Đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================

Đồ án môn học
chi tiết máy

thiết kế hệ
dẫn động băng tải
Phần 0
Lời Mở đầu
Nhiệm vụ thiêt kế hộp giảm tốc hệ thống dẫn động bằng xích tải.Hộp giảm tốc
bánh răng trụ hai cấp, đợc thiết kế theo sơ đồ khai triển,gồm trục I nối qua khớp nối
với động cơ điện(tính toán chọn mua ngoài thị trờng) .Và trục III có lắp bộ truyền
xích để truyền chuyển động. Các trục quay nhờ hệ thống ổ bi đợc tính toán và chọn
mua ngoài thị trờng.
Các công thức và bảng để tính toán thiết kế đợc tra trong quyển Tính Toán Thiết
Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí _tập 1,2 của PGS.TS.Trịnh Chất TS.Lê Văn Uyển

Số liệu cho trớc :
1_ Lực kéo băng tải
2_ Vận tốc băng tải
3_ Đờng kính tang
4_ Chiều cao tâm tang
5_ Thời gian phục vụ
6_ Số ca làm việc
7_ Đặc tính làm việc
Tmm = 1,5 T1
T2 = 0,7 T1
t1 = 4 h
t2 = 4 h
tck = 8 h

:
:
:
:
:
:
:

F = 5500
v = 0,75
D = 350
H = 820
Ih = 19000
số ca = 2
va đập vừa

( N)
( m/s )
( mm )
( mm )
( giờ )

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 1


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

==============================================

Phần I
Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
Chọn động cơ
1) Xác định công suất động cơ:
Công suất trên trục của động cơ điện đợc xác định bởi công thức sau:
Pyc =

.Pct


Với là tải trọng tơng đơng .
2

T t
= i ì i
T1 t ck
F .v
Và : Pct =
1000

P

6
; T = 9,55 ì 10 ì
n


Thay số ta đợc :

2

2

T 4 0,7T1 4
ì
= 1 ì +
T1 8 T1 8

=

4 0,9 2.3
= 0,896
+
8
8

Và công suất trên trục máy công tác
Pct =

5500 ì 0,75
= 4,125 (kw)
1000

Mặt khác ta lại có :
n

=
i =1

Hay = k . ol2 .br . x .tv
+ k = 1
+ ol = 0,992
+ br = 0,97
+ x = 0,91
+ tv = 0,91
với z1 = 4).

: tích số các hiệu suất thành phần
: hiệu suất của nối trục đàn hồi.
: hiệu suất của một cặp ổ lăn.
: hiệu suất của bộ truyền bánh răng.
: hiệu suất của bộ truyền xích.
: hiệu suất của bộ truyền trục vít bánh răng (ứng

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 2


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Từ đó ta tính đợc:

= k . ol2 . br . x . tv

= 1.0,9922.0,97.0,91.0,91 = 0,7904
Vậy công suất yêu cầu trên trục của động cơ điện là:
Pyc =

.Pct 0,896.4,125
=
= 4,676 ( kw )

0,7904

2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện:
Số vòng quay đồng bộ của động cơ điện đợc tính theo công thức ( 2.18 ):
nsb = nlv .ut = nct .uchung

Trong đó các hệ số đợc tra trong bảng 2.4 của TKHDĐCK trang 21:
+ ut = uchung = uh .uủ : tỷ số truyền của hệ dẫn động
uh = 60 ữ 90 :tỷ số truyền động trục vít trong hộp giảm tốc 2 cấp
uủ = (2 ữ 4) : tỷ số truyền của bộ truyền xích.
để đảm bảo tỷ số truyền ta chọn uh=30
uchung = 30 ì (2 ữ 4) = (60 ữ 120)
+ nlv = nct =

60000.V
: số vòng quay của trục công tác.
D

+ V = 0,75m/s: vận tốc băng tải
+ D = 350mm: đờng kính tang quay
Suy ra:
nct =

Vậy:

60000.V 60000.0,75
=
= 40,92
D
.350

nsb = nct .uchung = 40,92(60 ữ 120) = (2455,2 ữ 4910, 4)

Do đó ta có thể chọn uđb= 3000 vòng/phút
3) Chọn động cơ:
Chọn động cơ thoả mãn điều kiện:
Pdc Pct ;

ndc nsb ;

Tk
K
Tdn

Trong đó:
K=

Tmm
: hệ số quá tải.
T1

Từ kết quả tính đợc:
+ Pct = 4,676 kW
+ nsb = (2455, 2 ữ 4910, 4) nđb= 3000 v / p

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 3


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A100L2Y3. Động cơ này có các thông số
kỹ thuật sau:
Pt
ndc
cos

%
Tk
Tdn

=
=
=
=

5,5
2880
0,91
87,5

=

2,2 > K = 1,5

(kW)
(vòng/phút)

dđc
= 28
Khối lợng = 42

1)

Phân phối tỷ số truyền
Phân phối tỷ số truyền:
Từ công thức (3.24):

uch = ux .uh

Trong đó:
+ ux
: tỷ số truyền của bộ truyền xích
+ uh
: tỷ số truyền của hộp giảm tốc
Ta có (theo 3.23) :
uch =

ndc 2880
=
= 70,4
nct 40,92

uh =

uch 70,4
=
= 35,2
ux
2,0

Chọn sơ bộ ux = 2,0
Suy ra:

Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với:
+ Cấp nhanh : tỷ số truyền u1
+ Cấp chậm : tỷ số truyền u2
Vậy:

uh = u1.u2
Theo công thức kinh nghiệm ubr= (0, 05 ữ 0, 06) uh

Giải hệ sau :

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 4


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
uh = u1.u2

u = 1,32
1

u1 = 0, 05u2
u2 = 26,5

2)

Do với bộ truyền trục vít bánh vít thì tỷ số truyền là nguyên nên ở đây ta
chọn :
+ u1 = 20 (đối với bộ truyền trục vít bánh vít)
+ u23 = 1,76 (đối với bộ truyền bánh răng bánh răng)
Tính lại uh
uh= 20.1,76= 35,2
Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc:
Tốc độ quay của trục động cơ:
nđc = 2880 (vòng/phút)
Tốc độ quay của trục I (trục vít):
n1 = nđc = 2880 (vòng/phút)
Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh vít và bánh răng chủ động):
n2 =

n1 2880
=
= 144 (vòng/phút)
u12
20

Tốc độ quay của trục III (trục gắn bánh răng bị động):
n3 =

n2 144
=
= 81,82 (vòng/phút)
u23 1, 76

Tốc độ quay của trục công tác:
nt =

1)

n3 81,82
=
= 40,91 (vòng/phút)
ux
2,0

Công suất và mômen trên các trục
Công suất:
Công suất tác dụng lên trụcIII:
P3 =

Pct
4,125
=
= 4,57(kW )
x .ol 0,91.0,992

Công suất tác dụng lên trục II:
P2 =

P3
4,57
=
= 4,75(kW )
br .ol 0,97.0,992

Công suất tác dụng lên trục I:
P1 =

P2
4,75
=
= 5,26(kW )
tv .ol 0,91.0,992

_ Công suất động cơ :

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 5


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
p

5, 26

1
pđc= . = 1.0,992 = 5,3 (kw)
k ol

2)

Mômen:
Mômen tác dụng lên trục I:
T1 =

9,55.106.5,26
= 17443,96( Nmm)
2880

Mômen tác dụng lên trục II:
T2 =

9,55.106.4,75
= 315017, 4( Nmm)
144

Mômen tác dụng lên trục III:
T3 =

9,55.106.4,57
= 533408,7( Nmm)
81,82

Mômen tác dụng lên trục công tác:
Tt =

9,55.106.4,125
= 962935,9( Nmm)
40,91

Lập bảng
Trục

Động cơ

I

Tỷ số truyền

II
u12 = 20

Công suất (kW)
Số vòng quay
(v/ph)
Mômen (Nmm)

III
u23 = 1,76

Công tác
ux = 2,0

5,5

5,26

4,75

4,57

4,125

2880

2880

144

81,82

40,91

17443,96

315017,4

533408,7

962935,9

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 6

- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================

Phần II
Thiết kế chi tiết các bộ truyền
tính toán, Thiết kế bộ truyền ngoài: bộ truyền xích
Từ phần trên , tiến hành tính toán bộ truyền xích với các số liệu sau :
Tỷ số truyền của bộ truyền xích là
ux = 2
Số vòng quay
n3 = 81,82 ( vòng / phút )
Công suất làm việc
P3 = 4,57 (kw )
Số ca làm việc là 2
Tải trọng va đập vừa và bộ truyền nằm ngang.

1. Chọn loại xích:

Chọn xích ống con lăn vì xích ống con lăn có độ bền cao hơn xích ống, mặt
khác chế tạo lại đơn giản, không phức tạp. Do tải trọng và vận tốc tơng đối
lớn, nên để bớc xích nhỏ, ta chọn xích nhiều dãy. Cụ thể là ở đây, ta chọn xích
2 dãy.

2. Chọn số răng đĩa xích:
Dạng hỏng chủ yếu và nguy hiểm nhất là mòn , do đó ta tính xích theo độ
bền mòn .
Theo bảng 5.4 (TTTKHDĐCK- Tập 1 Trang 80 )
ứng với ux = 2 ta chọn số răng đĩa nhỏ z1 =25 , từ đó ta có số răng đĩa lớn z2

z2 = ux.z1 = 2.25 =50
Tính bớc xích ( t ) :
Theo công thức tính toán ( công thức 5.4 TTTKHDĐCK tập 1 trang 81 )
ta có :

k = k0 .ka .kđc .kđ .kc .kbt

Trong đó :
k0 =1 ( đờng tâm các đĩa xích làm với phơng ngang một góc < 600 )
ka = 1 hệ số chiều dài xích (khoảng cách trục a= (3050)t .
kđ c =1 hệ số xét đến khả năng điều chỉnh (điều chinh bằng một trong
các đĩa xích)
kđ = 1,5 hệ số tải trọng động (tải trọng va đập)
kc =1,25 hệ số kể đến chế độ làm việc (bộ truyền làm việc 2 ca)
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 7


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
kbt =1,3 hệ số xét đến điều kiện bôI trơn (môi trờng có bụi , chất lợng

bôi trơn II bảng 5.7 trong TTTKHDĐCK- T1- trang 82)
Từ đó suy ra:
k = 1.1.1.1,5.1, 25.1,3 = 2, 4375 ; 2, 44

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích đợc viết dới
dạng :

pt =

p.k .k z .kn
[ p]
km

Trong đó :
pt : công suất cần tính toán
p : công suất cần truyền
[ p ] : công suất cho phép
25
= 1 :hệ số răng đĩa dẫn
z1
n
50
kn = 01 =
= 0, 61 : hệ số vòng quay . ( do n01 ; n3 nên ta chọn
n3 81,82
kz =

n01 = 50 ).
km = 1, 7 : là hệ số xét đến số dãy xích ( ứng với số dãy xích là 2 )

Vậy
pt =

4,57.2, 44.1.0, 61
= 4, 001 4 (kw)
1, 7

Theo bảng 5.5 TTTKHDĐCK trang 81
với n01 = 50 (vòng/phút) , ta chọn xích có :
+ [ p ] = 5,83(kw)
+ Bớc xích t = 31,75 mm
Đồng thời theo bảng 5.8 : p < pmax
Vậy khoảng cách trục a = 40.t = 40.31,75 = 1270 (mm)
Số mắt xích :
Theo công thức (5.12) , xác định số mắt xích x :
2a ( z1 + z2 ) ( z2 z1 ) 2 .t
+
+
t
2
4 2 a
(50 + 25) 2 .31, 75
= 2.40 + 0,5.(25 + 50) +
4 2 .1270
= 121, 06 121 = xc
x=

Tiến hành tính lại khoảng cách trục :
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 8


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Theo công thức 5.13 , ta có :

a* = 0, 25t { xc 0,5( z1 + z2 ) +

[ xc 0,5( z1 + z2 ) ] 2



= 0, 25.31, 75 121 0,5(25 + 50) +

= 1121, 07 1121( mm)

2

( z2 z1 )


[ 121 0,5(25 + 50) ]

Để mắt xích không chịu lực căng quá lớn , giảm
a = (0, 002....0, 004)a = (2,54....5, 08)
Vậy ta có thể lấy a = 1118(mm)

2

2

}

2 (50 25)

2





a một lợng bằng:

Số lần va đập của xích :
Theo 5.14 ta có :
i=

z1n1 25.81,82
=
= 1,126 < [ i ] = 20
15 x
15.121

3. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền :
Theo 5.15 ta có :
s=

Q
[ s]
kđ Ft + F0 + Fv

Trong đó :
Q là tảI trọng phá hủy (N ) tra theo bảng 5.2 hoặc 5.3
ở đây Q = 127,0 kN

kđ = 1,5 hệ số tải trọng động
100. p
lực vòng
v
z tn
25.38,1.81,82
v= 1 1 =
= 1, 2988 1,3
60000
60000
1000.4,57
= 3518, 4( N )
Suy ra Ft =
1,3
Fv là lực căng do lực ly tâm sinh ra (N)
Fv = qv 2 ( q là khối lợng một mét xích )
Ft =

Tra bảng 5.2 hoặc 5.3 ta có :
q = 5,5

Fv = 5,5.(1,3) 2 = 9, 295 9,3( N )
F0 là lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra
F0 = 9,81.k f .q.a
a = 1118mm : khoảng cách trục

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 9

- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
kf = 6

: hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền ( bộ truyền
đặt nằm ngang ).
F0 = 9,81.6.5,5.1118.103 = 361,93 N

[ s ] hệ số an toàn cho phép.
Do đó :

127.103
= 22, 48
(1,5.3518, 4 + 361,93 + 9,3)
Tra bảng 5.10 ta tìm đợc [ s ] = 8,5
s=

Suy ra s > [ s ] bộ truyền đảm bảo đợc độ bền .

4. Đờng kính đĩa xích :

Theo công thức 5.17 và bảng 13.4
d1 =

d2 =

t
31,8

=
= 253, 72(mm)


sin ữ sin ữ
25
z1
t
= 506, 44(mm)

sin ữ
z2

Đờng kính vòng đỉnh răng :


d a1 = t 0,5 + cot g ữữ
ữ với z1 =25 , suy ra
z1

d a1 = 320, 64mm


d a 2 = t 0,5 + cot g ữữ
ữ với z2 = 50 , suy ra
z2

d a 2 = 624, 6mm

Đờng kính chân điã xích:

d f = d 2r

Bán kính đáy : r = 0,5025d1 + 0, 05
Theo bảng 5.2 : d1 = 22, 23mm
r = 11, 22mm

Suy ra :

d f 1 = 253, 72 2.11, 22 = 231, 28( mm)
d f 2 = 506, 44 2.11, 22 = 484(mm)

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 10


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================

5. Vật liệu và nhiệt luyện
Theo bảng 5.11
Đĩa xích bị động có z2=50 >30 , vận tốc xích v = 1,3 m/s < 5 m/s
Do đó , vật liệu : Thép 45
Phơng pháp nhiệt luyện : tôi cải thiện
Độ rắn bề mặt : HB 170210
ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ] = 500...600 MPa

6. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc trên mặt răng đĩa xích:
Ta có :

H = 0, 47

kr ( Ft.kđ + Fvđ ) E
A.kđ

[H ]

Ft = 3518, 4 N : lực vòng
Fvđ = 12.107.n1.t 3 .m : lực va đập trên m dãy xích ( ở đăy m = 2 )

Tính đợc : Fvđ = 13.107.81,82.38,13.2 = 11, 76 N
kđ = 1,5 : hệ số tải trọng động
kr = 0, 42 : hệ số ảnh hởng của số răng đĩa xích
E=

2E1 E2
: mô đun đàn hồi với E1,E2 lần lợt là mô đun đàn hồi của vật
E1 + E2

liệu con lăn và răng đĩa .
ở đây , với vật liệu làm bằng thép 45 nên , mô đun đàn hồi
E = 2,1.105 MPa
A = 395mm2 ( theo bảng 5.12 )
H = 0, 47

0, 42 ( 3518, 4.1,5 + 11, 76 ) 2,1.105
395

= 510, 78

thỏa mãn < [ H ]
Khi thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 210 sẽ đạt đợc ứng suất tiếp xúc cho
phép [ H ] = 600 MPa đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1
Tơng tự , H 2 [ H ] ( với cùng vật liệu và nhiệt luyện )

7. Xác định lực tác dụng lên trục :
Theo 5.20

Fr = k x Ft = 1,15.3518, 4 = 4046,16 N

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 11


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
với k x = 1,5 là hệ số kể đến trọng lợng xích .

1)

Tính toán, thiết kế các bộ truyền trong hộp

Tính toán, thiết kế cấp nhanh: Hệ trục vít bánh vít
a) Chọn vật liệu:
Chọn vật liệu bánh vít:
Tính sơ bộ vận tốc trợt dọc theo công thức (7.1):
v sb = 4,5.10 5.n1 3 T2

Trong đó:
n1: số vòng quay của trục vít (vòng/phút)
T2: mômen xoắn trên trục bánh vít (Nmm)
Theo các số liệu đã tính toán ở trên ta có:
n1 = 2880 (vòng/phút)
T2 = 315017,4 (Nmm)
Thay vào ta có:
vsb = 4,5.105.2880 3 315017, 4 3,36( m / s)

Vì vận tốc trợt vsb < 5 m/s nên ta có thể chọn vật liệu làm bánh vít là
vật liệu thuộc nhóm II , chẳng hạn nh đồng thanh thiếc và đồng thau .
Ơ đây , ta chọn vật liệu là ế M C C52 - 2 - 2 đúc bằng khuôn kim loại ,
đạt độ bền s b = 340Mpa và s ch = 140Mpa ( theo bảng 7.1 )
Chọn vật liệu làm trục vít:
Trục vít làm bằng thép 45, tôi bề mặt, đạt độ rắn 70 90 HRC, ren
thân khai, sau khi cắt đợc mài và đánh bóng.
b) Xác định ứng suất cho phép:
ứng suất tiếp xúc cho phép:
Với bánh vít:
Vì bánh vít làm bằng đồng thanh nhiều thiếc nên [ H ] đợc tính theo
công thức:
[ H ] = [ HO ]. K HL

Trong đó, [ HO ] là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với 107 chu kỳ, tính
theo công thức:
[ HO ] = (0,75 ữ 0,9) b

ở đây hệ số 0,75 dùng khi trục vít bằng thép không tôi , hệ số 0,9
dùng khi trục vít đợc thấm cácbon hoặc tôi đạt độ rắn HRC 45 , mặt
ren trục vít đợc mài và đánh bóng .
Do đó ta chọn :
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 12


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
[ HO ] = 0,9 b = 0,9.340 = 306 (MPa)
K HL : Hệ số tuổi thọ:
K HL = 8

107
N HE

Với N HE là số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng:
4

T
N HE = 60 2i n2i .ti
T2 max
ổt ử

ổT2 i ử
ữ
i ữ
ỗ
ỗ
ữ
ữ
= 60.n2 ồ ti .ồ ỗ
.
ỗ
ữ
ữ
ỗ
ỗ
ữỗồ ti ứ
ữ
ốT2 max ứố

Trong đó:
T2i : mômen xoắn trên trục bánh vít ở chế độ i
n2i : số vòng quay của bánh vít ở chế độ i
ti
: số giờ làm việc ở chế độ i
T2max : mômen xoắn lớn nhất trong các mômen xoắn T2.
Thay vào ta có:
ổ4 4
4ử
NHE = 60.144.19000 ỗ
1 . + 0, 74. ữ
= 10,18.10 7

ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố 8
8ứ

Suy ra:
K HL

Vậy:

10 7
107
8
=
=
= 0, 748
NHE
10,18.10 7
8

[ H ] = [ HO ]. K HL = 306.0,748 = 228,89 (MPa)

Với trục vít:
Vì bánh vít làm bằng vật liệu có cơ tính kém hơn nên ta chỉ cần
xác định ứng suất cho phép đối với vật liệu làm bánh vít.
ứng suất uốn cho phép:
Đối với bánh vít làm bằng đồng thanh , ứng suất uốn cho phép đợc xác
định theo công thức:

[ F ] = [ FO ]. K FL
Trong đó:
[ FO ]: ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ( phụ thuộc chiều
quay )
K FL : hệ số tuổi thọ
Vì trục vít đợc tôi cải thiện có độ rắn HRC 45, mặt ren đợc mài và
đánh bóng, nên [ FO ] đợc tính theo công thức:
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 13


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
[ FO ]=125%(0,25 b +0,08 ch )
Thay số vào ta có:
[ FO ]=125%(0,25.340+0,08.170) = 123,25 (MPa)
Hệ số tuổi thọ K FL đợc tính theo công thức:
K FL =

9

106
N FE

trong đó, N FE có công thức tính là:
9

T

N FE = 60 2i n2i .ti
T2 max
9
ổt
ổT2 i ử
ữ
i
ỗ
ữ
= 60.n2 .ồ ti .ồ ỗ
.ỗ
ỗ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ỗ
ốT ứ ốồ t
2 max

ử
ữ
ữ
ữ
ữ
iứ

Thay số vào ta đợc:

ổ9 4

4ử
NFE = 60.144.19000 ỗ
1 . + 0, 79. ữ
= 8,54.10 7
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố 8
8ứ

Vậy:
K FL = 9

106
10 6
=9
= 0, 61
NFE
8,54.10 7

Suy ra, ứng suất uốn cho phép đối với bánh vít là:
[ F ] = [ FO ]. K FL =
= 123,25.0,61 = 75,19 (MPa)
ứng suất cho phép khi quá tải:
Để kiểm tra độ bền tĩnh, tránh quá tải cần xác định ứng suất tiếp xúc
cho phép khi quá tải [ H ]max và ứng suất uốn cho phép khi quá tải [ F
]max.
Với bánh vít bằng đồng thanh nhiều thiếc, [ H ]max và [ F ]max đợc tính
theo công thức:

[ H ]max = 4. ch = 4. 170 = 680 (MPa)
[ F ]max = 0,8. ch = 0,8. 170 = 136 (MPa)
c) Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền :
Khoảng cách trục aw :
Theo công thức (7.16) thì khoảng cách trục aw của bộ truyền trục vít
bằng thép ăn khớp với bánh vít bằng đồng thanh :
2

ổ 170 ử
T2 .K H
ữ
ữ
ỗ
aw = ( Z2 + q) 3 ỗ
ữ
ỗ
ữ q
ỗ
ốZ2 .[ s H ] ứ

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 14


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Trong đó :
Z2 số răng bánh vít

chọn Z1=2 ị Z2=u1.Z1=20.2= 40
d
q = 1 - hệ số đờng kính trục viét , đợc tiêu chuẩn hóa theo
m
môđun tiêu chuẩn m ( Tra bảng 7.3) .
đây , ta chọn sơ bộ q=0,3Z2
hay q=0,3.40 = 12
chọn theo bảng 7.3 lấy q= 12,5
KH- hệ số tải trọng :
có thể chọn sơ bộ hệ số KH = 1,1 á 1,3
cụ thể ta chọn KH = 1,2
T2 mô men xoắn trên trục xoắn bánh vít ( T2=315017,4
Nmm )
[ s H ] - ứng suất tiếp xúc cho phép ([ s H ] =228,89 Mpa)
Từ đó suy ra :
Khoảng cách trục :
2

ổ 170 ử
315017,4.1,2
ữ
awsb = ( 40 + 12,5) 3 ỗ
.
= 114,7
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố40.228,89 ứ
12,5

Chọn awsb = 120( mm)
Chọn sơ bộ hiệu suất :
h = 0,82 ứng với Z1=2 .
Môđun dọc của trục vít đợc xác định theo công thức :
2 aw
2.120
m=
=
= 4,57
Z2 + q
40 + 12,5
Chọn môđun tiêu chuẩn :
m=5
ị Tiến hành tính lại khoảng cach trục :
( Z + q) m ( 40 + 12,5) 5
aw = 2
=
= 131,25(mm)
2
2
Chọn aw = 135 (mm)
Hệ số dịch chỉnh :
Hệ số dịch chỉnh đợc xác định theo công thức (7.18) :

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 15

- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
awsb q + Z2
m
2
135 40 + 12,5
=
= 0,25
5
2
Để tránh cắt chân răng và nhọn răng bánh vít trong thực tế cần đảm bảo
điều kiện -0,7 x 0,7 . Nh vậy khoảng dịch chỉnh ở đây đảm bảo điều kiện trên .
Kiểm nghiệm bánh răng vít về độ bền tiếp xúc :
- Theo công thức 7.19 :
x=

3

Z + q) ự T2 .K H
170 ộ
ờ( 2
ỳ.
sH =
Ê [ sH ]
ỳ
Z2 ờ
a
q
ở w ỷ
- Tính vận tốc trợt dọc của trục vít trên bánh vít :

pdw1n1
vs =
60000.cos gw
Với gw là góc vít lăn :
ộ Z ự
gw = arctg ờ 1 ỳ
ờ
ởq + 2 x ỳ
ỷ
ộ
ự
2
ỳ= arctg ( 0,1568) = 8,915 ằ 8054' 41''
= arctg ờ
ờ
ở12,5 + 2.0,25 ỳ
ỷ
và dw1 = ( q + 2 x ) m = ( 12,5 + 2.0,25) 5 = 65(mm)
- Thay vào công thức trên ta đợc :
p.65.2880
vs =
= 9,92(m / s)
60000.cos(8054' 41'')
Theo bảng 7.4 , trị số của góc ma sát là : j = 1, 430 ằ 1025' 48''
Suy ra , theo công thức (7.22) :
0,95.tg ( 8054' 41'')
0,95.tg ( gw )
h=
=
tg ( gw + j )

tg ( 8054' 41''+ 1025' 48'')
= 0,816 ằ 0,82
Trùng với giá trị hiệu suất đã chọn sơ bộ . Vậy mômen xoắn trên trục bánh vít sẽ
là 315017,4 (Nmm)>
Theo (7.23) hệ số tải trọng :
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 16


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
K H = K Hb .K Hv

- K Hb

.
Trong đó :
: hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng :
3
ổ T2 m ử
ổZ2 ử
ữ
ỗ
ữ
ữ
K Hb = 1 + ỗ
.
1với q : hệ số biến dạng của trục vít

ỗ
ữ
ỗ
ữ
ữ
ỗ
ỗ
ữ
ố q ứ ố T2 max ứ
( tra bảng 7.5) và T2 m : mômen xoắn trung bình trên trục banh
vít , có : T2 m =

ồ

T2 i .t2 i .n2 i
ồ ti .ni

Trong đó T2i , ti , n2i là mômen xoắn , thời gian làm việc và
số vòng quay trong một phút ở chế độ i .
T2max : là mômen xoắn lớn nhất trong các mômen xoắn T2i .
Đặt

k=

T2 m
T2 max

ti
ồ T2 i .ti .n2 i
ồ ti

=
=
T2 max .ồ ti .n2 i
T2 max. ồ ti .n2 i
n2 ồ ti ồ T2 i .

T2 i ti
4
4
.
= 1. + 0,7. = 0,85
T2 max ồ ti
8
8
3
3
ổZ2 ử
ổ
ử
40
ữ
ữ
Vậy K H b = 1 + ỗ
.( 1 - k ) = 1 + ỗ
ữ
ữ.( 1 - 0,85) = 1,0049
ỗ
ỗ
ữ
ỗ

ỗ
ố
ứ
ốq ứ
125 ữ
Tra bảng 7.6 với vs = 9,92 m/s nên ta chọn cấp chính xác 7
Và theo bảng7.7 , với ccx 7 ta chọn đợc K Hv = 1,15
=ồ

Từ đó suy ra :

K H = K Hb .K Hv = 1,0049.1,15 = 1,1556
Cuối cùng , thay vào công thức tính ứng suất :

ộổZ +
ờỗ
2
ỗ
ờ
ỗ
ổ
ố Zw
170 ử
ờ
ữ
ởỷ
ỗ
sH = ỗ ữ
ữ
ỗ

ữ
ố Z2 ứ

3
ự
qử
ữ
T2 K H ỳ
ữ
ỳ
ữ
ữ
ứ
ỳ
Ê [ sH ]
q

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 17


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
3
ộổ
ự
ử
40

+
12,5
ữ
ờỗ
.315017,4.1,1556ỳ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ờ
ỳ
ố
ứ
170 ở 135
ỷ= 175,89
sH =
40
12,5
Ta thấy s H < [ s H ] = 228,89

Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc .
Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn :
Với Z1 = 2 , theo bảng 7.9 , ta có chiều rộng bánh vít là :
b2 0,75 da1
Trong đó , da1 = m(q+2)
= 5(12,5+2) = 72,5 (mm)
Vậy b2 0,75.72,5 =54,375 (mm)
Chọn b2 = 50 mm .
Số răng tơng đơng đợc tính theo công thức :

Z2
40
=
= 41, 48
3
3
cos gw cos ( 8054' 41'')

Zv =

Chọn Zv = 40
Theo bảng 7.8 , tra đợc YF = 1,55
Hệ số tải trọng khi tính về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn , đợc xác định :

K F = K Fb .K Fv = K Hb .K Hv = K H = 1,1556
Theo công thức 7.26 ( công thức kiểm nghiệm độ bền uốn của răng bánh
vít :

sF =
Với :

1,4.T2 .YF .K F
Ê [ sF ]
b2 d2 mn

d2 = m.Z2 : đờng kính vòng chia bánh vít
mn = m .cos gw : môđun pháp của răng vít

=

1,4.315017,4.1,55.1,1556
= 17,769
50.5.40.5.cos( 8054' 41'')

Nhận thấy s F < [ s F ] = 75,19 Mpa
Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền uốn
Tính lực tác dụng khi ăn khớp :
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 18


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Theo tính toán ở trên, ta có = 1o2548 < 3o => có thể bỏ qua ảnh hởng
của lực ma sát, đồng thời lấy n , ta đợc công thức tính các thành phần
lực sau đây:

2 T2 2.315017,4
=
= 3150,174(N )
d2
200
Ft 1 = Fa 2 = Ft 2 .tggw = 3150,174.tg(8o54' 41") = 493,95( N )
Ft 2 .tga 3150,174.tg(20 o )
Fr 1 = Fr 2 =
=
= 1160,59(N )
cos gw

cos(8o54' 41")
Fa1 = Ft 2 =

Lực pháp tuyến:

Fr =

Ft 2
3150,174
=
= 3393,3(N )
cos a cos gw cos(20 o )cos(8o54' 41")

Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền :
Dựa theo bảng 7.9 trang 155 ta có :
Thông số
Khoảng cách trục
Module
Hệ số đờng kính
Tỷ số truyền
Số ren trục vít
Số ren bánh vít
Hệ số dịch chỉnh bánh vít
Góc vít
Góc ma sát
Chiều rộng bánh vít
Đờng kính vòng chia
Đờng kính vòng đỉnh
Đờng kính ngoài của bánh vít
Đờng kính vòng đáy

Ký hiệu
aw
m
q
u
z1
z2
x
w

j

b2
d2
da
daM2
df

Giá trị
135
5
12,5
20
2
40
0,25
o
8 5441
1o2548

50
62,5/200
75,5/212,5
220
50,5/190,5

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Đơn vị
mm
mm

độ
độ
mm
mm
mm
mm
mm

Trang 19


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================

2)

Tính toán cấp chậm: Hệ bánh răng trụ răng nghiêng :

a) Chọn vật liệu:
Dùng vật liệu nhóm I, tra bảng 6.1, ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ
động và bánh răng bị động nh sau:
Vật liệu
Bánh chủ động
Bánh bị động

[ b ] (MPa)

Nhiệt luyện

Thép 45 Tôi cải thiện
Thép 45 Tôi cải thiện

850
750

[ ch ] (MPa
)
580
450

Độ rắn HB
241ữ285
192ữ240

b) Xác định ứng suất cho phép:
Với vật liệu đã chọn nh trên, ta chọn độ rắn HB1 = 250, HB2 = 230.
ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ] :

H0 lim


=
[ H]
ữ.Z R .ZV .K XH .K HL
S
H


Trong đó:
ZR Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
ZV Hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng
KXH Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng
Sơ bộ , ta chọn ZR.ZV.KXH = 1
0
H lim - ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở , trị số
của H0 lim đợc tra ở bảng 6.2:
H0 lim1 = 2.HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 ( Mpa )

H0 lim 2 = 2.HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 ( Mpa )

SH Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc , tra bảng 6.2 : SH = 1,1
N

HO
KHL Hệ số tuổi thọ K HL = m N
HE
H

2,4
mH Bậc cuả đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc : N H 0 = 30 HB
Với HB - độ rắn Brinen

NHE Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng
3

ổTi ử
ữ
NHE 1 = 60c ồ ỗ
nt
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ữii
ốTmax ứ
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 20


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Ti , ni , ti lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng ; c: là số lần ăn khớp trong một vòng quay .
Ta có :

NH 01 = 30 HB12,4 = 30.250 2,4 = 1,71.10 7

3

ổTi ử
ổ3 4
ử
3 4ữ
ữ
ỗ
NHE 1 = 60c ồ ỗ
n
t
=
60.1.144.19000
1
.
+
0,7
.
= 11, 02.10 7
ữ
ỗ
ữ
i i
ỗ
ữ
ữ
ỗ 8
ỗ
ữ
ố

8ứ
ốTmax ứ
Vì NHE1 > N01 nên KHL1 = 1
Tơng tự ta tính đợc:

NHE 2

NHO 2 = 30 HB22,4 = 30.180 2,4 = 7,76.10 6
3
ổTi ử
ổ3 4
ử
3 4ữ
ữ
ỗ
= 60c ồ ỗ
n
t
=
60.1.81,82.19000
1
.
+
0,7
.
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ữ

ữ
ỗ 8
ỗ
ữii
ố
8ứ
ốTmax ứ

= 62,63.10 6
Vì NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1.
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép :

ổ
ử
570 ữ
s H1 = ỗ
.1.1 = 518( Mpa)
ữ
ỗ
ỗ
ố1,1 ữ
ứ
ổ
530 ử
ữ
sH2 = ỗ
ữ
ỗ
ữ.1.1 = 481,8( Mpa)
ỗ

ố1,1 ứ

Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên ứng suất tiếp xúc cho
phép là giá trị trung bình của [ s H 1 ] và [ s H 2 ] :

[sH ] =

[ s H1 ] + [ s H 2 ]
2

=

518 + 481,8
= 499,9 ( Mpa)
2

ứng suất mỏi uốn cho phép [ s F ] đợc tính theo công thức :

ổ
s F0 lim ử
ữ.Y .Y .K .K .K
ỗ
[sF ] =ỗ ữ
ữ
ữ R S XF FC FL
ỗ
ố SF ứ
Trong đó :
0
+ s F lim - giới hạn mỏi của răng ứng với chu kỳ cơ sở

+ KFL Hệ số tuổi thọ
+ SF Hệ số an toàn
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 21


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
+KFC Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải
vì bộ truyền quay 1 chiều nên KFC =1
+ YR Hệ số nhám xét đến mặt lợn chân răng , tạm thời lấy YR = 1
Ta có :
NFO = 4.106 ( đối với tất cả các loại thép khi thử uốn )
mF

ổTi ử
ữ
NFE1 = 60.c.ồ ỗ
.n .t
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ữ i i

ốTmax ứ
ổ6 4
ử

6 4ữ
6
= 60.144.19000 ỗ
1
.
+
0,7
.
=
91,74.10
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố 8
8ứ
NFE1 > NFO nên KFL1 =1
Tơng tự :

ổ6 4
ử
6 4ữ
NFE 2 = 60.81,82.19000.ỗ
1
.
+
0,7
.
ữ
ỗ

ữ
ỗ
ố 8
8ứ
= 52,12.10 6 > NFO

KFL2 = 1
Theo bảng 6.2 , ta có SF =1,75
0
s Flim1
= 1,8.HB1 = 1,8.250 = 450 ( Mpa)
0
s Flim2
= 1,8.HB2 = 1,8.230 = 414 ( Mpa)

Tạm thời lấy KXF = 1 , từ đó theo công thức 6.2 , ta có :

450.1.1
=257,14 ( Mpa )
1, 75
414.1.1
= 236,57 ( Mpa )
[ s F2 ] =
1, 75
[ s ] + [ s F 2 ] 257 + 236,57
Từ đó suy ra [ s F ] = F1
=
= 246,78 ( Mpa )
2
2

[ s F1 ] =

ứng suất cho phép khi quá tải:
Theo công thức (6.13), ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là:
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 22


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================

[ H ] max = 2,8 ch
Suy ra:

Suy ra:

[ H 1 ] max = 2,8 ch1 =2,8.580 = 1624 (MPa)
[ H 2 ] max = 2,8 ch 2 = 2,8.340 = 952 (MPa)
[ F ] max = 0,8 ch
[ F 1 ] max = 0,8 ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)
[ F 2 ] max = 0,8 ch 2 = 0,8.340 = 272 (MPa)

c) Tính sơ bộ khoảng cách trục:
Sử dụng công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục aw là:

aw = Ka (u + 1) 3

T1 K Hb
2

[ s H ] uyba

Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5, tra đợc Ka = 43
(MPa1/3).
Giá trị của ba = 0,25ữ0,4 (bảng 6.6), ta chọn ba = 0,25.
Từ đó suy ra:
bd =

y ba
0,25
(u + 1) =
(1,76 + 1) = 0,345
2
2

Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 3, HB < 350, tra đợc KH = 1,05.
Thay vào công thức tính khoảng cách trục ta có:

aw = Ka (u + 1) 3
= 43(1,76 + 1) 3

T1 K Hb
2

[ s H ] uyba
315017,4.1,05
= 163,96(mm)

454,52.1,76.0,345

Lấy tròn khoảng cách trục là 170 mm.
d) Xác định các thông số của bộ truyền:
Module m đợc xác định theo công thức:
m = (0,01ữ 0,02)aw = (0,01ữ0,02)170 = (1,70ữ3,4) mm
Tra bảng 6.8, chọn module m = 3 mm.
Chọn sơ bộ =100
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 23


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Từ đó tính đợc số răng:

2 aw .cos b 2.170.cos10 0
z1 =
=
= 40,438
m(u + 1)
3(1,76 + 1)

Vậy z1 = 40 (răng).

z2 = uz1 = 1,76.40 = 70,4 (răng)
Lấy z2 = 70 (răng)
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là um = 68/39 = 1,74

Tính lại khoảng cách trục :

aw =

m ( Z1 + Z2 ) 3.( 40 + 70)
=
= 167,545
2 cos b
2.cos10 0

Khoảng cách trục có thể lấy là 170 mm
Từ đây ta tính lại đợc :

m ( Z1 + Z2 ) 3( 40 + 70)
=
= 0,97
2 aw
2.170
Suy ra b = 13,930 = 13055'50"
cos b =

Nhận thấy 100 200 thỏa mãn điều kiện bánh răng nghiêng .
Với Z1 =40 > 30 nên không dịch chỉnh
e) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
Theo công thức 6.33:

s H = Z M . Z H . Ze

2 T1 .K H ( u + 1)
Ê [ sH ]

bw .u.dw1

Trong đó :
+ ZM :hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp . Với bánh
răng bằng thép , ZM = 274 (Mpa1/3) ( theo bảng 6.5 ).
+ ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :

ZH =

2 cos bb

sin 2atw

ở đây : bb - góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
atw - góc ăn khớp
Theo 6.35 ta có : tgbb = cos a t .tgb

===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 24


- Đồ án môn học Chi Tiết Máy thiết kế hệ dẫn động băng tải
==============================================
Mặt khác , ta lại có :

ổ
ử
tg 20 0

0
ữ
= arctg ỗ
=
20,555
0
ữ
ỗ
cos b
cos13,93 ứ
ố
0
Suy ra : bb = 13, 07
0
và at = atw = 20,555

at = arctg tga

(

)

Từ đó suy ra :

ZH =

2 cos bb

sin 2atw

0
= 2.cos13, 07

sin 2.20,5550

= 1, 72

+ dw1 - Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ

dw 1 =

2 aw
2.170
=
= 123,188 (mm)
u + 1 1,76 + 1

+ Chiều rộng vành răng :

bw = y bd .dw = 0,345.123,188 = 42,5

+ Ze - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Theo 6.37 ta có eb =

Từ đó suy ra : Ze =

bw sin b

=

y bd .dw1 .sin b

pm
pm
0
= 0,345.123,188.sin13,93
3,14.3
= 1, 086 > 1
1

ea , trong đó :
ộ
ổ1
ửự
1ữ
ỗ
ờ
ỳ.cos b
ea = 1,88 - 3,2.ỗ + ữ
ữ
ờ
ỗ
ốZ1 Z2 ữ
ứỳ
ở
ỷ
ộ
ổ1
ửự
1ữ

ỳcos13,930
= ờ1,88 - 3,2.ỗ
+
ữ
ỗ
ỗ
ờ
ố40 70 ữ
ứỳ
ở
ỷ
= 1,7026
1
1
p
=
= 0,766
Vậy Ze =
ea
1,7026
3
+Vận tốc vòng :
===========================
Bùi Đức Thạo Lớp Cơ Điện tử 3 K48

Trang 25