Chọn hiệu suất chung của hệ thống
Hiệu suất truyền động: = kn br 2 ol 3 × x
𝑏𝑟1 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1
𝑏𝑟2 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2
𝑜𝑙 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn
𝑥 0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn (để hở)
Tra bảng 2.3 trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ, tài liệu [1]
Tính công suất cần thiết
- Công thức công suất tính toán:
Thay số vào công thức tính toán:
Công suất cần thiết kế trên trục động cơ:
Xác định số vòng quay sơ bộ
Số vòng quay của trục công tác là:
Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống:
Tra bảng 3.2 Tỷ số truyền các bộ truyền thông dụng , tài liệu Tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1,2 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển( Tài liệu 1)
Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp: 𝑢 ℎ = 16
Chọn tỉ số truyền cuả bộ truyền động xích 𝑢 𝑥 = 2
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Chọn động cơ
Theo bảng P1.3,Phụ lục sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một” với
𝑃 𝑐𝑡 = 3,25 và 𝑛 𝑑𝑏 00 (vòng/phút) Động cơ điện có thông số phải thỏa mãn:
𝑛 𝑑𝑏 ≈ 𝑛 đ𝑐 ≈ 1088 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Tra bảng ta chọn động cơ: Động cơ 4A132S4Y3 {𝑷 đ𝒄 = 𝟕 𝟓 (𝒌𝑾)
𝒑𝒉ú𝒕) Các thông số của động cơ 4A132M6Y3:
Phân phối tỉ số truyền
Tính chính xác tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:
Tỉ số truyền của hộp giảm tốc là 𝑢 ℎ = 12 (chọn ở bảng )
Chọn tỉ số truyền cho bộ truyền xích ngoài 𝑢 𝑥 = 𝑢 𝑐ℎ
Tính toán trên các trục
Tính toán công suất trên các trục:
Công suất trên trục động cơ:
Công suất động cơ tính toán 𝑃 𝑑𝑐 = 6,37 phải nhỏ hơn công suất động cơ lựa chọn
Lựa chọn động cơ chợp lý
• Tính Số vòng quay trên trục :
Số vòng quay của trục 1:
Số vòng quay của trục 2:
Số vòng quay của trục 3:
𝑝ℎú𝑡) Moment xoắn T của động cơ:
Moment xoắn T trên trục dộng cơ:
𝑛 = 6,37 968 = 62844,52 (Nmm) Moment xoắn T trên trục 1:
968 = 62252,58 (Nmm) Moment xoắn T trên trục 2:
240,07 = 255723,65 (Nmm) Moment xoắn T trên trục 3:
94,55 = 575727,12 (Nmm) Moment xoắn T trên trục 4:
Bảng 1 phân phối tỷ số truyền Động cơ I II III IV
2.Tính toán thiết kế các chi tiết
Thiết kế bộ truyền xích
Thiết kế truyền động xích bao gồm các bước:
+ Chọn số răng đĩa xích , xác định bước xích theo chỉ tiêu về độ bền mòn và xác định các thông số khác của xích và bộ truyền
+ Kiểm tra xích về độ bền
+ Thiết kế kết cấu đĩa xích và xác định lực tác dụng lên trục.
Chọn loại xích
Chọn loại xích là xích ống con lăn vì công suất không quá lớn và vận tốc xích thấp
Xác định các thông số của răng và bộ truyền
Chọn số răng đĩa xích
Theo bảng 5.4 với u = 2,37 chọn số răng đĩa nhỏ 𝑍 1 = 25 𝑟ă𝑛𝑔, do đó số răng đĩa lớn 𝑍 2 = 𝑍 1 𝑢 = 25.2,37 = 59,25 chọn 𝑍 2 = 60 𝑟ă𝑛𝑔 < 𝑍 𝑚𝑎𝑥 (= 120 )
𝐾 𝑛 = 200 94,55 = 2,11 Theo công thức 5.4 tài liệu (1) 𝑘 = 𝑘 0 𝑘 𝑎 𝑘 𝑑𝑐 𝑘 𝑏𝑡 𝑘 𝑑 𝑘 𝑐 ( 2.2)
Tra bảng 5.6 tài liệu (1) ta được:
Với: 𝑘 0 = 1đường nối hai tâm đĩa xích so với đường nằm ngang trên 60 độ
𝑘 đ𝑐 = 1 trục được điều chỉnh một trong các đĩa xích
𝑘 đ = 1,2 tải trọng va đập nhẹ
𝑘 𝑏𝑡 = 1,3 môi trường làm việc có bụi bôi trơn II
Tra bảng 5.5 tài liệu (1) với 𝑛 01 = 200 𝑣ò𝑛𝑔 , 𝑃 𝑡 = 18,76 ta chọn bước xích 𝑃 𝑐 31,75 và 𝑃 0 ,05
3 (2.4) Thay số vào ta có: với p = 5,7
Vậy bước xích vừa chọn thỏa mãn 𝑃 𝑐 = 31,75 (mm)
Tính toán các công thức:
1,25 = 4560 Chọn khoảng cách trục sơ bộ a = (30:50) 𝑃 𝑐
4𝜋 2 127 = 123,28 Chọn số mắt xích chẵn X = 124, tính lại khoảng cách trục công thức 5.13 tài liệu [1]
= 1280 𝑚𝑚 Để xích không chụi lực căng quá lớn,giảm a một lượng bằng
Do đó chọn khoảng cách trục a = 1276 (mm)
Số lần va đập xích trong 1s là:
Kiểm tra xích về độ bền
Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng
Lực căng do lực li tâm gây ra là: Fv= q.𝑣 2 = 3,8 1,25 2 = 5,94(N)
Lực căng ban đầu: F0 = 9,81.𝐾 𝑓 qa = 9,81.4.3,8.1,276 = 190 (N)
190 + 4560 + 5,94 = 18,6 Kết luận: Theo bảng 5.10 tài liệu [1] với n= 200(vòng/phút) s = 8,5 s Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền Đường kính đĩa xích: Theo công thức 5.17 và bảng 13.4 tài liệu [1]
𝑧2 )= 31,75 sin( 67 𝜋 )= 607(𝑚𝑚) Đường kính vòng đỉnh răng:
Với 𝑑 1 tra ở bảng Đường kính vòng đáy răng:
Kiểm nghiệm đọ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức thỏa mãn
.Bảng thông số của bộ truyền xích:
Thông số Ký hiệu Giá trị
Loại xích Xích ống – con lăn
Số răng đĩa xích nhỏ 𝒛 𝟏 25
Số răng của đĩa xích lớn là 𝒛 = 60, trong khi đường kính vòng chia của đĩa xích nhỏ là 𝒅₁ = 253 mm và đường kính vòng chia của đĩa xích lớn là 𝒅₂ = 607 mm Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích nhỏ là 𝒅ₐ₁ = 267 mm, còn đường kính vòng đỉnh của đĩa xích lớn là 𝒅ₐ₂ = 622 mm.
Bán kính đáy r 9,62 mm Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ 𝒅 𝒇𝟏 234 mm Đường kính chân răng đĩa xích lớn 𝒅 𝒇𝟐 588 mm
Lực tác dụng lên trục 𝑭 𝒓 4560
Phần 3.Thiết kế bộ truyền bánh răng
Thời gian phục vụ L = 5 năm
Quay một chiều tải va đập nhẹ , làm việc hai ca, ca 8 giờ
Cặp bánh răng cấp nhanh ( răng trụ răng nghiêng)
Số vòng quay trục dẫn: n = 968 vòng/ phút
Moment xoắn T trên trục dẫn: T = 62252,58 Nmm
Cặp bánh răn cấp chậm ( bánh răng trụ răng nghiêng)
Số vòng quay trục dẫn : n = 224,07 vòng/phút
Moment xoắn T trên trục dẫn : T = 255723,65 Nmm
Chọn vật liệu
Bộ truyền có tải trọng trung bình và không yêu cầu đặc biệt Dựa vào bảng 6.1 trong sách tính toán hệ dẫn động cơ khí, chúng ta sẽ chọn vật liệu cho cặp bánh răng.
Bánh răng chủ động: Thép 45 tôi cải thiện , độ rắn 𝐻𝐵 1 ≈ 250 HB, giới hạn bền 𝜎 𝑏
= 850Mpa, giới hạn chảy𝜎 𝑐ℎ = 580 Mpa
Bánh răng bị động được làm từ thép 45 tôi, với độ rắn 𝐻𝐵 2 khoảng 235 𝐻𝐵, đạt được nhờ công thức 𝐻𝐵 1 = 𝐻𝐵 2 + (10 .15)𝐻𝐵 Giới hạn bền của vật liệu là 𝜎 𝑏 = 750 Mpa, trong khi giới hạn chảy là 𝜎 𝑐ℎ = 450 Mpa Ngoài ra, cần xem xét giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của các bánh răng để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong quá trình sử dụng.
Xác định ứng suất cơ sở:
Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB= 180… 350
Số chu kì làm việc cơ sở:
Số chu kì làm việc tương đương
Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c =1
Ứng suất tiếp cho phép
Ứng suất uốn cho phép
𝑆 𝐹 với 𝐾 𝐹𝑐 = 1 do quay 1 chiều , 𝑆 𝐹 = 1,75 tra bảng 6.2 tính toán hệ dẫn động cơ khí
Xác định thông số cơ bản của bộ truyền
Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Theo tiêu chuẩn chọn 𝑎 𝑤 0 mm
Với các thông số: ψ 𝑏𝑎 = 0,4 (theo bảng 6.15 trang 228 sách cơ sở thiết kế máy thầy Nguyễn Hữu Lộc do các cặp bánh răng nằm đối xứng ở các đĩa trục ψ 𝑏𝑎 = (0,3: 0,5)
𝐾 𝐻𝛽 = 1,03 ( tra theo bảng 6.4 trang 208 sách cơ sở thiết kế máy thầy Nguyễn Hữu
Lộc) với độ cứng HB𝑁 𝐻𝑂 , 𝑁 𝐹𝐸 > 𝑁 𝐹𝑂 nên 𝐾 𝐻𝐿 = 𝐾 𝐹𝐿 = 1 Ứng suất tiếp cho phép
• Ứng suất uốn cho phép:
Xác định thông số cơ bản của bộ truyền
Theo tiêu chuẩn chọn 𝑎 𝑤 5 mm
Với các thông số: ψ 𝑏𝑎 = 0,4 (theo bảng 6.15 trang 228 sách cơ sở thiết kế máy thầy Nguyễn Hữu Lộc do các cặp bánh răng nằm đối xứng ở các đĩa trục ψ 𝑏𝑎 = (0,3: 0,5)
𝐾 𝐻𝛽 = 1,11( tra theo bảng 6.4 trang 208 sách cơ sở thiết kế máy thầy Nguyễn Hữu
Lộc) với độ cứng HB 0,04.a+10 = 16,4 >12 Chọn d1 mm ( M18) d2 = (0,7÷0,8).d1 6 ÷14,4 Chọn d2 mm (M14) d3 = (0,8÷0,9).d2 ,2÷12,6 Chọn d3 mm (M12) d4 = (0,6÷ 0,7).d2 =8,4÷9.8 Chọn d 4 = 10 mm (M10) d5 = (0,5÷ 0,6).d2 =7÷8.4 Chọn d5 = 8 mm (M8)
Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân nộp S3
Chiều dày bích nắp hộp S4
Bề rộng bích nắp và thân K3
Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ K2
Chiều cao h Định theo kích thước nắp ổ
C ≈ D3/2 @ mm h: phụ thuộc tâm lỗ bulong và kích thước mặt tựa Mặt đế hộp:
Chiều dày khi không có phần lồi S1
Bề rộng mặt đế hộp K1 và q
Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong hộp
Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp
Giữa mặt bên các bánh răng với nhau
Số lượng bulông nền Z = ( L + B )/( 200 300) Chọn Z =6
Các chi tiết phụ
Chốt định vị là yếu tố quan trọng để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân vỏ hộp trong quá trình gia công và lắp ghép Việc sử dụng 2 chốt định vị giúp ngăn ngừa biến dạng vòng ngoài của ổ khi xiết bulông, từ đó giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc Kích thước của chốt định vị được lựa chọn cẩn thận để đạt hiệu quả tối ưu.
Hình 5.1 chốt định vị d (mm) c (mm) l (mm)
Nắp cửa thăm được thiết kế để kiểm tra các chi tiết bên trong hộp giảm tốc và tra dầu bôi trơn Trên đỉnh hộp, chúng ta lắp đặt cửa thăm kèm theo nút thông hơi, theo tiêu chuẩn trong bảng hướng dẫn.
Để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc, bạn nên sử dụng que thăm dầu khi hộp không hoạt động Nếu hộp giảm tốc hoạt động liên tục (3 ca/ngày), hãy lắp thêm ống bao bên ngoài để kiểm tra mức dầu trong khi hoạt động Khi sử dụng que thăm dầu, hãy đặt nó nghiêng với góc nhỏ hơn so với phương thẳng đứng.
Khi nhiệt độ trong hộp tăng lên, áp suất cũng sẽ tăng theo Để giảm áp suất và thông khí, chúng ta sử dụng nút thông hơi, giúp điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp Nút thông hơi thường được lắp ở vị trí cao nhất của nắp hộp hoặc trên nắp của thâm.
Nút tháo dầu ren trụ (bảng 17.8a) có ưu điểm dễ chế tạo nhưng độ kín không cao, do đó cần sử dụng đệm làm kín kèm theo Loại nút này phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và các lô nhỏ.
Sau một thời gian sử dụng, dầu bôi trơn trong hộp có thể bị bẩn hoặc biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Nút tháo dầu được sử dụng để xả dầu cũ ra bên ngoài.
- Vòng móc: Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi thi công, khi lắp ghép, ) trên nắp và thân thường lắp thêm vòng mốc
Chiều dày vòng mốc : 𝑆 = (2 ÷ 3)𝛿 = 16 ÷ 24 Chọn S mm Đường kính : 𝑑 = (3 ÷ 4)𝛿 = 24 ÷ 32 Chọn d( mm
5.5 Chọn dầu bôi trơn và dung sai lắp ghép
Dầu bôi trơn hộp giảm tốc
Để chọn độ nhớt phù hợp cho bánh rang, cần dựa vào vận tốc vật liệu chế tạo Với vận tốc vòng từ 1 – 2,5 m/s và vật liệu là thép C45 tôi cải thiện, độ nhớt của dầu ở 50°C là 186 Theo bảng 18.13, dầu bôi trơn AK-15 được sử dụng.
Chọn cấp chính xác cho các bộ phận là rất quan trọng: đối với bánh răng, bộ truyền cần cấp chính xác là 7; đối với trục, then và các rãnh then cũng chọn cấp chính xác là 7; các lỗ yêu cầu cấp chính xác là 6 Đối với sai lệch về độ song song, độ thẳng góc, độ nghiêng và độ mặt đảo đầu, cấp chính xác là 6; trong khi đó, độ thẳng và độ phẳng yêu cầu cấp chính xác là 7 Cuối cùng, độ đồng tâm, đối xứng, giao trục, đảo hướng tâm, độ trụ, độ tròn và profin tiết diện dọc đều cần cấp chính xác là 6.
Chọn kiểu lắp Đối với then và bánh răng chọn kiểu lắp H7/k6 Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6 Đối với vòng ngoài chọn kiểu lắp H7
Dung sai lắp ghép bánh răng
Chịu tải va đạp nhẹ, vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6
Sai lệch giới hạn trên (𝜇𝑚)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇𝑚)
Dung sai lắp ghép ổ lăn
Khi lắp ổ lăn ta cần chú ý :
- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục
- Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp trung gian độ dôi cho các vòng quay
- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở
Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7
Sai lệch giới hạn trên (𝜇𝑚)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇𝑚) T (𝜇𝑚)
Dung sai lắp ghép then lên trục
Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10
Sai lệch giới hạn của chiều rộng rãnh then
Sai lệch giơi hạn chiều sâu rãnh then
Trên trục Trên bạc Trên trục Trên bạc