Thiết kế hộp giảm tốc truyền động cơ khí cho máy cán tôn

Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

LỜI NÓI ĐẦU
Đối với nhiều ngành trong trường Đại học Kỹ thuật, sau khi học xong phần
lý thuyết học sinh sẽ bước qua giai đoạn thiết kế đồ án môn học.
Đồ án thiết kế máy là một bước ngoặc cho việc nghiên cứu cơ sở tính toán
và thiết kế các bộ truyền động cơ cơ khí cũng như cơ cấu chấp hành. Đây là đề
tài thiết kế cơ khí đầu tiên đối với mỗi sinh viên ngành cơ điện tử. Nhiệm vụ
chung là thiết kế hệ thống dẫn động từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành.
Đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc truyền động cơ khí cho máy cán tôn”. Với
nhu cầu sử dụng các tấm lợp tôn cho các ngôi nhà .Máy cán tôn ngày càng trở
nên đa dạng về chủng loại với các sóng tôn khác nhau nên sinh viên có thể tìm
hiểu bộ truyền động cơ khí và thiết kế đồ án để lấy kiến thức và kinh nghiệm ra
trường.
Khi thiết kế đồ án sinh viên lần đầu tiên bắt tay vào một công việc mới mẻ,
rèn luyện, vận dụng nhiều kiến thức và lý thuyết để giải quyết các vấn đề có liên
quan đến thực tế. Đồ án này là sản phẩm thiết kế đầu tay tuy còn mang nặng tính
lý thuyết nhưng có tính chất đào sâu chuyên ngành giúp cho mỗi sinh viên có ý
thức sâu sắc về công việc cũng như nghiên cứu và tính toán.
Trong đồ án vấn đề sai sót là không thể tránh khỏi, kính mong quý thầy cô
tận tình chỉ bảo để giúp em bổ sung những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn
tại và có thêm kiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này.
Xin chân thành cảm ơn qúy thầy cô.
Đà Nẵng, ngày 9 tháng 9 năm 2014
Sinh viên thiết kế

Đoàn Ngọc Qúy

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 1


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng
MỤC LỤC

Chương

Trang

CHƯƠNG I.:

3

GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁN TÔN, SÓNG TÔN
CHƯƠNG II:

6

PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÁN
TÔN SÓNG VUÔNG
CHƯƠNG III:

19

TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
CHƯƠNG V:

33

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN.
CHƯƠNG VI:

46

CHỌN NỐI TRỤC.
CHƯƠNG VII:

48

THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC.
CHƯƠNG VIII:

52

THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT MÁY BÔI TRƠN

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 2


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng
CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁN TÔN, SÓNG TÔN

Hình 1.1: Máy cán tôn
Ngày nay nhu cầu sử dụng các tấm lợp của con người để làm bao che cho
các công trình dân dụng và công nghiệp ngày càng cao do đó đòi hỏi một lượng
lớn tấm lợp trong đó có các tấm lợp bằng tole, các tấm lợp này phải đáp ứng tốt
nhu cầu sử dụng của con người. Trước đây hầu hết các tấm lợp được làm từ đất
sét (ngói), phêroximăng hoặc nhựa PVC… những loại này có những nhược điểm
như trọng lượng lớn nên đòi hỏi kết cấu khung sườn phải cứng vững, dễ vỡ, thời
gian sử dụng ngắn, tính thẩm mỹ không cao nên giờ đây nó ít được sử dụng.
Trong khi đó các loại tấm lợp bằng tole ngày càng được sử dụng nhiều để thay
thế cho các loại tấm lợp trên vì nó khắc phục được những nhược điểm của các
loại tấm lợp trên. Theo thống kê của các cơ sở sản xuất tole tấm lợp thì hiện nay
hầu hết các công trình xây dựng sử dụng tole sóng làm tấm lợp. Điều này chứng
tỏ tấm lợp bằng tole đang ngày càng đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng
và dần thay thế các loại tấm lợp trước đây. Vì vậy vấn đề tìm hiểu, chế tạo và cải
tiến máy cán tôn được quan tâm nhiều hơn.
1.1. Phân loại
Việc phân loại tôn có nhiều cách. Có thể dựa vào thành phần vật liệu, công
dụng sản phẩm, biên dạng tôn, kích thước màu sắc... Có thể phân loại sơ bộ như
sau:

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 3


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

- Thành phần vật liệu có tôn kẻm, tôn nhôm, tôn thép, tôn mạ kẻm, mạ
nhôm...
- Theo màu sắc : Đỏ, trắng, xanh….
- Theo số sóng : 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng
- Theo công dụng : Loại mái vòng, mác thẳng, tôn lạnh ...
- Theo biên dạng : Tôn sóng vùng, ống tròn, sóng ngói...
- Theo chiều dày : 0,25mm, 0,4mm, 0,45mm...
1.2. Các loại biên dạng tôn thường gặp
a. Loại sóng thẳng
+ Sóng tròn :

Hình 1.2: Tôn dạng sóng tròn
+ Sóng vuông :

Hình 1.3: Tôn dạng sóng vuông
b. Loại sóng ngói :

Hình 1.4: Tôn dạng sóng ngói
1.3. Vật liệu chế tạo
Vật liệu làm tôn là những tấm thép các bon chất lượng trung bình ( 𝜎𝑏 ≤
400𝑁/𝑚𝑚2 ). Được sử dụng rộng rải, sản lượng cao ,dể khai thác , dể chế tạo ,
giá thành hạ .
Loại tôn thép các bon kém bền trong môi trường không khí nước mưa ...Để khắc
phục hiện tượng trên người ta thường mạ kẻm , thiếc hoặc sơn màu sau khi đã
cán thành tấm.
Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao.
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 4

Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Tôn nhôm nhẹ , dẻo , dể cán , uốn , bền trong không khí nhưng giá thành cao và
hiệu lực kém .
1.4.Yêu cầu đề tài
Thiết kế hộp giảm tốc truyền động cơ khí cho máy cán tôn.
Vận tốc cán: 16 (m/ph).
Bề rộng của tôn: 1,2(m).
Tôn dày: 0.35(mm).
Chọn tôn sóng vuông loại phổ biến.

Hình 1.5: Tôn dạng sóng vuông
Thép các bon ( 𝜎𝑏 ≤ 400𝑁/𝑚𝑚2 ).
1.5.Sơ đồ bố trí:

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 5


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng
CHƯƠNG II

PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÁN

TÔN SÓNG VUÔNG
Quá trính cán tôn là quá trình cán hình đặc biệt.Nó không làm thay đổi độ
dày của tôn tại mọi vị trí. Tôn phẳng sau khi qua dây chuyền cán nó có biên dạng
nhuu yêu cầu. Đặc biệt trong quá trình cán tôn lớp sơn mạ bảo vệ phải được giữ
nguyên hoàn toàn không bị phá huỷ tại một vị trí nào. Với đặc điểm của cán tôn
như vậy ta có thể xem quá trình cán tôn như là quá trình uốn liên tục tạo ra hiện
dạng yêu cầu. Việc tạo thành một sóng tôn nó cũng phải qua nhiều lần cán. Từ 4
đến 5 lần sao cho đảm bảo dược biên dạng và biên dạng trong cán tôn, sóng tôn
được định hình giữa hai con lăn cá, trong đó. Một con lăn đóng vai trò là cối và
một con lăn đóng vai trò là chày. Giữa chày và cối có chuyển động quay và phôi
có chuyển động tiến. Độ sâu của sóng.
Để thiết lập sơ đồ động của máy, ta dựa vào cánh bố trí những con lăn hình
sóng tôn, số lượng các cặp trục cán, hệ thống truyền động.
2.1.Thiết lập biên dạng sóng vuông
2.1.1. Xác định số sóng và kích thước sóng
-Tôn khổ 1200mm, 9 sóng:

Hình 2.1: Tôn dạng sóng vuông 9 sóng.
-Kích thước sóng tôn:

Hình 2.2: Kích thước sóng tôn
-Quá trình cán 1 sóng qua 4 lần cán với bán kính con lăn khác nhau:

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 6


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

a)lần cán 1:

Hình 2.3: Biên dạng tôn lần cán 1
b)lần cán 2:

Hình 2.4: Biên dạng tôn lần cán 2
c)lần cán 3:

Hình 2.5: Biên dạng tôn lần cán 3
d)lần cán 4:

Hình 2.6: Biên dạng tôn lần cán 4
2.1.2. Xác định số lần uốn tạo sóng tôn
-Chiều rộng phôi của một sóng tôn:

Hình 2.7: Biên dạng 1 sóng tôn.

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 7


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

-Tính toán số lần cán:

Hình 2.8: Kích thước sóng tôn
Khi cán tạo song qua các bước ta có nhận xét:
+Chiều dài L không thay đổi trong suốt quá trình cán nhưng x giảm a tăng.
+Ta đặt AB=a: chiều cao của sóng tôn.
AC=x
2x+20: Là khoảng cách gối đỡ bằng B.
Trong tam giác vuông ABC, ta có:
𝐴𝐶 2 = 𝐵𝐶 2 − 𝐴𝐶 2
𝑥 2 = 𝐿2 − 𝑎2
𝑥 = √𝐿2 − 𝑎2
B=2x+20
Mà L=28.28 không đổi nên cho a lần lượt là 5,10,15,20(mm)
Bảng 2.1: Khoảng cách gối đở B sau 4 lần cán
a (mm)

5

10

15

20

B (mm)

75.67

72.90

68.00

60.00

2.1.3. Xác định kích thước con lăn cán
Lựa chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của
máy. 16m/ph=0.27m/s. Nhưng đường kính của các con lăn trên trục cán không
bằng nhau,do đó khi tôn đi qua hai trục sẽ có vận tốc khác vận tốc dài lô cán.
Nên xuất hiện hiện tượng trượt tương đối giữa tôn và lô cán.

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 8


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Hình 2.9: Hình dạng cặp lô cán
1) Trục cán trên ( cối ).
2) Phôi cán.
3)Trục cán dưới ( chày ).
Nhờ lực ma sát giữa tôn và các con lăn nên khi các con lăn cán của trục dẫn
động quay thì tôn chuyển động tịnh tiến đồng thời do có ma sát nên làm quay
trục còn lại. Vì các con lăn cán có đường kính ở các điểm không bằng nhau nên
khi thiết kế con lăn của trục cán, cần chú ý đảm bảo vận tốc dài tại một số vị trí
bằng nhau để chúng khỏi làm co (giãn), kéo đứt tôn. Vận tốc đó là vận tốc sản
phẩm để thiết kế máy, vận tốc trung bình của con lăn đề tai cho V=16m/phút.
Từ đó ta chọn như sau:
Đường kính danh nghĩa của con lăn: D=d=160 (mm).

Chọn đường kính trục để lắp con lăn cán: ∅=75 (mm).
Chọn đường kính ổ trục để lắp ổ đở: ∅=55 (mm).
2.1.4. Xác định đường kính các lô cán
+ Ta chọn đường kính danh nghĩa lô cán trên: 𝐷𝑛 =180 (mm)
+ Ta chọn đường kính danh nghĩa lô cán dưới: 𝑑𝑡 =140 (mm)
+ Khoảng cách hai trục cán: A=160 (mm)
Qua mỗi lô cán ta tăng chiều cao lô dưới lên 2a đơn vị, do đó:
𝑑1 = 𝑑𝑡 + 2𝑎 (𝑚𝑚)
Tương tự chiều sâu của cối sẽ giảm đi 2a đơn vị
𝐷1 = 𝐷𝑡 − 2𝑎 (𝑚𝑚)

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 9


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Qua các lần cán ta có các số liệu sau:
-Lần cán thứ 1: a=5

=>𝐷1 = 180-(2x5)=170

=>𝑑1 = 140+(2x5)=150

(mm)

(mm).

-Lần cán thứ 2: a=10

=>𝐷2 = 180-(2x10)=160

=>𝑑2 = 140+(2x10)=160

(mm)

(mm).

-Lần cán thứ 3: a=15

=>𝐷3 = 180-(2x15)=150

=>𝑑3 = 140+(2x15)=170

(mm)

(mm).

-Lần cán thứ 4: a=20

=>𝐷4 = 180-(2x20)=140

=>𝑑4 = 140+(2x20)=180

(mm)

(mm).

Từ các kích thước tính toán được bảng thông số sau:

Hình 2.10: Kích thước cặp lô cán
Theo sơ đồ phương án ta quy đinh các con lăn như sau:
+ Gọi A: Con lăn cán lần 1.
+ Gọi B: Con lăn cán lần 2.
+ Gọi C: Con lăn cán lần 3.
+ Gọi D: Con lăn cán lần 4.
Bảng 2.2: thông số kích thước của cac con lăn trên.
Con lăn

B

H

∅

SL

Cán lần 1 (A)

75.67

95.67

170

9

Cán lần 2 (B)

72.90

92.90

160

9

Cán lần 3 (C)

68

88

150

9

Cán lần 4 (D)

60

80

140

70

cán

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 10


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Hình 2.11:Con lăn dưới
Bảng 2.3: thông số kích thước của cac con lăn dưới.
Con lăn cán

b

d

SL

Cán lần 1 (A)

95.67

150

9

Cán lần 2 (B)

92.90

160

9

Cán lần 3 (C)

88

170

9

Cán lần 4 (D)

80

180

70

2.2. Phương án thiết kế máy.
2.2.1. Sơ đồ trục cán.

Hình 2.12: Sơ đồ trục cán
2.2.2. Chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền cán
Có hai phương án truyền động chính dây chuyền:
- Phương án truyền động bằng thuỷ lưc, dầu ép.

- phương án truyền động bằng cơ khí .
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 11


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

* Truyền động bằng dầu ép:

Hình 2.13: Sợ đồ động học dùng thuỷ lực
1. Động cơ
2. Bơm dầu
3. Van điều chỉnh
4. Động cơ dầu
5. Hộp phân lực
6. Hệ trục con lăn
Những ưu nhược điểm của phương án truyền động bằng thủy lực:
+ Ưu điểm :
- Có khả năng thực hiện chuyển động vô cấp cho chuyển động chính ,
cũng
như các chuyển động phụ để đảm bảo cho số vòng quay cho cơ cấu chấp hành .
- Kích thước gọn nhẹ , trọng lượng và momen quán tính nhỏ .
- Dể đảo chiều . Chống quá tải .
- Mức độ an toàn cao .
- Dể dàng trong việc điều khiển tự động .
- Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ .
- Tránh ồn ào .

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 12


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

+ Nhược điểm :
- Cấu tạo của bộ phận thủy lực phức tạp , đòi hỏi chính xác nên khó chế tạo .
- giá thành cao .
- phụ thuộc vào chất lượng của dầu .
* Truyền động bằng cơ khí

Hình 2.14: Sợ đồ động học dùng cơ khí
1. Động cơ điện

4. Hộp phân lực

2. Khớp nối

5.Hệ trục con lăn

3.Hộp giảm tốc
Những ưu nhược của phương án này :
+ Nhược điểm :
- Khó khăn trong việc điều khiển tự động , đảo chiều chuyển động , chống
quá tải .

- Mức độ an toàn thấp .
- Điều kiện bôi trơn .
- Bộ truyền gây ồn ào khi làm việc .
- Kích thước trọng lượng lớn và cồng kềnh .
* Hộp phân lực :
Có nhiều cách truyền lực cho trục cán . Nhưng cơ bản ta có hai phương
pháp chính sau :
+ Truyền động trục vít , bánh vít
Đặc điểm:
-Có thể thay thế hướng chuyển động
-Có khả năng tự hảm
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 13


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

-khuôn khổ , kích thước nhỏ
-Truyền đông êm , không tiếng ồn
-Tỷ số truyền lớn
-Hiệu suốt thấp , sử dụng vật liệu đắt tiền
+ Truyền động bằng xích :

Hình 2.14: Sợ đồ động học dùng xích truyền động
Đặc điểm :
- Kích thước nhỏ gọn .
- Thực tế dùng, giá thành rẻ.

- Chế tạo và lắp ráp phức tạp , thường xuyên phải bôi trơn , không có khả
năng tự hảm.
- Dùng truyền động cho các trục với tỷ số truyền không đổi trong máy cán
tôn.
Vậy: Với cá phương án trên đây, với giới hạn của đồ án thiết kế máy. Ta
chọn phương án truyền động bằng cơ khí. Chọn phương án truyền động từ hôp
giảm tốc tới cơ cấu chấp hành dùng truyền xích.
2.3. Thiết kế động học
Tôn cán có biên dạng sóng nhất định nên các con lăn dưới và trên tiếp xúc với
tôn các đường kính khác nhau. Do vậy khi trục cán quay thì vận tốc dài tại các
điểm trên các lô cán sẽ khác nhau, khi cán sẽ có hiện tượng trượt tương đối giữa
tôn và các con lăn cán. Dọc theo biên dạng sóng sẽ có một vị trí mà ở đó không
có hiện tượng trượt, vòng tròn qua điểm này trên lô cán có đường kính d thuộc
chày và đường kính D thuộc cối. Ta dùng đường kính này để tính toán động học
cho máy.
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 14


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Ta chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn d=D= 160 (mm), tốc độ
cán tạo sóng là V=16 m/phút.
n=


1000

1000.16
=31,85 ( vòng/phút )
.V 
 .D
3,14.160

2. .n 2.3,14.31.85
= 3,3 ( rad/s )

60
60

Như vậy khi tính tỷ số truyền xích ta phải lấy trị số vòng quay này để tính
tỷ số truyền.
2.3.1. Tính áp lực cán
Xem quá trình cán như một quá trình uốn kim loại giữa hai trục cán . Lúc
này lực tác dụng lên trục cán chính là lực uốn và được xác định theo công thức
tổng quát sau :
P =
Trong đó :

B.S 2 b .n
(N)
l

B - Chiều rộng vật uốn: B= (2x28,28)+ 20 (mm)
S - Chiều dày của phôi tấm S= 0,35mm.
b- Giới hạn bền của vật liệu làm phôi tấm . b<= 400(N /mm2)
n - Hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến dạng cứng n=1,8.
l - khoảng cách giửa các điểm tựa . (mm)

Để đơn giản ta xem hệ số biến cứng qua các lần cán tạo sóng là như nhau và
n=1,8.
2.3.2. Tính momem cán
+ Áp lực cán uốn của kim loại tác dụng lên trục
PL = ∑ p ( N )
Với p :lực uốn từng phần sóng tôn .
+ Áp lực tác dụng lên cổ trục cán : R ( N )
Trục cán trên R = QT + PL ( N )
Trục cán dưới R = QD + PL ( N )
Q: Trọng lượng các con lăn và trục cán (N)
+ Trong quá trình cán giữa hai trục thì chỉ có một trục tạo lực cán uốn sóng tôn .
Momen cần để quay trục được tính .
M = Mms + Mmsl + Mc(N.mm)
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 15


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Trong đó :
+Mms : momen ma sát sinh ra tại cổ trục (N.mm)
Mms = R. f1.

𝑑
2

R : lực tác dụng lèn cổ trục .
f : hệ số ma sát của ổ đở trục.
chọn f1 = 0,1.
d : Đường kính ổ trục cán d = 50 (mm ).
+ Mmsl : momen ma sát lăn giữa tôn và con lăn (N.mm)
Mmsl= PL.f2.
PL : Áp lực kim loại tác dụng lên trục (N)
f2: hệ số ma sát . chọn f2= 0,5 (vì kim loại phủ sơn)
D : đường kính con lăn (mm).
+Mc : momen cán để làm biến dạng kim loại (N.mm).
Mc = PL. a . L

(N.mm)

PL: Áp lực kim loại tác dụng lên trục .
a: hệ số tay đòn khi cán hình đơn giản .
a= ( 0.45 – 0.5 )
L: chiều dài tiếp xúc của kim loại với con lăn.

Hình 2.19: Sơ đồ tính chiều dài tiếp xúc giữa tôn và con lăn cán
Theo hình ta có:
L≈ 𝐴𝐵 =

𝑅.𝜋.𝛼
180°

Mà: cos 𝛼 =

(mm)

𝑅−𝑎
𝑅

Dựa vào số liệu tìm hiểu thực tế ta chọn momem cần để quay trục M=800000
(N.mm)

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 16


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng
CHƯƠNG III

TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
3.1. Tính công suất động cơ
-Công suất máy được tính bằng công thức:
N= M. 𝜔 (kW)
Trong đó :

N :Tổng công suất trên các trục
M: Tổng momem trên các trục (N.m)
𝜔 : Vận tốc góc của trục (rad/s)

N= M. 𝜔 = 800 x 3,3 = 2640 (W)
-Công suất cần thiết là:
𝑁

Nct= (kW)
𝜂

Trong đó :

Nct :Công suất cần thiết
𝜂 : Hiệu suất của bộ truyền xích và ổ lăn𝜂 =0,98
𝑁 2640

Nct= =

𝜂 0,98

= 2693,88(W)

Từ đó ta chọn động cơ điện như sau:
Kiểu động cơ : AOC2-31-4*

(I)

Ndc= 3 (kW)
n = 1365 (vòng/phút)
3.2. Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền chung được tính theo công thức:
i=

𝑛𝑑𝑐
𝑛𝑡𝑐

Trong đó: 𝑛𝑑𝑐 :

Số vòng quay động cơ: 𝑛𝑑𝑐 =1365 (vòng/phút)
Số vòng quay trục cán: 𝑛𝑡𝑐 = 31,85 ( vòng/phút )

=>i =

1365

=42,86

31,85

Tỷ số truyền của các bộ truyền máy:
i =igt .ix1 .ix2
Trong đó:

ix1 :Tỷ số truyền từ hộp giảm tốc lên trục cán chọn ix1 =3
ix2 :Tỷ số truyền giữa các trục quay đồng tốc ix2 =1

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 17


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

igt :Tỷ số truyền hộp giảm tốc tính bằng igt =14,3
Tỷ số truyền trong hộp giảm tốc:

igt =in.ic
Trong đó:

in: tỷ số truyền cấp nhanh.
ic : tỷ số truyền cấp chậm.

Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích
thước, chất lượng của bộ truyền cơ khí. Việc phân phối it cho các bộ truyền trong
hộp giảm tốc (quan hệ giữa in và ic ) theo nguyên tắc:
- Kích thước và trọng lượng của hộp giảm tốc là nhỏ nhất
- Điều kiện bôi trơn tốt nhất
Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển để cho các bánh răng
bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là
đường kính của các bánh răng phải xấp xỉ nhau, ta phân phối in  ic.
Trong bộ truyền này ta chọn: in = 1,3xic
Chọn:

ic = 3,3



in = 4,3

3.3.Số vòng quay của các trục
nI  1365vòng / phút
nII 

nI 1365

 317vòng / phút

in
4,3

n III 

n II 317

 96vòng / phút
iC
3,3

3.4. Công suất trên các trục
N I  N dc  3Kw
N II  N I .1 . 2  3.0,99.0,97  2,88Kw
N III  N II .1 2  2,88.0,99.0,97  2,77Kw

với:

1 =0,97 là hiệu suất bộ truyền bánh răng nghiêng
 2 =0.99 là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 18


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

3.5.Moment xoắn trên các trục

MI 

9,55.106.N I 9,55.106.3

 20989Nmm
nI
1365

M II 

9,55.106.N II 9,55.106.2,88

 86763,4 Nmm
n II
317

M III

9,55.106.N III 9,55.106.2,77


 275557,3 Nmm
n III
96

Bảng 3.0:Các số liệu tính được:
Trục
Thông số

Trục động cơ

I

iđ=1

i

II
in=4,3

III
ic=3,3

n (vòng/phút)

1365

1365

317

96

N(Kw)

3

3

2,88

2,77

Mx(Nmm)

20989

20989

86763,4

275557,3

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 19


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng
CHƯƠNG IV

TH.KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC
4.1.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
4.1.1.Chọn vật liệu làm bánh răng
Bánh răng nhỏ: chọn thép 45 thường hóa có:
b = 600 N/mm2 ; ch = 300 N/mm2 ; HB = 210.

Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm.
Bánh răng lớn: chọn thép 35 thường hóa có:
b = 500 N/mm2 ; ch = 260 N/mm2 ; HB = 170.
Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi (100300) mm.
4.1.2.Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:
a.Ứng xuất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
Ntđ2= 60 u (Mi/Mmax)3ni.Ti
Mi,ni,Ti là moment xoắn, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ bánh
răng làm việc ở chế độ i.
Mmax là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng
u là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay 1 vòng.
Ntđ2=60.1.4,5.300.12.317.[13.0,5 + (0,3)3.0,5]= 158,22.106> No
N0 là số chu kỳ cơ sở N0=107
Như vậy số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ:
Ntđ1= Ntđ2.in=158,22.106 .4,3=680,35.106 > No
Do đó hệ số chu kỳ ứng suất k’N của cả hai bánh răng đều bằng 1.
Theo bảng 3-9:

[]Notx= 2,6.HB

(II)

[]tx = []Notx. k’N.
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:[]tx2= 2,6.170 = 442 N/mm2
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:[]tx1= 2,6.210 = 546 N/mm2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ :

[]tx2= 442 N/mm2

b.Ứng suất uốn cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 20


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Ntđ2= 60.1.4,5.300.12.317.[16.0,5 + (0,3)6.0,5]= 154,17.106


Ntđ1= 4,3.154,17.106= 662,93.106

Cả

Ntđ1 vàNtđ2

>No do đók’’N = 1.

1,5 1 .k 'N'
[]u=
do răng chịu ứng suất thay đổi mạch động.
n.k 

Giới hạn mỏi uốn của thép 45:

-1= 0,43.600 = 258 N/mm2.

Giới hạn mỏi uốn của thép 35:

-1= 0,43.500 = 215 N/mm2.

Hệ số an toàn:

n = 1,5.

Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng:

k= 1,8.

Bánh nhỏ:

[]u1=

1,5.258
= 143,3 N/mm2.
1,5.1,8

Bánh lớn:

[]u2=

1,5.215
= 119,4 N/mm2.
1,5.1,8

4.1.3.Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k:
Có thể chọn sơ bộ K = Ktt.Kđ= 1,3.
4.1.4.Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
A= b/A = 0,3.
4.1.5.Xác định khoảng cách trục:
2

 1,05.106 
k.N
 .
A  (i  1) 
 [ ] tx .i   A ..n 2
3

’-hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh
răng nghiêng so với bánh răng thẳng. Chọn ’= 1,25.
 1,05.106
A  (4,3  1) 
 442.4,3
3

2


1,3.3
 .
 114.2mm.
 0,3.1,25.317

Lấy A = 116 mm.

4.1.6.Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn ccx chế tạo bánh răng:
Vận tốc vòng của bánh răng trụ:
v

2. . A.n1
2. .116.1365

 3,13m / s
60.1000(i  1) 60.1000.( 4,3  1)

Với vận tốc này theo bảng 3-11 ta chọn cấp chính xác 9.

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

(III)

Trang 21


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

4.1.7.Định chính xác hệ số tải trọng K:
Hệ số tải trọng k được tính theo công thức : k = ktt.kđ.
ktt- hệ số tập trung tải trọng
kđ- hệ số tải trọng động.
b = A.A = 0,3.116 = 35mm.

Chiều rộng bánh răng:

Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:
d1 

do đó:

2. A 2.116

 44mm
i  1 4,3  1

d= b/d1= 0,8.

Tra bảng 3-12 ta tìm được kttbảng = 1,22.
Hệ số tập trung tải trọng thực tế: ktt= (1,22+ 1)/2 = 1,11.
Giả sử: b 

2,5.m n
theo bảng 3-14 ta tìm được kđ= 1,2.
sin 

Hệ số tải trọng k = ktt.kđ = 1,33.
k ít khác với trị số chọn sơ bộ nên không cần tính lại khoảng cách trục A.
Như vậy lấy chính xác

A = 116 mm.

4.1.8.Xác định modun, số răng và góc nghiêng của răng:
Modun pháp: mn = (0,010,02).A = (1,162,32) mm.
Theo bảng 3-1 chọn

mn= 2mm.

Chọn sơ bộ góc nghiêng β=100; cosβ=0,985
Tổng số răng của hai bánh:
Z t  Z1  Z 2 

2. A cos  2.116.0,985

 114 .
mn
2

Số răng bánh nhỏ:
Z1 

Zt
114

 21,5
i  1 4,3  1

Lấy Z1=21

Số răng bánh lớn:
Z2= Z1.i = 4,3.21 = 91.
Tính chính xác góc nghiêng β

cos 𝛽 =

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

𝑍𝑡∙ mn (21 + 91) ∙ 2
=
= 0.966
2∙𝐴
2.116
Trang 22


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

Vậy β=14059’
Chiều rộng bánh răng b :
b = A.A = 0,3.116 = 34.8 mm. Lấy b=35mm
4.1.9.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
Theo công thức (3-34) :
u =

19.1*106 * K * N
  u 
2
y * mn * z * n * b *  ' '

m : Mô đun pháp của bánh răng thẳng (mm)
y : Hệ số dạng răng
z :Số răng
N:Công suất của bộ truyền (Kw)

K :Hệ số tải trọng
 u : Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm 2 )

 u  :Ứng suất uốn cho phép (N/mm 2 )
θ” là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh
răng nghiêng hoặc răng cong so với bánh răng thẳng , thường có thể lấy
θ”=1,4÷1,6. Chọn θ”=1.5
Tính số răng tương đương [công thức (3-37)]
Bánh nhỏ:
𝑍𝑡đ1 =

21
= 23
0,9663

𝑍𝑡đ2 =

91
= 101
0,9663

Bánh lớn:

Hệ số dạng răng :
Vì bánh răng trụ răng nghiêng nên: tra bảng (3-18) ta được :
y1 = 0.414
y2 = 0.517
Thay tất cả vào phương trình ta được:
Ứng suất uốn tại chân răng của bánh răng nhỏ :

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 23


Đồ án thiết kế máy
 u1

=

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

19,1.106.1,33.3
 30,58 <  u1  = 143,3 (N/mm 2 )
2
0,414.2 .21.1365.35.1,5

 ứng suất bền uốn tại chân răng của bánh răng lớn :
 u 2 =  u1 .

y1
0.414
 24,49 (N/mm 2 ) <  u 2  = 119,4 (N/mm 2 )  bền
 30,58.
0.517
y2

Vậy cả hai đều thỏa mãn độ bền uốn
4.1.10.Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:
Modun pháp:

mn= 2mm

Số răng:

Z1 = 21(răng) ;

Góc ăn khớp:

n = 20o

Góc nghiêng:

β=14059’

Z2 = 91 (răng)

Đường kính vòng chia:
𝑑1 =

2.21
= 43,48𝑚𝑚
0,966

𝑑2 =

2.91
= 188,41𝑚𝑚
0,966

Khoảng cách trục:

A = 116 mm.

Bề rộng bánh răng:

b1 = 35mm

Đường kính vòng đỉnh:

da1 = 43,48 + 2.2

b2=31mm
= 47,48 mm.

da2 = 188,41 + 2.2 = 192,41 mm.
Đường kính vòng chân:

df1 = 43,48 - 2,5.2 = 38,48 mm.
df2 = 188,41 - 2,5.2 = 183,41 mm.

SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 24


Đồ án thiết kế máy

Thiết kế hệ dẫn động máy cán tôn 9 sóng

4.1.11.Tính lực tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên bánh răng được chia làm 3 thành phần: lực vòng P, lực
hướng tâm, lực dọc trục.
2.Mx 2.9,55.106.3

 976,23N
d
43.1365

Lực vòng:

P

Lực hướng tâm:

Pr  P.tg n  976,23.tg 200  355,32N

Lực dọc trục:

Pa=976,23.tg14059’=261,28N

4.2.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm:
4.2.1.Chọn vật liệu làm bánh răng.
Bánh răng nhỏ: chọn thép 45 thường hóa có:
b= 800 N/mm2 ; ch= 450 N/mm2 ; HB = 200.
Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm.
Bánh răng lớn: chọn thép 35 thường hóa có:
b=500 N/mm2 ; ch= 260 N/mm2 ; HB = 170.
Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi (100300) mm.
4.2.2.Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

a.Ứng xuất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
Ntđ4= 60 u (Mi/Mmax)3ni.Ti
Mi,ni,Ti là moment xoắn, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ bánh
răng làm việc ở chế độ i.
Mmax là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng
u là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay 1 vòng.
Ntđ4=60.1.4,5.300.12.96.[13.0,5 + (0,3)3.0,5]= 47,9.106> No
Như vậy số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ:
Ntđ3= Ntđ4.iC=47,9.106.3,3=158,1.106> No
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:[]tx4 = 2,6.170 = 442 N/mm2
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:[]tx3 = 2,6.200 = 526 N/mm2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ :

[]tx2 = 442 N/mm2

b.Ứng suất uốn cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
SVTH: ĐOÀN NGỌC QUÝ

Trang 25