Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi...3 IV... Tính chọn sơ bộ đờng kính trục II và ổ lăn trên trục II... Vớichức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong cácngành
Tính Toán động học
Chọn động cơ
1 Công suất yêu cầu a Công suất yêu cầu trên trục puly ma sát
= hệ số cân bằng. hệ số điền ®Çy. a = 1 vì cabin treo trực tiếp với cáp.
= 0,95 – fzu = 0,95 – 0,02 1 = 0,93 f = 0,02 vì ta sử dụng ổ lăn. zu = 1 vì có 1 trục puly đổi hớng. m/s b Công suất yêu cầu động cơ :
- hiệu suất của bộ truyền
Trong đó trị số của các hiệu suất trên đợc tra trong bảng 2.3 víi:
: hiệu suất của khớp nối, =1;
: hiệu suất của cặp ổ lăn, =0,995;
: hiệu suất của truyền trục vít một cấp
2 Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ a Chọn sơ bộ đờng kính puly ma sát
- Chọn sơ bộ số nhánh cáp zc = 3
- Chọn cáp theo hệ số an toàn
Lực kéo đứt yêu cầu
Tra bảng 2.3 Bảng thông số cáp thép của hãng KONE Điều kiện : Sđ Sd,yc dc = 12 mm
- Chọn đờng kính trục puly D 40dc @.12 480 (mm) b Tính số vòng quay trục puly
(v/ph) c Chọn tỉ số truyền sơ bộ
HGT trục vít có số mối ren z1=2 nên chọn tỉ số truyền usb = 40. d tính số vòng quay sơ bộ của động cơ nsb=npl.usb 40 = 800 (v/ph)
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là : ndb= 750 (v/ph)
Ta chọn đợc động cơ có ký hiệu 4A112MAB8Y3 với các thông số cơ bản sau:
4 Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trụca Tính lại tỉ số truyền tỉ số truyền thực tế của hệ
Chọn ut = 35,05 b Xác định thông số động học trên hộp giảm tốc
Tốc độ quay của các trục n1=ndcp1 (v/ph)
Công suất trên các trục
Mô men xoăn trên các trục
THIÕT KÕ Bé TRUYÒN
Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép
Ta có vận tốc trợt
Do vs < 5 nên ta dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau để chế tạo bánh vít Cụ thể là Đồng thanh nhôm – sắt – niken
- Cách đúc : dùng khuôn kim loại
2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít a ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]
Với vs = 3,2 m/s và bánh vít đợc lam bằng đồng thanh không thiếc nên tra bảng 7.2 ta có :
- Trục vít đợc làm bằng thép tôi b ứng suất uốn cho phép ta cã : [ ] = [ ]KFL
Trong đó : [ ] : ứng suất uốn cho phép ứng với 10 6 chu kỳ :
KFL Hệ số tuổi thọ :
NFE : Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng khi tính về ứng suất uốn
(MPa) c ứng suất cho phép khi quá tải
Với bánh vít làm bằng Đồng thanh – sắt – niken БpA ЖH
Xác định các thông số bộ truyền
Tra bảng 7.3 ta chọn q = 20 Với vs= 3,2 m/s chọn sơ bộ CCX 8
Vs =3,2 m/s và CCX 8 tra bảng 7.7 chọn KHv = 1,2Chọn sơ bộ :
Tính sơ bộ khoảng cách trục
LÊy aw0 (mm) Tính sơ bộ mô đun bánh vít:
Chọn m =4 Tính lại khoảng cách trục: aw=0,5m(Z2 +q)=0,5.4.(71+20) = 182 (mm); Chọn aw= 185 mm
Tính hệ số dịch chỉnh:
Chênh lệch tỉ số truyền:
Với Z 2 = 72 ta có hệ số dịch chỉnh: x = 0,25 mm
Tính kiểm nghiệm
1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Vậy với Vs = 3,02 m/s tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác : 8 cho bộ truyền trục vít Do đó tra bảng 7.7 KHv = 1,2
Nh vậy vật liệu đã chọn cho bánh vít phù hợp với điều kiện làm việc; và có [H]"0 (MPa).
Góc vít trên trục chia :
- Xác định hiệu suất bộ truyền theo lý thuyết :
- Hiệu suất bộ truyền thực tế :
Lại có KH = KHβ.KHv
Thay các số vừa tính đợc vào (*) ta đợc:
Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
2 Kiểm nghiệm độ bền uốn.
- Chiều rộng bánh vít (bảng 7.9)
- Chiều dài phần ren trục vít:
- Hệ số tải trọng KF=KH = 1,204
3 Các thông số bộ truyền.
Công thức tính Kết quả
Khoảng cách trục aw 0,5m(q+Z2+2x) 185 mm
Hệ số dịch chỉnh x 0,25 mm Đờng kính vòng chia d d1 = qm d1 = 80 mm d2 = mZ2 d2 = 288 mm Đờng kính vòng đỉnh da da1 = m(q+2) da2 = m(Z2 + 2 +
2x) da1 = 88 mm da2 = 298 mm Đờng kính vòng đáy df df1 = m(q - 2,4) df2 = m(Z2 – 2,4
+2x) df1 = 70,4 mm df2 = 280,4 mm Đờng kính ngoài của bánh vít daM2 v× Z1 = 2 daM2 = 304 mm
Chiều rộng bánh vít ba vì Z1 2 b2 = 65 mm
Chiều dài phần ren trôc vÝt b1 = 73 mm Góc ôm
Xác dịnh sơ bộ diện tích tỏa nhiệt của HGT:
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giam tốc ( Aq
1 công suất trên trục vít P
- nhiệt độ môi trờng xung quanh : t
] - nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu : do trục vít đặt dới nên [t d
- Hệ số đến sự thoát nhiệt xuống đáy hộp : hệ số giam nhiệt do làm việc ngắt quãng :
Chọn khớp nối, tính trục, then và ô lăn
Chọn phanh và khớp nối
- Đờng kính trục động cơ : ddc = 32 mm
- Mô men xoắn trên động cơ: Tdc 37546,08 (Nmm)
- Số vòng quay trên trục động cơ: ndc = 701 (v/ph)
Trong trạng thái nguy hiểm nhất, như khi hệ thống đang đầy tải hoặc đang bị xuề xòa, việc chọn phanh thủy lực loại YWZ kết hợp với bơm thủy lực MYT là cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn vận hành Đo lường mô men phanh chính xác giúp xác định hiệu quả của hệ thống phanh trong các điều kiện tải trọng cao, góp phần nâng cao độ an toàn và tin cậy cho quá trình làm việc.
- Lực của cáp tại thời điểm phanh
Hệ số quá tải khi thử tải : Stt = 1,2
- Đờng kính tính toán của puly : D = 480 mm
- Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc – gia tốc tại thêi ®iÓm phanh : kph = 2
Tph = 51,79 (Nm) Tra bảng tìm đợc phanh có:
- Mô men phanh cho phép : T = 100 (Nm)
- §êng kÝnh phanh : Dph = 150 mm
Chọn loại khớp nối: khớp nối răng liền bánh phanh kiÓu ZZL
Tra bảng với D0 = Dph = 150 mm, đồng thời đờng kính cần nối ddc = 32 mm ta đợc khớp nối có :
- Mô mem xoắn cho phép truyền đợc: Tkn = 250(Nm)
- §êng kÝnh cho phÐp nèi :d1, d2 = 30, 32, 35, 38
- Dờng kính bánh phanh D0 = 160 mm
- Mô dun và số răng : mph = 2,5, Zph = 30
Mô men tính toán cần truyền qua khớp nối: Tt k.Tdc
Trong thang máy chọn hệ số làm việc: k = 4
Do dã: Tt = 4 37546,08 = 150184,32 (Nmm) 150,18 (Nm) khớp nối thỏa mãn.
4 Lực do khớp nối sinh ra trên trục: Đờng kính vòng lăn của răng: Dbr = mph.Zph = 2,5.30
= 75 mm Lực hớng tâm từ khớp nối tác dụng lên trục ( đặt tại giữa vành răng dọc theo phơng trục):
Tính toán thiết kế trục
Sơ đồ đặt lực chung
- Ft1 – lực tiếp tuyến tác dụng lên trục dẫn I ( Ft1 song song với trục II, ngợc chiều quay n1)
- Ft2 – lực tiếp tuyến tác dụng lên trục II ( Ft2 song song trôc I, cung chiÒu quay n2)
Ta có trị số các lực:
Nmm a Tính sơ bộ đờng kính trục :
Xét trong trờng hợp đầy tải.
Chọn sơ bộ đờng kính trục vít. mm Chọn d1 = 35 mm
Chọn sơ bộ đờng kính bánh vít:
Chọn d2 = 60 mm Tra bảng 10.2[I] chọn chiều rộng của ổ lăn : b01 = 21 mm, b02 = 31 mm b Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tèc trôc vÝt.
Tra bảng 10.3[I] ta có: Chọn k3 = 15 mm, hn = 15 mm
Chiều dài may ơ nửa khớp nối :
Trôc II c Xác định các đờng kính và chiều dài các đoạn trôc.
Trục I Chọn chiều dài mayơ nửa khớp nối lm = 120 mm
Ta cã : d.Tính mômen uốn tại các tiết diện.
Biểu đồ mô men : e Tính đờng kính trục tại 2 tiết diện
Tại mặt cắt m – m : lấy bằng đờng kính chân ren trục vít : dm – m = 70,4 mm Tại mặt cắt n – n :
Với tra bảng 10.5 vật liệu trục làm bằng thép 45 tôi.
+, Chọn đờng kính chỗ lắp khớp nối là d = 35 mm.
+, Đờng kính tại mặt cắt n – n lấy lớn hơn đờng kính chỗ lắp khớp nối không quá 5 mm do đó chọn d= 40 mm.
Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi
Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn các điều kiện sau:
- [ ] là hệ số an toàn cho phép, [ ] = 1,5 … 2,5
- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j
- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j
- Với và là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng.
Ta có trục làm bằng thép 45 có nên:
Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j là các yếu tố quan trọng trong phân tích ứng suất trên kết cấu Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, giúp xác định chính xác mức độ ảnh hưởng của ứng suất tới độ bền của vật liệu và khả năng chịu lực của kết cấu Việc tính toán các giá trị này không những đảm bảo an toàn mà còn tối ưu hóa thiết kế, giảm thiểu rủi ro hỏng hóc trong quá trình vận hành.
=0; = Với là mômen uốn tổng tại tiết diện j trên chiều dài trục.
Vì trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó:
Với và là mômen cản uốn và mômen cản xoắn tại tiết diện j của trục, đợc xác định theo bảng 10.6.
Trục là tiết diện tròn :
hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đền độ bền mỏi : tra bảng 10.7[I]
là các hệ số, xác định theo :
Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phu thuộc vào phơng pháp gia công và độ nhẵn bề mặt.
Ky là hệ số tăng bền bề mặt trục.
: hệ số kích thớc kể đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi. a Kiểm nghiệm trục trên mặt cắt m - m
Trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:
Do trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:
Chọn lắp ghép : các ổ lăn trên trục lắp k6
Các trục đợc gia công bằng máy tiện, và đợc mài nhẵn nên tại các tiết diện có mặt cắt nguy hiểm yêu cầu đạt Ra 0,32 0,16 do đó : Kx = 1
Không dùng phơng pháp tăng bền nên hệ số tăng bền Ky 1
Tra bảng 10.10 ta có hệ số kích thớc và
Bảng 10.12 đối với trục cắt ren ta có: vàVËy : thỏa mãn b Kiểm nghiệm trên mặt cắt n - n :
Bảng 10.11 ta có tỉ số :
Tính chọn then
Ta chọn tại chỗ trục lắp khớp nối
Theo bảng 9.1a ta chọn then cho trục có d = 36 mm nh sau:
Chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 5 Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 3,3 Chiều dài then:
Chọn chiều dài then l = 60 mm o Kiểm nghiệm độ bền then.
Với bảng 9.5 nên độ bền dập thỏa mãn Độ bền cắt:
Vậy then tại khớp nối đủ điều kiện.
Tính chọn ổ lăn cho trục I
Chọn loại ổ lăn, tính Fr tại các gối đỡ 1 và 2.
XÐt Đối với trục vít bắt buộc phải dùng ổ đũa côn đồng thời trục vít phải bố trí ổ lăn nh sau:
một ổ bi đỡ “1” để cho trục vít có thể di chuyển dọc trục tránh cong trục vít do giãn nở vì nhiệt.
Một cặp ổ đũa côn kép “2” có tác dụng cố định trục.
Chọn cấp chính xác ổ lăn là cấp chính xác 0a để đảm bảo độ chính xác và độ bền cao cho hệ thống Để tính toán ổ bi đỡ phù hợp, cần xác định loại ổ bi phù hợp, trong đó ổ bi đỡ một dãy được lựa chọn phổ biến Theo bảng P2.7, ký hiệu của ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ là 208, giúp người dùng dễ dàng xác định và lựa chọn đúng loại ổ bi phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dự án.
Cã : §êng kÝnh trong d = 40 mm Dờng kính ngoài D = 80 mm Khả năng tải động C = 25,6 kN Khả năng tải tính C0 = 18,1 kN
Hệ số thực nghiệm e o Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ
Trong đó đối với ổ bi đỡ chịu lực hớng tâm X = 1 ổ bi đỡ không chịu lực dọc trục nên Y = 0
Vòng trong ổ bi quay nên V = 1
Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ kt = 1 (vì
) Dặc tính tải trọng va đập nhẹ kd = 1
Với: n là số vòng quay trục (v/ph)
Lh là thời hạn sử dụng (giờ) Khả năng tải động yêu cầu với ổ lăn:
N kN thỏa mãn. b Tính chọn ổ đũa côn. o Chọn loại ổ đũa côn một dãy cỡ trung rộng có :
Ký hiệu : 7609 Khả năng tải động: C = 104 kN Khả năng tải tĩnh: C0 = 90,5 kN o vẽ sơ đồ ổ lăn ( sử dụng ổ lăn chữ O). o tÝnh e:
Theo (11.7) lực dọc trục do lực hớng tâm sinh ra trên các ổ l¨n:
N ( §èi víi trôc vÝt Fr =0,5 Fr2) o TÝnh o TÝnh o Tính Q1; Q2 (tải trọng động quy ớc)
xÐt ta cã : X2 = 0,4; Y2 = 2,06 o Kiểm nghiệm khả năng tải động.
(triệu vòng quay) Khả năng tải động yêu cầu đối với ổ lăn: không thỏa mãn.
Ta giảm tuổi thọ ổ lăn xuống : cứ sau thì thay ổ lăn 1 lần.
Do đó : L thỏa mãn. o Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh.
Tra bảng 11.6 với ổ dữa côn ta có:
Tính chọn sơ bộ đờng kính trục II và ổ lăn trên trục II 3 phần iV tính kết cấu hộp giảm tốc
1 Xác định đờng kính sơ bộ lÊy trôc I mm chọn d2sb = 60 mm
Chọn d3 d0 chọn d1 = 65 mm
2 Chọn ổ lăn tại các nút 0 và 2
Chọn ổ đũa côn ký hiệu 7612 cỡ nhẹ có d = d0 = 60 mm ổ đũa côn có D = 130 mm; B = 46 mm. phần iV tính kết cấu hộp giảm tốc
Từ hình vẽ 14-14 và các công thức ta có :
chiều rộng bánh vít b2 = 65 mm ,
chiều dài may ơ lm = 90 mm
đờng kính vòng đỉnh d a2 = 298 mm
đờng kính vòng chia d2 = 288 mm
đờng kính vòng đáy df2 = 280,4 mm
đờng kính vòng đỉnh ren da1 = 88 mm
đờng kính chân ren df1 = 70,4 mm
chiều dài phần cắt ren b1 = 73 mm
3 Kết cấu hộp giảm tốc
- Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối l- ợng nhỏ
Chọn vật liệu đúc hộp giảm tốc là gang xám GX 15-32 giúp đảm bảo độ bền và độ chính xác cho thiết bị Việc thiết kế mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắp ráp, nâng cao hiệu quả sản xuất Lựa chọn vật liệu chất lượng cao và các thiết kế kỹ thuật phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của hộp giảm tốc.
Các kích thớc cơ bản.
Tên gọi Biểu thức tính toán
1 = 0,9 = 0,9 9 = 8,1 mm Gân tăng cứng: Chiều dày, e
ChiÒu cao, h §é dèc e =(0,8 1) = 7,2 9, chọn e = 8 mm h < 5. = 45 mm Khoảng 2 o §êng kÝnh:
Bulông ghép bích nắp và thân, d3 d3 = (0,8 0,9).d2 d3 = M12
Vít ghép lắp cửa thăm dÇu, d5 d5 =( 0,5 0,6).d2 d5 = M8
Mặt bích ghép nắp và th©n:
Chiều dày bích thân hép, S3
Chiều dày bích náp hộp,
Bề rộng bích nắp hộp, K3
KÝch thíc gèi trôc: Đờng kính ngoài và tâm lỗ vít, D3, D2
Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2
Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ
ChiÒu cao h Định theo kích thớc nắp ổ
k = 26 mm h: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thớc mặt tựa
Chiều dày: Khi không có phần lồi S1
Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q
K1 3.d1 3.18 = 54 mm q = K1 + 2 = 54 + 2.9 = 72 mm; Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong hép
Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp
Giữa mặt bên các bánh
200 = 3,45 chọn Z = 4 Lvà B : Chiều dài và rộng của hộp
4 Các chi tiết phụ a.Chốt định vị dựa vào bảng 18-4b ta chọn đờng kính chốt định vị là d
= 7 mm chiều dài chốt định vị là l = 36 (mm) b Chọn cửa thăm ®Çu
VÝt M8x22 (4chiÕc). c Nút tháo dầu
Hình dạng và kích thớc nút tháo dầu trụ tra theo bảng 18.7 [II]/93 ta chọn: d:27x2; bmm; mmm; f=4mm; L4mm; c=3,5mm; q$mm; D8mm; S'mm; D01,2mm; d.Nút thông hơi
Để kiểm tra mức dầu, chọn hình 18.11c [II]/96, đảm bảo kết cấu như hình 18.11d [II]/96 Các tham số chính bao gồm A'x2, Bmm, C0mm, Dmm, EEmm, G6mm, H2mm, K=4mm, Lmm, M=8mm, N"mm, O=6mm, P2mm, Qmm, R6mm và S2mm Việc thêm dầu đúng cách giúp duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống, đảm bảo các bộ phận hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ máy móc Tùy thuộc vào cấu trúc và yêu cầu kỹ thuật, các thông số này cần được kiểm tra và điều chỉnh chính xác theo hướng dẫn trong hướng dẫn sử dụng.
BôI trơn hộp giảm tốc
Bôi trơn bộ truyền
Trong các trường hợp vận tốc nhỏ, nên chọn phương pháp ngâm các bánh răng trong hộp dầu để đảm bảo bôi trơn tối ưu Nên chọn mức dầu cao nhất, ngập đến động kính chân của trục vít nhằm đảm bảo việc tiếp xúc dầu đủ để giảm ma sát và mài mòn Loại dầu công nghiệp 45 có độ nhớt tại 50°C là 165 (theo bảng 18-12 [II]/100), phù hợp sử dụng với vận tốc trợt v phù hợp để duy trì hiệu quả bôi trơn và bảo vệ bánh răng.
< 5 (m/s) chế độ làm việc va đập nhẹ.
Bôi trơn ổ lăn
Với tốc độ nhỏ, nên sử dụng mỡ để bôi trơn ổ lăn theo bảng 15-15a [II]/45, phù hợp với vòng quay n = 300 đến 1500 vòng/phút Đối với ổ đũa côn một dãy, lựa chọn loại mỡ T chứa khoảng 2/3 không gian trong bộ phận ổ để đảm bảo hiệu quả bôi trơn tối ưu.
Lắp bánh răng lên trục
để lắp bánh răng lên trục ta dùng then bằng và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịu tải trọng nhẹ và va đập nhẹ
thống kê các kiểu lắp
Chi tiết Kiểu lắp Sai lệch giới hạn ổ đũa côn với trục
I ổ đũa côn với vỏ hép ổ bi đỡ với trục I ổ bi đỡ với vỏ hộp bạc với trục I then víi trôc I
Cốc lót và thành hép
Vung dầu và trục I ổ đũa côn với trục
II ổ đũa côn với vỏ hép