chiều dày: Nắp hộp, ; Gân tăng cứng: Chiều dày, e Chiều cao, h Độ dốc Khoảng Đường kính: Bulong nền, Bulong cạnh ổ,
Bulong ghép mặt bích và thân, Vít ghép nắp ổ,
Vít ghép nắp cửa thăm,
Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân hộp,
Chiều dày bích nắp hộp,
Bề rộng bích nắp và thân, Kích thước gối trục:
Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ:
Tâm bulong cạnh ổ: và C
( là khoảng cách từ tâm bulong đến mép lỗ). Chiều cao h Mặt đế hộp:
Chiều dày: khi không có phần lồi,
xác định theo đường kính dao khoét lOMoARcPSD| 36667950
Chiều dày: khi có phần lồi, , ,
Bề rộng mặt đế hộp, và q
Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong hộp
và phụ thuộc loại hộp giảm tốc, lượng dầu bôi
Giữa đỉnh bánh răng lớn và đáy hộp trơn trong hộp = 4 Số lượng bulong nền, Z Chọn sơ bộ:
: Chiều dài và rộng của hộp
6.2 Chọn các chi tiết phụ khác 6.2.1 Bulong vòng
Để vận chuyển hộp giảm tốc được thuận lợi, nên sử dụng bulong vòng lắp trên nắp hộp giảm
tốc. Số lượng và kích thước bulong vòng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc và cách mắc dây cáp
vào bulong vòng. Theo sơ đồ bố trí 18-3a tài liệu [3], vật liệu làm bulong thép là thép 20, trọng
lượng của hộp xác định gần đúng theo khoảng cách trục hoặc chiều dài côn cho trong bảng 18- 3b tài liệu [3]: Ren h f b c x r d M12 54 30 12 30 17 26 10 7 2 14 1 , 8 3 , 5 2 5 6 6.2.2 Chốt định vị
Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục. lỗ trục (đường
kính D) lắp ở trên nắp và thân hộp được gia công đồng thời. Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp
và thân trước và sau khi gia công cũng nhờ lắp ghép, dùng 2 chốt định vị. Nhờ có chốt định vị, khi
xiết bulong không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân),
do đó loại trừ được một trong những nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng.
Ta chọn chốt định vị hình côn có thông số như sau: lOMoARcPSD| 36667950 6.2.3 Cửa thăm
Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp lắp ghép và để đổ dầu vào trong hộp, trên
đỉnh hộp có làm cửa thăm. Của thăm được đậy bằng nắp. Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi.
Kích thước của thăm được chọn theo bảng 18-5 tài liệu [3] như sau: A B A 1 B 1 C C 1 K R Vít Số lượng 150 100 190 140 175 - 120 12 4 6.2.4 Nút thông hơi
Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong
và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi. Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm.
Kích thước nút thông hơi được xác định theo bẳng 18-6 tài liệu [3], ta chọn nút thông hơi có các số liệu như sau: lOMoARcPSD| 36667950 A B C D E G H I K L M N O P Q R S 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 32 32 6.2.5 Nút tháo dầu
Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi và do hạt mài) hoặc
bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp cần có lỗ tháo dầu. Lúc làm
việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu
Kết cấu và kích thước của nút tháo dầu trụ tra trong bảng 18-7 tài liệu [3], ta có các thông số như sau: d b m f l c q D S D 0 15 10 3 29 2 , 5 19 , 8 32 22 25 , 4 6.2.6 Que thăm dầu
Khi làm việc, bánh răng và trục được ngâm trong dầu theo điều kiện bôi trơn. Để kiểm tra
chiều cao mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu. Kết cấu và kích thước que thăm dầu được tra
trong hình 18-11 tài liệu [3] 6.2.7 Đệm vênh
Được dùng để lót giữa bề mặt ghép và đai ốc xiết. Kích thước đệm vênh phụ thuộc vào đường kính bulong
hoặc vít được tra theo bảng P 3.6 tài liệu [3] lOMoARcPSD| 36667950 6.2.8 Vòng phớt
Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn hạt
cứngvà các tạp chất khác xâm nhập vào ổ. Những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và han gỉ.
Ngoài ra, vòng phớt còn đề phòng dầu chảy ra ngoài. Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào vòng phớt.
Vòng phớt được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng. Tuy nhiên có
nhược điểm là chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt trục có độ nhám cao.
Chọn lót kín động gián tiếp với vòng phớt, kích thước rãnh lắp như sau: d d 1 d 2 D a b S 0 50 51 , 5 49 69 9 6 , 5 12 80 81 5 , 79 103 12 9 15
6.2.9 Đai ốc và đệm cánh
Dùng để cố định vòng trên trục, chắc chắn nhưng tương đối đắt. Thường dùng khi lực dọc trục lớn.
Chọn đai ốc có kích thước như sau dựa theo bảng 15.1 tài liệu [3]: Ren D D 1 H b i c C 1 55 45 10 6 3 1 1 , 6
Chọn đệm cánh có kích thước như sau dựa theo bảng 15.2 tài liệu [3]: Ren d d 1 D D 1 b m S b 2 t 36 36 , 5 58 45 5 , 8 32 , 5 1 , 6 6 , 3 33 , 5 6.2.10 Ống lót
Được dùng để đỡ ổ lăn tạo thuận lợi cho việc lắp ghép và điều chính bộ phận ổ cũng như điều
chỉnh sự ăn khớp của cặp bánh răng côn hay trục vít
PHẦN 7: DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP lOMoARcPSD| 36667950
7.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng
Do bánh răng không được tháo lắp thường xuyên, khả năng định tâm của mối ghép cao, chịu
tải vừa, va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp H7/k6
7.2 Dung sai và lắp ghép ổ lăn
Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:
- Lắp vòng trong ổ lăn trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục
- Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp
trung gian có độ dôi cho các vòng quay
- Đối với các vòng không quay chịu tải cục bộ, sử dụng các kiểu lắp có độ hở
Chính vì vậy mà khi lắp ổ lăn trên trục ta chọn mối ghép k6 còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7
7.3 Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu
Chọn kiểu lắp trung gian H7/h6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp
7.4 Dung sai khi lắp bạc chặn trên trục tùy động
Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp H7/h6
7.5 Dung sai và lắp ghép nắp ổ
Do nắp ổ cần di chuyển dọc, không quay, mối ghép dần được cố định khi làm việc nhưng các
chi tiết dễ dàng dịch chuyển với nhau tháo lắp nên ta chọn chế độ lắp H7/h6
7.6 Dung sai và lắp ghép then lên trục
Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10 7.7 Bảng dung sai lOMoARcPSD| 36667950
Bảng 7.1: Bảng dung sai lắp ghép bánh răng
Sai lệc giới hạn dưới Mối lắp
Sai lệc giới hạn trên ES es EI ei +25 +18 0 +2 18 23 +25 +18 0 +2 18 23 +30 +21 0 +2 21 28
Bảng 7.2: Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn Mối lắp
Sai lệc giới hạn trên
Sai lệc giới hạn dưới vòng trong ES es EI ei - +15 - +2 - - - +18 - +2 - - - +21 - +2 - - lOMoARcPSD| 36667950
Sai lệc giới hạn trên Mối lắp
Sai lệc giới hạn dưới ES es EI vòng ngoài ei +30 - 0 - - - +35 - 0 - - - +35 - 0 - - -
Bảng 7.3: Bảng dung sai lắp ghép then
Sai lệch giới hạn chiều rộng
Chiều sâu rãnh then Kích thước tiết rãnh then diện then
Sai lệch giới hạn Sai lệch giới Trên trục Trên bạc trên trục t hạn trên bạc t 1 2 P9 D10 KẾT LUẬN
Môn học Đồ án thiết kế đã giúp em đã nắm vững hơn về cách phân tích thiết kế một hệ thống
dẫn động, cách đặt vấn đề, tính toán số liệu cho bài toán thiết kế, thể hiện được mô hình trên bản lOMoARcPSD| 36667950
vẽ bằng AutoCad. Vì đặc trưng nghiên cứu của môn học là tính hệ dẫn động nên qua đó giúp cho
sinh viên có cách xử lý sát thực hơn và biết cách kết hợp với những kiến thức đã được học để tính
toán và chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế.
Mặc dù đã hoàn thành môn học Đồ án thiết kế dưới sự hướng dẫn rất cụ thể của quý thầy cô
trong Khoa Cơ khí nhưng do hiểu biết còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn
đồ án này còn có nhiều thiếu sót và bất cập. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý, đánh giá của
quý thầy, cô để em có thể rút được thêm kinh nghiệm, bổ sung kiến thức và có thể hoàn thiện Đồ án một cách tốt nhất.
Một lần nữa em xin được chân thành cảm ơn cô Lê Thúy Anh là giáo viên hướng dẫn và các
thầy cô và các bạn trong Khoa Cơ khí đã hướng dẫn tận tình giúp đỡ em có thể hoàn thiện Đồ án này. lOMoARcPSD| 36667950 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Lộc. Giáo trình cơ sở thiết kế máy. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 2018.
[2]. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập một. Nhà xuất bản giáo dục. 2003.
[3]. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập hai. Nhà xuất bản giáo dục. 2003.
[4]. Ninh Đức Tốn. Dung sai và lắp ghép. Nhà xuất bản giáo dục. 2001
[5]. Trần Hữu Quế. Vẽ kỹ thuật Cơ khí tập 1 và tập 2. Nhà xuất bản giáo dục. 2001