đồ án cơ sở thiết kế máy

Thiết kế trạm dẫn động băng tải

MỤC LỤC

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 1


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

CHƯƠNG I
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. Đặc điểm hộp giảm tốc:

Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít, tạo
thành một tổ hợp biệt lập để giảm số vòng quay và truyền công suất từ động cơ đến
máy công tác. Ưu điểm của hộp giảm tốc là hiệu suất cao, có khả năng truyền
những công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản.
Có rất nhiều hộp giảm tốc, được phân chia theo các đặc điểm chủ yếu sau đây:
- Loại truyền động (hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh răng –
trục vít).
- Số cấp (một cấp, hai cấp v.v…..).
- Vị trí tương đối giữa các trục trong không gian ( nằm ngang, thẳng đứng v.v…).
- Đặc điểm của sơ đồ động ( triển khai, đồng trục, có cấp tách đôi v.v…).
Ở đây ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp nằm ngang. Tỉ số
truyền thông thường là i= 8 ÷ 30.
1.2. Chọn động cơ điện:

Xác định công suất cần thiết của động cơ:

- Moment cực đại trên băng tải:

M =

P.D 6500.350
=
= 1600000 ( Nmm) = 1600( Nm)
2
2

- Moment định mức trên băng tải: CT 2.3 - trang 28.[1]
M đm =

M 12 .t1 + M 22 .t 2 + M 32 .t 3
(0,8M ) 2 .t1 + M 2 .t 2 + (0,9M ) 2 .t 3
=
t1 + t 2 + t 3
t1 + t 2 + t 3

- Theo đồ thị đặc tính tải trọng ta có:
M1 = 0,8M
t1 = 1h
M2 = M
t2 = 6h
M3 = 0,9M
t3 = 1h
Với M = 1600 (Nm);

M đm =

(0,8.1600) 2 .1 + 1600 2.6 + (0,9.1600) 2 .1
= 1544( Nm)
1+ 6 +1

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 2


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

- Số vòng quay của tang (hay số vòng quay của băng tải):
60.10 3.v 6.10 4.0,6
nbt = ntg =
=
= 28,6
π .D
π .400
(vòng/phút)
Trong đó: v = 0.6m/s là vận tốc trên băng tải
D = 400mm là đường kính tang
- Công suất định mức trên băng tải:

N đm =

M đm .ntg
9550

=

1600.28,6
= 4,79
kW
9550
(

)

- Công suất cần thiết của động cơ Nct

N ct =

N đm
η
η = η1 .η 22 . .η 34 .η 4

Trong đó:
. (Hiệu suất truyền động)
Với ηđ, ηbrn, ηbrt, ηol, chọn trong bảng 2-1, trang 27. [1]:
η1 = 0,94
- hiệu suất của bộ truyền đai.
η2 = 0,97
- hiệu suất của 1 bộ truyền bánh răng.
η3 = 0,995
- hiệu suất của 1 cặp ổ lăn.
η4 = 1
- hiệu suất khớp nối.

⇒ η = 0,94.0,97 2.0,9953.1 ≈ 0,87

- Công suất cần thiết của động cơ

⇒ N ct =

4,79
= 5,5
0,87
(kW

)
Dựa vào công suất cần thiết và số vòng quay sơ bộ ta chọn công suất động cơ
thỏa mãn điều kiện:

N đc ≥ N ct
với Nct = 5,5 kW
- Chọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha vì nó có cấu tạo và vận hành
đơn giản, giá thành rẽ hơn so với động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha và an
toàn hơn so với động cơ không đồng bộ một pha. Ngoài ra động cơ điện xoay chiều
không đồng bộ ba pha còn có thể mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều mà không
cần biến đổi dòng điện. Ngoài ra đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha cao
hơn so với động cơ đồng bộ ba pha (số vòng quay ít thay đổi khi moment thay đổi)
do đó sẽ ít ảnh hưởng đến số vòng quay của tang khi tải thay đổi.
- Chọn sơ bộ loại động cơ điện che kín có quạt gió (bảng 2P, trang 321. [1]) A0251-4 có Nđc = 7,5 kW, nđc = 1460 vòng/phút và hiệu suất là 88,5% nên có thể đảm
bảo được điều kiện làm việc của băng tải. Sở dỉ chọn động cơ có số vòng quay nhỏ
SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 3

Thiết kế trạm dẫn động băng tải

vì nếu chọn động cơ có số vòng quay quá lớn thì sẽ làm tăng kích thước của hộp
giảm tốc cũng như giá thành của nó.
Chọn động cơ điện che kín có quạt gió loại A02-51-4 có N đc=1460 vòng/phút, hiệu
suất là 88,5%
Bảng 1.1: Thông số động cơ.
Ở tải trọng định mức
Kiểu
động cơ
A02-51-4

Công
suất kW
7.5

Vận tốc
vòng/phút
1460

Khối
lượng
động
cơ (kg)

Hiệu
suất %
88,5

1.4

2,0

0,8

93

1.3. Phân phối tỉ số truyền:

- Tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống:
n
1460
i = đc =
= 51
ntg 28.6
CT trang 30.[1]
Ta có: i = ih.inh
(ih ,inh lần lượt là tỉ số truyền của hộp giảm tốc và tỉ số truyền ngoài hộp);
- Chọn: iđ = 2
Mà inh= iđ = 2
i 51
ih = = = 25,5
inh 2
=>
Trong đó: ih = in.ic
- in tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiên cấp nhanh.
- ic tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm.
Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp,để các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và
cấp chậm đều được ngâm trong dầu như nhau,tức là đường kính của các bánh răng
phải sắp xỉ nhau nên phân phối .

Nên ta có công thức:
=> 1,3= 25,5
=>= 4,4
Từ t suy ra = 5,72
1.3.1. Tốc độ quay các trục:

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 4


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

- Trục động cơ;

nđc
= 1460 vòng/phút
- Trục I:
nđc 1460
=
= 730
iđ
2
nI =
vòng/phút
- Trục II:
nI
730
=

= 127,6
un
5,72

nII =
- Trục III:

vòng/phút

n II 127,6
=
= 28,6
uc
4,4

nIII =

vòng/phút

1.3.2. Công suất trên các trục:
- Công suất trên động cơ:
Nđc = 7,5 . 88,5% = 6,64 kW
- Công suất trên trục I:
NI = Nđc . η1 . ηol = 6,64 . 0,94 . 0,995 = 6,21 kW
- Công suất trên trục II:
NII = NI . η2 . ηol = 6,21 . 0,97 . 0,995 =5,99 kW
- Công suất trên trục III:
NIII =NII. η2. ηol = 5,99 . 0,97 . 0,995 = 5,78 kW
1.3.3. Moment xoắn trên các trục:
Moment xoắn sẽ được tính theo công thức:

10 6.N
M = 9,55.
n
- Trục động cơ:
M đc = 9,55.

10 6.N đc
10 6.6,64
= 9,55.
= 43432,8
nđc
1460

Nmm

- Trục I:

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 5


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

M I = 9,55.

10 6.N I
10 6.6,21
= 9,55.

= 81240,4
nI
730

Nmm

- Trục II:
M II = 9,55.

10 6.N II
10 6.5,99
= 9,55.
= 448311,1
n II
127,6

Nmm

- Trục III:
M III = 9,55.

10 6.N III
10 6.5,78
= 9,55.
= 1930034
n III
29

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Nmm

Trang 6


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Bảng 1.2: Số liệu động học và động lực học trên các trục của hệ thống.
Trục
Động cơ

I

II

III

6,64

6,21

5,99

5,78

Thông số
Công suất P
kW
Tỉ số truyền i

2

5,7

4,5

Số vòng quay
n
vòng/phút

1460

730

127,6

28,6

Moment xoắn
M
Nmm

43432

81240

448311

1930034

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 7


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1. Thiết kế bộ truyền đai thang:

Truyền động đai được dùng để truyền động giữa các trục tương đối xa nhau và
truyền được chuyển động tương đối êm dịu. Tuy nhiên, vẫn có sự trượt giữa dây đai
và bánh đai vì một vài yếu tố kĩ thuật không thể tránh khỏi. Chính điều này làm cho
tỉ số truyền không ổn định, do đó ta phải chọn dây đai có tỉ số truyền i luôn không
quá 10.
2.1.1. Các thông số ban đầu:
- Công suất cần thiết của động cơ : Nct = 5,5 (KW).
- Số vòng quay của trục động cơ : nđc = 1460 (vòng/phút).
- Số vòng quay của trục bị dẫn : nI = 730 (vòng/phút).
- Tỉ số truyền : i = 2;
- Giả thiết vận tốc đai : v > 10 (m/s).
=>Theo các thông số ban đầu ta có thể sử dụng đai loại Б hoặc B (bảng 5-3, trang
87. [1]). Ta sẽ chọn loại đai B do đảm bảo yêu cầu và dễ tìm cũng như dễ dàng thay
thế.
2.1.2. Trình tự thiết kế tính toán:
Bảng 2.1: Các thông số tính toán đai.
Thông số tính toán

Loại đai B

Bảng tra

1. Tiết diện đai:
Kích thước tiết diện đai:

×

×

22 13,5

a h (mm)
Diện tích tiết diện đai:
F ( mm2 )

230

2. Định đường kính bánh đai nhỏ D1 (mm):
Kiểm nghiệm vận tốc đai (m/s):

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

200
15,29

Trang 8

Bảng [5-11]
trang 85 [1]
Bảng [5-4]
trang 93 [1]


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

π .nđc .D1
= 0,076 D1
60.1000

v=

Vận tốc này thỏa mãn:

v ≤ vmax = (30 ÷ 35)

Thỏa
(m/s)

3. Tính đường kính D2 của bánh lớn :
n
D2 = đc .(1 − ξ ).D1 = 1,96 D1
n1
Lấy

D2

ξ = 0,02

392

theo tiêu chuẩn.

Số vòng quay thực ntt của vòng bị dẫn:
D
D
ntt = (1 − ξ )n đc . 1 = 1430,8. 1
D2
D2
(vòng/phút)

ntt

400

Bảng [5-15]

715,4

trang 93 [1]

2%

lệch so với yêu cầu rất ít < ( 3 ÷ 5 )%

Tỉ số truyền của bộ truyền động đai 11Equation
n

u tt = đc
ntt
Section (Next):
4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục: mm

A ≈ 1,2 D 2

Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ
π ( D1 + D2 ) ( D2 − D1 ) 2
L = 2A +
+
2
4A
(mm) :
Ta lấy L theo tiêu chuẩn :

2,04

480

1923,31

1900

Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1s :
u=

v
≤ u max = 10
L

8,05

1900

0

Chiều dài tính toán: L = L + x
5. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo
chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn :

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

là hệ
số trượt

Trang 9

Bảng [5-12]
trang 92 [1]


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

2.L − π .( D1 + D2 ) + [2.L − π .( D1 + D2 )]2 − 8.( D1 − D2 ) 2
A=
8

468,08

Khoảng cách trục A thỏa mãn điều kiện :

0,55.( D1 + D2 ) + h ≤ A ≤ 2.( D1 + D2 )

Thỏa

Khoảng cách cần thiết nhỏ nhất để mắc đai: (mm)

Amin = A − 0,015L

439,58

Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng:

Amax = A + 0,03L

525,08

(mm)
6. Tính góc ôm :
Ta thấy góc ôm thỏa mãn điều kiện :
( D − D ).57o
α1 = 180o − 2 1
α1 ≥ 1200
A
với
7. Xác định số đai cần thiết :

1550

CT [5-3]
trang 83 [1]

1,51

Bảng [5-17]

σ 0 = 1,2

Chọn ứng suất căn bản ban đầu là:
(N.mm2) và theo trị số
σ p 
0

D1

, ta được :

( N.mm2)

Các hệ số :

trang 95. [1]

Ct

0,9

Bảng [5-6]

trang 89. [1]

Cα

0,95

Bảng [5-18]
trang 95. [1]

Cv

0,94

Bảng [5-19]
trang 95. [1]

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng :
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm :
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc :
Số đai cần thiết tính theo công thức :

1,288

1000.N
Z=
V .[σ p ].C t .Cα .C v .F

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 10


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Ta lấy số đai Z :

2

8. Định kích thước chủ yếu của bánh đai :
Chiều rộng của bánh đai:

Bđ = ( Z − 1).t + 2.S

60

t và S được tra
trong Bảng
[10-3] trang
257. [1]

212

Bảng [10-3],
trang 257. [1]

Đường kính ngoài cùng của bánh đai :

Dn1 = D1 + 2.h0
Bánh đai dẫn:

mm

Dn 2 = D2 + 2.h0
Bánh đai bị dẫn:

412

mm

9. Lực căng ban đầu so và lực tác dụng lên đai
Rđ:

S o = σ o .F ( N )

276

Lực căng ban đầu :

Rđ ≈ 3.S o .Z . sin
Lực tác dụng lên trục

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

α1
2

1416,75
(N)

Trang 11

σo

=1,2


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

2.1.3. Kết luận các thông số của bộ truyền:
Bảng 2.2: Thông số tính toán được từ loại đai B.
Đai loại B

Thông số tính toán

Bánh chủ động
×

Bánh bị động
×

2

22 13,5

Tiết diện a h (mm )
Đường kính D (mm)

200

Khoảng cách trục A (mm)

400
468,08
1550

Góc ôm
Số đai

2

Chiều rộng B (mm)

60

Lực căng ban đầu (N)

276

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

2.2.1 tính toán bộ truyền bánh răng cấp nhanh (trụ răng nghiêng)
2.2.1.1 chọn vật liệu và cách nhiệt luyện
Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình,nên chọn vật liệu làm bánh
răng có độ rắng bề mặt răng HB < 350,tải trọng va đập nhẹ,thay đổi,bộ truyền bánh
răng quay 2 chiều thời gian sử dụng là 5 năm. Đồng thời để tăng khả năng chạy
mòn của răng, nên chọn độ rắng của bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng
lớn khoảng (25÷50)HB,ta chọn:
÷

HB1 = HB2 + (25 50) HB
-bánh răng nhỏ thép 45 ( thường hóa)
-bánh răng lớn thép 35 (thường hóa)

(Bảng 3.6, trang 39. [1])

Cơ tính (Bảng 3.8, trang 40. [1]
+ thép 45, phôi rèn (giả thiết đường kính phôi dưới 100mm)
Giới hạn bền kéo

σbk=600 N/mm2

Giới hạn chảy

σch=300 N/mm2

Độ rắn

HB=200

+ thép 35, phôi rèn ( giả thiết đường kính phôi 100-300mm)
SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 12


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Giới hạn bền kéo

σbk =500 N/mm2

Giới hạn chảy

σch =260 N/mm2

Độ rắn

HB=170

2.2.1.2 định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
Ứng xuất tiếp xúc cho phép
Bánh răng chịu tải trọng thay đổi
60uΣ(

Mi
) 3 ni Ti
M max

Ntd =

(CT3-4,trang 42. [1])

Mi :moment xoắn
Ni: số vòng quay trong 1 phút
Ti : tổng số giờ bánh răng làm việc
Mmax : moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng
U: số lần ăn khớp của 1 bánh răng khi bánh răng quay 1 vòng

Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ
1
8

6
8

1
8

Ntđ1=60.1.(0,83. +13. +0,93. ).730.(5.300.16)=95,1.107
Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn
1
8

6
8

1
8

Ntđ2=60.1.(0,83. +13. +0,93. ).128.(5.300.16)=16,7.107
Theo bảng 3-9, trang 43. [1] ta chọn số chu kỳ cơ sở No=107
 Ntd1 > No
 Ntd2 > No
Như vậy chu kỳ ứng suất của 2 bánh răng đều bằng k’N = 1
ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ
[σ]tx1=[σ]Notx1.k’N1=2,6.200=520 N/mm2
ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn
[σ]tx2=[σ]Notx1.k’N2=2,6.170=442 N/mm2

Để tính sức bền ta dùng ứng suất nhỏ [σ]tx2=442 N/mm2
Xác định ứng xuất uốn cho phép:
Vì phôi rèn thường hóa nên n 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kσ=1,8
SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 13


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Đối với thép σ-1 =0,45σbk
Số chu kỳ tương đương của bánh răng lớn
60uΣ(

Mi
) m ni Ti
M max

Ntd =

(CT 3.8, trang 44. [1]

m :bậc đường cong mỏi uốn,ta lấy m=6 đối với thép thường.
số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ
1
8

6
8

1
8

Ntđ1=60.1.(0,86. +16. +0,96. ).730.(5.300.16)= 89,3.107
số chu kỳ tương đương của bánh lớn
1
8

6
8

1
8

Ntđ2=60.1.(0,86. +16. +0,96. ).128.(5.300.16)= 15,7.107
=> Vậy cả Ntđ2 và Ntđ1 đều lớn hơn N0 ≈ 5.106, do đó k’N = 1
n: hệ số an toàn =1,5 đối với thép thường hóa
Vì khi răng làm việc ở 2 mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều) nên
dùng công thức (3-6, trang 42. [1]) để tính ứng suất uốn cho phép.

Bánh nhỏ:

Bánh lớn:

σ

σ −1 '
kN
nK σ

σ

0,45.500
1,5.1,8

[ ]u1=

0,45.600.1
1,5.1,8

=100 N/mm2

=

=83,3 N/mm2

[ ]u2=

2.2.1.3 tính khoảng cách trục A
Sơ bộ lấy hệ số tải trọng Ksb=1,3
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

ψA

= 0,4 (bộ truyền chịu tải trọng trung

bình)
Tính khoảng cách trục theo công thức răng trụ
 1,05.10 6

≥ (i ± 1). 
 [σ ]tx .i
3

A

2


KN
 .
 ψ A .θ .n 2

3

=(5,7+1).

 1.05.10 6

 442.5,7

 Asb = 188 mm
Vận tốc vòng của bánh răng
SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 14

2


1,3.6,21

 0,4.1,25.128

=187,5 mm


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

2π . A.n1
60.1000.( i + 1)

v=

=

2π .188.730
60.1000.( 5,7 + 1)

=2,1 m/s

theo bảng 3-11,trang 46. [1] ta chọn cấp chính xác là 9.
2.2.1.4 định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Chiều rộng bánh răng:
b=

ψA

.A = 0,4.188 = 75,2 mm.

Xác định đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ:

d1=

2b
ψ A .( ibn + 1)

2.75
0,4(5,7 + 1)

=

= 56mm.

Hệ số tập trung tải trọng K=Ktt.Kđ
Trong đó: Ktt hệ số tập trung tải trọng, . Đối với bộ truyền có khả năng chạy mòn
HB ≤ 350 và v < 15 m/s, tải trọng thay đổi rất ít lấy Ktt= 1.
Kttb hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn
Kđ hệ số tải trọng động; theo bảng (3-14,trang 48. [1]) có kđ =1,4
2,5.mn
sin β

Giả sử b >
, với cấp chính xác là 9 và vận tốc vòng v = 2,1( m/s)Chọn
Kđ = 1,2 (bảng 3-14,trang 48 [1])
 K=1.1,2=1,2.
Ta thấy K khác so với dự đoán (K = 1,2) nên cần tính lại khoảng cách trục A.
3

K
1,2
= 188.3
= 183,1mm
K sobo
1,3

A = Asơ bộ.
Vậy lấy chính xác A = 184 mm
2.2.1.5 Xác định môđun, số răng, chiều rộng và góc nghiêng bánh răng
Trị số môđun pháp mn:
Mn=(0,01÷0,02)A=(0,01÷0,02).183=(1,83÷3,66) mm (ct3-22)
Chọn trị số mô đun theo tiêu chuẩn ( bảng 3-1, trang 34. [1] ) mn= 2 mm
Chọn sơ bộ góc nghiêng
26, trang 49. [1])

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

β

0

0

0

β

= 15 (trong khoảng 8 – 20 ) => cos = 0,966. (CT 3-

Trang 15


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Số răng bánh nhỏ:

Z1=

2 A cos β
mn (i + 1)

2.183. cos(15 0 )
2(5,7 + 1)

=

= 26,4 răng

 Chọn Z1= 27 răng
Số răng bánh lớn:
Z2=i.Z1=5,7.27=153,9 răng
 Chọn Z2= 154 răng
Tính lại chính xác góc nghiêng

cos

β

( Z 1 + Z 2 ).mn
=

Với điều kiện : b>

2. A

=

β

( 27 + 154).2 = 0.99
2.183

2,5mn 2,5.2
=
= 35,9
sin β sin8 0

β

=> =80

mm

Vậy b = 96,4 > 35,9 thỏa giả thuyết ban đầu.

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 16


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

2.2.1.6 kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Tính số răng tương đương (CT 3-37, trang 52. [1])
Z1
27
=
= 27,5
2
cos β cos 2 (8 o )

Bánh nhỏ: Ztd1 =
Z2
154
=
= 157
2
cos β cos 2 (8 o )

Bánh răng lớn: Ztđ2 =
Tra bảng 3.18, trang 52. [1] ta có hệ số dạng răng
+ Bánh nhỏ y1 = 0,451
+ Bánh lớn y2 = 0,517

θ
Chọn ” = 1,5 là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo suất uốn của
bánh răng trụ răng nghiêng.

Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là:

σ

u1=

19,1.106.K.N
y1.m 2 .Z.n.b.θ ”

19,1.10 6.1,2.6,21
= 35,5
0,451.2 2.27.730.75.1,5

(N/mm2)

=

Như vậy ứng suất chân răng bánh lớn là: (CT3-40, trang 52. [1])

σ

u2 =

y1
y2

σ
u1

0,451

0,517

= 35,5.

σ
= 30,9 N/mm2< [ ]u2 = 83,3 N/mm2.

 Thỏa mãn
Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu tải quá đột ngột
≤
Ứng suất tiếp cho phép khi chịu quá tải thép có HB 350 (CT 3-43, trang 53.
[1]):
Bánh răng nhỏ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

[ ]txqt1 = 2,5[ ]Notx1 = 2,5.520 = 1300 N/mm2.
Bánh răng lớn
[ ]txqt2 = 2,5[ ]Notx2 = 2,5.442 = 1105 N/mm2.
≤

Ứng suất uốn cho phép khi chịu quá tải thép có HB 350 (CT 3 – 46, trang 53.
[1]):
[ ]uqt1 = 0,8.

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

ch

= 0,8.300 = 240 N/mm2.

Trang 17


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

σ

[ ]uqt2 = 0,8.

σ
ch

= 0,8.260 = 208 N/mm2.

Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc quá tải (CT 3 – 41, trang 53. [1]):

σ

txqt=

σ

K qt ≤
tx.

σ

[ ]txqt

M qt
M

Ta có Kqt =

= 2 hệ số quá tải. (Bảng 2P, trang 321.[1]):

1,05.10 6 (ibn + 1) 3 .K .N
.
= 390
A.ibn
θ '.b.n 2

Với: σtx =

(CT 3-14, trang 45. [1])

1,05.10 6 (5,7 + 1) 3 .1,2.5,99
.
= 390

183.5,7
1,5.75.128

σtx=
Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh lớn và bánh
nhỏ
kiểm nghiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
bánh răng nhỏ:

σ

σ

σ

uqt1= u1.Kqt= 35,5.2=71 N/mm2<[ ]uqt1 =240 N/mm2.

Bánh răng lớn:

σ

σ

σ

uqt2= u2.Kqt= 83,3.2 = 166,6 N/mm2 <[ ]uqt2 = 208 N/mm2.
2.2.1.7 định các hình học chủ yếu của bộ truyền

-

Khoảng cách trục A = 184 mm.
Modun pháp tuyến mn = 2 mm.
Chiều cao răng h = 2,25mn = 2,25.2 = 4,5 mm.
Độ hở hướng tâm c = 0,25mn = 0,25.2 = 0,5 mm.
Số răng: Z1 = 27, Z2 = 154
Góc ăn khớp α =20o.
Góc nghiêng β = 80
Đường kính vòng chia: (vòng lăn)
D1 =
D2 =

m  .  Z1
cos β

m  .  Z 2
 
cosβ

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

=
=

2.27
cos 8 o
2.125
cos 8 o

= 54,5 mm.

= 311 mm.

Trang 18


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

- Đường kính vòng đỉnh: De1 = D1 + 2m = 54,5 + 2.2 = 58,5 mm.
De2 = D2 + 2m = 311 + 2.2 = 315 mm.
- Đường kính vòng chân: Di1 = D1 – 2m – 2c = 54,5 – 2.2 - 2.0,5 = 49,5 mm.
Di2 = D2 – 2m – 2c = 311 - 2.2 – 2.0,5 = 296 mm.
Bảng 2.3: Các thông số hình học của bộ truyền cấp nhanh.
Độ hở hướng tâm c (mm)

0,5

Chiều cao răng h (mm)

4,5

Moodun m (mm)

2

Góc nghiêng β

80

Số răng bánh nhỏ Z1

27

Số răng bánh lớn Z2

154

Đường kính vòng chia (vòng lăn) bánh nhỏ D1 (mm)

54,5

Đường kính vòng chia (vòng lăn)bánh lớn D2 (mm)

311

Khoảng cách trục A (mm)

184

Chiều rộng bánh răng b (mm)

75

Đường kính vòng đỉnh bánh nhỏ De1 (mm)

58,5

Đường kính vòng đỉnh bánh lớn De2 (mm)

315

Đường kính vòng chân bánh nhỏ Di1 (mm)

49,5

Đường kính vòng chân bánh lớn Di2 (mm)

296

2.2.1.8 Tính lực tác dụng

- Moment xoắn: Mx1=

9,55.106.N1'
n1

=

9,55.10 6.6,21
730

(CT 3-53, Trang 55. [1])

- Lực vòng: P1=

2.M x1 2.81240,4
=
D1
54,5

SVTH: Lê Đình Toàn

Trần Hữu Hiền

= 2981,3(N).

Trang 19

= 81240,4 (Nmm).


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

P2=

2.M x1 2.9,55.106.5,99
=
D2
311.127,6

- Lực hướng tâm: Pr1=

Pr2=

=2883 (N)

P1 .tg α 2981,3.tg 20
=
cos β
cos 8 0

P2 .tg α 2883.tg 20

=
cos β
cos 8 0

- Lực doc trục: Pa1= P1.
Pa2= P2.

tg β

tg β

= 1095,8(N).

= 1059,6 (N)

= 2981,3.tg80= 419(N).

= 405,2 (N)

2.2.2 Tính toán bộ truyền bánh răng cấp chậm răng thẳng
2.2.2.1 Chọn vật liệu bánh răng

- Bánh nhỏ thép 45 thường hóa (giả sử đường kính từ 100÷300) có:

σ

2
bk = 580 N/mm ,

σ

ch

= 290 N/mm2, HB = 200.

- Bánh lớn thép 35 thường hóa (giả sử đường kính từ 300÷500 ) có:
σ
σ
= 480 N/mm2, ch = 240 N/mm2, HB = 160.
(bảng 3-8, trang 40. [1])
(với cả 2 bánh răng ta chọn phôi đúc)
bk

2.2.2.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
a.Ứng suất tiếp xúc cho phép

[σ ] tx = [σ ] Notx k' N
(CT 3-1, trang 38. [1])
σ

Tra bảng 3.9, trang 43. [1], ta được [ ]Notx = 2,6 HB.

- Số chu kì cơ sở: N0= 107.
- Số chu kì tương đương của bánh lớn:

Ntđ4 = 60.u.

 M
∑  M i
 max





SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

3

.ni .Ti (CT 3-8, trang 40.[1])
Trang 20


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

=> Ntđ4 = 60.1(0,83.1+13.6+0,93.1).28,6.5.300.16 = 30,23.107> N0 = 107.
- Số chu kì tương đương của bánh nhỏ:
Ntđ3 = i.Ntđ4= 4,5.30,23.107 = 133,04.107.
Vì Ntđ > N0 nên k’N = 1. (CT 3-4, trang 42.[1])

σ

- Ứng suất cho phép của bánh lớn: [ ]tx4 = 2,6HB = 2,6.160 = 416 N/mm2.

σ

- Ứng suất cho phép của bánh nhỏ: [ ]tx3 = 2,6HB = 2,6.200 = 520 N/mm2.

σ tx ]

σ

= [ ]tx4 = 416 N/mm2.

Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là [
b. Ứng suất uốn cho phép

Vì Ntđ > N0 => k’’N = 1.
Vì bộ truyền làm việc 2 chiều Theo (CT 3-6, trang 42. [1]) ta có:
σ

σ −1 '
kN
nK σ

σ

0,4.580
1,5.1,8

- Bánh lớn: [ ]u4=
- Bánh nhỏ: [ ]u3=
Trong đó:

0,4.480.1
1,5.1,8

=71,11 N/mm2

=

=85,92 N/mm2

σ −1 = (0, 4 ÷ 0, 45)σ bk

, Chọn

σ −1 = 0,4.σ bk

n là hệ số an toàn thép thường hóa n = 1,5.
Kσ

= 1,8 đối với thép thường hóa.
2.2.2.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng

K = Ktt . Kđ = 1,3.

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 21


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

2.2.2.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
ψA

=

b
=
A

(0,3÷0,45) => chọn

ψA

= 0,3. (bộ truyền chịu tải trọng trung bình)

2.2.2.5 xác định khoảng cách trục A

3

≥
A (i + 1).

 1,05.10 6

 [σ ] tx .ibc

2

 K .N
 .
 ψ A .n 2

3

=(4,5+1).

 1.05.10 6

 416.4,5

2

 1,3.5,99

 0,3.28,6

= 362,2 mm

N – công suất của bánh dẫn N = 5,99 KW
ψA

- hệ số chiều rộng bánh răng

[σ ] tx

ψA

- ứng suất tiếp xúc cho phép

= 0,3

[σ ] tx

= 416 (N/mm2)

i- tỷ số truyền của cặp bánh răng i= 4,5
n2

- số vòng quay của bánh bị dẫn n2 =28,6 (vg/ph)

2.2.2.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
răng
2π . A.n1
60.1000.( i + 1)

2π .362,2.127,6
60.1000.( 4,5 + 1)

V=
=
= 0,88 m/s. (CT 3-17, trang 46.[1])
Tra bảng 3.11, trang 46.[1] ta chọn cấp chính xác là 9.
2.2.2.7 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
ψ A .A

- Chiều rộng bánh răng b=
=0,3.362,2 = 108,7 mm.
- Đường kính vòng chia bánh răng nhỏ:

d3 =

2 A 2.362,2
=
i + 1 4,5 + 1

Do đó

ψ
d

=

b
d3

=131,7 mm
108,7
131,7

=

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

=0,8 mm

Trang 22


Thiết kế trạm dẫn động băng tải
ψ

Với d = 0,8 theo bảng 3-12, trang 47.[1]tìm được Ktt bảng 1,13. Tính hệ số tập trung
tải trọng thực tế (công thức 3-20, trang 47. [1]).

Ktt =

K ttbang + 1 1,13 + 1
=
= 1,065
2
2

- Hệ số tải trọng: K = Ktt.Kđ = 1,065.1,1 = 1,1715
Kđ = 1,1 hệ số tải trọng động (bảng 3-13, trang 48. [1])
Ta thấy K khác so với dự đoán (K = 1,4) nên cần tính lại khoảng cách trục A.
3

K
1,1715
= 362,2.3
= 341,3mm
K sobo
1,4

A = Asơ bộ .
Vậy lấy chính xác A = 342 mm.
2.2.2.8 Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng

- Môđun: mn = (0,01÷0,02).A = (3,42÷6,84) .
=> Chọn mn = 5 mm.
- Số răng bánh nhỏ:
2A
m. ( i + 1)

Z3 =
=
=> chọn Z3 = 25

2.342
5( 4,5 + 1)

=24,8

- Số răng bánh lớn:
Z4 = i.Z3 = 4,5.25 = 112,5 => Chọn Z4= 115

- Chiều rộng bánh răng b =

ψA

.A = 0,3.342 = 102,6 mm

2.2.2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

- Số răng tương đương:
+ Bánh nhỏ Ztd3 = Z3 = 27
+ Bánh răng lớn Ztđ4 =Z4 = 115.
Tra bảng 3.18, trang 52.[1] ta có hệ số dạng răng:
+ Bánh nhỏ y3 =0,429.
+ Bánh lớn y4 = 0,517.
- Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh răng nhỏ (CT 3.33, trang 51. [1]).

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 23


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

σ u3

=

19,1.10 6.K .N
y3 .m 2 .Z .n.b

19,1.10 6.1,1715.5,99
0,429.5 2.25.102,6.127,6

=

= 38,2 N/mm2< [σ]u3 = 85,9 N/mm2.

- Bánh răng lớn (công thức 3.40, trang 52. [1])
σ u 4 σ u3
=
.

y3
y4

0,429
0,517

=27,8 N/mm2< [σ]u4 = 71,1 N/mm2.

= 33,6.

2.2.2.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

- Ứng suất tiếp cho phép khi chịu quá tải (CT 3.43, trang 53. [1])
σ
σ
[ ]txqt3= 2,5[ ]Notx3 = 2,5.520 = 1300 N/mm2.

σ

σ

[ ]txqt4= 2,5[ ]Notx4 = 2,5.416 = 1040 N/mm2.

- Ứng suất uốn cho phép khi chịu quá tải (CT 3.46, trang 53.[1])
σ
σ
[ ]uqt3= 0,8.

σ

[ ]uqt4= 0,8.

ch

= 0,8.290 = 232 N/mm2.

ch

= 0,8.240 = 192 N/mm2.

σ

- Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc quá tải (CT 3.13 trang 45 và 3.41 trang 53. [1])

σ

txqt=

σ

K qt ≤
tx.

σ

[ ]txqt

1,05.10 6 (i + 1) 3 .K .N
.
. K qt ≤ [σ ]txqt
A.i
b.n 2

σ
txqt

=

Với A= 342 ; ibc= 4,5; K=1,1715 ; N = 5,78 ; b = 102,6 ; n2 = 28,6
Kqt = 2 bảng 2P
Thay vào ta được:

σ
txqt

= 422,7

2

σ

< [ ]txqt4= 1040 =>Thỏa điều kiện.

- Kiểm nghiệm ứng suất uốn lớn nhất sinh ra
σ
σ
uqt3= u3.Kqt= 33,6.2= 67,2 N/mm2 < 232 N/mm2.

σ

σ
uqt4= u4.Kqt=27,8.2= 55,6 N/mm2 < 192 N/mm2.
=> thỏa điều kiện

2.2.2.11 Các thông số hình học của bộ truyền

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 24


Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Khoảng cách trục A = 342 mm.
Modun mn = 5.
Chiều cao răng h = 2,25mn = 2,25.5 = 11,25 mm.
Độ hở hướng tâm c = 0,25mn = 0,25.5 = 1,25 mm.
Đường kính vòng chia (vòng lăn): dc3 = mn.Z3 = 5.25 = 125 mm.
d c4 =mn.Z4 = 5.115 = 575 mm.
Đường kính vòng đỉnh: De3 = dc3 + 2m = 125 + 2.5 = 135 mm.
De4 = dc4 + 2m = 575 + 2.5 = 585 mm.
Đường kính vòng chân: Di3 = dc3 – 2m – 2c = 125 – 2.5 – 2.1,25 = 112,5 mm.
Di4 = dc4 – 2m – 2c = 575 – 2.5 – 2.1,25 = 562,5 mm.
Bảng 2.4: Các thông số bộ truyền bánh răng cấp chậm.
Độ hở hướng tâm c (mm)

1,25

Chiều cao răng h (mm)

11,25

Môdun m (mm)

5

Số răng bánh nhỏ Z3

25

Số răng bánh lớn Z4

115

Đường kính vòng chia (vòng lăn) bánh nhỏ D3 (mm)

125

Đường kính vòng chia (vòng lăn)bánh lớn D4 (mm)

575

Khoảng cách trục A (mm)

342

Chiều rộng bánh răng b (mm)

102,6

Đường kính vòng đỉnh bánh nhỏ De3 (mm)

135

Đường kính vòng đỉnh bánh lớn De4 (mm)

585

Đường kính vòng chân bánh nhỏ Di3 (mm)

112,5

Đường kính vòng chân bánh lớn Di4 (mm)

562,5

2.2.2.12 Tính lực tác dụng
9,55.10 6.5,99
127,6

- Moomen xoắn: Mx =

= 448311,12(N.mm).

SVTH: Lê Đình Toàn
Trần Hữu Hiền

Trang 25