lOMoARcPSD| 58707906
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN
CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 0o0
THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ MÁY - MDPR310423
HỌ & TÊN SINH VIÊN: Đoàn Danh Nam
MSSV: 20138049
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Đỗ Tiến Sĩ
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:
Tp. HCM, Ngày 28 tháng 08 năm 2023
lOMoARcPSD| 58707906
Mục lục
I. Tính toán công suất, tốc độ trục công
tác...............................................................................................1
1.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................1
0
3
lOMoARcPSD| 58707906
1.2. Công suất trên trục công tác.............................................................................................................1
1.3. Tốc độ quay trục công tác.................................................................................................................1
II. Chọn động cơ, phân phối tỉ số
truyền....................................................................................................1
2.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................1
2.2. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền...............................................................................................1
2.3. Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động.................................................................................2
III. Tính toán, thiết kế bộ truyền Đai/Xích..................................................................................................3
3.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................3
3.2. Chọn loại đai và ết diện đai............................................................................................................3
3.3. Xác định thông số bộ truyền.............................................................................................................4
3.4. Tính số đai........................................................................................................................................5
3.5. Phân ch lực tác dụng lên trục.........................................................................................................5
3.6. Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai...............................................................................................5
IV. Tính toán bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc..............................................................................6
4.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................6
4.2. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.................................................................................6
4.3. Tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng....................................................................................12
V. Khớp nối
trục........................................................................................................................................13
5.1. Chọn khớp nối trục.........................................................................................................................13
5.2. Kiểm nghiệm khớp nối....................................................................................................................13
VI. Tính toán thiết kế trục.........................................................................................................................14
6.1. Tính sơ bộ trục................................................................................................................................14
6.2. Chọn vật liệu chế tạo......................................................................................................................14
6.3. Xác định sơ bộ đường kính trục......................................................................................................15
6.4. Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực..................................................................................15
6.5. Tính toán trên trục I........................................................................................................................16
6.6. Tính toán trục II..............................................................................................................................18
6.7. Kiểm nghiệm then..........................................................................................................................20
6.8. Kiểm nghiệm độ bền mỏi................................................................................................................21
6.9. Kiểm nghiệm độ bền nh...............................................................................................................25
VII. Tính toán chọn ổ lăn...........................................................................................................................26
7.1. Trc
1..............................................................................................................................................26
7.2. Trc
2..............................................................................................................................................27VIII. Tính
toán vỏ hộp, các chi ết ph.....................................................................................................29
lOMoARcPSD| 58707906
8.1. Thân vỏ hộp....................................................................................................................................29
8.2. Que Thăm dầu................................................................................................................................30
8.3. Nút tháo dầu...................................................................................................................................31
8.4. Bu Lông vòng.................................................................................................................................31
IX. Dung sai..............................................................................................................................................32
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................34
lOMoARcPSD| 58707906
I. Tính toán công suất, tốc độ trục công tác
1.1. Thông số đầu vào
- Loại vật liệu vận chuyển: Muối
- Năng suất, =35/
- Đường kính vít tải, =0,3
- Chiều dài vận chuyển, =15
- Góc nghiên vận chuyển, =20
0
1.2. Công suất trên trục công tác
Công suất trên trục vít tải,
() [1]

=
367
(+sin)=4,06556
=35/, năng suất vận chuyển =15, chiều dài vận chuyển =2,5,
hệ số cản trở chuyn động của vật liệu vận chuyển (muối) [1]
=20/180=0,3490659, góc nghiên vận chuyển
1.3. Tc độ quay trục công tác
Tốc độ quay trục công tác,

(/) [1]
4 

=
3
=141,07/
60.
=0,3 đường kính vít
=1 hệ số phụ thuộc bước vít, giả sử liệu khó vận chuyển, mài mòn [1] =1,2/
3
khối lượng riêng liệu vận chuyển (muối) [1]
=0,25 hệ số điền đầy (muối) [1] =0,65 hệ
số phụ thuộc góc nghiên vít tải [1]
II. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền
2.1. Thông số đầu vào
- Công suất trục vít tải,
=4,06556
- Số vòng quay trục vít,

=141,07 / 
2.2. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền
- Công suất trên trục động cơ [2]


= 
=4,639737
=

(

)
3




- hiệu suất truyền toàn hệ thng
lOMoARcPSD| 58707906
=0.95
- hiệu suất bộ truyền đai (hở)

=0,99
- hiệu suất truyền động 1 cặp ổ lăn

=0,97
- hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (kín)

=¿0,98
- hiệu suất bộ truyền khớp nối
- Phân phối tỉ số truyền

=



- tỉ số truyền sơ bộ
Chọn sơ bộ
=2,5 - tỉ số truyền bộ truyền đai

=4 - tỉ số
truyền bộ truyền bánh răng

=10
- Số vòng quay sơ bộ cần thiết

=



=141,0710=1410,7/
- Chọn động cơ điện: Chọn động cơ không đồng bộ 3 pha, rotor lòng sóc
Brand
name
Output
power
Speed
Voltage
Product code
ABB
5,5 kW
1425 rpm
380V/50Hz
M2QA
132S4A
- Tính sai lệch tỉ số truyền sơ bộ
=|
|100%=|1425−1410,7|100%=1,01%

1410,7
2.3. Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động
- Công suất trục vít tải

=


=4,106626
- Công suất trục 2
2
=


=4,232763
- Công suất trục 1
2
1= =4,40775
- Công suất cần thiết trên trục động cơ
1

=


=4,639737
- Số vòng quay trục 1
lOMoARcPSD| 58707906

1425
= = 2,5 =570 /
- Số vòng quay trục 2

570

= = 4
=142,5/ 
- Số vòng quay trục công tác

=

=142,5/ 
- Moment xoắn trục động cơ
6


=9,55.10 
=31094,37866 
- Moment xoắn trục 1
6

=9,55.10 
=73849,14932
- Moment xoắn trục 2
6


=9,55.10 
=283669,3524 
- Moment xoắn trục công tác
6


=9,55.10 
=275216,0057
- Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động
Trục
Thông số
Trục 1
Trc
2
Trục máy
công tác - Pct
Công suất, P
(kW)
4,63973713
4,407750274
4,23276
2588
4,106626
Tỉ số tuyền, u
2,5
4
1
lOMoARcPSD| 58707906
Số vòng quay,
n (rpm)
1425
570
142,
5
142,5
Moment xoắn,
T (N.mm)
31094,37866
73849,14932
283669,
3524
275216,0057
III. Tính toán, thiết kế bộ truyền Đai/Xích
3.1. Thông số đầu vào
P1 = 4,63973713 kW – công suất cần thiết trên trục động cơ
n
1
= n
đc
= 1425 v/ph – số vòng quay động cơ u = u
đ
= 2,5 – tỉ
số truyền bộ truyền đai
3.2. Chọn loại đai và ết diện đai
- Chọn đai thang thường.
1
=4,63973713
- Ta có: {
1
=1425 /
=> chọn ết diện đai . (hình
4.1, [1], trang 59)
3.3. Xác định thông số bộ truyền
Tính chọn đường kính bánh đai
-Theo bảng 4.13 [1] ta có d
min
= 100 mm, h = 8, A = 81 mm
2
-
Đường kính đai nhỏ: :
1
=1,2.

=120 => Chọn d
1
= 125 mm.
-Vận tốc đai:
(1) .1425.125  = =
=9,32660319<25( )
60000 60000
-Theo công thức 4.2 [1] với=0.01, đường kính bánh đai lớn:
2
=
1
(1−)=2,5.125(1−0,01)=309,375
=> Chọn d2 = 315 mm
Tỉ số truyền thực tế
2
=
1
(1−) =125.
(
1
0.01
)
=2,545455
Sai lệch tỉ số truyền
lOMoARcPSD| 58707906
|
|
= 100%=¿¿
Xác định khoảng cách trc:
-Tính sơ bộ khoảng cách trục [1]



0,55(
1
+
2
)+2.(
1
+
2
)
¿>250880 Chọn a = 472,5 mm
-Theo công thức 4.4 [1]
(
1
+
2
)
(
2
1
)
2
=2+ +=1655
2 4
¿>=1700
Tính chính xác khoảng cách trục
-Theo công thức 4.6 [1]

=1− =1− =1008,849616
=
21
=
315−125
=
95
2 2
-Theo 4.7 ( [1], trang 54), góc ôm:
1
=18057 (
2

1
)
=158,1351011
3.4. Tính số đai



1,884.0,94.1.1,14.0,9
Chn =4;
1
=4,63973713
=1,35
=0,94;
=1;
=1,14;
lOMoARcPSD| 58707906
+ Theo nội suy bảng 4.19 ([1], trang 62) [
0
]=1,884 
+
=0,9.
-Chiều rộng bánh đai, theo công thức 4.17 và bảng 4.21 ta có t = 15, e = 10
=( 1 )+2=( 4−1).15+2.10=65
-Đường kính ngoài của bánh đai, theo bảng 4.21 ta có
0
=3.3
1
=
1
+2
0
=125+2.3,3=131,6
2
=
2
+2
0
=315+2.3,3=321,6
3.5. Phân ch lực tác dụng lên trục
-Theo 4.19 [1]:
7801
0
= 

+
Trong đó:
=

2
, với
=0,105 (bảng 4.22, [1], trang 64) 

=0,105.9,32660319
2
=9,13348 , do đó:
= +9,13348=148,4524976
-Theo 4.21( [1], trang 64) lực tác dụng lên trục
1
=2
0
sin( 2 )=2.148,4524976.4sin(
)=1166,066416
3.6. Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai
Thông số
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
Công suất trên trụ dẫn
1
4,63973713

Tốc độ quay trục dẫn
1
1425

Tỉ số truyền thực tế

2,545455
Loại đai
Đai thang thường; A
Tiết diện đai
A
81

2
Đường kính bánh đai nh
1
125

Đường kính bánh đai lớn
2
315

Số đai
4
lOMoARcPSD| 58707906
Khoảng cách trục
495,314434

Góc ôm bánh đai nhỏ

1
158,1351011

Lực căng ban đầu
0
148,4524976
Lực tác dụng lên trục
1166,066416
IV. Tính toán bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc
4.1. Thông số đầu vào
-Công suất trên trục bánh răng dẫn:
1
=4,407750
-Tốc độ quay trục bánh răng dẫn:
1
=570/
-Tỉ số truyền: =4
-Moment xoắn trên trục bánh răng dẫn: 
1
=73849,149
-Thời gian làm việc:
=18000
-u thực tế bộ truyền ngoài:
=2,545455
4.2. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
a. Chọn vật liệu bánh răng
-Do không yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn
vật liệu như sau:
Vt Liệu
Nhiệt luyện
Giới hạn bền

Giới hạn chảy


Độ cứng
BR dẫn
Thép 45
Tôi cải thiện
850 MPa
580 MPa
245
BR bị dẫn
Thép 45
Tôi cải thiện
750 MPa
450 MPa
230
b. Xác định ứng suất cho phép


0
=2+70
=1,1

0
=1,8 
=1,75
-Chọn độ rắn bánh dẫn 
1
=245; bánh bị dẫn 
2
=230, khi đó:



1
=2
1
+70=2.245+70=560  


2
=2
2
+70=2.230+70=530 


1
=1,8. 
1
=1,8.245=441; 


2
=1,8.

2
=1,8.230=414 
-Theo 6.5 ([1], trang 93), chù kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
=30 2,4, do đó:
lOMoARcPSD| 58707906

1
=30

2,4
1
=30.245
2,4
=16259974,39;

2
=30

2,4
2
=30.230
2,4
=13972305,13.
-Theo 6.6 ([1], trang 93), chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn:


=60
;
1
570
615600000 ¿ 
2
=13972305,13

2
=60

=60.1
4
.18000=¿
do đó 
2
=1;
Suy ra 
1
>
1
do đó 
1
=1.
-Theo 6.1a ([1], trang 93), sơ bộ xác định được ứng suất tiếp xúc cho phép
[]=lim
¿
0
¿
;
[ ;
[ ;
[

]={[

]
1
[

]
2
}=481,82 
-Theo 6.6 ([1], trang 93) và với 

=4.10
6
:
==60


=

=615600000>

, do đó 
2
=1
Suy ra 
1
>
1
, do đó 
1
=1.
-Bộ truyền quay 1 chiều 

=1
-Theo 6.2a ([1], trang 93) sơ bộ xác định được ứng suất uốn cho phép:
0 
[]=
;
lOMoARcPSD| 58707906
0 1  1.1
[]1=1 =441. 1,75 =252;

0 2  1.1
[

]
2
=
2
=414.
1,75
=236,5714286.
-Ứng suất quá tải cho phép: (6.13, [1], tramg 95), (6.14, [1], trang 96)
[

]

=2,8
2
=2,8.450=1260 
[
1
]

=0,8
1
=0,8.580=464 
[
2
]

=0,8
2
=0,8.450=360.
c. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
-Theo công thức 6.15a ([1], trang 96)
()
[] 
=>Chọn
=160
-Trong đó:
+ Theo bảng 6.5( [1], trang 96), K
a
= 49,5;
+ Theo bảng 6.6( [1], trang 97),

=0,315;
+ Theo 6.16( [1], trang 97),

=0,53

(+1)=0,53.0,315(4+1)=0,835
+ Theo bảng 6.7( [1], trang 98), sơ đồ 6 

=1,05
+ T
1
=73849,149Nmm
d. Xác định thông số ăn khớp
-Theo 6.17 ([1], trang 97) =(0,010,02)
=(0,010,02) .160=1,63,2
-Theo bảng 6.8 ([1], trang 99), chọn m = 2.5 mm
lOMoARcPSD| 58707906
-Theo 6.31 ([1], trang 99), số răng bánh răng nhỏ
1= (+1) =2,5.(4+1)=25,6
Lấy z
1
= 26
Theo 6.20( [1], trang 99), số răng bánh răng lớn
2
=
1
=4.26=104
Lấy z
2
= 104
-Tỉ số truyền thực:
104
= 26 =4
-Sai lệch tỉ số truyền bộ truyền bánh răng:
=|
|=|4−4|=0%<4%
4
-Sai lệch tỉ số truyền của cả hệ thống:

=
|
3

|
.100 %=−0.79%<5%


3= =139.955
2 2 315
26 =10.18 = 1(1−)1 = 125.(1−0,01) 104
-Tính lại khoảng cách trục
= 2 =(12+2)=2,5. 2 =162,5
lOMoARcPSD| 58707906
Lấy
=162,5
-Theo 6.27 ([1], trang 101) góc ăn khớp

=
=( )=( )=20


=20.
e. Kiểm nghiệm độ bền ếp xúc 
-Theo công thức 6.33 ([1], trang 105)
=
-Trong đó:
+Theo bảng 6.5( [1], trang 96),
=274;
+Theo 6.34( [1], trang 105),
=1,764;
+Theo 6.36a( [1], trang 105),
Với
 2,5.26 +
Đường kính vòng lăn bánh dẫn:

+ Chiều rộng vành răng:
=

=0,315.162,5=51,188
+ Theo 6.40 ([1], trang 106),
1 1 .51,188.570
= = =
1,94
60000 60000
Vi =1,94 , theo bảng 6.13 ([1], trang 106) dùng cấp chính xác 9, với cấp chính xác
lOMoARcPSD| 58707906


=1;
9 và 2,5
+ Theo 6.42 ([1], trang 107)
Trong đó:
Theo bảng 6.15 ([1], trang 107),

=0,006
Theo bảng 6.16 ([1], trang 107),
0
=73
Theo 6.41 ([1], trang 107),
1
=1+ 21 =1+2.73849,149.1,05.1=1,116

=





=1,05.1.1,116=1,172 (6.39, [1], trang 106)
-Thay các giá trị vào 6.33, ta được:

Vì 

<[

] kiểm tra điều ki nệ
[

]
.100%= .100%=12,64%<10%
[

]
f. Kiểm nghiệm độ bền uốn
-Theo 6.43 ([1], trang 108)
21 1
1
=
1
Trong đó:
+ 

=1,1

=1
m/s
lOMoARcPSD| 58707906
Vi
=0,016
0
=73 (bảng 6.15, [1], trang 107)
-Theo 6.46 ([1], trang 109)
1
=1+ 21 =1+2.73849,149.1,1.1=1,296

=





=1,1.1.1,296=1,425
Vi
=1,26
==1,726=0,579
Vi =0
=1
-Theo bảng 6.18 ([1], 109) 
1
=3,9
2
=3,6
-Thay các giá trị vừa nh vào 6.43
21 1
1= 1 =57.182 <[1]=252 
12 57.182.3,6
2= 1 = 3,9 =52.783 <[
2]=236,57 
g. Kiểm nghiệm răng về quá tải
-Theo 6.48 ([1], trang 110)
<[

]

=1260 
-Theo 6.49 ([1], trang 110) =1 =57.182
<[2]=360 
h. Lực tác dụng khi ăn khớp-Lực vòng:
21 2.73849,149
1=2= 1 = 65 =2272,282
-Lực hướng tâm:
1 tan 2272,282tan20
0
1=2=
cos 
=
cos(0)
=827,043
lOMoARcPSD| 58707906
4.3. Tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng
Thông số
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
Công suất trục bánh răng dẫn
P
1
4,407750
kW
Tốc độ quay của trục dẫn
n
1
570
vòng/ phút
Moment xoắn trên trục dẫn
T
1
73849
Nmm
Tỉ số truyền
u
4
Thời gian làm việc
L
h
18000
gi
Khoảng cách trục
a
w
162,5
mm
Mô đun
m
2,5
mm
Tỉ số truyền thực tế
u
4
Chiều rộng vành răng
b
51,188
mm
Góc ăn khớp

tw
20
độ
Số răng bánh dẫn
z
1
26
răng
Số răng bánh bị dẫn
z
2
104
răng
Đường kính vòng lăn bánh nh
d
w1
65
mm
Đường kính vòng lăn bánh lớn
d
w2
260
mm
Đường kính vòng đỉnh bánh nh
d
a1
70
mm
Đường kính vòng đỉnh bánh lớn
d
a2
265
mm
Đường kính vòng đáy nhỏ
d
f1
58,75
mm
Thông số
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
Đường kính vòng đáy lớn
d
f2
253,75
mm
ng suất ếp xúc trên mặt răng

H
420,9
MPa
Lực ăn khớp
Lực vòng
F
t
2272,282
N
Lực hướng tâm
F
r
827,043
N
V. Khớp nối trục
5.1. Chọn khớp nối trục
lOMoARcPSD| 58707906
Mômen cần truyền: =2=283669,3524()
Tính đường kính sơ bộ

+ Chọn [¿= 20 MPa


 + Chọn d
t
=d
sb
= 42 (mm)

==1,5.283669,3524=425504,0286()
Trong đó :

– Mômen xoắn nh toán 
=k - Hệ số chế độ làm
việc tra bảng 9.1 Tr.229 [8] lấy k = 1,5
T - Momen xoắn danh nghĩa trên trục
Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện:


=500 
{
=425,5040286

=> =45
=42=8
=130
1
=34
2
=15
Tra bảng 16.10b
Tr.69 [2] ta
được 3=28
=14
{
lOMoARcPSD| 58707906
5.2. Kiểm nghiệm khớp nối
a. Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi2
= 


3
[
]

- Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [
]=24 
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
22.1,5.283669,3524 
=

0
3 =
8.1301428
=2,0874412<[
]=4  Thỏa điều
kiện bền.
b. Điều kiện bền của chốt
0
= 3 []
0,1.


0

Trong đó:
2
0
=
1
+2 =34+=41,5()
[
]- Ứng suất uốn cho phép của chốt. Ta lấy [
]=6080 MPa;
Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

0

=
3
=
3
=61,8772<[
]=80 
0,1.


0
 0,1.14 130.8
Thỏa điều kiện bền.
VI. Tính toán thiết kế trục
6.1. Tính sơ bộ trục
Thông số đầu vào:
T
1
= 73849,1149327 ; T
2
= 283669,3524 ; F
r
= 1166,066416
2 2.425,5040286

= 0 = 130 =6546,215825()


=0,2.
=0,2.6546,215825=1309,243165()

Preview text:

lOMoAR cPSD| 58707906
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN
CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 0o0
THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ MÁY - MDPR310423
HỌ & TÊN SINH VIÊN: Đoàn Danh Nam MSSV: 20138049
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Đỗ Tiến Sĩ GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:
Tp. HCM, Ngày 28 tháng 08 năm 2023 lOMoAR cPSD| 58707906 0 3 Mục lục
I. Tính toán công suất, tốc độ trục công
tác...............................................................................................1
1.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................1 lOMoAR cPSD| 58707906
1.2. Công suất trên trục công tác.............................................................................................................1
1.3. Tốc độ quay trục công tác.................................................................................................................1
II. Chọn động cơ, phân phối tỉ số
truyền....................................................................................................1
2.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................1
2.2. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền...............................................................................................1
2.3. Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động.................................................................................2
III. Tính toán, thiết kế bộ truyền Đai/Xích..................................................................................................3
3.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................3
3.2. Chọn loại đai và tiết diện đai............................................................................................................3
3.3. Xác định thông số bộ truyền.............................................................................................................4
3.4. Tính số đai........................................................................................................................................5
3.5. Phân tích lực tác dụng lên trục.........................................................................................................5
3.6. Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai...............................................................................................5
IV. Tính toán bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc..............................................................................6
4.1. Thông số đầu vào..............................................................................................................................6
4.2. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.................................................................................6
4.3. Tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng....................................................................................12 V. Khớp nối
trục........................................................................................................................................13
5.1. Chọn khớp nối trục.........................................................................................................................13
5.2. Kiểm nghiệm khớp nối....................................................................................................................13
VI. Tính toán thiết kế trục.........................................................................................................................14
6.1. Tính sơ bộ trục................................................................................................................................14
6.2. Chọn vật liệu chế tạo......................................................................................................................14
6.3. Xác định sơ bộ đường kính trục......................................................................................................15
6.4. Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực..................................................................................15
6.5. Tính toán trên trục I........................................................................................................................16
6.6. Tính toán trục II..............................................................................................................................18
6.7. Kiểm nghiệm then..........................................................................................................................20
6.8. Kiểm nghiệm độ bền mỏi................................................................................................................21
6.9. Kiểm nghiệm độ bền tĩnh...............................................................................................................25
VII. Tính toán chọn ổ lăn...........................................................................................................................26 7.1. Trục
1..............................................................................................................................................26 7.2. Trục
2..............................................................................................................................................27VIII. Tính
toán vỏ hộp, các chi tiết phụ.....................................................................................................29 lOMoAR cPSD| 58707906
8.1. Thân vỏ hộp....................................................................................................................................29
8.2. Que Thăm dầu................................................................................................................................30
8.3. Nút tháo dầu...................................................................................................................................31
8.4. Bu Lông vòng.................................................................................................................................31
IX. Dung sai..............................................................................................................................................32
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................34 lOMoAR cPSD| 58707906
I. Tính toán công suất, tốc độ trục công tác 1.1. Thông số đầu vào
- Loại vật liệu vận chuyển: Muối
- Năng suất, Q=35tấn/h
- Đường kính vít tải, D=0,3m
- Chiều dài vận chuyển, L=15m
- Góc nghiên vận chuyển, λ=200
1.2. Công suất trên trục công tác
Công suất trên trục vít tải, Pt(kW) [1] QL
Pt=367 (+sin)=4,06556kW
Q=35tấn/h, năng suất vận chuyển L=15m, chiều dài vận chuyển ω=2,5,
hệ số cản trở chuyển động của vật liệu vận chuyển (muối) [1]
λ=20×π/180=0,3490659rad, góc nghiên vận chuyển
1.3. Tốc độ quay trục công tác
Tốc độ quay trục công tác, nlv (vòng/phút) [1] 4 Q nlv= 3
=141,07vòng/phút 60.π . D . K . ρ..c
D=0,3m đường kính vít
K=1, hệ số phụ thuộc bước vít, giả sử liệu khó vận chuyển, mài mòn [1] ρ=1,2tấn/m3,
khối lượng riêng liệu vận chuyển (muối) [1]
ψ=0,25, hệ số điền đầy (muối) [1] c=0,65, hệ
số phụ thuộc góc nghiên vít tải [1]
II. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 2.1. Thông số đầu vào
- Công suất trục vít tải, Pt=4,06556kW
- Số vòng quay trục vít, nlv=141,07 vòng/ phút
2.2. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền
- Công suất trên trục động cơ [2] Pt Pct= =4,639737kW
= đ × ( ol)3 × br× kn- hiệu suất truyền toàn hệ thống lOMoAR cPSD| 58707906 đ=0.95
- hiệu suất bộ truyền đai (hở) ol=0,99
- hiệu suất truyền động 1 cặp ổ lăn br=0,97
- hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (kín) kn=¿0,98
- hiệu suất bộ truyền khớp nối
- Phân phối tỉ số truyền usb=uđ ×ubr - tỉ số truyền sơ bộ
Chọn sơ bộ =2,5 - tỉ số truyền bộ truyền đai ubr=4 - tỉ số
truyền bộ truyền bánh răng usb=10
- Số vòng quay sơ bộ cần thiết nsb=usb ×nlv=141,07×10=1410,7vòng/phút
- Chọn động cơ điện: Chọn động cơ không đồng bộ 3 pha, rotor lòng sóc Brand Output Speed name Voltage Product code power M2QA ABB 5,5 kW 1425 rpm 380V/50Hz 132S4A
- Tính sai lệch tỉ số truyền sơ bộ ∆u=|
nmotornsb|×100%=|1425−1410,7|×100%=1,01% nsb 1410,7
2.3. Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động
- Công suất trục vít tải Plv Pt= ol =4,106626kW - Công suất trục 2 Pt P2=
kn × ol =4,232763kW - Công suất trục 1 P2 P1=
ol × br =4,40775kW
- Công suất cần thiết trên trục động cơ P1 Pct=
ol × đ =4,639737kW - Số vòng quay trục 1 lOMoAR cPSD| 58707906 nđc 1425
nI= = 2,5 =570 v/phút - Số vòng quay trục 2
nI 570 nII= uh = 4 =142,5v/ phút
- Số vòng quay trục công tác nct=nII=142,5v/ ph
- Moment xoắn trục động cơ 6 Pđc T đc=9,55.10 .
nđc =31094,37866 N .mm - Moment xoắn trục 1 6 PI T I =9,55.10 .
nI =73849,14932N .mm - Moment xoắn trục 2 6 PII T II=9,55.10 .
nII =283669,3524 N .mm
- Moment xoắn trục công tác 6 Plv T lv=9,55.10 .
nlv =275216,0057N .mm
- Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Trục máy Thông số Trục 1 Trục 2 công tác - Pct Công suất, P 4,63973713 4,407750274 4,23276 2588 4,106626 (kW) Tỉ số tuyền, u 2,5 4 1 lOMoAR cPSD| 58707906 Số vòng quay, 1425 570 142, 5 142,5 n (rpm) Moment xoắn, 31094,37866 73849,14932 283669, 3524 275216,0057 T (N.mm)
III. Tính toán, thiết kế bộ truyền Đai/Xích 3.1. Thông số đầu vào
P1 = 4,63973713 kW – công suất cần thiết trên trục động cơ
n1 = nđc = 1425 v/ph – số vòng quay động cơ u = uđ = 2,5 – tỉ
số truyền bộ truyền đai
3.2. Chọn loại đai và tiết diện đai
- Chọn đai thang thường. P1=4,63973713kW
- Ta có: { n1=1425 v/ph => chọn tiết diện đai A. (hình 4.1, [1], trang 59)
3.3. Xác định thông số bộ truyền
Tính chọn đường kính bánh đai
-Theo bảng 4.13 [1] ta có dmin = 100 mm, h = 8, A = 81 mm2 -
Đường kính đai nhỏ: : d1=1,2.dmin=120mm => Chọn d1 = 125 mm. -Vận tốc đai:
(π .n.d1) π .1425.125 m v= = =9,32660319<25( ) 60000 60000 s
-Theo công thức 4.2 [1] vớiε=0.01, đường kính bánh đai lớn:
d2=u.d1 (1−ε )=2,5.125.(1−0,01)=309,375mm => Chọn d2 = 315 mm
Tỉ số truyền thực tế d2 ut=
d1. (1−ε) =125.(1−0.01)=2,545455 Sai lệch tỉ số truyền lOMoAR cPSD| 58707906 | | utu ∆u= ×100%=¿¿ u
Xác định khoảng cách trục:
-Tính sơ bộ khoảng cách trục [1] amin≤a≤amax
0,55(d1+d2)+h≤a≤2.(d1+d2)
¿>250≤a≤880 Chọn a = 472,5 mm -Theo công thức 4.4 [1] )
π (d1+d2) (d2−d1 2 l=2a+ +=1655mm 2 4 a ¿>l=1700mm
Tính chính xác khoảng cách trục -Theo công thức 4.6 [1] a mm λ=1− =1− =1008,849616 Δ=
d2−d1 =315−125=95 2 2
-Theo 4.7 ( [1], trang 54), góc ôm: d ) α 1 1=180°−57° (d2−a =158,1351011độ 3.4. Tính số đai P z Cl Cu Cz 1,884.0,94.1.1,14.0,9 Chọn z=4;
P1=4,63973713kW ;Kđ=1,35;Cα=0,94;Cl=1;Cu=1,14; lOMoAR cPSD| 58707906
+ Theo nội suy bảng 4.19 ([1], trang 62) [ P0]=1,884 kW + Cz=0,9.
-Chiều rộng bánh đai, theo công thức 4.17 và bảng 4.21 ta có t = 15, e = 10
B=( z−1 )t+2ⅇ=( 4−1).15+2.10=65mm
-Đường kính ngoài của bánh đai, theo bảng 4.21 ta có h0=3.3
a1=d1+2h0=125+2.3,3=131,6mm a2=d2+2h0=315+2.3,3=321,6mm
3.5. Phân tích lực tác dụng lên trục -Theo 4.19 [1]: 780P1 F0= vCα z +Fv
Trong đó: Fv=qm v2, với qm=0,105 (bảng 4.22, [1], trang 64) →Fv
=0,105.9,326603192=9,13348 N, do đó: Fo= +9,13348=148,4524976N
-Theo 4.21( [1], trang 64) lực tác dụng lên trục α1
Fr=2 F0 z sin( 2 )=2.148,4524976.4.sin( )=1166,066416 N
3.6. Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Công suất trên trụ dẫn P1 4,63973713 kW
Tốc độ quay trục dẫn n1 1425 vòng/phút
Tỉ số truyền thực tế uđtt 2,545455 Loại đai Đai thang thường; A Tiết diện đai A 81 mm2
Đường kính bánh đai nhỏ d1 125 mm d2
Đường kính bánh đai lớn 315 mm Số đai z 4 lOMoAR cPSD| 58707906 Khoảng cách trục a 495,314434 mm
Góc ôm bánh đai nhỏ α 1 158,1351011 độ Lực căng ban đầu F0 148,4524976 N
Lực tác dụng lên trục Fr 1166,066416 N
IV. Tính toán bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 4.1. Thông số đầu vào
-Công suất trên trục bánh răng dẫn: P1=4,407750kW
-Tốc độ quay trục bánh răng dẫn: n1=570v/ph
-Tỉ số truyền: u=4
-Moment xoắn trên trục bánh răng dẫn: T 1=73849,149Nmm
-Thời gian làm việc: Lh=18000h
-u thực tế bộ truyền ngoài: ut=2,545455
4.2. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
a. Chọn vật liệu bánh răng
-Do không yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn vật liệu như sau:
Giới hạn bền Giới hạn chảy Vật Liệu Nhiệt luyện σ Độ cứng b σ ch BR dẫn Thép 45 Tôi cải thiện 850 MPa 580 MPa 245 BR bị dẫn Thép 45 Tôi cải thiện 750 MPa 450 MPa 230
b. Xác định ứng suất cho phép σ 0 0
Hlim =2HB+70;S H=1,1;σFlim =1,8 HB;SF=1,75
-Chọn độ rắn bánh dẫn HB1=245; bánh bị dẫn HB2=230, khi đó: σ o
Hlim 1=2HB1+70=2.245+70=560 MPa; σ o o
Hlim 2=2HB2+70=2.230+70=530 MPa; σ Flim o
1=1,8. HB1=1,8.245=441MPa; σ Flim 2=1,8.
HB2=1,8.230=414 MPa.
-Theo 6.5 ([1], trang 93), chù kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
N Ho=30 HHB2,4, do đó: lOMoAR cPSD| 58707906 N 2,4 Ho1=30H HB 1=30.2452,4=16259974,39; N 2,4 Ho2=30 HHB 2=30.2302,4=13972305,13.
-Theo 6.6 ([1], trang 93), chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn: N HE=60cntΣ; n1 570
615600000 ¿ N Ho2=13972305,13
→N HE2=60c u tΣ=60.1. 4 .18000=¿ do đó K HL2=1; Suy ra N do đó HE1>N Ho1 K HL1=1.
-Theo 6.1a ([1], trang 93), sơ bộ xác định được ứng suất tiếp xúc cho phép
[σ H ]=σH lim ¿ ; 0. K HL ¿ S H [ MPa; [ MPa;
[σ H ]=min{[ σH ]1 ,[ σH ]2}=481,82 MPa.
-Theo 6.6 ([1], trang 93) và với N FO=4.106 :
N FE=N HE=60cntΣ
N FE=N HE=615600000>N FO, do đó K FL2=1;
Suy ra N FE1>N FO1, do đó K FL1=1.
-Bộ truyền quay 1 chiều K FC=1
-Theo 6.2a ([1], trang 93) sơ bộ xác định được ứng suất uốn cho phép: 0 K FL .K FC
[σ F ]=σ Flim . SF ; lOMoAR cPSD| 58707906 0 K FL1 .K FC 1.1
[σ F ]1=σ Flim1.
SF=441. 1,75 =252MPa; K . K 0 FL2 FC 1.1
[σ F ]2=σ Flim2.
SF=414. 1,75=236,5714286MPa.
-Ứng suất quá tải cho phép: (6.13, [1], tramg 95), (6.14, [1], trang 96)
[σ H ]max=2,8σch2=2,8.450=1260 MPa;
[σ F1]max=0,8σ ch1=0,8.580=464 MPa;
[σ F2 ]max=0,8σ ch2=0,8.450=360MPa.
c. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
-Theo công thức 6.15a ([1], trang 96) T aw(mm) [σ H ] uψba
=>Chọn aw=160mm -Trong đó:
+ Theo bảng 6.5( [1], trang 96), Ka = 49,5;
+ Theo bảng 6.6( [1], trang 97), ψba=0,315;
+ Theo 6.16( [1], trang 97), ψbd=0,53ψ
ba(u+1)=0,53.0,315. (4+1)=0,835
+ Theo bảng 6.7( [1], trang 98), sơ đồ 6 → KHβ=1,05 + T1 =73849,149Nmm
d. Xác định thông số ăn khớp
-Theo 6.17 ([1], trang 97) m=(0,01÷0,02)
aw=(0,01÷0,02) .160=1,6÷3,2
-Theo bảng 6.8 ([1], trang 99), chọn m = 2.5 mm lOMoAR cPSD| 58707906
-Theo 6.31 ([1], trang 99), số răng bánh răng nhỏ
z1= m(u+1) =2,5.(4+1)=25,6 Lấy z1 = 26
Theo 6.20( [1], trang 99), số răng bánh răng lớn z2=u. z1=4.26=104 Lấy z2 = 104 -Tỉ số truyền thực: 104 ut= 26 =4
-Sai lệch tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: ∆u=|
utu|=|4−4|=0%<4% u 4
-Sai lệch tỉ số truyền của cả hệ thống: | ∆u=|
n3−nlv .100 %=−0.79%<5% nlv nđc n3= utt =139.955 d2 z2 315
. 26 =10.18 utt= d1.(1−δ). z1 = 125.(1−0,01) 104
-Tính lại khoảng cách trục aw=
mz2 t =m(z12+z2)=2,5. 2 =162,5mm lOMoAR cPSD| 58707906 Lấy aw=162,5
-Theo 6.27 ([1], trang 101) góc ăn khớp
αtw=αt=arctg( )=arctg( )=20 →αtw=20°.
e. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc σ H
-Theo công thức 6.33 ([1], trang 105) σ H=Zm ZH Z -Trong đó:
+Theo bảng 6.5( [1], trang 96), Zm=274;
+Theo 6.34( [1], trang 105), ZH=1,764; +Theo 6.36a( [1], trang 105), Z Với mz 2,5.26 +
Đường kính vòng lăn bánh dẫn: dwmm + Chiều rộng vành răng:
bw=ψba aw=0,315.162,5=51,188mm + Theo 6.40 ([1], trang 106),
π dw1 n1 π .51,188.570 m v= = =1,94 60000 60000 s m
Với v=1,94 s , theo bảng 6.13 ([1], trang 106) dùng cấp chính xác 9, với cấp chính xác lOMoAR cPSD| 58707906 m → KHα=1; 9 và v≤2,5 s + Theo 6.42 ([1], trang 107) vH Trong đó:
Theo bảng 6.15 ([1], trang 107), δH =0,006;
Theo bảng 6.16 ([1], trang 107), g0=73 Theo 6.41 ([1], trang 107), v H bw dw1 K Hv=1+
2T 1 K Hβ K Hα =1+2.73849,149.1,05.1=1,116
→ KH=K Hβ K Hα K Hv=1,05.1.1,116=1,172 (6.39, [1], trang 106)
-Thay các giá trị vào 6.33, ta được: MPa
σ H <[σ H ] kiểm tra điều ki nệ [σ H ]−σ H .100%= .100%=12,64%<10% [ σH ]
f. Kiểm nghiệm độ bền uốn -Theo 6.43 ([1], trang 108)
2T1 K F Y ε Y β Y F1 = σ F1 bwdw1 m Trong đó:
+ K Fβ=1,1;KFα=1 m/s lOMoAR cPSD| 58707906
Với δF=0,016;g0=73 (bảng 6.15, [1], trang 107) -Theo 6.46 ([1], trang 109) vF bw dw1 K Fv=1+
2T1 KFβ K Fα =1+2.73849,149.1,1.1=1,296
→ KF=K Fβ K Fα K Fv=1,1.1.1,296=1,425
Với εα=1,26→Y ε=εα =1,726=0,579
Với β=0→Y β=1
-Theo bảng 6.18 ([1], 109) Y F1=3,9;Y F 2=3,6
-Thay các giá trị vừa tính vào 6.43
2T1 K F Y ε Y β Y F1 σ F1=
bwdw1 m=57.182 MPa<[σ F1]=252 MPa σF 1.Y F 2 57.182.3,6 σ F2= Y F1 = 3,9
=52.783 MPa<[σ F2]=236,57 MPa
g. Kiểm nghiệm răng về quá tải -Theo 6.48 ([1], trang 110)
MPa<[σ H ]max=1260 MPa
-Theo 6.49 ([1], trang 110) σ Fmax=σ F1 K qt=57.182
MPa<[σ F2]max=360 M Pa
h. Lực tác dụng khi ăn khớp-Lực vòng:
2T 1 2.73849,149 Ft1=Ft2= ⅆw 1 = 65 =2272,282N -Lực hướng tâm: Ft 1 tanα 2272,282.tan200 Fr1=Fr2= cos β = cos(0) =827,043N lOMoAR cPSD| 58707906
4.3. Tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Công suất trục bánh răng dẫn P1 4,407750 kW
Tốc độ quay của trục dẫn n1 570 vòng/ phút
Moment xoắn trên trục dẫn T1 73849 Nmm Tỉ số truyền u 4 Thời gian làm việc Lh 18000 giờ Khoảng cách trục aw 162,5 mm Mô đun m 2,5 mm
Tỉ số truyền thực tế utt 4 Chiều rộng vành răng b 51,188 mm Góc ăn khớp α tw 20 độ Số răng bánh dẫn z1 26 răng Số răng bánh bị dẫn z2 104 răng
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw1 65 mm
Đường kính vòng lăn bánh lớn dw2 260 mm
Đường kính vòng đỉnh bánh nhỏ da1 70 mm
Đường kính vòng đỉnh bánh lớn da2 265 mm
Đường kính vòng đáy nhỏ df1 58,75 mm Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Đường kính vòng đáy lớn df2 253,75 mm
Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng σ H 420,9 MPa Lực ăn khớp Lực vòng Ft 2272,282 N Lực hướng tâm Fr 827,043 N V. Khớp nối trục
5.1. Chọn khớp nối trục lOMoAR cPSD| 58707906
Mômen cần truyền: T=T 2=283669,3524(N .mm)
Tính đường kính sơ bộ dsb
+ Chọn [τ ¿= 20 MPa →dsb mm + Chọn dt=dsb= 42 (mm)
T t=k .T=1,5.283669,3524=425504,0286(N .m) Trong đó :
T t – Mômen xoắn tính toán T t=k .T k - Hệ số chế độ làm
việc tra bảng 9.1 Tr.229 [8] lấy k = 1,5
T - Momen xoắn danh nghĩa trên trục
Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện: Tcfkn=500 N .m
{Tt=425,5040286N .m≤T cfkn => dcfkn=45mm
dt=42mm≤dcfknZ=8 Do=130mm l1=34mm l2=15mm Tra bảng 16.10b { Tr.69 [2] ta
được l3=28mm dc=14mm lOMoAR cPSD| 58707906
5.2. Kiểm nghiệm khớp nối
a. Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi2k .T σ d= Z. Do dc l3 [σ d]
σ d - Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2÷4 MPa
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
2kT 2.1,5.283669,3524 σ d=
Z D0 dcl3 = 8.130.14.28
=2,0874412<[σ d]=4 MPa → Thỏa điều kiện bền.
b. Điều kiện bền của chốt k .T .l0 σ u= 3 [σu] 0,1.dc . D0. Z Trong đó: l2
l0=l1+2 =34+=41,5(mm)
[σ u]- Ứng suất uốn cho phép của chốt. Ta lấy [σ u]=60÷80 MPa;
Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt: k .T .l0 σ u= 3= 3
=61,8772<[σ u]=80 MPa 0,1.dc . D0. Z 0,1.14 .130.8
Thỏa điều kiện bền.
VI. Tính toán thiết kế trục 6.1. Tính sơ bộ trục Thông số đầu vào:
T1 = 73849,1149327 N .mm; T2 = 283669,3524 N .mm; Fr = 1166,066416 N 2Tt 2.425,5040286 Ftkn= D0 = 130 =6546,215825(N)
→Frkn=0,2.Ft=0,2.6546,215825=1309,243165(N)