Nghiên cứu thiết kế, chế tạo tời cấp cứu và tời cấp cứu và tời cứu sinh phục vụ công tác cứu hộ trên biển

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ







BÁO CÁO KẾT QUẢ


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ


CẤP BỘ NĂM 2010











Tên đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tời cấp cứu và tời cứu sinh phục vụ
công tác cứu hộ trên biển”


Ký hiệu: 206.10.RD/HĐ - KHCN







Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ trì đề tài:
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
Chủ nhiệm đề tài:
NGUYỄN VĂN BÌNH




8736





Hà Nội - 2010

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ






BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẤP BỘ NĂM 2010




Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tời cấp cứu và tời cứu sinh phục vụ
công tác cứu hộ trên biển”

Ký hiệu: 206.10.RD/HĐ - KHCN


Nội dung kết quả trung gian:
Phần 1: Khảo sát chế độ làm việc của tời cấp cứu và tời cứu sinh.
Phần 2: Thuyết minh tính toán, lựa chọn thông số kỹ thuật của tời cấp

cứu và tời cứu sinh.
Phần 3: Bộ tài liệu thiết kế tời cấp cứu và tời cứu sinh



PHÒNG KT – KHCN ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(Ký, ghi rõ họ tên)




Nguyễn Văn Bình


Hà Nội - 2010

1
MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TỜI CẤP CỨU VÀ
TỜI CỨU SINH 3

1.1. Cơ sở để xác định các thông số làm việc của tời cứu sinh và tời cấp cứu. .3
1.1.1.Yêu cầu chung đối với tời cứu sinh, cấp cứu. 3
1.1.2. Dây cáp được sử dụng cho tời. 4
1.1.3. Yêu cầu đối với phanh 4
1.1.4. Yêu cầu đối với kết cấu cơ khí 4
1.2. Các chế độ làm việc của tời cứu sinh và tời cấp cứu 5

1.2.1. Chế độ treo xuồng. 5
1.2.2. Chế độ hạ xuồng: 6
1.2.3. Chế độ nâng xuồng bằng điện 7
CHƯƠNG II: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN THÔNG SỐ
KỸ THUẬT CỦA TỜI CẤP CỨU VÀ TỜI CỨU SINH. 9

2.1. Lựa chọn sơ đồ truyền động và phân phối tỷ số truyền của hệ thống truyền
động. 9

2.2. Tính công suất trên các trục: 10
2.2.1- Tính công suất trên trục tang: 10
2.2.2. Tính công suất trên trục trung gian: 10
2.2.3. Tính công suất trên trục ly hợp: 10
2.2.4. Tính công suất trên trục động cơ: 11
2.2.5. Chọn công suất của động cơ: 11
2.3. Tính lực tác dụng lên cáp: 11
2.3.1. Kiểm tra bền cho cáp: 11
2.3.2. Tính kiểm bền tang: 11
2.4. Tính nghiệm bền mối hàn 13
2.4.1. Tính cho mối hàn trên moay ơ 13
2.4.2. Tính mối hàn trên tang 14
2.5 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 16
2.5.1. Tính cặp bánh răng Trục ly hợp - Trục động cơ: 16
2.5.2. Tính cặp bánh răng Trục trung gian - Trục ly hợp: 18
2.5.3. Tính cặp bánh răng Trục trung gian - Trục tang 21
2.6 THIẾT KẾ TRỤC 23
2.6.1 Trục cụm động cơ 23
2.6.2 Trục ly lợp 27
2.6.3 Trục trung gian 32
2.6.4 Trục tang 37

2.7 TÍNH CƠ CẤU PHANH HÃM - LY HỢP 42

2
2.7.1 Xác định mô men trên trục ly hợp - trục phanh 42

2.7.2 Tính toán phanh ly tâm 42
2.7.3 Kiểm tra phần ly hợp ma sát nhiều đĩa 44
2.7.4 Tính khớp ly hợp một chiều 47
TÀI LIÊU THAM KHẢO 49

3
CHƯƠNG I: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TỜI CẤP CỨU VÀ
TỜI CỨU SINH.
1.1. Cơ sở để xác định các thông số làm việc của tời cứu sinh và tời cấp cứu.
Căn cứ vào Bộ luật quốc tế về trang bị cứu sinh (Bộ luật LSA –
THE
INTERNATIONAL LIFE – SAVING APPLIANCE CODE
), các thiết bị hạ và
nâng phương tiện cứu sinh lân tàu phải đáp ứng các yêu cầu sau:
1.1.1.Yêu cầu chung đối với tời cứu sinh, cấp cứu.
1.1.1 Trừ phương tiện hạ phụ đối với các xuồng cứu sinh hạ rơi tự do, mỗi
thiết bị hạ phải được bố trí sao cho phương tiện cứu sinh hoặc xuồng cấp cứu
được trang bị đủ mà nó phục vụ có th
ể hạ một cách an toàn trong những điều
kiện không thuận lợi khi tàu chúi đến 10
0
và đến 20

0
về bất kỳ phía nào khi:
Toàn bộ số người đã lên xuồng
Khi số thuyền viên trên tàu vận hành không đủ ở trên xuồng.
1.1.2. Bất kể yêu cầu ở mục 1.1.1 thế nào, các thiết bị hạ xuồng cứu sinh của
tàu dầu, tàu chở hoá chất và tàu chở khí có góc nghiêng cuối cùng lớn hơn
20
0
được tính toán theo MARPOL 73/78 và các khuyến nghị của tổ chức An
toàn Hàng hải thông qua bằng nghị quyết .
1.1.3. Thiết bị hạ không được phụ thuộc vào bất kỳ phương tiện nào khác
ngoài trọng lực hoặc cơ năng độc lập với nguồn năng lượng trên tàu để hạ
phương tiện xuồng cứu sinh hoặc xuồng cấp cứu khi nó phục vụ ở trạng thái
toàn tải cùng các trang thiết bị
cũng như ở trạng thái không tải.
1.1.4. Mỗi thiết bị hạ xuồng phải có kết cấu sao cho công việc bảo dưỡng
thường xuyên phải thuận tiện, tất cả các chi tiết của tời khi các thuyền viên
tiếp bảo dưỡng, sửa chữa phải ở vị trí dễ thao tác nhất.
1.1.5. Tất cả các chi tiết cấu thành thiết bị nâng hạ tời cứu sinh và tời cấp cứu
và các phụ kiện đi kèm với nó phải có độ bền khi thử tải trọng tĩnh không nhỏ
hơn 2,2 lần tải trọng làm việc lớn nhất.
1.1.6. Các thành phần kết cấu,các ròng rọc, dây hạ, dây chằng, tai vấu, mắt
nối và tất cả các phụ tùng khác được sử dụng cùng với thiết bị nâng hạ phải
được thiết kế với hệ số an toàn dựa trên tải trọng làm việ
c lớn nhất và độ bền
tới hạn của vật liệu khi đó hệ số an toàn sử dụng khi thiết kế không nhỏ hơn
4,5 cho tất cả các thành phần kết cấu và hệ số an toàn nhoe nhất bằng 6 cho
các dây hạ, xích treo, mắt nối và các ròng rọc.

4

1.1.7. Thiết bị nâng hạ xuồng cứu sinh và xuồng cấp cứu phải làm việc được
trong mọi điều kiện thời tiết.
1.1.8. Tời cấp cứu và tời cứu sinh phải có đủ khả năng để đưa xuồng cấp cứu
và xuồng cứu sinh cùng với thuyền viên trở về vị trí cất giữ.
1.1.9. Thiết bị nâng hạ tời cứu sinh và cấp cứu ph
ải trang bị động cơ tời điện
có đủ khả năng nâng xuồng cấp cứu và xuồng cứu sinh từ mặt nước với đầy
đủ người cùng trang thiết bị của nó với vận tốc không nhỏ hơn 0,3 m/s
1.1.2. Dây cáp được sử dụng cho tời.
Yêu cầu đối với cáp: Cáp được sử dụng trên tời cấp cứu và tời cứu sinh
phải đảm bảo các yêu cầ
u sau:
Loại cáp không xoắn và không rỉ.
Đối với tời có nhiều tang, yêu cầu tốc độ thu và rải cấp trên mỗi tang phải
có vận tốc như nhau tại cùng một thời điểm.
1.1.3. Yêu cầu đối với phanh.
Phanh không bị trôi khi thử với tải tĩnh không nhỏ hơn 1,5 lần tải trọng
làm việc lớn nhất.
Phanh không bị trôi khi thử với tải trọng động không nhỏ hơn 1,1 lần t
ải
trọng làm việc lớn nhất ở chế độ hạ.
1.1.4. Yêu cầu đối với kết cấu cơ khí.
Tời phải được bộ truyền động cơ khí bằng tay để nâng các phương tiện
cứu sinh và cấp cứu lên tàu. Các tay quay hoặc vô lăng của bộ truyền cơ khí
này không được quay cùng khi sử dụng tời nâng bằng điện.
Tốc độ hạ phương tiện cứ
u sinh hay xuồng cấp cứu toàn tải xuống nước
không được nhỏ hơn giá trị được tính theo công thức sau:
V
hạ

= 0,4 + (0,2xH)
Trong đó: V
hạ
- Là tốc độ hạ (m/s)
H - Chiều cao từ đầu cần cẩu hạ xuồng đến đường nước khi tàu
ở trạng thái tải nhẹ nhất (m). Sơ đồ nguyên lý của tời cứu sinh và tời cấp
cứu được mô tả trên hình 1





5

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời cứu sinh, cấp cứu
1.2. Các chế độ làm việc của tời cứu sinh và tời cấp cứu.
1.2.1. Chế độ treo xuồng.
Ở chế độ này xuồng cứu sinh/xuồng cấp cứu được treo lên cẩu cứu sinh
bằng 02 sợi cáp chốt vào 02 tang tời. Khi đó ly hợp ma sát đóng, dưới tác
dụng của trọng lực (của xuồng và người trên xuồng) làm cho 02 tang tời quay
sinh ra mô men xoắn theo chiều hạ xuồng, mô men từ cụm trục tang được
truyền đến cụm trục trung giam thông qua cặp bánh răng Z100/Z18, m=5, →
Z98/Z22, m=4 →ly hợp ma sát, vì ly hợp ma sát đang ở chế độ đóng → mô
men truyền đến cặp bánh răng 98/Z42, m=3→ Cụm trục động cơ. Tại cụm
trục động cơ có lắp cụm phanh một chiều kiểu con lăn, chiều làm việc của cơ
cấu này theo chiều hạ xuồng, cho nên phanh trục động cơ lại, kết quả toàn bộ
xuồng cứu sinh được treo cố định lên cẩu. Ở chế độ này, tời chịu tải trọng
tĩnh do trọng lượng của xuồng, người và các trang thiết bị khác trong xuồng
gây ra và tải trọng ở chế độ này là lớn nhất (50kN).


6

Hình 2: Phanh con lăn một chiều
1-Vỏ phanh, 2- lõi phanh, 3- chốt đẩy, 4- con lăn
1.2.2. Chế độ hạ xuồng:
Ở chế độ này, ly hợp ma sát được nhả, quá trình truyền động được
thực hiện như sau: Dưới tác dụng của trọng lực (của xuồng và người trên
xuồng) làm cho cụm trục tang quay → cụm trục trung giam quay thông qua
cặp bánh răng Z100/Z18, m=5, → qua cặp bánh răng Z98/Z22, m=4 → đĩa ly
ly hợ
p ma sát quay (phần chủ động), phía vỏ của ly hợp ma sát có lắp bộ ly
hợp ly tâm, cho nên khi phần chủ động của ly hợp ma sát quay đến một giá trị
nhất định, khi đó lực quán tính ly tâm thắng được lực căng lò so làm cho má
phanh tỳ vào vỏ cố định của tời và hạn chế được tốc độ rơi tự do của xuồng

7
cứu sinh, giá trị vận tốc hạ xuồng tuân thủ theo bộ luật LSA. Ở chế độ này chỉ

có cụm trục tang, cụm trục trung gian và phanh ly tâm chịu tác dụng của tải
trọng. Phanh ly tâm có kết cấu như hình 3
















Hình 3. Phanh ly tâm
1- Vỏ cố định, 2- lõi phanh ly tâm, 3- lò xo kéo má phanh, 4- má phanh
1.2.3. Chế độ nâng xuồng bằng điện.
2.3.1. Chế độ nâng xuồng bằng điện.
Ở
chế độ này ly hợp ma sát đóng nối truyền động từ động cơ đến tang tời
thông qua cụm trục động cơ → cụm trục ly hợp → ly hợp ma sát → cụm trục
trung gian → cụm trục tang → 02 tang tời → cuốn cáp và nâng xuồng lên tàu.
Tốc độ nâng xuồng phải thoả mãn bộ luật LSA.
2.3.2. Chế độ nâng xuồng bằng quay tay.
Vì một sự cố nào đ
ó, nguồn năng lượng trên tàu không có, việc nâng xuồng

từ dưới nước lên tàu được thực hiện bằng phương pháp quay tay. Khi nâng

8
xuồng cùng với người, do tải trọng nâng lớn, việc nâng bằng tay được thực hiện
ở trục tay quay chậm. Khi đó truyền động nâng được thực hiện như sau: Trục tay
quay chậm → cụm trục động cơ → cụm trục ly hợp ma sát → ly hợp ma sát →
cụm trục trung gian → cụm trục tang → 02 tang tời → cuốn cáp và nâng xuồng
lên tàu.
Khi nâng với tải tr
ọng nhỏ, việc cuốn cáp được thực hiện ở cấp quay tay
nhanh. Truyền động khi đó được thực hiện theo sơ đồ sau: Trục tay quay nhanh
→cụm trục tang → 02 tang tời → cuốn cáp.

9
CHƯƠNG II: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN THÔNG SỐ
KỸ THUẬT CỦA TỜI CẤP CỨU VÀ TỜI CỨU SINH.
2.1. Lựa chọn sơ đồ truyền động và phân phối tỷ số truyền của hệ thống
truyền động.
- Sơ đồ truyền động của tời được giới thiệu trên hình 2.1
Z56; m2,5
Trôc quay
tay nhanh
Côm trôc
tang
Côm trôc
trung gian
Côm trôc ly
hîp

Côm trôc
®éng c¬
Trôc quay
tay chËm
Z 22
m 4
Z 98
m 4
Z 28
m 5
Z 100
m 5
Z 18
m 5
Z 107
m 3
Z 33
m 3
Z 76
m 2,5
Z 32
m 2,5

H×nh 2-1: S¬ ®å truyÒn ®éng.
- Theo sơ đồ truyền động, tỷ số truyền chung của hệ thống là:
43,66
38
102
22
98

18
100
=××=
∑
i
- Tính số vòng quay trên trục tang:


10
n
tg
=
6,14
43,66
970
==
∑
i
n
dc
(v/ph)
- Tính số vòng quay trên trục trung gian:
12,81
22
98
.
38
102
970
22

98
.
38
102
===
n
n
dc
tgian
(v/ph)
- Tính số vòng quay trên trục ly hợp:
3,361
38
102
970
38
102
===
n
n
dc
LH
(v/ph)
2.2. Tính công suất trên các trục:
2.2.1- Tính công suất trên trục tang:
- Căn cứ vào tải trọng nâng P = 43 (KN) = 43000 (N).
- Đường kính tang
®−îc thiết kế theo mẫu D
t
= 340 (mm)

- Đường kính tính toán tang ở lớp thứ 3 là: D
tt
+ 3.d
cáp
= 340 + (3 x 18) = 394
(mm)
- Vận tốc thu cáp trung bình trên tang:
3,0
100060
6,1439414,3
1000.60

=
×
××
==
n
D
V
tg
tg
π
(m/s)
+ Theo quy phạm
vÒ trang bị an toàn trªn tàu biển, vận tốc nâng xuồng v ≥ 0,3
(m/s)
- Hiệu suất cụm trục tang :
95,0
97,098,0
. =×==

ηηη
brolant

- Công suất cần thiết trên trục tang:
3,13
95,0102
3,04300
.102
=
×
×
==
t
tg
tg
tg
V
P
N
η
(kW)
2.2.2. Tính công suất trên trục trung gian:
()
14
97,098,0
3,13
=
×
=
×

=
brolan
tg
tgian
N
N
ηη
(kW)
2.2.3. Tính công suất trên trục ly hợp:

11
()
72,14
97,098,0
14
=
×
=
×
=
brolan
tgian
lh
N
N
ηη
(kW)
2.2.4. Tính công suất trên trục động cơ:
()
48,15

97,098,0
72,14
=
×
=
×
=
brolan
lh
dctt
N
N
ηη
(kW)
2.2.5. Chọn công suất của động cơ:
NN
dcttdc
>
- Ta chọn động cơ mặt bích, công suất N = 22 (kW), n = 970 (v/ph), d = 55
(mm). Cấp bảo vệ của động cơ IP55.
2.3. Tính lực tác dụng lên cáp:
- Khi h¹ thuû xuồng cấp cứu rơi tự do, P = 4300 (kG) = 43000(N)
2.3.1. Kiểm tra bền cho cáp:
- Chọn cáp Thép (bện kép): d = 18 (mm)
21610C6x36)(
=
+→−Λ P
O
K
sợi + 1 lõi hữu cơ.

Nhóm: (1+7+7, 7+14) (Theo OCT
Γ
7668-55)
Giới hạn bền của sợi dây thép 1600 (N/mm
2
)


Lực kéo đứt 1 sợi cáp P
kđ
= 164500 (N)
Theo Bảng 421- Sổ tay Vật liệu kim loại.
Theo thiết kế tời được bố trí hai tang kéo cáp do vậy lực kéo đứt cho 2 sợi
cáp:
P
kéo đứt cáp
= 164500 x 2 = 329000 (N)
- Theo sơ đồ làm việc tời có hai sợi cáp d = 18 (mm); p
maxk
= p
max
.k
k: Hệ số an toàn dây hạ k = 6 với xuồng cấp cứu - cứu sinh
Theo quy phạm trang bị an toàn tàu biển.
P
maxk
= P
max
.k = 43000 x 6 = 258000 (N) < P
kéođứtcáp

= 329000 (N)
2.3.2. Tính kiểm bền tang:
- Tính Mômen uốn cho phép của tang tời :
Coi tang là trục rỗng chịu mômen uốn theo công thức:
[]
σ
u
n
tn
u
d
dd
M
1,0
44
−
=
> M
tt


12
- Ứng suất cho phép Thép các bon trung bình:
k
n
k
k
n
k
nNo

u
σσ
σσ
σ
.
.
).6,14,1(
.
"
1
"
−
÷==
σ
σ
bk
)45,04,0(
1
÷=
−

460=
σ
bk
(N/mm
2
)
207184460)45,04,0(
1
÷

=
×
÷=
−
σ
(N/mm
2
)
- Chọn
195
1
=
−
σ
(N/mm
2
)
n = 1,5: Hệ số an toàn.
6
6
"
10.5=→=
N
N
N
k
o
td
o
n

72000010006,14160 60
=
×
×
×
=
=
T
nu
N
td
(N)
T = 5 năm x 100 ngày x 1ca x 2giờ = 1000 (giờ)
n = 14,6(v/ph), u=1,
38,1
720000
105
6
6
"
=
×
=
k
n

8,1=
k
σ

→
()
5,159
8,15,1
38,11956,14,1
=
×
×
×÷
=
σ
u
(N/mm
2
)
1930517205,159
340
310340
1,0
44
=×
−
×=
M
u
(N.mm)
- Mômen uốn tính toán trên tang M
tt
: Khi tang chịu tác dụng của lực thả xuồng

lớn nhất.
Theo công thức:
MMM
xutt
22
.75,0+=

).(8699657
6,14
3,13
1055,91055,9
66
mmN
n
N
M
x
=×=×=

)(21500
2
43000
2
1
max
N
P
P
k
===

).(365500017021500. mm
N
RPM
tku
=
×
==

13
).(6727030869965775,03655000
22
mmN
M
tt
=ì+=
193051720=M > 6727030
=
M
tt
(N.mm)
2.4. Tớnh nghim bn mi hn
2.4.1. Tớnh cho mi hn trờn moay
- Tính nh mối hàn giáp mối chịu nén và mômen. Theo công thức (5-3) Chi tiết
máy tập I:
[]
'
2
.
.
.6

=
Sb
F
S
b
M

Vỡ mi hn chu nộn nờn:
[]
'
2
.
.
.6

=
Sb
F
S
b
M

Trong đó: M: mômen
b: chiều rộng của mối hàn hay chiều dài của mối hàn
S: bề dày của tấm ghép hay chiều cao của mối hàn
- ứng suất cho phép chịu nén
[
]
[

]
[
]
kn

==
''
(Tra bảng 5-1. Chi tiết máy Tập
I)
- Với que hàn bằng tay dùng que hàn N46-VD. Hàn khí
- Vật liệu là thép CT38 có
[
]
)/(220
2
mmN
c
=

. Bảng 58 - Sổ tay vật liệu
:
n
F lực nén của mối hàn tính cho lúc tang làm việc ở tải trọng
P
max
= 43000(N).
Tải trọng phân đều cho hai tang do đó
)(2150043000
2
1

2
1
max
N
P
F
n
=ì==
b: chiều dài mối hàn bằng chu vi ngoài của moay ơ:
)(7,48615514,3. mmDb
=
ì==


S = 8(mm). Theo thiết kế.

14
M: mômen xoắn, M = 8699657 (N.mm). Theo phần thiết kế trục tang.
Ta tính cho cả 4 đờng hàn
Thay số:
)/(2,4
487,486
21500
487,486
86996576
2
2
mmN=
ìì

ìì
ì
=


[
]
)/(220)/(2,4
2
'
2
mmNmmN =<=


Vậy: Với mối hàn 8 đảm bảo kết cấu vững chắc.
2.4.2. Tớnh mi hn trờn tang
- Tính mối hàn giáp mối chịu nén và mômen. Theo công thức (5-3) Chi tiết máy
tập I:
[]
'
2
.
.
.6

=
Sb
F
S
b

M

vì mối hàn chịu nén nên:
[]
'
2
.
.
.6

=
Sb
F
S
b
M

Trong đó: M: mômen
b: chiều rộng của mối hàn hay chiều dài của mối hàn
S: bề dày của tấm ghép hay chiều cao của mối hàn
- ứng suất cho phép chịu nén
[
]
[
]
[
]
kn

==

''
(Tra bảng 5-1. Chi tiết máy Tập
I)
- Với que hàn bằng tay dùng que hàn N46 - VD. Hàn khí
- Vật liệu là thép CT38 có
[
]
)/(220
2
mmN
c
=

. Bảng 58 - Sổ tay vật liệu
:
n
F
lực nén của mối hàn tính cho lúc tang làm việc ở tải trọng
P
max
= 43000(N).
Tải trọng phân đều cho hai tang do đó
)(2150043000.
2
1
2
1
max
N
P

F
n
===
b: chiều dài mối hàn bằng chiều dài ống tang b = 286(mm)

15

S = 8 (mm). Theo thiết kế.
M: mômen xoắn, M = 8699657 (N.mm). Theo phần thiết kế trục tang.
Thay số:
)/(7,59
8286
21500
8286
86996576
2
2
mmN=
ì

ì
ì
=


[
]
)/(220)/(7,59
2
'

2
mmNmmN =<=


Vậy: Với mối hàn 8 đảm bảo kết cấu vững chắc.
Kết luận: Các mối hàn trên tang bảo đảm tang làm việc an toàn


16

2.5 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
2.5.1. Tính cặp bánh răng Trục ly hợp - Trục động cơ:
3,361
2
==
nn
Lh
(v/ph), 72,14
2
=
N
(kW).
970
1
==
nn
dc
( v/ph),
48,15
1

=
N
( kW).
i = 2,68
2.5.1.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
[]
[
]
σ
σ
TX
o
TX
N
= .
k
N
'

• Bánh răng lớn Thép 45- Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 280 - 300 (HB) :

540=
σ
b
(N/mm
2
) ;
270
=
σ

ch
(N/mm
2
)
•
Bánh răng nhỏ Thép 55- Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 300 - 330 (HB) :
700=
σ
b
( N/mm
2
); 300
=
σ
ch
(N/mm
2
)
5,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,1=
N
o

3,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,2=
N
o

6
'
N
N
k
td
o
N
=
Tnu
N
td
60
2
=

T = 10 năm x 100 ngày x 1ca x 1giờ = 1000 (giờ)
6
2
2
1054,211000361160 60 ×=×××== Tnu
N
td

66
21
107,571054,2168,2. ×=××==
N
i
N
tdtd

95,0
10
54,21
10
5,1
6
6
7
'
2
=
×
×
=

k
N

86,0
10
7,57
10
5,2
6
6
7
'
1
=
×
×
=
k
N

- Ứng suất cho phép bánh răng lớn:
71395,03005,2
2
=
××=
σ
TX
(N/mm
2
)

17
- Ứng suất cho phép bánh răng nhỏ:
69286,03503,2
1
=
××=
σ
TX
(N/mm
2
)
2.5.1.2 Tính bánh răng theo sức bền tiếp xúc:
()
3
2
6
.
.
.
10.05,1
1
n
Nk
i
iA
A
TX
ψ
σ

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
±≥

A
B
A
=
ψ

- LÊy 17,0==
A
B
A
ψ

• Tính cho bánh răng lớn:
()
5,165
36117,0
72,143,1
68,2713
1005,1
168,2

3
2
6
=
×
×
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
×
+=A
(mm)
- Chọn A = 210 (mm)
2.5.1.3 Thông số của bộ truyền:
+ Số răng bánh răng nhỏ :
() ()
38
168,23
2102
1.
2
1
=
+×

×
=
+
=
im
A
Z

36
1
=
B
, m = 3
+ Số răng bánh răng lớn:
1023868,2.
1
2
=
×
=
=
Zi
Z

B = 36 (mm)

2.5.1.4. Kiểm tra bền uốn:
+ Bánh răng lớn:
[]
σ

σ
u
u
BnZ
m
y
Nk
≤=

10.1,19
2
6

[]
k
k
n
Nu
"
1
.
.
σ
σ
σ
−
=
n = 1,8 Tôi cải thiện
k = 1,2 Tôi bề mặt răng

18
m
td
o
N
N
N
k
=
"

Vì N
td
= 6,96.10
7
> N
0 ;
7
0
10.5=N
m = 6 bánh răng tôi cải thiện
6
1
107,571000970160 ×=×××=
N
td
> N
o

6

2
1054,21100036160 ×=××=
N
td
> N
o

2,1
"
2
=
k
N

-
Ứng suất uốn cho phép bánh răng lớn:
[]
1352,1
2,18,1
54045,0
2
=×
×
×
=
σ
u
(N/mm
2
)

-
Ứng suất cho phép bánh răng nhỏ:
[]
146
2,18,1
70045,0
1
=
×
×
=
σ
u
(N/mm
2
)
24354045,0.45,0
1
=
×
==
−
σ
σ
bk
( N/mm
2
)
Z
2

= 107 → y
2
= y = 0,51
k = 1,3
)/(07,60
36361102351,0
72,143,1101,19
2
2
6
mmN
u
=
××××
×××
=
σ
<
[
]
108
2
=
u
σ
(N/mm
2
)
Kết luận: Bánh răng bảo đảm an toàn về uốn.

2.5.2. Tính cặp bánh răng Trục trung gian - Trục ly hợp:
12,81
2
==
nn
Tgian
( v/ph), 14
2
=
N
(kW).
3,361
1
==
nn
Lh
( v/ph), 72,14
1
=
N
(kW).
i = 4,45
2.5.2.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
[]
[
]
σ
σ
TX
o

TX
N
= .
k
N
'

• Bánh răng lớn Thép 45 - Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 280-300 (HB) :
540=
σ
b
(N/mm
2
) ;
270
=
σ
ch
(N/mm
2
)
•
Bánh răng nhỏ Thép 40X - Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 300-330 (HB) :

19
700=
σ
b
(N/mm
2

) ; 300
=
σ
ch
( N/mm
2
)
5,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,1=
N
o

3,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,2=

N
o

6
'
N
N
k
td
o
N
=
Tnu
N
td
60
2
=
T = 10 năm x 100 ngày x 1ca x 1giờ =1000 (giờ)
6
2
2
10.26,4100012,81160 60 =×××== Tnu
N
td

66
21
10.9,181026,445,4. =××==
N

i
N
tdtd

2,1
1026,4
105,1
6
6
7
'
2
=
×
×
=
k
N

02,1
109,18
105,2
6
6
7
'
1
=
×
×

=
k
N

- Ứng suất cho phép bánh răng lớn:
9202,13005,2
2
=
×
×=
σ
TX
(N/mm
2
)
- Ứng suất cho phép bánh răng nhỏ:
3,84402,13503,2
1
=
×
×=
σ
TX
(N/mm
2
)
2.5.2.2 Tính bánh răng theo sức bền tiếp xúc:
()
3
2

6
.
.
.
10.05,1
1
n
Nk
i
iA
A
TX
ψ
σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
±≥

A
B
A
=
ψ

- LÊy
A
B
A
=
ψ
= 0,16
• Tính cho bánh răng lớn:

20
()
1,231
12,8116,0
143,1
45,4922
1005,1
145,4
3
2
6
=
×
×
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
×
×
+=A (mm)
- Chọn A = 240 (mm)
2.2.2.3. Thông số của bộ truyền:
+ Số răng bánh răng nhỏ :
() ()
22
145,44
2402
1.
2
1
=
+×
×
=
+
=
im
A
Z

+ Số răng bánh răng lớn:
Z
2
= Z
1
.i = 22 x 4,45 = 98

40=
B
(mm) , m=4
2.5.2.4. Kiểm tra bền uốn:
+ Bánh răng lớn:
[]
σ
σ
u
u
BnZ
m
y
Nk
≤=

10.1,19
2
6

[]
k
k
n
Nu
"
1
.
.
σ

σ
σ
−
=

n = 1,8 Tôi cải thiện
k = 1,2 Tôi bề mặt răng
Vì N
tđ1
= 18,6 x 10
6
< N
o
= 5 x 10
7
→ 17,1
106,18
105
6
6
7
"
1
=
×
×
=
k
N

N
tđ2
= 4,26 x 10
6
< N
o
= 5 x 10
7
→ 4,1
1026,4
105
6
6
7
"
2
=
×
×
=
k
N

m = 6 bánh răng tôi cải thiện
1
"
=
k
N

-
Ứng suất uốn cho phép bánh răng lớn:
[]
8,169
2,18,1
51,154045,0
2
=
×
×
×
=
σ
u
( N/mm
2
)
-
Ứng suất cho phép bánh răng nhỏ:
[]
175
2,18,1
2,170045,0
1
=
×
×
×
=
σ

u
( N/mm
2
)
()
24354045,0.45,04,0
1
=
×
=÷=
−
σσ
bk
(N/mm
2
)

21
Z
2
= 98→y
2
= y = 0,51
k = 1,3
)/(159
4012,8198451,0
143,1101,19
2
2
6

mmN
u
=
××××
×××
=
σ
<
[
]
108
2
=
u
σ
(N/mm
2
)
Kết luận: Bánh răng bảo đảm an toàn về uốn.

2.5.3. Tính cặp bánh răng Trục trung gian - Trục tang.
6,14
2
==
nn
tg
(v/ph), 3,13
2
=
N

( kW).
12,81
1
==
nn
tgian
(v/ph), 14
1
=
N
(kW).
- Theo tời mẫu ta chọn thiết kế :
Số răng bánh nhỏ Z
1
= 18
Số răng bánh lớn Z
2
= 100
Tỷ số truyền: i = 5,5
2.5.3.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
[]
[
]
σ
σ
TX
o
TX
N
=

.
k
N
'

• Bánh răng lớn Thép 45 - Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 280-300 (HB) :
540=
σ
b
(N/mm
2
); 270
=
σ
ch
(N/mm
2
)
•
Bánh răng nhỏ Thép 40X - Tôi bề mặt làm việc đạt độ cứng 300-330 (HB) :

700=
σ
b
(N/mm
2
); 300
=
σ
ch

(N/mm
2
)
5,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,1=
N
o

3,2
1
=
σ
TX
N
o
HB;
7
10.5,2=
N
o

6

'
N
N
k
td
o
N
=
Tnu
N
td
60
2
=
T = 10 năm x 100 ngày x 1ca x 1giờ = 1000 (giờ)
6
2
10876,010006,14160 60 ×=×××== TnuN
td

66
2
1
1096,3108,05,5. ×=××==
td
td
Ni
N

22
6,1
10876,0
105,1
6
6
7
'
2
=
×
×
=
k
N

36,1
1096,3
105,2
6
6
7
'
1
=
×
×
=
k
N

- Ứng suất cho phép bánh răng lớn:
125367,13005,2
2
=
×
×=
σ
TX
(N/mm
2
)
- Ứng suất cho phép bánh răng nhỏ:
109536,13503,2
1
=
×
×=
σ
TX
(N/mm
2
)
2.5.3.2. Tính bánh răng theo sức bền tiếp xúc:
()
3
2
6
.
.1005,1

1
n
Nk
i
iA
A
TX
ψ
σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
×
±≥

A
B
A
=
ψ
; Lấy sơ bộ
A
B
A

=
ψ
= 0,37
• Tính cho bánh răng lớn:
()
7,269
6,1437,0
3,133,1
5,51253
1005,1
15,5
3
2
6
=
×
×
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
×
+=A
(mm)
- Lấy A = 295 (mm)

2.5.3.3. Thông số bánh răng:
+ Số răng bánh răng nhỏ :
() ()
18
15,55
2952
1.
2
1
≈
+×
×
=
+
=
im
A
Z

110
1
=
B
(mm) , m = 5
+ Số răng bánh răng lớn:
100.
12
==
Z
i

Z
; B = 110 (mm)
2.5.3.4. Kiểm tra bền uốn:
[]
σ
σ
u
u
BnZ
m
y
Nk
≤=

10.1,19
2
6

[]
k
k
n
Nu
"
1
.
.
σ
σ
σ

−
=


23
n = 1,8 Tụi ci thin
k = 1,2 Tụi b mt rng
67,1
1096,3
105
6
6
7
6
2
"
=
ì
ì
==
N
N
k
td
o
N


()
24354045,0.45,04,0

1
=
ì
=
ữ=



bk
(N/mm
2
)
[]
8,187
2,18,1
67,1243
2
=
ì
ì
=

u
(N/mm
2
)
)/(161
1103,13100551,0
6,143,1101,19
2

2
6
mmN
u
=
ìììì
ììì
=

<
[]
8,187=
u


(N/mm
2
)
Kt lun: Bỏnh rng bo m an ton v un.

2.6 THIT K TRC
2.6.1 Trc cm ng c
N
đc
= 15,48 (kW)
n = 970 (v/ph)
a. Tính sơ bộ:
- Chọn vật liệu làm trục là thép 45. Chọn c = 110
3
.

n
N
cd
- Thay số:
5,24
970
48,15
.110
3
=d (mm)
- Chọn đờng kính sơ bộ trục tại vị trí lắp cóc d = 40 (mm).
- Chọn đờng kính sơ bộ trục tại vị trí lắp bánh răng d = 40 (mm).
b. Tính gần đúng trục:
+ Mômen xoắn M
x
:
108992
970
48,15
.10.55,910.55,9
66
===
n
N
M
dc
x
(N.mm)
+ Định kích thớc dài trục L: Dựa vào kết cấu ta chọn L = 182,5 (mm)
a = 45,5 (mm); b = 137 (mm).

+ Lực vòng P
B
,