Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đề 6 - Đại học BKHN

Phần 5: CHỌN Ổ LĂN, KHỚP NỐI.
5.1. Tính ổ lăn cho trục I.
5.1.1. Chọn ổ lăn.
F
a13
= 1092 (N) F
r10
= 4269 (N), F
r11
= 1601 (N)
+ Đường kính ngõng trục d = 35 (mm) ta dùng ổ bi đỡ chặn
Chọn ổ lăn cỡ nhẹ
Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) r, (mm) α C (kN) C
o
(kN)
36207 35 72 17 2 12 24 18,1
5.1.2. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.
F
a13
F
r10
F
r11
F
s11
F
s10
- Xác định lực dọc trục F
a0
.
Ổ bi đỡ chặn: F

s10
= e.F
r10
= 0,37.4269 = 1580 (N)
F
s11
= e.F
r11
= 0,37.1601 = 592 (N)
Lực dọc trục tác dụng lên ổ:
1
+ V = 1: vòng trong quay.
Tra b11.4 tr215: X
1
= 0,45 Y
1
= 1,46
X
2
= 0,45 Y
2
= 1,46
Tải trọng động quy ước:
Q = (XVF
r
+ YF
a
)k
t
.k

đ
+ k
t
= 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ.
+ k
đ
= 1,3: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Tra bảng 11.3.
Q
10
= (0,45.1.4269 + 1,46.1092).1.1,3 = 4570 (N)
Q
11
= (0,45.1.1601 + 1,46.1092).1.1,3 = 2167 (N)
Vậy ta chỉ cần tính cho ổ chịu tải lớn hơn Q
e
= Q
10
= 4570
- Tuổi thọ:
L
h
= 11000 giờ.
- m = 3: Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn.
- Khả năng tải động:
Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.
5.1.3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.
- Tải trọng tĩnh quy ước:
Q
t
= X

o
F
r
+ Y
o
F
a
= 0,5.4269 + 0,47.1092 = 2648 (N) < F
r0

+ X
o
= 0,5 Y
o
= 0,47: Hệ số tải trọng hướng tâm. Tra bảng 11.6.
Vậy Q
o
= 4269 (N) = 4,3 (kN) < C
o
= 18,1 (kN)
Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo.
2
5.2. Tính ổ lăn cho trục II.
5.2.1. Chọn ổ lăn.
F
a23
= 1092 (N) F
r20
= 3143 (N), F
r21

= 2062 (N)
+ Đường kính ngõng trục d = 50 (mm) do đó ta dùng ổ bi đỡ chặn
Tra bảng P 2.11
Chọn ổ lăn cỡ nhẹ hẹp
Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) r, (mm) α C (kN) C
o
(kN)
36210 50 90 20 2 12 33,9 27,6
5.2.2. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.
F
a23
F
r20
F
r21
F
s21
F
s20
- Do đầu ra của hộp giảm tốc là khớp nối nên ta chọn chiều lực của khớp nối tác
dụng lên trục ngược lại chiều đã chọn và tính lại phản lực tại các ổ.
- Trong mặt phẳng yoz:
- Trong mặt phẳng xoz:
+ Phương trình mômen :
+ Phương trình lực :
⇒ Fl
x20
= F
x22
+ F

x23
– Fl
x21
= 1200 + 5085 – 4343 = 1942 (N)
3
Khi đó phản lực tổng của 2 ổ là:
Fl’
t20
= 4750 (N), Fl’
t21
= 1942 (N)
- Xác định lực dọc trục F
a0
.

Ổ bi đỡ chặn: F
s20
= e.F
r20
= 0,37.4750 = 1758 (N)
F
s21
= e.F
r21
= 0,37.2062 = 763 (N)
Lực dọc trục tác dụng lên ổ:
+ V = 1: vòng trong quay.
Tra b21.4 tr215: X
1
= 0,45 Y

1
= 1,46
X
2
= 0,45 Y
2
= 1,46
Tải trọng động quy ước:
Q = (XVF
r
+ YF
a
)k
t
.k
đ
+ k
t
= 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ.
+ k
đ
= 1,3: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Tra bảng 21.3.
Q
20
= (0,45.1.4750 + 1,46.1092).1.1,3 = 4851 (N)
Q
21
= (0,45.1.2062 + 1,46.1092).1.1,3 = 3279 (N)
Vậy ta chỉ cần tính cho ổ chịu tải lớn hơn Q
e

= Q
20
= 4851
- Tuổi thọ:
L
h
= 11000 giờ.
4
- m = 3: Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn.
- Khả năng tải động:
Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.
5.2.3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.
- Tải trọng tĩnh quy ước:
Q
t
= X
o
F
r
+ Y
o
F
a
= 0,5.4750 + 0,47.1092 = 2888 (N) < F
r0

+ X
o
= 0,5 Y
o

= 0,47: Hệ số tải trọng hướng tâm. Tra bảng 11.6.
Vậy Q
o
= 4750 (N) = 4,8 (kN) < C
o
= 27,6 (kN)
Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo.
5.4. Khớp nối đàn hồi.
5.4.1. Xác định các thông số của khớp nối
Để truyền mô men xoắn từ trục động cơ sang trục I ta dùng nối trục đàn hồi vì nó có
cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, giá rẻ.
Ta chọn vật liệu làm trục là thép rèn 35 vật liệu làm chốt là thép 45 thường hóa
Để truyền mômen xoắn từ trục có mô men xoắn
T = 695000 N.mm
T = 758 N.m
Ta có đường kính trụcở đầu ra hộp giảm tốc d = 45 mm
Tra bảng 16.10a, 16.10b. suy ta có các kích thước cơ bản của trục vòng đàn hồi
d = 45 (mm)
D
o
= 160 (mm)
z = 8
Kích thước cơ bản vòng đàn hồi:
d
c
= 18 (mm)
l
1
= 42 (mm)
l

2
= 20 (mm)
l
3
= 36 (mm)
5.4.2. Kiểm nghiệp khớp nối

5
Để nối trục thỏa mãn ta phải tính về điều kiện sức bền dập của của vòng đàn hồi và điều
kiện sức bền của chốt
Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi
Trong đó : k =1,3: là hệ số an toàn.
= 4 (Mpa): ứng suất dập cho phép của vòng.
Điều kiện sức bền chốt
Trong đó : l
o
= l
1
+ l
2
/2 = 42 + 20/2 = 52 (mm)
[σ
u
] = 80 (Mpa): Ứng suất cho phép của chốt.
Ta thấy trục thỏa mãn điều kiện bền dập của vòng đàn hồi và điều kiện sức bền của chốt.
6
Phần 6: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN
KHỚP.
6.1. Vỏ hộp.
Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật liệu phổ

biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32. Chọn bê mặt ghép nắp và thân đi qua
tâm trục.
Theo bảng
18.1
[2]
85
:
Tên gọi Biểu thức tính toán
Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ
1
δ = 0,03a + 3 = 0,03.180 + 3 = 8,4 chọn
δ = 9 (mm) > 6 (mm)
δ
1
= 0,9δ = 0,9.9 = 8,1
chọn δ
1
= 8 (mm)
Gân tăng cứng: Chiều dày, e
Chiều cao, h
Độ dốc
e = δ = 9 mm
h
≤
58
Khoảng 2
o
Đường kính:

Bulông nền, d
1
Bulông cạnh ổ, d
2

Bulông ghép bích nắp và thân, d
3
Vít ghép nắp ổ, d
4

Vít ghép nắp cửa thăm, d
5
d
1
> 0,04a + 10 > 12 mm
d
1
= 0,04.180 + 10 = 17,2 (mm) chọn d
1

= 18, M18
d
2
= (0,7
÷
0,8)d
1
= 12,6
÷
14,4 (mm)

chọn d
2
= 14, M14
d
3
= (0,8
÷
0,9)d
2
= 11,2
÷
12,6 (mm)
chọn d
3
= 12, M12
d
4
= (0,6
÷
0,7)d
2
= 7,2
÷
8,4 (mm) chọn
d
4
= 8, M8
d
5
= (0,5

÷
0,6)d
2
= 6
÷
7,2 (mm) chọn d
5

= 6, M6
Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân hộp, S
3

Chiều dày bích nắp hộp, S
4

S
3
= (1,4
÷
1,8)d
3
= 16,8
÷
21,6
chọn S
3
= 20 (mm)
S
4

= (0,9
÷
1)S
3
= 18
÷
20
chọn S
4
= 20 (mm)
7
Bề rộng nắp và thân, K
3
K
3
= K
2
– (3
÷
5) = 39
÷
41
Chọn K
3
= 40 (mm)
Kích thước gối trục:
Đường kính ngoài & tâm lỗ vít: D
3
,
D

2
. Tra bảng 18.2
Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ:
K
2
Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E
2,
E
2
=
1,6d
2
và C, C = D
3
/2
Khoảng cách từ tâm bulông đến
mép lỗ: k
Chiều cao h
D = 62 D
2
= 75
D
3
= 90
C = 45 (mm)
D = 80 D
2
= 100
D
3

= 125
C = 62,5 (mm)
K
2
= E
2
+ R
2
+ 4 = 44 (mm)
E
2
= 1,6.14 = 22,4 chọn E
2
= 22 (mm)
R
2
= 1,3d
2
= 1,3.14 = 18,2
chọn R
2
= 18 (mm)
k 1,2d
2
= 1,2.14 = 16,8
chọn k =16 (mm)
h: Xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm
lỗ bulông & kích thước mặt tựa.
Mặt đế hộp:
Chiều dày:

+ Khi không có phần lồi, S
1

+ Khi có phần lồi: D
d
, S
1
và S
2
Bề rộng mặt đế hộp, K
1
và q
S
1
= (1,3
÷
1,5)d
1
= 20,8
÷
24
Chọn S
1
= 22 (mm)
D
d
: xác định theo đường kính dao khoét.
S
1

≈
(1,4
÷
1,7)d
1
= 22,4
÷
27,2
Chọn S
1
= 25 (mm)
S
2

≈
(1
÷
1,1)d
1
= 16
÷
17,6
Chọn S
2
= 17 (mm)
K
1
= 3d
1
=3.16 = 48 (mm)

Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong hộp
Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy
hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với
nhau
Chọn = 10 (mm)
chọn
1
= 40 (mm) (tùy HGT & chất
lượng dầu bôi trơn trong hộp)
Chọn = 10 (mm)
Số lượng bulông nền Z
8
Chọn lắp 6 bulông nền.
6.2. Các thông số của một số chi tiết phụ khác.
6.2.1. Nắp quan sát.
Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp trên
đỉnh hộp, ta làm cửa thăm, có nắp quan sát ; theo bảng 18.5, ta tra ra một số kích thước
của nắp quan sát, hình vẽ trang 92[2] :
A=150; B=100; A
1
=190; B
1
=140; C=175; K=120; R=12; Vít M8x22, số lượng : 4
6.2.2. Nút tháo dầu.
Theo bảng 18.7, ta có hình dạng và các kích thước của nút tháo dầu trụ M22x2:

Các thông số : b=15; m=10; f=3; L=29; c=2,5; q=19,8; D=32; S=22; D

0
=25,4.
6.2.3. Nút thông hơi.
Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên
trong và bên ngoài hộp ta làm nút thông hơi, hình dạng và kích thước nút thông hơi tra
bảng 18.6, chọn loại M27x2, các kích thước :
B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6;
P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;
9
lç
10
6.2.4. Chốt định vị.

Tra bảng 18.4b ta có hình dạng và kích thước chốt định vị hình côn :
d = 6 (mm), c = 1 (mm), l = 20 110 (mm).
11
6.2.5. Que thăm dầu.
12
13
6.3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.
– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10%
so với chiều rộng bánh răng lớn.
– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :
Chọn độ nhớt của dầu ở 50
0
C(100
0
C) để bôi trơn bánh răng tra bảng 18.11
Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,12 m/s, tức là thuộc
khoảng [1 – 5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn

theo bảng với thép
b
σ
= 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 186(11) (hay độ nhớt Engle
là 16(2)).
Tiếp tục tra bảng
18.13
[2]
101
, với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơn bánh
răng: Dầu máy bay MK – 22, với các độ nhớt ở 50
0
C(100
0
C) là 192(20) Centistoc.
– Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vì
chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ma
sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt
hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếng ồn.
Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được
chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ.
So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo vệ ổ
tránh tác động của tạp chất và độ ẩm. Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1
năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều. Dầu bôi trơn được khuyến khích
áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc
khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu. Số vòng quay tới hạn cho từng
loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn.
Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15a chọn loại mỡ LGMT2, loại
này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc
cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống gỉ cao. Với các thông

số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30
đến +120
0
C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 40
0
C): 91 (mm
2
/s); độ đậm đặc: 2 (thanh:
NLGI).
Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46[2])
Trong đó G – lượng mỡ (g),
D,B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm
Ổ lăn trên trục vào : G = 0,005.80.17 = 6,8 (g)
Ổ lăn trên trục ra: G = 0,005.75.16 = 5,8(g)
14
6.4 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép.
Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu
cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết
được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥
(1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên
trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp
khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục)
Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng
5
[3]
30
cho H7,
5
[3]
31

cho D8,
4
[3]
27
cho d11,
4
[3]
23
cho k6 :
Kiểu lắp giữa
Trục 1 Trục 2
Kiểu
lắp
Dung
sai
Kiểu lắp Dung
sai
(µm) (µm)
Nối trục đàn hồi –
trục
+30
0
+21
+2
Ổ lăn – trục +21
0
+15
+28
+30
0

+20
+39
Vỏ hộp – ổ lăn +30
0
0
-19
+40
0
0
-25
Bánh răng – trục
+25
0
+30
0
+18
+2
+25
+3
Nắp ổ – vỏ hộp
+30
0
+40
0
-100
-290
-145
-395
+98
+65

+146
+100
15
Bạc lót – Trục +15
+2
+21
+2
Tài liệu tham khảo:
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, 2 (Trịnh Chất, Lê Văn Uyển)
Chi tiết máy tập 1 (Nguyễn Văn Yến), Chi tiết máy tập 2 (Nguyễn Trọng Hiệp)
Dung sai và lắp ghép (Ninh Đức Tốn)
16