thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (834.28 KB, 24 trang )
Sinh viên thực hiện: Trần Minh Thiên MSSV: 21103352
Thông số đề bài:
-Công suất trên thùng trộn: P = 5.5 (kW)
-Số vòng quay trên trục thùng trộn: n = 45 vòng/phút
-Thời gian phục vụ: L = 3 năm
-Số ngày làm/năm: K
ng
= 260 ngày
-Số ca làm trong ngày: 3 ca
-t
1
= 29 giây
-t
2
= 22 giây
-T
1
= T
-T
2
= 0,7T
PHẦN 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ
I. Chọn động cơ
1. Chọn hiệu suất của động cơ
Hiệu suất truyền động:
= 1.0,99
4
.0,95.0,97.0,93 = 0,823
Trong đó:
2. Tính toán công suất tương đương
Theo công thức 2.14 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển” :
=5,5
= 4,8575 (kW)
Công suất cần thiết động cơ:
P
đc
=
=
= 5,9 (kW)
3. Số vòng quay sơ bộ:
-Số vòng quay trên thùng trộn: n
lv
= 45 vòng/ phút.
-Dựa vào bảng 2.4 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất –
Lê Văn Uyển” chọn: u
hgt
= 16, u
x
= 2.
Tỉ số truyền tổng hợp:
.
số vòng quay sơ bộ :
4. Chọn động cơ điện:
Dựa vào bảng thông số động cơ điện “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác
giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển”.Với
= 5,9 kW và n
sb
= 1440 vòng /phút
chọn động cơ 4A132S4Y3
Công suất
Vận tốc quay
cosφ
η%
T
max
/T
dn
T
K
/T
dn
7,5(kW)
1455 v/p
0,86
87,5
2,2
2,0
II. Phân phối tỷ số truyền
-Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền xích: u
x
= 2
-Tỷ số truyền chung của hệ: u
c
=
=
= 32,333
-Tỷ số truyền của hộp giảm tốc: u
c
= u
hgt
.u
x
u
hgt
=
=
= 16,167
-Theo công thức 3.15 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất –
Lê Văn Uyển”
Trong đó:
(công thức 3.17
u
1
= 4,31
u
hgt
= u
1
.u
2
u
2
=
=
= 3,75
-Tính lại tỷ số truyền của bộ truyền xích: u
x
=
=
= 1,9999
Bánh răng côn
u
brc
= u
1
= 4,31
Bánh răng trụ răng thẳng
u
brt
= u
2
= 3,75
Bộ truyền xích
u
x
= 2
III. Công suất, số vòng quay và moment trên các trục
1. Công suất
+Trục 3: P
3
=
=
= 5,974 (kW)
+Trục 2: P
2
=
=
= 6,221 (kW)
+Trục 1: P
3
=
=
= 6,615 (kW)
+Trục động cơ: P
đc
=
=
= 6,682 (kW)
2. Số vòng quay các trục
+ n
1
= n
đc
= 1455 (vòng/phút)
+ n
2
=
=
= 337,58 (vòng/phút)
+ n
3
=
=
= 90 (vòng/phút)
+ n
4
= n
lv
= 45 (vòng/phút)
3. Moment
+ T
4
= 9,55.
= 9,55.
= 1 167 222,22 (Nmm) 1 167 222 (Nmm)
+ T
3
= 9,55.
= 9,55.
= 633 907,77 (Nmm) 633 908 (Nmm)
+ T
2
= 9,55.
= 9,55.
= 175 989,54 (Nmm) 175 990 (Nmm)
+ T
1
= 9,55.
= 9,55.
= 43 418,04 (Nmm) 43 418 (Nmm)
+ T
đc
= 9,55.
= 9,55.
= 43 856,6 (Nmm) 43 8567 (Nmm)
Bảng thông số:
Trục
Thông số
Động cơ
Trục 1
Trục 2
Trục 3
Trục 4
Công suất (kW)
6,682
6,615
6,221
5,974
5,5
Tỷ số truyền
1
4,31
3,75
2
Moment xoắn (Nmm)
43 418
175 990
633 908
1 167 222
Số vòng quay (v/p)
1455
1455
337,58
90
45
PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH
Các thông số đầu vào của bộ truyền xích, công suất P
3
= 5,974 (kW) và số vòng quay
n
3
= n
1
=90 vòng/phút
1. Chọn loại xích
Bộ truyền có vận tốc tương đối thấp nên ta chọn loại xích ống con lăn.
2. Số răng đĩa xích
Số răng của đĩa xích dẫn:
1
29 2zu
= 19 - 2.2=25 (răng)
Số răng đĩa xích lớn:
21
z uz
=25.2=50 (răng)
3. Hệ số điều kiện sử dụng
K=K
đ
.K
a
.K
o
.K
đc
.K
bt
.K
c
=1,2.1.1.1.1.1,45=1,74
+ Hệ số tải trọng động: K
đ
=1.2
+
Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích:
a
K
=1
((30 ÷ 50)p
c
)
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền:
0
1K
(xích nằm ngang ≤60
0
)
+Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích:
1
dc
K
+Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: K
bt
= 1 (bôi trơn nhỏ giọt)
+ Hệ số xét đến chế độ làm việc: K
c
=1,45 (làm việc 3 ca)
Hệ số ảnh hưởng số răng đĩa xích:
01 1 1
/ 25/
z
K z z z
=25/25=1
Hệ số số vòng quay:
01 1
/
n
K n n
= 50/90 = 0,56
(Vì n
1
= 90 v/p, tra bảng 5.5 [tài liệu 1] n
01
= 50 v/p)
4. Công suất tính toán và bước xích
Theo công thức 5.5 [tài liệu 1]
P
t
=
=
= 5,82 ≤ [P] (K
d
= 1, xích 1 dãy)
Với [P] ≥ 5,82 (kW), n
01
= 50 v/p tra bảng 5.5 [tài liệu 1]
bước xích: p
c
= 31,75 (mm)
5. Kiểm tra số vòng quay tới hạn
Với z
1
= 25 ≥ 17 và p
c
= 31,75( mm), tra bảng 5.8 [tài liệu 1]
n
th
= 1320 v/p > n
1
= 90 v/p
thỏa điều kiện
6. Vận tốc trung bình
v =
=
=1.19 (m/s)
Lực vòng có ích: F
t
=
=
= 5020,17 (N)
7. Kiểm nghiệm bước xích
Với p
c
= 31,75 (mm), n
01
= 50 v/p, tra bảng 5.3 [tài liệu 2] [p] = 35 Mpa
Theo công thức 5.26 [tài liệu 2]
11
33
1 0 1 1 0
2,82 600
[ ] [ ]
c
xx
T K PK
p
z p K z n p K
=600.
= 30,5 (mm)
p
c
= 31,75 > 30,5 thỏa điều kiện bước xích
8. Khoảng cách trục và số mắc xích
Chọn khoảng cách trục sơ bộ từ
(30 50)
c
ap
=40. 31,75 = 1270 (mm)
Theo công thức 5.12 [tài liệu 1]
2
1 2 2 1
2
22
c
c
p
Z Z Z Z
a
X
pa
X =
+
+ (
.
= 117,9
Chọn X =118 (mắc xích)
c
L Xp
=118.31,75= 3746,5 (mm)
Khoảng cách chính xác trục a:
2
2
1 2 1 2 2 1
0,25 8
2 2 2
c
Z Z Z Z Z Z
a p X X
= 1271,66 (mm)
Để bộ truyền làm việc bình thường, ta chọn a = 1268 (mm) (giảm a một đoạn
(0,002 0,004)a
.)
9. Kiểm nghiệm số va đập của xích trong 1 giây
Theo công thức 5.14 [tài liệu 1]
=
= 1,27 < [] = 25 thỏa điều kiện
(Với p
c
= 31,75 mm, tra bảng 5.9 [tài liệu 1] ta được [] = 25)
10. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn
Với pc = 31,75mm, tra bảng 5.2 và 5.12 [tài liệu 1]
A = 262 mm
2
d
0
= 9,55 mm q
m
= 3,8 kg/m
Q = 88,5 KN d
1
= 19,05 mm
Lực trên nhánh căng: F
1
= F
t
= 5020,17 (N)
Lực căng do lực ly tâm:
2
vm
F q v
=3,8.(1.19)
2
= 5,38 (N)
Lực căng ban đầu:
0 fm
F K aq g
=6.1,268.3,8.9,81= 283,61 (N)
(Theo công thức 5.17 [ tài liệu 2], Hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích:
6
f
K
vì xích nằm ngang)
Theo công thức 5.15 [tài liệu 1]
s =
=
= 16,67 > [s]= (7 ÷ 8.5)
(Với n = 90 (v/p), p
c
= 31,75 (mm) tra bảng 5.10 [tài liệu 1] ta được [s]=(7.4 ÷ 8.2))
11. Lực tác dụng lên trục
r m t
F K F
=1,15.5020,17 = 5773,2 (N)
+ Hệ số trọng lượng xích:
1,15
m
K
khi xích nằm ngang hoặc khi góc nghiêng giữa
đường nối tâm hai trục và phương nằm ngang ≤ 40
0
.
12. Kiểm tra độ bền tiếp xúc
Với z
1
= 25 < 30 và v
1
= 1.19 < 5 m/s, tra bảng 5.11 [tài liệu 1] ta chọn vật liệu làm
đĩa xích là thép C45, tôi cải thiện có độ bền
Theo công thức 5.18, [ tài liệu 1]
+
+ K
đ
= 1,2 :va đập nhẹ
+ K
d
= 1: xích 1 dãy
+ K
r
= 0,37: hệ số ảnh hưởng số răng đĩa xích, tra bảng [tài liệu 1]
+ E = 190000 Mpa : modun đàn hồi thép
+ A = 262 mm
2
: diện thích bản lề
= 597, 7 MPa <
] = 600 Mpa
Như vậy dùng thép 45 tôi cả thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc
cho phép =600 Mpa , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa. Tương tự cho
ζ
H2
≤[ζ
H
] với cùng vật liệu và nhiệt luyện.
13. Thông số đĩa xích
Đường kính vòng chia, theo công thức 5.17 [tài liệu 1]
Đường kính vòng đỉnh
Bảng kết quả tính toán:
Thông số dây xích
Loại xích
Xích ống con lăn
Bước xích
p
c
=31,75 mm
Vận tốc
v=1.19 m/s
Số mắt xích
X=118
Chiều dài dây xích
L = 3746,5 mm
Diện tích mặt cắt ngang của xích
A=262 mm
2
Khối lượng trên 1m chiều dài
q
m
= 3,8 kg
Tải trọng phá hủy
Q=88,5 KN
Đường kính chốt
d
o
=9,55 mm
Đường kính con lăn
d
1
= 19,05mm
Thông số bánh xích
Số răng đĩa xích dẫn
z
1
= 25 răng
Số răng đĩa xích bị dẫn
z
2
=50 răng
Tỷ số truyền
u=2
Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn
d
1
= 253 mm
Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn
d
a1
= 567 mm
Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn
d
2
= 506 mm
Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn
d
a2
=521 mm
Khoảng cách trục
a= 1268 mm
Số vòng quay
n=90 vòng/ phút
Hiệu suất bộ truyền
η
x
= 0.93
Phương pháp bôi trơn
Nhỏ giọt
Vật liệu
Thép C45
Phương pháp
Tôi cải thiện
Thông số về lực, moment, công suất
Lực vòng có ích
F
t
= 5020,17 N
Lực tác dụng lên trục
F
r
= 5773,2 N
Công suất
P= 5,974 kW
Moment xoắn bánh dẫn
T= 633 908 N.mm
Lực căng ban đầu
F
0
= 283,61 N
Lực căng trên nhánh căng
F
1
= 2020,17 N
Lực căng do lực ly tâm
F
v
= 5,38 N
PHẦN 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
CÔN THẲNG
Các thông số đầu vào của bộ truyền bánh răng côn thẳng, công suất P
1
= 6,615 (kW)
và số vòng quay n = n
1
=1455 vòng/phút, Moment xoắn T = T
1
= 43 418 (N.mm), tỷ số
truyền u
brc
= u
1
= 4,31.
1. Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn
vật liệu như sau:
Bánh răng côn 1 (bánh dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB
ζ
b1
= 850 MPa ;ζ
ch1
= 580 MPa
Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB
ζ
b2
= 750 MPa ;ζ
ch2
= 450 MPa
2. Phân phối tỷ số truyền
Theo phần 1, ta đã phân phối tỷ số truyền: u
brc
= u
1
= 4,31.
3. Số chu kỳ làm việc cơ sở
Theo công thức (6.5) [tài liệu 1]
N
H01
=30.HB
1
2.4
= 30.260
2.4
18,75.10
6
(chu kỳ)
N
H02
= 30.HB
2
2.4
= 30.280
2.4
14,71.10
6
(chu kỳ)
N
F01
= N
F02
= 4.10
6
(vì vật liệu bánh răng thép)
4. Số chu kỳ làm việc tương đương
Theo công thức (6.7) [tài liệu liệu 1]
Số lần ăn khớp của một răng trong mỗi vòng quay: c = 1.
Vì N
EH1
= 1,46.10
9
> N
HO1
= 18,75.10
6
Lấy N
EH1
= N
HO1
= 18,75.10
6
và K
HL1
= 1
(Vì N
EH2
= 3,38.10
8
> N
HO2
= 14,71.10
6
Lấy N
EH2
= N
HO2
= 14,71.10
6
và K
HL2
= 1)
K
HL1
= K
HL2
= 1 ≤ [K
HL
] = 2,4 : đảm bảo điều kiện biến dạng dẻo bề mặt.
Theo công thức (6.8) [tài liệu liệu 1],(m
F
=6 vì có độ rắn HB ≤ 350HB)
(Vì N
FE1
= 1,26.10
9
> N
FO1
= 4.10
6
Lấy N
FE1
= N
EF1
= 4.10
6
và K
FL1
= 1)
(Vì N
FE2
= 2,92.10
8
> N
FO2
= 4.10
6
Lấy N
FE2
= N
FO2
= 4.10
6
và K
FL2
= 1)
K
FL1
= K
FL2
= 1 thuộc [1;2] : thỏa điều kiện
5. Xác định ứng suất uốn cho phép
Tra bảng 6.2 [ tài liệu 1], với vật liệu thép C45 được:
+Độ rắn mặt răng, và lõi răng HB 180 ÷ 350
+
+
Chọn độ rắn bánh răng côn 1 (bánh dẫn): HB
1
= 260 HB
= 2.260 + 70 = 590 HB
= 1,8.260 = 468 HB
Chọn độ rắn bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): HB
2
= 235 HB
= 2.235 + 70 = 540 HB
= 1,8.235 = 423 HB
Theo công thức (6.1) [tài liệu 1], ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ζ
H
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL
+
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
H
: hệ số an toàn về tiếp xúc
+Z
R
: hệ số độ nhám bề mặt răng. Sơ bộ chọn Z
R
= 1.
+Z
V
: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng. Sơ bộ chọn Z
V
= 1.
+K
XH
: hệ số ảnh hưởng đường kính. Sơ bộ chọn K
XH
= 1.
+K
HL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
Bánh răng côn 1 (bánh dẫn):
[ζ
H1
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
=
.1.1.1.1= 536,36 MPa
Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn):
[ζ
H2
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
=
.1.1.1.1= 490,91 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn thẳng ta chọn:
[ζ
H
] = [ζ
H2
] = 490,91 MPa
Theo công thức (6.2) [tài liệu 1], ứng suất uốn cho phép:
[ζ
F
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
+
: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
F
: hệ số an toàn khi tính uốn.
+Y
R
: hệ số độ nhám mặt lượng chân răng. Sơ bộ chọn Y
R
= 1.
+Y
s
: hệ số độ nhậy vật liệu. Sơ bộ chọn Y
s
= 1.
+K
XF
: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn. Sơ bộ chọn K
XF
= 1.
+K
FC
: hệ số đặt tải. Sơ bộ chọn K
FC
= 1.
+K
FL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
Bánh răng côn 1 (bánh dẫn):
[ζ
F1
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
=
.1.1.1.1.1= 267,43 MPa
Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn):
[ζ
F2
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
=
.1.1.1.1.1= 241,71 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn thẳng ta chọn:
[ζ
F
] = [ζ
F2
] = 241,71 MPa
6. Đường kính vòng chia ngoài
Theo công thức (6.52b), [tài liệu 1]
=
61,53 (mm)
+Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng: K
d
= 100 MPa
1/3
+Hệ số ảnh hưởng phân bố không đều tải trên vành răng, với K
be
= 0,3 tra
bảng 6.21 [tài liệu 1] được K
Hβ
= 1,17.
7. Module vòng ngoài
Chọn số răng z
1p
theo bảng 6.22 [tài liệu 1], với d
e1
= 61,53 mm, u = 4,31 Chọn
z
1p
= 16 răng.
Số răng bánh răng côn 1 (bánh dẫn): z
1
= 1,6.z
1p
= 1,6.16 = 25,6
Chọn z
1
= 26 răng.
(vì độ rắn mặt răng HB
1
và HB
2
≤ 350 HB)
Số răng bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): z
2
= u.z
1
= 4,31.26 = 112,06
Chọn z
2
= 112 răng.
Tỷ số truyền thực
u
t
=
=
= 4,308
mà ∆u =
.100% =
.100% = 0.046% < 5%
vậy dùng u
1
= 4,31 để tính toán
Modun vòng chia ngoài, theo công thức (6.95a) [tài liệu 2]
2,36 (mm)
Tra bảng 6.8 [tài liệu 1], chọn theo tiêu chuẩn m
te
= 2,5 mm
8. Thông số bộ truyền
Theo bảng 6.19 và bảng công thức [tài liệu 1]
Đường kính vòng chia:
d
e1
= m
te
.z
1
= 2,5.26 = 65 (mm)
d
e2
= m
te
.z
2
= 2,5.112 = 280 (mm)
Chiều dài côn ngoài:
Chiều dài côn trung bình:
Chiều rộng vành răng:
b = K
be
.R
e
= 0,3.143,72 = 43,12 (mm)
Modun vòng trung bình:
Góc côn chia:
Đường kính vòng chia trung bình: theo công thức 6.55 [tài liệu 1]
Chiều cao răng ngoài:
h
e
= 2h
te
.m
te
+ c = 2.cosβ
m
.m
te
+ 0,2.m
te
= 2.cos (30
0
).2,5 + 0,2.2,5 = 4,83 (mm)
(góc nghiêng của răng β
m
= (20 ÷ 30
0
))
Hệ số dịch chỉnh:
x
1
= x
n1
= 2
.
= 2
.
0,3
x
2
= -0.3
Chiều cao đầu răng ngoài:
h
ae1
= (h
te
+ x
n1
.cos β
m
).m
te
= cos 30 + 0,3.cos30).2,5 = 2,815 (mm)
h
ae2
= 2h
te
.m
te
– h
ea1
= 2.cos 30.2,5 – 2,815 = 1,515 (mm)
Chiều cao chân răng ngoài:
h
fe1
= h
e
– h
ea1
= 4,83 – 2,815 = 2,015 (mm)
h
fe2
= h
e
– h
ea2
= 4,83 – 1,515 = 3,315 (mm)
9. Cấp chính xác của bộ truyền
Vận tốc vòng theo dm1, theo công thức (6.40) [ tài liệu 1]
Tra bảng 6.13 [tài liệu 1], với v = 4,21 m/s chọn cấp chính xác 7
10. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc
Theo công thức (6.61), [tài liệu 1], hệ số tải trọng tính về tiếp xúc
K
H
= K
Hβ
.K
Hα
.K
HV
= 1,17.1.1,23 = 1,44
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều trên chiều rộng vành răng: K
Hβ
= 1,17
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều đối với ăn khớp: K
Hα
= 1 (bánh răng
côn thẳng)
+Hệ số tải trọng xuất hiện vùng ăn khớp
Trong đó:
= 0,006.47.4,21.
= 9,8 (m/s)
= 9,8 m/s < v
Hmax
= 240 (tra bảng 6.17 [tài liệu 1], cấp chính xác 7)
Tra bảng 6.15 [tài liệu 1]: δ
H
= 0,006
Tra bảng 6.16 [tài liệu 1]: g
0
= 47
Theo công thức (6.58) [tài liệu 1]
= 274.1,56.0,913.
= 418,01 MPa
+Hệ số ảnh hưởng cơ tính vật liệu bánh răng, tra bảng 6.5 [tài liệu 1],
Z
M
= 274 MPa
1/3
+Hệ số ảnh hưởng hình dạng bề mặt tiếp xúc, tra bảng 6.12 [tài liệu 1],
Z
H
= 1,56
+Hệ số trùng khớp răng
Theo công thức 6.60 [tài liệu 1], hệ số trùng khớp ngang
ε
α
= [1,88 – 3,2.(
+
)].cos β
m
= [1,88 – 3,2.(
+
)].cos 30 = 1,497
ζ
H
= 418,01 < [ζ
H
] = 490,91 (MPa)
Điều kiện bền tiếp xúc đã được đảm bảo
11. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo công thức (6.65), [tài liệu 1]
=
= 98,38 (MPa)
+Modun trung bình pháp: m
nm
= m
tm
+Hệ số ảnh hưởng độ nghiên răng: Y
B
= 1
+Hệ số dạng răng, tra bảng 6.18 [tài liệu 1]
z
vn1
=
=
= 26,7 Y
F1
= 3,56
z
vn2
=
=
= 497 Y
F2
= 3,63
+Hệ số Yε =
=
= 0,668
Theo công thức (6.67), [tài liệu 1], hệ số tải trọng tính khi uốn
K
F
= K
Fβ
.K
Fα
.K
FV
= 1,33.1.1,154 = 2,05
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều trên chiều rộng vành răng,
tra bảng 6.21 [tài liệu 1]: K
Fβ
= 1,33
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều đối với ăn khớp: K
Fα
= 1
(bánh răng côn thẳng)
+Hệ số tải trọng xuất hiện vùng ăn khớp
Trong đó:
= 0,016.47.4,21.
= 26,12 (m/s)
= 26,12 m/s < v
Fmax
= 240 (tra bảng 6.17 [tài liệu 1], cấp chính xác 7)
Tra bảng 6.15 [tài liệu 1]: δ
F
= 0,016
Tra bảng 6.16 [tài liệu 1]: g
0
= 47
Theo công thức 6.66 [tài liệu 1]
ζ
F1
= 98,38 < [ζ
F1
] = 267,43 (MPa)
ζ
F2
= 100.77 < [ζ
F2
] = 241,71 (MPa)
Điều kiện bền uốn được đảm bảo.
12. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Hệ số quá tải thực nghiệm: K
qt
=
= 1,8
Theo công thức 6.48 [tài liệu 1]
Mà [ζ
H
]
max
= 2,8.ζ
ch
= 2,8.450 = 1260 (MPa)
ζ
Hmax
< [ζ
H
] : điều kiện quá tải tiếp xúc được đảm bảo.
Theo công thức 6.49 [tài liệu 1]
ζ
F1max
= ζ
F1
.K
qt
= 98,38.1,8 = 177,08 (MPa)
ζ
F2max
= ζ
F2
.K
qt
= 100.77.1,8 = 181,39 (MPa)
[ζ
F1
]
max
= 0,8.ζ
ch1
= 0,8.580 = 464 (MPa)
[ζ
F2
]
max
= 0,8.ζ
ch2
= 0,8.450 = 360 (MPa)
ζ
F1max
< [ζ
F1
]
max
ζ
F2max
< [ζ
F2
]
max
Điều kiện quá tải uốn được đảm bảo
13. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn
Theo công thức (6.102), (6.104a), (6.104b) [tài liệu 2]
Lực vòng: F
t1
= F
t2
=
=
= 1571,7 (N)
Lực hướng tâm: F
r1
= F
a2
= F
t1
.tan α.cos δ
1
= 1571,7.tan 20.cos 13,07 = 557,23 (N)
Lực dọc trục: F
a1
= F
r2
= F
t1
.tan α.sin δ
1
= 1571,7.tan 20.sin 13,07 = 129,36 (N)
Bảng kết quả tính toán:
Thông số bánh răng côn thẳng
Tỷ số truyền
u=4,31
Vật liệu
Thép C45
Phương pháp
Tôi cải thiện
Độ cứng bánh dẫn và bị dẫn
HB
1
= 260 HB; HB
2
= 235 HB
Môđun vòng chia ngoài
m
e
=2.5 mm
Môđun vòng trung bình
m
tm
=2,125 mm
Số răng bánh dẫn và bị dẫn
z
1
=26 răng ; z
2
= 112 răng
Góc côn chia
δ
1
= 13,07
0
; δ
2
= 76,93
0
Góc ăn khớp
α
w
=20
0
Góc nghiêng răng
β
m
= 30
0
Đường kính vòng chia trung bình bánh dẫn
d
m1
=55,25 mm
Đường kính vòng chia trung bình bánh bị dẫn
d
m2
=238 mm
Đường kính vòng chia bánh dẫn
d
e1
= 65 mm
Đường kính vòng chia bánh bị dẫn
d
e2
= 280 mm
Chiều dài côn ngoài
R
e
= 143,72 mm
Chiều dài côn trung bình
R
m
= 122,162 mm
Chiều rộng vành răng
b= 43,12 mm
Chiều cao răng ngoài
h
e
=4,83 mm
Hệ số dịch chỉnh
x
1
=0,3 ; x
2
= -0.3
Chiều cao đầu răng ngoài
h
ae1
=2,815 mm ; h
ae2
=1,515 mm
Chiều cao chân răng ngoài
h
fe1
=2,015 mm; hf
e2
=3,315 mm
Vận tốc
v= 4,24 m/s
Số vòng quay
n=1455 vòng/phút
Cấp chính xác
7
Số giờ làm việc
L
h
=18720 giờ
Hiệu suất của bộ truyền
η
br
= 0.95
Thông số về lực và moment
Moment xoắn bánh dẫn
T
1
= 43 418 N.mm
Lực vòng có ích
F
t1
=F
t2
=1571,7 N
Lực hướng tâm
F
r1
=F
a2
=557,23 N
Lực dọc trục
F
a1
= F
r2
= 129,36 N
PHẦN 4: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
TRỤ RĂNG THẲNG
Các thông số đầu vào của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, công suất P
2
= 6,221
(kW) và số vòng quay n = n
1
=337,58 vòng/phút, Moment xoắn T = T
1
= 175 990
(N.mm), tỷ số truyền u
brt
= u
1
= 3,75.
1. Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn
vật liệu như sau:
Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB
ζ
b1
= 850 MPa ;ζ
ch1
= 580 MPa
Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB
ζ
b2
= 750 MPa ;ζ
ch2
= 450 MPa
2. Phân phối tỷ số truyền
Theo phần 1, ta đã phân phối tỷ số truyền: u
brt
= u
1
= 3,75.
3. Số chu kỳ làm việc cơ sở
Theo công thức (6.5) [tài liệu 1]
N
H01
=30.HB
1
2.4
= 30.260
2.4
18,75.10
6
(chu kỳ)
N
H02
= 30.HB
2
2.4
= 30.280
2.4
14,71.10
6
(chu kỳ)
N
F01
= N
F02
= 4.10
6
(vì vật liệu bánh răng thép)
4. Số chu kỳ làm việc tương đương
Theo công thức (6.7) [tài liệu liệu 1]
Số lần ăn khớp của một răng trong mỗi vòng quay: c = 1.
(Vì N
EH1
= 3,38.10
8
> N
HO1
= 18,75.10
6
Lấy N
EH1
= N
HO1
= 18,75.10
6
và K
HL1
= 1)
(Vì N
EH2
= 9,01.10
7
> N
HO2
= 14,71.10
6
Lấy N
EH2
= N
HO2
= 14,71.10
6
và K
HL2
= 1)
K
HL1
= K
HL2
= 1 ≤ [K
HL
] = 2,4 : đảm bảo điều kiện biến dạng dẻo bề mặt.
Theo công thức (6.8) [tài liệu liệu 1],(m
F
=6 vì có độ rắn HB ≤ 350HB)
(Vì N
FE1
= 2,92.10
8
> N
FO1
= 4.10
6
Lấy N
FE1
= N
EF1
= 4.10
6
và K
FL1
= 1)
(Vì N
FE2
= 7,79.10
7
> N
FO2
= 4.10
6
Lấy N
FE2
= N
FO2
= 4.10
6
và K
FL2
= 1)
K
FL1
= K
FL2
= 1 thuộc [1;2] : thỏa điều kiện
5. Xác định ứng suất uốn cho phép
Tra bảng 6.2 [ tài liệu 1], với vật liệu thép C45 được:
+Độ rắn mặt răng, và lõi răng HB 180 ÷ 350
+
+
Chọn độ rắn bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn): HB
1
= 260 HB
= 2.260 + 70 = 590 HB
= 1,8.260 = 468 HB
Chọn độ rắn bánh răn trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn): HB
2
= 235 HB
= 2.235 + 70 = 540 HB
= 1,8.235 = 423 HB
Theo công thức (6.1) [tài liệu 1], ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ζ
H
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL
+
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
H
: hệ số an toàn về tiếp xúc
+Z
R
: hệ số độ nhám bề mặt răng. Sơ bộ chọn Z
R
= 1.
+Z
V
: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng. Sơ bộ chọn Z
V
= 1.
+K
XH
: hệ số ảnh hưởng đường kính. Sơ bộ chọn K
XH
= 1.
+K
HL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn):
[ζ
H1
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
=
.1.1.1.1= 536,36 MPa
Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn):
[ζ
H2
] =
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
=
.1.1.1.1= 490,91 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ta chọn:
[ζ
H
] = [ζ
H2
] = 490,91 MPa
Theo công thức (6.2) [tài liệu 1], ứng suất uốn cho phép:
[ζ
F
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
+
: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
F
: hệ số an toàn khi tính uốn.
+Y
R
: hệ số độ nhám mặt lượng chân răng. Sơ bộ chọn Y
R
= 1.
+Y
s
: hệ số độ nhậy vật liệu. Sơ bộ chọn Y
s
= 1.
+K
XF
: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn. Sơ bộ chọn K
XF
= 1.
+K
FC
: hệ số đặt tải. Sơ bộ chọn K
FC
= 1.
+K
FL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn):
[ζ
F1
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
=
.1.1.1.1.1= 267,43 MPa
Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn):
[ζ
F2
] =
.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K
FL
=
.1.1.1.1.1= 241,71 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ta chọn:
[ζ
F
] = [ζ
F2
] = 241,71 MPa
6. Xác định khoảng cách trục
Theo công thức (6.15a) [tài liệu 1]
=
= 193,65 (mm)
chọn a
w
= 200 mm
Trong đó:
+Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại bánh răng, tra bảng 6.5
[tài liệu 1]: K
a
= 49,5 MPa
1/3
(vì bánh răng trụ răng thẳng).
+Hệ số chiều rộng vành răng, tra bảng 6.6 [tài liệu 1]
= 0,25 ÷ 0,4
chọn
= 0,3.
+Vì đây là bánh răng cấp chậm nên K
be
= K
be
+ 20%.K
be
= 0,3 + 20%.0,3 = 0,36
Hệ số ảnh hưởng phân bố không đều tải trên vành răng, với K
be
= 0,36 tra
bảng 6.7 [tài liệu 1] được K
Hβ
= 1,045
Theo công thức (6.16) [tài liệu 1]
= 0,53
.(u+1) = 0,53.0,3.(3,75 + 1) = 0,755
Chiều rộng răng của bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn)
=
b =
.a = 0,3.200 = 60 (mm)
7. Xác định thông số ăn khớp
Theo công thức 6.17 [tài liệu 1]
m = (0,01 ÷ 0,02).a
w
= (0,01 ÷ 0,02).200 = 2 ÷ 4
Tra bảng 6.8 [tài liệu 1] và dãy tiêu chuẩn môđun: chọn m = 3 mm
Vì bánh răng trụ răng thẳng β = 0.
Số răng của bánh răng, trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn), theo công thức (6.19) [tài
liệu 1]
z
1
=
=
= 28,07 (răng) z
1
= 28 răng
Số răng của bánh răng, trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn), theo công thức (6.20)
[tài liệu 1]
z
2
= u.z
1
= 3,75.28 = 105 răng
Tỷ số truyền thực
u
t
=
=
= 3,75 u
t
= u
1
= u
Sử dụng tỷ số truyền u
1
= u
t
= 3,75 để tính toán
8. Xác định hệ số dịch chỉnh và học ăn khớp
Hệ số dịch tâm, theo công thức (6.22) [tài liệu 1]
Y =
– 0,5(z1 + z2) =
– 0,5(28 + 105) = 0,1667
Hệ số ky =
=
= 1,2534
Tra bảng 6.10a [tài liệu 1] với ky = 1,2534, được kx = 0,0148
Hệ số giảm răng, theo công thức (6.24) [tài liệu 1]
∆y =
=
= 0,002
Theo công thức (6.25) [tài liệu 1], tổng hệ số dịch chỉnh
xt = y + ∆y = 0,1667 + 0,002 = 0,1687
Do d0o1 hệ số dịch chỉnh bánh răng, trụ răng thẳng 1, tính theo công thức (6.26) [tài
liệu 1]
X1 = 0,5 (xt –
= 0,036
X2 = xt – x1 = 0,1687 – 0,036 = 0,1327
Góc ăn khớp
9.
Tài liệu tham khảo
1) Sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động Cơ Khí” (tập 1 và tập 2) – Tác giả: Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển, NXB Giáo Dục.
2) Sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” – Tác giả: Nguyễn Hữu Lộc, NXB Đại Học Quốc
Gia TP HCM.
3) Sách “Vẽ kỹ thuật Cơ Khí”(tập 1và tập 2) - Trần Hữu Huế, NXB Giáo Dục.
4) Sách “Dung sai và lắp ghép” - Ninh Đức Tốn, NXB Giáo Dục.
