thiết kế bộ dẫn động thang máy

GVHD: Ths Trần Đình Sơn
h = 58

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Trong các siêu thị - khu vui chơi giải trí, các công trình thấp tầng nhưng
diện tích rộng đông người đi lại. Phương tiện đi lại lúc này được chọn chủ yếu
là thang cuốn. Một loại phương tiện di chuyển đơn giản thông thoáng và lưu
lượng người rất đông.
Về cơ bản, thang cuốn là thiết bị vận chuyển người, hàng hóa dạng
băng tải. Mỗi mắc xích thang có hai dãy con lăn, nhờ vào hai dãy con lăn này
khi trượt trên hai băng dẫn hướng khác nhau mà các mắc xích thang có thể
tạo nên các bậc thang khi di chuyển trên đoạn đường làm việc của thang
Mỗi bậc thang đều lắp trục, các trục này nối các thanh răng. Trục này
có bánh xe hoặc con lăn, những bánh xe đó đăt trên một mặt dây xích kim
loại, mặt ngoài xích này có bọc 1 giá kim loại.
Ở mỗi đầu thang cuốn bậc thang đều nằm ngang như vậy người đi
thang có thể dễ dàng bước lên bước xuống thang. Khi các bậc thang chuyển
động lên, xuống thì chúng tự giương lên trông giống như các bậc thang thông
thường. khi bậc thang di chuyển tới điểm cao nhất hoặc thấp nhất nó tự động
chuyển về vị trí nằm ngang.
Dưới sàn gầm nhà ở đỉnh đầu thang cuốn có một số bánh xe răng hệt
như bánh răng ở lip xe đạp.Các răng của bánh răng ăn vào vòng xích của xích
lăn và kéo nó chuyển động quay vòng, qua đó kéo các bậc thang chạy theo quỹ
đạo. Bánh răng ở đỉnh đầu thang cuốn được dẫn động bằng một động cơ đặt
dưới gầm sàn nhà
Khuôn dẫn hướng cũng ngoài nhiệm vụ dẫn hướng ra thì nó còn giúp
cho các con lăn trên mắc xích thang dễ dàng ăn khớp với bánh răng bị dẫn và
bánh răng dẫn tạo ra chuyển động liên tục luân phiên thành vòng khép kín
của cụm mắc xích thang . Nhờ đó có thể tạo nên chiều chuyển động lên hay
xuống của thang

Trên đỉnh hàng rào có tay vịn là một mặt dây cao su hoặc kim loại nối
hai đầu thành vòng kín cùng chuyển động với bậc thang. Người đi thang vịn
vào đó để giữu thăng bằng.
Thang cuốn đầu tiên trên thế giới được cấp bằng sáng chế tại Mỹ năm
1859,nhưng lúc đó thang cuốn chưa được sản xuất hàng loạt để bán. Năm
1891, mới chế tạo thành công nhiều thang cuốn tự động có giá trị thực dụng.
Thang cuốn hiện đại ngày nay thường làm có hai chiều lên xuống.
Ở đồ án này ta chỉ thiết kế hệ dẫn động của thang cuốn
1


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SƠ BỘ CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC
Băng thang chuyển động luân phiên lên trên hay xuống dưới liên tục là
nhờ vào sự ăn khớp của mắc xich bậc thang với tang băng thang theo kiểu ăn
khớp xích con lăn. Do đó, các thông số của băng thang được tính dựa theo
kiểu truyền động xich.
Bước mắt xích thang t là thông số chính của xích thông số này được các
hãng sản xuất thang cuốn tiêu chuẩn hóa.
Ta chọn bước mắt xích thang: t = 300(mm) theo tiêu chuẩn của hãng
Hitachi
Ta có, độ dài băng thang là 15m có thể coi đó cũng là khoảng cách (A)
giữa hai tang băng thang
Do hai tang của băng thang có cùng đường kính và số răng. Ta chỉ cần
tính cho một tang. Đồng thời, bước mắt xích thang lớn nên ta chọn chế độ làm
việc cứ 4 răng trên tang băng thang sẽ ăn khớp với một bước mắt xích thang.
Số răng của tang băng thang càng ít thì mắc xích băng thang càng
nhanh mòn, va đập của mắc xích vào răng tang cang tăng băng thang làm
việc ồn.Vì tốc
độ của băng thang là 0,8 m/s nên dựa vào bảng 6-3 trang 105 của sách Thiết

kế chi tiết máy, ta chọn số răng cho tang băng ứng với tỷ số truyền bằng 1 loại
xích ống con lăn là: Z=30 và bước xích t của xích là t = = 75(mm)
Đường kính vòng chia của tang băng thang là :
= = 718 (mm) = 720(mm)
Số vòng quay của băng thang là :
= = 21.3(v/ph) = 21(v/ph)
Với yêu cầu thiết kế hệ dẫn động thang cuốn cho tối đa 40 người, tốc độ
băng thang là 0,8m/s, góc nghiêng , độ rộng 1,2m và chiều dài 15m ( giả sử
mỗi người nặng 60 kg) thì tải trọng tác dụng lên cầu thang trong một thời
điểm là :
2


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

P= 40x60x10 = 24000(N)

L
F

H

Lực kéo băng tải thang:

P

F= Pxsin=12000(N)

Công suất băng thang:
N = = = 9,6 (kW)

3


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
CHƯƠNG 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
VÀ TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG
3.1 Các loại động cơ:
3.1.1. Động cơ điện một chiều:
Động cơ điện một chiều kích từ mắc song song hoặc nối tiếp và hệ
thống cơ - máy phát ( dùng dòng điện kích từ điều chỉnh) cho phép thay đổi trị
số của momen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng (3:1 đến 4:1 đối với
động cơ điện 1 chiều và 100:1 đối với hệ thống cơ - máy phát) đảm bảo khởi
động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó được sử dụng rộng rãi.
Nhược điểm của loại động cơ này là đắt, riêng động cơ điện 1 chiều
khó kiếm và phải tăng vốn đầu tư vào thiết bị chỉnh lưu.
3.1.2. Động cơ điện xoay chiều:
a. Động cơ 3 pha đồng bộ:
Ưu điểm của loại động cơ này là hiệu suất cao, hệ số cosθ cao, hệ số quá
tải lớn , vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc hệ số tải trọng
Nhược điểm của động cơ này là thiết bị tương đối phức tạp, giá thành
tương đối cao vì cần phải có thiết bị phụ để khởi động động cơ
Vì vậy Động cơ 3 pha đồng bộ thường được sử dụng trong trường hợp
hiệu suất động cơ và hệ số cosθ có vai trò quyết định cũng như cần đảm bảo
chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc
b. Động cơ không đồng bộ 3 pha:
Gồm 2 kiểu: roto dây quấn và roto ngắn mạch
Động cơ không đồng bộ 3 pha Roto dây quấn cho phép điều chình vận
tốc trong một phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ
số công suất thấp , giá thành cao, kích thước lớn, vận hành phức tạp, dùng

thích hợp khi cần điểu chỉnh trong một phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích
hợp của một dây chuyền công nghệ

4


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Động cơ không đồng bộ 3 pha Roto ngắn mạch có kết cấu đơn giản, giá
thành tương đối hạ, dễ bảo quản và làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào
lưới điện 3 pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điuểm của nó là hiệu
suất và hệ số công suất thấp hơn Động cơ 3 pha đồng bộ, không điều chỉnh
được vận tốc.
Nhờ có những ưu điểm cơ bản này, ta chọn động cơ không đồng bộ 3
pha Roto ngắn mạch làm động cơ kéo cho hệ dẫn động thang cuốn.
3.2. Các loại hộp giảm tốc
3.2.1. Hộp giảm tốc bánh răng trụ
Hộp giảm tốc bánh răng trụ được dùng nhiều hơn cả nhờ các ưu điểm:
tuổi thọ và hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, có thể sử dụng trong một phạm vi
rộng của vận tốc và tải trọng.
Loại bánh răng trong hộp giảm tốc có thể là: thẳng, nghiêng hoặc chữ
V. Phần lớn các hộp tốc có công dụng chung dùng răng nghiêng nhờ khả năng
tải lớn hơn và vận tốc làm việc cao hơn so với răng thẳng. Bánh răng chữ V do
chế tạo phức tạp nên ít sử dụng hơn, chủ yếu trong trường hợp tải nặng và
không cho phép lực dọc trục lớn tác dụng lên ổ. Số cấp của hộp giảm tốc được
chọn tùy thuộc tỉ số truyền chung của hộp.
a. Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp ( hình 3.1.a)
Được sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7-8 (nếu dùng bánh răng trụ răng
thẳng thì u ≤ 5). Nếu dùng tỉ số truyền lớn hơn, kích thước và khối lượng hộp
giảm tốc sẽ lớn hơn so với hộp giảm tốc 2 cấp.
b. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ( hình 3.1.b,c,d)

Được sử dụng nhiều nhất, tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường
từ 8 đến 40. Chúng được bố trí theo 3 sơ đồ:
1. Sơ đồ khai triển (hình 3.1.b) : Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất
nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, do đó
5


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
làm tăng sự phân bố không tải trọng trên chiều dài răng. Vì vậy cần chú ý
thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt là trong trường hợp các bánh răng được nhiệt
luyện đạt độ rắn cao và chịu tải trọng thay đổi, vì khi đó khả năng chạy mòn
của bánh răng rất kém.
Tuy nhiên vì kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụng nhiều
trong thực tế, ta chọn hộp giảm tốc loại này cho hệ dẫn động thang cuốn
2. Sơ đồ phân đôi ( hình 3.1d) : Công suất được phân đôi ở cấp nhanh
(hình 3.1.d) hoặc cấp chậm, trong đó hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh được
dùng nhiều hơn. Với kết cấu này, cấp chậm chịu tải lớn hơn có thể chế tạo với
chiều rộng vành răng khá lớn ( ≥ 0,5) nhờ vị trí bánh răng đối xứng với các ổ
có thể khắc phục sự phân bố không đêu tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Để tải trọng phân bố đều cho các cặp bánh răng phân đôi, người ta
dùng hai cặp bánh răng có góc nghiêng lớn (ß = 30....) và hướng răng ngược
nhau, đồng thời trong hai trục mang cặp bánh răng phân đôi, chỉ một trục
được cố định với vỏ hộp, còn trục thứ hai được đặt trên ổ tùy động) cho phép
trục này tùy ý di động dọc trục. Nếu các ổ của cả hai trục đều là ổ cố định thì
do sai số không tránh khỏi về chế tạo và lắp ghép, công suất sẽ phân bố không
đều cho các cặp bánh răng của cấp phân đôi.
So với sơ đồ khai triển, sơ đồ phân đôi có ưu điểm:
-

Tải trọng phân bố đều cho các ổ;

Giảm được sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

-

răng nhờ các bánh răng được bố trí đối xứng đối với các ổ;
Tại các tiết diện nguy hiểm của trục trung gian momen xoắn chỉ
tương ứng một nủa công suất được truyền tới trục.

Nhờ các ưu điểm trên, hộp giảm tốc loại này nói chung có thể nhẹ hơn
khoảng 20% so với hộp giảm tốc khai triển.
Tuy nhiên hộp giảm tốc phân đôi lại có nhược điểm là chiều rộng của
hộp tăng, cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết và khối lượng gia
công tăng.
6


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
3. Sơ đồ đồng trục (hình 3.1c) : Loại này có đặc điểm là đường tâm của
trục vào và trục ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt được chiều dài của
hộp giảm tốc và nhiều khi giúp cho việc bố trí gọn cơ cấu.
Tuy nhiên sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm sau:
-

Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng
vào cấp chậm lớn hơn khá nhiều so với cấp nhanh trong khi

-

khoảng cách trục hai cấp lại bằng nhau.
Phải bố trí các ổ của các trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc,

làm phức tạp kết cấu gối đỡ và gây khó khăn cho việc bôi trơn

-

các ổ này.
Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, do đó muốn
đảm bảo trục đủ bền và đủ cứng cần phải tăng đường kính trục.

Những nhược trên hạn chế phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng
trục. Chúng được sử dụng khi không cần thiết phải có hai đầu ra của trục
quay nhanh và trục quay chậm, trong khi đó lại yêu cầu bố trí gọn cơ cấu.
c. Hộp giảm tốc bánh răng trụ ba cấp ( hình 3.1.e) được sử dụng khi tỉ
số truyền u = 37....250, được bố trí theo sơ đồ khai triển hoặc phân đôi ở cấp
trung gian.
Như đã thấy trên hình 3.1, các đường tâm trục của hộp giảm tốc bánh
răng trụ 1 cấp, 2 cáp và 3 cấp thường được bố trí trên một mặt phẳng nằm
ngang. Tuy nhiên các đường tâm trục có thể bố trí trên mặt phẳng nằm
nghiêng nhằm tạo thuận lợi cho việc bôi trơn chỗ ăn khớp bằng cách nhúng
các banh răng trong dầu nhưng kết cấu vỏ hộp sẽ phức tap hơn. Hộp giảm tốc
trong mặt phẳng thẳng đứng chiếm diện tích mặt bằng nhỏ hơn được sử
dụng khi điều kiện bố trí chung của máy đòi hỏi như vậy.
Để dẫn động các trục thẳng đứng, trong thực tế còn gặp các hộp giảm
tốc bánh răng trụ có trục thẳng đứng, .loại này thường sử dụng động cơ có
bích. Rõ ràng rằng khi sử dụng các hộp giảm tốc có sơ đồ vẽ trên h.3.11, m, n,
việc bôi trơn các bánh răng và ổ phía trên sẽ gặp khó khăn.
7


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

c
e

d
b

a

8


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Hình 3.1.Một số loại hộp giảm tốc bánh răng trụ
3.2.2. Hộp giảm tốc bánh răng côn và côn trụ.
Hộp giảm tốc bánh răng côn được sử dụng khi cẩn truyền mômen xoắn
và chuyển động quay giữa các trục giao nhau, góc giữa các trục thường là
90°. Khi tỉ số truyền u ≤ 3 dùng bánh răng côn răng thẳng, với tỉ số truyền lớn
hơn (u ≤ 6) thường sử dụng bánh răng côn răng nghiêng hoặc răng cung
tròn.
Khi cần truyên mômen xoắn và chuyển động quay giữa các trục giao
nhau nhưng với tỉ số truyền lớn hơn, người ta sử dụng hộp giảm tốc bánh
răng côn - trụ hai cấp hoặc ba cấp trong đó chỉ bố trí cặp bánh răng côn ở cấp
nhanh.
Hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ hai cấp thường được bố trí theo sớ đổ
vẽ trên hình 3.2.c, ở đó các đường tâm trục được sắp xếp trong mặt phằng
nằm ngang. Cũng có thể sử dụng hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ có trục
nhanh nằm ngang và hai trục chậm thẳng đứng hoặc hộp giảm tốc bánh răng
côn - trụ có trục nhanh thẳng đứng được dẫn động bằng động cơ có bích và
hai trục chậm nằm ngang
Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ ba cấp với một cấp bánh răng côn và

hai cấp bánh răng trụ có thể bố trí theo sơ đổ khai triển hoặc đổng trục.
Hộp giảm tốc bánh răng côn- trụ hai cấp thường được sử dụng khi tỉ số
truyền u = 8... 15, còn đối với hộp giảm tốc côn - trụ ba cấp, thông thường u =
25 ... 75.
Nhược điểm của hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ là :
- Giá thành chế tạo đắt hơn (phải có dao và máy chuyên dùng để chế tạo
bánh răng côn, ngoài dung sai vẽ kích thước và răng còn phải đảm bảo dung
sai về góc giữa hai trục).
- Láp ghép khó khăn vì bộ truyền bánh răng côn rất nhạy với sự không
trùng đỉnh của các côn lăn do sai số chế tạo và láp ghép, do biến dạng của trục
9


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
khi chịu tải và do biến dạng nhiệt.
- Khối lượng và kích thước lớn hơn so với hộp giảm tốc bánh răng trụ.
Mặc dù có những nhược điểm trên đây, hộp giảm tốc bánh răng côn và
côn - trụ vẫn được sử dụng trong thực tế vì kết cấu máy nhiều khi đòi hỏi các
trục vào và ra phải được bố trí thẳng góc với nhau.

10


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

b

c

a

11


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Hình 3.2. Một số loại hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ
3.2.3. Hộp giảm tốc trục vít
Hộp giảm tốc trục vít được dùng để truyền chuyển động và mômen
xoắn giữa các trục chéo nhau.
Sơ đổ động chủ yếu của hộp giảm tốc trục vít cho trên hình 3.3, gồm :
hộp giảm tốc trục vít một cấp, hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc
trục vít - bánh răng và hộp giảm tốc trục vít hai cấp.
Hộp giảm tốc trục vít một cấp được dùng khí tỉ số truyền u = 8 ... 63
Hai loại sơ đồ hộp giảm tốc trục vít một cấp với một trục thẳng đứng có
nhược điểm là bôi trơn ổ trục thẳng đứng rất khó khăn và phải dùng kết cấu
lót kín phức tạp để đảm bảo cho dầu khỏi chảy ra ngoài, vì vậy trong thực tế ít
dùng.
Hộp giám tốc bánh răng - trục vít và hập giảm tốc trục vít - bánh răng
được sử dụng khi tỉ số truyền u = 50 ... 130, đặc biệt có thể lấy u = 480.
So với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc trục vít - bánh
răng có ưu điểm : hiệu suất cao hơn, kích thước bánh vít nhỏ hơn (bộ truyền
trục vít đặt ở cấp nhanh nên mômen xoắn nhỏ hơn) do đó tiết kiệm được kim
loại màu quý hiếm để chế tạo bánh vít. Thế nhưng hộp giảm tốc bánh răng trục vít lại có ưu điểm : Khuôn khổ kích thước hộp gọn hơn, vận tốc trượt nhỏ
hơn do đó có thể dùng động cơ quay nhanh hơn để dẫn động hộp giảm tốc,
đổng thời có thể dùng đồng thanh không thiếc rẻ hơn để chế tạo bánh vít.
Hộp giám tốc trục vít hai cấp được sử dụng khi tỉ số truyền u = 70 ...
2500, đặc biệt có thể tới 3600. Tỉ số truyền cấp nhanh nên chọn nhỏ hơn một
ít so với cấp chậm, như thế khuôn khổ kích thửớc hộp sẽ gọn hơn. Với cấp
nhanh, trục vít nên đặt trên bánh vít còn đối với cấp chậm trục vít nên đặt
dưới.

So với hộp giảm tốc bánh răng, hộp giảm tốc trục vít có ưu điểm : với
khuôn khổ kích thước nhỏ có thể thực hiện được tí số truyền lớn, làm việc êm
12


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
nhưng có nhược điểm : hiệu suất thấp, nguy hiểm về dính và mòn tăng khi bộ
truyền làm việc lâu dài, phải dùng kim loại màu hiếm và đắt tiền để chế tạo
bánh vít. Vì vậy nên sử dụng hộp giảm tốc trục vít làm việc trong những
khoảng thời gian ngán, còn nếu cấn phải làm việc lâu dài thì chỉ nên dùng hộp
giảm tốc trục vít để truyền công suất dưới 40 ... 50k.

13


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

b

14


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Hình 3.3.Một số loại hộp giảm tốc trục vít
3.3. Một số bộ truyền động:
3.3.1. Truyền động đai.
Nhìn chung các bộ truyền động đai dùng để truyền động giữa các trục
xa nhau. Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu
Đai có độ dẻo, bộ truyền làm việc êm, không ồn thích hợp với vận tốc
lớn

a. Truyền động đai dẹt.
Có ưu điểm là bền, dẻo, chịu được va đập tải trọng nhưng khả năng tải
thấp dễ xảy ra hiện tượng trượt.
b. Truyền động đai thang.
Có hệ số ma sát giữa đai và bánh đai cao, khả năng tải lớn hơn nhưng
hiệu suất thấp hơn đai dẹt.
c. Truyền động đai nhiều chêm
Có thể làm việc với tỉ số truyền lớn, độ bám tốt.
d. Truyền động đai răng
Đây là bộ truyền động có ưu điểm vượt trội hơn so với các bộ truyền
động đai khác, không có hiện tượng trượt, tỉ số truyền lớn, hiệu suất cai,
không cần lực căng ban đầu lớn, lực tác dụng lên trục và lên ổ nhỏ.
3.3.2. Truyền động xích.
Truyên động xích thuộc loại truyên động bằng ăn khớp gián tiếp, được
dùng để truyền động giữa các trục xa nhau. Có thể dùng truýền động xích để
giảm tốc hoặc tăng tốc. So với truyền đông đai, khả năng tải và hiệu suất của
truyên động xích cao hơn, cùng một lúc có thể truyền chuyển động và công
suất cho nhiều trục, kích thước nhỏ hơn nhưng công suất lai lớn hơn truyền
động đai. Tuy nhiên truyền động xích đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp,
làm việc cổ va đập, chổng mòn nhất là khi bôi trơn không tốt và môi trường
làm việc nhiều bụi.
15


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Trong thực tế thường dùng truyển động xích để truyền công suất dưới
100kW, vận tốc tới 15 m/s. Tuổi thọ của truyền động xích trong các máy tĩnh
tại vào khoảng 3000 - 5000 giờ.
Do yêu cầu thiết kế dễ chăm sóc và bảo quản cũng như tiết kiệm diện
tích, tỉ số truyền không quá lớn, đảm bảo ổn định và tin cậy nên ta chọn bộ

truyền xích làm bộ truyền trung gian giữa hộp giảm tốc và máy công tác
(băng thang cuốn).

a

16


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

2
1

17


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Hình 3.4:Sơ đồ động của hệ dẫn động thang cuốn
1- Động cơ không đồng bộ 3 pha ngắn mạch
2- Nối trục
3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển
4- Bộ truyền xích
5- Thang cuốn
3.4. Tính chọn động cơ
Công suất trên trục động cơ điện được xác đinh theo công thức
( công thức 2.8 sách thiết kế HDĐCK)
– công suất tính toán trên trục máy công tác, kW.
n – hiệu suất truyền động
n=
n = = 0,99.0,993.0,972.0,9 = 0,81

với nK - hiệu suất nối trục di động ; nol - hiệu suất 1 cập ổ lăn ; nbr - hiệu
suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc, n x- hiệu suất bộ truyền xích ; trị số
của các hiệu suất trên tra theo bảng 2.3 sách tính toán thiết kế HDĐCK.
Thang cuốn hoạt động theo chế độ làm việc dài hạn và tải trọng thay
đổi

18


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

Hình 3.5: sơ đồ tải trọng
Chọn P1= 9,6kW; t1=2h; P2 = 4kW; t2=8h; P3=6kW; t3=4h.
Theo CT 2.14 sách thiết kế HDĐCK :
= 5.7 kW


= = 7 kW

Ta có số vòng quay của tang băng thang là 21v/ph, công suất của tang
băng thang là 7 kW, chọn tỉ số truyền cho hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp là u h
=20, tỉ số truyền cho bộ truyền xích ux= 3 do đó số vòng quay sơ bộ của động
cơ:
nsb = nct.ut = 21.20.3 = 1260 v/ph
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là n db = 1500 v/ph
Theo bảng P1.3, Phụ lục sách TTTKHDĐCK với Pct = 7kW và
ndb=1500v/ph dùng động cơ 4A132S4Y3 có công suất 7,5 kW số vòng quay
1455v/ph, cosθ = 0,86,hiệu suất n = 87,5%, = 2,2 ; = 2
3.5. Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí.
19

GVHD: Ths Trần Đình Sơn
3.5.1. Xác định tỉ số truyền ut của hệ dẫn động:
ut = nđc/nlv = 1455/21 = 69,3
3.5.2. Phân phối tỉ số truyển ut của hệ dẫn động:
ut = uh.ux
-

uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
ux là tỉ số truyền của bộ truyền xích
Chọn ux = 3,5, ta tính được:
uh = ut/ux = 69,3/3,5 = 19,8
Chon hộp giảm tốc bánh răng khai triển 2 cấp có u h = 20 ( bảng 2.4 sách

TTTKHDĐCK).
Dựa vào bảng 3.1 ( sách TTTKHDĐCK) phân phối tỉ số truyền cho hộp
giảm tốc bánh răng khai triển 2 cấp ta chọn u1 = 6,07 và u2 = 3,29 lần lượt là
tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm.
Tính lại giá trị của un theo u1 và u2:
un = ut/(u1.u2) = 69,3/(6,07.3,29) = 3,47
3.5.3. Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục

20


GVHD: Ths Trần Đình Sơn

2I

II

III
1

21


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
Hình 3.6.vị trí các trục trên hệ dẫn động
Dựa vào công suất làm việc Plv và sơ đồ hệ dẫn động ta có thể tính được
trị số của công suất, momen và số vòng quay trên trục như sau:
P3 = Plv/(nx.nol) = 5.7/(0,9.0,99) = 6.4 kW

Thông số

Trục

Công suất P(kW)
Tỉ số truyền u
Số vòng quay(v/ph)
Momen xoắn
T(N.m)

Động
cơ

1

2

3

7

6,94

6,66

6,4

1
1455

6,07
1455

3,29
239,7
72,9

45,94

45,55

265,34

838,41

Làm việc

5,7
3,47
21
2592,14

P2 = P3/(nol.nbr) = 6,4/(0,99.0,97) = 6,66 kW
P1 = P2/(nbr.nol) = 6,66/(0,99.0,97) =6,94 Kw
Bảng 3.1. giá trị công suất,tỉ số truyền momen và số vòng quay trên các trục
n1 = ndc = 1455 v/ph
n2 = n1/u1 = 1455/6,07 =239,7 v/ph
n3 = n2/u2 = 239,7/3,29 =72,9 v/ph
T1 = 9,55.103 .P1/n1 = 9,55.103.6,94/1455 = 45,55 N.m
T2 = 9,55.103 .P2/n2 = 9,55.103.6,66/239,7 = 265,34 N.m
T3 = 9,55.103 .P3/n3 = 9,55.103.6,4/72,9 = 838,41 N.m

22


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
4.1. Bộ truyền xích
4.1.1 Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích con lăn
4.1.2 Xác định thông số của bộ truyền xích:
Theo bảng 5.4 (sách TTTKHDĐCK), với u = 3,47 chọn số răng đĩa nhỏ
z1=25, do đó số răng đĩa lớn z2 = u.z1 = 3,47.25 = 87 < zmax=120
Theo công thức (5.3)sách TTTKHDĐCK, công suất tính toán
Pt = P.k.kz.kn
Trong đó: z1= 25, kz = 25/z1 = 1; với n01 = 200 v/ph, kn = n01/n1 =
200/72,9 = 2,74; theo công thức (5.4) và bảng 5.6 ( sách TTTKHDĐCK) :

k = k0 .ka .kđc .kđ .kc .kbt = 1,25.1.1,1.1.1.1,3 = 1,79(2,23)
-

k0 = 1,25 ( đường nối tâm hai đĩa xích so với phương ngang trên 60 0 )
ka = 1 ( chọn khoảng cách trục a = 30p)
kđc = 1,1 ( vị trí trục điều chỉnh bằng đĩa căng hoặc con lăn căng xích)
kđ = 1 ( làm việc với tải trọng tĩnh, làm việc êm)
kc = 1 ( làm việc 1 ca ) (2 ca,1.25)
kbt = 1,3 ( làm việc trong môi trường có bụi, chất lượng bôi trơn II)
Vậy:
Pt = 6,4.1,79.1.2,74 = 31,35
Theo bảng 5.5( sách TTTKHDĐCK) với n01 = 200 v/ph, chọn bộ truyền

xích 1 dãy có bước xích p = 38,1 mm thõa điều kiện bền mòn:
Pt < [P] = 34,8
Đông thời theo bảng 5.8 ( sách TTTKHDĐCK), p < p max
Khoảng cách trục a = 30p = 30. 38,1 = 1143 mm
Độ rộng b cần thiết của xích [công thức (6-11) sách TKCTM]:
b = = 9 mm
Theo công thức 5.12 (sách TTTKHDĐCK) số mắt xích
x = 2a/p + 0,5(z1 + z2) + (z2 – z1)2p/(4л2a)
= 2.30 + 0,5.(25 + 87) + (87 – 25)2/(4.л2.30) = 126,2 = 126 (mắt
xích)

Tính chính xác khoảng cách trục a theo số mắt xích đã chọn theo công

thức 5.13(sách TTTKHDĐCK)
23

GVHD: Ths Trần Đình Sơn
a = 0,25.30.{126 – 0,5.(87+25) +
2

=1278 mm
Để xích không chịu lực căng quá lơn, giảm a một lượng bằng
∆a = 0,0003.a = 4 mm, do đó a = 1274 mm
Số lần va đập của xích: Theo công thức 5.14 (sách TTTKHDĐCK)
I = z1.n1/(15.x) = 25.72,9/(15.126) = 0,96 < [i] = 20 (bảng 5.9 sách
TTTKHDĐCK)
4.1.3. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
s = Q/(kđFt + F0 + Fv)
Theo bảng 5.2 sách TTTKHDĐCK, tải trọng phá hỏng Q = 127 kN, khối
lượng 1 mét xích q = 5,5 kg.
kd = 1,2 (tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa)
v = z1.t.n1/60000 = 25. 38,1. 72,9/60000 = 1,16 m/s
Ft = 1000P/v = 1000.6,4/1,16 = 5517 N
Fv = q.v2 = 5,5.1,162 = 7,4 N
F0 = 9,81. Kf.q.a = 9,81.1.5,5.1,274 = 68.74N
Trong đó: kf = 1 ( bộ truyền thẳng đứng)
Do đó:
s = 127000/(1,2.5517 + 7,4 + 68,74) = 18,97
Theo bảng 5.10 sách TTTKHDĐCK với n = 200v/ph, [s] = 8,5. Vậy s > [s] :
bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
4.1.4. Đường kính đĩa xích :
Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 sách TTTKHDĐCK:
d1 = p/sin(л/z1) = 38,1/sin(л/25) = 304,99 mm
d2 = p/sin(л/z2) = 38,1/sin(л/87) = 1055,33 mm
da1 = p[0,5 + cotg(л/z1)] = 320,64 mm
da2 = p[0,5 + cotg(л/z2)] = 1073,7 mm

24


GVHD: Ths Trần Đình Sơn
r = 0,5025.d1 + 0,05 = 0,5025.22,23 + 0,05 = 11,22 mm (d 1 = 22,23
bảng 5.2 sách TTTKHDĐCK)
df1 = d1 – 2r = 304,99 – 2.11,22 = 282,55 mm
df2 = d2 – 2r = 1055,33 – 2.11,22 = 1032,89 mm
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) sách
TTTKHDĐCK.
= 0,47 ≤ []
-

= 0,42
= 5517N
– lực va đập trên m dãy xích, N; tính theo công thưc (5.19) sách
TTTKHDĐCK
Fvđ = 13.10-7.n1.p3.m = 13.10-7.72,9.38,13 = 5,24 N

-

kđ – hệ số tải trọng động, bảng 5.6 sách TTTKHDĐCK, kđ = 1
A – diện tích chiếu của bản lề, mm2, tra bảng 5.12 sách TTTKHDĐCK A =
395 mm2
= 0,47 = 521 Mpa
Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng

suất tiếp xúc cho phép [] = 600 Mpa, đảm bảo độ bên tiếp xúc cho răng đĩa 1.
Tương tự, ≤ [] ( với cùng vật liệu và nhiệt luyện)
4.1.5. Xác định lực tác dụng lên trục:

Theo (5.20) sách TTTKHDĐCK, Fr = kx.Ft = 1,05.5517 = 5793 N.
4.2. Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp
Hộp giảm tốc cần thiết kế có công suất 7kw, công suất loại trung bình
nên chỉ cần chọn vật liệu có độ rắn HB<350.
4.2.1.Tính bộ truyền cấp chậm răng thẳng:
a.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Bánh răng cấp chậm chọn thép 45 ( tôi cải thiện ) có độ cứng
192HB÷285HB
25