thuyết minh bài tập lớn chi tiết máy

b/ Kiểm nghiệm ng suất uốn: Xác đ nh chính xác ng suất u n cho phép 75... Tính phản lực gối tựa Ph ng trình cân bằng mô men trong mặt phẳng đ ng tại gối A 0 142... Chọn then 2 đầu tròn.

Số liệu thi t k :

Lực vòng trên xích tải, F (N) : 2000

V n tốc xích tải, v (m/s) : 5

Số răng đĩa xích tải d n, Z (răng) : 13

B c xích tải, p (mm) : 110

Thời gian ph c v , L (năm) : 5

Quay m t chi u, làm việc hai ca, tải va đ p nhẹ

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

Ch đ tải: T1 = T ; t1=60s; T2 =0.6T; t2 =12s

Sai số vòng quay tr c máy công tác so v i yêu cầu   5 %

==========================================================

1.1 Công suất t ng đ ng (đẳng tr ) c a đ ng c :

* Công suất cực đại trên tr c xích tải

kW v

F

1000

5 2000 1000

max     

* Công suất đẳng tr trên tr c xích tải







i

i i

dt

t

t

P

2

=>

max

2 2

max 2

1

2 2 2 1 2

12 60

12 6 0 60 1

P P

t t

t P t P











kW

P dt 0.9452109.452

* Hiệu suất c a toàn b hệ thống :

903 0 995 0 1 96 0 95 0



 dbrkol



* Công suất cần thi t trên tr c đ ng c :

kW

P

903

0

452

9











* Chọn đ ng c :

Căn c theo P ct , ta chọn loại đ ng c điện không đ ng b 3 pha, loại 3K do nhà máy ch

tạo đ ng c điện Việt Nam Hungary sản xuất

3K160S2 Pdc = 11KW ndc = 2940v/ph

3K160S4 Pdc =11KW ndc = 1460v/ph

3K160L6 Pdc =11KW ndc = 980v/ph

=> Ta chọn đ ng c 3K160S4 , ndc = 1460v/ph

1.2 Phân phối t số truy n :

* Số vòng quay tr c xích tải

ph v Z

p

v

n

c

13 110

5 10 6 10











* Tỷ số truy n c a toàn b hệ thống :

96 6 8 209

1460





m

dc br

d

n

n u

u

u

Ta chọn : u d 2  3.48

2

96 6





 

d br u

u u

1.3 Tính toán các thông số dùng để thi t k hệ thống truy n d n c khí

* Công suất trên tr c máy công tác P m 10kW

* Công suất trên tr c II

OL K

m II

P P







* Công suất trên tr c I

br OL

II I

P P







* Công suất trên tr c đ ng c

d

I dc

P P





* Số vòng quay trên tr c đ ng c n dc 1460v/ph

* Số vòng quay trên tr c I

d

dc I

u

n

n 

* Số vòng quay trên tr c II

br

I II

u

n

n 

* Số vòng quay trên tr c máy công tác n m  n II

Bảng số liệu dùng cho thi t k các b truy n c khí:

Công suất P(KW) 11.08 10.52 10.05 10

Số vòng quay n(v/ph) 1460 730 209.8 209.8

Moment xoắn T(N.mm) 72475 137624 457471 455195

CH NG 2 : TÍNH TOÁN THI T K B TRUY N ĐAI THANG

2.1 Thông số ban đầu

* Thông số đầu vào : P1 = 11.08 KW; n1 = 1460 v/ph; T1 = 72.475 Nm

=> ta chọn đai thang loại B : bp = 14 mm; bo = 17 mm; h = 10.5 mm;

y0 = 4 mm; A = 138 mm2; L = 800 6300 mm; T1 = 40 190 Nm; dmin = 140 280 mm

2.2 Trình tự thi t k :

* Tính d1 : Ta có dmin = 140 mm => chọn d1 = 1.2 dmin = 1.2  140 = 168 (mm) => chọn

d1 theo tiêu chu n : d1 = 160 (mm)

* V n tốc vòng : 12,23( / ) [ ] 25( / )

60000

1460 160 60000

1 1

d1 = 160 (mm)

* Tính d2 :Chọn  = 0.02 d2 = ud d1 (1 - ) = 2 160 (1 – 0.02) = 313.6 mm => chọn

d2 theo tiêu chu n : d2 = 315 mm

* Chọn s b khoảng cách tr c aw : (*)

272 950

5 10 ) 315 160 ( 55 , 0 )

315 160 ( 2

) (

55 , 0 )

(





























w

w w

a

a

h d d a

d d

V i ud = 2 => chọn aw s b a = 1.2 d2 = 1.2  315  380 mm

=> aw s b thoả đi u kiện (*)

* Tính chi u dài đai L theo a s b :

mm a

d d d d

a

380 4

) 160 315 ( 2

) 315 160 ( 380 2 4

) (

2

) (

2

2 2

1 2 2



Theo tiêu chu n, ta chọn L = 1800 (mm)

s L

v

8 1

23 12











* Tính chính xác lại aw theo L tiêu chu n:

5 77 2

160 315 2

87 1053 2

) 315 160 ( 1800 2

) (

1

2

2 1





























d

d

d d

L

) ( 521 4

5 77 8 87 1053 87

1053 4

2

mm K

K

521

) 160 315 ( 57 180 ) (

57



a

d d



1 > 1200 => d2, d1, aw thỏa đi u kiện cho phép

* Tính số đai Z :

v r z L

C

C

P

P Z

]

[ 0

1





+ P1 = 11.08 kW

+ [P0] = 4 kW (L0 = 2240 mm)

+ 1.24 (1 ) 1.24 (1 110 ) 0.958

163 110

1













C





+ Cu = 1.13 (ud = 2)

2240

1800

6 6

0







L

L

C L

+ Cz = 0.9 ( giả sử Z = 4 ~ 6 )

+ Cr = 0.8 (tải trọng va đ p nhẹ)

+ C v 10.05(0.01v21)10.05(0.0112.2321)0.975

975 0 8 0 9 0 964 0 13 1 958

0

4

08 11

















Z

Chọn Z = 4 (thỏa giả sử Z = 4 ~ 6 khi chọn Cz )

* Tính chi u r ng và đ ờng kính ngoài bánh đai :

Chi u r ng bánh đai :

B = ( Z - 1 )  e + 2f = ( 4 - 1 )  19 + 2  12.5 = 82 mm

Đ ờng kính ngoài bánh đai :

da = d + 2b ( b = 4.2)

da = 160 + 24.2 = 168.4 (mm)

* Tính lực tác d ng lên tr c :

Lực căng đai ban đầu : (0 = 1.5 MPa)

Fo = 0 Z  A = 1.5  4  138 = 828 N

Lực tác d ng lên tr c và :

N F

2

163 sin(

828 2 ) 2 sin(

2.3 Thông số c a b truy n đai thang :

P1 (kW) n1 (v/ph) F0 (N) Fr (N) 1 (0) u

Z d1 (mm) d2 (mm) a (mm) L (mm) B (mm)

CH NG 3 THI T K B Ộ TRUY N BÁNH R NG TR R NG NGHIÊNG

Số liệu ban đầu:

Công suất truy n P1 = 10.52 kW Mômen xoắn T1 = 137624 Nm

Số vòng quay tr c d n n1 = 730 v/ph T số truy n u = 3.48

Số vòng quay tr c b d n n2 = 209.8 v/ph

Thời gian làm việc L = 5 năm Làm việc 2 ca / ngày

T ng số giờ làm việc Lh = 530028 = 24000 giờ

Chọn v t liệu:

Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện Đ rắn  250 HB Gi i hạn b n b 850MPa Gi i hạn

chảy b 580MPa

Bánh l n: Thép 45 tôi cải thiện Chọn HB1 = HB2+(10~15) nên đ rắn bánh l n  235 HB

Gi i hạn b n b 750MPa Gi i hạn chảy b 450MPa

ng suất cho phép:

a/ ng suất ti p xúc:

ng suất ti p xúc cho phép  

H

HE H

H

s K



 0 lim0.9

0 



i

i

T

T n c N

3 2

1 max

60   



Vì m i vòng quay răng ch vào kh p 1 lần nên c = 1

8 3

3

72

12 6 0 72

60 730

1



















































T

T T

T

8 3

3

72

12 6 0 72

60 8

209 1



















































T

T T

T

Số chu kỳ c sở 2 4

0 30 HB

N H   8 4

2 1

0H 30250 0.1710

8 4

2 2

0H 30235 0.1510

Vì N HE  N0H nên K HL1 K HL2 1

Gi i hạn mõi ti p xúc cho phép 0Hlim 2HB70(Mpa)

MPa



MPa



Hệ số an toàn s H = 1.1

ng suất ti p xúc cho phép

  466.4

1 1

1 9 0 570

0

H

  441.8

1 1

1 9 0 540

0

H

Do tính bánh răng nghiêng, chọn      2 2

0 2 2 0 1 0

H H

H





    454.3

2

8 441 4

H

Thỏa đi u kiện  H 0 min H 01.25 H 0 min

b/ ng suất uốn:

ng suất uốn  

F

FE F F

s

K

lim 0

0 

 

i

i

T

T n c N

6 2

1 max

60   



Vì m i vòng quay răng ch vào kh p 1 lần nên c = 1

8 6

6

72

12 6 0 72

60 730

1



















































T

T T

T

8 6

6

72

12 6 0 72

60 8

209 1



















































T

T T

T

Số chu kỳ c sở 6

0F 510

Vì N FE  N0F nên K FL1 K FL2 1

Gi i hạn mõi uốn cho phép 0Flim  81 HB(Mpa)

MPa

Flim1 1.8 250 450



MPa

Flim2 1.8 235 423



Hệ số an toàn s H = 1.75

ng suất ti p xúc cho phép

  257.14

75 1

1 450

0

F

  241.7

75 1

1 423

0

F

Khỏang cách tr c a

2 0

1 1

43

u

T K u

a

H ba

H



 





Chọn KH  = 1.05

4

0



ba



48 3 3 454 4 0

137624 05

1 1 48

3



 







Chọn a = 155 mm

Xác đ nh các thông số bánh răng:

0.01~0.02 1.55~3.1

Chọn theo tiêu chu n m n = 3 mm

Số răng bánh nhỏ 3 3.48 1

cos 155 2 ) 1 (

cos 2 1



 







u m

a Z

n

Vì 80  200 nên 21.67 Z122.84chọn Z 1 = 22 răng

Số răng bánh l n Z2  Z u 13.482276.56 chọn Z 2 = 77 răng

652 16 155

2

22 77 3 cos

2











 















a

Z Z

m n



B r ng răng 62bba.a0.4155 mm

Đ ờng kính vòng chia bánh nhỏ 68.89

652 16 cos

22 3 cos

0

1



Z m

mm

Kiểm tra lại t số truy n thực t

  7.03125

22

77 02 0 1 160

315













tt u d u br

u

Sai số t số truy n

  5%

% 024 1 100 96

6

96 6 03125 7













u

u

u

u tt

Kiểm nghiệm ng suất

a/ Kiểm nghiệm ng suất ti p xúc:

Xác đ nh chính xác ng suất ti p xúc cho phép

1 1

1 1 94 0 95 0 1 570 1

lim

0

0

H

xH l V R HL H

H

s

K K Z Z K



1 1

1 1 94 0 95 0 1 540 2

lim

0

0

H

xH l V R HL H

H

s

K K Z Z K





95

0



R

Z ; 94Z V 0 ; 1K xH  ;K l 1

    450.72

2

38 438 74

H

ng suất ti p xúc trên mặt răng:

 

u b

u T K d

Z

Z

H

1

1

0





V i:

MPa

Z M 275 (do v t liệu 2 bánh răng làm bằng thép)

) 2

sin(

cos

2

tw H

Z



0 1

802 20 652 16 cos

20 tan cos

tan tan   





tw

699 1 ) 802 20 2

sin(

652 16 cos







H

Z

7852 0 622 1

1 1









 

622 1 652 16 cos 77

1 22

1 2 3 88 1 cos 1 1 2 3

88

2 1

















 



















 





Z Z

Hệ số tải trọng tính



 HV H

H

9 0 89 68

62

1







d

b

bd

 K H 1.035

s m n

d

10 6

730 89 68 10

6

4 4

1

 







HV

K

13

1





H

K

216 1 13 1 04 1

035



H

K

5

3

22

77 



u

  443.66

5 3 62

1 5 3 137624 216

1 2 89

68

7852 0 699 1

275











H

V y 0H 443.66MPa H 0 450.72MPa nên bánh răng đ b n ti p xúc b/ Kiểm nghiệm ng suất uốn:

Xác đ nh chính xác ng suất u n cho phép

75 1

1 0036 1 1 1 450 1

lim

0

0

F

FC x R FL F

F

s

K Y Y Y



75 1

1 0036 1 1 1 423 2

lim

0

0

F

FC x R FL F

F

s

K Y Y Y



1



R

Y ; 0036Y 1 ;Y x 1;K FC 1

Hệ số tải trọng tính

1715 1 1 1 1 065



 F FV F

K

065

1





F

622 1 4

5 9 1 622 1 4

4

5 1

4



  

















CCX

K F

Số răng t ng đ ng

02 25 652 16 cos

22

1



Z

56 87 652 16 cos

77

2

Z

Hệ số dạng răng (không d ch ch nh nên hệ số d ch ch nh x1 = x2 = 0)

998 3 02 25

2 13 47 3 2 13

47

3

1

td F

Z

Y

621 3 56 87

2 13 47 3 2 13

47

3

2

td F

Z

Y

Hệ số xét đ n ảnh h ởng c a trùng kh p ngang

6165 0 622

1

1

1









 

Y

Hệ số xét đ n ảnh h ởng c a góc nghiêng răng

120

1  



  

3

652 16 sin 62













 



n

m b

7384 0 120

652 16 885

1





Y

Lực vòng trên bánh d n

N d

T

89 68

137624 2

2

1



L p t số   64.55

998 3

07 258 1

0

F

F

Y

621 3

58 242 2

0

F

F

Y



Vì    

2

0 2

1

0

1

F F F

F

Y Y



  ta tính cho bánh d n

ng suất uốn tại ti t diện nguy hiểm

8 45 3

62

5 3995 7384 0 6165 0 998 3 1715 1

1

1









n

t F

F

F

m b

F Y Y Y

Vì 0F145.8MPa F1 0 257.14MPa nên bánh răng đ b n uốn

Các thông số c a b truy n

Khoảng cách tr c a = 155 mm

Mô đun pháp mn = 3 mm

Số răng Z1 = 22 răng Z2 = 77 răng Góc nghiêng  = 16.6520

( = 160

39’06.03”)

Hệ số d ch ch nh x1 = 0 x2 = 0

Đ ờng kính vòng chia d1 = 68.89 mm d2 = 241.11 mm

Đ ng kính vòng đ nh răng da1 = 74.89 mm da2 = 247.11 mm

Đ ng kính vòng chân răng di1 = 61.39 mm di2 = 233.61 mm

B r ng bánh răng b1 = 62 mm b2 = 68 mm

Lực ăn kh p

d

T F

89 68

137624 2

2 1

1 2

Lực dọc tr c F a1 F a2 F t1.tan 3995.5tan16.6521195.1N

r

652 16 cos

20 tan 5 3995 cos

tan

0

0 1

2

Ch ng 4: Thi t k Tr c – Then – N i tr c

4.1 Thi t k tr c:

S đ chọn chi u dài các tr c

S đ phân tích lực tác đ ng lên các tr c

THI T K TR C II ( TR C B D N):

Chọn v t liệu

Chọn thép 45 có b 600MPa và [F]-1 = 50 Mpa;

Chọn kích th c chi u dài tr c

Chọn s b B l ăn = 24 mm ; Bn ốitr c = 60 mm (là kích th c c trong phần chọn nối tr c);

Thay tr c bằng dầm s c b n

V i T2 = 457471 Nm ; Ft2 = 3995.5 N; Fr2 = 1517.9 N;

Fa2 = 1195.1 N; M a F a d 144075Nmm

2

11 241 1 1195 2

2 2

Giả sử chọn nối tr c vòng đàn h i B ph n công tác là xích tải nên chọn K = 1.5

Mô men xoắn tính toán Tt = K.T2 = 1.5457471 = 686206 Nmm = 686 Nm

Chọn nối tr c vòng đàn h i có [T]= 831 Nm, D0 = 155 mm (xem phần chọn nối tr c)

155

457471 2

2 0



D

T

Lực do nối tr c tác đ ng lên tr c F k 0.20.3F tk 0.2559031476N – chi u Fk

ng c chi u lực vòng trên bánh răng

Tính phản lực gối tựa

Ph ng trình cân bằng mô men trong mặt phẳng đ ng tại gối A

0 142 71





A

M

Phản lực tại gối B theo ph ng đ ng

N M

F

142

144075 9

1517 71 142

















Ph ng trình cân bằng lực theo ph ng Y

0

2  







F Y R AY F r R BY

Phản lực tại gối A theo ph ng đ ng

N R

F

R AY  r2 BY 1517.9255.661773.56

Ph ng trình cân bằng mô men trong mặt phẳng ngang tại A

MY A 71.F t2142.R BX 239.F k 0

Phản lực tại gối B theo ph ng ngang

N F

F

142

1476 239 5 3995 71 142

277

71 2



















Ph ng trình cân bằng lực theo ph ng X

 F X R AX F t2 R BX F k 0

Phản lực tại gối A theo ph ng ngang

N F

R

F

R AX  t2  BX  k 3995.5486.514763006

V biểu đ n i lực

Biểu đ mô men trong mặt phẳng đ ng Mx (Nmm)

Biểu đ mô men trong mặt phẳng ngang My (Nmm)

Biểu đ mô men xoắn T (Nmm)

Tính mô men t ng đ ng tại ti t diện nguy hiểm

Ti t diện nguy hiểm tại v trí lắp bánh răng tr răng nghiêng

Nmm T

M M

M td  X2  Y2 0.75 2  12592322134262 0.754574712 467298 Tính đ ờng kính tr c tại ti t diện nguy hiểm

Ký hiệu ti t diện 2 – 2 là tr c 2, ti t diện th 2 (từ trái sang phải)

M

d

F

td

4 45 50 1 0

467298 1

0

3 3

1











Do tại ti t diện nguy hiểm có lắp then bằng nên tăng thêm 5%

Chọn d22 48mm

Từ d 22 ta chọn các đ ờng kính còn lại

d21 = 45 mm; d23 = 45 mm; d24 = 42 mm

Kiểm tra tại ti t diện 2-3

Nmm T

M M

M td  X2  Y2 0.75 2  1431722 0.754574712 421257

M

d

F

50 1 0

421257 1

0

3 3

1











Tính chọn then bằng

Chọn v t liệu then bằng giống tr c 1

Chọn then bằng tại v trí lắp bánh răng (TCVN 2261 – 77) Chọn then 2 đầu tròn

d22 = 48 mm; b = 14 mm ; h = 9 mm ; t1 = 5.5 mm; t2 = 3.8 mm ; l = b2-b=68-14=54 mm Chi u dài làm việc c a then 2 đầu tròn l1l54mm

Kiểm tra ng suất cắt 25.2

14 54 48

457471 2

2 23













b l d

T

C

Kiểm tra ng suất d p

5 5 9 54 48

457471 2

2

1 23















t h

l

d

T

d

Chọn then bằng tại v trí lắp nối tr c đàn h i (TCVN 2261 – 77) Chọn then 2 đầu tròn

d24 = 42 mm; b = 12 mm ; h = 8 mm ; t1 = 5 mm; t2 = 3.3 mm ; l = C-b= 60-12=48mm Chi u dài làm việc c a then l1l48mm

12 48 42

457471 2

2 1 24













b l d

T

C

Kiểm tra ng suất d p

5 8 48 42

457471 2

2

1 1

24















t h

l

d

T

d

Chọn lại 3 then bằng đặt cách nhau 1200

tại v trí lắp nối tr c, khi đó xem nh m t then

ch u 0.5T

5 8 48 42

457471 5

0 2

5

0

2

1 1

24







 













t h

l

d

T

d

K t cấu tr c

4.2 Chọn nối tr c

Do các tr c không đ ng tâm nên chọn nối tr c vòng đàn h i

Thông số c a nối tr c vòng đàn h i c a hãng Flexitech (file dữ liệu trong th m c bài t p

l n c a E learning)

Đ ờng kính qua tâm các chốt D0  55 0 AE

Ký

hiệu [T] Nmm

d

mm

A

mm

B

mm

C

mm

D

mm

E

mm

F

mm

Z

chốt nv/ph max

dmin

mm

dmax

mm

D0

mm BC4 831 42 191 125 60 5 90 114 4 3000 20 65 155

Ch ng 5: Thi t k Ổ l n trên tr c b dẫn

Lực h ng tâm tác đ ng lên A

N R

R

R

F rA A  AX2  AY2  300621773.562 3490

Lực h ng tâm tác đ ng lên B

N R

R

R

F rB  B  BX2  BY2  486.52255.662 550

Lực dọc tr c h ng vào A L p t số 0.342 0.3

3490

1 1195

rA

a

F F

V y chọn bi đỡ chặn Giả sử chọn 2 loại 46X09 có  = 260

, e = 0.68 Lắp kiểu chữ “O”

Lực dọc tr c ph

FSA = e.RA = 0.68  3490 = 2373.2 N

FSB = e.RB = 0.68  550 = 374 N

T ng lực dọc tr c tác đ ng lên A

F aAF SBF a2 3741195.11569.1N

Vì F aA F SAnên chọn lại F aA2373.2N

F

V

F

rA

aA







3490

2373

Tải trọng t ng đ ng trên A

Q A  11349002373 113490 3.49

T ng lực dọc tr c tác đ ng lên B

F aB F SAF a2 2373.21195.11178.1N