ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ HAI CẤP PHÂN ĐÔI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ SƠ THIÊT KẾ MÁY THIÊT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ HAI CẤP PHÂN ĐÔI CÓ KÈM BẢN VẼ LẮP, 3D VÀ CÁC BẢN VẼ CHI TIẾT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

-

-BAO CAO ĐÔ AN

CƠ SƠ THIÊT KÊ MAY

THIÊT KÊ TRẠM DÂN ĐÔNG

BĂNG TAI

ThS Mai Vĩnh Phúc Trân Văn Vinh MSSV: B1903765

Đinh Phước Thọ MSSV: B1903738

Ngành: Ki thuât cơ khi– Khóa: 45

Tháng11/2021

LỜI CAM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cám ơn Trường Đại họcCần Thơ đã tạo điều kiện thuân lợi để chúng em có thể học tâp, trao đổitrực tuyến trên nền tảng Zoom

Cám ơn quý thầy, cô bộ môn Khoa Công Nghệ đã tân tình giảngdạy những kiến thức quý báu làm nền tảng, để chúng em có thể áp dụngtrong suốt quá trình thực hiện đồ án

Xin trân trọng cám ơn thầy Mai Vinh Phúc đã đồng hành cùngchúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án, với sự tân tình giúp đỡ,hướng dẫn và chỉ bảo những kinh nghiệm quý giá

Do lần đầu làm đồ án với những hạn chế về mặt kiến thức cũngnhư kinh nghiệm khó tránh khỏi tồn tại những thiếu sót Rất mong nhânđược sự nhân xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phia quý thầy cô để bàibáo cáo của chúng em thêm phần hoàn thiện

Lời cuối cùng, em xin kinh chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe, thànhcông và hạnh phúc

Em xin chân thành cảm ơn!

Cần thơ, ngày 01 tháng 11 năm 2021

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Đinh Phước Thọ Trân Văn Vinh

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

ĐỀ ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vi

CHƯƠNG I 1

TÍNH TOAN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN ĐÔNG CƠ 1

1.1 Đặc điểm của hộp giảm tốc 1

1.2 Tính toán công suất cần thiết của động cơ 3

1.3 Chọn số vòng quay sơ bộ 4

1.4 Chọn động cơ điện 4

1.5 Phân phối lại tỉ số truyền 5

1.6 Tính công suất trên các trục 5

1.7 Tính tốc độ quay trên các trục 6

1.8 Tính momen xoắn trên các trục 6

1.9 Tổng hợp kết quả tính toán 7

CHƯƠNG II 8

THIÊT KÊ BÔ TRUYỀN NGOÀI 8

2.1 Thiết kế bộ truyền đai 8

CHƯƠNG III 14

THIÊT KÊ BÔ TRUYỀN TRONG 14

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 14

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm 27

3.3 Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng 38

CHƯƠNG IV 39

THIÊT KÊ TRỤC, Ổ, KHỚP NỐI 39

4.1 Tính toán thiết kế trục 39

4.2 Chọn ổ lăn 62

4.3 Tính toán nối trục 68

CHƯƠNG V 71

THIÊT KÊ VỎ HÔP, CAC CHI TIÊT PHỤ, DUNG SAI LẮP GHÉP 71

5.1 Thiết kế vỏ hộp 71

5.2 Các chi tiết phụ 73

5.3 Bảng tổng kết bulông 79

5.4 Bôi trơn hộp giảm tốc 80

5.5 Dung sai và lắp ghép 80

CHƯƠNG VI 85

KÊT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 85

6.1 Kết luận 85

6.2 Kiến nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHAO 86

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp phân đôi cấp nhanh 2

Hình 2.1: Đồ thị chọn đai thang theo thông số của bánh dẫn 8

Hình 4.1: Phác thảo hộp giảm tốc 42

Hình 4.2: Phân tich lực 43

Hình 4.3: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục I 45

Hình 4.4: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục II 49

Hình 4.5: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục III 52

Hình 4.6: Nối trục vòng đàn hồi 68

Hình 5.1: Chốt định vị 73

Hình 5.2: Nắp ổ lăn 74

Hình 5.3: Cửa thăm và nút thông hơi 75

Hình 5.4: Nút tháo dầu 76

Hình 5.5: Que thăm dầu 76

Hình 5.6: Vòng móc và vit nâng 77

Hình 5.7: Vòng phớt 78

Hình 5.8: Vòng chắn dầu 78

DANH MỤC BANG

Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của động cơ điện 4

Bảng 1.2: Tổng hợp lại các thông số 7

Bảng 2.1: Bảng các thông số đai loại B 9

Bảng 2.2: Bảng tổng hợp các thông số đai B 13

Bảng 3.1: Thông số vât liệu của bánh răng cấp nhanh 14

Bảng 3.2: Các thông số hình học bộ truyền cấp nhanh 26

Bảng 3.3: Thông số vât liệu của bánh răng cấp châm 27

Bảng 3.4: Các thông số hình học bộ truyền cấp châm 37

Bảng 3.5: Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng 38

Bảng 4.1: Các thông số của hộp giảm tốc 41

Bảng 4.2: Tổng hợp các thông số tinh ở các tiết diện 55

Bảng 4.3: Kết quả tinh toán 62

Bảng 4.4: Thông số ổ lăn trục I 64

Bảng 4.5: Thông số ổ lăn trục II 66

Bảng 4.6: Thông số ổ lăn trục III 67

Bảng 4.7: Thông số nối trục đàn hồi 69

Bảng 5.1: Thông số vỏ hộp giảm tốc đúc 71

Bảng 5.2: Kich thước gối trục dinh với thân hộp 72

Bảng 5.3: Kich thước chốt định vị 73

Bảng 5.4: Kich thước nắp ổ 74

Bảng 5.5: Kich thước cửa thăm 74

Bảng 5.6: Kich thước nút thông hơi 75

Bảng 5.7: Kich thước nút tháo dầu 76

Bảng 5.8: Kich thước rãnh lắp vòng phớt và vòng phớt 78

Bảng 5.9: Tổng hợp Bulông-đai ốc 79

Bảng 5.10: Tổng hợp dung sai 82

CHƯƠNG 1 TÍNH TOAN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN

ĐÔNG CƠ

1.1 Đặc điểm của hộp giảm tốc

Động cơ điện thường có tốc độ vô cùng lớn, nhưng khi ứng dụngvào sản xuất thực tế thì nhiều trường hợp cần tốc độ quay nhỏ hơn nhiều

Vì vây để giảm tốc độ của động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu của cácmáy móc thiết bị người ta đã tạo ra hợp giảm tốc

Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ truyền bánh răng (răng trụ,răng nón) hay trục vit, tạo thành một tổ hợp biệt lâp để giảm số vòngquay và truyền công suất từ động cơ đến máy công tác Là thiết bị trunggian sử dụng truyền động ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền cố định,

cùng với việc giảm vân tốc góc là tăng moment xoắn và tải trọng đángkể

Hộp giảm tốc có nhiều loại:

-Tùy loại truyền động (bánh răng trụ, bánh răng côn, trục vit, bánhrăng - trục vit)

-Tùy theo số lần thay đổi tỉ số truyền (cấp 1, cấp 2, cấp 3…)

-Vị tri tương đối giữa các trục trong không gian (nằm ngang, thẳngđứng…)

- Đặc điểm của sơ đồ động (khai triển, đồng trục, phân đôi…)

Với đầu đề được cho ta xác định đây là hộp giảm tốc bánh răng trụhai cấp phân đôi cấp nhanh.

Ưu điểm

- Tải trọng phân bố đều trên các ổ trục

- Bánh răng phân bố đối xứng so với ổ, sự tâp trung tải trọng theochiều dài răng it hơn so với sơ đồ khai triển thông thường

- Tại các tiết diện nguy hiểm của trục trung gian mômen xoắn chỉtương ứng với một nữa công suất truyền tới trục

Nhờ các ưu điểm trên, hộp giảm tốc loại này có thể nhẹ hơn 20%

so với hộp giảm tốc khai triển

Nhược điểm

- Chiều rộng của hộp giảm tốc tăng lên

- Cấu tạo của bộ phân ổ phức tạp hơn

- Số lượng chi tiết và gia công tăng

Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp phân đôi cấp nhanh

1.2 Tính toán công suất cân thiết của động cơ

ntang = 60000 Vπ D = 60000 0,67π 400 = 31,9901 (vòng/phút)

Mmax = P D2 = 7470 4002 = 1494000 (Nmm) = 1494 (Nm)

Moment đẳng trị trên băng tải

Theo đồ thị đặc tinh tải trọng ta có:

Nđt = Mdt9550 ntang = 1441,7294 31.99019550 = 4,829 (kW)

Công suất cần thiết của động cơ:

Nct ≥ Nηđt

Trong đó: η = ηđ ηol4 ηbr3 ηnt

Với các thông số tra bảng 2.1 [3]

ηđ =0,95 Hiệu suất bộ truyền đai thang

ηol =0,99 Hiệu suất của một cặp ổ lăn

η =0,96 Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ

ηnt =1 Hiệu suất của nối trục.

uđ = 4 tỷ số truyền của đai thang

uhgt =11 tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp

Moment vô lăng của rôto

GD 2 ,kgm 2

Khối lượng động

cơ (kg)

1.5 Phân phối lại tỉ số truyền

Có được số vòng quay của động cơ và số vòng quay của trục tang

ta tinh lại tỉ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:

��ℎ��� = ��đ�

�� = ��đ�

���� = 31,99011440 = 45,0139

Ta có��ℎ��� = �đ �ℎ�� = � đ ��ℎ ��ℎ

Trong đó: ��ℎ là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh

��ℎ là tỉ số truyền của bộ truyền cấp châmPhân phối lại tỉ số truyền cho bộ truyền trong:

Chọn �đ = 4,5

⇒ �ℎ�� = ��ℎ ��ℎ = ��ℎ����

đ = 45,01394,5 = 10,0031Dựa vào bảng 3.1 [2] ta chọn tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh

và cấp châm như sao: unh = 3,58 uch = 2,794

1.6 Tính công suất trên các trục

Công suất trên các trục lần lược là:

Trục công tác ����� = �đ� = 4,829 (kW)

Trục 3: �3 = ������

�� ��� = 1 0,994,829 = 4,8778(kW)Trục 2: �2 = �3

��� ��� = 0,96 0,994,8778 = 5,1324 (kW)Trục 1: �1 = �2

���2��� = 0,965,13242 0,99 = 5,6253 (kW)Trục động cơ: �đ� = �1

� � = 0,95 0,995,6253 = 5,9812 (kW)

��ℎ = 3,58320 = 89,3855 (vòng/phút)Trục 3: �3 = �2

��ℎ = 89,38552,794 = 31,9919 (vòng/phút)Trục công tác: ����� = �3 = 31,9919 (vòng/phút)

1.8 Tính momen xoắn trên các trục

Momen xoắn trên các trục tinh theo công thức trang 49 [2] lần lượtlà:

Momen xoắn trên trục động cơ:

Mđc = 9,55 106.Nnđc

đc = 9,55 106.5,98121440 = 39666,9861 (Nmm)Momen xoắn trên trục 1:

M1 = 9,55 106.N1

n1 = 9,55 106.5,6253320 = 167 880,0469 (Nmm)Momen xoắn trên trục 2:

M2 = 9,55 106.N2

n2 = 9,55 106.89,38555,1324 =548 348,6695(Nmm)Momen xoắn trên trục 3:

M3 = 9,55 106.N3

n3 = 9,55 106.31,99194,8778 = 1 456 087,01(Nmm)

Momen xoắn trên trục công tác:

Momen_xoắn M

(Nmm) 39666,9861 167880,0469 548348,6695 1456087,01 1441519,572

CHƯƠNG II THIÊT KÊ BÔ TRUYỀN NGOÀI

2.1 Thiết kế bộ truyền đai

Với tỉ số truyền đã chọn cho bộ truyền đai là uđ = 4,5 Ta thấychọn đai thang cho bộ truyền là phù hợp

Thông số đầu vào của bộ truyền đai:

nđc = 1440 (vòng/phút) Nđc = 5,9812 (kW)

Hình 2.1: Đồ thị chọn đai thang theo thông số của bánh dẫn

Dựa vào số vòng quay và công suất đầu vào của bánh dẫn (trục

động cơ điện) ta chọn được loại đai phù hợp là đai thang thường loại B.

Và tiến hành tinh toán các thông số phù hợp với loại đai đã chọn

Bảng 2.1: Bảng các thông số đai loại B

2 Đường kinh bánh đai nhỏ

Chọn theo tiêu chuẩn bảng 5.13 và bảng 5.14 [3] d1= 140 (mm)

STT Thông số đai Đai loại B

6

Sơ bộ khoảng cách trục

Theo bảng 5.15 [3] và �đ = 4,5 ta chọn:

a = 0,9.d2= 0,9.630 = 567 (mm)Điều kiện: 0,55(d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2)

434≤567≤1540 thỏa

STT Thông số đai Đai loại B

Công suất có ich cho phép [P0] tra bảng 4.19 [2] 4,61 (kW)

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vân tốc

Theo công thức 5.44 [3] tìm

Cv = 1 − 0,05(0,01 v2 − 1)

0,9943

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng Cr

Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài L

STT Thông số đai Đai loại B

t= 20 (mm)S= 12,5 (mm)

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp các thông số đai B

CHƯƠNG III THIÊT KÊ BÔ TRUYỀN TRONG

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

3.1.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Vì đây là bộ truyền kin chịu tải trọng trung bình nên chọn vât liệu

có độ rắn HB ≤350, để có thể chạy mòn tốt ta lấy độ rắn của bánh răngnhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn 10÷15 HB Chọn phôi dâp

��1 ≥ ��2 + (10 ÷ 15)��

Ta dùng bảng 3-6 và 3-8 [1] để chọn vât liệu bánh răng nhỏ và lớn

Bảng 3.1: Thông số vật liệu của bánh răng cấp nhanh

Bánh răng Loại Thép Đường kính phôi (mm) bền kéo σ Giới hạn bk

(N/mm 2 )

Giới hạn chảy σ ch

(N/mm 2 ) Độ rắn HB

Bánh nhỏ thường hóa50T 100-300 620 320 230 Bánh lớn 45 thường hóa 300-500 560 280 200

3.1.2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng xuất mỏi uốn cho phép

3.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Ta có công thức 3-1[1]:

[σ]tx = [σ]Notx k'NTrong đó:

-[σ]Notx: là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việclâu dài tra bảng 3-9 [1]

- k’ : hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tinh theo công thức 3-2 [1]

k'N = 6 NNo

tđ

Với:

- No: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc bảng 3-9 [1]

- Ntđ: số chu kỳ tương đương, trường hợp bánh răng chịu tải trọngthay đổi tinh theo công thức 3-4 [1]

- Mi, ni, Ti: lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút

và tổng số giờ bánh răng làm việc ở chế độ i

- Mmax: là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (khôngtinh đến moment xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn)

- u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng

Nếu Ntđ ≥ No thì lấy k’N = 1Bánh dẫn (bánh nhỏ):

[σ]Notx1 = 2,6 HB1

No1 = 107

Ntđ1 = 60.1 (0,83.18 +13.68 + 0,93.18 ) 320.5.300.16 = 41,7.107

Ntđ1≥ No1 nên lấy k’N1 = 1Suy ra:

[σ] = [σ] = 2,6 HB = 2,6.230 = 598 (N/mm2)

[σ]tx2 = [σ]Notx2 = 2,6 HB2 = 2,6.200 = 520 (N/mm2)

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều), nêntheo công thức 3-6 [1] ta có:

- n : là hệ số an toàn Đối với thép cán thường hóa n ≃ 1,5

- Kσ : là hệ số tâp trung ứng suất chân răng Đối với bánh răngbằng thép thường hóa: Kσ ≃ 1,8

- k''N : là hệ số chu kỳ ứng suất uốn, tinh theo công thức 3-7 [1]

k''N = m NNo

tđ

- No: là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy:

3.1.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng

Có thể chọn sơ bộ K = (1,3 ÷ 1,5) Trị số nhỏ dùng cho các bộtruyền chế tạo bằng vât liệu có khả năng chạy mòn, các ổ bố tri đối xứng

so với bánh răng hoặc bộ truyền có vân tốc thấp, do vây ta chọn K = 1,3

- [σ]tx : lấy của bánh bị dẫn, do bánh bị dẫn có [σ]tx nhỏ hơn

Thế các thông số ở trên vào công thức:

A ≥ (3,58 + 1)3 (520 3,581,05 106 )2 1,3 2,8127

0,315 1,35 89,3855

≥ 143,2581 (mm)Chọn A = 144 (mm)

3.1.5 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh

Vân tốc vòng của bánh răng trụ :

v = 60.1000 (i + 1)2π A n1 = 60.1000 (3,58 + 1)2π 144.320 = 1,0536 (m/s)Theo bảng 3-11 [1] ta chọn cấp chinh xác cho cặp bánh răng trụrăng nghiêng với v = 1,0536 < 5 (m/s)

Chọn được cấp chinh xác cho cặp bánh răng là 9

3.1.6 Tính chính xác hệ số tải trọng K và chọn chính xác khoảng cách trục A

K = Ktt KđTrong đó:

- Ktt: là hệ số tâp trung tải trọng, tinh theo công thức 3-20 [1]

Ktt = Ktt bảng2 + 1

- Ktt bảng : là hệ số tâp trung tải trọng khi bộ truyền không chạymòn, tra bảng 3-12 [1]:

ψd = ψAi ± 12 = 0,315.3,58 + 12 = 0.7214Với ổ trục không đối xứng, loại trục it cứng, ta lấy Ktt bảng = 1,22

⟹ Ktt = 1,22 + 1

2 = 1,11

- Kđ: là hệ số tải trọng động, giả sử b > 2,5 mn

sin β tra bảng 3-14 [1].Cấp chinh xác 9

Độ rắn mặt răng < 350 HB

Vân tốc vòng v < 3 m/s

Ta chọn Kđ = 1,2Suy ra: K = 1,11 1,2 = 1,332

ΔK = 1,332 − 1,31,3 100 = 2,4615 %

Vì chênh lệnh dưới 5% nên không cần điều chỉnh lại trị số khoảngcách trục A

Ta chọn chinh xác A = 144 (mm)

3.1.7 Xác định module, số răng, chiều rộng bánh răng và góc

nghiêng của răng

Module bánh răng được chọn theo khoảng cách trục A

�� = (0,01 ÷ 0,02) � = (0,01 ÷ 0,02) 144 = (1,44 ÷ 2,88)(mm)Lấy theo tiêu chuẩn bảng 3-1 [1] ta có được: �� = 2 (mm)

cos β = (�1 + �2�2)�� = (31 + 111) 22 144 = 0,9861

Suy ra β = 9o34'

Chiều rộng bánh răng

b = ��A = 0,315 144 = 45.36 (mm)

Ta lấy b2 = 46 (mm) (chiều rộng bánh răng lớn)

Vì là bánh răng trụ nên ta lấy b1 = 51(mm) lớn hơn b25 (mm).Kiểm tra điều kiện:

b > 2,5 msin β =n sin (92,5 2o34') = 30,0851(mm)(thỏa điều kiện)

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Để kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng, ta tinh theocông thức 3-34 [1]:

σu = 19,1 10ym 6 K N

n2Znbθ'' ≤ [σ]uTrong đó:

- σu: là ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm2)

- y : là hệ số dạng răng được chọn theo số răng tương đương Ztđ

của mỗi bánh răng theo bảng 3-18 [1]

Đối với bánh răng trụ răng nghiêng Ztđ = cos (β)Z 2

- θ'' : là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tinh theo sức bềnuốn của bánh răng nghiêng so với bánh răng thường (1,4 ÷ 1,6) lấyθ'' = 1,5

Bánh răng dẫn K = 1,332

N = 5,62532 = 2,8127 (kW)

Ztđ1 = Z1

cos (β)2 = 31

cos (9o34')2 = 31,8806Tra bảng 3-18 [1] với ξ = 0 ta được: y1 = 0,476 ;b = 51 (mm)

σu1 = 19,1 106 1,332 2,8127

0,476 22 31,8806.320.51.1,5 = 48,1566 (N/mm)2

σu1 ≤ [σ]u148,1566(N/mm)2 ≤ 91,8519(N/mm)2 (Thỏa mãn điều kiện)Bánh răng bị dẫn

Ztđ2 = Z2

cos (β)2 = 111

cos (9o34')2 = 114,153Tra bảng 3-18 [1] với ξ = 0 ta được: y2 = 0,517

Theo công thức 3-40 [1]

σu2 = σu1.y1

y2 = 48,1566.

0,4760,517 = 44,3376 (N/mm)2

σu2 ≤ [σ]u244,3376 (N/mm)2 ≤ 82,9630 (N/mm)2 (Thỏa mãn điều kiện)

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

Trường hợp bánh răng chịu quá tải (thi dụ lúc mở máy, hãm máy,v.v ) với hệ số quá tải Kqt = 2

3.1.9.1 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Công thức kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc công thức 3-41 [1]:

σtxqt = σtx Kqt ≤ [σ]txqt

Trong đó:

- ���: là ứng suất tiếp xúc

- [�]����: ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

Ứng suất tiếp xúc tinh theo công thức 3-14 [1]:

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Đối với bánh răng dẫn:

����� = ��� Kqt ≤ [�]����

Suy ra: 492,037 2 = 695,8454 < 1495(N/mm)2(Thỏa)

Đối với bánh răng bị dẫn:

����� = ��� Kqt ≤ [�]����

Suy ra: 492,037 2 = 695,8454 < 1300(N/mm)2(Thỏa)

3.1.9.2 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Công thức kiểm nghiệm ứng suất uốn công thức 3-42 [1]:

Đối với bánh răng dẫn:

����1 = ��1 Kqt ≤ [�]���1

Suy ra: 48,1566 2 = 96,3132 < 256(N/mm)2(Thỏa)

Đối với bánh răng bị dẫn:

����2 = ��2 Kqt ≤ [�]���2Suy ra: 44,3376 2 = 88,6752 < 224(N/mm)2(Thỏa)

3.1.11 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Bảng 3.2: Các thông số hình học bộ truyền cấp nhanh

Đường kinh vòng đỉnh răng(mm) De1 = dc1 + 2mn= 62,8744 + 2.2 = 66,8744

D e2 = d c2 + 2m n = 225,1309 + 2.2

= 229,1309Đường kinh vòng chân răng(mm)

Di1 = dc1 − 2,5mn = 62,8744 − 2,5.2

= 57,8744

D i2 = d c2− 2,5m n = 225,1309 − 2,5.2

= 220,1309

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

3.2.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Vì đây là bộ truyền chịu tải trọng trung bình nên chọn độ rắn bề

mặt của răng HB< 350, để có thể chạy mòn tốt ta lấy độ rắn của bánh

răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn 10÷15 HB Chọn phôi dâp

��1 ≥ ��2+ (10 ÷ 15)��

Ta dùng bảng 3-6 và 3-8 [1] để chọn vât liệu bánh răng nhỏ và lớn

Bảng 3.3: Thông số vật liệu của bánh răng cấp chậm

Bánh răng Loại Thép Đường kính phôi (mm) bền kéo σ Giới hạn bk

(N/mm 2 )

Giới hạn chảy σ ch

(N/mm 2 ) Độ rắn HB

Bánh nhỏ 45 tôi cải thiện 180-250 750 350 210 Bánh lớn 45 thường hóa 300-500 560 280 200

3.2.2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng xuất mỏi uốn cho phép

3.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Ta có công thức 3-1[1]:

[σ]tx = [σ]Notx k'NTrong đó:

-[σ]Notx: là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việclâu dài tra bảng 3-9 [1]

- k’N: hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tinh theo công thức 3-2 [1]

k'N = 6 No

Ntđ

- No: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc bảng 3-9 [1]

- Ntđ: số chu kỳ tương đương, trường hợp bánh răng chịu tải trọngthay đổi tinh theo công thức 3-4 [1]

- Mi, ni, Ti: lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút

và tổng số giờ bánh răng làm việc ở chế độ i

- Mmax: là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (khôngtinh đến moment xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn)

- u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng

Nếu Ntđ ≥ No thì lấy k’N = 1Bánh dẫn(bánh nhỏ): [σ]Notx3 = 2,6 HB3

No3 = 107

Ntđ3 = 60.1 (0,83.18+ 13.68 + 0,93.18) 89,3855.5.300.16 = 11,6 107

Ntđ3 ≥ No3 nên lấy k’N3 = 1[σ]tx3 = [σ]Notx3 = 2,6 HB3 = 2,6.210 = 546(N/mm)Bánh bị dẫn (bánh lớn): [σ]Notx4 = 2,6 HB4

No4 = 107

Ntđ4 = Nutđ3

ch = 11,6 102,794 = 4,2 107 7

Ntđ4 ≥ No4nên lấy k’N4 = 1[σ]tx4 = [σ]Notx4 = 2,6 HB4 = 2,6.200 = 520(N/mm)

3.2.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều), nêntheo công thức 3-6 [1] ta có:

- m : là bâc đường cong mỏi, đối với thép thường hóa hoặc tôi cảithiện lấy m ≈ 6.

Bánh dẫn(bánh nhỏ):

σ−1 3 = 0,4 750 = 300 (N/mm2)

Ntđ3 = 60.1 (0,86.18+ 16.68 + 0,96.18) 89,3855.5.300.16 = 10,9 107

Vì Ntđ3 ≥ Nonên lấy k’'N3 = 1[σ]u3 = 1,5 1,8300 1 = 111,1111 (N/mm)2Bánh bị dẫn (bánh lớn):

σ−1 4 = 0,4 560 = 224 (N/mm2)

Ntđ4 = Nutđ3

ch = 10,9 102,794 7 = 3,9 107

Vì Ntđ4 ≥ Nonên lấy k’'N4 = 1[σ]u4 = 1,5 1,8 = 82,9630 (224 1 N/mm)2

3.2.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng

Có thể chọn sơ bộ K = (1,3 ÷ 1,5) Trị số nhỏ dùng cho các bộtruyền chế tạo bằng vât liệu có khả năng chạy mòn, các ổ bố tri đối xứng

so với bánh răng hoặc bộ truyền có vân tốc thấp, ta chọn K = 1,3

A ≥ (i + 1)3 (1,05 10[σ] 6

tx i )2

KN

���3Trong đó:

- [σ]tx : lấy của bánh bị dẫn, do bánh bị dẫn có [σ]tx nhỏ hơn

≥ 245,9187 (mm)Chọn A = 246 (mm)

3.2.5 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chín h xác chế tạo bánh

Vân tốc vòng của bánh răng trụ :

v = 60.1000 (i + 1) =2π A nd 60.1000 (2,794 + 1) = 0,6069 (m/s)2π 246.89,3855Theo bảng 3-11 [1] ta chọn cấp chinh xác cho cặp bánh răng trụrăng thẳng với v = 0,6069 < 3 (m/s)

Chọn được cấp chinh xác cho cặp bánh răng là 9

3.2.6 Tính chính xác hệ số tải trọng K và chọn chính xác khoảng cách trục A

K = K K

Ta chọn Kđ = 1,1Suy ra: K = 1,025 1,1 = 1,1275

Ta chọn chinh xác A = 236 (mm)

3.2.7 Xác định module, số răng, chiều rộng bánh răng và góc

nghiêng của răng

Module bánh răng được chọn theo khoảng cách trục A

�� = (0,01 ÷ 0,02) � = (0,01 ÷ 0,02) 236 = (2,36 ÷ 4,72)(mm)Lấy theo tiêu chuẩn bảng 3-1 [1] ta có được: � = �� = 4 (mm)

Ta lấy b4 = 95 (mm) (chiều rộng bánh răng lớn)

Vì là bánh răng trụ nên ta lấy b3 =100(mm) lớn hơn b4 5 (mm)

3.2.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Để kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng, ta tinh theocông thức 3-33 [1]:

σ� = 19,1 106 � �

��2��� ≤ [σ]uTrong đó:

- σ� : là ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm2)

- y : là hệ số dạng răng được chọn theo số răng tương đương Ztđ

của mỗi bánh răng theo bảng 3-18 [1]