Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục

Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí.Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật,dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy,giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo. Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung.Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay,việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của Thầy, em thực hiện Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục để ôn lại kiến thức và tổng hợp kiến thức đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh.Tuy nhiên, vì trình độ và khả năng có hạn nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của thầy. Em xin chân thành cảm ơn các thầy hướng dẫn và thầy trong Khoa Cơ Khí đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này SVT

TÍNH ĐỘNG HỌC

Vận tốc băng tải: v = 0.75 (m/s) Đường kính tang: D = 150 (mm)

Thời hạn phục vụ: L h = 19000 (giờ)

Số ca làm việc: soca = 3 (ca)

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @ = 75 (độ) Đặc tính làm việc: êm

1.1.1 Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ điện

Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện được tính bằng công thức P yc = P lv × η c, trong đó P yc là công suất cần thiết trên trục động cơ, P lv là công suất trên trục của bộ phận máy công tác hoặc bộ phận làm việc, và η c là hiệu suất chung của toàn hệ thống Việc xác định chính xác công suất này cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của hệ thống động cơ điện.

1.1.1.1 Tính công suất trên trục máy công tác

1000 = 3,3675(kW) với F là lực kéo băng tải (N); v là vận tốc di chuyển của băng tải (m/s)

1.1.1.2 Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống o η = η k η ol 2 η đ η br

• Trong đó,tra bảng 2.3[1] ta được:

• Hiệu suất 1 cặp bánh răng :η br = 0,97

• Hiệu suất bộ truyền đai :η đ = 0,95

• Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: η ol = 0,99

• → η = η k η ol 2 η đ η BR = 0,99 0,99 2 0,95.0,97=0,894 1.1.1.3 Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

C HỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Vận tốc băng tải: v = 0.75 (m/s) Đường kính tang: D = 150 (mm)

Thời hạn phục vụ: L h = 19000 (giờ)

Số ca làm việc: soca = 3 (ca)

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @ = 75 (độ) Đặc tính làm việc: êm

1.1.1 Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ điện

Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện (P yc) được tính bằng công thức P yc = P lv / η c, trong đó P lv là công suất trên trục của bộ phận máy công tác, còn η c là hiệu suất chung của toàn hệ thống Việc xác định chính xác công suất này giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống động cơ điện và tối ưu hóa quá trình truyền năng lượng Hiểu rõ công thức và các yếu tố ảnh hưởng là yếu tố quan trọng để lựa chọn động cơ phù hợp, đảm bảo vận hành an toàn và bền bỉ trong các ứng dụng công nghiệp.

1.1.1.1 Tính công suất trên trục máy công tác

1000 = 3,3675(kW) với F là lực kéo băng tải (N); v là vận tốc di chuyển của băng tải (m/s)

1.1.1.2 Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống o η = η k η ol 2 η đ η br

• Trong đó,tra bảng 2.3[1] ta được:

• Hiệu suất 1 cặp bánh răng :η br = 0,97

• Hiệu suất bộ truyền đai :η đ = 0,95

• Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: η ol = 0,99

• → η = η k η ol 2 η đ η BR = 0,99 0,99 2 0,95.0,97=0,894 1.1.1.3 Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ

1.1.2 Xác định tốc độ quay đồng bộ của đông cơ điện

Tốc độ quay sơ bộ của động cơ cần có: n sb = n lv u sb

Trong hệ thống truyền động, n_sb thể hiện tốc độ quay sơ bộ cần thiết của động cơ để đảm bảo hoạt động hiệu quả Tốc độ quay của trục máy công tác, hay còn gọi là trục bộ phận làm việc, được ký hiệu là n_lv, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất vận hành Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống, u_sb, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và kiểm soát tốc độ giữa các trục, giúp tối ưu hóa quá trình truyền động và nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống.

1.1.2.1 Xác định tốc độ quay của trục bộ phận công tác n lv = v 60.1000 π D = 60000.0,75 π 150 = 95,49 (vg ph⁄ ) với v là vận tốc băng tải (m/s); D là đường kính tang

1.1.2.2 Xác định sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống u sb = u sb(đ) u sb(br) Theo bảng 2.2Tr21[1] ta có:

Tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài (đai): u sb(đ) = 3,2

Tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền trong hộp (bánh răng) : u sb(br) = 4,6

⟹ u sb = u sb(đ) u sb(br) = 3,2.4,6 = 14,72 1.1.2.3 Xác định tốc độ quay sơ bộ của động cơ cần n sb = n lv u sb = 95,49.14,72 = 1405,61 (vg/ph)

Từ đó, chọn tốc độ đồng bộ của động cơ điện là n đb = 1500 (vg/ph).

1.1.3 Chọn động cơ Động cơ được chọn phải thỏa mãn:

P đc ≥ P yc = 3,77(kW) Chọn số vòng quay đồng bộ nđb = 1500 (vg/ph)

Tra bảng 2 chọn được động cơ điện Điện Hà Nội có các thông số:

P HÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG

1.2.1 Tỉ số truyền chung của của hệ thống: u c =n đc n lv = 1425

95,49 = 14,92 1.2.2 Chọn trước tỷ số truyền của bộ truyền ngoài (đai): u đ = 3,2

1.2.3 Suy ra tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp (bánh răng): u br = u c u đ = 14,92

T ÍNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC

Tỷ số truyền từ trục động cơ sang trục I: u đc → I = u đ = 3,2

Tỷ số truyền từ trục I sang trục II của hộp giảm tốc: u I → II = u br = 4,66

Tỷ số truyền từ trục II sang bộ phận công tác: u II → lv = u k = 1

1.3.2 Số vòng quay trên các trục

• Tốc độ quay trên trục động cơ: n đc = 1425(vg/ph)

• Tốc độ quay trên trục I: n I = n đc u đc → I 25

• Tốc độ quay trên trục II: n II = n I u I → II D5,31

• Tốc độ quay trên trục công tác: n lv,t = n II u II → lv = 95,56

1.3.3 Tính công suất trên các trục

• Công suất trên trục bộ phận công tác

• Công suất trên trục II

P II = P lv η II → lv =P lv η k =3,3675

P I = P II η I → II = P II η ol η br = 3,40

• Công suất trên trục của động cơ:

1.3.4 Tính mômen xoắn trên các trục

Tính mô men xoắn trên các trục theo công thức: T i = 9,55.10 6 P i n i

Trong đó: P i , n i , T i tương ứng là công suất, tốc độ quay và mô men xoắn trên trục i

➢ Mô men xoắn trên trục động cơ:

➢ Mô men xoắn trên trục I:

➢ Mô men xoắn trên trục II:

➢ Mô men xoắn trên trục công tác:

Bảng các thông số động học

TÍNH THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Tính thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền đai)

Bảng 2.1 Đặc tính kĩ thuật yêu cầu của bộ truyền đai

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Tốc độ quay trục chủ động n 1 (vg/ph) 1425

Tốc độ quay trục bị động n 2 (vg/ph) 445,31

Công suất trên trục chủ động P 1 (kW) 3,76

Công suất trên trục bị động P 2 (kW) 3,54

Mô men xoắn trên trục chủ động T 1 (Nmm) 25199

Mô men xoắn trên trục bị động T 2 (Nmm) 75918

Thời gian phục vụ L h (giờ) 19000

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài β (độ) 105

2.2 Chọn loại đai và tiết diện đai

Công suất cần truyền P = 3,76 ≤ 4 (kW) nên ta dùng tiết diện B

2.3 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng inventor

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

T ÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI ( BỘ TRUYỀN ĐAI )

Bảng 2.1 Đặc tính kĩ thuật yêu cầu của bộ truyền đai

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Tốc độ quay trục chủ động n 1 (vg/ph) 1425

Tốc độ quay trục bị động n 2 (vg/ph) 445,31

Công suất trên trục chủ động P 1 (kW) 3,76

Công suất trên trục bị động P 2 (kW) 3,54

Mô men xoắn trên trục chủ động T 1 (Nmm) 25199

Mô men xoắn trên trục bị động T 2 (Nmm) 75918

Thời gian phục vụ L h (giờ) 19000

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài β (độ) 105

Chọn loại đai và tiết diện đai

Công suất cần truyền P = 3,76 ≤ 4 (kW) nên ta dùng tiết diện B.

T HIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG BẰNG INVENTOR

Hình 2.1 Nhập tiết diện đai và thông số bánh đai

Hình 2.2 Tính toán thiết kế số đai

Hình 2.3 Kiểm tra độ bền sau tính toán (đã điều chỉnh)

K ẾT QUẢ THIẾT KẾ

Hình 2.4 Thông số bánh đai dẫn

Hình 2.5 Thông số bánh đai bị dẫn

Hình 2.a Mô hình 3D bộ truyền đai

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp kết quả tính toán bộ truyền đai thang

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Chiều dài đai L mm 2403 Đường kính bánh đai dẫn 𝑑 1 mm 140 Đường kính bánh đai bị dẫn 𝑑 2 mm 450

Tỉ số truyền thực tế 𝑢 𝑡 - 3,247

Sai lệch so với yêu cầu ∆u = 100.|ut-u|/u ∆u % 1,47

Khoảng cách trục chính xác a mm 721,398

Góc ôm trên bánh nhỏ 𝛼 1 độ 204,81

Lực tác dụng lên trục 𝐹 𝑟 N 687,204

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

Đ ẶC TÍNH KỸ THUẬT YÊU CẦU CỦA BỘ TRUYỀN

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền bánh răng trụ

Thông số Đơn vị Giá trị

Tiêu chuẩn thiết kế - DIN

Loại bánh răng (thẳng/nghiêng/chữ V) - nghiêng

Số vòng quay trục dẫn 𝑛 1 v/ph 445,28

Công suất trục dẫn 𝑃 1 KW 3,54

Thời hạn làm việc 𝐿 ℎ Giờ 19000

Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc 𝑆 𝐻 - 1,1-1,15

Hệ số an toàn theo độ bền uốn 𝑆 𝐹 - ≥ 1,75

Yêu cầu khác (nếu có)

T HIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG BẰNG I NVENTOR

3.2.1 Tính sơ bộ khoảng cách trục

3.2.2 Tính toán thiết kế bằng Inventor

Hình 3.1 Nhập thông số thiết kế cửa sổ Design

Hình 3.2 Chọn cấp chính xác

Hình 3.3 Cửa sổ Calculation sau khi đã điều chỉnh thiết kế đạt yêu cầu đặt ra

K ẾT QUẢ THIẾT KẾ

Hình 3.4 Kích thước bánh răng dẫn

Hình 3.5 Kích thước bánh răng bị dẫn

Hình 3.xyz Mô hình 3D bộ truyền bánh răng trụ răng nghiên

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp kết quả tính bộ truyền bánh răng trụ

THIẾT KẾ TRỤC VÀ Ổ LĂN

4.1 Chọn khớp nối (không yêu cầu kiểm nghiệm)

Sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Mô men xoắn tính toán: T t = kT = 1,4.339787 = 475701,8 (Nmm) Đường kính trục lắp khớp nối: d = d sb = √ T

3 = 39,295 (mm) k – hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác Tra bảng 16.1[2]-58 ta được k=1,2÷1,5, chọn k=1,4

T – mô men xoắn danh nghĩa T = T II = 339787 (Nmm)

[τ] - ứng suất xoắn cho phép, [τ]÷30 MPa với vật liệu trục là thép 45, chọn [τ]( MPa

Tra bảng 16.10a[2]-68 dựa vào giá trị mô men xoắn tính toán T t và đường kính trục lắp khớp nối d được kích thước cơ bản của nối trục đàn hồi, mm:

Tra bảng 16.10b[2]-69 với TP0 (Nm) được kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện có σ b = 750 MPa, ứng suất xoắn cho phép [τ]-30 Mpa

4.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục

Trục I: d sbI = √ 3 0,2[τ] T I = √ 3 75918 0,2.15 = 29,36 (mm) trong đó:

T I – mô men xoắn trên trục I: T I = 75918 (Nmm)

LỰC TÁC DỤNG VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CHUNG

C HỌN KHỚP NỐI ( KHÔNG YÊU CẦU KIỂM NGHIỆM )

Sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Mô men xoắn tính toán: T t = kT = 1,4.339787 = 475701,8 (Nmm) Đường kính trục lắp khớp nối: d = d sb = √ T

3 = 39,295 (mm) k – hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác Tra bảng 16.1[2]-58 ta được k=1,2÷1,5, chọn k=1,4

T – mô men xoắn danh nghĩa T = T II = 339787 (Nmm)

[τ] - ứng suất xoắn cho phép, [τ]÷30 MPa với vật liệu trục là thép 45, chọn [τ]( MPa

Tra bảng 16.10a[2]-68 dựa vào giá trị mô men xoắn tính toán T t và đường kính trục lắp khớp nối d được kích thước cơ bản của nối trục đàn hồi, mm:

Tra bảng 16.10b[2]-69 với TP0 (Nm) được kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

T ÍNH SƠ BỘ TRỤC

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện có σ b = 750 MPa, ứng suất xoắn cho phép [τ]-30 Mpa

4.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục

Trục I: d sbI = √ 3 0,2[τ] T I = √ 3 75918 0,2.15 = 29,36 (mm) trong đó:

T I – mô men xoắn trên trục I: T I = 75918 (Nmm)

[τ] - ứng suất xoắn cho phép [τ]÷30 MPa, với trục vào của hộp giảm tốc chọn [τ] MPa

Trục II: d sbII = √ 3 0,2[τ] T II = √ 3 339787 0,2.28 = 39,30 (mm) trong đó:

T II – mô men xoắn trên trục II: T II = 339787(Nmm)

[τ] - ứng suất xoắn cho phép [τ]÷30 MPa, với trục ra của hộp giảm tốc chọn [τ]( MPa

Chọn {d sbI = 30 (mm) d sbII = 40 (mm)

Tra bảng 10.2[1]-189 chọn chiều rộng ổ lăn: b oI = 19(mm), b oII = 23(mm)

4.2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục

Lực từ bánh đai tác dụng lên trục: F đ = 687,204 (N)

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục: F k = 0,2 F t với F t là lực vòng tác dụng lên khớp nối, xác định theo công thức F t = 2T

D o , trong đó D o là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt, T = T II = 339787 (Nmm)

Sơ đồ đặt lực chung

4.2.4 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực

Sơ đồ xác định khoảng cách

• k1 = 10 là khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong của hộp

• k2= 10 là khoảng từ mặt mút ổ đến thành trong của vỏ hộp

• k3= 5 là khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

• h n = 25 là chiều cao nắp ổ và đầu bulông

Trục II: chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng lớn: l m2 = (1,2 ÷ 1,5)d 2 = (1,2 ÷ 1,5).40 = (48 ÷ 60)

Chiều dài mayơ nửa khớp nối (nối trục đàn hồi): l mc2 = (1,4 ÷ 2,5)d 2 = (1,4 ÷ 2,5) 40 = (56 ÷ 100) chọn l mc2 = 65 mm l 2c = 0,5(l mc2 + b o2 ) + k 3 + h n = 0,5 (69 + 23) + 5 + 25 = 78 mm l 22 = 0,5(l m2 + b o2 ) + k 1 + k 2 = 0,5 (60 + 25) + 10 + 10 = 62,5 mm l 21 = 2l 22 = 2.62,5 = 125 mm

Trục I: chiều dài mayơ bánh đai bị dẫn: l mc1 = (1,2 ÷ 1,5)d 1 = (1,2 ÷ 1,5).30 = (36 ÷ 45) chọn l mc1 = 45 (mm) chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ: l m1 = (1,2 ÷ 1,5)d 1 = (1,2 ÷ 1,5).30 = (36 ÷ 45)

Vì l m1 [τc] = 28 (Mpa) d – đường kính trục (mm)

T – mômen xoắn trên trục (Nmm)

=> Đảm bảo điều kiện bền dập và bền cắt

=> Đảm bảo điều kiện bền dập và bền cắt

Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

3.3.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Kết cấu trục đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:

❖ s - hệ số an toàn cho phép, thông thường s = 1,5 2,5

❖ sσj , sτj – hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j

- -1và -1là giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng

- aj,  mj – biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp Theo công thức

196 [1] thì:aj = maxj = Mj/Wj và mj = 0 (3)

- aj ,mj – biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp.Theo công thức

- và  - hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi.Tra bảng B 10.7

- kdj và kdj – hệ số, xác định theo CT 10.25

• kx – hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt.Theo bảng B 10.8

197[1] ta có kx = 1 (với phương pháp gia công bề mặt là mài, Ra = 0,32-0,16)

• ky – hệ số tăng bền bề mặt trục Theo bảng B 10.9

197[1] ta có ky =1,6 (tôi bằng dòng điện tần số cao)

•  và  - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, theo bảng B 10.10

• k; k: Hệ số tập chung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn Trị số của chúng phụ thuộc vào loại yếu tố tập trung ứng suất Tra bảng B 10.11

▪ Đối với bề mặt trục lắp có độ dôi: k/ =2,44 (kiểu lắp k6) k/ =1,86 (kiểu lắp k6) kσdj = 2,44+1−1

▪ Đối với trục có rãnh then:

,  phụ thuộc vào đường kính từng đoạn trục

196[1] ta được công thức tính Wj và Woj như sau:

- Trục tiết diện tròn: Wj = πd j

- Trục có 1 rãnh then: Wj = πd j

Chúng tôi thực hiện kiểm nghiệm tại tiết diện 3,2 của trục II, là nơi có tiết diện nguy hiểm nhất với mômen uốn tổng cộng lớn nhất và tiết diện có rãnh then Việc kiểm nghiệm này nhằm đảm bảo độ an toàn và độ bền của trục trong các điều kiện làm việc khắt khe Các kết quả kiểm nghiệm giúp xác định khả năng chịu lực của tiết diện nguy hiểm nhất, góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

❖ Tại tiết diện 2 có d2 = 42 mm

Vậy tiết diện 2 thỏa mãn điều kiện bền mỏi

❖ Tại tiết diện 3 có d3 = 38 mm

Vậy tiết diện 3 thỏa mãn điều kiện bền mỏi

→ Vậy trục II đảm bảo điều kiện bền mỏi

4.3.9 Bảng đường kính các đoạn trục

*Thông số đầu vào d=d0 = d1 @ mm

- Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 đầu trục:

1340 = 0,53 ≥ 0,3=> Chọn loại ổ lăn là ổ bi đỡ-chặn

Tra phụ lục 2.12[1]-263 với cỡ nhẹ hẹp ta được thông số ổ lăn cho 2 gối:

Kí hiệu d(mm) D(mm) b(mm) r(mm) r1(mm) C(kN) Co(kN)

- Chọn cấp chính xác cho ổ là cấp 0

23700 = 0,029 => e = 0,22 3.3.10.2 Chọn, kiểm nghiệm ổ a Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

Khả năng tải động Cd được xác định theo CT 11.1[1]-213

• m – bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, m = 3 đối với ổ bi

• L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

• Q – tải trọng động quy ước (kN), xác định theo CT 11.3[1]-214

Fa và Fr – tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục tác dụng lên ổ (kN)

Trong quá trình tính toán, hệ số V phản ánh vòng quay của vòng trong, trong đó V = 1 cho vòng trong quay Hệ số kt đại diện cho tác động của nhiệt độ, và được giả định bằng 1 khi nhiệt độ  105°C Ngoài ra, hệ số kd thể hiện đặc tính tải trọng của bộ truyền, với giá trị lấy theo bảng 11.3[1]-215 là kd = 1.

X ,Y – hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục

- Xác định lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra ở trên ổ lăn:

+ Tổng ngoại lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 và 0:

+ Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 và 0:

𝑟 kết hợp tra bảng 11.4[1]-216ta có:

Tải trọng động quy ước trên các ổ:

Vì Q0 > Q1 nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 0

Khả năng tải động của ổ lăn:

Như vậy hai ổ lăn đảm bảo khả năng tải động b Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

- Khả năng tải tĩnh được xác định theo công thức 11.18[1]-221

• Qt - tải trọng tĩnh quy ước, Qt là trị số lớn hơn trong 2 giá trị:

• Với Xo, Y0: hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục

- Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

- Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Qt = max( Qt0(2) , Qt1(2)) = Qt0(2) = 1499,75 (N) < Co = 23700(N)

 Khả năng tải tĩnh của cả 2 ổ được đảm bảo

3.3.10.3 Bảng thông số các ổ lăn

Kí hiệu d(mm) D(mm) b(mm) r(mm) r1(mm) C(kN) Co(kN)

Kí hiệu d(mm) D(mm) b(mm) r(mm) r1(mm) C(kN) Co(kN)

TÍNH THIẾT KẾ KẾT CẤU

4.1 Tính, lựa chọn kết cấu cho các bộ phận, các chi tiết

Vỏ hộp giảm tốc đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cố định vị trí các chi tiết và bộ phận máy, đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định Ngoài ra, nó còn tiếp nhận lực truyền từ các bộ phận lắp đặt trên vỏ, giúp truyền động hiệu quả Vỏ hộp giảm tốc còn chứa dầu bôi trơn giúp giảm ma sát và nâng cao tuổi thọ của các linh kiện máy móc Bên cạnh đó, nó còn bảo vệ các chi tiết máy khỏi bụi bặm, bụi bẩn và các tác nhân gây hại khác, đảm bảo hoạt động lâu dài và tin cậy.

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ

Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX15-32

Chọn bề mặt ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp,phần dưới là thân) đi qua đường tâm các trục và song song với mặt đế

4.1.2 Các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Tên gọi Biểu thức tính toán

: Nắp hộp δ1 δ=0,03a+3=0,03.170+3=8,1(mm) chọn δ=9 (mm) δ1=0,9δ=8,1 (mm) Chọn δ1= 9 (mm)

Gân tăng cứng: Chiều dày e

Chiều cao h Độ dốc e = (0,8÷1)δ = (7,2÷9) chọn e=9 h0,04a+10 = 16,8 chọn d1=M18 d2=(0,7÷0,8)d1,6÷14,4 chọn d2=M14 d3=(0,8÷0,9)d2,2÷12,6 Chọn d3=M12 d4=(0,6÷0,7)d2=7,2÷8,4 Chọn d4=M6 d5=(0,5÷0,6)d2=7÷8,4 Chọn d5=M6

Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp S3

Chiều dày bích nắp hộp S4

Bề rộng bích nắp và thân K3

Kích thước gối trục: Đường kính ngoài và tâm lỗ vít:

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ: K2

Tâm lỗ bulông cạnh ổ: 𝐸 2 và C

(k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ)

C= D h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bu lông và kích thước mặt tựa

Chiều dày: khi không có phần lồi S 1 , khi có phần lồi S 1 S D 2 , d

Bề rộng mặt đế hộp K1 và q

Dd xác định theo đường kính dao khoét

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn và đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau Δ≥ (1÷1,2)δ= 9÷10,8 mm→ Δ = 12 mm Δ1≥ (3÷5)δ= 27÷45 mm→ Δi = 51 mm Δ2≥δ=9→ Δ= 10mm

Số lượng bu lông nền Z

200 ÷ 300 L,B là chiều dài và chiều rộng Chọn Z=4

4.2 Tính, lựa chọn bôi trơn

Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòng 𝑣 = 1,392 < 12(𝑚/𝑠) nên ta chọn bôi trơn bằng cách ngâm trong dầu bằng 1

4 bánh răng bị động trong hộp giảm tốc

Do đáy hộp giảm tốc cách đỉnh răng bị động một khoảng: 40 (mm)

Vậy chiều cao lớp dầu là: 66 (mm)

Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc:vận tốc vòng của bánh răng 𝑣 = 1,392 𝑚/𝑠 và 𝛿 𝑏 ≈

470 ÷ 1000𝑀𝑃𝑎 thép C45 Độ nhớt của dầu là 50 o c là 186

16 tra bảng 18-13[2]-101 chọn được loại dầu ô tô máy kéo AK-15

Do v = 1,392 m/s < 3 m/s nên ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ

Các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp

+ Nắp ổ Đường kính nắp ổ được xác định theo công thức :

Vị trí D mm ( ) D mm 2 ( ) D mm 3 ( ) D mm 4 ( ) d mm 4 ( ) Z h

Chốt định vị đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi ghép nắp Việc xiết bu lông đúng cách giúp ổ không bị biến dạng vòng ngoài, đảm bảo hoạt động chính xác và bền bỉ của thiết bị.

Chọn chốt định vị là chốt côn {

Cửa thăm là bộ phận dùng để kiểm tra, quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp Trên đỉnh hộp có lắp cửa thăm, được đậy kín bằng nắp đảm bảo an toàn và phù hợp với kích thước nắp hộp Nắp cửa thăm còn được trang bị thêm nút thông hơi để điều chỉnh áp suất bên trong hộp, giúp quá trình vận hành diễn ra thuận lợi Kích thước của cửa thăm được chọn theo kích thước của nắp hộp, đảm bảo tính phù hợp và dễ dàng thao tác.

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, gây áp suất bên trong ngày càng cao Để giảm áp suất và duy trì sự thông thoáng cho không khí bên trong và bên ngoài hộp, ta sử dụng nút thông hơi nắp trên cửa thăm Việc lắp đặt nút thông hơi giúp điều hòa không khí, ngăn ngừa nguy cơ quá tải và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn trong hộp bị bẩn và cần được thay thế bằng dầu mới để đảm bảo hiệu suất hoạt động Để tháo dầu cũ, bạn cần mở nút tháo dầu nằm ở đáy hộp, nơi có lỗ thoát dầu được bịt kín ban đầu Việc thay dầu đúng cách giúp duy trì độ bôi trơn tối ưu và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Chọn nút tháo dầu tra bảng 18-7[2]-93 d b m f L c q D S D 0

+Kiểm tra mức dầu : dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu:

+Các chi tiết liên quan khác

Lót kín bộ phận ổ giúp bảo vệ ổ khỏi bụi bẩn, chất tạp, và hạt cứng xâm nhập, từ đó duy trì vệ sinh và hoạt động hiệu quả của hệ thống Công dụng chính của lót kín là ngăn chặn mỡ chảy ra ngoài và hạn chế sự xâm nhập của các tạp chất gây hại Việc sử dụng lót kín bộ phận ổ là giải pháp tối ưu để bảo vệ thiết bị, kéo dài tuổi thọ, và đảm bảo hiệu suất làm việc liên tục của hệ thống máy móc.

Vòng phớt là linh kiện dùng để kín và chống tràn trong các thiết bị, nhờ kết cấu đơn giản và dễ thay thế Tuy nhiên, vòng phớt có nhược điểm bị mòn nhanh và chịu ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao Để chọn vòng phớt phù hợp, cần xác định chính xác đường kính bạc d, d1, d2, D, và các thông số a, b, S0 theo bảng 15-17 trang 50 Việc chọn đúng loại vòng phớt cho trục vào và ra đảm bảo hiệu quả kín khí, dầu, không xảy ra rò rỉ trong hệ thống.

Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp, thường sử dụng các vòng chắn mỡ (dầu) nhằm ngăn chặn sự tràn và lẫn lộn giữa các chất Kích thước của vòng chắn mỡ (dầu) được thiết kế theo hình vẽ, với độ dày t = 3 mm và chiều rộng a = 6 mm, đảm bảo hiệu quả ngăn cách tối ưu Việc lựa chọn kích thước phù hợp giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của máy móc và giảm thiểu rò rỉ dịch chất lỏng.

• Chiều dày vành răng: δ = (2,5 ÷ 4)m = 6,25 ÷ 10 chọn δ = 9(mm)

• Chiều rộng vành răng : b = 55 (mm)

• Chiều dày đĩa: C = (0,2 ÷ 0,3)b = 11 ÷ 16,5 chọn C = 14 (mm)

• Đường kính ngoài moay ơ: D = (1,5÷1,8)dc ÷ 75,6 chọn D = 70 (mm)

• Đường kính tâm lỗ: Do = 0,5(D+Dv)=0,5.(70+256,06)= 163,03 (mm)

• Đường kính đỉnh răng: da = 285,31 (mm)

4.3 Định kiểu lắp, lập bảng dung sai a) Dung sai và lắp ghép ổ lăn

Lắp vòng trong của ổ vào trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục cơ bản đảm bảo chính xác trong quá trình lắp ráp Để ngăn vòng trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi hoạt động, ta chọn kiểu lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi phù hợp với các vòng quay, đảm bảo hoạt động ổn định và độ bền của bộ phận.

Chọn miền dung sai khi lắp các vòng ổ:

Tra bảng 20-12, 20-13 trang 132 ta được:

+ Lắp ổ lên vỏ là: H7 b) Lắp bánh răng lên trục: Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh răng và ngược lại, ta chọn sử dụng then

Mối ghép then thường không được lắp chính xác hoàn toàn do rãnh then trên trục thường được phay thiếu chính xác Để khắc phục, cần cạo then theo rãnh then để dễ dàng lắp ráp, đảm bảo độ chính xác và độ bền của mối ghép.

Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp chặt:

∅H7 k6 c) Dung sai mối ghép then

Tra bảng B20.5 và B20.6Tr125[2] với tiết diện then trên các trục ta chọn kiểu lắp ghép trung gian N9-Js9

Sai lệch giới hạn của chiều rộng then:

Trục I: b × h = 8 × 7chọn: N9(es = 0; ei = −0,036) = 8 × 7 chọn: N9(es = 0; ei = −0,036)

Trục II: b × h = 10 × 8 chọn: N9(es = 0; ei = −0,036) = 10 × 8 chọn: Js9(ES = +0.021; EI = −0,021)

Bánh răng I: b × h = 10 × 8 chọn: Js9(ES = +0.018; EI = −0,018)

Bánh răng II: b × h = 12 × 8 chọn: Js9(ES = +0.021; EI = −0,021)

Sai lệch chiều sâu rãnh then:

{Trục I: t = 4,0 mm ⇒ N max = +0,2 mmTrục II: t = 5 mm ⇒ N max = +0,2 mm d) Lắp ghép giữa nắp với ổ và bạc với trục

Trục Vị trí lắp Kiểu lắp Lỗ Trục

Trục I Trục và vòng trong ổ ϕ30k6 ϕ30 +0,002 +0,015

Trục và vòng chắn dầu ϕ28D8 k6 ϕ28 +0,080 +0,119 ϕ28 +0,002 +0,015 Đoạn trục lắp bánh đai ϕ28k6 ϕ28 +0,002 +0,015

Trục II Trục và vòng chắn dầu ϕ40D8 k6 ϕ40 +0,080 +0,119 ϕ40 +0,002 +0,15

Vỏ và nắp ổ trục 2 ϕ80 H7 d11 ϕ80 0 +0,030 ϕ80 −0,290 −0,100 Đoạn trục lắp khớp nối ϕ38k6 ϕ38 +0,002 +0,018