thiết kế máy nghiền nón - đhbkhcm - khoa cơ khí

Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
MỤC LỤC
Tổng quan ………………………………………………………………… 2
Tính toán ………………………………………………………………… 7
1. Xác đònh tỷ số nghiền ……………………………………… 7
2. Xác đònh kích thước sơ bộ của máy …………………………7
3. Xác đònh năng lượng nghiền theo mức nghiền………………8
4. Tính góc ôm …………………………………………………10
5. Xác đònh vận tốc lêch tâm ………………………………… 12
6. Xác đònh công suất ………………………………………… 13
7. Xác đònh năng suất nghiền ………………………………… 14
8. Tính toán bộ truyền………………………………………… 15
8.1. Thiết kế bộ truyền đai ……………………………… 16
8.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn …………………… 18
8.3 Tính toán thông số bộ truyền bánh răng côn 20
9. Thiết kế trục 24
9.1 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục 34
10. Chọn ổ lăn cho trục 34
Tài liệu tham khảo 36

SVTK: Nại Thành Du
1
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
TỔNG QUAN VỀ MÁY NGHIỀN NÓN

Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển nên việc xây dựng cơ sở hạ tầng
và các công trình kiến trúc, nhà ở phát triển mạnh. Trước đây việc xây dựng chủ
yêu dựa trên sức người nên năng suất không cao, chất lượng cũng không đảm
bảo. Trong mấy thập kỉ gần đây, nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của ta
rất phát triển nên ta cũng dần dần áp dụng các loại máy tự động vào quá trinh
xây dựng nhằm giảm sức lao động cho con người, tăng năng suất lao động đồng

thời nâng cao chất lượng của công việc. Các máy phục vụ cho quá trình xây
dựng có nhiều chủng loại, từ máy vận chuyển như các loại xe máy ủi, cần
trục….máy tạo ra các nguyên liệu ban dầu như máy đập đá, máy nghiền…Các
máy xây dựng trên, nhất là các máy đập đá giữ vai trò rất quan trọng trong các
công trình xây dựng.
Có nhiều chủng loại máy đập đá, tùy vào mục đích sử dụng mà ta chọn loại
máy thích hợp. Sau đây là một số loại máy đập đá tiêu biểu:
 Máy đập má: là loại máy dùng để đạo các vật liệu có kích thước, cỡ
cục trung bình và lớn. Kết cấu của máy thường đơn giản, bền, dễ
dàng trong việc sử dụng. Vật liệu trong máy được nghiền giữa hai
má cố đònh và di động theo chu kỳ.
 Máy đập trục: được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất vật
liệu xây dựng, đặc biệt dùng để nghiền những loại vật liệu dính và
ẩm ướt. No cũng được sử dụng để đập lần hai những vật liệu cứng
như đá vôi, than, các loại quặng…Quá trình đập vật liệu trong máy
đập trục được thực hiển bởi hai trục đập quay ngược chiều nhau. Vật
liệu đem đập đưa vào phía trên lọt qua khe hở giữa hai trục và bò bóp
SVTK: Nại Thành Du
2
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
nát ở đấy, sản phẩm sau khi đập tự tháo ra khỏi máy dưới tác dụng
của trọng lực.
 Máy đập búa: có vỏ bằng thép, mặt trong lót các tấm đập làm bằng
thép CT5. Để các cục vật liệu được đập mạnh hơn, người ta làm các
tấm đập có gắn ở phía trên bề mặt đập. Phía dưới của vỏ có hai
cửa(mỗi phía một cửa) có nắp đóng kín. Các cửa này dùng để sửa
chữa máy đập và quan sát máy. Khi trục quay dưới tác dụng của lực
ly tâm các búa đựơc văng ra theo chiều hướng tâm và gây nên lực
đập rất lớn đập nát vật liệu. Các máy này thường dùng để đập apatit
klinker…

Chúng ta sẽ nghiên cứu về máy đập nón đập thô, một loại máy đập
khá thông dụng hiện nay thường dùng để đập các loại đá cỡ lớn và trung
bình.
 Máy đập nón: dùng để nghiền vật liệu có kích cỡ lớn và trung bình.
Trong máy đập nón vật liệu đựơc phá vỡ giữa nón ngoài và nón
trong bằng phương pháp ép nón trong lên vật liệu. Nón này hoặc sẽ
lặc quanh điểm cố đònh hay dòch chuyển theo quỹ đạo tròn, thực hiện
chuyển động tònh tiên. Trong những chuyển động trên của nón sẽ tạo
ra những hình nón hoặc lại gần hoặc tách xa nhau. Khi nón đến gần,
vật liệu sẽ bò đập vỡ, khi tách xa vật liệu sẽ rơi xuống dưới.
SVTK: Nại Thành Du
3
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Hình minh hoạ máy nghiền nón:
SVTK: Nại Thành Du
4
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Sơ đồ động của máy nghiền nón:
Nguyên lý làm việc:
Buồng nghiền trong máy nghiền nón được tạo nên bởi hai mặt nón,
trong đó có một mặt nón cố đònh và nón di động. Nón di động 2 được gắn
cứng với trục nón 3 ma đầu dưới của nó được lồng vào bạc lệch tâm 4 sao
cho đường tâm của trục nón lệch một góc nào đó so với đường tâm của máy
nghiền ( đường trục của chuyển động quay tròn). Trục nón được treo trên
xà đỡ 1. Vì vậy những máy nghiền này còn được gọi là máy nghiền nón có
trục nón công xôn. Bạc lệch tâm được dẫn động quay tròn nhờ cơ cấu dẫn
động nên nón di động nhận được chuyển động lắc. Tâm lắc của máy trùng
với tâm ổ treo trục nón.
Khi máy nghiền nón làm việc đường tâm của trục nón di động vạch
thành một mặt có đỉnh là điểm O, khi đó các đường sinh của mặt nón di

SVTK: Nại Thành Du
5
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
động lần lượt tiến sát vào mặt cố đònh, rồi sau đó lại tách xa chúng, cứ như
là mặt nón di động lăn trên mặt nón cố đònh qua lớp đá nghiền trong buồng
nghiền. Do vậy, việc nghiền đá liên tục được thực hiện. Vậy về nguyên tắc
máy nghiền nón làm việc cũng tươngtự như máy nghiền má, nhưng trình
nghiền và xả ở đây là liên tục, vòng vùng nghiền và vùng xả là đối xứng
nhau và thay đổi theo chiều quay của nón nghiền di đông. Chính vậy, vào
bất cứ thời điểm nào cũng xảy ra sự tiến sát hai mặt nón vào nhau tại chỗ
nào đó và ở đó vật liệu bò nghiền, còn vùng đối xứng qua tâm máy, mặt
nón di động lại tách xa nón cố đònh nên tại đó cửa xả để mở rộng để đá rơi
xuống.
Chuyển động của nón di động là phức tạp. Khi không tải, lực ma sát
giữa trục và lệch tâm lớn hơn ma sát giữa trục và ổ treo. Do đó nón di động
chuyển động quay tròn quanh đường tâm mình theo hướng quay của bạc
lệch tâm với tốc độ n
1
. Phụ thuộc vào tương quan giữa các lực ma sát, số
vòng quay n
1
có thể thay đổi từ 0 đến n – số vòng quay của bạc lệch tâm.
Chuyển động quay đó của nón di động là không có lợi, vì sẽ tạo ra tải
trọng động lớn ở thời điểm nạp liệu. Để khắc phục hiện tượng này, ta đặt
cơ cấu phanh, hãm chuyển động quay đó.
Máng xả liệu có thể bố trí ở một bên hay ở chính tâm máy. Máng xả
liệu đặt ở một bên làm tăng chiều cao của máy và khe xả thường bò tắc.
Máng xả liệu đặt hai bên khắc phục đựơc nhược điểm trên song đòi hỏi hai
băng tải thu sản phẩm. Máng xả liệu đặt ở chính tâm vừa đảm bảo vừa
không tắc vừa dễ tháo lắp. Máy nghiền nón thường sử dụng dẫn động bằng

đai vì dễ sử dụng, song cồng kềnh, nặng nề và khó khởi động khi buồng
nghiền chứa vật liệu. Sau đây chúng ta sẽ đi vào phần tính toán cụ thể các
thông số kỹ thuật của máy nghiền nón nghiền thô.
SVTK: Nại Thành Du
6
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
TÍNH TOÁN MÁY NGHIỀN NÓN
1. Xác đònh tỷ số nghiền
Tỷ số nghiền là tỷ số giưã kích thước trung bình cục vậy liệu nạp và kích
thước trung bình của cục vật liệu xả. Tỷ số nghiền i là đại lượng đặc trưng cho
năng lượng nghiền , giá trò i càng lớn thì năng lượng nghiền càng cao ngược lại
giá trò i càng nhỏ thì năng lượng nghiền càng nhỏ .

0,8b
i
d
=
Với b là chiều rộng khe nạp liệu (mm)
d là chiều rộng khe ra liệu (mm)
Theo tài liệu thiết kế máy đập nón của Liên Xô thì máy KKD-900/160 có:
Chiều rộng khe nạp liệu b=900 mm
Chiều rộng khe ra liệu d=160 mm
Vậy tỷ số nghiền là:

0,8 900
5,54
130
x
i = =
Ta thiết kế máy nghiền nón để nghiền đá graphit. Một số thông số kỹ thuật

của đá graphit:
Tỷ trọng γ=2630 kg/m
3
σ
nén
= 120 ÷ 160 MN/m
2
σ
nứt gãy
= 22,8 MN/m
2
σ
va đập
=6,57 MN/m
2
Modul đàn hồi E= (5,15 ÷ 6,14 )x10
4
MN/m
2
Hệ số ma sát trượt giữa vật liệu và tấm đập f=0,3
2. Xác đònh kích thước sơ bộ của máy
SVTK: Nại Thành Du
7
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Qua các tài liệu thiết kế của Liên Xô, một số đặc tinh kỹ thuật của máy
đập nón đập thô KKD 900/160, ta dùng để tham khảo:
Kích thước đá nạp lớn nhất 750 mm
Chiều rộng cửa nạp 900 mm
Chiều rộng cửa xả 160 mm
Năng suất ứng với khe hở ra đá 320m

3
/h
Đường kính cơ sở nón côn di động 1640 mm
Bán kính lệch tâm của trục 16 mm
Số vòng quay của côn di động 2 v/s
Công suất động cơ 250 KW
Khối lượng máy không kể động cơ 150 Tấn
Kích thước bao:
Dài : 6940 mm
Rộng : 3940 mm
Cao : 3440 mm
Góc ôm nón cố đònh α
1
= 13
0

Góc ôm nón di động α
2
= 12
0
3. Xác đònh năng lượng nghiền theo mức nghiền
Có nhiều cách xác đònh năng lượng nghiền, ta có thể dựa trên các đònh luật
cơ bản sau:
Đònh luật Rittinger:
Công tiêu tốn để làm nhỏ vật liệu sẽ tỉ lệ thuận với bề mặt nhận được của
vật liệu thành phẩm. Tức là khi phá vỡ cục vật liệu sẽ xuất hiện các bề mặt mới,
khi đó lớp phân tử của những bề mặt này sẽ tạo ra năng lượng chỉ được gọi là
năng lượng về mặt của vật thể.
Năng lượng nghiền tỷ lệ thuận với số bề mặt nhận được
SVTK: Nại Thành Du

8
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân

1i
A k
D
−
=
(J/kg) (1.4[1])
Với i là mức nghiền
D là kích thước cỡ cục vật liệu (m)
k là hệ số không đổi
Đònh luật Rintinger không tính đến năng lượng cho biế dạng đàn hồi, biên
dạng dẻo của vật thể mà chỉ tính đến năng lượng tạo ra bề mặt mới và các hiện
tượng liên quan tới nó. Đinh luật này thường được sử dụng để tính năng lượng
nghiền trong quá trình nghiền mòn.
Đònh luật Kirpitrev & Kik:
Năng lượng cần thiệt để nghiền hình dạng hình học của vật nào đó sẽ tỉ lệ
thuận với thể tích hay khối lượng của chính vật đó.
Đònh luật được biểu diễn bằng công thức:
A=k
tl
x∆V
Hay còn được xác đònh bằng công thức
2 2
* * *
2 2
l F V
A
E E

σ σ
= =
(J) (1.8[1])
Theo đònh luật này thì chỉ tính đến năng lượng tiêu tốn cho biến dạng đàn
hồi và biến dạng dẻo của vật liệu nghiền mà không quan tâm đến năng lượng
tạo ra các bề mặt mới để thắng các thành phần lực ma sát ngoài, trong và năng
lượng mất mát do sóng âm, điện và hiện tượng nhiệt. Vì vậy nó được sử dụng
trong quá trinh va đập.
Đònh luật Bond
Đây là đònh luật kết hợp giữa hai đònh luật Rintinger và Kirpitrev-Kik.Theo
đònh luật này thì năng lượng truyền cho vật nghiền khi nén lúc đầu phân bố theo
khối lượng sau đó sẽ tập trung vào các bề mặt xuất hiện tỉ lệ với D3, nhưng khi
dần xuất hiện trên bề mặt vết nứt thì năng lượng này sẽ tập trung vào các bề
SVTK: Nại Thành Du
9
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
mặt ở các cạnh vết nứt khi đó nó sẽ tỉ lệ với D2. Trên cơ sở này cho rằng công
phá vỡ vật thể sẽ tỉ lệ với D2,5.
Như vậy đònh luật Bond được biểu diễn bằng công thức:
Do đònh luật Bond là đònh luật kết hợp giữa hai đònh luật Rintinger và
Kirpitreve-Kik nên thường được sử dụng để tính năng lượng nghiền trong vùng
giữa đập nhỏ và nghiền thô.
Qua ba đònh luật trên ta thấy đònh luật của Kirpitreve-Kik là phù hợp để
tính năng lượng nghiền cho máy đập nón của ta.Vì vậy ta có thể xác đònh năng
lượng nghiền theo công thức:
2
*
2
V
A

E
σ
=

Trong đó σ : ứng suất bền nén của vật liệu σ = 130 (MN/m
2
)
E : mô đun đàn hồi của vật liệu E = 6x10
4
(MN/m
2
)
V : thể tích đá bò nghiền sau một vòng quay(m
3
).Thể tích này
được xác đònh là hiệu số của thể tích khi nạp và thể tích khi xả
d
D
x
d
D
D
x
D
V
tb
tb
'33
66
ππππ

−=
Trong đó: D là đường kính lớn nhất của đá nạp trong buồng nghiền (m)
d là đường kính lớn nhất của sản phẩm nghiền (m)
D
tb
, D
’
tb
là đường kính trung bình ứng với vòng tròn vùng nạp và vùng
xả(m)
Nếu nhận D
tb
≈D
’
tb
≈D
H
thì ta có:

xE
dDxxDx
A
H
12
)(
222
−
=
σπ
=

2 2 2
4
120 1,527 (0,75 0,128 )
12 6 10
x x x
x x
π
−
=164,4KJ
4.Tính góc ôm
Ta nhận thấy quá trình đập trong máy đập nón cũng gần giống như trong
máy đập má, chỉ khác ở chỗ là trong máy đập nón quá trình tiến hành một cách
SVTK: Nại Thành Du
10
2,5
*
tl
A k D
=
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
liên tục. Vì vậy góc ôm của máy đập nón được tính tương tự như máy đập má,
xác đònh dựa trên điều kiện cân bằng cục vật liệu.
Vật liệu trong máy nghiền chỉ nghiền được khi góc giữa hai má đập không
quá một giá trò giới hạn nào đó. Nếu vượt qua giá trò đó thì vật liệu không giữ lại
trên má đập mà bò trồi lên trên . Nhưng mặt khác nếu góc này quá nhỏ thì mức
độ nghiền sẽ thấp, năng suất nghiền không cao
Sơ đồ xác đònh góc ôm

Gọi α là góc ôm giữa hai má cố đònh và di động
α = α

1
+ α
2

Trong đó :
α
1,
α
2
là góc ôm của hai má cố đònh và di động.
G là trọng lượng cục vật liệu
P và P
1
là lực ép của hai má tác dụng lên cục vật liệu
T và T
1
là lực ma sát của hai má tác dụng lên cục vật liệu
SVTK: Nại Thành Du
11
G
Nón cố đònh Nón di động
α
α 1
α
2
P1
T1
P
T
x

y
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
T = fxP
Với f là hệ số ma sát giữa vật liệu và má f=0,32
Điều kiện cân bằng của cục vật liệu khi hai nón ép lại :
1
*cos * *sin 0X P f P P
α α
= + − =
∑
1
* * *cos *sin 0Y f P f P P
α α
= + − =
∑
2
* *cos * *sin * *cos *sin 0f P f P f P P
α α α α
⇒ + + − =
2
* 0f f tg f tg
α α
⇒ + + − =
2
2
1
f
tg
f
α

⇒ =
−
Đặt tgϕ = f với ϕ là góc ma sát trong của vật liệu
2
α ϕ
⇒ =

Như vậy với giá trò α=2ϕ thì cục vật liệu sẽ ở trạng thái không ổn đònh,
vậy để quá trình nghiền được thuận lợi thì phải lấy α < 2ϕ
α=2ϕ =2 arctg f = 2 arctg(0,3)=33,4
0
Mà α
np
= 0.7xα = 23
0
mà α
np
= α
1
+ α
2
, vậy ta có :
α
1
= 12
0

α
2
= 11

0
5. Xác đònh vận tốc trục lệch tâm
Xét cục vật liệu rơi ở độ cao h
Khi má di động tách hoàn toàn thì trục lệch tâm quay được nửa vòng. Khi
đó thời gian tách má là
Trong đó n : là số vòng quay của trục lệch tâm (vg/s)
ω : là vận tốc góc (rad/s)
Khoảng thời gian đó vật liệu phải rơi kòp xuống
SVTK: Nại Thành Du
12
1
2
t
w n
π
= =
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
2h
t
g w
π
= =
Vậy =>
*
2
g
w
h
π
=

Tính độ cao h theo hành trình di động s của má di động
Hành trình má di động
1 2
2* * *s r h tg h tg
α α
= = +

Với r là bán kính lệch tâm
Vậy ta có độ cao h là
1 2 1 2
2s r
h
tg tg tg tg
α α α α
= =
+ +
=>
( )
1 2
*
2*2
g tg tg
w
r
α α
π
+
=
=
r

tgtg 21
9,4
αα
+
Mà ω=2πn
=>
1 2
0,785*
tg tg
n
r
α α
+
=
Ta có bán kính lệch tâm là r = 16 (mm)
Vậy ta có
12 11
0,785 4( / )
0,016
tg tg
n vg ph
°+ °
= =
Vậy n = 4x60 = 240 (vg/ph)
SVTK: Nại Thành Du
13
α 2
α 1
r r
s

h
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
6. Xác đònh công suất
- Công suất lý thuyết
E
ndDD
N
Hn
12
)(
22
2
2
−
=
σπ
(W)
Trong đó D
H
là đường kính đáy nón di động
D , d lần lượt là kích thước của vật liệu nạp và xả
n số vòng quay trục lệch tâm (vg/s)
E mô đun đàn hồi của vật liệu
σ
n
ứng suất nén của vật liệu
Vậy ta có công suất là
2 2 2
4
120 1,527 (0,75 0,128 ) 4

209,48
12 6 10
x x x x
N KW
x x
π
−
= =
Công suất động cơ

1
209,48
240,9
0,87
N
N KW
η
= = =
Với η = η
br
*η
k
d
η
= 0,93*0,98*0,95 = 0,87 là hiệu suất truyền động
η
br
hiệu suất bộ truyền bánh răng
η
k

hiệu suất khớp
d
η
hiệu suất đai
Chọn động cơ có các thông số sau
+ công suất danh nghóa N = 250(kw)
+ số vòng quay n = 1500 (vg/ph)
+ hệ số cosϕ 0.92
+ hiệu suất η = 94,5%
+ T
max
/T
dn
1,9
Suy ra kiểu động cơ4A35554YY3
7.Xác đònh năng suất nghiền
Năng suất khối lượng
*
k v
Q Q
γ
=
SVTK: Nại Thành Du
14
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Trong đó γ khối lượng riêng (kg/m
3
)
Q
v

năng suất thể tích
Năng suất thể tích
Thay các thông số vào ta được Q
V
=1125(m
3
/h)
Vậy năng suất khối lượng là
Q
k
= Q
v
xγ = 2958 (T/h)
8.Tính toán bộ truyền
Sơ đồ truyền động
Sơ đồ truyền động của máy nghiền bao gồm từ đ
dộng cơ (5) tới bộ truyền đai (4) thông qua khớp (6) tới bộ truyền bánh
răng côn
- Tỷ số truyền toàn bộ là
Trong đó n
dc
là số vòng quay của động cơ
n
truc
là số vòng quay của trục lệch tâm
SVTK: Nại Thành Du
15
dc
truc
n

i
n
=
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
vậy
1500
6,25
240
i = =
Tỷ số truyền cho bộ truyền đai là i
d
= 3,5
Tỷ số cho bộ truyền bánh răng côn là i
br
= 2,5
Mô men xoắn trên trục động cơ là
6 6
9,55 10 9,55 10 250
1591667
1500
x xN x x
T Nmm
n
= = =
Mô men xoắn trên trục bánh răng
T
1
= Txi
d
= 1591667x3,5 = 5570833Nmm

8.1 Thiết kế bộ truyền đai
1) Chọn loại đai và vật liệu:
+ Chọn loại đai:Vì tỉ số truyền đai là 3,5 nên sử dụng đai thang hẹp.
+Vật liệu: cao su.
2) tính toán các thông số của đai:
Chọn đai tiết diện yB có:
b
t
= 19 mm A = 278 mm
2

b = 22 mm d
1
= 224
÷
315 mm
h = 18 mm l = 2000
÷
8000 mm
y
0
= 4,8 mm
chọn đường kính đai nhỏ
3
1
3 Txd =
=350mm
+Vận tốc đai: v =
=
6000

**
1
nd
π
24,7 m/s
Đường kính bánh đai lớn:
d
2
= u.d
1
= 3,5*315= 1102 mm
Để thuận tiện hơn trong chế tạo ta chọn đường kính bánh đai lớn là 1120mm
Khoảng cách trục a cần thoả điều kiện sau:
0,55(d
1
+d
2
) + h ≤ a ≤ 2(d
1
+d
2
)
=> 797,35 mm ≤ a ≤ 2834 mm
SVTK: Nại Thành Du
16
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Ta chọn khoảng cách trục a=2000 mm
Chiều dài đai:
2
1 2 2 1

( ) ( )
2
2 4
d d d d
L a
a
π
+ −
= + +
=6302 mm
Theo bảng tiêu chuẩn (4.13-[2]) ta chọn L = 6300 mm
Nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây:
i =
l
v
=
24,7
6,3
=
3,9 < i
max
=10
Khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn: l = 6300 mm
a =
2 2
8
4
λ λ
+ + ∆
với:

2
)(
1
21
dd +
−=
π
λ
=
(315 1102)
6300
2
π
+
− =
4075mm

=−=∆ 2/)(
12
dd
(1102-315)/2=393,5 mm
2 2
4075 4075 8 393,5
4
x
a
+ −
⇒ = =
1999mm
Góc ôm α

1
trên bánh đai nhỏ:
theo (4.2-[5]):
a
xdd °−
−=
57)(
180
12
1
α
=158
0
> 120
0
( thoả)
Xác đònh số đai:
Số đai Z được tính theo (4.16-[4])
Z =
[ ]
1
0
.
. . . .
d
l u z
P K
P C C C C
α
P

1
: công suất trên bánh chủ động P
1
= P
lv
= 250KW
[ ]
0
P
: công suất cho phép, theo bảng 4.19 với v = 24,7, đai loại B, d
1
= 315 mm ta
được [P
0
]=6 KW
K
đ
: hệ số tải động, theo bảng (4.7-[5]) với tải va đập không ổn đònh tải trọng mở máy
đến 300%, K
đ
= 1,5
SVTK: Nại Thành Du
17
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
C
α
:hệ số ảnh hưởng của ogùc ôm
1
α
:

C
α

=1-0,003(180-α
1
)=0,934
C
l
: hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, theo bảng (4.16-[3])
6
0
6300
1,19
2240
l
l
C
l
= =
C
u
: hệ số ảnh hưởng tỉ số truyền, theo bảng 4.17[4] với
u
α
= 3,5
14,1=⇒
u
C
C
z

: hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều của tải trọng, tra bảng (4.18-[4])
Với
1
0
250
16,7
16
P
P
= =
Vậy
250 1,5
23,2
16 0,934 1,19 1,14 0,85
x
Z
x x x x
= =
đai
Chọn Z = 23 đai
Chiều rộng của bánh đai: theo (4.17-[4])
B = ( Z – 1 ).t + 2e
Theo bảng (4.21-[2]) với đai thang loại B, ta có: e = 17 mm
t = 26 mm
h
0
= 5 mm
=> B= (23-1)x26 + 2x 17= 606 mm
đường kính ngoài bánh đai nhỏ: d
a1

= d
1
+ 2h
0
= 315 + 2.5= 325 mm
đường kính ngoài bánh đai lớn: d
a2
= d
2
+ 2.h
0
= 1102 + 2.5 = 1115 mm
(chọn d
a2
=1200mm)
8.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn
Chọn vật liệu:
SVTK: Nại Thành Du
18
0,85
z
C
⇒ =
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
+ Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế
chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau:
+Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn : HB241……285 có
1
850
b

σ
=
MPa,
1
580
ch
σ
=
MPa
+Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn : HB192……240 có
2
750
b
σ
=
MPa,
2
450
ch
σ
=
MPa
Xác đònh ứng suất cho phép:
[ ]
lim
. . . .
H HL R V XH
H
H
K K K K

S
σ
σ
°
=
Bánh nhỏ: HB
1
= 245, bánh lớn HB
2
= 230.
lim1 1
2. 70 560
H
HB
σ
°
= + =
MPa
lim2 2
2. 70 530
H
HB
σ
°
= + =
MPa
Theo (6.5-TL4) N
HO
= 30.HB
2,4

N
HO1
= 30.245
2,4
= 1,6.10
7

N
HO2
= 30.230
2,4
= 1,39.10
7
N
HE1
= N
FE1
= 60.c.n.
t
∑
= 60.1.599,6.51840 = 1,33.10
9
1 1 1
1
HE HO HL
N N K⇒ > ⇒ =
N
HE2
= N
FE2

= 60.c.n.
t
∑
= 60.1.125,4.3.51840 = 0,39.10
9
> N
HO2
= 1,39.10
7

2
1
HL
K⇒ =
Do đó:
[ ]
0
lim1
1
.1
509
1,1
H
H
σ
σ
= =
MPa

[ ]

0
lim2
2
.1
481,8
1,1
H
H
σ
σ
= =
MPa
Vậy để tính bánh răng côn răng thẳng ta lấy:
[ ] [ ]
2
481,8
H H
σ σ
= =
MPa
[ ]
0
lim
. .
F FC FL
F
F
K K
S
σ

σ
=
SVTK: Nại Thành Du
19
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Tải quay một chiều: K
FC
= 1
S
F
= 1,75
0
lim1
1,8.245 441
F
σ
= =
MPa
0
lim2
1,8.230 414
F
σ
= =
MPa
[ ]
1
441.1
252
1,75

F
σ
⇒ = =
MPa ( N
F0
= 4.10
6
< N
FE1
= 1,86.10
9

1
1
FL
K⇒ =
)
[ ]
2
414.1
236,6
1,75
F
σ
= =
MPa ( K
KL2
= 1 )
8.3 Tính toán thông số bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:
Xác đònh chiều dài côn ngoài:

Theo công thức (6.52a[2]):
( )
[ ]
1
2
3
2
.
. 1.
1 . . .
H
e R
be be H
T K
R K u
K K u
β
σ
= +
−
Với: K
R
= 0,5.K
d
( bánh răng côn răng thẳng bằng thép )
K
d
= 100.MPa
1
3

0,5.100 50
R
K⇒ = =
MPa
1/3
Chọn K
be
theo bảng (6.21-[2]), chọn K
be
= 0,25

.
0,25.3,5
0,5
2 2 0,25
be
be
K u
K
⇒ = =
− −
Trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ 1-[2], HB < 350, tra được
1,15
H
K
β
=

Do đó:

2
3
2
5570833.1,15
50 1,5 1
(1 0,25).0,25.1.5.481,8
e
R = + =
−
416mm
Đường kính chia ngoài:
=
+
=
2
1
1
Re.2
u
d
e
2
2.416
1 1,5+
=461 mm
Tra bảng (6.22-[1]) ta được z
p1
= 30
Với HB < 350, z

1
= 1,6.z
p1
= 1,6.30 = 48
SVTK: Nại Thành Du
20
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Đường kính trung bình và mun trung bình:

11
)5,01(
ebem
dKd −=
=(1-0,5.0,25).461=403,3 mm
m
tm
=
=
1
1
z
d
m
403,375
8, 4
48
=
Mun vòng ngoài:
m
te

=
).5,01(
be
tm
K
m
−
=
8, 4
1 0,5.0,25
=
−
9,6
Tra bảng (6.8-[4]), lấy theo tiêu chuẩn m
te
= 9

⇒
(1 0,5 ) 9(1 0,5.0, 25)
tm te be
m m K= − = − =
7,875
z
1
=
1
403,375
7,875
m
tm

d
m
= =
51,2
Lấy z
1
= 51 răng
Số răng lớn: z
2
= u.z
1
=1,5.51 = 76,8 Lấy z
2
= 78 răng
Tỉ số truyền thực tế:
2
1
78
1,529
51
m
z
u
z
= = =
Do đó :
=
−
=∆ %100.
u

uu
u
m
1,521 1,5
1,9%
1,5
−
=
< 5 % ( thoã)
Góc côn chia:

=








=
2
1
1
z
z
arctg
δ
51
78

arctg
 
 ÷
 
=33
0

=−=
12
90
δδ
57
0
Hệ số dòch chỉnh: tra bảng 6.20 với z
1
= 8 ta chọn hệ số dòch chỉnh:
x
1
= 0,16
x
2
= -0,16
Đường kính trung bình của bánh nhỏ:
d
m1
= z
1
.m
tm
= 51.7,875 = 402 mm

Chiều dài côn ngoài:
SVTK: Nại Thành Du
21
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Re =
=+
2
2
2
1
.5,0 zzm
te
447 mm
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo (6.8-[4])
2
1
2
1
2. . . 1
. .
0,85. . .
H m
H M H
m m
T K u
Z Z Z
b d u
ε
σ

+
=
Theo bảng (6.5-[2]): Z
M
= 274 MPa
1/3
bảng (6.12-[2]): với x
t
= x
1
+ x
2
= 0
⇒
Z
H
= 1,76
Theo (6.59-[2]):
Z
ε
=
( )
4
3
α
ε
−
với
1 2
1 1

1,88 3,2 cos
m
z z
α
ε β
 
 
= − +
 
 ÷
 
 

( )
0
m
β β
= =

1 1
1,88 3,2 cos 0 1,78
51 78
α
ε
 
 
= − + =
 ÷
 
 

 

4 1, 74
0,86
3
Z
ε
−
⇒ = =
Theo (6.61-[2]):
. .
H H H Hv
K K K K
β α
=
Bánh răng côn răng thẳng
1
H
K
α
=
Vận tốc vòng:
1
. .
3,14.100, 45.428,6
2,25
60000 60000
m
d n
v

π
= = =
m/s
Bảng (6.13-[4]) dùng cấp chính xác 8 ( v < 10 m/s )
Theo (6.64-[2])
( ) ( )
1
0
. 1 100,45. 3,5 1
. . . 0,006.61.2, 25.
3,5
m
H H
d u
v g v
u
δ
+ +
= = =
9,35
( bảng 6.15-[2]): với HB
1
, HB
2
< 350, răng thẳng tra được
0,006
H
δ
=
bảng 6.16-[4]: m < 3,55, cấp chính xác 8 tra được g

0
= 61 )
Theo (6.63-[4]):
1
1
. .
9,35.111,75.100, 45
1 1 1,002
2. . . 2.5570833.5,57.1
H m
Hv
H H
v b d
K
T K K
β α
= + = + =
Trong đó: b = K
be
.R
e
= 0,25.131,4 = 32,85 mm
Do đó: K
H
= 1,105.1.1,002 = 1,1072
Thay vào (6.58-[2]):
SVTK: Nại Thành Du
22
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
2

2
2.55708,34.1,1072. 3,5 1
274.1,76.0,868 435
0,85.111,5.100, 45 .3,5
H
σ
+
= =
MPa
Theo (6.1-[2]) và (6.1a-[2])
[ ] [ ]
. . . 481,8.1.0,95.1 457,71
H H v R XH
Z Z K
σ σ
= = =
MPa
v < 5 m/s
⇒
Z
v
= 1
R
a
= 2,5……1,25
0,95
R
m Z
µ
⇒ =

d
a
< 700 mm
⇒
K
XH
= 1
Như vậy:
[ ]
H H
σ σ
<
. Bánh răng đủ bền về độ bền tiếp xúc
Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo (6.65-TL1):
1 1
1
1
2. . . . .
0,85. . .
F F
F
tm m
T K Y Y Y
b m d
ε β
σ
=
với K
be

= 0,25
.
0,25.3,5
0, 25. 0,125
2 2 0, 25
be
be
K u
K
= =
− −
Bảng( 6.21-[2])
1,15
H
K
β
⇒ =
Theo (6.64-[4])
1
0
( 1)
100,45(3,5 1)
. . 0,016.2,25
3,5
m
F
d u
g v
u
δ

+
+
=
=24,9
Bảng (6.15-[4]) HB
2
< 350 HB, răng thẳng, không vát đầu răng
0,016
F
δ
⇒ =
Bảng (6.16-[4]) g
0
= 61
Do đó: K
Fv
=
1
1
. .
24,9.111,75.100,45
1 1 2,4
2. . . 2.55708,33.1, 7.1
F m
F F
b d
T K K
β α
υ
+ = + =

( Bánh răng côn răng thẳng
1
F
K
α
=
)
Do đó: K
F
= 1,5.1.2,4 = 2,76
Với răng thẳng:
1Y
β
=
, với
1
1,74 0,575
1,74
Y
α ε
ε
= ⇒ = =
Với
1
1
1
48
57, 2
cos cos33
v

z
Z
δ
= = =
°

2
2
2
109
200
cos cos 57
v
z
Z
δ
= = =
°
x
1
= 0,24 ; x
2
= - 0,24 tra bảng (6.18-TL4) ta được:
SVTK: Nại Thành Du
23
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
Y
F1
= 3,53 ; Y
F2

= 3,55
Thay các giá trò vừa tính được vào (6.65-TL1) ta được:

1
2.55708,33.2,76.0,575.1.3,54
144,5
0,85.111, 75.7,875.100, 45
F
δ
= =
MPa <
[ ]
1
252
F
δ
=
MPa

2
2.55708,33.2,76.0,575.1,74.3,55
115,8
0,85.111, 75.7,875.100, 45
F
δ
= =
MPa <
[ ]
2
236,6

F
δ
=
MPa
Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng côn:
Chiều dài côn ngoài: Re = 416 mm
Monđun vòng ngoài: m
te
= 9 mm
Chiều rộng vành răng: b
w
= 111 mm
Tỉ số truyền: u = 1,5
Góc nghiêng của răng:
0
β
=
Số răng bắnh răng: z
1
= 51 răng
z
2
= 78 răng
Hệ số dòch chỉnh chiều cao: x
1
= 0,12 ; x
2
= -0,12
Đường kính chia ngoài: d
e1

= 461 mm
d
e2
= 702 mm
Góc côn chia:
δ
1
=33
0
;
δ

2
=57
0
Chiều cao răng ngoài: h
e
= 9,6mm
Đường kính đỉnh răng ngoài: d
a1
= 653 mm
d
a2
= 813 mm
9.Thiết kế trục
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có
b
σ
= 600 MPa .Ứng suất xoắn cho
phép

[ ]
τ
= 15…30 Mpa
Thiết kế trục của bánh răng côn nhỏ:
SVTK: Nại Thành Du
24
Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân
+Lực vòng :
F
t1
= F
t2
=
1
1
2.
w
T
d
=
2 5570833
461
x
= 24168,47 N
+Lực hướng tâm:
F
r1
= F
a2
= F

t1
.tgα.cosδ
1
= 4791N
+Lực dọc trục
F
a1
=F
r2
= F
t1
.tgα.sinδ
1
=6894N
Công suất trên trục bánh răng côn nhỏ:
250
265,8
0,95.0,99
dc
I
d ol
P
P
η η
= = =
KW
Số vòng quay:
1
1
1500

428,57
3, 5
dc
n
n
i
= = =
vg/ph
Công suất trên trục bánh răng côn nhỏ:
265,8
282,6
0,95.0,99
I
II
d ol
P
P
η η
= = =
KW
Số vòng quay:
1
2
2
428,57
285,7
1,5
n
n
i

= = =
vg/ph
Momen xoắn trên trục I :
T
I
=
6
9,55.10 .
I
I
P
n
= 5922929,7Nmm
T
II
=
6
9,55.10 .
II
II
P
n
= 9446377,3 Nmm
SVTK: Nại Thành Du
25