Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG TỜI KÉO
------------------------------------
Số liệu cho trước:
1.Lực kéo băng tải F = 8800 (N)
2. Vận tốc băng tải V = 0.65(m/s)
3. Đường kính tang D = 350 (mm)
4. Thời gian phục vụ lh = 20000 giờ
5. Số ca làm việc
soca = 2 ca
6. Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngồi: 30o
7. Đặc tính làm việc va đập êm.
I. Tính thơng số động học của hệ dẫn động:
1.Chọn động cơ điện :
a. Xác định công suất:
Công suất động cơ phải thoả mãn Pđ/c > Py/c
P .
P =P = ct
y/c td
*Pct Công suất trên trục công tác, theo CT(2.8)(2.10) và (2.11) (TL1) ta có
Trong đó: Py/c là công suất yêu cầu của động cơ
Với
Pct
F .V
1000
8800.0, 65
1000
5,72(kw)
*β: Hệ số tải trọng tương đương, tính theo cơng thức:
2
n Pi
t
n T t
i i i
i1 P1 t CK
i1 T1 t CK
Thay số các giá trị
Tmm = 1,4 T1
T2 = 0,7 T1
t1 = 4 h
t2 = 4 h
tCk=8 h
2
3
4
4
=> 1,4
12 0,72 0,86 1
8 3600
8
8
*η: Hiệu suất bộ truyền
n
i
i1
-1-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
2.3
TL1 ta có:
tr19
hiệu suất của ổ trượt
hiệu suất của ổ lăn
hiệu suất của bộ truyền xích
hiệu suất của bánh răng trụ
= 0,99 – 1
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Tra bảng
ηot
ηol
ηx
ηbr
ηk
=
=
=
=
0,98 – 0,99
0,99 – 0,995
0,95
0,96 – 0,98
Chọn
ηol
ηx
ηbr
ηk
ηot = 0,98
= 0,99
= 0,95
= 0,96
= 0,99
=> η = 0,98 . 0,95 . 0,993 . 0,962 . 0,99 = 0,83
P . 5,72.0,86
5,93(kw)
=> Py/c =Ptd = ct
0,83
vậy công suất yêu cầu là :Py/c = 5,93(kw)
b. Xác định tốc độ đồng bộ: nđb nsb
nsb = nct . usb
Với * nct =nct :tốc độ trục cơng tác, tính theo cơng thức :
60000 . v 60000.0,65
nct =
35,5(vong / phut )
.D
3,14.350
D= 350 (mm): Đường kính tang.
*usơ bộ = usbh . usbng
+, usbng: tỷ số truyền bộ truyền ngồi(Bộ truyền xích)
usbNg = 2—4, chọn Usbng = 3;
+, usbh: tỷ số truyền sơ bộ của hộp.
Theo bảng2.4 TL1 , với truyền động bánh răng trụ hai cấp
usbh = (8 – 40) , chọn usbh = 10
=> usơ bộ = usbh . usbng = 10.3 =30 (Vòng/phút)
=>nsb = 35,5.30 =1065(vòng/phút)
=>Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ thuộc dải 1000 (Vòng/phút)
Từ bảng 1-3[TL1] Chọn động cơ có ký hiệu : 4A132M6Y3
với các chỉ số như sau:
Công suat P = 7,5 kW
van toc quay: n db = n dc =968(V/p)
4A132M6Y3
T
k 2,0 K Tmm
1,4
T
m ax(T ,T )
1 2
dn
-2-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
2. Phân phối tỷ số truyền:
a. Xác định tỷ số truyền chung:
uchung
Mà
ndc 968
27, 27
n ct 35, 5
u
.u
u
chung Hop Ngoai
u
u
Ngoai
Ta có
3
xich
u
Hop
u
chung
u
27,27
3
9,09
Ngoai
Uh = U1.U2
U1,U2 là tỷ số truyền cặp bánh răng 1 và 2(cấp nhanh và cấp chậm)thường chọn
U1>U2
b. Phân phối tỷ số truyền:
Theo yêu cầu về bôi trơn chỗ ăn khớp của các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc. Cụ
thể là hai bánh răng lớn của hai cấp đều phải được bôi trơn, nhưng chú ý là bánh răng lớn
của cấp nhanh do tốc độ quay lớn hơn nên phải ngập trong dầu ít hơn tránh lãng phí do
tổn thất khuấy dầu.
Theo kinh nghiệm ta chọn
U1 = (1,2-1,3)U2
Với Uh = U1.U2 = 9,09
Do đó dựa vào đồ thị 3.18(Tl1)
ta có thể phân phối sơ bộ tỷ số truyền như
u
u 3,4
1
chung 27, 27
u
u
3,08 (2 5)
sau u
=>
Ngoai
xich
2, 6.3, 4
u .u
2 2,6
1 2
3. Tính tốn các thơng số động học :
a. Cơng suất:
Cơng suất Pi tính từ trục công tác về trục động cơ .
Với hộp khai triển thường ta có :
F .v 8800.0,65
5,72(kW )
Pct
1000
1000
P
5,72
P ct
6,14(kW )
3 x.
0,98.0,95
ot
P
3 6,14 6,46(kW )
P
2 .
Br ol 0,99.0,96
-3-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
P
6,46
2
6,8(kW )
P
1 . 0,96.0,99
Br ol
P
6,8
P' 1
6,94(kW )
dc
.
0,99.0,99
ol k
b. Tốc độ quay:
Tốc độ quay tính từ trục động cơ đến trục cơng tác:
n1 = nđc = 968(vòng/ phút)
n 968 Vg / p
dc
n
968
n 1
284,71 Vg / p
2 u
3, 4
1
n
284, 71
109,5 Vg / p
n 2
3 u
2,6
2
n
109,5
35,55 Vg / p
nct 3
3, 08
u
xich
c. Mômen xoắn trên trục:
P
Ti 9,55.10 6 i Boqua
ni
Mômen xoắn trên trục động cơ:
P'
'
6
T 9,55.10 dc 9,55.10 6 6,94 68467,98 N.mm
dc
968
n
dc
Mômen xoắn trên trục 1:
P
6,8
67086,78 N .mm
T 9,55.106 1 9,55.106
1
968
n
1
Mômen xoắn trên trục 2:
P
T 9,55.106 2 9,55.10 6 6,46 21668716 N .mm
2
n
284,71
2
Mômen xoắn trên trục 3:
P
T 9,55.10 6 3 9,55.10 6 6,14 535497,72 N .mm
3
n
109,5
3
Mômen xoắn trên trục công tác:
P
Tct 9,55.106 ct 9,55.10 6 5,72 1536596,34 N .mm
nct
35,55
-4-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Bảng thông số động học:
P (kW)
Động cơ
6,94
u
n (Vg/p)
T (N.mm)
uk = 1
968
68467,98
1
6,8
2
6,46
3
6,14
Công tác
5,72
u1 = 3,4
u2 = 2,6
uxich =3,08
968
284,71
109,5
35,55
67086,78 216687,16 535497,72 1526596,34
-5-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
II. Tính tốn bộ truyền ngồi
Bộ Truyền xích
Ta có:
Cơng suất làm việc:
P = P3 = 6,14 (kW)
Tốc độ quay:
n = n3 = 109,5 (Vg/p)
Tỉ số truyền:
u = uxích = 3,08
Mơmen xoắn trên trục động cơ:
Bộ truyền làm việc 2 ca, tải trọng va đập êm, góc nghiêng đường nối tâm với bộ
tryền ngồi là 30o.
1)Chọn loại xích :
Dựa vào u cầu của bộ truyền ngoài, tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, ta chọn dùng xích
con lăn 1 dãy.
2)Xác định thơng số của bộ truyền xích :
a.Chọn số răng đĩa xích:
Với u = 3,08 , tra bảng 5.4(TL1)
chọn số răng đĩa xích nhỏ z1 = 25(răng)
=> z2 = u.z1 = 3,08.25 = 77(răng)
chọn z2 =77(răng) < zmax =120(răng)
b.Xác định bước xích p:
Cơng suất tính tốn
Pt = P.k.kz.ksn
+ kz = 25/z1 = 25/25 = 1: hệ số răng.
với n01 = 50 (bảng 5.5(TL1))
+ kn = n01/n = 50/109,5 =0,46
+ k = ko.ka.kđc.kbt.kđ.kc = 1.1.1.1,3.1,25.1,25 =2,03125
với kết quả tra bảng(5.6(TL1))
ko = 1 :góc nghiêng 30o < 40o
ka = 1 :chọn a = 40p
kđc= 1 :xích điều chỉnh được
kđ =1 :tải trọng va đập êm
kc =1,25 :bộ truyền làm việc 2 ca
kbt =1 :môi trường làm việc có bụi, chất lượng bơi trơn II
Thay số vào ta được :
=>Pt = P.k.kz.kn = 6,14.1,25 .1 .0,46 3,53 < P 5,83(kW)
Theo bảng 5.5(TL1) với n01 = 50(v/p) ,chọn bộ truyền xích con lăn 1 dãy có bước xích
p= 31,75(mm)
c.Khoảng cách trục và số mắt xích :
Chọn sơ bộ a= 40p =40 .31,75 = 1270(mm)
Số mắt xích x :
-6-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
2
a ( z1 z2 ) ( z2 z1 ) . p
2.
x
p
2
4. 2.a
x
2.1270 (25 77) (77 25)2.31,75
132,71
31,75
2
4.3,14 2.1270
Lấy số mắt xích chẵn xc = 132(mắt xích)
Theo cơng thức (5.13) ta tính lại khoảng cách trục
2
(z z )
2
a 0,25. p xc 0,5.( z z ) xc 0,5.( z z ) 2. 2 1
1 2
1 2
Thay số ta được
2
2
(77 25)
a 0,25.31,75132 0,5.(25 77) 132 0,5.(25 77) 2.
1258,44(mm)
3,14
Để xích khơng chịu một lực căng quá lớn , ta giảm bớt một lượng:
a (0,002 0,004) a (2,52 5,04)( mm)
chọn a = 1265(mm)
Số lần va đập của xích :
z .n
i 1 1 25.109,5 1,383 i 25 Bảng 5.9(TL1)
15. xc 15.132
3)Kiểm nghiệm xích về độ bền :
Theo công thức (5.15) về hệ số an toàn
s = Q/(kđ .Ft + Fo + Fv) s
với các thành phần như sau :
(bảng 5.2(TL1))
+Q :Tải trọng phá hỏng = 88,5(kN)
q
=
14,35(kg)
khối
lượng
1
mét
xích
(bảng 5.2(TL1))
+
+kđ= 1,2 : Làm việc trung bình
Ft 1000. p 1000. 6,14 4234,5(N )
+Ft : Lực vòng
v
1,45
z . p.n 25.31,75.109,5
với
v 1 1
1,45(m / s )
60000
60000
Lực căng do lực ly tâm gây ra:
+Fv
Fv qv 2 14,35.1,45 2 30,17( N )
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra
+Fo
Fo = 9,81. kf .q .a =9,81 .6.14,35.1258,44.10(-3)
=1062,93(N)
với kf =6 :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền
a- khoảng cách trục tính bằng m
-7-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Vậy
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
hệ số an toàn
88,5.103
s
14,33
1,2.4234,5 1062,93 30,61
Theo bảng 5.10(TL1) => s = 7 với n01 =50(v/p)
s > s => Bộ truyền xích đảm bảo bền .
4)Xác định các thơng số đĩa xích và lực tác dụng lên đĩa xích :
+> Đường kính đĩa xích
Theo cơng thức (5.17) và bảng (13.4)(TL1):
Đường kính vịng chia :
31,75
d p
253,45( mm)
1
3,14
sin z sin 25
1
d2 p 31,75 778, 40( mm)
3,14
sin sin
z2
77
d a1 p. 0,5 cot g ( / z1) 31,75. 0,5 cot g (3,14 / 25) 267,33(mm )
d a1 p. 0,5 cot g ( / z2 ) 31,75. 0,5 cot g (3,14 / 77) 793,63(mm )
d f 1 d1 2r 253,45 2.9,62 234,2(mm )
d f 2 d 2 2r 778, 40 2.9,62 757,8(mm )
với r= 0,5025d1 +0,05 = 0,5025. 19,05 +0,5 = 9,62(mm) với d1=19,05(bảng 5.2(TL1))
+)Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
H 0,47
với
k r .(Ft .k
dd
A.k
F ).E
vd
H
d
kr = 0,42 (Phụ thuộc z1 =25)
Ft = 4234,5(N)
kđ = 1 hệ số tải trọng động
Fvđ = 13.10-7.n.p3.m = 13. 10-7. 109,5. 31,753. 1 =4,56(N)
m=1 dãy xích
2.E .E
E 1 2 mômen đàn hồi
E1 E 2
E1, E2 là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa
E1 E2 2,1.10 5 E E
2.(2,1.105 )2
2,1.105 (Mpa)
5
5
2,1.10 2,1.10
-8-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
A= 262(mm2)
Kd =1( 1 dãy)
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
bảng 5.12(TL1)
0,42.(4234,5.1 4,56).2,1.10 5
561,46( MPa)
H 1 0,47
262.1
với ứng suất tiếp xúc cho phép H 600(MPa )
=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 1
Tương tự với H 2 (Với kr = 0,24)
=>
0,24.(4234,5.1,25 4,56).2,1.105
H 2 0,47
474,5( MPa) H
262.1
=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 2
=> Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc .
+)Lực tác dụng lên trục
Fr =kx.Ft = 1,15.4234,5 = 4973,175(N)
với kx = 1,15 (góc nghiêng <40o)
-9-
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
III. THIẾT KẾ HƠP GIẢM TỐC
Số liệu tính tốn:
- Cơng suất : P1 = 6,8 (kW)
- Tốc độ quay : n1 = 968 (vòng/phút)
- Momen xoắn : T1 =67086,78(Nmm)
- Tỷ số truyền : u1 = 3,4
- Thời gian phục vụ : Lh = 20000 (giờ)
T ÍNH TỐN:
1. Chọn vật liệu :
Theo bảng 6.1 [TL1] chọn :
- Bánh nhỏ : Thép C45 tơi cải thiện có :
Độ cứng : HB = 241 … 285 HB
Giới hạn bền : b1 = 850 Mpa
Giới hạn chảy : ch1 = 580 Mpa
- Bánh lớn : Thép C45 tôi cải thiện :
Độ cứng bền : b 2 = 750 Mpa
Giới hạn chảy : ch 2 = 450 Mpa
2. Xác định ứng suất cho phép :
Đối với thép khơng hố bền bề mặt nhiệt luyện bề mặt, theo bảng 17.7 [giáo trình
CTM1] ta có :
- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc :
H lim 2.HB 70
Theo bảng 6.2 [TL1] :
Hệ số an toàn tiếp xúc : SH = 1,1
- Giới hạn bền uốn :
Fo lim 1,8.HB
Hệ số an toàn uốn : SF = 1,75
Suy ra :
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 260 (HB)
Bánh lớn HB2 = 230 (HB)
các giới hạn bền mỏi tiếp xúc và uốn :
Bánh nhỏ :
Ho lim1 = 2.260 + 70 = 590 (Mpa)
Fo lim1 = 1,8.260 = 441 (Mpa)
Bánh lớn :
- 10 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Ho lim 2 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa)
Fo lim 2 = 1,8.260 = 414 (Mpa)
* Theo công thức 6.5 [TL1] :
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở :
2,4
NHO = 30. H HB
NHO1 = 30.2452,4 = 1,6.107
NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107
Ta lại có :
* Theo cơng thức 6.7 [TL1] : Số chu kỳ thay đỏi ứng suất tương dương
3
T
NHE = 60.c. i .ni .t i
i1 Tmax
n
Hay :
3
T
t
ti . i .ni . n i
NHE = 60.c. i1 i1 Tmax
ti
n
n
i 1
3
T t
ti . i . n i
NHE2 = 60.c.n2. i1 i1 Tmax
ti
n
n
i 1
trong đó c - số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
Thay số :
968
3 4 3 4 3 4
1.
0,8 . = 81,67.106 > NHo2
NHE2 = 60.1.20000. 3, 4 1, 4 .
8.3600
8
8
KHL2 = 1
Tương tự NHE1 > NHo1 KHL1 = 1
Theo công thức 6.1a [TL1] :
Xác định sơ bộ ứng suất :
H
o
H lim
.K HL
SH
590.1
536, 4 (Mpa)
1,1
530.1
481,8 (Mpa)
H 2
1,1
H lim 481,8 (Mpa)
H 1
Theo công thức 6.12 [TL1] với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng :
- 11 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
H
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
536, 4 481,8 509,1
H 1
H 2
2
2
(Mpa)
H 509,1 Mpa < 1,25. H 2 = 602,25 (Mpa) thoả mãn
Với cấp chậm dùng bánh răng trụ răng thẳng, tương tự cấp nhanh ta cũng tính được N HE
> NHo
suy ra
KHL = 1
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền :
'
H H 2 = 481,8 Mpa
* Theo cơng thức 6.7 [TL1] ta có :
Số chu kỳ thay đổi ứng suất uốn :
m
Ti F
NFE = 60.c.
.ni .ti
i1 Tmax
n
Trong đó :
c=1
c - Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
mF - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn mF = 6
6
T
t
t i . i . 3 i
NFE2 = 60.n2. i1 i1 Tmax
ti
3
3
i1
Thay số :
6
NFE2 = 60.105.883.17000. 1, 4 .
3
4
4
16. 0,8 6. = 6,8.107 > NFo = 4.106
8.3600
8
8
KFL2 = 1
Tương tự ta có :
NFE1 > NFo KFL1 = 1
Bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1
Theo công thức 6.2a [TL1] :
F F lim .
o
K FL .K FC
SF
Thay số :
441.1.1
252 (Mpa)
1, 75
414.1.1
236, 5 (Mpa)
1,75
F 1
F 2
Theo công thức 6.13 và 6.14 [TL1] :
Ứng suất quá tải cho phép :
H max
2,8ch
F max 0,8ch
- 12 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Thay số :
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
H max 2,8.ch2 = 2,8.450 = 1260 (MPa)
F1 max 0,8.ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)
F 2 max 0,8. ch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)
3. Tính tốn cấp nhanh : Bánh răng trụ răng nghiêng
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
Theo công thức 6.15a [TL1] :
T .K
1 H
a = Ka.(u1 + 1). 3
2
.u
.
1 ba
H
Trong đó :
ba = 0,3 (Chọn theo bảng 6.6 [TL1])
Ka = 43 (Chọn theo bảng 6.5 [TL1] đối với răng nghiêng)
Theo công thức 6.16 [TL1] : Hệ số bd
bd = 0,53. ba .(u1 + 1)
Thay số :
bd = 0,53.0,3.(3,4 + 1) 0,6996
Theo bảng 6.7 [TL1] (ứng với sơ đồ 3) Chọn K H = 1,1
* Khoảng cách trục (Sơ bộ) :
a = 43.(3,4 + 1).3
67087.1,1
509,12 .3, 4.0,3
= 123,65
(mm)
Chọn a
=130 (mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp :
- Modun : Theo công thức 6.17 [TL1] :
m = (0,01 0,02). a = (0,01 0,02).130 = 1,3 2,6
Theo bảng 6.8 [TL1] chọn modun theo thiêu chuẩn m = 2
- Góc nghiêng :
Chọn sơ bộ góc nghiêng = 10o cos = 0,9848
Theo công thức 6.31 [TL1] Số răng bánh nhỏ :
2.a .cos
2.130.0,9848
Z1 = m. u 1 = 2. 3, 4 1
= 29,1 răng
Chọn Z1 = 29
Số răng bánh lớn Z2 :
Z2 = u . Z1 = 3,4. 29 = 99 răng
Chọn số răng Z2 = 99 răng
Do đó tỷ số truyền thực tế :
- 13 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
99
29
Ut =
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
= 3,41
Tính lại chính xác :
Cos =
m. Z1 Z 2
3. 29 99
=
= 0,985
2.a
2.130
= 10,06 o = 10o3’48’’
Hệ số dịch chỉnh =0(Không dịch chỉnh )
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Theo công thức 6.33 [TL1] :
Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc :
2.T1 .K H . u1 1
b .u1.d 21
H = ZM.ZH. Z .
Với :
* ZM : Hệ số xét đến cơ tính của vật liệu
Theo bảng 6.5 [TL1] :
ZM = 274 Mpa1/3
*ZH : Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo công thức 6.34 [TL1] :
ZH =
2.cos b
sin 2. t
:góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
Theo bảng 6.35 [TL1] :
tg b = cos t. tg
với :
tg o
tg 20o
o
t = t = arctg
=
arctg
= 20,25
cos
0,985
tg b = cos t . tg b = cos(20,25o).tg(10,060) = 0,166
b = 9,450
Suy ra :
ZH =
2.cos 9, 450
sin 2.20, 28o
= 1,74
* Z : Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc
Theo công thức 6.38 [TL1] :
Z =
1
Vì : Hệ số trùng khớp dọc (Theo ct 6.37 [TL1])
- 14 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
=
=
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
.a .sin
b .sin
= ba
.m
.m
0
0,3.130.sin 10, 06
= 1,08 > 1
3,14.2
Trong đó :
: Hệ số trùng khớp ngang
Theo cơng thức 6.38b [TL1] :
1 1
= 1,88 3, 2. .cos
Z1 Z 2
1
1
= 1,88 3, 2. .0,985 = 1,43
29 99
Thay vào ct 6.38 [TL1] :
1
1, 43
Z =
= 0,84
* Đường kính vịng lăn bánh nhỏ :
2.a
ut 1 =
d 1
2.130
3, 4 1
= 58,96 (mm)
* v : vận tốc vịng
Theo cơng thức 6.40 [TL1] :
v =
.d 1.n1
m/s
6.104
thay số :
3,14.58, 96.968
= 2,99 (m/s)
60000
Với v = 3,42 m/s dùng cấp chính xác 8 (Theo bảng 6.13 [TL1])
v =
Theo bảng 6.14 [TL1] với cấp chính xác 8 và vận tốc vòng v < 5 m/s
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng : K H = 1,09
Theo công thức 6.42 [TL1] :
Cường độ tải trọng động :
H = H .go.v.
a
ut
với :
go = 56 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
H = 0,002 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
Suy ra :
H = 0,002.73.3,42.
130
= 2,07 N/mm
3, 41
- 15 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Theo công thức 6.41 [TL1] :
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp :
K H = 1 +
H .b . d1
2.T1 . K H . K H
b = a. ba = 130.0,3 = 39 mm chọn b = 39 mm
Thay vào công thức :
K H = 1 +
2,07.39.58, 96
= 1,03
2.67087.1,1.1, 09
Theo ct 6.39 [TL1] : Hệ số KH :
Kh = K H .K H .K H
KH = 1,1.1,09.1,03 = 1,23
Thay các giá trị KH , ZM , ZH , Z vào công thức 6.33 [TL1] ta được :
H = 274.1,706.0,782.
2.67087.1, 23. 3, 41 1
= 412,75(MPa)
0,3.130.3, 41.58,96 2
*Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :
Theo ct 6.1 [TL1] với vận tốc vòng v = 2,88m/s < 5 m/s
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng : Zv = 1
Với cấp chính xác động học là 8 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 cần
gia công đạt độ nhám :
Ra = 2,5 1,25 m
Do đó :
ZR = 0,95
Với đường kính da < 700 mm, hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh răng K xH =
1
Theo cơng thức 6.1 [TL1] và công thức 6.1a [TL1] :
H H .Zv .ZR . HxH
Thay số :
H = 509,.1.0,95.1 = 483,645 Mpa
H = 412,75 Mpa < H = 483,645 Mpa
Thoả mãn điều kiện tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Theo ct 6.43 [TL1] ta có :
Ứng suất uốn tại chân răng :
F 1 = 2.T1.KF. Y . Y . YF1.
1
b. d1. m
Trong đó :
KF : Hệ số tải trọng tính theo độ bền uốn
Y : Hệ số trùng khớp
Y : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng
- 16 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
YF 1 : Hệ số dạng răng
Theo bảng 6.7 [TL1] :
K F = 1,2
Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 2,88 m/s < 5 m/s, với cấp chính xác 8 ta có :
K F = 1,22
Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :
F = F .go.v.
a
ut
F = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
go = 56 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
Suy ra :
F = 0,006.56.2,88.
130
= 5,87 N/mm
3, 41
- Hệ số tải trọng động khi tính theo độ bền uốn :
K F = 1 +
K F = 1 +
F .b .d1
2.T1.K F .K F
5,87.0,3.130.56,82
= 1,066
2.67087.1, 2.1, 22
Do đó :
Hệ số :
- Với
K F = K F . K F . K F = 1,2.1,22.1,066 = 1,56
1
1
= 1,72 Y = =
= 0,58
1,56
- Với = 10,060
0
Y = 1 - 10,06
140
= 0,928
- Số răng tương đương :
29
Z1
=
= 28,7 =29 (răng)
3
3
cos (10, 06 0)
cos
99
Z2
=
= 98,34 =99(răng)
Zv2 =
3
3
cos
cos (10,06 o )
YF1 3,8
Theo bảng 6.18 [TL1] ta có : Các hệ số dạng răng :
YF2 3, 6
Zv1 =
Với m = 2 , Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất :
YS = 1,08 - 0,0695.ln(m) = 1,032 với mođun m=2
YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng YR = 1
KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với da < 400 mm)
Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]
Ứng suất uốn cho phép :
F1 F 1 .YR .YS .K xH = 252.1.1,032.1 = 260,064 (MPa)
F 2 F 2 .YR.YS.K xH = 236,5.1.1,032.1 = 244,068 (MPa)
- 17 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Thay F 1 , F 2 vào công thức 6.43 [TL1] ta được :
F 1 = 2.67087.1,56.0,58.0,95.3,8.
1
= 98,88 (MPa)
0,3.130.56,82.2
Y
3, 6
F 2 = F 1 . F2 = 98,88.
= 93,68 (MPa)
YF1
3,8
F 1 98,88 F 1 260,064( MPa)
F 2 93, 68 F 2 244,17( MPa)
Thoả mãn điều kiện bền uốn
e. Kiểm nghiệm về quá tải :
Ta có :
Hệ số quá tải :
Tmax
Kqt = T = 1,4
dn
Theo ct 6.48 [TL1] :
H 1max = H . Kqt = 483,645. 1, 4 = 592,34(MPa) < H max =1260 (MPa)
Theo ct 6.49 [TL1] :
F1max = F1. Kqt = 102,84.1,4 = 154,26 (MPa)
F 2 max = F 2 .Kqt = 97,43.1,4 = 146,145(MPa)
F 1max 154, 26 F 1 max
F 1max 146,145 F 1 max
Thoả mãn điều kiện về q tải
*Các thơng số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng:
*Bảng các thông số :
Tên gọi
Kí hiệu
Kích thước
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng
a1
a1 = 130
m
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính chia
x
d
Đường kính đỉnh răng
da
Đường kính đáy răng
df
m = 2
b = 39
ut = 3,41
= 10o3’48’’
Z1 = 29
Z2 = 99
x1 = x2 = 0
d1 = 58,88
d2 = 201,02
da1 = 62,88
da2 = 205,02
df1 = 53,88
df2 = 196,02
b
ut
Z
Đơn
vị
mm
mm
mm
mm
Độ
Răng
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
- 18 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Trong đó :
- Đường kính chia :
m .Z 1
2.29
=
= 58,88 (mm)
0, 985
cos
m.Z 2
2.99
d2 =
=
= 201,02 (mm)
0, 985
cos
d1 =
- Đường kính đỉnh răng :
da1 = d1 + 2.m = 58,88 + 2.2 = 62,88 (mm)
da2 = d2 + 2.m = 201,02 + 2.2 = 205,02 (mm)
- Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – 2,5.m = 58,88 – 2,5.2 = 53,88 (mm)
df2 = d2 – 2,5.m = 201,012– 2,5.2 = 196,02 (mm)
5. Tính tốn cấp chậm : Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
Theo công thức 6.15 [TL1] :
a = Ka.(u2 + 1). 3
T2 .K H
H 2 .u2 . ba
Với :
ba = 0,3 (Chọn theo bảng 6.6 [TL1])
Ka = 49,5 (Chọn theo bảng 6.5 [TL1] - Đối với răng thẳng)
bd = ba .0,53.(u + 1) = 0,3.0,53.(2,6 + 1) = 0,5724
Theo bảng 6.7 [TL1] Chọn K H = 1,06 (Sơ đồ 5)
- Tỷ số truyền cấp chậm :
uh
(uh , ucn
u2 = u
1
tỷ số truyền của hộp và cấp nhanh)
Suy ra :
9,09
u2 = 3, 4 = 2,6
Vận tốc quay n trên trục :
n1
968
= 284,71 (vòng/phút)
n2 = u
3, 4
2
Momen xoắn trên trục chủ động của cấp chậm :
P2
6, 46
T1 = 9,55.106. n = 9,55.106. 284,71 = 216687(Nmm)
1
Thay vào công thức 6.15 [TL1] ta được :
- 19 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Sơ bộ khoảng cách trục :
a 2 = 49,5.(2,98 + 1). 3
216687.1, 06
481,8
2
.2,6.0,3
= 192,91 (mm)
Chọn a 2 = 192 (mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp :
- Môđun :
m = (0,01 0,02) a 2 = 1,9 3,8
Theo quan điểm thống nhất trong thiết kế, chọn môđun tiêu chuẩn của bánh răng cấp
chậm bằng môđun của cấp nhanh : vậy :
m = 2
- Số răng bánh nhỏ :
2.192
2.a2
z1 = m u = 2. 2,6 1 = 53,33 (răng)
. 2 1
Chọn z1 = 53 răng
- Số răng bánh lớn :
z2 = u.z1 = 2,6.53 = 137,8
Chọn z2 = 138 răng
Khi đó khoảng cách trục :
m.(z1 z2 )
2.(53 138)
=
= 191 (mm)
2
2
a =
Lấy a = 195 (mm)
Hệ số dịch tâm :
a
195
y = 2 0,5 z1 z 2 =
- 0,5.(53 + 138) = 2
m
2
Theo công thức (6.23) TL1
1000. y
1000.2
ky = ( z z ) (53 138) 10, 47
1
2
Theo bảng (6.10a) TL1 , tra nội suy ta dược kx = 0,77
=> Hệ số giảm đỉnh răng (theo công thức (6.24) TL1 )
k x .Z t 0,77.(53 138)
0,147
1000
1000
Theo công thức (6.25) TL1 ) tổng hệ số dịch chỉnh
∆y =
xt = y + ∆y = 2 + 0,147 = 2,147
Hệ số dịch chỉnh bánh 1 :
x1 =0,5. x t
( z2 z1 ). y
(138 53).2
0,5. 2,147
0,63
(z1 z 2 )
191
- 20 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Hệ số dịch chỉnh bánh 2 :
x2 = xt –x1 = 2,147 – 0,63 =1,517
cos t =
- Góc ăn khớp :
Thay số :
Z t .m .cos
2. a 2
53 138 .2.cos 20 o
Cos t =
2.191
(Công thức 6.27 [TL1])
0,94 t = 200
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Theo công thức 6.33 [TL1] :
- Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc :
H = ZM.ZH. Z .
2.T2.KH . u 2 1
b .u2 .d 22
Trong đó :
u2 : Tỷ số truyền thực của bộ truyền cấp chậm
z2
138
u2 = z =
= 2,604
53
1
b :chiều rộng vành răng
b = bd .a 2 =0,3 .195 =58,5(mm)
Theo bảng 6.5 [TL1] :
ZM = 274 MPa1/3
ZH : Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
ZH =
2.cos b
=
sin(2. t )
2
sin(2. t )
chọn b =59 (mm)
(răng thẳng b = 0 )
2
= 1,76
sin(2.20 o )
ZH =
Với bánh răng thẳng, Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc :
Z
=
4
3
(Công thức 6.36a [TL1])
với :
1 1
= 1,88 3, 2 .cos =
z1 z2
4
4 1,8
Z =
=
= 0,86
3
2
1
1
1,88 3, 2. 53 138 .1 = 1,8
- Đường kính vịng lăn bánh nhỏ :
2.a 2
2.195
d 2 =
=
= 108,22 mm
u2 1
2,604 1
- Vận tốc vòng v :
- 21 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
v =
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
3,14.108, 22.284, 71
.d 2 .n 2
=
= 1,61 m/s
60000
60000
Theo bảng 6.13 [TL1] ta chọn cấp chính xác 9, do đó theo bảng 6.16 [TL1] :
Go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng)
H = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
Suy ra :
- Cường độ tải trọng động H (Công thức 6.42 [TL1]):
H = 0,006.73.1,61.
195
2,604
= 6,11
Do đó : Hệ số kể đến tải trọng động quy xuất hiện trong vùng ăn khớp K H :
K H = 1 +
K H = 1,04
K H = 1 +
H .b .d2
(Công thức 6.41 [TL1])
2.T2. K H . K H
K H = 1,1 (Bảng 6.14 [TL1])
6,11.58, 5.108, 22
1, 08
2.216687.1, 06.1,1
Theo công thức 6.39 [TL1] : Hệ số : K H = K H . K H . KH
K H = 1,04.1,1.1,08 = 1,23
Thay các giá trị tính được vào ct 6.33 [TL1] ta được :
H = ZM.ZH. Z .
2.T2 .K H . u2 1
b .u2 .d 22
H = 274.1,730.0,862.
2.216687.1, 23. 2, 604 1
58,5.108, 222 .2,604
= 430,36 (MPa)
Theo công thức 6.1 [TL1] với vận tốc vòng v = 1,61 m/s < 5 m/s Hệ số xét đến
ảnh hưởng của vận tốc vịng : Zv = 1
- Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần
gia cơng đạt độ nhám :
RZ = 10 40 m
Do đó ZR = 0,9
- Với đường kính bánh dẫn da < 700 mm Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích
thước bánh răng
KxH = 1
Do đó theo cơng thức 6.1 và ct 6.1a [TL1] :
H = H .Zv.ZR.KxH
H = 481,8.1.0,9.1 = 433,6 (MPa)
H = 430,36 MPa < H = 433,62 Mpa
Thoả mãn điều kiện tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Theo ct 6.43 [TL1] ta có :
- 22 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Ứng suất uốn tại chân răng :
1
F 1 = 2.T2.KF. Y . Y . YF1.
b. d 2 . m
Trong đó :
KF : Hệ số tải trọng tính theo độ bền uốn
Y : Hệ số trùng khớp
Y : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng
YF 1 : Hệ số dạng răng
Theo bảng 6.7 [TL1] :
K F = 1,06
Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 1,61 m/s < 2,5 m/s, với cấp chính xác 9 ta có
K F = 1,37
Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :
F = F .go.v.
a
ut
F = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
Suy ra :
F = 0,006.73.1,61.
195
= 6,06 N/mm
2,604
- Hệ số tải trọng động khi tính theo độ bền uốn :
F .b . d 2
K F = 1 +
2.T2 .K F .K F
K F = 1 +
6, 06.58,5.108, 22
1, 061
2.216687.1, 06.1,37
Do đó :
Hệ số :
- Với
K F = K F . K F . K F = 1,06.1,37.1,061 = 1,54
1
1
= 1,8 Y = =
= 0,56
1,8
YF1 3, 6
Theo bảng 6.18 [TL1] ta có : Các hệ số dạng răng :
YF2 3, 58
Với m = 2 , Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất :
YS = 1,08 - 0,0695.ln(m) = 1,032 với mođun m=2
YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng YR = 1
KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với da < 700 mm)
Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]
Ứng suất uốn cho phép :
- 23 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
F1 F 1 .YR .YS .K xH = 252.1.1,03.1 = 259,56 (MPa)
F 2 F 2 .YR.YS.K xH = 236,6.1.1,03.1 = 243,698 (MPa)
Thay F 1 , F 2 vào công thức 6.43 [TL1] ta được :
F 1 = 2.216687.1,54..0,56.1.3,6.
1
= 59 (MPa)
58,5.195.2
Y
3, 58
F 2 = F 1 . F2 = 59.
= 58,67 (MPa)
YF1
3, 6
F 1 59 F 1 259,56( MPa)
Thoả mãn điều kiện bền uốn
F 2 42, 42 F 2 243, 698( MPa)
e. Kiểm nghiệm về quá tải :
Tmax
Hệ số quá tải :Kqt = T = 1,4
dn
Theo ct 6.48 [TL1] :
H 1max = H . Kqt = 343,95. 1, 4 = 407(MPa)< H max =1260 (MPa)
Theo ct 6.49 [TL1] :
F1max = F1. Kqt = 59.1,4 = 82,6 (MPa)
F 2 max = F 2 .Kqt = 58,67.1,4 = 82,138(MPa)
F 1max 82,6 F 1 max 464( MPa)
F 1max 82,138 F 1 max 360( MPa)
Thoả mãn điều kiện về q tải
*Các thơng số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng:
*Bảng các thơng số :
Tên gọi
Kí hiệu
Kích thước
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng
a1
a1 = 195
m
Hệ số dịch chỉnh
x
Đường kính chia
d
Đường kính đỉnh răng
da
Đường kính đáy răng
df
m = 2
b = 58,5
ut = 2,604
= 00
Z1 = 53
Z2 = 138
x1 = 0,63
x2 = 1,517
d1 = 106
d2 = 276
da1 = 108,56
da2 = 279,467
df1 = 101,56
df2 = 272,476
b
ut
Z
Đơn
vị
mm
mm
mm
mm
Độ
Răng
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
- 24 -
Đồ án CTM – Gv hướng dẫn : Đỗ Đức Nam
Sv thực hiện: phạm xuân chiến
Cơ điện tử 2-K49 DHBKHN
Trong đó :
- Đường kính chia :
m .Z 1
2.53
=
= 106 (mm)
cos
1
m.Z 2
2.138
=
= 276 (mm)
d2 =
cos
1
d1 =
- Đường kính đỉnh răng :
da1 = d1 + 2.(1+x1)m = 106 + 2.(1+0,14-0,5).2 = 108,56(mm)
da2 = d2 + 2.( 1+x2)m = 238 + 2.(1+0,380).2 = 279,476 (mm)
- Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – (2,5-2.x1).m = 80 – (2,5 - 2.0,14).2 = 101,56 (mm)
df2 = d2 – (2,5-2.x2).m = 238 – (2,5 - 2.0,369).2 = 272,476 (mm)
IV. THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC
Sơ đồ dặt lực trong hộp giảm tốc
- 25 -