Thuyết minh Đồ Án hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>111Equation Chapter 1 Section 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCHKHOA – ĐHQG TPHCM</b>

<b>KHOA XYZBỘ MÔN CDF</b>

<b>BÁO CÁO ĐỒ ÁN</b>

<b>THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢIHỌC PHẦN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT</b>

<b>Giảng viên hướng dẫn: </b>

<i>Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 05 năm 2024</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN</b>

<i>TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024</i>

<b>Giảng viên hướng dẫn ký tên</b>

<i>(Ký và ghi rõ họ tên)</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LỜI NÓI ĐẦU</b>

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải không chỉ là vấn đề cốt lõi trong ngành Cơ kỹ thuật mà còn là nền quyết định đến hiệu suất và khả năng cạnh tranh trong việc sản xuất. Vì khi ta thiết kế và lựa chọn hệ thống dẫn động phù hợp không chỉ giúp tăng hiệu suất làm việc mà đồng thời giúp tiết kiệm chi phí, tăng tuổi thọ của hệ thống,...Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến chúng cũng góp phần khơng ít đến việc phát triển ngành kỹ thuật của đất nước trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay.

Đồ án thiết kế kỹ thuật giúp em có cơ hội tìm hiểu và thiết kế băng tải, qua đó củng cố lại vốn kiến thức đã học trong các môn học như: Thiết kế kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật, Cơ học vật rắn biến dạng,... và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về việc thiết kế cơ khí. Khơng những thế, trong quá trình thực hiện đồ án, các sinh viên cũng được bổ sung và hoàn thiện hơn về kỹ năng vẽ AutoCad, kỹ năng giải quyết vấn đề và tìm kiếm thơng tin,...

Trong cuộc sống, khơng khó để bắt gặp những hệ thống truyền động cơ khí vì nó đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong đời sống nói chung và việc sản xuất nói riêng. Trong hệ thống dẫn động, hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu. Và ở đề tài của em, hệ thống dẫn động băng tải gồm hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển,bộ truyền xích ống con lăn.

<b>Em xin chân thành cảm ơn thầy ABC và các thầy cô thuộc khoa XYZ đã dành </b>

nhiều thời gian quý báu để giúp đỡ em trong quá trình hồn thành đồ án mơn học này. Với những kiến thức chun mơn cịn hạn chế, em trân trọng mọi ý kiến và sự chỉ bảo từ thầy cô để em có thể hồn thiện hơn trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn!

<i><b>Sinh viên thực hiện</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>MỤC LỤC</b>

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN...i

LỜI NĨI ĐẦU...ii

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI...3

1.1 Giới thiệu hệ thống dẫn động băng tải...3

1.2.2 Một số ưu điểm và hạn chế của hộp giảm tốc hai cấp khai triển...6

1.2.3 Ứng dụng của hộp giảm tốc hai cấp khai triển...7

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN...9

2.1 Chọn động cơ điện...9

2.1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ...9

2.1.2 Xác định tốc độ quay cần thiết của động cơ...10

2.1.3 Chọn quy cách động cơ...10

2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống...11

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC...20

4.1 Tính tốn chọn vật liệu cho cấp nhanh và chậm...20

4.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép...21

4.2.1 Tính tốn các thơng số đầu vào cho hai loại ứng suất...21

4.2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép...22

4.2.3 Ứng suất uốn cho phép...22

4.3 Tính tốn thiết kế cho từng cấp bánh răng...23

4.3.1 Tính tốn bộ truyền cấp nhanh – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng...23

4.3.2 Tính tốn bộ truyền cấp chậm – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng...30

4.4 Điều kiện bôi trơn đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp...38

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN...39

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

5.1 Thiết kế trục trong hộp giảm tốc...39

5.1.1. Chọn vật liệu...39

5.1.2. Xác định sơ bộ đường kính trục...39

5.1.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực...39

5.1.4. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục...41

CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN Ổ LĂN...64

6.1 Tìm hiểu và chọn loại ổ lăn...64

6.2 Tính tốn ổ lăn trên trục I...64

6.2.1 Tính tốn và chọn ổ lăn...64

6.2.2 Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh...66

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

6.3 Tính tốn ổ lăn trên trục II – Tương tự trên trục I...67

6.3.1 Tính tốn và chọn ổ lăn...67

6.2.2 Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh...69

6.4 Tính tốn ổ lăn trên trục III – Tương tự trên trục I...69

6.4.1 Tính tốn và chọn ổ lăn...69

6.2.2 Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh...71

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC...72

7.1 Thông số vỏ hộp...72

7.2 Các chi tiết phụ khác...75

CHƯƠNG 8: CHỌN DẦU BÔI TRƠN, BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP...80

8.1 Chọn phương pháp và loại dầu bôi trơn...80

8.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc...80

8.1.2 Bôi trơn bánh răng...80

8.1.3 Bôi trơn ổ lăn...81

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH</b>

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống dẫn động băng tải...3

Hình 1.2. Băng tải sử dụng trong lĩnh vực xây dựng...4

Hình 1.3. Băng tải sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm...4

Hình 1.4. Băng tải trên cao ứng dụng trong lĩnh vực lắp ráp và chế tạo ơto...5

Hình 1.5. Hộp giảm tốc bản vẽ Solidwork...6

Hình 5.1. Sơ đồ phân tích lực tác dụng và chiều các phản lực của 3 trục...41

Hình 5.2. Biểu đồ nội lực trục I...43

Hình 5.3. Biểu đồ nội lực dọc trục N<small>z</small> của trục I...44

Hình 5.4. Biểu đồ lực cắt Q<small>x</small> của trục I...44

Hình 5.5. Biểu đồ lực cắt Q<small>y</small> của trục I...45

Hình 5.6. Biểu đồ momen uốn M<small>x</small> của trục I...45

Hình 5.7. Biểu đồ momen uốn M<small>y</small> của trục I...46

Hình 5.8. Biểu đồ momen xoắn M<small>z</small> của trục I...46

Hình 5.9. Biểu đồ nội lực trục II...49

Hình 5.10. Biểu đồ nội lực dọc trục N<small>z</small> của trục II...50

Hình 5.11. Biểu đồ lực cắt Q<small>x</small> của trục II...50

Hình 5.12. Biểu đồ lực cắt Q<small>y</small> của trục II...51

Hình 5.13. Biểu đồ momen uốn M<small>x</small> của trục II...51

Hình 5.14. Biểu đồ momen uốn M<small>y</small> của trục II...52

Hình 5.15. Biểu đồ momen xoắn M<small>z</small> của trục II...52

Hình 5.16. Biểu đồ nội lực trục III...55

Hình 5.17. Biểu đồ nội lực dọc trục N<small>z</small> của trục III...56

Hình 5.18. Biểu đồ lực cắt Q<small>x</small> của trục III...56

Hình 5.19. Biểu đồ lực cắt Q<small>y</small> của trục III...57

Hình 5.20. Biểu đồ momen uốn M<small>x</small> của trục III...57

Hình 5.21. Biểu đồ momen uốn M<small>y</small> của trục III...58

Hình 5.22. Biểu đồ momen xoắn M<small>z</small> của trục III...58

Hình 5.23. Một số thơng số kích thước của then bằng...60

Hình 6.1. Thơng số kích thước ổ bi đỡ một dãy (theo gost 8338-75)...65

Hình 6.2. Thơng số kích thước ổ bi đỡ một dãy (theo gost 8338-75)...67

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Hình 6.3. Thơng số kích thước ổ bi đỡ một dãy (theo gost 8338-75)...70

Hình 7.1. Mơ hình và sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển...72

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Bảng 4.1. Thông số vật liệu được chọn cho bộ truyền...20

Bảng 4.2. Các thơng số và kích thước của bộ truyền bánh răng cấp nhanh...29

Bảng 4.3. Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng cấp chậm...37

Bảng 5.1. Xác định sơ bộ đường kính của 3 trục...39

Bảng 5.2. Xác định đường kính các đoạn trục trên trục I...47

Bảng 5.3. Xác định đường kính các đoạn trục trên trục II...53

Bảng 5.4. Xác định đường kính các đoạn trục trên trục III...59

Bảng 5.5. Chọn thông số và kiểm nghiệm bền cho các then...60

Bảng 5.6. Bảng kiểm nghiệm độ bền mỏi của các trục...62

Bảng 5.7. Bảng kiểm nghiệm độ bền tĩnh của các trục...63

Bảng 6.1. Lựa chọn ổ lăn theo tỷ lệ...64

Bảng 6.2. Thông số ổ bi đỡ một dãy, cỡ nặng, trục I...65

Bảng 6.3. Thông số ổ bi đỡ một dãy, cỡ nặng, trục II...67

Bảng 6.4. Thông số ổ bi đỡ một dãy, cỡ nhẹ, trục III...70

Bảng 7.1 Thông số vỏ hộp...73

Bảng 7.2. Thông số nắp cửa thăm...77

Bảng 7.3. Thông số nút thông hơi...78

Bảng 7.4. Thông số nút tháo dầu trụ...78

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1. Đề bài</b>

<b>Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải</b>

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:

(1) Động cơ điện 3 pha khơng đồng bộ;(2) Nối trục vịng đàn hồi;

(3) Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển;(4) Bộ truyền xích ống con lăn;

(5) Bộ phận cơng tác – Băng tải.

<i>Sơ đồ hệ thống dẫn động băng tải và sơ đồ tải trọng.</i>

Số liệu thiết kế:

- Lực vòng trên băng tải, F (N): 10500 (N)- Vận tốc băng tải, v (m/s): 0,75 (m/s)- Đường kính tang, D (mm): 480 (mm)- Thời gian phục vụ, L (năm): 8 (năm)

- Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ: 1 năm làm việc 300 ngày, 1 calàm việc 8 giờ.

- Chế độ tải T (Nmm), t (giây): (T<small>1</small>, t<small>1</small>) = (T, 40); (T<small>2</small>, t<small>2</small>) = (0,75T, 15).

<b>2. Nội dung</b>

a. Tìm hiểu hệ thống dẫn động băng tải.

b. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.c. Tính tốn thiết kế các chi tiết máy:

- Tính tốn các bộ truyền hở.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc.

- Vẽ sơ đồ lực tác dụng (3D) lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.- Tính tốn thiết kế trục và then.

e. Hướng phát triển (do cán bộ hướng dẫn trực tiếp quyết định): thiết kế và tínhtốn khung/giá đỡ/nền móng cho hộp giảm tốc, hay 3D cho bộ phân công tác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI1.1 Giới thiệu hệ thống dẫn động băng tải</b>

<i><b>1.1.1 Tổng quan</b></i>

Hệ thống dẫn động băng tải là một hệ thống mà sử dụng công suất từ một độngcơ truyền động cho băng tải di chuyển thông qua một hộp giảm tốc để điều chỉnh vậntốc phù hợp, với mục đích là là biến chuyển động quay của trục tang trống băng tảithành chuyển động tịnh tiến của băng tải để di chuyển các sản phẩm hoặc các chi tiếttrong một khâu của một dây chuyền sang khâu khác để tiếp tục gia công hoặc dichuyển sản phẩm sau khi ra khỏi dây chuyền để tiến hành đóng gói.

<i>Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống dẫn động băng tải.</i>

Về cơ bản, một hệ thống dẫn động băng tải sẽ sử dụng động cơ (1) làm nguồncung cấp công suất cho hệ thống hoạt động, qua khớp nối đàn hồi (2) tới trục sơ cấpcủa hộp giảm tốc (3), tại hộp giảm tốc sẽ có nhiệm vụ thay đổi momen cũng như vậntốc quay để có được momen quay, vận tốc thích hợp tại đầu ra hộp giảm tốc là trục thứcấp, công suất tiếp tục được truyền đến bộ truyền xích (4) làm quay trục tang trốngbăng tải từ đó làm cho băng tải (5) di chuyển tịnh tiến, tại đó sẽ giúp ta đưa sản phẩmra khỏi dây chuyền.

<i><b>1.1.2 Ưu, nhược điểm</b></i>

a. Ưu điểm:

- Phù hợp với mơ hình sản xuất hàng loạt- Tiết kiệm thời gian, nhân công lao động- Hiệu suất tốt, hiệu quả công việc cao.b. Nhược điểm:

- Tiêu thụ điện năng lớn

- Cần một khơng gian lớn để bố trí

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Khơng phù hợp với mơ hình sản xuất nhỏ lẻ.

<i><b>1.1.3 Ứng dụng</b></i>

Hệ thống dẫn động băng tải được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau:- Hệ thống dẫn động băng tải xi măng, cát đá...trong lĩnh vực xây dựng.

<i>Hình 1.2. Băng tải sử dụng trong lĩnh vực xây dựng.</i>

- Hệ thống dẫn động băng tải trong lĩnh vực thực phẩm, thức ăn gia súc...

<i>Hình 1.3. Băng tải sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm.</i>

- Hệ thống dẫn động băng tải trong lĩnh vực chế tạo xe ơ tơ.

<i>Hình 1.4. Băng tải trên cao ứng dụng trong lĩnh vực lắp ráp và chế tạo ô tô.</i>

- Để đáp ứng từng yêu cầu của dây chuyền sản xuất về hình thức phân bố và căncứ vào u cầu cơng nghệ vận chuyển, có thể chỉ dùng một máy vận chuyển, cũng có

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

thể dùng tổ hợp nhiều băng tải cao su hoặc cấu hình với thiết bị băng chuyền kháchoặc hệ thống băng tải ngang – nghiêng để vận chuyển những vật phẩm có dạng cục,hạt, bột: như quặng, đá, than, than đá, cát, sỏi, hoặc dạng vật phẩm có tính chất đăcbiệt như bao xi măng, bao đường, bao gạo…Vì vậy hệ dẫn động băng tải được dùngkhá rộng rãi trong các nhà máy, công trường…

<b>1.2 Giới thiệu hộp giảm tốc hai cấp khai triển</b>

<i><b>1.2.1 Tổng quan</b></i>

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánh răng.Hộp giảm tốc là một thiết bị truyền động cơ khí được sử dụng để giảm tốc độ quay củađộng cơ và tăng momen xoắn cho hệ thống máy móc. Nó là thiết bị trung gian giữađộng cơ và các bộ phận khác của máy trong dây chuyền sản xuất, và có chức năngđiều chỉnh tốc độ của động cơ cho phù hợp với yêu cầu.

Hộp giảm tốc được phân thành hai loại chính: Hộp giảm tốc có một cấp (ứngdụng có yêu cầu tốc độ đầu ra thấp), hộp giảm tốc có nhiều cấp (ứng dụng có yêu cầutốc độ đầu ra thấp và momen xoắn cao).

Tùy theo loại truyền động ở bên trong hộp giảm tốc, người ta phân ra:

- Hộp giảm tốc bánh răng trụ: là loại hộp giảm tốc phổ biến nhất, có các biến thểnhư hộp giảm tốc khai triển, hộp phân đôi, hộp giảm tốc đồng trục. Loại này sử dụngbánh răng trụ để truyền động, đảm bảo độ chính xác và độ bền cao.

- Hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc bánh răng cơn trụ: độ chính xác cao vàmomen xoắn lớn hơn so với hộp giảm tốc bánh răng trụ.

- Hộp giảm tốc bằng trục vít – bánh răng: loại này sử dụng trục vít và bánh răngđể truyền động, đảm bảo độ chính xác và độ bền cao.

- Hộp giảm tốc bằng bánh răng trục vít: loại này sử dụng bánh răng trục vít đểtruyền động, đảm bảo độ chính xác cao và độ bền tốt.

Ngoài ra, hộp giảm tốc còn được phân theo số cấp, là số lần mà hộp giảm tốcphải thay đổi tỷ số truyền động. Hộp giảm tốc 2 cấp là loại phổ biến, trong đó có 2 lầnthay đổi tỷ số truyền động. Hộp giảm tốc 2 cấp chia thành hai loại nhỏ hơn: hộp giảmtốc 2 cấp có bánh răng trụ răng thẳng và hộp giảm tốc 2 cấp có bánh răng trụ răngnghiêng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Như vậy, hộp giảm tốc là một thiết bị rất quan trọng trong các ứng dụng côngnghiệp và sản xuất, đặc biệt là trong các hệ thống máy móc có yêu cầu tốc độ đầu rathấp và momen xoắn cao. Việc lựa chọn loại hộp giảm tốc phù hợp sẽ giúp nâng caohiệu suất hoạt động của hệ thống máy móc, giảm thiểu sự cố và đảm bảo độ an tồncho q trình sản xuất. Giữa những yếu tố trên, em đã phân tích và tính tốn đề tài sử

<i>dụng “Hộp giảm tốc hai cấp khai triển - bánh răng trụ răng nghiêng”.</i>

<i>Hình 1.5. Hộp giảm tốc bản vẽ SolidWorks</i>

<i><b>1.2.2 Một số ưu điểm và hạn chế của hộp giảm tốc hai cấp khai triển</b></i>

Hộp giảm tốc hai cấp khai triển có những ưu điểm và hạn chế như sau:a. Ưu điểm:

- Cung cấp các tỷ số truyền động khác nhau: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển cóthể cung cấp các tỷ số truyền động khác nhau, giúp tăng hiệu suất hoạt động của hệthống máy móc và đồng thời giảm thiểu sự cố.

- Độ chính xác cao: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển được thiết kế với độ chínhxác cao, đảm bảo độ ổn định trong quá trình vận hành và giảm thiểu độ rung và tiếngồn.

- Độ bền tốt: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển được làm từ các vật liệu chất lượngcao và có thiết kế chắc chắn, đảm bảo độ bền tốt trong quá trình vận hành.

- Tăng momen xoắn: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển có thể tăng momen xoắncủa động cơ, giúp hệ thống máy móc hoạt động mạnh mẽ và hiệu quả hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

- Giảm thiểu sự cố: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển giúp giảm thiểu sự cố trongquá trình vận hành, do có khả năng phân chia tải trọng giữa hai cấp truyền động.

- Giá thành cao: Do sử dụng vật liệu chất lượng cao và có độ chính xác cao, hộpgiảm tốc hai cấp khai triển có giá thành cao hơn so với các loại hộp giảm tốc khác.

- Độ bền thấp: Nếu khơng được bảo trì và vận hành đúng cách, hộp giảm tốc haicấp khai triển có thể bị hư hỏng nhanh chóng và địi hỏi chi phí sửa chữa cao.

- Khó bảo trì: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển có thiết kế phức tạp và sử dụngnhiều bộ phận, do đó việc bảo trì và sửa chữa có thể khó khăn và tốn nhiều thời gian.

<i><b>1.2.3 Ứng dụng của hộp giảm tốc hai cấp khai triển</b></i>

Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệpvà sản xuất, đặc biệt là trong các hệ thống máy móc có yêu cầu tốc độ đầu ra thấp vàmomen xoắn cao. Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của hộp giảm tốc 2 cấp khaitriển:

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống: Máy épnước mía, máy đánh trứng, máy xay thịt, máy trộn bột, máy ép trái cây và rau củquả,...

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy: Máy cán giấy, máy cắt giấy,máy bọc giấy và máy nén giấy,...

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất gỗ: Máy cưa, máy mài, máy phayvà máy tiện để giảm tốc độ quay của động cơ và tăng momen xoắn.

- Ứng dụng trong ngành cơng nghiệp sản xuất kim khí: Máy cắt, máy mài và máyphay để giảm tốc độ quay của động cơ và tăng momen xoắn.

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất ôto: Hộp số ôto để giảm tốc độquay của động cơ và tăng momen xoắn, giúp đạt được mức tiêu thụ nhiên liệu tối ưuvà tăng hiệu suất vận hành.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

- Ứng dụng trong ngành cơng nghiệp sản xuất máy móc và thiết bị: Máy khoan,máy mài, máy phay, máy tiện để giảm tốc độ quay của động cơ và tăng momen xoắn.

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất năng lượng: Turbine gió, turbinenước và máy phát điện để giảm tốc độ quay của động cơ và tăng momen xoắn, giúpđạt được hiệu suất vận hành tối đa.

Như vậy, hộp giảm tốc 2 cấp khai triển có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnhvực công nghiệp và sản xuất, đặc biệt là trong các hệ thống máy móc có yêu cầu tốc độđầu ra thấp và momen xoắn cao. Việc lựa chọn loại hộp giảm tốc phù hợp với yêu cầuứng dụng là rất quan trọng để tăng hiệu suất hoạt động của hệ thống máy móc, giảmthiểu sự cố và đảm bảo độ an tồn cho q trình sản xuất.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN2.1 Chọn động cơ điện</b>

<i><b>2.1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ</b></i>

Công suất cần thiết động cơ được xác định dựa theo công thức (2.8), trang 19 [1]:

Trong đó:

Cơng suất làm việc trên trục cơng tác xác định theo công thức (2.11), trang 20 [1]:

 <i>η_x</i>là hiệu suất của bộ truyền xích.

 <i>η_ol</i>là hiệu suất của 1 cặp ổ lăn. <i>η_kn</i>là hiệu suất của khớp nối.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hiệu suất của các bộ truyền được tra theo bảng (2.3), trang 19 [1]. Theo đó, ta chọn:

<i>η_x</i>=0,96 ;η<i>_br</i>=0,97 ;η<i>_ol</i>=<i>0,99; η_kn</i>=1. Dựa vào (2.4), ta xác định được hiệu suất của bộtruyền là:<i> η=η<small>ol</small></i>⁴<i>η_br</i><small>2</small><i>η_x</i>=0,99<small>4</small><i>. 0,97</i><small>2</small>.0,96=0,8676718.

Khi đó, cơng suất cần thiết của động cơ là:

<i>P_ct</i>=<i>P_tdη</i> ⁼

0,867618 ^{=8,517352 (kW )}

<i><b>2.1.2 Xác định tốc độ quay cần thiết của động cơ</b></i>

Số vịng quay của trục cơng tác xác định theo công thức (2.16), trang 21 [1]:

Theo công thức (2.15), trang 21 [1], tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:

<i>u_sb</i>=<i>u_xich×u_hop</i>=3 ×16=48

Khi đó, tốc độ quay cần thiết (sơ bộ) của động cơ:

Có<i> P<small>ct</small></i>=8,517352 (kW );n<i>_sb</i>=1432,3945 (vịng / phút )

<b>Ta chọn được động cơ K160M4 có các thơng số sau:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<i>P_dc( kW )n_dc(v ò ng / ph ú t )T_k</i>

<i>Bảng 2.1. Thông số động cơ K160M4</i>

<b>2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống</b>

<i><b>2.2.1 Xác định tỉ số truyền u<small>t</small> của hệ dẫn động</b></i>

Tỷ số truyền động chung: theo công thức (3.23) trang 48 [1] ta có:

Theo cơng thức (3.24) trang 48 [1] ta có:

<i>u_t</i>=<i>u_xich.u_hop⇒u_hop</i>= <i>u_tu_xich</i>⁼

<i>5,23 × 3,06</i> ^=3,036151812

Kết luận: <i>u_hop</i>=16 ;u₁=5,23;u₂=3,06 ;u<i>_x</i>=3,036151812

Trong đó:

 <i>n_lv</i> số vòng quay của băng tải.

 <i>u_x</i> tỉ số truyền của bộ truyền xích.

<i><b>2.2.2 Tính tốn cơng suất, moment và số vịng quay trên các trục</b></i>

Cơng suất trên trục cơng tác: <i>P_lv</i>=7,875 (kW )

Công suất trên các trục 3, 2, 1 và cơng suất thực của động cơ:

<i>P</i>₃= <i>P_lvη_ol×η_x</i>⁼

<i>0,99 × 0,96</i>^{=8,285984848 (kW );}

<i>P</i>₂= <i>P</i>₃<i>η_ol×η_br</i>⁼

<i>0,99 ×0,97</i> ^{=8,628537799 (kW );}

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<i>P</i>₁= <i>P</i>₂<i>η_ol×η_br</i>⁼

<i>0,99 ×0,97</i> ^{=8,985252316 (kW );}

<i>P_đc^'</i> = <i>P</i>₁<i>η_ol× η_k</i>⁼

<i>0,99 ×1</i> ^{=9,07601244 ( kW )}

Số vịng quay trên các trục 1, 2, 3 và trục cơng tác:

1 ^{=1450 (vịng / phút );}

5,23^{=277,2466539 (vòng / phút );}

3,06 ^{=90,60348167 ( vòng/ phút) ;}

<b>Trụccơng tác</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Bộ truyền xích truyền cơng suất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và bánh xích, dođó góc ơm khơng có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai và đo đó có thể truyềncơng suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích bị dẫn.

Tuy nhiên bộ truyền xích có những nhược điểm là do sự phân bố của các nhánhxích trên đĩa xích khơng theo đường trịn mà theo hình đa giác, do đó khi vào và rakhớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mịn gây nên tải trọngđộng phụ, ồn khi làm việc, có tỷ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xíchvà bánh xích thay đổi, cần phải bơi trơn thường xun và phải có bộ phận điều chỉnhxích.

<i><b>3.1.2 Phân loại</b></i>

Có 3 loại xích chính là xích ống, xích ống con lăn và xích răng.

<i><b>- Xích ống đơn giản, giá thành hạ và khối lượng giảm vì khơng dùng con lăn,</b></i>

nhưng cũng vì thế mà bản lề mịn nhanh. Vì vậy chỉ dùng xích ống đối với các bộtruyền không quan trọng mặc khác yêu cầu khối lượng nhỏ.

<i><b>- Xích ống con lăn gọi tắt là xích con lăn, về kết cấu giống như xích ống chỉ khác</b></i>

ngồi ống lắp thêm con lăn, nhờ đó có thể thay thế ma sát trượt giữa ống và răng đĩabằng ma sát lăn giữa con lăn và răng đĩa. Kết quả là độ bền của xích con lăn cao hơnxích ống, chế tạo khơng phức tạp bằng xích răng, do đó xích con lăn được dùng khárộng rãi.

<i><b>- Xích răng có khả năng tải lớn, làm việc êm, nhưng chế tạo phức tạp và giá</b></i>

thành đắt hơn xích con lăn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Do vận tốc thấp nên ta chọn loại xích ống con lăn 1 dãy (xích con lăn 1 dãy) vìxích con lăn có độ bền mịn cao hơn xích ống, chế tạo khơng phức tạp giá thành thấp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<b>3.2 Xác định các thơng số của xích</b>

Để tính tốn thiết kế bộ truyền xích, ta cần sử dụng các thơng số đầu vào.

<i>Bảng 3.1. Các thơng số đầu vào để tính tốn thiết kế bộ truyền xích</i>

cho phép (kW).

bảng 5.5 [1], cụ thể ta có:

<i>k =k</i>₀<i>. k_a. k_đc. k_bt. k_d. k_c</i>=1,95 (3.2)Trong đó:

 <i>k_đ</i>=1,2: hệ số tải trọng động (tải va đập nhẹ).

tâm đĩa xích so với đường nằm ngang < 60<small>o</small>).

II).

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Khi đó, cơng suất tính tốn:

<i>P_t</i>=<i>Pk k_zk_n</i>=9,6920587 (kW )

Dựa vào bảng 5.5, trang 81 [1] theo cột <i>n</i>₀₁=50 ( vòng/ phút ) ta chọn bước xích

<i>p=38,1 mm ,</i> đường kính chốt <i>d_c</i>=11,12mm , chiều dài ống <i>B=35,46 mm</i> và [<i>P</i>]=10,5 kW

(thỏa <i>P_t≤</i>[<i>P</i>]), và theo bảng 5.8 thỏa mãn điều kiện <i>p< p_max≈ 64,76 mm</i>

₍

<i>n</i>₁=90,60348

₎

<i>.</i>

<i><b>3.2.3 Khoảng cách trục và số mắt xích</b></i>

Theo cơng thức (5.12), trang 85 [1] ta có số mắt xích:

<i>x=^{2 a}p</i> ⁺

(3.4)Để xích khỏi chịu lực căng quá lớn, giảm bớt khoảng cách trục a một lượng:

<i>Δaa=0,002 a</i><small>¿</small>

=3,0735718 (mm)

Theo công thức (5.14), trang 85 [1] ta có số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây:

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Trong đó:

(tải trọng mở máy bằng 150% tải trọng danh nghĩa). Lực vòng F<small>t</small>, lực căng do lực li tâm sinh ra F<small>v</small>:

Theo bảng (5.10), trang 86 [1] với <i>n</i>₃<200 ( vịng/ phút), ta có [<i>s</i>]=8,5.

Vậy <i>s></i>[<i>s</i>], ta dễ dàng thấy được bộ truyền xích an tồn, đảm bảo đủ điều kiện bền.

<b>3.4 Xác định thơng số đĩa xích và lực tác dụng lên trục:</b>

=837,09405 (mm )

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

 <i>d_a1, d_f1</i>: đường kính vịng đỉnh răng và chân răng đĩa xích dẫn <i>d_a2, d_f2</i>: đường kính vịng đỉnh răng và chân răng đĩa xích bị dẫnVới:

<i>r =0,5025× d_l</i>+<i>0,05=0,5025× 22,23+0,05=11,220575 (mm)</i>

<i>d_l</i>=<i>22,23(mm )</i> (theo bảng 5.2, trang 78 [1])

<i><b>3.4.2 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc và chọn vật liệu cho bộ truyền xích:</b></i>

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo cơng thức (5.18), trang 87 [1] ta có:

<i>σ_H</i>₁=0,47.

√

<i>k_r×</i>

₍

<i>F_t×k_đ</i>+<i>F_vd</i>

₎

<i>× EA × k<small>d</small></i>

<i>( MPa )</i> - mơđun đàn hồi, với

<i>E</i>₁<i>, E</i>₂lần lượt là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa.

 <i>A=395</i>

(

<i>mm</i><small>2</small>

)

là diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12, trang 87 [1].

<i>F_vđ</i>=13 ×1 0<small>−7</small><i>× n</i>₃<i>× p</i><small>3</small><i>× m=13 ×1 0</i><small>−7</small><i>×90,60348 ×38, 1</i><small>3</small><i>× 1=6,5142312 ( N )</i>

 <i>k_d</i> là hệ số phân bố không đều cho các dãy; <i>k_d</i>=1 (xích 1 dãy)

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

 <i>k_đ</i> là hệ số tải trọng động; <i>k_đ</i>=1,2 (tải va đập nhẹ) bảng 5.6 [1].

 <i>k_r</i>=0,44

₍

<i>z</i>₁=23

₎

là hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc z(trang 87 [1]).

tiếp xúc cho răng đĩa 1. Tương tự, <i>σ_H2≤</i>

[

<i>σ_H</i>

]

với cùng vật liệu và nhiệt luyện.

Đường kính vịng chia đĩa bị dẫn (mm)

<i>Bảng 3.2. Thơng số bộ truyền xích</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC4.1 Tính tốn chọn vật liệu cho cấp nhanh và chậm</b>

Nguyên tắc chọn vật liệu để thiết kế bộ truyền bánh răng cho hộp giảm tốc là:chọn vật liệu đảm bảo cho răng không bị gãy do quá tải đột ngột dưới tác dụng của tảitrọng va đập, răng khơng bị tróc vì mỏi do ứng suất tiếp xúc thay đổi gây ra.

Thép nhiệt luyện là loại vật liệu chủ yếu để chế tạo bánh răng. Ngoài ra cịn dùnggang và chất dẻo. Trong đó: Đối với các bộ truyền chịu tải trọng nhỏ, trung bình có thểdùng thép tơi cải thiện, thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng. Độ rắncủa bề mặt răng HB < 350; Đối với các bộ truyền chịu tải trọng lớn và u cầu kíchthước nhỏ gọn thì dùng thép cácbon, thép hợp kim nhiệt luyện để đạt độ rắn bề mặtHB > 350; Đối với các bộ truyền bánh răng hở, làm việc với vận tốc thấp, không cóu cầu kích thước phải nhỏ gọn, có thể dùng vật liệu gang. Chất dẻo được dùng trongcác bộ truyền bánh răng chịu tải trọng nhỏ, yêu cầu làm việc ít kêu và cần giảm tảitrọng động.

Dựa vào sơ đồ tải trọng và điều kiện làm việc mà đề bài đưa ra, ta thấy bộ truyềnkhông phải làm việc dưới tải trọng lớn và cũng khơng có điều kiện gì đặc biệt. Ta tiếnhành chọn vật liệu theo các hàm mục tiêu sau: Bền đều; Kích thước nhỏ nhất; Giáthành rẻ nhất; Thuận lợi cho việc gia cơng cơ khí.

Từ những điều kiện trên ta tiến hành chọn vật liệu cho bánh dẫn và bị dẫn theobảng 6.1 [1], ta chọn Thép 45 - Tôi cải thiện với các số liệu cho ở bảng sau.

<i>Bảng 4.1. Thông số vật liệu được chọn cho bộ truyền.</i>

<b>TênVật liệuσ<small>b</small> (MPa) σ<small>ch</small> (MPa)HBKích thước S (mm)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<b>4.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép</b>

<i><b>4.2.1 Tính tốn các thơng số đầu vào cho hai loại ứng suất</b></i>

Theo bảng 6.2 [1] với Thép 45 - Tôi cải thiện đạt độ cứng HB 180 ÷ 350 ta có:

Trong đó:

quay một chiều).

Theo cơng thức (6.1a) và (6.2a) [1] ta có:- Ứng suất tiếp xúc pho phép:

- Ứng suất uốn cho phép:

(Đối với tất cả các thép)

tải trọng của bộ truyền, xác định theo công thức (6.3), (6.4) [1]:

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

( khi )

<i><b>4.2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép</b></i>

Do tải trọng thay đổi nên ta có, cơng thức (6.7) [1]:Trong đó:

Với cấp nhanh sử dụng bánh răng trụ răng nghiêng, theo công thức (6.12) [1] ta có:

<i><b>4.2.3 Ứng suất uốn cho phép</b></i>

Do tải trọng thay đổi nên ta có, cơng thức (6.8) [1]:

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>4.3 Tính tốn thiết kế cho từng cấp bánh răng</b>

<i><b>4.3.1 Tính tốn bộ truyền cấp nhanh – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<b>Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc</b>

Theo công thức (6.33) [1], ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

Trong đó:

kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp.

<i>⇒</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

thời ăn khớp. Theo bảng 6.13 [1], với răng trụ răng nghiêng,, ta chọn cấp chính xác 9. Từ bảng 6.14 [1],

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Theo bảng 6.15 [1], ta được : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp;

hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2.

Theo công thức (6.33) [1], ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền:

(MPa)Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

thước bánh răng, do đó theo cơng thức (6.1) và (6.1a) [1]:

độ bền tiếp xúc.

<b>Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn</b>

Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng tính theo cơng thức (6.43) [1]:

Trong đó:

ngang tính theo (6.38b) [1].

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

 <i>Y_β</i> – hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 [1], với cấp chính xác 9,

về uốn, theo cơng thức (6.46) và (6.47) [1]:

, với:

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Tính chính xác : Theo cơng thức (6.2) [1] ta có:

Trong đó:

(bánh răng phay).

đối với tập trung ứng suất.

<b>Kiểm nghiệm răng về quá tải</b>

Hệ số quá tải, tra phụ lục P1.1 [1], động cơ K160M4: Theo công thức (6.48) [1]:

Theo công thức (6.49) [1]:

Ta dễ dàng nhận thấy, bộ truyền cấp nhanh đã thỏa mãn điều kiện về quá tải.

<b>Các thơng số và kích thước bộ truyền</b>

Khoảng cách trục (mm)Modul pháp (mm)

Chiều rộng vành răng (mm)Tỷ số truyền

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Góc nghiêng răng (độ)

Hệ số dịch chỉnhĐường kính vịng chia (mm)

Đường kính đỉnh răng (mm)Đường kính đáy răng (mm)Đường kính vịng lăn (mm)

<i>Bảng 4.2. Các thơng số và kích thước của bộ truyền bánh răng cấp nhanh.</i>

</div>