Đồ án chi tiết máy : THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MỘT CẤP

1

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MỘT CẤP
( Loại hộp: Hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng)
Số liệu cho trước:
1.Lực kéo băng tả: F = 12000 N
2.Vận tốc băng tải: V = 0,28 m/s
3. Đường kính tang:D = 125 mm
4. Thời gian phục vụ: lh = 15000 giờ
5. Số ca làm việc: 2 ca
6. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: α = 45°
7.Đặc tính làm việc: va đạp nhẹ
PHẦN I: PHẦN THUYẾT MINH
1.1. Chọn động cơ.
1.1.1. Công suất cần thiết.
Công suất trên trục công tác
F .V
Pt = 1000 (KW)

2.11[1]

12000.0,28
= 1000.0,85 = 3,95 KW

Hiệu suất của hệ thống:
Tra bảng 2.3[1] ta có:
Hiệu suất khớp nối
Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

η k = 0,99

η br = 0,95

Hiệu suất bộ truyền đai

η đ = 0,95

Hiệu suất một cặp ổ lăn

η ol = 0,99

Hiệu suất một cặp ổ trượt
Hiệu suất truyền động của hệ thống η là
1

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

η ot = 0,98


2

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
η = η k .η br .η đ .(η ol ) 2 .η

2.9[1]

ot

=0,99.0,95.0.95.0.992.0,98=0,85
1.1.2. Số vòng quay đồng bộ của động cơ.
Số vòng quay trên trục công tác:
nlv =

=

60000.V
π .D (vg/ph)

2.16[1]

60000.0,28
= 42,78
3,14.125
(vg/ph)

Tỉ số truyền chung ut của hệ thống dẫn động:
Tra bảng 2.4[1] chọn sơ bộ tỉ số truyền của từng bộ truyền trong hệ thống:
Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 1 cấp: uh = 3
Bộ truyền đai:

un = ud =4

Tỉ số truyền chung của hệ thống:
Ut = uh.ud

2.15[1]

= 3.4 =12

Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ:
nsb = nlv.ut

2.18[1]

= 42,78.12 = 513,36 (vg/ph)
1.1.3. Chọn động cơ.
Điều kiện chọn động cơ
Công suất động cơ Pdc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn:
Pdc ≥ Pct
ndb ≈ nsb
Chọn động cơ:
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = 513,36 (vg/ph)
Công suất cần thiết trên trục động cơ: Pct = 3,95 (kW)
2

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

2.19[1]


3

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

Ta nên sử dụng động cơ A ( chế tạo trong nước,dễ kiếm,giá thành không cao)
Tra bảng phụ lục P1.1[1]. Chọn động cơ có ký hiệu 4A132S8Y3 có các thông
số sau:
Công suất động cơ: P = 4,0(kW)

Số vòng quay động cơ: n = 720(vg/ph)
Kiểm tra điều kiện động cơ:
Tk/Tnd=1,8>K=Tmm/max(T1,T2)=1,4
1.2. Phân phối tỉ số truyền.
1.2.1. Tính lại tỉ số truyền chung
Ut =
=

ndc
nlv
720
= 16,83
42,78

1.2.2. Phân phối tỉ số truyền chung.
Chọn un = 4 tra bảng 2.4[1]
Ta có : u t = un.uh
uh: Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc
un: Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài
u t 16,83
=
= 4,20
4
Vậy : uh = u n

1.3. Tính các thông số trên trục.
1.3.1 Công suất.
Công suất trên trục công tác là:
Pt =

F .V 12000.0,28
1000 = 1000
=3,36(kW)

Công suất động cơ trên trục 2 là:
3

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

3.23[1]


4

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

P2

=

Pt
3,36
=
= 3,57
n đ .η ol 0,95.0,99
(kW)

Công suất động cơ trên trục 1 là:
P1

=

P2
3,57
=
= 3,79
nol .η br 0,99.0,95
(kW)

Công suất động cơ là:
Pđc

=

P1
3,79
= 3,86
n kn .η ol = 0,99.0,99
(kW)

1.3.2. Số vòng quay
Số vòng quay của động cơ là:
nđc =720 (vg/ph )
Số vòng quay của trục 1 là:
n1

=

n dc

720
u d = 4 = 180 (vg/ph )

Số vòng quay của trục 2 là:
n2

=

n1
180
=
= 42,85
u h 4,20
(vg/ph)

Số vòng quay của trục công tác là:
nt = n2 = 42,85 (vg/ph )
1.3.3. Mômen xoắn
Mômen xoắn của động cơ là:
Tđc

=

9,55.10 6.Pdc
9,55.10 6.3,86
=
= 51198
ndc
720
(Nmm )

Mômen xoắn của trục 1 là:
9,55.10 6 P1
9,55.10 6.3,79
=
=
= 201080
n1
180
T1
(Nmm)

Mômen xoắn của trục 2 là:
4

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


5

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
9,55.10 6 P2
9,55.10 6.3,57
=
= 795647
n
42,85
2
T2 =

(Nmm)

Mômen xoắn của trục công tác là:
9,55.10 6 Pt 9,55.10 6.3,36
=
= 750070
nt
42,78
Tct =
(Nmm

1.4. Bảng kết quả tính toán
Trục Động cơ
Thông số
Tỷ số truyền u
Số vòng quay v/ph
Công suất kW
Mômen xoắn N.mm

uđ =4
720
3,86
51198

I

180
3,79
201080

II
uh=4,20
42,85
3,57
795647

Công tác

42,78
3,36
750070

PHẦN HAI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MAY
I.TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI
1.1.Chọn loai đai
Bộ truyền đai det,chịu tải trọng va đập vừa phải,góc nghiêng đường nối tâm
giưa hai trục bánh đai so với phương ngang một góc là450
Chọn loai đai vải cao su có các đặc tính:
Bền,dẻo,làm việc thích hợp ở chổ ẩm ướt
Ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm
1.2.Xác định đường kính bánh đai
1.2.1 Đường kính bánh đai nhỏ
Theo hinh 4.1 chọn tiết diên đai thang B
Theo bảng 4.13 chọn đường kính banh đai nhỏ d1=220mm
5

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

6

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
Van toc đai v= π . d1.n1/60000=

=

3,14.220.180
= 2,0
60000
m/s

Nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax=25m/s
Theo công thức(4.2)vơi ε =0,02 đường kính bánh đai lớn
d2=ud1(1- ε )=4.220(1-,002)=862mm
Theo bang 4.26 chọn đường kinh tieu chuẩn d2=900mm
Như vậy tỉ số truyền thực tế ut=d2/[ d1(1- ε )]=

=

900
= 4,17
220(1 - 0,02)

∆u =(ut-u)/u=(4,17-4/4).100%=0,425<4%

Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a=d2=900
Theo công thức 14.4 chiều dài đai
L=2a+0,5 π ( d1+ d2)+ ( d2- d1)2/4a
2.900+0,5.3,14(220+900)+(900+220)2/(4.900)=3686mm

Theo bảng 4.13 chon chiều dài đai tiêu chuẩn l=3550mm
Nghiệm số vòng chạy cua đai trong 1s theo (4.15)
I=v/l=2,0/3,55=0,56<10/s
Tính khoảng cách trục theo chiều daì tren cua l=3550mm
theo(4.6)

a=( λ +

λ + 8a
2

2

)/4 với λ =3550-0,5.3,14(220+900)/2=2670,8

∆ =(d2-d1)/2=(900-220)/2=34
2

a=(2670,8+

2670,8 − 8.340

2

)/4=1290mm

theo(4.7)góc ôm λ =180-57(d2-d1)/a=180-57(900-220)/1290=1490> α 1200
1.3.xác định số đai z:theo công thức (4.16)
Z=p1kd/([po]c α c1cucz)
-Theo bảng 4.7 kd=1,5

-Với α 1=1500

c2=0,91(bảng 4.15)

-với l/l0=2500/2500=1

: c1=1,14

6

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


7

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
-theo bảng 4.19

[p0]=1,20kw (v=1,5m/s,d1=160mm)

-p1/[p0]=3,79/120=3,15 do đó cz=0,91
-do đó :z=3,79.1,5/(1,20.0,91.1.1,14.0,91)=5,01 ;lấy z=5 đai
chiều rộng bánh đai theo 4.17 và bảng 4.21 B=(z-1)t+2e
=(5-1)19+2.12,5=101 mm
Đường kính ngoài của bánh đai da=d+2h0=220+2.4,2=228,4mm
Xác đinh lực căng ban đàu và lực tác dung lên trục
Theo(4.19) F0=780p1kd/(yc α z)+Fv
Trong đó Fv=9mv2 (định kì điều chỉnh lực căng)
với pm=0,178kg/m (bang4.22)

Fv=qm.v2=0,71N,do đó
Fo=780.3,79.1,5/(2.0,91.5)+o,71=487N
-theo 4.21 lực tác dụng lên trục
Fr=2 Fosin( α 1/2)=2.4875sin(1490/2)=4692 N
1.4.Bảng thông số bánh đai
Thông số
Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai lớn
Chiều rộng bánh đai
Chiều dài đai
Khoảng cách trục
Lực tác dụng lên trục
1.5.Hình vẽ sơ bộ bánh đai

7

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

Giá trị
d1(mm)
d2(mm)
B(mm)
l (mm)
a (mm)
Fr (N)

220
900
110

3550
1290
4692


8

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC
Các thông số đầu vào:
Công suất trên trục: P1= 3,79kw
Số vòng quay trục I: n1= 180v/ph
Số vòng quay trục II: n2 = 42,85 v/ph
Tỷ số truyền: i = uh= 4,20
Mômen xoắn trên trục I: T1= 201080n.mm
2.1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

8

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


9

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
0Tra bảng 6.1[1] ta có: do h
ộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên ta chọn:
-Bánh lớn chọn thép 45 thường hóa

-Bánh nhỏ chọn thép 50 thường hóa
+Cơ tính của thép 45 thường hóa
σb2= 600 MPa, σch2= 340 MPa, HB= 180
+Cơ tính của thép 50 thường hóa
σb1= 640MPa, σch1= 350 MPa, HB= 210
2.2.Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
a. Chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
NHO = 30H2,4HB
Vậy ta có: + NHO1 = 30.1902,4 = 8,8.106
+ NHO2 = 30.1802,4 = 7,7.106
b. Chu kì thay đổi ứng suất tương đương:
Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên ta có:
NHE = NFE = 60c.n.lh
Vậy ta có: + NHE1 = NFE1= 60.1.152,5.12000=109.106
+ NHE2 = NFE2 = 60.1.53,51.12000=38.106
c. Hệ số tuổi thọ:
Do NHE > NHO và NFE > NFO → KHL= KFL = 1
d. Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải:
Do bộ truyền đặt tải 1 phía, nên ta chọn KFC = 1
e. Ứng suất giới hạn:
Tra bảng 6.2 [1] ta có: đối với thép thường hóa có độ rắn HB= 180…350 thì
δ0Hlim= 2HB + 70 ; SH= 1,1 ; δ0Flim= 1,8HB ; SF= 1,75
δ0Hlim1= 2.190 +70 = 450 (MPa) ; δ0Flim1=1,8.190=342 (MPa)
9

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


10

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
δ0Hlim2= 2.180 + 70=430 (MPa) ; δ0Flim2 = 1,8.180=324 (MPa)
2.2.1.Ứng suất tiếp xúc cho phép
[δH]1 = δ0Hlim1.KHL/SH= 450.1/1,1=409,09 MPa
[δH]2 = δ0Hlim2.KHL/SH = 430.1/1,1=390,9 MPa
2.2.2.ứng suất uốn cho phép
[δF]1 = δ0Flim1.KFL/SF= 342.1/1,75=195,4 MPa
[δF]2 = δ0Flim2.KFL/SF= 324.1/1,75=185 MPa
2.2.3.ứng suất quá tải cho phép
[δH]max1=2,8. σch1=2,8.350=980 MPa
[δH]max2=2,8. σch2=2,8.340=952 MPa
[δF]max1=0,8. σch1= 0,8.350=280 MPa
[δF]max2=2,8. σch2= 0,8.340=272 MPa
2.3. Chiều dài côn ngoài
Re= KR

u 2 + 1 3 T1 K Hβ /[(1 − K be ) K be u[δ H ] 2 ]

Với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng bằng thép ta chọn:
+KR= 0,5.Kd với Kd= 100 MPa1/3 → KR= 0,5.100=50 MPa1/3
+Kbe=0,25 ( với Kbe= 0,25…0,3)
+Kbeu/(2- Kbe) = 0,25.2,85/(2-0,25) =0,4
Trục bánh răng lắp trên ổ bi, sơ đồ I, HB < 350 tra bảng 6.1[1] , ta chọn
K Hβ

= 1,14

T1= 405796,7 (Nmm)

→ Re= 522,35 mm
2.4. Các thông số ăn khớp
2.4.1.Số răng bánh nhỏ

10

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


11

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
2
2
de1= 2Re/ 1 + u = 2.522,35/ 1 + 4,20 =458,13 mm , do đó tra bảng

6.22[1] được: z1p= 27. Với HB< 350, z1 = 1,6z1p=1,6.27= 43,2 , ta lấy z1=
43
+ Đường kính trung bình và modun trung bình:
dm1=(1-0,5Kbe)de1= (1-0,5.0,25)345,8=302,57 mm
mtm=dm1/z1=302,57/43= 7,03 mm
+ Modun vòng ngoài:
mte= mtm/(1-0,5Kbe)= 7,03/(1-0,5.0,25)=8,03 mm
theo bảng 6.8[1] lấy trị số mte= 8 mm
mtm=mte(1- 0,5Kbe)= 8(1- 0,5.0,25)= 7 mm
z1= dm1/mtm= 302,57/7= 43,2 . Lấy z1= 43 răng
2.4.2.Số răng bánh lớn
z2= u.z1= 4,20.43=180,6 . lấy z2= 180răng
Từ đó ta có tỉ số truyền um= z2/z1= 180/43=4,18

*** Góc côn chia:
+ δ1= arctg(z1/z2)= arctg(43/180)=13,4550 = 13043’55’’
+ δ2 = 900- δ1 = 900 -13,4350 = 76,5650 = 76056’5’’
Theo bảng 6.20[1] , với z1= 43 chọn hệ số dịch chỉnh đều x1= 0,22 ;
x2= -0,22
Đường kính trung bình cảu bánh nhỏ dm1= z1.mtm= 43.7=301 mm
Chiều dài côn ngoài :
Re= 0,5mte

z12 + z 22

= 0,5.8,03

432 + 180 2

=743,03 mm

2.5.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
11

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


12

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
2T1 K H u m2 + 1 /( 0,85bd m21u m )

σH= ZMZHZε

Theo bảng 6.5[1] có ZM= 274 MPa1/3
Theo bảng 6.12[1] với xt= x1+ x2=0 , ZH=1,76
(4 − ε α ) / 3

Z ε=

=

( 4 − 1,78) / 3

=0,86

Trong đó: εα=1,88 – 3,2(1/z1+1/z2)= 1,88 – 3,2(1/43+1/180)=1,78
*Ta có: KH= KHβKHαKHv
Với bánh răng côn răng thẳng KHα=1.
Vận tốc vòng v= πdm1n1/60000= 3,14.302,57.152,5/60000= 2,4 m/s
Theo bảng 6.13[1] , dung cấp chính xác 8
νH= δHgov

d m1 (u + 1) / u

= 0,006.61.2,4

302,57(4,20 + 1) / 4,20

=18,91

trong đó theo bảng 6.15[1] , δH=0,006 ; theo bảng 6.16[1], go= 61

KHv= 1+νHbdm1/(2T1KHβKHα)
= 1 + 17,75.129,84.302,57/(2.405796,7.1,14.1)=1,75
Trong đó: b= Kbe.Re= 0,25.519,36=129,84
Do đó: KH= 1,14.1.1,75=1,995
**Thay các giá trị vừa tìm được vào :
σH= ZMZHZε

2T1 K H u m2 + 1 /( 0,85bd m21u m )

= 274.1,76.0,86

2.201080 .1,995 4,20 2 + 1 /( 0,85 .129,84 .302,57 2.4,20)

= 118,48MPa
/////////////////2.5.Chiều dài nón L
6

≥

L

i

2

+1.3 [

1,05.10

(1 − 0,5.ψ ).i.

L

[σ ]

tx

2

K .N

] . 0,85 .

ψ n

12

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

L

( mm)
2

3.11[2]


13

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

6

≥

2

4,20

+1

3

.

[

1,05.10

2

1,4.5,05

].
(1 − 0,5.0,3).4,20.442 0,85 .0,3.42,85

= 258,20( mm)

2.6.Tính vậ tốc vòng chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
π . d tb1 . n1

V=

60.1000

=

2π .L.(1 − 0,5ψ ). n1
L

60.1000.

i

2

+1

(m / s)

3.18[2]

2.3,14.258,20.(1 − 0,5.0,3).180
60.1000.

=

2

4,20

+1

= 0,95(m / s )

Với V ≈ 1m / s chọn cấp chính xác 9 bảng 3-11[2]
2.7.Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L
Hệ số tải trọng K được xác định theo công thức
K = Ktt.Kđ

3.19[2]

Ktt Hệ số tập trung tải trọng : Ktt=1 bảng 3.12[2]
Kđ Hệ số tải trọng động: Kđ=1,45 bảng 3.12[2]
Vậy hệ số tải trọng:
K = 1.1,45 = 1,45
Khác với dự đoán ở trên là 1,4
Tính lại chiều dài nón:
3

L = Lsb.

K

K

sb

(mm)

3.21[2]

1,45
= 179,03 1,4 =181,14 mm
3

2.8.xác định môđun và số răng
Môđun: ms=(0,02…0,03)L(mm)
Lấy ms= 0,2.L(mm)
= 0,2.181,14 = 3,62 mm
Số răng bánh dẫn
13

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

3.23[2]


14

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
2L

m i

Z1 =

2

s

+1

3.25[2]

2.181,14
3,62.

=

2

4,20

+1

= 23,17

Lấy Z1 = 23 răng
Ta có:
Z2 = i.Z1

3.27[2]

= 4,20.23 = 96,6
Lấy Z2 = 96 răng
Tính chính xác chiều dài nón
2

L = 0,5.ms.

z1 + z 2

2

2

= 0,5.3,62

(mm) bảng 3.5[2]
2

23 + 96

= 178,67(mm); Chọn L = 180 mm

Chiều dài răng
b =ψ .L(mm)
L

= 0,3.180 = 54mm
Lấy b = 54 mm
Môđun trung bình

m

tb

= ms .

=

3,62.

L − 0,5b
( mm)
L
bảng 3.5[2]
180 − 0,5.54
= 3,08mm
180

2.9.Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng
Góc mặn nón lăn bánh răng nhỏ
tag ϕ =
i

1
i bảng 3.5[2]

14

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


15

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
1

= 0,365
4
,
20
=

Suy ra:

ψ

i

= 200

Số răng tương đương cưa bánh đai nhỏ

z
cosϕ
1

Ztd1 =

3.38[2]

i

23
o

= cos 20

23
= 24,4
0,939

=

Góc mặt nón lăn bánh lớn
tag ϕ = i = 4,20

bảng 3.5[2]

2

Suy ra:

ϕ

2

=

70o

Số răng tương đương của bánh lớn

z
cosϕ
2

Ztd2 =

3.38[2]

2

96
o

= cos 70

=

96
= 280 ,7
0,342

Theo bảng 3.18[2] và số răng tương đương tìm được thì hệ số dạng răng
Bánh nhỏ: y1 = 0,451
Bánh lớn: y2 = 0,517
Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ

σ

6

u1

=

19,1.10 .K .N

0,85 . y

1

2

mtb z1.n.b

≤ [σ ] u

(N/mm2)

3.35[2]

6

19,110 .1,45.3,39
2

=

0,85 .0,451.3,08 .23.180 .54

= 61,46

Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn
15

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

N/mm2 < [σ]u1= 96,4N/mm2


16

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

σ u 2 = σ u1

y
y

1

(N/mm2)

2

61,46.

=

3.40[2]

0,451
= 53,61
0,517

N/mm2 < [σ]u2= 71,29 N/mm2

2.10.Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải trong thời gian ngắn
Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

[σ ]

[ ]
[σ ] = 2,5.546 = 1365 N/mm
Bánh nhỏ:
[σ ] = 2,5.442 = 1105 N/mm
Bánh lớn:
txqt

= 2,5. σ

3.43[2]

Notx

txqt1

2

txqt 2

2

Ứng suất uốn cho phép:

[σ ]

uqt

=

0,8.σ ch

[σ ]
[σ ]
Bánh lớn:
Bánh nhỏ:

3.17[2]
= 0,8.320 = 256

uqt1

uqt 2

= 0,8.320 = 256

N/mm2
N/mm2

Chỉ cần kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn là có

[σ ]

(i +1)

6

1,05.10

txqt

=

3

2

.K .N

0,85 .b. n2

( L − 0,5.b).i

≤

[σ ]

(4,20+1)

6

1,05.10

= (180 − 0,5.54).4,20

3

2

uqt

= σ u . K qt ≤

[σ ]

= 1105 N/mm2

.1,45.5,05

0,85 .54.42,85

Kiểm nghiệm sức bền uốn

[σ ]

txqt 2

uqt

Với Kqt hệ số quá tải lấy Kqt= 2
16

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

= 343,31 ≤

[σ ]

txqt

nhỏ hơn.

3.15[2]

[ σ ]txqt2=1105 N/mm2


17

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
Bánh nhỏ:

Bánh lớn:

[σ ]
[σ ]

uqt1

= σ u1 . K qt

= 61,46.2 = 122,93 N/mm2 <
uqt 2

[σ ]

uqt1

[σ ]

uqt 2

= 256

= σ u 2 . K qt

= 53,61.2 = 107,23 N/mm2 <

= 256

2.11.Các thống số hình học chủ yếu của bộ truyền
Đường kính vòng chia (vòng lăn)
Tra bảng công thức 3.5[2]
d1 = ms1.z1 = 3,62.23 = 83 mm
d2 = ms2.z2 = 3,62.96 = 347m
Đường kính vòng đĩnh
Tra bảng công thức 3.5[2]
De1 = ms( z1 + 2cosα 1 ) = 3,62.(23 + 2.cos20o) = 90 mm
De2 = ms( z2 + 2cosα 2 ) = 3,62.(96 + 2.cos70o) = 349 mm
Đường kích trung bình
Tra bảng công thức 3.5[2]
dtb1 = d1(1 – 0,5b/L) = 83(1 – 0,5.54/180) = 70 mm
dtb2 = d2(1 – 0,5b/L) = 347(1 – 0,5.54/180) =294 mm

Góc chân răng:
Góc đầu răng :

γ =γ
1

2

= γ = arctag

∆1 = ∆2 = ∆ = arctag

Góc mặt nón chân răng:

ϕ =ϕ
i1

ϕ

i2

1

1,25 ms
L
1 ms

−γ

L

= arctag

0,25.3,62
o
=2
3,26

3,62
=
3,26 10

= 20o – 2o = 18o

=ϕ −γ
2

= arctag

= 70o -2o = 68o

17

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


18

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

Góc mặt nón đĩnh răng :

ϕ =ϕ
e1

ϕ

e2

1

+∆

= 20o + 1o = 21o

=ϕ + ∆
2

= 70o + 1o = 710

2.12.Tính lực tác dụng
Sử dụng công thức 3.51[2] ta có
Đối với bánh nhỏ:
Lực vòng:

P

1

=

2 M x1

d

P

Lực hướng tâm:
Lực dọc trục:

P

TB1

a1

r1

=

=

2M x

mtb . z1

2.141463,5
= 3917,57
= 3,14.23
N

P tagα . cosϕ
1

= P1 tag .sin ϕ1
α

1

= 3917.tag20o.cos20o = 1339,6 N

= 3917.tag20o.sin20o = 487,6 N

Đối với bánh lớn
Lực vòng: P2 = P1 =3917 N
Lực hướng tâm: Pr2= Pa1 = 337 N
Lực dọc trục: Pa2 = Pr1 =924 N
2.13.Bảng thông số của bánh răng
Tên thông số

Bánh

Bánh lớn

nhỏ
Chiều dài nón L
Mô đun trên mặt nón lớn ms
Mô đun trung bình mtb
Góc mặt nón lăn (mặt nón chia) ϕ
Đường kính vòng lăn (vòng chia ) d

Đường kính vòng lăn (vòng chia ) trung bình dtb
Đường kính vòng đĩnh (khi chiều cao đầu răng h=ms )
Góc chân răng γ (khi chiều cao răng h =1,25 ms)
Góc đầu răng ∆ ( khi chiều cao đầu răng h’ = ms)
Góc mặt nón chân răng
Góc mặt nón đĩnh răng
Bề rộng bánh răng
18

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

180
3,62
3,08
20o
83
70
90

70o
347
294
349
2o
1o

18
21
54

68
71
54


19

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC ,THEN, Ổ LĂN,KHƠP NỐI
I. THIẾT KẾ TRỤC
1.1.Chọn vật liệu
Dùng thép 45 thường hóa
Tra bảng 6.1[1] ta có:
Độ rắn HB = 200 , Giới hạn bền σ b

= 600 MP

, Gới hạn chảy σ ch

= 340MP

1.2.Tính sơ bộ trục
1.2.1.Tính sơ bộ đường kính trục
Đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức
3

d=

T
0,2.[τ ] mm

10.9[1]

mômen xoắn T (N/mm2)
Ứng suất cho phép [τ ] = 20…35 N/mm2 vì vật liệu trục là thép 45
Đối với trục I:
3

d1 =

T1
201080
=3
= 32,24mm
0,2.[τ ]
0,2.30

Lấy d1 = 32 mm
Đối với trục II:
3

d2 =

T2
795647
=3
= 50,99mm
0,2.[τ ]

0,2.30

Theo bảng 10.2[1] với d2 = 50 mm ,d1 = 32 ta chon sơ bộ bề rộng ổ lăn vơi
gia trị trung bình Bo = 21 mm
3.2.2.Tải trọng tác dụng lên trục
Bộ truyền bánh răng
Ft1 = Ft2 = 2703 N; Fr1 = Fa2 = 924; Fa1 = Fr2 =337 N
19

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


20

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
Bộ truyền đai : Rđ = 1288 N
3.3.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
3.3.1.Các yếu tố về kích thước của hộp giảm tốc
Chiều dài moayơ bánh đai:
lm = (1,2…1,5)d1 (mm)

10.10[1]

= ( 1,2…1,5). 28 = 33,6 … 42 mm
Chọn lm = 36 mm
Chiều dài moay ơ lắp nữa khớp nối:
lm = (1,4…2,5)d2 (mm)

10.13[1]

= (1,4 …2,5).40 = 56 …100
Các kích thước khác tra bảng 7.1[2] ta có:
Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của vỏ hộp: a = 10
mm
Khoảng cách giữa các chi tiết quay: l1= 10 mm
Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của vỏ hộp: l2 = 10 mm
Chiều rộng ổ lăn: Bo = 21 mm
Chiều cao của nắp và đầu bu lông: l3 = 20 mm
Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp: l4 = 15 mm
Khoảng cách giữa các gối đỡ trục bánh răng nhỏ:
L’= 2,5..3)d1 = ( 2,5… 3).28 = 70… 84 mm
Chọn l’ = 77 mm
Khe hở giữa trục và bánh răng: l7 = 20 mm
3.3.2.Khoảng cách giữa các điểm đặt lực
Trục I:
Khoảng cách điểm đặt lực từ bộ truyền đai đến ổ lăn A
a1 = bđ/ /2 + l4 + l3 + Bo/2 = 70/2 + 15 + 20 + 21/2 = 80.5 mm
Khoảng cách từ điểm đặt lực của bánh răng côn đên ổ lăn B
20

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


21

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
c1 = Bo/2 + l2 + a + ( bbr – 0,5.bbr.cos ϕ ) = 21/2 + 10 + 10 + (54 – 0,5.54.cos
20o ) = 60 mm

Khoảng cách giữa hai ô lăn: b1= 77 mm
Trục II:
Khoảng cách từ ổ lăn A2 đến điểm đặt lực chổ bánh đai
a2 = Bo/2 + l2 + a + 0,5(De1+dtb1) = 21/2 +10 +10 + 0,5(130 + 105) =147mm
Khoảng cách từ điểm đặt lực của bánh răng đến ổ lăn B2:
b2 = Bo/2 + l1 + a + ( bbr – 0,5.bbr.cos ϕ )
= 21/2 + 10 + 10 + ( 54 – 0,5.54.cos70o ) = 75 mm
1.4.xác định phản lực tại các gối đỡ, mômen xoắn và đường kính trục tại
các tiết diện nghuy hiểm
1.4.1.Trục I
1.4.1.1.Phản lực tại các gối đỡ
Theo phương Y:

∑ MAy = R
⇒ R BY =

F

d

. cos α .a1 + R By.b1 − F r1 (b1 + c1) + F a1 . d tb1 = 0
2

r1

(b1 + c1) − Rđ . cos α .a1 − F a1 d tb1
2
b1

o

⇒

R

BY

=

924(77 + 60) − . cos 30 .80 ,5 − 337
77

⇒ R AY = R đ . cos α + R BY − F r1

105
2 =

247,91 N

= 1288.cos300 + 247,91 – 924 = 439,5 N

Theo phương X:

∑ MAx = R
⇒

R

Bx

=F

d

. sin α .a1 + R Bx.b1 − F t1 (b1 + c1) = 0

t1

(b1 + c1) − Rđ . sin α .a1
b1

o

=

2703.( 77 + 60) − 1288 . sin 30 .80 ,5

21

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

77

= 4135,84 N


22

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

⇒ R Ax = R đ . sin α + R BX − F t1

= 1288.sin30o + 4135,84 – 2703 = 2076,95 N

4.1.1.2.Tính moomen xoắn tại các tiết diện nghuy hiểm
Theo phương Y:
Tai z =[0;a1] thì: M y ( n− n )

=

R

đy

. cos α .a1

= 1288.cos30o.80,5 = 89805,95 N.mm

Tại z = [a1;b1]

M

Y ( m− m)

=

F

r1

.c1

= 924.60 = 55440 N.mm

Theo phương X:
Tai z = [0;a1] : M X ( n−n )
Tai z = [a1;b1]:

M

=

X ( m−m)

R
=

đ

. sin .a1

F

t1

.c1

= 1288.sin300.80,5 = 51851 N.mm

= 2703.60 =162180 N.mm

Theo phương Z:
Mt = 0,5.dtb1.Ft1 = 0,5.2703.105 =141907,5 N.mm
4.1.1.3.Đường kính trục tại các tiết diện nghuy hiểm
Đường kính trục tại các tiết diện nghuy hiểm được tính theo công thức
d =3

M

TĐ

0,1.[τ ] (mm)

10.9[1]

[τ ] = 50 N/mm2 - ứng suất xoắn cho phép
MTĐ - mômen xoắn

M

TĐ

=

M

2

2

2

x + M y + 0,75. M T

N.mm

7.4[2]

Tại tiết diện mặt cắt n-n:

M

TĐ

d =3

=

2

2

89805,95 + 51851 + 0,75.141907,5
2

= 160800 ,93

N.mm

160800 ,93

= 31,8mm
0,1.50

Tại tiết diện mặt cắt m-m:

M

=
TĐ

2

162180 + 55440 + 0,75.141907,5
2

2

22

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

= 210901

N.mm


23

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

d =3

210901
= 34,81mm
0,1.50

Tai tiết diện chổ lắp bành răng và bánh đai:

M

2

TĐ

d =3

= 0,75.141907,5 = 122895 ,5

N.mm

122895,5
= 29,08mm
0,1.50

Từ những tính toán trên phát từ yếu tố công nghệ, ta có thể lựa chọn đường
kính trục I như sau:
Đường kính thân trục : d = 30 mm
Đường kính ngỗng trục d = 35 mm
Đường kính vai trục : d = 40 mm
1.4.1.4.Biểu đồ nội lực:

23

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2


24

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

1.4.2.Trục II
1.4.2.1.Phản lực tại các gối đỡ
Phương X:
∑ M X A = F t 2 .a 2 − R BX ( a 2 + b 2) = 0

⇒ R BX =

R

AX

=

F

F

t1

.a 2

a 2 + b2
t2

=

2703.147
= 1789 ,82
147 + 75
N

− R BX = 2703 − 1789 ,82 = 913,2

24

GVHD: ngo thanh trung
SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

N


25

Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải
Phương Y :
∑MY A =

⇒ R BY =

R

=

AY

R

F

F
BY

r2

r2

.a 2 + F a 2

dtb 2
− R By (a 2 + b 2) = 0
2

312
.a 2 + F a 2 d tb 2 337.147 + 924.
2 =
2 = 872 ,44
a 2 + b2
147 + 75
N

− F r 2 = 872 ,44 − 337 = 535,4

N

1.4.2.2.Mômen xoắn tại các tiết diện nghuy hiểm
Chỉ xét tạitiết diện lắp bánh răng
Theo phương X:
MX = RAX.a2 = 913,2.147 = 134236,82 N.mm
Theo phương Y:
Tại z = [ 0; a 2[ :
MY = RAY.a2 = 535,4.147 = 78710,55 N.mm
Tại z = [ 0; a 2] :

d
MY = RAY.a2 – Fa2

tb 2

2

= 535,44.147- 924 0,5.312.= - 65433,45 N.mm

Theo phương Z:
MT = 0,5.Ft2.dtb2 = 0,5.2703.312 = 421668 N.mm
1.4.2.3.Đường kính trục tại tiết diện nghuy hiểm
Tại tiết diện lắp bánh răng:

M

=
TĐ

d =3

2

2

134236,82 + 78710,55 + 0,75. 421668

414909,56
= 43,62mm
0,1.50

Tại tiết diên lắp ổ lăn:

M

2

TĐ

= 0,75. 421668 = 365175

N.mm

25

GVHD: ngo thanh trung

SVTH: Nguyễn Minh Quế - Lớp 09C2

2

= 414909,56

N.mm