Đồ án chi tiết máy 2 cấp khai triển

Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

MỤC LỤC

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[I]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn hệ dẫn động cơ khí, tập I, NXB Giáo
dục, 1999.
[II]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn hệ dẫn động cơ khí, tập II, NXB Giáo
dục, 1999.
[III]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo
dục.

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

ĐỀ SỐ 01:

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

SVTH:Trần Văn Hùng

GVHD: Nguyễn Thái Dương

Trang |


Đồ án chi tiết máy

SVTH:Trần Văn Hùng

GVHD: Nguyễn Thái Dương

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

CHƯƠNG 1. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI
TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. Tính chọn động cơ điện:
1.1.1. Để chọn động cơ phù hợp ta cần xác định được 2 thông số sau:
+ Công suất cần thiết trên trục động cơ (Nct)
+ Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ ( nsb)
•

Ta có cơng suất làm việc:

N=

Pv
9000.0,8
=
=7.2[kW ]
1000
1000

•

Trong đó:

P: lực kéo băng tải [N] = 9000
v: vận tốc băng tải [m/s]. = 0,8
•

Hiệu suất truyền động :

η=ηnốitrục . η2br .η 4ổ lăn . ηđai =1.0,952 . 0,964 .0,93=¿ 0.712
•

Ta có:

Hiệu suất của mỗi cặp ổ lăn: ηol=0,96
Hiệu suất khớp nối: ηkn =1
Hiệu suất bộ truyền đai: : ηđ =0,93
Hiệu suất bộ truyền bánh răng: ηbr =0,95
•

Suy ra:

Cơng suất cần thiết:

N ct =

N
7.2
=
=10.11[kW ]
η 0,712

Số vòng quay đồng bộ ndb:

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |

Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

*Số vòng quay của trục công tác:
nlv =

60000.v 60000.0,8
v
=
=66,42( ) v: Vận tốc băng tải (m/s)
πD
π.230
ph

D: Đường kính tang (mm)
*Tỉ số truyền tồn bộ uT:
uT =uh .u đ =8.3=24

uh: tỉ số truyền hộp giảm tốc 8…40

uđ: tỉ số truyền bộ truyền đai dẹt 2…4
*Vòng quay đồng bộ:
nđb=nlv . uT =66,42.24=1594,08 (

v
)
ph

1.1.2. Chọn động cơ:
Cần phải chọn động cơ điện có cơng suất lớn hơn Nct. Trong tiêu chuẩn
động cơ điện có nhiều loại thỏa mãn điều kiện này.
- Ta xác định được Nct

≥

10,11 (KW)

nđb = 1594,08 (v/ph)
Tên

Kiểu động
cơ

Cơng
suất
[kW]

Vận tốc
[vịng/ph
út]

Động cơ điện được bảo vệ loại A0C2

A0C2-52-4

11

1350

1.2.

Phân phối tỷ số truyền

•

•

Tỉ số truyền chung của tồn hệ thống :

i chung =

nđc 1350
=
=20,32
nlv 66,42

Trong đó: + nđc là số vòng quay động cơ đã chọn ( v/ph).
+ nlv là số vịng quay của trục cơng tác (v/ph).
i
Ta có : chung = ingoai . i hop

i ngoai : Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài HGT
i hop : Tỷ số truyền của các bộ truyền bên trong HGT
i ngoai =

i đai = 2 ( i ngoai = 2 đến 4 )

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy
i hop

GVHD: Nguyễn Thái Dương

i chung
i dai

=

=

20,32
= 10,16 ( thỏa mản điều kiện tỷ số tuyền thường
2

dùng của 1 số HGT : hai cấp bánh răng trụ : 8 – 30)
Ta có
i hop
= i nhanh . i cham
i nhanh

: Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh

i cham : Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm.

- Với HGT bánh răng trụ 2 cấp khai triển (Đề 1,2):
Để 2 bánh bị dẫn của cấp chậm và cấp nhanh được ngâm dầu, nên lấy:
i nhanh = (1,2 – 1,3). i cham
i nhanh=1,3. i cham

Mà ta có i hop=inhanh . icham = 1,3.i cham .i cham

√ √

i hop
10,16
Suy ra: icham= 1,3 = 1,3 =2,79
i nhanh=2,79.1,3=3,64

1.3.

Lập bảng đặc tinh:

1.3.1. Số vịng quay của các trục:
•

Trục I (trục vào):

n I=
•

ndc
i đaithang

1350

=675[vịng / phút ]
2

Trục II (trục trung gian):

n II =
•

=

nI
i nhanh

=

675
≈ 185,4 [ vịng/ phút]
3,64

Trục III (trục ra):

n III =

n II
i cham

=

185,4
≈ 66,45[ vịng/ phút ]

2,79

1.3.2. Cơng suất trên đầu vào của các trục:
SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy
•

GVHD: Nguyễn Thái Dương

Trục I:

N I =N dc . η I =N dc . η đaithang . ηổ lăn =11.0,93 .0,96=9,82[kW ]
•

Trục II:

N II =N I . η II =N I . ηổ lăn .η br=9,82.0,96 .0,95 ≈ 8,95[kW ]
•

Trục III:

N III =N II . ηIII =N II .η ổ lăn . ηbr =8,95.0,96 .0,95 ≈ 8,15

[kW ]

1.3.3. Momen xoắn trên các trục:

P đc

•

6
Tđc = 9,55. 10 . nđc

•

6
T1 = 9,55. 10 . n1

•

6
T2 = 9,55. 10 . n2

•

6
T3 = 9,55. 10 . n3

P1
P2
P3

11

6
= 9,55. 10 . 1350 = 77814,8 (N.mm)

9,82

6
= 9,55. 10 . 675

8,95

6
= 9,55. 10 . 185,4

8,15

6
= 9,55. 10 . 66,4

= 138934,8 (N.mm)
= 461016,7 (N.mm)
= 1172176,2 (N.mm)

Bảng thơng số
Trục
Động cơ

I

II

III

Thơng số
I

i đ =2

n [vịng/ phút]

ndc =1350

SVTH:Trần Văn Hùng

i nhanh=3,64
n I =675

n II =185,4

i cham=2,79
n III =66,4

Trang |


Đồ án chi tiết máy

N

[kW ]

GVHD: Nguyễn Thái Dương

N dc =11

SVTH:Trần Văn Hùng

N I =9,82

N II =8,95

N III =¿
8,15

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI BỘ TRUYỀN
ĐAI
2.1. Thiết kế bộ truyền đai thang:
2.1.1. Chọn dạng đai
+ Các thông số của động cơ và tỷ số của bộ truyền đai
nđc = 1350 (v/ph)
Pđc = 11 (kW)
uđ = 2
- Ta chọn loại đai là đai hình thang thường loại Б

Tính đường kính bánh đai nhỏ:
3

3
+) d1 = (5,2…6,4). √ T 1 = (5,2…6,4). √ 49226,8 = (190,6…234,57)

- Theo tiêu chuẩn chọn d1= 230 mm
- Vận tốc của đai là:
v=

π. d 1 . nđc π.230.1350
m
=
=16,2
60000
60000
s

v max =25(

( )

- Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc cho phép:

m
)
s

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |

Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

+ Đường kính bánh đai lớn
d 2=u đ .

d1
2.230
=
=467(mm) - Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 450 mm
( 1−ε ) 1−0,015
u=

- Tỉ số truyền thực tế là :

d 2 450
=
≈ 1,95
d 1 230

2.1.2. Khoảng cách trục a:
0,55 ( d 1 +d 2 ) +h ≤ a ≤2(d 1+ d2 )

0,55 ( 230+450 )+10,5 ≤ a ≤ 2(230+450)

374 ≤ a ≤1360

- Theo tiêu chuẩn ta chọn a = 450 mm (vì a/d2=1)

2.1.3. Chiều dài đai L:
L=2 a+ π

d1 + d2 (d 2−d1 )2
+
2
4a

2

L=2.450+ π

(230+ 450) (450−230)
+
=2075,7(mm) - Theo tiêu chuẩn chọn
2
450

L= 2000 mm
 Xác định lại khoảng cách trục a
a=
λ=L−

π ( d1 +d 2 )
2

λ + √ λ2−8 Δ2
Với
4

=2000−

π ( 230+ 450 )
=931.85
2

Δ=

(d 2−d 1) ( 450−230)
=
=110 mm Vậy
2
2

a=

931,85+ √ 931,852−8. 2302
=452 mm
4

(Giá trị a vẫn thỏa mãn trong giá trị cho phép)
Vậy a= 450mm thõa mãn.
Góc ơm α 1 trên bánh đai nhỏ:

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

α 1=180°− ( d 2−d 1 ) .

GVHD: Nguyễn Thái Dương
°

°

57
57
=180°−( 450−230 ) .
=152° vì
a
450

α 1 ≥ 120°

nên thõa

mãn điều kiện

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

2.1.4. Xác định số đai Z:

Pđc . K đ

[ P o ] . C α . Cl . Cu .C z * Pđc= 11 kW: Cơng suất trên trục bánh dẫn cũng chính
là cơng suất động cơ
* [Po]= 5,53kW : Cơng suất có ích cho phép ( hình 4.19)
vì v =16,2∧d 1=230
* Kđ= 1,25:Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng
* Cα= 1-0,0025(180-α1)=1-0,0025(180-152)=0,93: Hệ số xét đến ảnh
hưởng của góc ơm
* Cl: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L
Ta có

l 2000
=
=0.89
l 0 2240

với l0 là chiều dài thực nghiệm bảng 4.16 vậy Cl =

0,95
* Cu : Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền

u ≈ 1,95=¿ Cu=1,12

* Cz : Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đồng đều tải trọng
cho các dây đai
Dựa vào bảng 4.18 chọn Cz= 0.95 ( vì P/[P] =11/5,53 ≈ 1,9)
Vậy ta có:
z=

11.1,25
≈ 2,6 chọn z = 3
5,53.0,93.0 .95 .1,12.0,95

+ Chiều rộng bánh đai:
B = (z-1).t+2e = (3-1).19+2.12,5 = 63 (mm)
Tra bảng 4.21 ta có t = 19, e = 12,5
SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

+ Đường kính ngoài bánh đai
Bánh dẫn : da1 = d1+2ho = 230+2.4,2 = 238,4 (mm)
Bánh bị dẫn :da2 = d2+2ho = 450+2.4,2 = 458,4 (mm)
2.1.5. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
* Lực căng trên 1 đai:
F o=

780. Pđc . K Đ
+ F v Ta có Pđc= 11
v.C α . z

Kđ= 1,25
Cα= 0,93
v

= 16,2

z= 3
2
Fv=qm. v : lực căng do lực li tâm sinh ra

Tra bảng 4.22 ta có qm= 0,178 kg/m
2
Fv=0,178. 16,2 = 46,71 kgm/s2

Từ đó ta có:
F o=

780.11 .1,25
+ 46,71=283,99( N ) *Lực tác dụng lên trục
16,2.0,93 .3

Fr = 2Fo.z.sin(α1/2) = 2.283,99.3.sin(152/2) = 1584,2 ( N)

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

3.1. Chọn vật liệu và tính ứng suất cho phép:
3.1.1. Chọn vật liệu:
Đây là hộp giảm tốc chịu cơng suất trung bình nhỏ nên ta chọn vật liệu là
thép nhóm I có độ rắn HB<350, bánh răng thường hố hoặc tơi cải thiện .
Nhóm I có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện,
đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mịn.

•

- Theo bảng 6.1-Tr 92 [2], ta chọn:
Giới hạn

Giới hạn

Loại bánh
răng

Nhãn
Nhiệt luyện
hiệu thép

Nhỏ

45

Tôi cải thiện HB241..285

σ b1

Lớn

45

Tôi cải thiện HB192..240

σ b2

Độ rắn
bền

σb

Mpa

chảy
MPa

σ ch

σ ch1 = 580

=850

σ ch 2 = 450

=750

3.1.2. Xác định ứng suất tiếp xúc:
•

Theo bảng 6.2-Tr94 [1] : với thép 45, tôi cải thiện, đạt độ rắn HB 18..350, ta
có:
+ ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở :
=2.HB+70

σ H0 lim

+ Hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc: SH = 1,1
+ ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở:
+ hệ số an tồn khi tính về uốn:

SVTH:Trần Văn Hùng

SF

σ F0 lim

=1,8.HB

=1,75

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

•

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ:

•

Chọn độ rắn bánh răng lớn:
σ H0 lim3

= 2.

σ H0 lim 4

σ F0 lim3

σ F0 lim 4
•

= 2.

HB4

= 250
= 235, ta có:

+ 70 = 2.250 + 70 = 570 (Mpa)

HB4

= 1,8.

= 1,8.

+ 70 = 2.235 + 70 = 540 (Mpa)

HB3

HB4

= 1,8.250 = 450(MPa)

= 1,8.235 = 423 (Mpa)

Theo công thức 6.5[I]
N HoI
N HoII

•

HB3

HB3

, ta có:

2,4
2,4
7
= 30 H HBI = 30. 250
= 1,7. 10

( Chu kỳ )

2,4
2,4
7
= 30 H HBII = 30. 235
= 1,47. 10 ( Chu kỳ )

Theo công thức 6.7[I] N HE = 60.c

Ti
T max
¿
ni .t i
¿ .
¿
∑¿

chế độ tải trọng tĩnh ta

có:
T i , ni , t i

lần lượt là moment xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở

chế độ thứ I.
c số lần ăn khớp trong một vòng quay : c = 1
N HE

= 60.c. ni .t i

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương
σH

Do vậy theo công thức (6.1a)[I] : [

]=

8
bộ xác định được : N HEI = 60.1.675.20000 = 8,10 . 10

K HLI

¿

N HoI

→

, sơ

=1
N HEII

K HLII

.

K HL
SH

o

σ Hlim

8
= 60.1.185,4.20000 = 2,2248. 10

N HoII

¿

→

=1

•
570 .1
[ σ HI ] = 1,1 = 518,18 (MPa)
540 .1
[ σ HII ] = 1,1 = 490,91 (MPa)

•

Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng nên:
[ σ H ] =([ σ HI ]+ [ σ HII ])/2 = ( 518,18 + 490,91)/2 = 504,545 Mpa
Với cấp chậm sử dụng bánh răng thẳng và tính ra
= 1, do đó [ ]’ = [
] = 490,91 MPa.

•

Theo cơng thức 6.7[I]
ta có :

= 60.c

= 60.c.

Vì :

K HLII

nên

theo chế độ tải trọng tĩnh

( chu kỳ )

= 60.c.
= 4.

đều lớn hơn

(chu kỳ)

( đối với tất cả các loại thép)

N HEI

8
= 60.1.675.20000 = 8,10 . 10

N HEII

8
= 60.1.185,4.20000 = 2,2248. 10

¿

N HoI
¿

→

N HoII

K HLI

=1

→

=1

SVTH:Trần Văn Hùng

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

= 1 – Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, tải đặt một phía quay 1 chiều ;
= 1,75 theo (6.2a)[I] ta có:
[

σ FI

]=

σ oFlimI . K FC . K FLI
SF

[ σ FII ] =
•

=

450.1.1
1,75

σ oFlimII . K FC . K FLII

SF

=

= 257,14 MPa
423.1.1
1,75

= 241,71 MPa

Theo công thức (6.13)[I] và (6.14)[I] ta có ứng suất tải cho phép là :
= 2,8 .

= 2,8 . 450 = 1260 (MPa)

= 0,6 .

= 0,8 . 580 = 464 (MPa)

= 0,6 .

SVTH:Trần Văn Hùng

= 0,8 . 450 = 360 (MPa)

Trang |


Đồ án chi tiết máy

GVHD: Nguyễn Thái Dương

3.2. Tính tốn cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
3.2.1. Số liệu:
+

Cơng suất: P = 9,82 (kW)

+

Số vịng quay bánh dẫn: n I = 675 (vg/phút)

+

Moment xoắn: T I =77814,8 (N.mm)

+

Tỷ số truyền : u = 3,64

+

Thời gian làm việc : Lh = 20000 (Giờ)

+

Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số chiều rộng vành răng:
Theo bảng 6.6[I] ta có : ❑ba = 0,3
Suy ra :

❑bd

=

❑ba .(u+1)
2

=

0,3.(3,64+1)
2

= 0,696

Hệ số tập trung tải trọng: K β :
Dựa vào ❑bd , tra bảng 6.7 ta xác định được hệ số tập trung tải trọng chọn
sơ đồ 5:
KH β

= 1,03 ; K F β = 1,08

3.2.2. Khoảng cách trục:
- Đối với bánh răng trụ răng thẳng ta dùng công thức 6.15[I]:
a w2

. (u+1).

√

= 49,5.(3,64 +1).

√

=

Ka

SVTH:Trần Văn Hùng

T I . KH β

3

3

[σ H ]2 . u .❑ba
77814,8 .1,08
490,912 .0,35 .3,64

= 149,12 (mm)

Trang |