băng vít ngang vận chuyển xi măng với năng suất Q=80T/h, chiều dài v/c L=24 m

Giới thiệu
Băng vít là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Bộ phận
công tác của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín tiết
diện tròn ở dưới. Khi vít chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển trong
vỏ. Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh xoắn là nhờ trọng lượng của nó
và lực ma sat giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng
theo nguyên lý truyền động vít- đai ốc. Vít tải có thể có một hoặc nhiều cánh
xoắn. Chất tải cho vít tải qua lỗ trên nắp máng, còn dỡ tải qua lỗ ở phía dưới
của ống. Vít tải thường dùng để vận chuyển vật liệu tơi, vụn.
Vít tải có các ưu điểm là: vật liệu vận chuyển trong máng kín, có thể nhận và
dỡ tải ở các trạm trung gian, không tổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn khi làm
việc và sử dụng, rất thuận tiện cho việc v/c vật liệu nóng và độc hại.
Bên cạnh đó vít tải có một số nhược điểm là: nghiền nát một phần vật liệu v/c,
chóng mòn cánh xoắn và máng khi v/c vật liệu cứng và sắc cạnh, tổn thất năng
lượng lớn và không được dùng để v/c vật liệu dính ướt, ẩm.
Mặc dù có những nhược điểm như vậy nhưng vít tải được dùng rộng rãi trong
các nhà máy xi măng, các nhà máy tuyển khoáng hoặc trong các xí nghiệp hóa
chất. Vít tải có thể đặt ngang hoặc nghiêng dưới một góc nghiêng nhỏ.
Trong đề tài này em xin trình bày về băng vít ngang vận chuyển xi măng với
năng suất Q=80T/h, chiều dài v/c L=24 m

1


Tính toán thiết kế băng vít
1. Thông số cơ bản
-

Năng suất :
80 T/ h.
Chiều dài vận chuyển : 24 mét.

2. Đường kính cần thiết của vít tải
p dụng công thức (9.3), trang 152, tài liệu[1]

D = 0,2753

Q
E.n.ψ.n.ψβ

(1)

Trong đó :
- Q : Năng suất tính toán :
Q = 80 T/ h.
- E : Tỷ số giữa bước vít và đường kính vít; ta chọn E = 0,8 (xi măng là
hàng mài mòn)
- n :Tốc độ quay quy đònh của trục băng vít.
Chọn sơ bộ n theo bảng (9.2), trang 150, tài liệu [1] ; n = 35 vòng/ ph.
- γ : Khối lượng riêng của ximăng
Tra bảng 4.1 , trang 88, tài liệu [1] chọn γ = 1,5T/h
- K β : Hệ số giảm năng suất do độ nghiêng của băng; vì băng nằm
ngang nên chọn K β = 1 theo bảng 9.5, trang 151, tài liệu [1].
Vậy D = 0,2753

80
= 0,681(m)
0,8.35.0,125.1,5.1

(2)

Theo tiêu chuẩn về đường kính và bước vít của ΓOCT2037 − 65 , tra bảng
(9.1), trang 150, tài liệu [1] chọn:
- Đường kính vít : D = 650 mm.
- Bước vít :
S = 500 mm.
Kích thước của máng :
- Chiều rộng máng : 700 mm.
- Chiều sâu máng : 750 mm.
4 ÷ 8mm.
- Chiều dày tấm :

2


3. Kiểm tra tốc độ quay của vít tải
Tốc độ quay lớn nhất cho phép của vít tải :
Theo công thức (9.2), trang 152, tài liệu [1].ta có :

A

n=

D

( vòng/ phút).

(3)

Trong đó :
- A: hệ số phụ thuộc vật liệu .

Trabảng (9.3) , trang 151, tài liệu [1] với vật liệu ximăng : A = 30.
- D : đường kính trục vít
D = 650 mm.

⇒ n max =

30

= 37,2 (vòng/ phút )
0,65
Thoả mãn điều kiện làm việc : ⇒ n max ≥ n chon
4 . Công suất trên trục vít để băng làm việc
Theo công thức ( 9.4), trang 152, tài liệu [1]
N0 =

Q
( L n .ω + H ) + 0,02.k.q b .L n .v.ω b (KW) (4)
367

Trong đó :
- Q : Năng suất tính toán của băng
Q = 80 T/ h.
- Ln : Chiềi dài vận chuyển theo phương ngang của băng Ln= 24 mét.
- ω: Hệ số cản chuyển động lăn của hàng.
ω = 4,0.
Tra bảng 9.3 , trang 151, tài liệu [1 ]
- H : Chiều cao vận chuyển
H = 0.
- k : Hệ số đặc tính chuyển động của vít
k = 0,2

- q b : Khối lượng trên 1 đơn vò chiều dài phần quay của băng
q b ≈ 80.D

Với đường kính băng vít: D = 650 mm :

⇒ q b = 52kG/m.

- Tốc độ vận chuyển dọc trục vít của hàng:
Theo công thức (9.5), trang 153, tài liệu [1]

v=
Với

Bước vít :

s.n 0,5.35
=
= 0,292(m/s) (5)
60
60
s = 0,5 m

3


Tốc độ quay của vít: n =35 v/ph.

⇒ N0 =

80

(24.4) + 0,02.0,2.52.24.0,292.0,01 = 20,94(kw)
367

5. Tính chọn động cơ điện:
Công suất động cơ để truyền động băng
Theo công thức (6.15), trang 119, tài liệu [1]
(6)
Trong đó:
N0 : Công suất trên trục vít để băng vít làm việc N0= 20,94 kw.
K : Hệ số dự trữ công suất
k = 1,25.
η : Hiệu suất của bộ truyền .
Theo bảng 5.1, trang 104, tài liệu [1] chọn η = 0,96

⇒ N dc =

20,94 × 1,25
= 27,267kw.
0,96

Dựa vào công suất động cơ, tra bảng (III.19.2), trang 199, tài liệu[1]
chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha A02-81-6 có các thông số kỹ thuật
như sau:
- Công suất đònh mức trên trục: Nđc= 30 kw.
- Tốc độ quay của trục:
n = 980 v/ ph.
- Hiệu suất :
91%.
- Khối lượng động cơ điện :
330 kg.

 Thông số kích thước của động cơ điện:
Kiểu động cơ

b

2C

2C2

d

h

t1

A02-81-6

18

406

311

60

250

65,5

L

B1

B4

B5

H

L8

l

850

491

369

260

551

190

140

4

6. Kiểm nghiệm động cơ điện:
Ngoài việc kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng ta còn phải
kiểm nghiệm động cơ về momen khởi động và sự quá tải về momen
Theo công thức trang 114, tài liệu [4]
Mđm.λ ≥ Mmaxs
-

Trong đó:
λ: hệ số quá tải về momen của động cơ: tra theo katalog; λ=1,96
Mmax : Mômen lớn nhất trong biểu đồ phụ tải .
Mx

5835

Mmax= i.η = 31,5.0,96 = 192,9 N.m

-

Trong đó :
Mômen xoắn:
Mx= 583,5 kG.m
Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: i = 31,5 .
Mđm: Mômen đònh mức của động cơ.
Theo công thức 22, trang 13, tài liệu [5]

P
M dm = 975. dm
n dm

Trong đó :

Công suất đònh mức:
Pđm= 30 kw.
Số vòng quay đònh mức của động cơ: nđm= 980 ( v/ph).

⇒ M dm = 975.
-

30
= 29,85kG.m
980

Đối với động cơ không đồng bộ , hệ số lđmphải kể đến trường hợp điện
áp của lưới điện cung cấp giảm đi 15% so với điện áp đònh mức.
⇒

M max 192,9
=
= 0,64 ≤ λ
M đm
298,5

Vậy động cơ AO2-81-6 được chọn thoả mãn điều kiện quá tải về
momen.

5


7. Chọn hộp giảm tốc:
Dựa vào tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục vít ta chọn hộp giảm tốc.
Theo công thức (6.17), trang 120 , tài liệu [1] :

n đc 980
=
= 28.
n
35

i=

(7)

Trong đó :
-

Tốc độ quay của trục động cơ: n đc = 980 vòng/ phút.

-

Tốc độ quay của trục vít:

-

Căn cứ vào tỉ số truyền và công suất động cơ

n = 35 vòng/ phút.

i = 28.
n dc = 980v/ph
N dc = 30kw

Theo tài liệu [20], trang 36, chọn hộp giảm tốc loại PM - 650 có các thông

số kỹ thuật như sau:
- Tỉ số truyền : i = 31,5
Tốc độ quay của trục quay : 1000 v/ ph.
 Thông số kích thước :
Kiểu HGT

a

aσ

aτ

g

B1

B2

B3

A1

B

PM- 650

650

250

400

35

430

452

342

183

470

B6

B7

C

C1

H

H0

H1

L

L1

K

310

410

150

85

697

320

95

1278

830

495

d1

d2

d3

l1

l2

l3

l4

d3

t1

t2

60

110

130

290

108

265

165

110

32,5

127

6


8.Tính toán trục vít :
8.1. Các tải trọng tác dụng lên trục vít:
8.1.1. Mômen xoắn trên trục vít:
Theo công thức (9.8), trang 154, tài liệu [1]:
Mô men xoắn trên trục vít:

M 0 = 975

N0
( KG.m)
n

(8)

Trong đó :
- No : Công suất trên trục vít để băng làm việc N0 = 20,93 kw.
- n : Tốc độ quay của trục vít:
n = 35 vòng/ phút.

⇒ M 0 = 975

20,93
= 583,.5 (kG.m).

35

8.1.2. Lực dọc trục vít
Theo công thức (9.9), trang 154, tài liệu [1]:
Lực dọc trục vít:

Pd =

2M 0
k.D.tg( α + β )

(KG) (9)

Trong đó :
- Mômen xoắn trên trục vít: Mo= 583,5 kG.m.
- K : Hệ số tính đến bán kính chòu tác dụng của lực k = 0,7
- D : Đường kính vít
D = 0,65 m.
- α : Góc nâng ren vít :

s
π.D
0,5
tgα =
= 0,245
π..0,65

tgα =

⇒ α = 13 o 46 / .

- Với s : Bước vít s = 0,5 m.
- β : Góc ma sát giữa hàng vận chuyển với vít β = acrtg(f d )
Với fđ : Hệ số ma sát ở trạng thái động fđ= 0,8 fo.
Fo : Hệ số ma sát ở trạng thái tónh fo = 0,6.

7


f d = 0,8.0,6 = 0,48
β = arctg( f d ) = 25 0 64 / .
⇒ Pd =

2.583,5

(

0,7.0,65.tg 13 o 46 / + 25 0 64 /

) = 3074,8KG

8.1.3. Tải trọng ngang
Tải trọng ngang tác dụng lên đoạn vít đặt giữa 2 gối trục :
Theo công thức (9.10), trang 154, tài liệu [1]:

Pn =
-

2M 0 .l
(KG)
k.D.L

(10)

Trong đó :
L : Chiều dài băng vít
L = 24 m.
Khoảng cách giữa các gối đỡ
l =3 m
Mo : Mômen xoắn trên trục vít
Mo= 583,5 KG.m.
K : Hệ số tính đến bán kính chòu tác dụng của lực k = 0,7
D : Đường kính vít
D = 0,65 m.

⇒ Pn =

2.583,5.3
= 320,6 KG
0,7.0,65.24

 Tải trọng dọc phân bố đều trên trục vít :

P
3074,8
pd = d =
= 128,12KG/m
L
24
 Tải trọng ngang phân bố đều trên trục vít :

P
320,6
pn = n =
= 106,87KG/m
l
3
 Mômen xoắn phân bố đều trên trục vít :

m0 =

M 0 583,5
=
= 24,3KG
L
24

8


8.2. Sơ đồ các tải trọng tác dụng lên trục vít:
Trục vít được xem như là một dầm liên tục có các ổ treo trung gian được
xem như các gối đỡ . Dầm được chia thành 8 đoạn.
Vậy trục vít được đưa về thành 1 dầm siêu tónh bậc 8 , tách riêng từng tải
trọng tác dụng lên trục vít để xác đònh biểu đồ nội lực tác dụng lên trục vít và
xác đònh mômen lớn nhất tác dụng lên trục vít và xác đònh đường kính trục vít .
Trục vít dùng vận chuyển ximăng nên trục chủ yếu chòu ảnh hưởng của
mômen xoắn M0 và tải trọng ngang Pn phân bố đều trên trục vít, còn tải trọng
dọc Pd phân bố đều trên trục vít thì gây uốn trục nên khi tính sức bền trục thì
xét ảnh hưởng của Pd.
Sau khi tính được kích thước trục vít thì kiểm tra trục vít theo biên dạng, độ

võng trụ vít, theo điều kiện bền, hoặc dùng chương trình sap.2000 kiểm tra lại
xem có thoả mãn điều kiện.
8.2.1. Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít do Mo gây ra:

M0

= 583,5 KG.m

m0= 24,3 KG

3m
24 m

9


Mômen xoắn Mx :

M = 583,5 KG.m

Mx
2.8.2.2.

Sơ đồ tải trọng dọc phân bố lên trục vít do Pd gây ra:

pd = 128,12KG/ m
128,
12 3 m

24 m

Lực dọc Nz:

Nz= 3074,8 KG

Nz

10


8.2.3. Sơ đồ tải trọng ngang phân bố lên trục vít do Pn gây ra :

Pn= 106,87 KG/m

Đây là dạng bài toán siêu tỉnh bậc 8. Ta giải bằng cách đặt vào 8 gối
đỡ bằng các mômen tương đương từ Mến M8.
Sơ đồ tương đương:

pn
M0

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

M8

Sau đó lập 8 phương trình 8 ẩn giải tìm được M 0, M1, M2,
M3,M4,M5,M6,M7,M8.
p dụng công thức, tài liệu [6]:
Phương trình mômen có công thức tồng quát như sau:
a.MI-1 + 2.(a+b) MI + b.MI+1= -6 (ΩI.ZI + ΩI+1.ZI+1). (11)
Trong đó :
MI : mômen thứ I.
Khoảng cách từ điểm đặt mômen thứ I-1 đến thứ I: a .
Khoảng cách từ điểm đặt mômen thứ I+1 đến thứ I: b.
Diện tích nhòp thứ nhất : ΩI.
Khoảng cách từ trọng tâm diện tích nhòp thứ I đến gối : ZI.

11


Đối với nhòp thứ nhất : a= l=3 m.
b= l =3 m
ΩI.= Pn.l2/8.
ZI = l/2 .
Phương trình mômen cho nhòp thứ nhất:
2

2

2 P .l l l
2 P .l l l
l.M0+ 2.(l+l) M1+ l.M2= -6 ( 2. . n
. . + 2. . n . . )
3

P .l
⇔ M0 + 2.M1 +M2 = - n

8

2 2

3

8

2 2

3

2

Tương tự cho nhòp 2,3, 4, 5, 6,7, 8 ta lập được các phương trình mômen sau:

P .l
M1 + 2.M2 +M3 = - n

3

2

Pn .l 3
M2 + 2.M3 +M4 = 2
P .l
M3 + 2.M4 +M5 = - n

3

2

Pn .l 3
M4 + 2.M5 +M6 = 2
P .l
M5 + 2.M6 +M7 = - n

3

2

Pn .l 3
M6 + 2.M7 +M8 = .
2
Giải bằng phương pháp thế ta được :
M0 = 0.
M1 = 304,846 KG.m
M2 = 223,361 KG.m
M3 = 244,454 KG.m
M4 = 241,566 KG.m

M5 = 244,454 KG.m

12


M6 = 223,361 KG.m
M7 = 304,846 KG.m
M8 = 0.

Biểu đồ nội lực do tải trọng phân bố ngang Pn gây ra:

Pn= 106,87 KG

3m
24 m
Lữc Qy:

13


Mô men uốn Mu:

304,485

304,846
223,4 244,45

241,6

244,45

223,4

Mu

8.3 . Tính toán và chọn đường kính trục vít theo điều kiện bền:
- Chọn vật liệu chế tạo trục vít : Thép C45 có σb= 600 N/mm2
Chọn tỷ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài là : η =

d
= 0,8 .
D

Để tính toán chọn đường kính trục vít trước tiên ta phải xác đònh nội lực lớn
nhất xuất hiện ở 1 vò trí trên trục vít, sau đó ta kiểm tra cho toàn trục vít.
Từ biểu đồ nội lực xác đònh ở mục [2.8.2] ở trên ta có nội lực lớn nhất xuất
hiện ở gối thứ 2 cách đầu trục vít 3 mét có giá trò.
Mx= 5103Nm
Mu= 1216,5Nm.
Nz= 22442,7N
Do ảnh hưởng của Nz đến sức bền trục là nhỏ so với ảnh hưởng của Mx và
Mz. Vì vậy tạm thời ta bỏ qua ảnh hưởng của N z mà chỉ tính ảnh hưởng của M x
và Mz. Sau đó tính đến ảnh hưởng của Nz.
Theo công thức trang179, tài liệu [6]về điều kiện bền của trục :

14


σ td =

M max
td

≤ [ σ]

Wu

(12)

Trong đó :
- [σ] : Ứng suất cho phép của vật liệu: [σ ]= 60 N/mm2
max
- M td : Mômen tương đương lớn nhất
Theo công thức (7.4), trang117, tài liệu [7].
max 2

max
3
) + .(M x ) 2 .
4

M max
td = (M u

(13)

Trong công thức trên :
max
M max
x :Mômen xoắn tại vò trí có nội lực lớn nhất M x =

•
5103 Nm

max
M max
u : Mômen uốn tại vò trí có nội lực lớn nhất M u =

•
1216,5 Nm

2
2
⇒ M max
td = (1216,5) + 0,75.(5103) . = 4583,7Nm.

- Wu: Mômen cản uốn tại vò trí có nội lực lớn nhất.

(

Wu = 0,1.D 3 1 − η 4

)

Trong công thức trên:
•
D : Đường kính ngoài trục vít
•
Tỉ số giữa đường kính trong và ngoài trục vít : η = 0,8

⇒ σ td =

4583,7.10 3
3

(

0,1.D . 1 − 0,8

4

)

≤ [σ ] = 60

⇒ D ≥ 108mm .
♦ Chọn đường kính ngoài trục vít: D = 120
mm.
♦ Đường kính trong trục vít:
d= 0,8.D = 96 mm.
8.4. Kiểm tra trục vít có xét đến sự ảnh hưởng của N z :
Từ công thức:
2

M
M 
N 
σ td =  u + z  + 4 x  ≤ [ σ ]
F 
 Wx 

 Wu

(14)

Trong đó :

15


- [σ] : Ứng suất cho phép của vật liệu:
- Mu: Mômen uốn tại vò trí có nội lực lớn nhất
- Mx: Mômen xoắn tại vò trí có nội lực lớn nhất
- Nz: Lực dọc trục tại vò trí có nội lực lớn nhất

[σ ]= 50
Mu= 1216,5
Mx= 5130
Nz = 22422,7

- Wu: Mômen cản uốn tại vò trí có nội lực lớn nhất

(

)

(

N/mm3
Nm.
Nm

N

)

Wu = 0,1.D 3 1 − η 4 = 0,1.650 3 1 − 0,8 4 = 102021,12mm 3
- Wx: Mômen cản xoắn tại vò trí có nội lực lớn nhất
Wx= 0,2D3(1-η4 ) = 2Wu= 204042,24
- F : Tiết diện trục vít
F=

(

π 2
D − d2
4

mm3

) = 3,14
(
120 2 − 96 2 ) = 4069,44mm 2
4
2

2

 1216,5.10 3 22422,7. 
 5130.10 3 



 = 53,22 ≤ [ σ ]
⇒ σ td =
+
+ 4.
 102021,12 4069,44 
 204042,24 




Vậy kích thước trục vít được chọn thoả mãn về điều kiện bền.
8.5. Kiểm tra trục vít theo hệ số an toàn cho phép :
Theo công thức (7.5), trang 120, tài liệu [7].
Hệ số an toàn được tính theo công thức sau:

n=

n σ .n τ
nσ + nτ

≥ [ n]

(15)

Trong đó :
- Hệ số an toàn cho phép : [n] = ( 1,5 ÷ 2,5 )
Khi tính toán nếu n nhỏ hơn hệ số an toàn cho phép [n] thì phải tăng đường
kính của trục hoặc chọn lại vật liệu của trục có sức bền cao hơn so với vật liệu
đã chọn. Nếu ngược lại n quá lớn so với [n] thì giảm bớt đường kính trục hoặc
chọn lại vật liệu có sức bền thấp hơn để đảm bảo yêu cầu kết cấu nhỏ gọn và

tính kinh tế.
- Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp : nσ

16


nσ =

-

σ −1

kσ
σa + ψσ × σm
εσ × β

(16)

Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp : nτ

nτ =

τ −1

kτ
τ a + ψ τσ × τ m
τσ × β

(17)

Trong các công thức trên :
• σ-1: Giới hạn mỏi uốn σ-1≈ ( 0,4 ÷ 0,5 ) σb
Chọn σ-1= 0,45σb= 0,45.600 = 270 N/mm2
• τ-1: Giới hạn mỏi xoắn τ-1≈ ( 0,2 ÷ 0,3 ) σb
Chọn τ-1= 0,25σb= 0,25.600 = 150 N/mm2
•
•
•
•

σm,: Trò số trung bình của ứng suất pháp .
τm : Trò số trung bình của ứng suất tiếp.
σa, : Biên độ của ứng suất pháp sinh ra trong tiết diện của trục .
τa : Biên độ của ứng suất tiếp sinh ra trong tiết diện của trục .

σa = σm =

Mu
121,65.10 4
=
= 11,924N/mm 2
3
4
W 0,1.120 (1 − 0,8 )

Mx
510,3.10 4
τa = τm =
=
= 25,01N/mm 2

Wo 0,2.120 3.(1 − 0,8 4 )
• W : Mômen cản uốn của tiết diện trục.
• Wo :Mômen cản xoắn của tiết diện trục.
• kσ : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn.
• kτ : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi xoắn .
Tra bảng (7.6), trang 125, tài liệu [7].
chọn kσ = 2,5
kτ = 1,52.
• εσ, ετ : Hệ số kích thước .
Tra bảng (7.4), trang 123, tài liệu [7]: εσ = 0,64.
ετ = 0,53

17


270

nσ =

nτ =

2,5
11,924 + 11,924 × 0,1
0,64 × 1,6

= 8,9

150
1,52
25,01 + 25,01 × 0,05

0,53 × 1,6

⇒n=

n σ .n τ
nσ + nτ

=

8,9.3,26
8,9 + 3,26

= 3,26

= 3,487 ≥ [ n ]

Vậy kích thước trục vít được chọn thoả mãn điều kiện về hệ số an toàn.
9. Tính toán chọn khớp nối :
Khớp nối để nối cố đònh các trục, chỉ khi nào dừng máy tháo nối các trục
thì các trục mới rời nhau.
Chọn khớp nối căn cứ vào mômen mà khớp phải truyền và đường kính
trục mà khớp cần phải nối.
Theo công thức (9.1), trang 221, tài liệu [7].
Mx= k1.k2.Mđm.

(18)

Trong đó :
- k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng của kết cấu.
- k2: Hệ số tính đến độ làm việc của khớp nối .

- Mđm: Mômen đònh mức của khớp
9.1. Chọn khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc.
-

k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng của kết cấu k1=1,2.
k2: Hệ số tính đến độ làm việc của khớp nối
k 1=1,3.
Mômen đònh mức :

M dm = 975

N
30
= 975
= 29,85kG.m.
n
980

Trong công thức trên :
• N : Công suất động cơ
N = 30 kw.
• Số vòng của trục động cơ n = 980 vòng/phút.
- Mômen truyền qua khớp :
⇒ Mx= k1.k2.Mđm= 1,2.1,3.29,85 = 46,566 KG.m = 465,66 N.m.

18


Căn cứ vào mômen truyền và đường kính trục của động cơ vàø hộp
giảm tốc ở trên ta chọn khớp nối trục giữa động cơ và hộp giảm tốc là khớp

nối trục vòng đàn hồi là loại khớp di động có thể lắp và làm việc khi 2 trục
không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này giảm được chấn động và
va đập khi mở máy.
Vật liệu làm nối trục thường là thép rèn 35.
 Các thông số kích thước của khớp nối trục vòng đàn hồi:
Mômen xoắn
700

d

D

d0

L

60

190

36

112

lc

Đường kính ngoài

42

35

Chiều dài toàn bộ

c

dc

2÷6

18

nmax
( vg/ph )

Số chốt Z

36

3000

8

lv
lc

dc

do

d

c

l

19


9.2. Chọn khớp nối giữa hộp giảm tốc và trục vít .
-

k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng của kết cấu k1=1,2.
k2: Hệ số tính đến độ làm việc của khớp nối
k 1=1,3.
Mômen đònh mức :

M dm = i.975

N
30
= 31,5.975
= 940,18kG.m.
n
980

Trong công thức trên :
• N : Công suất động cơ:
N = 30 kw.
• Số vòng của trục động cơ:

n = 980 v/ph.
• Tỉ số truyền của hộp giảm tốc:  = 31,5
- Mômen truyền qua khớp :
⇒ Mx= k1.k2.Mđm= 1,2.1,3.940,18 = 1466,68 KG.m
Căn cứ vào mômen truyền và đường kính trục của hộp giảm tốc ở
trên ta chọn khớp nối trục giữa hộp giảm tốc và ổ đỡ đầu trục vít là khớp
nối trục răng M∋ có mômen xoắn Mx= 19000 N.m
Khớp nối trục răng là loại khớp dùng để nối các trục bò nghiêng hoặc
bò lệch đối với nhau một khoảng nhỏ do chế tạo, lắp ghép thiếu chính xác
hoặc do trục bò biến dạng đàn hồi. Nối trục răng được sử dụng khá rộng
rải ,nhất là trong ngành chế tạo máy. Vì so với khớp nối trục vòng đàn hồi
thì khớp răng có khả năng truyền mômen xoắn lớn hơn so với khớp vòng
đàn hồi có cùng kích thước
Khớp nối trục răng cấu tạo gồm có 2 ống ngoài có răng ở phía trong và 2
ống trong có răng ở phía ngoài lồng vào nhau. Mỗi ống trogn lắp chặt với
mội trục và 2 ống ngoài thì ghép chặt với nhau bằng bulông, răng của nối
trục có dạng thân khai.Vật liệu chế tạo ống trong và ống ngoài là thép đúc
40, răng thì thì được nhiệt luyện có độ rắn không dưới 40 HRC.

20




Các thông số kích thước của khớp nối răng M∋ theo ΓOCT 5006 55:

Mômen xoắn
( N.m)
19000
Số hiệu

7

d

D

b

D1

L

B

120

350

35

230

285

50

Khối lượng ( kg)

nmax
( vg/ph )

Mô đun- m

110

2120

Số răng Z
56

4

21


b

d

1

D

B
L
10. Kiểm tra khớp nối.
10.1. Kiểm tra khớp vòng đàn hối ( khớp nối giữa động cơ- hộp giảm tốc).
Sau khi chọn kích thước nối trục theo trò số mômen xoắn và đường
kính trục cần kiểm nghiệm theo ứng suất dập sinh ra giữa chốt và vòng cao
su , ứng suất uốn trong chốt.

10.1.1. Kiểm tra theo ứng suất dập sinh ra giữa chốt và vòng đàn hồi.
Theo công thức (9.22) , trang 234, tài liệu [7]
Điều kiện bền về ứng suất dập

σd =
-

2K.M x
≤ [ σ] d
Z.D 0 .l v d c

(18)

Trong đó :
Số chốt : Z= 8.
Đường kính vòng trong của chốt D0
D0 ≈ D- d0 – (10 ÷ 20 ) mm.

22


-

Đường kính lắp chốt bọc vòng đàn hồi : d0 = 36 mm.
Đường kính bao ngoài của khớp :
D = 220 mm
D0 ≈ D- d0 – (10 ÷ 20 ) mm = 164 mm.

-

Đường kính chốt :
d c =18 mm.
Chiều dài toàn bộ vòng đàn hồi:
lv= 36 mm.
Hệ số tải trọng động :
K = 1,5 ÷ 2.
Mômen xoắn danh nghóa truyền qua khớp:
Mx= 465,66 N.m
Ứng suất dập cho phép của vòng cao su, có thể lấy [σ]d = (2 ÷ 3) N/mm2

2.2.465,66.10 3
⇒ σd =
= 1,995 ≤ [ σ ] d .
8.164.36.18
Vậy khớp nối thoả mãn điều kiện về sức bền dập của vòng đàn hồi.
10.1.2. Kiểm tra theo ứng suất uốn trong chốt.
Điều kiện về sức bền uốn của chốt. Theo công thức (9.23), trang 234, tài
liệu [ 7].

σu =

-

K.M x .l c
0,1.Z.d 3c D 0

≤ [ σ] u

(19)

Trong đó :
Số chốt : Z= 8.
Đường kính vòng trong của chốt :
D0= 164 mm
Đường kính chốt :
d c =18 mm.
Chiều dài chốt:
l c=42 mm.
Hệ số tải trọng động :
K = 1,5 ÷ 2.
Mômen xoắn danh nghóa truyền qua khớp: Mx= 465,66 N.m
Ứng suất uốn cho phép của chốt, có thể lấy [σ]u = (60 ÷ 80) N/ mm2.

⇒ σu =

2.465,66.10 3.42
0,1.8.183.164

= 52,6 ≤ [ σ ] u

Vậy khớp nối thoả mãn điều kiện về sức bền uốn của chốt.

23


10.2. Kiểm tra khớp nối trục răng ( khớp nối giữa hộp giảm tốc- ổ đỡ).
Đối với nối trục răng sau khi chọn kích thước nối trục theo trò số
mômen xoắn và đường kính trục cần kiểm nghiệm theo điều kiện sau:
Mt= K.Mx ≤ M bảng.
-

(20)

Trong đó :
Hệ số tải trọng động :
K = 1,5 ÷ 2.
Mômen xoắn danh nghóa truyền qua khớp:
Mx= 940,18N.m.
Trò số mômen lớn nhất mà khớp có thể truyền qua : M bảng.=19000 N.m
⇒ Mt= 2.940,18 = 1880,36 ≤ M bảng.

Vậy khớp nối giữa hộp giảm tốc và ổ đỡ đầu trục vít là thoả mãn điều
kiện
11. Tính toán chọn ổ đỡ :
Tuỳ theo điều kiện làm việc cụ thể để ta chọn ổ sau cho phù hợp với các
yếu tố như : trò số, phương chiều và đặt tính thay đổi của tải trọng tác dụng
lên ổ là tải trọng tónh, tải trọng va đập hay tải trọng thay đổi , vận tốc và
thời gian phục vụ của ổ ,các chỉ tiêu về kinh tế .
Để chọn ổ ta tiến hành theo trình tự sau :
- Tuỳ điều kiện sử dụng chọn loại ổ .
- Xác đònh hệ số khả năng làm việc để chọn kích thước ổ.
11.1.Tính toán chọn ổ đỡ đầu trục vít ( khớp nối – trục vít ):
Chọn ổ đũa nón đỡ chặn ở đầu trục vít và khớp nối vì loại ổ này chòu đồng
thời được các lực hướng tâm và dọc trục tác dụng về cùng 1 phía .ổ này có thể
tháo được ( tháo rời vòng ngoài ). Thường lắp 2 ổ đặt đối nhau, nhờ vậy mà có
thể cố đònh trục theo 2 chiều .Nhưng ổ đũa nón đỡ chặn không cho phép vòng
quay ổ bò lệch, vì vậy trục phải đủ cứng và lắp phải cẩn thận.
Ổ đũa nón đở chặn được dùng rộng rải trong ngành chế tạo máy (sau ổ bi
đỡ)
Giá thành không đắt hơn nhiều so với ổ bi đỡ, nhưng có độ cứng vững lớn.

Dùng ổ này có thể giảm độ võng và độ nghiêng của trục, và rất thuận tiện khi
tháo lắp .
- Hệ số khả năng làm việc của ổ , theo công thức (8.1) , trang 158, tài liệu
[7].
C = Q (n.h )0,3 < Cbảng.

(21)

24


-

Trong đó:

-

Số vòng quay thực tế của trục vít n =

n dc 980
=
= 31,1 vòng/phút.
i
31,5

Thời gian phục vụ của ổ :
h = 8000 h.
Tải trọng tương đương ( daN ) : Q = R . KV. Kn.Kt (22)
Trong công thức này :
m : Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm.

Tra bảng (8.2), trang 161, tài liệu [7] : m = 1,5.
- Kt : Hệ số tải trọng động.
Tra bảng (8.3), trang 162, tài liệu [7] : Kt = 1.
- Kn : Hệ số nhiệt độ.
Tra bảng (8.4), trang 163, tài liệu [7] : Kn=1.
- KV : Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay.
Tra bảng (8.5), trang 162, tài liệu [7 ] : KV=1.
- R : Tải trọng hướng tâm ( tổng phản lực gối đỡ ), daN.
Tải trọng tác dụng lên trục ở đầu vít gồm phản lực tại đầu nhòp thứ
nhất của vít, và do mômen xoắn mà động cơ truyền cho trục
Từ biểu đồ nội lực N z ta có R = 395,06 kG.
-

Vậy

Q = R.KV. Kn.Kt = 395,06.1.1.1 = 395,06kG.
⇒ C = 395,06 (28,66.8000)0,3= 203104,9

Dựa vào hệ số khả năng làm việc của ổ chọn ổ đũa côn đỡ chặn.
Theo ΓOCT 333- 59 ta chọn ổ đỡ côn có kí hiệu 2007122 trang 122 tài liệu
[8] có Cbảng= 290000

Kí hiệu ổ

Các thông số kích thước của ổ:
D

D

B

C

T

rmax

32

40,5 ÷ 41,5

4,5

7222

120

200

38

D1max

d1min

A

β0

Hệä số C

nmax
( vg/ph )

188

122

9

15

360000

1600

Khối
lượng
4,5

25