Phan doi cap cham_dai thang doc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (248.73 KB, 26 trang )
Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG
I. Chọn động cơ
A. Xác định công suất cần thiết của động cơ
Công suất cần thiết P
ct
:
P
ct
=
8,5
1000
58,0.10000
1000
.
==
vF
KW
Hiệu suất hệ dẫn động :
=
n
i
b .
Theo sơ đồ đề bài thì : =
m
ổ lăn
.
k
bánh răng
.
khớp nối
.
đai.
.
m : Số cặp ổ lăn (m = 4); k : Số cặp bánh răng (k = 2),Tra bảng 2.3 (tr 94),
ta đợc các hiệu suất:
ol
= 0,99 ( vì ổ lăn đợc che kín),
br
= 0,97 ,
k
= 1,
đ
= 0,96 (bộ truyền đai để hở )
= 0,99
4
. 0,97
2
. 1. 0,96 = 0,868
Hệ số truyền đổi :
=
9637,0
8
3
9,0
8
5
1.
22
2
1
=+=
ck
ii
t
t
T
T
Công suất tơng đơng P
tđ
đợc xác định bằng công thức:
P
tđ
4,6
868,0
8,5.9637,0.
===
ct
P
B, Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ.
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u
sb
.Theo bảng 2.4(tr 21),
truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động đai (bộ truyền
ngoài):
u
sb
= u
sbh
. u
sbđ
= 14.3 = 42
Số vòng quay của trục máy công tác là n
lv
:
n
lv
=
100.10
58,0.60000
.
.60000
=
pz
v
= 34,8 vg/ph
Trong đó : v : vận tốc xích tải
z : Số răng đĩa xích tải
p : Bớc xích tải .
Số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sbđc
:
n
sbđc
= n
lv
. u
sb
= 34,8.42 = 1461,6 vg/ph
Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n
đb
= 1500 vg/ph.
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P
đc
P
ct
, n
đc
n
sb
và
dn
K
mm
T
T
T
T
Ta có :
kWP
ct
8,5=
;
phvgn
sb
/.6,1461=
;
6,1=
T
Tmm
Theo bảng phụ lục P 11 ( trang 234 ). Ta chọn đợc kiểu động cơ là :
K160S4
Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau :
kWP
dc
.5,7=
;
phvgn
dc
/.1450=
;
2,2=
dn
k
T
T
1
Kết luận động cơ K160S4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.
II. PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN
Ta đã biết
sbdsbhsb
uuu =
Tỷ số truyền chung
67,41
8,34
1450
===
lv
dc
c
n
n
u
Chọn u
đai
= 3 u
hộp
=
9,13
3
67,41
=
;
21
.uuu
h
=
Trong đó : u
1
: Tỉ số truyền cấp nhanh
u
2
: Tỉ số truyền cấp chậm
Theo bảng 3.1 (trang 43 ) thì u
1
= 4,49 ; u
2
= 3,12.
Chọn u
1
= 4,4 ; u
2
= 3,2
Tính lại giá trị u
đai
theo u
1
và u
2
trong hộp giảm tốc
u
đai
=
96,2
2,3.4,4
67,41
.
21
==
uu
u
c
Kết luận : u
h
= 14 ; u
1
= 4,4; u
2
= 3,2 ; u
đai
=3.
Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục.
Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III, IV)
của hệ dẫn động.
Công suất, số vòng quay :
P
ct
=5,8 kW ; n
lv
=34,8 vg/ph.
65,5
1.99,0
8,5
.9637,0 ===
kol
ct
III
P
P
kW ; n
III
= n
lv
= 34,8 vg/ph
88,5
97,0.99,0
65,5
. ===
brol
III
II
P
P
kW ; n
II
= n
III
.u
2
= 111,36 vg/ph
12,6
97,0.99,0
88,5
. ===
brol
II
I
P
P
kW ; n
I
= n
II
u
1
= 490 vg/ph
Mô men T
đc
= 9,55. 10
6
.
49400
1450
5,7
.10.55,9
6
==
dc
dc
n
P
N. mm.
T
I
= 9,55. 10
6
.
119300
490
12,6
.10.55,9
6
==
I
I
n
P
N. mm.
T
II
= 9,55. 10
6
.
504200
36,111
88,5
.10.55,9
6
==
II
II
n
P
N. mm.
T
III
= 9,55. 10
6
.
1549400
8,34
65,5
.10.55,9
6
==
III
III
n
P
N. mm.
T
ct
= 9,55. 10
6
.
1591700
8,34
8,5
.10.55,9
6
==
ct
ct
n
P
N. mm.
2
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:
Phần 2 : TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIếT MáY
i.TíNH Bộ TRUYềN ĐAI
Chọn loại đai
T
1
=119,324 Nm
Theo bảng 13.5 sách chi tiết máy có thể chọn ký hiệu tiết diện đai hình thang
hoặc đai hình thang hẹp YO .Ta tính toán theo 2 phơng án :
Loại tiết diện đai hình thang
YO
Đờng kính bánh đai
d
1min
tra theo bảng 13.5 sách CTM (mm)
125 63
Đờng kính bánh đai nhỏ d
1
1,2 d
min
(mm) Lấy theo tiêu
chuẩn .Tỉ số truyền u
đ
=3
140 100
Đờng kính bánh đai lớn d
2
=u
đ
d
1
(1-) (mm).
Lấy theo tiêu chuẩn bánh đai lớn
415,8
400
297
315
Tỉ số truyền thực tế
)1(
1
2
=
d
d
u
t
2,89 3,18
Sai số tỉ số truyền
%4%100. <
=
d
dt
u
uu
u
3,8% 6,7%
Chọn lại d
2
300
u
t
3,03
u < 4%
1%
YO
Vận tốc đai
1000.60
11
nd
v
d
=
(m/s)
10,63 7,6
Khoảng cách trục a teo bảng 4.14 400 300
Chiều dài đai theo ct 4.4
L = 2a + 0,5 (d
1
+ d
2
) + (d
2
d
1
)
2
/4a
1690 1261
Chiều dài đai theo tiêu chuẩn L 1600 1250
Khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn ct 4.6
4
)8(
22
+
=
a
= L - (d
1
+ d
2
)/2
352
754,8
130
294
621,7
100
Trục
Thông số
Trục
động cơ
I II III Làm việc
u
đ
=3 u
1
= 4,4 u
2
= 3,2 Khớp
P (kW) 7,5 6,12 5,88 5,65 5,8
N(vg/ph) 1450 490 111,36 34,8 34,8
T(N.mm) 49400 119300 252100 1549400 1591700
3
= (d
2
d
1
).0,5
Nghiệm số vòng chạy trong 1s theo ct 4.15
i = v/L<10(1/s)
6,64 6,08
Góc ôm ct 4.7
1
= 180 57 (d
2
-d
1
)/a
138
o
142
o
Xác định số đai theo ct
[ ]
o
dt
P
KP
x
.
C
bảng 13.11 sách CTM
0,88 0,9
C
L
bảng 13.12 sách CTM 0,93 0,96
T
1
(N.m) bảng 13.13 sách CTM
3,1 1,8
P
o
(kW) hình 13.14 sách CTM 2,2 2,5
[P
o
] ct [P
o
] = P
o
.C
.
C
L
+ T
1
.n
đc
/9550
2,27 2,43
Tính đợc x 4,13 3,85
Lấy số đai 5 4
Chiều rộng bánh đai B :
t (mm) bảng 13.6 sách CTM 19 12
s (mm) bảng 13.6 sách CTM 12,5 8
B =(x- 1).t + 2.S (mm) 101 52
Lấy B theo tiêu chuẩn 100 50
Lực căng ban đầu ct 4.19
v
ddc
o
F
zCv
KP
F +=
780
(N)
F
v
= q
m
.v
2
(N)
Bảng 4.22 q
m
( Kg/m)
Lực tác dụng lên trục ct 4.21 F
r
= 2.F
o
.z.sin(
1
/2) (N)
176,5
20,11
0,178
1648
271
4,0
0,069
2052
Đờng kính ngoài bánh đai
d
a1
= d
1
+ 2.h
o
(mm)
d
a2
= d
2
+ 2.h
o
(mm)
148,4
408,4
105
305
=> Chọn phơng án YO vì có số đai ít hơn ,kích thớc gọn hơn .
II. TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC
A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng ).
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:
b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 245 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn MB 192 240 có:
b2
= 750 Mpa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 230 (HB)
2. Xác định ứng suất cho phép.
[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS
=
lim
;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK
=
lim
S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.
limH
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;
limH
= 2.HB + 70
H lim1
= 560 MPa;
H lim2
= 530 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
4
N
HO
= 30. H
4,2
HB
H
HB
: độ rắn Brinen.
74,2
1
10.6,1245.30 ==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
111
=
7
1
7
3
33
1
10.6,110.66,39
8
3
.)9,0(
8
5
1.15000.490.1.60 =>=
+=
HOHE
NN
ta có : N
HE1
> N
HO1
=> K
HL1
= 1
[
H
]
1
=
MPa509
1,1
1.560
=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
8,481,min
21
==
Tra bảng :
F lim
= 1,8HB; S
F
=1,75 ;
F lim1
= 1,8.245 = 441Mpa.
F lim2
= 1,8 230 = 414 Mpa.
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F
= 6.
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
cki
m
iiiFE
ttTTtncN
F
/./ 60
1
=
c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
6
1
766
1
10.410.26,8
8
3
.)9,0(
8
5
1.15000.36,111.1.60 =>=
+=
FOFE
NN
Ta có : N
FE1
> N
FO1
=> K
FL1
= 1
[
F1
] = 441.1.1 / 1,75 = 252 MPa,
[
F2
] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 MPa,
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w1
= K
a
(u
1
+1)
[ ]
3
1
2
1
.
baH
H
u
KT
Với: T
1
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, N.mm ;
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng ;
Hệ số
ba
= b
w
/a
w
;
5
T
1
=119300Nmm; K
a
=49,5(răng thẳng )
( ) ( )
06,114,4.4,0.5,01.5,04,0
1
=+=+== u
babdba
Tra ở sơ đồ 5 (bảng 6.6, trang 107) ta đợc K
H
=1,07 ; u
1
= 4,4; [
H
]=481,8
MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w1
= 49,5.(4,4+1).
3,181
)4,0.(4,4.8,481
07,1.119300
3
2
=
mm
Chọn a
w1
= 182 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). a
w1
= (0,01 ữ 0,02).182 = 1,82 ữ 3,64. Chọn m = 2,5,
* Số răng Z
1
= 2
a
w1
/ (m(u
1
+1)) = 2.182/ 2,5(4,4+1) = 27
Z
2
= u
1
Z
1
= 4,4.27 = 118 , Z
t
= Z
1
+ Z
2
= 27 + 118 = 145 ;
Tính lại khoảng cách trục : a
w1
'
= m.Z
t
/ 2 = 2,5. 145/ 2 = 181,25 mm.
a
w1
a
w1
Do đó cần dịch chỉng để tăng kích thớc .Chọn a
w1
= 182 mm
Tính hệ số địch tâm theo công thức :
( )
3,0)11827.(5,0
5,2
182
5,0
21
=+=+= ZZ
m
a
y
w
07,2
11827
3,0.1000.1000
21
=
+
=
+
=
ZZ
y
K
y
Tra bảng 6.10a ta đợc K
x
=0,036
Hệ số giảm đỉnh răng tính theo công thức
0052,0
1000
145.036,0
1000
===
tx
ZK
y
Tổng hệ số dịch chỉnh
x
t
= y + y =0,3 + 0,0052 =0,3052 mm
Hệ số dịch chỉnh bánh 1
0585,03,0
145
27118
3052,0.5,05,0
12
1
=
=
= y
Z
ZZ
xx
t
t
mm
Hệ số dịch chỉnh bánh 2
x
2
= x
t
x
1
=0,3052-0,0585 =0,2484 mm
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :
-
Đờng kính chia : d
1
= m. Z
1
= 2,5.27 = 67,78mm
d
2
= m.Z
2
=2,5. 118 =295 mm;
-
Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2.( 1+x
1
-y )m = 73,05 mm;
d
a2
= d
2
+ 2. ( 1+x
2
-y )m = 301,2 mm,
-
Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
( 2,5 - 2.x
1
) . m = 61,82 mm,
d
f2
= d
2
- ( 2,5 - 2.x
2
) . m = 289,98 mm,
-
Đờng kính cơ sở : d
b1
= d
1
. cos =67,78. cos 20
= 63,69 mm;
d
b2
= d
2
. cos = 295. cos 20
= 277,21 mm
-
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
t
=
tw
= 20,64
;
6
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H
[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z
1
1
)1.( 2
wmw
mH
dub
uKT +
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z
: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- b
w
: Chiều rộng vành răng.
- d
w
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
T
1
= 119300 Nmm ; b
w
= 0,4. a
w
= 0,4. 182 = 72,8 mm ;
Z
M
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 65 trang 96) ;
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
cos
tw
=
939,0
182.2
cos.5,2.145
.2
cos
1
==
w
t
a
mZ
=>
tw
= 20,64
o
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2
=
28,41sin
2
= 1,741 ;
u
m
= 118/27 = 4,37; d
w1
= 67,78 mm.
= 1,88 3,2
734,1
118
1
27
1
2,388,1
11
21
=
+=
+
ZZ
;
Z
=
3
)734,14(
= 0,869.
K
H
= K
H
.K
HV
K
H
; K
H
= 1,07 ; K
H
= 1( bánh răng thẳng )
Vận tốc bánh dẫn : v =
739,1
60000
490.78,67.
60000
11
==
nd
w
m/s;
vì v < 6 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9, tra bảng 6.16
chọn g
o
= 73
Theo công thức 6.42
915,4
37,4
182
.739,1.73.006,0.
1
1
===
m
w
oHH
u
a
vg
theo bảng 6,15 =>
H
=0,006
09.1
1.07,1.119300.2
78,67.8,72.915,4
1
2
1
1
=+=+=
HHI
wwH
Hv
KKT
db
K
K
HV
= 1,09 K
H
= 1,07.1,09.1 = 1,16
Thay số :
H
= 274.1,741.0,869.
2
78,67.4,4.8,72
)14,4.(16,1.119300.2 +
= 417 MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
7
Với v =1,723 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động
học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ
nhám là R
a
= 10 40 àm. Do đó Z
R
= 0,9, với d
a
< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 481,8.1.0,9.1 = 433,6 MPa ,
H
[
H
] .
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.
Nh vậy
H
< [
H
] nhng chêng lệch này nhỏ ,do đó có thể giảm chiều rộng
răng
5,67
433
417
8,72
2
=
=
w
b
mm
Lấy b
w
= 70 mm
B.Tính toán bộ truyền cấp chậm( bánh trụ răng nghiêng ).
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu ta chọn giống bộ truyền cấp nhanh .
2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.
[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS
=
lim
;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK
=
lim
S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.
limH
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;
limH
= 2.HB + 70
H lim1
= 560 MPa;
H lim2
= 530 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N
HO
= 30. H
4,2
HB
H
HB
: độ rắn Brinen.
74,2
2
10.39,1230.30 ==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
122
=
7
1
7
3
33
2
10.39,110.01,9
8
3
.)9,0(
8
5
1.15000.36,111.1.60 =>=
+=
HOHE
NN
ta có : N
HE2
> N
HO2
=> K
HL2
= 1
[
H
]
1
=
MPa509
1,1
1.560
=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bánh trụ răng nghiêng nên :
[ ]
[ ] [ ]
2
21
HH
H
+
=
= 495,4 MPa < 1,25
[ ]
min
H
=602,25 MPa
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
8
a
w2
= K
a
(u
2
+1)
[ ]
3
2
2
1
.
baH
H
u
KT
T
1
=252100 Nmm; K
a
=43(răng nghiêng)
( ) ( )
58,012,3.25,0.5,01.5,025,0
2
=+=+== u
babdba
Tra ở sơ đồ 3 (bảng 6.14) có K
H
=1,06 ; u
1
= 3,2 ; [
H
]=495,4 MPa
Thay số ta đợc : a
w2
= 43.(3,2+1).
200
25,0.2,3.)4,495(
06,1.252100
3
2
=
mm
Tính khoảng cách trục theo điều kiện bôi trơn chọn c = 1,1 ,theo công thức
( )
( )
1,214
1.
1
12
211
2
=
+
+
=
uu
uuac
a
w
w
mm
Chọn khoảng cách trục: a
w2
= 215 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m = (0,01 ữ 0,02). a
w2
= (0,01 ữ 0,02).215 = 2,15 ữ 4,3
Chọn môđun pháp m = 2,5
Tính số răng của bánh răng:
Bánh răng chữ V chọn sơ bộ : = 30
cos = 0,866 ;
Z
3
= 2
a
w2
.cos/ (m(u
2
+1)) = 2.215.0,866/ 2,5(3,2+1) = 35,4 ,
chọn số răng của bánh dẫn Z
3
= 35 ,
Z
4
= u
2
Z
3
= 3,2.35 = 112 lấy Z
4
= 112 , Z
t
= Z
3
+ Z
4
= 35 + 112 = 147 ;
Tính chính xác góc nghiêng :
cos = m Z
t
/(2.a
w
) = 2,5. 147/2.215 = 0,855; = 31,28
o
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
-
Đờng kính chia : d
3
= m. Z
3
/ cos=2,5.35/0,855=102,38 mm,
d
4
= m.Z
4
/ cos =2,5. 112 /0,855 =327,62 mm;
-
Đờng kính đỉnh răng : d
a3
= d
3
+ 2.m = 102,38 + 2. 2,5 = 107,38mm,
d
a4
= d
4
+ 2.m = 243,94 + 2. 2,5 = 332,62 mm,
-
Đờng kính đáy răng : d
f3
= d
3
- 2,5. m =76,07 - 2,5. 2,5 = 96,13 mm,
d
f4
= d
4
+ 2,5.m = 243,94 - 2,5. 2,5 = 321,37 mm,
-
Đờng kính cơ sở : d
b3
= d
3
. cos = 102,38. cos 20
0
= 96,20 mm,
d
b4
= d
4
. cos = 327,62. cos 20
= 307,86 mm
-
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/ cos31,28
o
) = 23,06
o
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H
[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z
3
1
)1.( 2
dub
uKT
mw
mH
+
;
Trong đó: T
1
=252100 Nmm;
b
w
= 0,25.a
w
= 0,25.215 = 53,75 mm,
U
t
= 112/35 = 3,2;
d
w3
= 102,38 mm;
Z
m
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 6.5 ) ;
tg
b
= cos
t
.tg = cos(23,06
o
).tg(31,28
o
)=0,559
b
= 29
o
12
9
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2
=
)"36'323.2sin(
)'1229cos(.2
o
o
= 1,556 ; Z
=
3/)4(
;.
=
( )
[ ]
( )
[ ]
504,1)28,31cos(.112/135/12,388,1cos./1/12,388,1
21
=+=+
o
ZZ
,
Z
=
3/)504,14(
= 0,815
K
H
= K
H
.K
HV
K
H
; K
H
= 1,06(Tính ở trên); K
H
= 1,13 (tra bảng 6.14).
Vận tốc bánh dẫn : v =
597,0
60000
36,111.38,102
60000
23
==
nd
w
m/s;
vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9 ;
tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
theo bảng 6,15 =>
H
=0,002
Theo công thức 6.42
714,0
2,3
215
.597,0.73.002,0.
2
1
===
t
w
oHH
u
a
vg
007,1
13,1.06,1.252100.2
38,102.75,53.714,0
1
2
1
3
=+=+=
HHI
wwH
Hv
KKT
db
K
K
H
= 1,007.1,13.1,06 = 1,206.
Thay số :
H
= 274.1,556.0,815.
2
)38,102.(2,3).75,53(
)12,3.(206,1.252100.2 +
= 415 MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v =0,597 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 9,
chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là R
a
=
10 40 àm. Do đó Z
R
= 0,9, với d
a
< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 495,4.1.0,9.1 = 470,7 MPa.
Do
H
[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Yêu cầu
F
[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K
F
Y
Y
Y
F1
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 ta có K
F
= 1,16 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14(trang 107)
cấp chính xác 9 thì K
F
= 1,37.
Tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
Theo bảng 6.15 =>
H
=0,006
=>
142,2
2,3
215
.597,0.73.006,0.
3
1
===
t
w
oHH
u
a
vg
015,1
13,1.06,1.252100.2
38,102.75,53.142,2
1
2
1
3
=+=+=
HHI
wwH
Hv
KKT
db
K
K
F
= .K
F
.K
F
.K
FV
= 1,16.1,37.1,015 = 1,613
Với
= 1,504 Y
= 1/
= 1/1,504 = 0,665;
= 31
o
1648 Y
= 1 - /140 = 1 31
1648/140 = 0,777;
Số răng tơng đơng:
10
Z
V3
= Z
3
/cos
3
= 35 /(0,855)
3
= 56
Z
V4
= Z
4
/cos
3
= 112/(0,855)
3
= 179
Với Z
V3
= 56, Z
V4
= 179 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y
F1
= 3,64, Y
F2
= 3,60;
ứng suất uốn :
F1
= 2.252100.1,613.0,665.0,777.3,64/ (53.75.102,38.2,5) = 111,2 MPa;
F2
=
F1
. Y
F2
/ Y
F1
= 111,2.3,60/ 3,64 = 110 MPa;
Tính ứng suất uốn cho phép :
[ ]
( )
FLFCxFSRFFF
KKKYYS
=
lim
; Chọn sơ bộ Y
R
Y
S
K
xH
= 1
[ ]
FHLFCFF
SKK
=
lim
S
F
: Hệ số an toàn khi tính về uốn. S
F
=1,75.
limF
: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở;
limF
= 1,8.HB
Flim1
= 1,8. 245= 441 MPa;
Flim2
= 1,8. 230= 414 MPa;
K
FC
: hệ số ảnh hởng đặt tải, K
FC
= 1 do bộ truyền quay một chiều;
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F
= 6.
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
cki
m
iiiFE
ttTTtncN
F
/./ 60
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
6
2
766
2
10.410.26,8
8
3
.)9,0(
8
5
1.15000.36,111.1.60 =>=
+=
FOFE
NN
ta có : N
FE2
> N
FO2
=> K
HL2
= 1
[
F1
] = 441.1.1 / 1,75 = 252 MPa, [
F2
] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 MPa,
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn vì
F1
< [
F1
] ,
F2
< [
F2
];
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8
ch2
= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F1
]
max
= 0,8 ;
ch1
= 2,8. 580 = 464 MPa;
[
F2
]
max
= 0,8 ;
ch2
= 0,8. 450 = 360 MPa;
K
qt
= T
max
/T = 1,6;
H1max
=
H
.
5256,1.415 ==
qt
K
MPa < [
H
]
max
= 1260 MPa;
F1max
=
F1
. K
qt
=111,2. 1,6 = 177,9 MPa ;
F2max
=
F2
. K
qt
= 110. 1,6 = 176 MPa
vì
F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ
thuật.
.Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc:
Điều kiện bôi trơn:
11
-d
a2
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh.
-d
a4
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm.
d
a4
=332,62 mm; d
a2
=301,2 mm
c =
104,1
2,301
62,332
2
4
==
d
d
; 1,1 c 1,3.
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn
Các thông số và kích th ớc của hai bộ truyền:
Bộ truyền cấp nhanh:
- Khoảng cách trục: a
w1
= 182 mm.
-
Môđun : m = 2,5
-
Chiều rộng vành răng: b
w1
= 76 mm , b
w2
= 70 mm.
-
Tỉ số truyền : U
t
= 4,37.
-
Góc nghiêng của răng: = 0
o
-
Số răng của bánh răng: Z
1
= 27 , Z
2
= 118.
-
Hệ số dịch chỉnh: x
1
= 0,0585 , x
2
= 0,2484
-
Đờng kính chia: d
1
= 67,78 mm, d
2
= 295 mm.
-
Đờng kính đỉnh răng: d
a1
= 73,05 mm, d
a2
= 301,2 mm.
-
Đờng kính đáy răng: d
f1
= 61,82mm, d
f2
= 289,98 mm.
Bộ truyền cấp chậm:
-
Khoảng cách trục: a
w2
= 215 mm.
-
Môđun : m = 2,5
-
Chiều rộng vành răng: b
w3
= 56 mm , b
w4
= 50 mm.
-
Tỉ số truyền : U
t
= 3,2
-
Góc nghiêng của răng: = 31
o
1648
-
Số răng của bánh răng: Z
3
= 35 , Z
4
= 112 .
-
Hệ số dịch chỉnh: x
3
= 0 , x
4
= 0.
-
Đờng kính chia: d
3
= 102,38 mm, d
4
= 327,62 mm.
-
Đờng kính đỉnh răng: d
a3
= 107,38 mm, d
a4
= 332,62 mm.
-
Đờng kính đáy răng: d
f3
= 96,13 mm, d
f4
= 321,37 mm.
Lực ăn khớp sẽ đợc tính ở phần tính toán thiết kế trục.
III. tính toán thiết kế trục .
1.Chọn khớp nối
-
Loại nối trục đàn hồi .
-
Tại trục III có mômem xoắn T
III
= 1549,4 (N.m)
-
Tra bảng 16.10a kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi đợc tra
theo mômem xoắn
T =2000 (M.m) d = 71 (mm) D = 260 (mm)
d
m
= 120 (mm) L = 175 (mm) l = 140 (mm)
d
1
= 125 (mm) D
o
= 200 (mm) Z = 8
n
max
= 2300 B = 8 B
1
=70
12
l
1
= 48(mm) D
3
= 48 (mm) l
2
= 48(mm)
Bảng 16.10b kích thớc cơ bản của vòng đàn hồi
T = 2000 (N.m)
d
o
= 24 (mm) d
1
= M16 D
2
=32 (mm)
l = 95 (mm) l
1
= 52 (mm) l
2
= 24 (mm)
l
3
= 44 (mm) h = 2
2.Thiết kế trục
a. Chọn vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45,tôi có
b
= 800 MPa.
ứng suất xoắn cho phép [] = 12 20 Mpa
b.Sơ đồ đặt lực:
c. Xác định sơ bộ đờng kính trục.
Theo ct 10.9 đờng kính trục thứ k với k =1 3;
[ ]
3
2,0
k
k
T
d =
(mm)
[ ]
MPa
mNT
14
.119324
1
=
=
=>
35
14.2,0
119324
3
1
==d
(mm)
Với d = 35, tra bảng 10.2 , ta đợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 21 mm.
[ ]
MPa
mNT
20
.252100'
2
=
=
=>
40
20.2,0
252100
3
2
==d
(mm)
Với d = 40, tra bảng 10.2, ta đợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 23 mm.
[ ]
MPa
mNT
20
.1549382
3
=
=
=>
72
20.2,0
1549382
3
3
==d
(mm)
Với d = 72, tra bảng 10.2, ta đợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 35 mm.
d. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Chọn K
1
= 9 (mm)
K
2
= 8,5 (mm)
K
3
= 10 (mm)
13
h = 20 (mm).
Chiều dài mayơ bánh đai , bánh răng ,nối trục :
l
mđ
= l
m12
= 54 (mm).
l
mnt
= 140 (mm).
l
m13
= 76 (mm).
l
m23
= 70 (mm).
l
m22
= l
m24
= 54 (mm).
l
m32
= l
m34
= 90 (mm).
Khoảng cách l trên trục :
l
12
= - l
c12
= 66,5 (mm).
l
13
= l
23
= 135 (mm).
l
22
= l
32
=65 (mm).
l
24
= l
34
= 205 (mm).
Khoảng cách giữa các gối đỡ :
l
11
= l
21
= l
31
= 2.l
23
= 2.135 =270 (mm).
Sơ đồ (sơ bộ) khoảng cách của hộp giảm tốc:
e. Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục:
Tính các lực tác dụng lên trục: Lực do đai , lực tác dụng lên bánh
răng, Lực do khớp nối .
Các thành phần lực trong thiết kế đợc biểu diễn nh hình vẽ phần trên.
Lực tác dụng của đai lên trục F
r12
= 2052 (N).
F
y12
= F
r12
. cos 60
o
= 1026 (N).
F
x12
= F
r12
. sin 60
o
= 1777 (N).
Lực tác dụng của khớp nối: F
K
= (0,2 ữ 0,3) F
r
; F
r
= 2T
III
/D
0
,
Tra bảng 16.10a ta chọn D
0
= 200 mm.
3100
200
1549782.2).3,0 2,0(
==
k
F
(N).
Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền đợc chia làm ba thành phần:
F
t
: Lực vòng; F
r
: Lực hớng tâm; F
a
: Lực dọc trục;
Trong đó:
14
F
t1
=
3521
78,67
119324.2
2
1
1
==
d
T
N = F
t2
F
r1
=
1326203521
.
1
==
o
tt
tg
Cos
tgF
N = F
r2
F
t3
=
4925
38,102
252100.2
2
3
3
==
d
T
N = F
t4
;
F
r3
=
2453
28,31cos
06,23 4925
.
3
==
o
o
tt
tg
Cos
tgF
N = F
r4
;
F
a3
=F
t3
.tg=3883.31,28
o
= 2992 N = F
a4
;
A.Xác định đờng kính của trục vào của hộp giảm tốc:
Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự đầu ổ, trục, phơng) và vẽ biểu đồ
mômen.
Chiếu các lực theo trục oy :
=++=
=+++=
0270.135.5,66
0
111312
1
11131012
yrrro
yryyr
RFFM
RFRFY
Giải hệ này ta đợc R
y11
= -916 N, R
y10
= 616 N;
Theo trục ox:
==
=+++=
0270.135.5,66
0
111312
1
11131012
xtxro
xtxxr
RFFM
RFRFX
Giải hệ này ta đợc R
x11
= -1323 N, R
x10
= -3975 N;
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào của hộp giảm tốc phân đôi
cấp chậm:
Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :
2
1
2
11 jyjxj
MMM +=
Theo ct 10.16 tính mômen tơng đơng tại các tiết diện trên trục :
2
1
2
11
75,0
jjjtd
TMM +=
thay vào ta đợc :
M
12
= 0 (Nmm). M
11
= 0 (Nmm).
13650011820068200
22
22
1010
10
=+=+=
y
MMM
x
(Nmm).
217200178600123600
22
2
13
2
1313
=+=+=
y
x
MMM
(Nmm)
=
12td
M
103300 (Nmm).
=
11td
M
0 (Nmm).
222
1
2
1010
119324.75,0136500.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 171200(Nmm).
222
1
2
1313
119324.75,0217200.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 240500(Nmm).
Đờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng:
d
1
[ ]
3
.1,0
td
M
15
[] là ứng suất cho phép để chế tạo trục chọn trục thép 45 với
b
=800 Mpa
=>[] = 55 MPa.
d
1
[ ]
2,35
55 0,1.
240500
.1,0
3
3
==
td
M
mm. Chọn d
1
= 42 (mm).
Tiết diện trục đi qua ổ lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) d
10
= d
11
= 35 (mm).
Tiết diện trục lắp bánh đai chọn tiêu chuẩn d
12
= 30 (mm).
Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng ,lắp bánh đai theo k6
kết hợp lắp then
Theo điều kiện công nghệ để lắp ráp ta chọn then ở các vị trí cùng 1 loại then
Bxh=8x7
t
1
=4 (mm)
Kiểm nghiệm độ bền của then
Độ bền dập ct 9.1
[ ]
d
t
d
thld
T
=
).(.
.2
1
1
Độ bền cắt ct 9.2
[ ]
c
t
c
bld
T
=
.2
1
Tiết
diện
d
(mm)
l
t
(mm) bxh t
1
(mm) T(Nmm)
d
MPa)
c
MPa)
12 48 45 8x7 4 119300 58,9 11
13 42 70 8x7 4 119300 27,0 10,1
Theo bảng 9.5với tảI trọng [
d
] =150 (Mpa) và [
c
] =60-:- 90 (Mpa) .Vởy
mối ghép then đều thoả mãn độ bền đập và độ bền cắt .
B.Xác định kết cấu và đờng kính trục trung gian:
1.Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự đầu ổ, trục, phơng) và vẽ biểu đồ
mômen.
Chiếu các lực theo trục oy :
=+++=
=+++=
0270
2
78,67
205135
2
78,67
65
0
212424232222
1
2123202422
yarraro
yryrr
RFFFFFM
RFRFFY
Giải hệ này ta đợc R
y20
= -1790 (N), R
y21
= 6685 (N).
Theo trục ox:
=++=
=++=
027020513565
0
212322
1
2123202422
xtto
xtxtt
RFtFFM
RFRFFX
Giải hệ này ta đợc R
x20
= 6685 (N), R
x21
= -1790 (N).
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục trung gian hộp giảm tốc
phân đôi cấp chậm :
16
Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :
2
2
2
22 jyjxj
MMM +=
Theo ct 10.16 tính mômen tơng đơng tại các tiết diện trên trục :
2
2
2
22
75,0
jjjtd
TMM +=
Thay vào ta đợc :
M
20
= 0 (Nmm). M
21
= 0 (Nmm).
427300374300206100
22
2
22
2
222422
=+=+==
y
x
MMMM
(Nmm).
560800500200253500
22
2
23
2
2323
=+=+=
y
x
MMM
(Nmm)
=
21td
M
=
20td
M
(Nmm).
222
22
2
222422
252100.75,0427300.75,0 +=+== TMMM
tdtdtd
= 479800(Nmm).
222
23
2
2323
252100.75,0560800.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 601800(Nmm).
Đờng kính trục chỗ lắp bánh răng tại tiết diện 23 :
d
2
[ ]
3
23
.1,0
td
M
[] là ứng suất cho phép để chế tạo trục chọn trục thép 45 với
b
=800 Mpa
=>[] = 55 MPa.
d
2
[ ]
8,47
55 0,1.
601800
.1,0
3
3
23
==
td
M
mm. Chọn d
1
= 52 (mm).
Tiết diện trục lắp bánh răng tại tiết diện 22 và 24 chọn tiêu chuẩn
d
22
= d
24
= 48 (mm).
Tiết diện trục đi qua ổ lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) d
20
= d
21
= 45 (mm).
Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng ,lắp bánh đai theo k6
kết hợp lắp then
Theo điều kiện công nghệ để lắp ráp ta chọn then ở các vị trí cùng 1 loại then
Bxh =14x9
t
1
= 5,5(mm)
l
t22
= l
t24
=45 (mm).
l
t23
= 63 (mm)
Kiểm nghiệm độ bền của then
Độ bền dập ct 9.1
[ ]
d
t
d
thld
T
=
).(.
.2
1
1
Độ bền cắt ct 9.2
[ ]
c
t
c
bld
T
=
.2
1
17
Tiết
diện
d
(mm)
l
t
(mm) bxh t
1
(mm) T(Nmm)
d
MPa)
c
MPa)
22 48 45 14x9 5,5 252100 51,9 15,6
23 52 63 14x9 5,5 252100 44 11
Theo bảng 9.5với tảI trọng [
d
] =150 (Mpa) và [
c
] =60-:- 90 (Mpa) .Vởy
mối ghép then đều thoả mãn độ bền đập và độ bền cắt .
2,Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:
Kết cấu trục thiết kế đợc phải thoả mãn điều kiện:
[ ]
ssssss +=
22
/.
Trong đó: [s] hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5
khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3.
s
, s
- hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trờng hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất
tiếp, đợc tính theo công thức sau đây:
ma
k
s
1
+
=
;
ma
k
s
1
+
=
trong đó :
-1
,
-1
: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng
Vật liệu là thép 45 nên
-1
= 0,436
b
,
-1
0,58
-1
a
,
a
,
m
,
m
là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và
ứng suất tiếp tại tiết diện xét.
Xác định các thành phần trong công thức:
Tra bảng 10.5 trục làm bằng thép C45 ; tôi có
b
= 800 MPa.
-1
= 0,436.800 = 348,8 MPa.
-1
0,58
-1
= 0,58. 348,8 =202,3 MPa
* Xét tại tiết diện 2-2
Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối
xứng ,do đó
a
tính theo ct 10.22
m
= 0,
a
=
max
= Mu/W = 45,4 MPa.
Vì trục quay 1 chiều nên ứng suet xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động , do
đó
m1
,
a
tính theo ct 10.23
m1
=
a
= T/2W
o
=6,22 Mpa.
Phơng pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt
Ra = 2,5 0,63 àm, do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất do trạng
tháI bề mặt K
x
= 1,1
Không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền K
y
=1
Theo bảng 10.12 khi dung dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh
then ứng với vật liệu
b
= 800 MPa là K
= 2,01 và K
= 1,88.
Từ bảng 10.10 với d = 48 mm,
= 0,815
= 0,765
xác định đợc tỉ số K
/
và K
/
tại rãnh then trên tiết diện này
K
/
= 2,01/0,815 = 2,47
18
K
/
= 1,88/0,765 = 2,46
Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đã chọn
b
= 800Mpa và đờng kính tiết diện
nguy hiểm ta tra đợc tỉ số
K
/
= 2,44
K
/
= 1,86
Xác đìng các hệ số K
d
và K
d
theo ct 10.25 và ct 10.26
( )
57,2
1
11,147,2
1 =
+
=
+=
yxd
KK
K
K
( )
56,2
1
11,146,2
1 =
+
=
+=
yxd
KK
K
K
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp s
theo ct 10.20
99,2
4,45.57,2
8,348
1
==
+
=
mad
K
s
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp s
theo ct 10.21
46,12
22,6.05,022,6.56,2
3,202
1
=
+
=
+
=
mad
K
s
Hệ số an toàn s theo ct 10.19
[ ]
2 5,19,246,1299,2/46,12.99,2/.
2222
=>=+=+=
sssss
Trục tại tiết diện 2-2 thoả mãn về độ bền mỏi.
Xét tại tiết diện 2-3 có d
23
= 52 (mm)
Tơng tự nh tiết diện 2-2 ,tra bảng 10.12 đối với rãnh then của trục có giới hạn
bền
b
= 800 MPa có K
= 2,97 và K
=2,28 .Hệ số kích thớc tra bảng 10.10
có
= 0,805 và
= 0,755. Phơng pháp gia công trên máy tiện tại tiết diện
đạt Ra = 2,5 0,63 àm, do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất do
trạng thái bề mặt K
x
= 1,1
Không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền K
y
=1
Với trục thép Cacbon =>
=0,1 ;
= 0,05
Theo ct 10.22
m
= 0,
a
=
max
= Mu/W = 45,96 MPa.
Theo ct 10.23
m1
=
a
= /2 = T/2W
o
= 4,85 MPa0.
Theo ct 10.25 và 10.26 => hệ số K
d
=2,6 và K
d
=2,59
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp s
theo ct 10.20
92,2
96,45.6,2
8,348
1
==
+
=
mad
K
s
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp s
theo ct 10.21
8,15
85,4.05,085,4.59,2
3,202
1
=
+
=
+
=
mad
K
s
Hệ số an toàn s theo ct 10.19
19
[ ]
2 5,187,28,1592,2/8,15.92,2/.
2222
=>=+=+=
sssss
Trục tại tiết diện 2-3 thoả mãn về độ bền mỏi
3,Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.
Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là:
[ ]
+=
22
.3
td
.
Trong đó : =M
max
/(0,1.d
3
) = 560800/(0,1.52
3
) = 39,88 MPa.
= T
max
/(0,2.d
3
) = 252100/(0,2.52
3
) = 8,96 MPa.
[] = 0,8
ch
= 0,8.340 = 272 MPa;
Thay số ta đợc:
[ ]
MPaMPa
td
2728,4296,8.388,39
22
=<=+=
Trục thoả mãn độ bền tĩnh.
C.Xác định đờng kính của trục ra của hộp giảm tốc:
Tính các phản lực R và vẽ biểu đồ mômen.
Chiếu các lực theo trục oy :
=++=
=++=
0270
2
62,327
205
2
62,327
65
0
2134343232
1
31203432
yararo
yyrr
RFFFFM
RRRFY
Giải hệ này ta đợc R
y30
= 2432 (N), R
y31
= 2432 (N).
Theo trục ox:
=+=
=+=
05,38727020565
0
313432
1
31303432
knxtto
knxxtt
FRFFM
FRRFFX
Giải hệ này ta đợc R
x30
= -6270 (N), R
x31
= -480 (N).
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục trung gian hộp giảm tốc
phân đôi cấp chậm :
Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :
2
3
2
33 jyjxj
MMM +=
Theo ct 10.16 tính mômen tơng đơng tại các tiết diện trên trục :
2
3
2
33
75,0
jjjtd
TMM +=
Thay vào ta đợc :
M
30
= 0 (Nmm). M
36
= 0 (Nmm).
572400491200293900
22
2
32
2
323432
=+=+==
y
x
MMM
(Nmm).
627400595900293900
22
2
34
2
3434
=+=+=
y
x
MMM
(Nmm)
20
363200
2
31
2
3131
=+=
yx
MMM
(Nmm)
=
30td
M
0 (Nmm).
=
36td
M
1341800 (Nmm).
222
32
2
3232
774700.75,0572400.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 881900(Nmm).
222
34
2
3434
1549400.75,0627400.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 1481300(Nmm).
222
31
2
3131
1549400.75,0364500.75,0 +=+= TMM
tdtd
= 1390100(Nmm).
Đờng kính trục 3 tại các tiết diện :
[ ]
3
3
3
.1,0
jtd
j
M
d
[] là ứng suất cho phép để chế tạo trục chọn trục thép 45 với
b
=800 Mpa
=>[] = 55 MPa.
=> d
30
= 0 d
32
= 54 (mm) d
34
= 64,6 (mm) d
31
= 63,2(mm) d
36
= 59,5(mm)
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền , lắp ghép và công nghệ ta chọn đờng
kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn :
Tiết diện trục lắp bánh răng tại tiết diện 32 và 34 chọn tiêu chuẩn
d
32
= d
34
= 70(mm)
Tiết diện trục đi qua ổ lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) d
30
= d
31
= 65 (mm)
Tiết diện trục lắp nối trục chọn tiêu chuẩn d
36
= 60(mm)
Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng ,lắp bánh đai theo k6
kết hợp lắp then
Theo điều kiện công nghệ để lắp ráp ta chọn then ở các vị trí cùng 1 loại then
Bxh =20x12
t
1
= 7,5(mm)
l
t22
= l
t24
=80 (mm).
l
tnt
= 125 (mm)
Kiểm nghiệm độ bền của then
Độ bền dập ct 9.1
[ ]
d
t
d
thld
T
=
).(.
.2
1
1
Độ bền cắt ct 9.2
[ ]
c
t
c
bld
T
=
.2
1
Tiết
diện
d
(mm)
l
t
(mm) bxh t
1
(mm) T(Nmm)
d
MPa)
c
MPa)
32 65 80 20x12 7,5 1549400 123 27,7
36 60 125 20x12 7,5 1549400 84,8 11
Theo bảng 9.5với tảI trọng [
d
] =150 (Mpa) và [
c
] =60-:- 90 (Mpa) .Vởy
mối ghép then đều thoả mãn độ bền đập và độ bền cắt .
vI. CHọN ổ LĂN.
1.Chọn ổ lăn cho trục vào của hộp giảm tốc:
Xét tỉ số F
a
/F
r
: ta thấy tỉ số F
a
/F
r
= 0 vì F
a
= 0, tức là không có lực dọc trục
nên ta chọn loại ổ là ổ bi đỡ một dãy, có sơ đồ bố trí nh sau:
0 1
21
Dựa vào đờng kính ngõng trục d =35 mm,
tra bảng P2.7 chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung
có kí hiệu : 307 F
r10
F
r11
Đờng kính trong d =35 mm, đờng kính ngoài D = 80 mm
Khả năng tải động C = 26,2 kN, khả năng tải tĩnh C
o
= 17,9 kN;
B =21 (mm) r
1
= r
2
=2,5 (mm)
Đờng kính bi d
b
= 14,29 (mm)
Kiểm nghiệm khả năng tải :
a, Khả năng tải động:
Theo ct 11.3 với F
a
=0 , tải trọng qui ớc
Q = X.V.F
r
.k
t
.k
đ
Trong đó : Kiểm nghiệm ở ổ chịu tải lớn hơn, F
r
= R
t10
= 4022 (N)
Đối với ổ đỡ chịu lực hớng tâm X= 1
V =1 khi vòng trong quay
k
t
= 1 vì (nhiệt đọ t 100
o
C )
k
đ
= 1,25
Q = 1.4022.1.1,25 = 5028 (N)
Theo ct 11.1 Khả năng tải động
m
d
LQC .=
Tuổi thọ của ổ bi đỡ m = 3
Theo bảng 6.4 K
HE
=0,25 do đó theo ct 11.15 L
hE
= 0,25.15000 =3750 giờ
Tuổi thọ của ổ lăn:
L = L
h
.n
3
.60.10
-6
= 3750. 490. 60. 10
-6
= 110,25 triệu vòng
Hệ số khả năng tải động: C
d
= 5028.
3
25,110
= 24,109 kN.
Do C
d
= 24,109 N < C = 26,2 kN loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải
động.
b, Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh.
Tải trọng tính toán theo ct 11.19 với F
a
= 0
Q
0
= X
0
.F
r
Với X
0
= 0,6 (tra bảng 11.6)
Q
0
= 0,6.4022 =2413,2 (N) =2,4 (kN)
Theo ct 11.20 thì Q
1
= R
t
=4022 (N) =4,022 (kN)
Chọn Q = Q
1
để kiểm tra vì Q
1
> Q
0
, Q
1
= 4,022 kN < C
0
= 17,9 kN.
loại ổ lăn này thoả mãn khả năng tải tĩnh.
2.Chọn ổ lăn cho trục trung gian của hộp giảm tốc.
Trục có lực hớng tâm , để đảm bảo cặp bánh răng chữ V luôn ãn khớp chính
xác do đó ta chọn ổ tùy động
Với đờng kính ngõng trục d = 45 (mm) ,chọn ổ tùy động cỡ nhẹ 2209 (bảng
P2.8- Phụ lục )
Khả năng tải động C = 35,3 KN ;
Khả năng tải tĩnh C
o
=25,7 KN
D = 85 (mm) B =19 (mm) r
1
= r
2
=2 (mm)
Đờng kính chiều dài con lăn d
cl
= 10 (mm)
Kiểm nghiệm khả năng tải :
a, Khả năng tải động:
Theo ct 11.6
Q = V.F
r
.k
t
.k
đ
Trong đó :V =1 khi vòng trong quay
22
F
r
= R
t20
=6920 (N).
k
t
= 1 vì (nhiệt đọ t 100
o
C )
k
đ
= 1,25
=> Q = 1.6920.1.1,25 = 8650 (N)
Theo ct 11.1 Khả năng tải động
m
d
LQC .=
Tuổi thọ của ổ đũa m = 10/3
L = L
h
.n
2
.60.10
-6
= 15000. 111,36. 60. 10
-6
= 100,2 triệu vòng
Hệ số khả năng tải động: C
d
= 8,65.
310
2,100
= 34,46 kN.
Do C
d
= 34,46 kN < C = 35,3 kN loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng
tải động.
b, Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh.
Tải trọng tính toán theo ct 11.19 với F
a
= 0
Q
0
= X
0
.F
r
Với X
0
= 0,5
Q
0
= 0,5.6920 =3460 (N)
Theo ct 11.20 thì Q
1
= 6920 (N) =6,92 (kN)
Chọn Q = Q
1
để kiểm tra vì Q
1
> Q
0
, Q
1
= 6,92 kN < C
0
= 27,7 kN.
loại ổ lăn này thoả mãn khả năng tải tĩnh.
3, Chọn ổ lăn cho trục ra của hộp giảm tốc:
Xét tỉ số F
a
/F
r
: ta thấy tỉ số F
a
/F
r
= 0 vì F
a
= 0, tức là không có lực dọc trục
nên ta chọn loại ổ là ổ bi đỡ một dãy, có sơ đồ bố trí nh sau:
0 1
Dựa vào đờng kính ngõng trục d =65 mm,
tra bảng P2.7 chọn loại ổ bi đỡ cỡ nhẹ
có kí hiệu : 213 F
r30
F
r31
Đờng kính trong d =65 mm, đờng kính ngoài D = 120 mm
Khả năng tải động C = 44,9 kN, khả năng tải tĩnh C
o
= 34,7 kN;
B =23 (mm) r
1
= r
2
=2,5 (mm)
Đờng kính bi d
b
= 16,67 (mm)
Kiểm nghiệm khả năng tải :
a, Khả năng tải động:
Vì đầu ra của trục có lắp nối trục vòng đàn hồi nên cần chọn chiều của F
nt
ngợc với chiều đã ding khi tính trục tức là cùng chiều với lực F
t32
và F
t34
.
65 140 65 117,5 F
k
= 3100 N
Do đó phản lực ở mặt phẳng zox :
R
x31
= - ( 65. F
t32
+205. F
t34
+387,5. F
nt
)/300
= -( 65.4925 +205.4925 + 387,5.3100 )/300
= -8440 (N)
R
x30
= - ( F
t32
+F
t34
+F
nt
-R
x30
)
= -(4925 +.4925 + 3100 -8440)
= 4510 (N)
Dờu (-) chứng tỏ các phản lực này ngợc với chiều của F
t32
và F
t34
. Phản lực
tổng ở 2 ổ
23
513424534510
22
30
=+=
t
R
(N)
878924538440
22
31
=+=
t
R
(N)
Ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với F
r
= R
t31
=8789 (N).
Theo ct 11.3
Q = X.V.F
r
.k
t
.k
đ
Trong đó : Đối với ổ đỡ chịu lực hớng tâm X= 1
V =1 khi vòng trong quay
k
t
= 1 vì (nhiệt đọ t 100
o
C )
k
đ
= 1,25
Q = 1.8789.1.1,25 = 10986 (N)
Theo ct 11.1 Khả năng tải động
m
d
LQC .=
Tuổi thọ của ổ bi đỡ m = 3
Tuổi thọ của ổ lăn:
L = L
h
.n
3
.60.10
-6
= 15000. 34,8. 60. 10
-6
= 31,32 triệu vòng
Hệ số khả năng tải động: C
d
= 10,986.
3
32,31
= 34,63 kN.
Do C
d
= 34,63kN < C = 44,9 kN loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải
động.
b, Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh.
Tải trọng tính toán theo ct 11.19 với F
a
= 0
Q
0
= X
0
.F
r
Với X
0
= 0,6 (tra bảng 11.6)
Q
0
= 0,6.8789 =5273,4 (N)
Theo ct 11.20 thì Q
1
= R
t
=8789 (N) =8,789 (kN)
Chọn Q = Q
1
để kiểm tra vì Q
1
> Q
0
, Q
1
= 8,789 kN < C
0
= 34,7 kN.
loại ổ lăn này thoả mãn khả năng tải tĩnh.
Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc hai cấp khai triển th-
ờng:
Trục vào(trục 1): Loại ổ: ổ bi đỡ một dãy.
Kí hiệu: 307, cỡ trung, d =35 mm, D = 80 mm, B =21 mm, r =
2,5 mm, C = 26,2 kN, C
0
= 17,9 kN.
Trục trung gian(trục 2): Loại ổ: ổ tùy động .
Kí hiệu: 2209, cỡ nhẹ, d =45 mm, D = 85 mm, B =19 mm, r = 2
mm, C = 35,3 kN, C
0
= 25,7 kN.
Trục ra(trục 3): Loại ổ: ổ bi đỡ .
Kí hiệu: 213, cỡ nhẹ, d =65 mm, D = 120 mm, B = 23 mm, r = 2
mm, C = 44,9 kN, C
0
= 34,7 kN.
VI.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc, bôI trơn và đIều chỉnh ăn
khớp.
1.Tính kết cấu của vỏ hộp:
Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lợng nhỏ. Chọn vật
liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32.
Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục .
Các kích thớc cơ bản đợc trình bày ở trang sau.
2.Bôi trơn trong hộp giảm tốc:
24
Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng 1/4 bán kính của bánh răng cấp
chậm khoảng 30 mm.
3.Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :
Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45.
4.Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp:
Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then và chọn kiểu lắp là H7/k6
vì nó chịu tải vừa và va đập nhẹ
5.Điều chỉnh sự ăn khớp:
Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn
chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10 % so với chiều rộng bánh răng lớn.
Các kích thớc của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc:
Tên gọi Biểu thức tính toán
Chiều dày: Thân hộp,
Nắp hộp,
1
= 0,03.a + 3 = 0,03.215 + 3 = 10 mm > 6mm
1
= 0,9. = 0,9. 10 = 9 mm
Gân tăng cứng: Chiều dày, e
Chiều cao, h
Độ dốc
e =(0,8 ữ 1) = 8 ữ 10, chọn e = 10 mm
h < 5. = 50 mm
Khoảng 2
o
Đờng kính:
Bulông nền, d
1
Bulông cạnh ổ, d
2
Bulông ghép bích nắp và thân, d
3
Vít ghép lắp ổ, d
4
Vít ghép lắp cửa thăm dầu, d
5
d
1
= 0,04.a+10 = 0,04.215 + 10 =18.6
d
1
=M20
d
2
= 0,8.d
1
= 0,8. 20 = M16
d
3
= (0,8ữ 0,9).d
2
d
3
= M14
d
4
= (0,6 ữ 0,7).d
2
d
4
= M10
d
5
=( 0,5 ữ 0,6).d
2
d
5
= M8
Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân hộp, S
3
Chiều dày bích náp hộp, S
4
Bề rộng bích nắp hộp, K
3
S
3
=(1,4 ữ 1,5) d
3
, chọn S
3
= 20 mm
S
4
= ( 0,9 ữ 1) S
3
= 18 mm
K
3
= K
2
( 3ữ5 ) mm = 50 5 = 45 mm
Kích thớc gối trục:
Đờng kính ngoài và tâm lỗ vít, D
3
,
D
2
Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ:
K
2
Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E
2
k là khoảng cách từ tâm bulông
đến mép lỗ
Chiều cao h
Định theo kích thớc nắp ổ
K
2
=E
2
+ R
2
+ (3ữ5) mm = 25 + 20 + 5 = 50mm
E
2
= 1,6.d
2
= 1,6 . 16 = 25 mm.
R
2
= 1,3 . d
2
= 1,3. 16 = 20 mm
k 1,2.d
2
=19,2
k = 20 mm
h: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thớc mặt tựa
Mặt đế hộp:
Chiều dày: Khi không có phần lồi
S
1
Bề rộng mặt đế hộp, K
1
và q
S
1
= (1,3 ữ 1,5) d
1
S
1
= 28 mm
K
1
3.d
1
3.20 = 60 mm
q = K
1
+ 2 = 44 + 2.10 = 80 mm;
Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong
hộp
(1 ữ 1,2) = 10 mm
25
