Đồ Án Chi Tiết Máy Băng Tải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 79 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
HỌC KÌ:
2022.2
MÃ ĐỀ:
Người hướng dẫn
Thơng tin sinh viên
Sinh viên thực hiện
Mã số sinh viên
Lớp chuyên ngành
Lớp tín chỉ
ĐẦU ĐỀ:
THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG
TẢI
TS. Nguyễn Văn A
Sinh viên 1
Nguyễn Văn B
…..
CK - K65
…..
Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20…..
Sinh viên 2
Nguyễn Văn C
…..
CK – K65
…..
Ngày bảo vệ đồ án: ……./……./20…..
Ký tên ............................
ĐÁNH GIÁ
….… / 10
….… / 10
CỦA THẦY HỎI THI
Ký tên ……………………….
Hà Nội, …../20……
Ký tên ……………………….
MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................4
PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN...........5
1.1. CÁC DỮ KIỆN BAN ĐẦU..........................................................................5
1.2. CHỌN ĐỘNG CƠ.........................................................................................5
1.2.1. Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ điện.................................5
1.2.1.1. Tính cơng suất trên trục của máy công tác............................................................
1.2.1.2. Xác định hiệu suất chung của tồn hệ thống.........................................................
1.2.1.3. Xác định cơng suất u cầu trên trục động cơ......................................................
1.2.2. Xác định tốc độ quay đồng bộ của động cơ điện.....................................6
1.2.2.1. Xác định tốc độ quay của trục bộ phận công tác..................................................
1.2.2.2. Xác định sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống.............................................................
1.2.3. Chọn động cơ điện...................................................................................8
1.3 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.......................................................................8
1.4. TÍNH CÁC THƠNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC...............................................9
1.4.1 Tỉ số truyền...............................................................................................9
1.4.2 Tính tốc độ quay trên các trục..................................................................9
1.4.3 Tính cơng suất trên các trục....................................................................10
1.4.4. Mơmen xoắn trên các trục.....................................................................10
PHẦN 2:THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN..........................................................12
2.1. CÁC DỮ KIỆN BAN ĐẦU........................................................................12
2.2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ.............................................................................12
2.2.1. Tính tốn thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền Đai)...............................12
2.2.1.1. Chọn loại đai và tiết diện đai................................................................................
2.2.1.2. Xác định các thông số của bộ truyền....................................................................
2.2.1.3. Tính số đai Z.........................................................................................................
2.2.1.4. Các thơng số hình học khác của bánh đai.............................................................
2.2.1.5. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục............................................................
2.2.2. Tính tốn thiết kế bộ truyền trong (bộ truyền bánh răng trụ răng
nghiêng)...........................................................................................................17
2.2.2.1. Chọn vật liệu.........................................................................................................
2.2.2.2. Xác định ứng suất cho phép..................................................................................
2.2.2.3. Tính thiết kế..........................................................................................................
2.2.2.4.Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc................................................................................
2.2.2.5. Kiểm nghiệm độ bền uốn......................................................................................
2.2.2.6. Kiểm nghiệm độ bền quá tải.................................................................................
2.2.2.7. Một số thông số khác của cặp bánh răng.............................................................
PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN Ổ LĂN và CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC
............................................................................................................................32
3.1 LẬP SƠ ĐỒ ĐẶT LỰC...............................................................................32
3.2 TÍNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH CÁC TRỤC.................................................32
3.2.1 Tính sơ bộ trục I.....................................................................................32
3.2.2 Tính sơ bộ trục II....................................................................................33
3.3 TÍNH CÁC CHI TIẾT TỪNG CỤM TRỤC................................................33
3.3.1 Tính tốn thiết kế cụm trục I..................................................................33
3.3.1.1 Chọn vật liệu..........................................................................................................
3.3.1.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.........................................
3.3.1.3 Tính thiết kế trục theo momen tương đương.........................................................
3.3.1.4 Chọn và kiểm nghiệm then....................................................................................
3.3.1.5 Tính kiểm nghiệm trục...........................................................................................
3.3.1.6 Tính chọn ổ lăn trục I............................................................................................
3.3.2 Tính chọn khớp nối.................................................................................48
3.3.2.1 Chọn khớp nối........................................................................................................
3.3.2.2 Kiểm nghiệm khớp nối...........................................................................................
3.3.3 Tính tốn thiết kế trục II.........................................................................50
3.3.3.1 Chọn vật liệu..........................................................................................................
3.3.3.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.........................................
3.3.3.3 Tính thiết kế trục theo Mơmen tương đương.........................................................
3.3.3.4 Chọn và kiểm nghiệm then....................................................................................
3.3.3.5 Tính kiểm nghiệm trục II.......................................................................................
3.3.3.6 Tính chọn ổ lăn trục II............................................................................................
PHẦN 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC........76
4.1 THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ MỘT SỐ CHI TIẾT........................76
4.1.1 Vỏ hộp giảm tốc.....................................................................................76
a. Chọn bề mặt ghép nắp và thân.......................................................................................
b. Xác định kích thước cơ bản của vỏ hộp.........................................................................
4.1.2 Một số kết cấu liên quan đến cấu tạo vỏ hộp..........................................78
a. Nắp ổ..............................................................................................................................
b. Chốt định vị...................................................................................................................
c. Cửa thăm.......................................................................................................................
d. Nút thông hơi.................................................................................................................
e. Nút tháo dầu...................................................................................................................
f. Kiểm tra mức dầu..........................................................................................................
g. Các chi tiết khác.............................................................................................................
h. Kết cấu bánh răng..........................................................................................................
PHẦN 5: DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP...............................................................85
5.1 BƠI TRƠN HỘP GIẢM TỐC...................................................................85
5.1.1 Bơi trơn trong hộp giảm tốc......................................................................................
5.1.2 Bơi trơn ngồi hộp....................................................................................................
5.2 DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP Ổ LĂN........................................................85
5.3 DUNG SAI MỐI GHÉP THEN................................................................86
GHI CHÚ............................................................................................................88
KẾT LUẬN........................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................90
PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. CÁC DỮ KIỆN BAN ĐẦU
i. Lực kéo băng tải:
F=8550 (N)
ii.
Vận tốc băng tải:
v=0,85 (m/s)
iii.
Đường kính tang dẫn băng tải:
D=160 (mm)
iv.
Thời gian phục vụ:
Lh=17000 (giờ)
v.
Số ca làm việc:
soca=3 (ca)
vi.
Góc nghiêng bố trí bộ truyền ngồi:
α=75 (độ)
vii.
Đặc tính làm việc:
êm
Bánh răng chủ động:
Nghiêng trái
1.2. CHỌN ĐỘNG CƠ
1.2.1. Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ điện
P yc =
Plv
(kW )
ηc
(1.1)
Trong đó:
Pyc: Cơng suất u cầu trên trục động cơ điện (kW)
Plv: Công suất trên trục bộ phận máy công tác (trục của bộ phận làm việc)
(kW)
ηc : Hiệu suất chung của tồn hệ thống
1.2.1.1. Tính cơng suất trên trục của máy cơng tác
F.v
Plv =
( kW )
1000
(1.2)
Trong đó:
Plv: Cơng suất trên trục bộ phận máy công tác (trục của bộ phận làm việc) (kW)
F: Lực kéo băng tải (N)
v: vận tốc di chuyển của băng tải (m/s)
Plv =
F . v 8550 × 0,85
=
=7,27(kW )
1000
1000
1.2.1.2. Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống
ηc =∏ ηik
(1.3)
Trong đó:
ηi : hiệu suất của chi tiết hoặc bộ truyền thứ i
k: số lượng bộ truyền hoặc chi tiết đó
Cụ thể:
ηc =∏ ηik =η2ol . η1kn . η1đ . η1br
2.3
Tra bảng 19 [I ] ta có:
Hiệu suất của một cặp ổ lăn :
η ol= 0,99
Hiệu suất của khớp nối:
η k= 1
Hiệu suất của bộ đai :
ηđ =¿0,95
Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :
ηbr =¿0,96
ηc =∏ ηik =η2ol . η1kn . η1đ . η1br =0,992 × 11 × 0,951 × 0,961=0,894
1.2.1.3. Xác định cơng suất u cầu trên trục động cơ
Thay giá trị của Plv và ηc vào (1.1) ta được công suất yêu cầu trên trục động cơ
điện:
P yc =
Plv 7,27
=
=8,13( kW )
ηc 0,894
1.2.2. Xác định tốc độ quay đồng bộ của động cơ điện
n sb=nlv . usb
(vg/ph)
(1.4)
Trong đó:
nsb: tốc độc quay sơ bộ mà động cơ cần có (vg/ph)
nlv: tốc độ quay của trọng máy cơng tác (bộ phần làm việc) (vg/ph)
usb: tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống
1.2.2.1. Xác định tốc độ quay của trục bộ phận cơng tác
v ×60 ×1000
nlv =
(vg/ ph)
π×D
Trong đó:
nlv: Tốc độ quay của bộ phận công tác (vg/ph)
(1.5)
v: vận tốc băng tải (m/s)
D: đường kính tang (mm)
nlv =
v ×60 ×1000 0,85 ×60 × 1000
=
=101,46(vg/ ph)
π×D
π ×160
1.2.2.2. Xác định sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống
u sb=∏ u sbi =usb (đ ) ×u sb(br)
(1.6)
Trong đó:
usb: tỷ số truyền của hệ thống
usbi: tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền thứ i trong hệ thống
usb(đ): tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền Ngoài (bộ truyền Đai)
usb(br): tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền Trong (Bánh răng)
2.4
Tra bảng 21 [II ] ta chọn được tỷ số truyền sơ bộ của:
+Truyền động đai: usb(đ)=2,5
+Truyền động bánh răng: usb(br)= 4 (hộp giảm tốc một cấp)
Thay số vào (1.6) ta được:
u sb=∏ u sbi =usb (đ ) ×u sb(br) =2,5× 4=10
Từ nlv và usb thay vào (1.4) ta được:
n sb=nlv . usb =101,461×10=1014,61 (vg/ph)
1.2.3. Chọn động cơ điện
Từ Pyc= 8,13 (kW) và nsb=1014,61 (vg/ph), Chọn động cơ Việt Hung xoay chiều
3 pha đã có sẵn muc lục trên Microsoft Team, từ đó ta có bảng sau:
Bảng 1.1: Thơng số của động cơ điện (HEM)
Ghi chú:
Pđc: Động cơ điên cần dùng (Pđc≥Pyc) (kW)
nđc: Tốc độ quay của động cơ (vg/ph)
T max /T dn: Tỷ số giữa momen cực đại và momen danh nghĩa của động cơ
T mm /T dn : Tỷ số giữa momen mở máy và momen danh nghĩa của động cơ
m đc: Khối lượng của động cơ (kg)
d đc : đường kính trục (mm)
Kí hiệu
Cơng
Số vịng
động cơ
suất
quay
Pđc (kW)
nđc (vg/ph)
11
980
3K160L6
T max
T dn
T mm
T dn
2,2
Khối lượng
Đường kính
động cơ
trục
m đc(kg)
d đc (mm)
146
42
1,8
1.3 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
n
980
đc
- Tỉ số truyền chung của hệ thống: uch = n = 101,46 =9,66
lv
(1.7)
Trong đó:
uch: Tỷ số truyền chung của hệ thống
n đc: Tốc độ quay của động cơ (vg/ph)
nlv : Tốc độ quay của bộ phận công tác (vg/ph)
- Với uc =∏ ui
(1.8)
Trong đó ui là tỉ số truyền của bộ truyền thứ i trong hệ thống
- Cụ thể: uc =∏ ui=u br × uđ
(1.9)
Trong đó ubr là tỉ số truyền của cặp bánh răng, uđ là tỉ số truyền của bộ truyền
đai
Ta chọn trước uđ =2 áp dụng công thức trên ta có:
ubr =
uc 9,66
=
=4,83
uđ
2
1.4. TÍNH CÁC THƠNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC
1.4.1 Tỉ số truyền
- Tỉ số truyền từ trục động cơ sang Trục I: 𝑢đc->I = 𝑢đ = 2
- Tỉ số truyền từ Trục I sang Trục II của hộp giảm tốc: uI->II = 𝑢br = 4,83
- Tỉ số truyền từ Trục II (trục ra của HGT) sang trục bộ phận công tác (trục của
bộ phận làm việc): tùy thuộc đề mà hoặc uII->lv= ukn = 1
1.4.2 Tính tốc độ quay trên các trục
Tốc độ quay trên trục động cơ: n đc=980 (vg/ph)
Tốc độ quay trên trục I:
n I=
nđc 980
= 2 = 490 (vg/ph)
uđ
Tốc độ quay trên trục II:
n II =
nI
490
=
= 101,45 (vg/ph)
ubr 4,83
Tốc độ quay thực trên trục công tác:
nlv ,t =
nII 101,45
= 1 = 101,45(vg/ph)
ukn
Trong đó:
- Tốc độ quay trên trục động cơ: nđc (vg/ph)
- Tốc độ quay trên trục I (trục vào của HGT): nI (vg/ph)
- Tốc độ quay trên trục II: 𝑛II (vg/ph)
- Tốc độ quay thực trên trục bộ phận công tác là 𝑛lv,ct(vg/ph)
1.4.3 Tính cơng suất trên các trục
_Cơng suất trên trục công tác: Pct=Plv= 7,27 (kW)
_Công suất trên trục II là:
P II =
Plv
η II →lv
=
Plv 7,27
=
=¿ 7,27 ¿)
ηkn
1
_Công suất trên trục I là:
P I=
P II
PII
7,27
=
=
=¿ 7,65( kW )
ηl → II ηol .η br 0,99 × 0,96
_ Cơng suất thực của động cơ là:
Pđc¿ η
PI
đc → I.
=
PI
7,65
=
=¿ 8,13( kW )
ηđ . ηol . 0,95 × 0,99
Trong đó:
- Cơng suất trên trục bộ phận công tác: Plv ¿);
- Công suất trên Trục II (trục ra của HGT): P II (𝑘𝑊);
- Công suất trên Trục I (trục vào của HGT): P I (𝑘W);
-Công suất trên trục động cơ (thực cần): Pđc,ct (kW).
1.4.4. Mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn trên trục I là :
T I =9,55 ×106 ×
PI
7,65
=9,55 × 106 ×
=149097 ( N .mm)
nI
490
Mômen xoắn trên trục II là :
6
T II =9,55 ×10 ×
PII
7,27
6
=9,55 ×10 ×
=684362( N .mm)
n II
101,45
Mômen xoắn trên trục cơng tác là:
6
T ct =9,55 ×10 ×
Plv
7,27
6
=9,55× 10 ×
=684362( N . mm)
nlv ,t
101,45
Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :
6
T đc =9,55 ×10 ×
Pđc
8,13
6
=9,55 × 10 ×
=79226( N . mm)
n đc
980
Trong đó:
- Mơmen xoắn trên trục I là:T I (N.mm)
- Mômen xoắn trên trục II là:T II (N.mm)
- Mômen xoắn thực trên trục công tác là: Tct (N.mm)
- Mômen xoắn thực trên trục động cơ là Tđc (N.mm)
Bảng 1.2. Tổng hợp thông số của các bộ truyền
Thông số/Trục
Tỷ số truyền
u
Tốc độ quay
n(vg/ph)
Công Suất
P(kW)
Mô men xoắn
T(N.mm)
Động Cơ
uđc → I =u đ =2
I
II
u I → II =u br =¿ 4,83
Công Tác
u II →lv =u kn=¿ 1
980
490
101,45
101,45
8,13
7,65
7,27
7,27
79226
149097
684362
684362
PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1. Các dữ kiện ban đầu
Tỷ số truyền từ động cơ sang trục I: uđc → I =2;
Tốc độ quay trên trục động cơ: n đc= 980 (vg/ph);
Công suất thực của động cơ: Pđc,t=8,13 (kW);
Momen xoắn thực trên trục động cơ: Tđc,t=79226 (N.mm).
2.2. Tính tốn thiết kế
2.2.1. Tính tốn thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền Đai)
Bảng 2.1. Dữ liệu đầu vào của bộ truyền ngồi
Thơng số
Kí
Đơn vị
Giá trị
Tỉ số truyền
hiệu
u
-
2
Ghi chú
uđ bảng (
uđc → I )
Tốc độ quay trục chủ động
n1
Công suất trên trục chủ động
P1
Mô men xoắn trên trục chủ T1
(vg/ph) 980
(kW)
8,13
(N.mm) 79226
n đc bảng
động
Thời gian phục vụ
(giờ)
17000
Lh
Góc nghiêng đường nối tâm β
(độ)
75
o
bộ truyền ngoài
Chế độ làm việc
-
làm
Lh
-
Pđc ,t bảng
T đc, t bảng
đầu
đề
α đầu đề
việc Đầu đề
êm
2.2.1.1. Chọn loại đai và tiết diện đai
_Chọn loại đai: đai thang thường
4.1
Tra đồ thị 59 [I ]với các thông số P1 = 8,13 (kW) và n1 = 980 (vg/ph) ta chọn
được đai tiết diện Ნ
2.2.1.2. Xác định các thông số của bộ truyền
a. Đường kính bánh đai (d1 và d2)
4.13
Tra bảng 59 [I] được giới hạn đường kính bánh đai nhỏ : 140 – 280 (mm)
4.21
Chọn d1 theo tiêu chuẩn cho trong bảng 63 [I] phần chú thích được d 1=¿ 280
(mm)
_Kiểm tra về vận tốc đai
v=
π × d1 ×n 1 π × 280× 980
=
= 14,37 (m/s) ¿ v max= 25 (m/s)
60000
60000
v max= 25 (m/s) đối với đai thường
Xác định d 2 :
d 2=u × d 1 ×(1−ε )
Chọn hệ số trượt ε = 0,02, do vậy
d 2=u × d 1 ×(1−0,02) = 2 ×280 × (1 – 0,02 ) = 548,8 (mm)
4.21
Theo bảng 63 [I] phần chú thích chọn d 2 = 560 (mm)
d2
560
Tỷ số truyền thực tế: ut = d ×(1−ε ) = 280×(1−0,02) = 2,04
1
Sai lệch tỷ số truyền
ut −u
2,04−2
× 100 %=2% <4 % (thỏa mãn)
× 100 % =
2
u
| |
∆ u=
|
|
b. Xác định khoảng cách trục a
4.14
a
Dựa vào ut =2,02,tra bảng 60 [I] , chọn d =¿ 1,2
2
a
a = d ×d 2=1,2 ×560=¿672 (mm)
2
=> chọna sb=710
Kiểm tra điều kiện:
0,55(𝑑1+𝑑2)+ℎ ≤ 𝑎 ≤ 2(𝑑1+𝑑2)
↔
0,55(280+560)+10,5 ≤ 𝑎 ≤ 2(280+560)
↔
472,5 ≤ 𝑎 ≤ 1680 ( thỏa mãn )
c. Chiều dài đai L
2
d 2+ d 1 ( d 2−d 1 )
L=2 a sb + π
+
2
4 asb
(2.1)
2
560+280 ( 560−280 )
¿ 2.710+ π
+
2
4.710
¿ 2767,07( mm)
4.13
Dựa vào bảng 59 [I], chọn L theo tiêu chuẩn, L = 2800 (mm)
_Số vòng chạy của đai trong 1(s) là:
i=
v
14,37
=
= 5,13 (m/s) ¿ imax =10(m/s) (thỏa mãn)
L
2,8
_Tính chính xác khoảng cách trục:
a tl =
λ+ √ λ2−8 ∆2
4
(2.2)
Trong đó:
λ=L−π
∆=
d1 + d2
280+560
=2800−π
= 1480,53
2
2
d 2−¿d 560−280
=
¿ = 140
2
2
1
1480,53+ √ 1480,532−8 × 1402
¿ 726,78 ( mm )
Tính được a tl =
4
d. Góc ơm
_Xác định góc ơm trên bánh đai nhỏ
α 1 = 180°
−57 ° ( d 2−d 1 )
57. ( 560−280 )
o
=180 °−
=158,04 ¿ 120° (thỏa mãn)
a
726,78
2.2.1.3. Tính số đai Z
Zt ≥
P1 Kd
[ P0 ] C α C L C u C Z
(2.3)
Trong đó :
- P1cơng suất trên trục bánh chủ động P1=¿ 8,13 (kW);
4.19
- [ P0 ] :công suất cho phép. Tra bảng 62 [I] theo tiết diện đai Б, d 1=¿ 280 (mm),
v=¿14,37(m/s), được :
• [P 0 ]=¿ 5,57 (kW)
• l 0=¿ 2240 (mm)
4.7
- K d : hệ số tải trọng động. Tra bảng 55 [I], được K d =¿1,2
- C α : hệ số ảnh hưởng của góc ơm
C α =1−0,0025 ( 180−α 1) =1−0,0025 × (180−158,04 )=0,945
L
2800
4.16
- C L: hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai. Tra bảng 61 [I] với L = 2240 =1,25
0
được C L =1,04
4.17
- C u: hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền. Tra bảng 61 [I] với ut =2,04 được C u=¿
1,13
- C z: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai. Tra bảng
P
Z' =
4.18
C =1
8,13
[I] theo
[ P ¿ ¿ 0 ]=
=1,46 ¿ được z
61
5,57
Thay vào công thức (2.3) được:
Zt ≥
P1 Kd
8,13× 1,2
=
= 1,58
5,57
×0,945
×1,04 ×1,13 ×1
P
C
C
C
C
[ 0] α L u Z
Chọn Z=2
2.2.1.4. Các thơng số hình học khác của bánh đai
_Góc rãnh hình thang chọnφ=40 °
_Chiều rộng bánh đai:
B = ( Z−1 ) × t +2 e=( 2−1 ) × 19+2× 12,5=44( mm)
=> chọn B=32 mm
d a =d 1 +2 ho =280+2× 4,2=288,4(mm)
{
_Đường kính ngồi bánh đai : d =d +2 h =560+2× 4,2=568,4(mm)
a
2
o
1
2
d f =d a −2 H=288,4−2 ×16=256,4(mm)
{
_Đường kính đáy bánh đai : d =d −2 H=568,4−2 ×16=536,4(mm)
f
a
1
1
2
2
2.2.1.5. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Lực căng ban đầu :
F 0=
780× P1 × K d
+ Fv
v ×C α × Z
(2.4)
Trong đó:
_ F v : Lực căng do lực li tâm sinh ra
Chọn bộ truyền tự động điều chỉnh lực căng thì
F v =q m × v 2=0,178× 14,372= 36,76(N)
4.22
Với q m : khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng 64 [I] được q m=0,178
Do F v =36,76( N ), thay số cơng thức (2.4) ta được:
F 0=
780× P1 K d
780× 8,13 ×1,2
+36,76=
+ 36,76=316,95( N )
v Cα Z
14,37 × 0,945 ×2
Lực tác dụng lên trục bánh đai
F r=2 F 0 Z sin(
α1
158,04
¿)=2× 316,95× 2× sin
=1244,59( N )¿
2
2
(
)
Bảng 2.2: Kết Quả Tính Tốn Thơng Số Của Bộ Truyền Đai Thang
Thông số
Loại đai
Ký hiệu
Giá trị
Đai thường, loại Б
Đơn vị
Đơn vị
Đường kính bánh đai nhỏ
d1
280
mm
Đường kính bánh đai lớn
d2
560
mm
Số đai
Z
2
Khoảng cách trục
a
672
mm
Góc ơm bánh đai nhỏ
α1
158,04
độ
Lực căng ban đầu
F0
316,95
N
Lực tác dụng lên trục
Fr
1244,59
N
Đường kính đỉnh đai lớn
da2
568,4
mm
Đường kính đỉnh đai nhỏ
da1
288,4
mm
Đường kính đáy đai lớn
df2
536,4
mm
Đường kính đáy đai nhỏ
df1
256,4
mm
Tỷ số truyền thực
ut
2,04
Chiều dài đai
L
2800
mm
2.2.2. Tính tốn thiết kế bộ truyền trong (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)
Bảng 2.3. Thông số đầu vào của bộ truyền trong
Thơng số
Kí hiệu
Kí
Đơn vị
Giá trị
Ghi chú
Tỉ số truyền
Tốc độ quay trục chủ
chung
u
n
hiệu
u12
n1
(vg/ph)
4,83
490
ubr bảng
nI bảng
động
Tốc độ quay trục bị
n
n2
(vg/ph)
101,45
nII bảng
động
Công suất trên trục chủ
P
P1
(kW)
7,65
PI bảng
động
Công suất trên trục bị
P
P2
(kW)
7,27
PII bảng
động
Mô men xoắn trên trục
T
T1
(N.mm
149097
TI bảng
T2
)
(N.mm
684362
TII bảng
Lh
)
(giờ)
17000
Lh đầu đề
chủ động
Mô men xoắn trên trục
bị động
Thời gian phục vụ
T
Lh
2.2.2.1. Chọn vật liệu
6.1
Tra bảng 92 [ I ], ta chọn:
Vật liệu bánh răng lớn (bánh bị động):
Nhãn hiệu thép: 45
Chế độ nhiệt luyện: Tơi cải thiện
Độ rắn: HB=192÷240 chọn HB2=240
Giới hạn bền σb2= 750 (MPa)
Giới hạn chảy σch2=450 (MPa)
Vật liệu bánh răng nhỏ:
Nhãn hiệu thép: 45
Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
Độ rắn: HB=241÷285, chọn HB1= 255
Giới hạn bền σb1=850 (MPa)
Giới hạn chảy σch1=580 (MPa)
2.2.2.2. Xác định ứng suất cho phép
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ ¿¿ H ]¿ và ứng suất uốn cho phép [σ ¿¿ F ]¿
σ oHlim
[ σ H ]= S × Z R × Z v × K xH × K HL ( MPa ) (2.5)
H
o
σ
[ σ F ]= SFlim × Y R × Y S × K xF × K FC × K FL ( MPa)(2.6)
F
{
Chọn sơ bộ:
Z R ×Z v × K xH =1
Y R ×Y S × K xF =1
{
Khi đó (2.5) và (2.6) trở thành:
σ oHlim
[ σ H ]= S × K HL (MPa)(2.7)
H
o
σ
[ σ F ]= SFlim × K FC × K FL (MPa)(2.8)
F
{
Trong đó:
[σ ¿¿ H ]¿: Ứng suất tiếp xúc cho phép (MPa);
[σ ¿¿ F ]:¿ Ứng suất uốn cho phép (MPa);
Z R : Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc;
Z v : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng;
K xH : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng;
Y R : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng;
Y S : Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất;
K xF : Hệ số xét đến độ kích thước bảnh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn;
S H , S F : hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc và uốn;
6.2
Tra bảng 94 [I] ta được
– Bánh chủ động S H 1= 1,1; S F 1 = 1,75
– Bánh bị động S H 2= 1,1; S F 2 = 1,75
σ 0Hlim, σ 0Flim : ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ
cơ sở (MPa)
σ 0Hlim = 2HB + 70
σ 0Flim = 1,8HB
(2.9)
(2.10)
– Bánh chủ động
σ 0Hlim1 = 2 HB 1 + 70 = 2 × 255 + 70 = 580 (MPa)
σ 0Flim1 = 1,8 H B 1 = 1,8 × 255 = 459 (MPa)
– Bánh bị động
σ 0Hlim2 = 2 HB 2 + 70 = 2×240 + 70 = 550 (MPa)
σ 0Flim2 = 1,8 H B 2 = 1,8×240 = 432 (MPa)
K HL, K FL: hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế
độ tải trọng của bộ truyền;
K HL =
√
√
mH
K FL = m
F
N Ho
N HE
(2.11)
N Fo
N FE
(2.12)
– mH , mF : bậc của đường cong mỏi. Bánh răng có HB ¿ 350 (HB1 =
255; HB2 = 240 → mH = mF = 6;
– N Ho: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc;
– N Fo: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn;
* Bánh chủ động
N Ho 1 = 30 H B 12,4 = 30 ×255 2,4 = 17,90 ×10 6
N Fo1 = 4×10 6
* Bánh bị động
N Ho 2 = 30 H B 22,4 = 30 ×240 2,4 = 15,47 × 106
N Fo2 = 4 × 106
– N HE, N FE : số chu kỳ thay đổi ứng suất
N HE = N FE = 60 cn t Σ
- c : số lần ăn khớp trong 1vòng quay c = 1;
- n : vận tốc vòng của bánh răng (vg/ph);
(2.9)
- t Σ: tổng số giờ làm việc của răng t Σ = Lh (giờ).
* Bánh chủ động
N HE 1 = N FE 1 = 60 c n1 t Σ = 60 × 1 × 490 ×17000 = 499,80 × 106
* Bánh bị động
N HE 2 = N FE 2 = 60 c n2 t Σ = 60 × 1 × 101,45 ×17000 = 103,48 × 106
Bánh chủ động :
◦ Vì N HE 1 ¿ N HO 1 lấy N HE 1 = N HO 1 do đó K HL1= 1
◦ Vì N FE 1 ¿ N FO 1 lấy N FE 1 = N FO 1 do đó K FL1= 1
Bánh bị động :
◦ Vì N HE 2 ¿ N HO 2 lấy N HE 2 = N HO 2 do đó K HL2= 1
◦ Vì N FE 2 ¿ N FO 2 lấy N FE 2 = N FO 2 do đó K FL2= 1
Thay số vào cơng thức (2.5) và (2.6) được :
- Bánh chủ động
σ oHlim1
580
[ σ H 1 ]= S × K HL1= 1,1 ×1=527,27( MPa)
H1
σ oFlim1
459
[ σ F 1 ]= S × K FC 1 × K FL1= 1,75 × 1× 1=262,29(MPa)
F1
{
- Bánh bị động
{
[ σ H 2 ]=
σ oHlim2
550
× K HL2=
× 1=500( MPa)
SH 2
1,1
σ oFlim2
432
[ σ F 2 ]= S × K FC 2 × K FL2 = 1,75 × 1× 1=246,86( MPa)
F2
_Do bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
σ +σ
527,27+500
[ σ H ]sb = [ H 1 ] [ H 2 ] =
= 513,64 (MPa)
2
2
Mà 1,25 [σ H 2] = 1,25×500 = 625 (MPa)
→ [ σ H ] sb< ¿ 1,25[σ ¿¿ H 2]¿ (thỏa mãn)
b. Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải [ σ H ]max và ứng suất uốn cho phép
khi quá tải [ σ F ]max
[σ H 1 ] max=2,8 × σ ch1=2,8× 580=1624 (MPa)
[σ H 2 ] max=2,8 × σ ch2=2,8× 450=1260(MPa)
[σ F 1 ]max =0,8 ×σ ch 1=0,8 ×580=464 (MPa)
[σ F 2 ]max =0,8 × σ ch 2=0,8 × 450=360(MPa)
2.2.2.3. Tính thiết kế
a. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền (xác đinh khoảng cách trục sơ
bộ)
√
a w = K a (u+1 ¿ 3
T 1 K Hβ
2
[ σ H ]sb uψ ba
(mm)
(2.10)
6.5
• K a : hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng; tra bảng 96 [ I ] => K a = 43
(MPa1/3);
• T 1 : momen xoắn trên trục chủ động. T 1 = 149097 (Nmm);
• [ σ H ]sb: ứng suất tiếp xúc cho phép. [ σ H ]sb= 513,64 (MPa);
• u : tỷ số truyền, u= 4,83;
6.6
• ψ ba, ψ bd : Các hệ số. Tra bảng 97 [ I ] chọn ψ ba = 0,3
ψ bd = 0,5 ψ ba (u + 1) = 0,5 × 0,3 × (4,83+1) = 0,875
• K Hβ : hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành
6.7
răng khi tính về tiếp xúc; Tra bảng 98 [ I ] với ψ bd = 0,875 sơ đồ bố trí là sơ đồ 6
và HB ¿350, được : K Hβ = 1,03 Thay số vào (2.10) được:
√
a w = K a (u+1 ¿ 3
T 1 K Hβ
2
[ σ H ]sb uψ ba
√
= 43× (4,83 + 1) 3
149097 ×1,03
= 184,97 (mm)
513,64 2 × 4,83 ×0,3
Chọn a w = 185 mm.
b. Xác định thông số ăn khớp
* Xác định mơ đun (m)
m=(0,01 ÷0,02)aw = ( 0,01 ÷ 0,02 ) ì185 = 1,85 ữ 3,70 (mm)
6.8
Tra bng 99 [ I ], chọn m theo tiêu chuẩn, => m= 3
* Xác định số răng (Z)
