thiết kế hệ dẫn động băng tải, chương 2 pps

1

Ch-ơng 2: Bộ truyền trong hộp
(Bộ truyền trục vít)
2.1. Chọn vật liệu:
+Trục vít: do đặc điểm của bộ truyền trục vít có tỉ số truyền u lớn
nên tần số chịu tải của trục vít lớn hơn bánh vít, do đó trục vít phải có cơ
tính cao hơn bánh vít. ở đây ta chọn vật liệu làm trục vít là thép 45 có
thể tăng bền bằng ph-ơng pháp nhiệt luyện hoá tốt và đ-ợc gia công bề
mặt.
+Bánh vít: làm bằng các vật liệu có khả năng chống dính và có
khả năng giảm ma sát chống mài mòn. Ta lựa chọn vật liệu làm bánh vít
trên cơ sở công thức 7.1 [1]:
59,466,355218.1440.10.5,4 10.5,4
3
5
3
21
5


Tnv
s
m/s < 5 m/s
Trong đó:
1440
1

n
v/p là số vòng quay của trục vít

66,355218
2

T
Nmm là momen xoắn trên trục bánh vít
Vậy vật liệu có thể dùng để chế tạo bánh vít là đồng thanh không thiếc
hoặc đồng thau. Cụ thể là ta chọn đồng thanh nhôm sắt 9-4 và
bánh vít đ-ợc chế tạo bằng ph-ơng pháp đúc li tâm và đ-ợc gia công cẩn
thận và đ-ợc mài nhẵn bề mặt.

MPa
b
500

MP
ch
200


2.2. Xác định ứng suất cho phép:
2.2.1. ứng suất tiếp xúc cho phép:
Vì bánh vít đ-ợc chế tạo bằng đồng thanh không thiếc 9-4
nên theo bảng 7.2 [1]:


148

H

MPa.

2.2.2. ứng suất uốn cho phép:
Theo công thức 7.6 [1] ứng suất uốn cho phép đ-ợc xác định nh-
sau:




FLFOF
K.






FO

là ứng suất uốn cho phép với 10
6
chu kì, với điều kiện trục vít
không tôi và chỉ quay theo một chiều theo công thức 7.7 [1]:


141200.08,0500.25,0.08,0.25,0





chbFO

MPa
FL
K
là hệ số tuổi thọ
9
6
10
FE
FL
N
K


2












6

2
9
max2
10.52,7114000.72,88.1.60 60
ii
i
FE
tn
T
T
N
chu kì
62,0
10.52,71
10
9
6
6

FL
K


51,8762,0.141


F

MPa
2.2.3. ứng suất cho phép khi quá tải:

Theo 7.14 [1] ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn lớn nhất cho phép
khi quá tải là:


400200.2.2
max



chH


MPa



160200.8,0.8,0
max



chF


MPa
2.3. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền:
2.3.1. Khoảng cách trục:
Khoảng cách trục a
w
của bộ truyền trục vít đ-ợc tính theo công thức

7.16 [1]:


3
2
2
2
2
170
q
KT
z
qza
H
H
w










Trong đó:
z
2
là số răng bánh vít

332.36,16.
12



zuz
q là hệ số đ-ờng kính trục vít
25,833.25,025,0
2



zq
Chọn q=8
ứng suất tiếp xúc cho phép


148

H

MPa
T
2
là momen xoắn trên trục bánh vít
39,36195136,16.8,0.21,27655,.
12

h
uTT

Nmm
K
H
= 1,2 là hệ số tải trọng

2,166
8
2,1.39,361951
.
148.33
170
.833
3
2








w
a mm
Làm tròn giá trị a
w
ta có a

w
= 166 mm
2.3.2. Modun:
Theo công thức 7.17 [1] modun dọc của trục vít đ-ợc xác định
thông qua giá trị a
w
:
1,8
833
166.2
2
2





qz
a
m
w
Chọn giá trị m theo tiêu chuẩn cho trong bảng 7.3 [1] ta có m= 8

3

2.3.3. Hệ số dịch chỉnh:
Để đảm bảo khoảng cách trục a
w
định tr-ớc khi cắt bánh vít cần
dịch chỉnh dao cắt một l-ợng tính theo công thức 7.18 [1]:

25,03385,0
8
166
5,0
2
zq
m
a
x
w
2.4. Kiểm nghiệm răng bánh vít:
2.4.1. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc:
ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít của bộ truyền
trục vít phải thỏa mãn điều kiện 7.19 [1]:

H
H
w
H
q
KT
a
qz
z

2
2
2
2
170
Để xác định chính xác


H

ta phải xác định lại chính xác vận tốc tr-ợt v
s
của bộ truyền theo công thức 7.20 [1]:
w
w
s
nd
v


cos.60000

11

Trong đó:

w

: Góc vít lăn
231,0
25,0.28
2
.2
1

arctg
xq
z
arctg
w

rad




668.25,0.28 2
1





mxqd
w
mm
91,4
231,0cos.60000
1440.66.


s
v
m/s
Nh- vậy ta thấy rằng v

s
< 5m/s thoả mãn điều kiện đã chọn ban
đầu.
Hiệu suất

của bộ truyền:

82,0
035,0231,0
231,0
.95,095,0





tg
tg
tg
tg
w
w



Trong đó
rad035,02
0

là góc ma sát, đ-ợc xác định theo bảng 7.4 [1]
phụ thuộc vào giá trị vận tốc tr-ợt v
s
, vật liệu chế tạo bánh vít và độ rắn
của mặt ren.
Momen xoắn trên trục bánh vít:
37100036,16.82,0.21,27655
12



h
uTT

Nmm
Hệ số tải trọng K
H
:
HvHH
KKK .


Vì bộ truyền làm việc trong điều kiện tải trọng ổn định nên hệ số
phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng 1


H
K .
Vì bộ truyền có vận tốc tr-ợt v
s

< 5 m/s nên cấp chính xác tối thiểu
để chế tạo bộ truyền là 8. Tuy nhiên, để nâng cao chất l-ợng bộ truyền,
giảm tiếng ồn, thu gọn kích th-ớc ta chọn cấp chính xác để gia công bộ

4

truyền là 7. Vậy trị số của hệ số tải trọng động của bộ truyền là
1

HV
K
.
11.1



H
K

1482,136
8
1.371000
.
166
833
33
170
3

HH

Vậy độ bền tiếp xúc của răng bánh vít là đảm bảo yêu cầu.
2.4.2. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn:
Để đảm bảo độ bền uốn của răng bánh vít, ứng suất uốn sinh ra tại
chân răng bánh vít phải thoả măn công thức 7.19 [1]:

F
n
FF
F
mdb
KYT



4,1
22
2
Trong đó:
m
n
:là modun pháp của răng bánh vít

79,7231,0cos.8cos.




mm
n
Với

là góc vít chia
radarctg
q
z
arctg 245,0
8
2
1


FvFF
KKK .


là hệ số tải trọng, với 1



HF
KK và 1

HvFv
KK nên
1


HF
KK
.
d
2
:là đ-ờng kính vòng chia bánh vít.
mmzmd 26433.8.
22



b
2
:là chiều rộng vành răng bánh vít




mmqmdb
a
6028.8.75,02 75,0.75,0
12

b
2
= 60 mm
614,1

F
Y
là hệ số dạng răng, đ-ợc tra theo bảng 7.8 [1] theo
số răng t-ơng đ-ơng
14,36
245,0cos
33
cos
33
2


z
z
v

51,878,6
79,7.264.60
1.614,1.371000.4,1

FF

Vậy độ bền uốn của răng bánh vít là đảm bảo.
2.4.3. Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải:
Để tránh biến dạng d- hoặc dính bề mặt răng, ứng suất tiếp xúc
cực đại không đ-ợc v-ợt quá một giá trị cho phép:



max
max
HqtHH
K




4002964.148
max
max

HH

Để tránh biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh chân răng bánh vít, ứng
suất uốn cực đại không đ-ợc v-ợt quá một giá trị cho phép:



max
max
FqtFF

K






5

Chng 3: Kích th-ớc hình học của bộ
truyền
Căn cứ vào các thông số a
w
, m, q, x,

đã xác định đ-ợc ở trên ta
có thể tính toán các thông số hình học còn lại của bộ truyền trục vít theo
bảng sau:
Bảng 3. Thông số hình học của bộ truyền trục vít
Khoảng cách trục
a
w
166
Hệ số dịch chỉnh x 0,25
Đ-ờng kính vòng chia d d
1
=64 d
2
=264
Đ-ờng kính vòng đỉnh d

a
d
a1
=80 d
a2
=284
Đ-ờng kính vòng đáy d
f
d
f1
=44,8 d
f2
=248,8
Đ-ờng kính ngoài bánh vít
d
aM2
284,37
Chiều rộng bánh vít b
2
60
Góc ôm

0,85 rad
Góc vít

0,245 rad
Chiều dài phần cắt ren trục vít b
1
79,84
Modun bộ truyền m 8

2.6. Tính toán nhiệt truyền trong truyền động trục vít:
Bộ truyền trục vít đã đ-ợc thiết kế trên đây có thể làm việc không
ổn định, thậm chí bị h- hỏng, biến dạng nếu trong quá trình làm việc,
nhiệt độ sinh ra quá cao và không đ-ợc toả đi kịp thời. Vì vậy, việc kiểm
nghiệm nhiệt đối với truyền động trục vít nhằm bảo đảm nhiệt l-ợng
sinh ra trong hộp cân bằng với l-ợng nhiệt thoát đi. Trong tr-ờng hợp ,
nhiệt đ-ợc truyền một cách tự nhiên qua vách hộp để thoát ra ngoài
nhiệt độ dầu trong hộp phải thoả mãn điều kiện 7.29 [1]:






d
qtqqt
d
t
AKAAK
P
tt






.1
11000
1

0
trong đó:
t
0
= 25
0
C là nhiệt độ môi tr-ờng xung quanh
74,0


là hiệu suất của bộ truyền
46,4
74,0
3,3
2
1


P
P
kW là công suất trên trục vít
K
t
=17,5 W/m
2
K là hệ số toả nhiệt khi ta có lắp quạt làm mát.

6

0
1
3,017,0
11000
ttKK
P
A
dtqt







2
03,1
2590.1.29.3,03.015,17.7,0
46,474,011000
m

là diện tích mặt thoát nhiệt của hộp, với A
1
là diện tích bề mặt hộp giảm
tốc không có gân.

q
A
:diện tích bề mặt hộp đ-ợc quạt làm nguội A
q
= 0,3A =0,3.1,03 =
0,31 m
2
K
tq
=29 hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp đ-ợc quạt
3,0


hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy
1


hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian
do làm việc ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải
trọng danh nghĩa.

Ct
d
0
90
là nhiệt độ cho phép đối với dầu trong tr-ờng hợp trục vít
đặt d-ới bánh vít.




907,70
1.31,0.293,0131,003,15,17
46,474,011000
25



d
t
Vậy điều kiện cân bằng

-
7


nhiÖt ®é trong hép lµ ®-îc tho¶ m·n. .