bản thuyết minh đồ án môn học chi tiết máy tính toán thiết kế hệ dẫn động tời kéo

Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngoài: 30o 7.. Đặc tính làm việc va đập êm.I.. Tính thông số động học của hệ dẫn động:1.Chọn động cơ điện :a.. Phân phối tỷ số truyền: Theo yêu cầ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG TỜI KÉO

-Số liệu cho trước:

1.Lực kéo băng tải F = 8800 (N)

Công suất động cơ phải thoả mãn P đ/c > P y/c

Trong đó: P là công suất yêu cầu của động cơy/c

P ct

Py/c =P = td 

Với *P Công suất trên trục công tác, theo CT(2.8)(2.10) và (2.11) (TL1) ta cóct





ηol hiệu suất của ổ lăn = 0,99 – 0,995 η = 0,99ol

ηx hiệu suất của bộ truyền xích = 0,95 η = 0,95x

ηbr hiệu suất của bánh răng trụ = 0,96 – 0,98 η = 0,96br

+, u : tỷ số truyền sơ bộ của hộp.sbh

Theo bảng2.4TL1, với truyền động bánh răng trụ hai cấp

u = (8 – 40) , chọn u = 10sbh sbh

=> usơ bộ = usbh usbng = 10.3 30 (Vòng/phút) =

=>nsb = 35,5.30 =1065(vòng/phút)

=>Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ thuộc dải 1000 (Vòng/phút)

Từ bảng 1-3[TL1] Chọn động cơ có ký hiệu : 4A132M6Y3

với các chỉ số như sau:

4A132M6Y3

Công suat P = 7,5 kW van toc quay: ndb = n =968(V/p) dc

968 27,27 35,5

b Phân phối tỷ số truyền:

Theo yêu cầu về bôi trơn chỗ ăn khớp của các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc Cụ thể là hai bánh răng lớn của hai cấp đều phải được bôi trơn, nhưng chú ý là bánh răng lớn của cấp nhanh do tốc độ quay lớn hơn nên phải ngập trong dầu ít hơn tránh lãng phí do tổn thất khuấy dầu

Theo kinh nghiệm ta chọn

U1 = (1,2-1,3)U2 Với Uh = U1.U2 = 9,09

Công suất P tính từ trục công tác về trục động cơ i

Với hộp khai triển thường ta có :

u n

u n

u xich

 

6,94 968

'' 9,55.106P dc 9,55.106 68467,98 .

II Tính toán bộ truyền ngoài

Bộ truyền làm việc 2 ca, tải trọng va đập êm, góc nghiêng đường nối tâm với bộtryền ngoài là 30o

231,75 2 4.3,14 1270

a x

a- khoảng cách trục tính bằng m

31,75 778, 40( )sin

+)Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

1 2

2 .E E E

A= 262(mm ) bảng 5.12(TL1) 2

K =1( 1 dãy)d => 0,47 0,42.(4234,5.1 4,56).2,1.105 561,46( )

H

với ứng suất tiếp xúc cho phép  H 600(MPa)

=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 1 Tương tự với H2 (Với k = 0,24)r

 

50,24.(4234,5.1,25 4,56).2,1.10

H

=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 2

=> Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc +)Lực tác dụng lên trục

F =kr x.Ft = 1,15.4234,5 = 4973,175(N)với k = 1,15 (góc nghiêng <40 ) x o

III THIẾT KẾ HÔP GIẢM TỐC

- Bánh lớn : Thép C45 tôi cải thiện :

Độ cứng bền : b2 = 750 MpaGiới hạn chảy : ch2 = 450 Mpa

Chọn độ rắn bánh nhỏ HB = 260 (HB)1 Bánh lớn HB = 230 (HB)2

 các giới hạn bền mỏi tiếp xúc và uốn :Bánh nhỏ :

lim1

o H

 = 2.260 + 70 = 590 (Mpa)

lim1

o F

 = 1,8.260 = 441 (Mpa)Bánh lớn :

lim 2

o H

 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa)

lim 2

o F

i i i

T

n t T

T t t

NHE2 = 60.1.20000

968

3, 4 3 4 3 4 3 4 1,4 1 0,8 8.3600 8 8

  lim

H

S

 Ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền :

i

i i i

T

n t T

c - Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay  c = 1

mF - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn  m = 6F

i i

NFE1 > N Fo  K = 1FL1

Bộ truyền quay 1 chiều  K = 1FC

 Theo công thức 6.2a [TL1] :

 H max  2,8 ch

 F max  0,8 ch

.1

T K H u

 Theo công thức 6.31 [TL1] Số răng bánh nhỏ :

Z1 =  

2 .cos 1

Ut = 99

29 = 3,41 Tính lại chính xác  :

.

H

T K u Z

ZH =  

0

2.cos 9,45 sin 2.20, 28o = 1,74

* Z : Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúcTheo công thức 6.38 [TL1] :

Z = 1





Vì : Hệ số trùng khớp dọc   (Theo ct 6.37 [TL1])

 = .sin 

.

b m

 = .sin 

.

ba a m

2.

1

t

a d

v = 1 1

4

6.10

d n



m/sthay số :

v = 3,14.58,96.968

60000 = 2,99 (m/s)Với v = 3,42 m/s  dùng cấp chính xác 8 (Theo bảng 6.13 [TL1])Theo bảng 6.14 [TL1] với cấp chính xác 8 và vận tốc vòng v < 5 m/s

 Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng : K H = 1,09Theo công thức 6.42 [TL1] :

H

 = 0,002.73.3,42 130

3, 41 = 2,07 N/mm

K  = 1 + 2.67087.1,1.1,092,07.39.58,96 = 1,03Theo ct 6.39 [TL1] : Hệ số K :H

Kh = K H.K H.K H

KH = 1,1.1,09.1,03 = 1,23Thay các giá trị K , Z , Z , H M H Z vào công thức 6.33 [TL1] ta được :

H

 = 274.1,706.0,782  

2

2.67087.1, 23 3, 41 1 0,3.130.3,41.58,96

Ra = 2,5  1,25 m

Do đó :

ZR = 0,95Với đường kính d < 700 mm, hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh răng K =a xH1

 Theo công thức 6.1 [TL1] và công thức 6.1a [TL1] :

 Thoả mãn điều kiện tiếp xúc

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Theo ct 6.43 [TL1] ta có :Ứng suất uốn tại chân răng :

F

Y : Hệ số dạng răngTheo bảng 6.7 [TL1] :

F

K  = 1,2Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 2,88 m/s < 5 m/s, với cấp chính xác 8 ta có :

F

K  = 1,22Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :

F

 = F.g v.o

t

a u

YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng Y = 1R

KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với d < 400 mm)a

Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]

Ứng suất uốn cho phép :

F1   F 1 .Y Y KR S xH = 252.1.1,032.1 = 260,064 (MPa)

F2   F 2 .Y Y KR S xH = 236,5.1.1,032.1 = 244,068 (MPa)

Thay F1,F2 vào công thức 6.43 [TL1] ta được :

MPa MPa

 Thoả mãn điều kiện bền uốn

e Kiểm nghiệm về quá tải :

 Thoả mãn điều kiện về quá tải

*Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng:

da2 = 205,02

mmmmĐường kính đáy răng df df1 = 53,88

df2 = 196,02 mmmm

T K u

(uh , u tỷ số truyền của hộp và cấp nhanh)cnSuy ra :

Sơ bộ khoảng cách trục :

2

a = 49,5.(2,98 + 1).3  2

216687.1, 06 481,8 2,6.0,3 = 192,91 (mm)Chọn a 2 = 192 (mm)

b Xác định các thông số ăn khớp :

- Môđun :

m = (0,01 0,02) a2 = 1,9  3,8Theo quan điểm thống nhất trong thiết kế, chọn môđun tiêu chuẩn của bánh răng cấpchậm bằng môđun của cấp nhanh : vậy :

   = 195

2 - 0,5.(53 + 138) = 2 Theo công thức (6.23) TL1

k = y

1000 1000.2

10, 47 ( ) (53 138)

Cost = 53 138 2.cos 20

0,94 2.191

.

H

T K u Z



 =

1 1 1,88 3, 2 cos



 = 2,604 12.195 = 108,22 mm

- Vận tốc vòng v :

Go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng)

H

 = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])Suy ra :

- Cường độ tải trọng động H (Công thức 6.42 [TL1]):

.

H

T K u Z



= 430,36 (MPa)Theo công thức 6.1 [TL1] với vận tốc vòng v = 1,61 m/s < 5 m/s  Hệ số xét đếnảnh hưởng của vận tốc vòng : Z = 1v

- Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cầngia công đạt độ nhám :

 Thoả mãn điều kiện tiếp xúc

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Theo ct 6.43 [TL1] ta có :

Ứng suất uốn tại chân răng :

F

K  = 1,06Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 1,61 m/s < 2,5 m/s, với cấp chính xác 9 ta có

F

K  = 1,37Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :

F

 = F.g v.o

t

a u

YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng Y = 1R

KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với d < 700 mm)a

Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]

Ứng suất uốn cho phép :

F1   F 1 .Y Y KR S xH = 252.1.1,03.1 = 259,56 (MPa)

F2   F 2 .Y Y KR S xH = 236,6.1.1,03.1 = 243,698 (MPa)Thay F1,F2 vào công thức 6.43 [TL1] ta được :

MPa MPa

 Thoả mãn điều kiện bền uốn

e Kiểm nghiệm về quá tải :

Hệ số quá tải :K = qt max

MPa MPa

 Thoả mãn điều kiện về quá tải

*Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng:

d2 = 276

mmmmĐường kính đỉnh răng da da1 = 108,56

da2 = 279,467 mmmmĐường kính đáy răng df df1 = 101,56

df2 = 272,476

mmmm

IV THIẾT KẾ KẾT CẤU TRỤC

Sơ đồ dặt lực trong hộp giảm tốc

1, Chọn vật liệu

Thép 45 thường hoá có b 600(MPa)

HB =170…127    8 20(MPa)

F = F = t1 t2 1

2.T

d =2.6708758,96 =2275,68(N) Lực hướng tâm F =F =F r1 r2 t1 o

20,25 2275,68 826,64( )

os os10,06

o t

F = F = t3 t4

2 2

2.T

d =2.535498 9896,5( )108,22  N

Đối với trục nối khớp với động cơ thì chọn theo kinh nghiệm,

d =(0,8…1,2) d => ch ọn d =35(mm)1 d/c 1 +) Trục 2

2 3 2  3

216687

47,67 0,2 0, 2.10

T d



chọn sơ bộ d =50 (mm)2

+) Trục 3

3 3 3  3 535498

64, 45 0,2 0,2.10

T d



chọn sơ bộ d =65 (mm3

c,Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Theo bảng 10.2(TL1), từ các giá trị sơ bộ d , ta chọn được gần đúng chiều rộng ổ i

lăn: b =21 b =27 b = 3301 02 03 +) Chiều dài nửa khớp nối (trục vòng đàn hồi)

lm11 =(1,4 … 2,5)d1 =(1,4 … 2,5).30 =(42 … 75)

=> Chọn lm11 =50 (mm)

+) Theo công thức 10.10(Tl1), chiều dài mayơ của các bánh răng trụ

+) Chiều dài mayơ đĩa xích

l =(1,2 … 1,5)d =(78 …97,5) mx 3

=> Chọn l =80 (mm)mx

+)Các trị số k chọn theo bảng 10.3(TL1)i

k =8 … 15 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của 1

hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

k =5 … 15 Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp 2

k =10 …20 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ 3

h =15 … 20 chiều cao nắp ổ và đầu bulôngn

+) Chiều dài các đoạn trục l của các trục :ki

Theo bảng 10.4(TL1) ta có các thong số của trục II:

chọn k1 =10

k =10 (bôi trơn bằng dầu trong hộ giảm tốc)2

l = l + l 21 m23 m24 +3.k1 +2.k +b2 02 =67+73+3.10+2.10+27 = 217 (mm)

l22 =0,5.(lm23+b +k02 1 +k2 =0,5.(73+27) +10+10 =70 (mm)

l = l +0,5.( l + l )+k 23 22 m23 m24 1 =70 +0,5.(73+67)+10 = 150 (mm) Theo các vị trí tương đối trên hình vẽ ta có trị số của + Trục I: l =l =70 (mm) l12 22 11 =l =217(mm)21

+ Trục II: l =l =217 (mm) l =l =150(mm)31 21 32 23

*)Xác định phản lực tại các gối đỡ

1,Xét sơ đồ trục I:

Lực của khớp nối tác dụng lên trục, hướng theo phương x và tra bảng 16.10a(Tl1)

Áp dụng các hệ phương trình lực và mômen ta có:

*) 11 1 10

0(1) 0

.cos 3602.150 4973,175.cos 30 287

3206,4( ) 217

x y

M d





Tra bảng 10.5 ta có   =63 (Mpa)

Đối với trục I:

Chọn d13=25(mm) Chọn d13 d11  25(mm)

Đối với trục II:

353057

38, 27( ) 0,1.63

Chọn d22=45(mm)Chọn d23 d22  45(mm)

Đối với trục III:

hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt.tra bảng 10.8 ta có K x

=1

y K

j



1 aj

Tra bảng 10.12 ta có K=1,54Tra bảng 10.8 ta có K x

=1Tra bảng 10.9 ta có K  y 1,6

Tra bảng 10.10 ta có  =0,85  11  

1,54 1

1 1 1,13 0,85 1,6

hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt.tra bảng 10.8 ta có K x

=1

y K

hệ số tăng bền tra bảng 10.9 ta có K y=1,6

K hệ số tập trung ứng suất thực tế tra bảng 10.12 ta có K=1,55



 hệ số kích thước tra bảng 10.10 ta có =0,9 1,55 1 1  1 1,17

Tra bảng 10.7 ta có   0,05

261,6

2,58 1,17.86,7 0,05.0

j



1 22

    

2 3

22 o22

22

( )

w

16 2

t

b d t d

=1Tra bảng 10.9 ta có K  y 1,6

Tra bảng 10.10 ta có  =0,77  11  

1,54 1 1 1 1,250,77 1,6

 mj  0 maxj

j

w

j aj

hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt.tra bảng 10.8 ta có K x

=1

y K



1 aj

1,54 1

1 1 1, 22 0,79 1,6

 

7,12.5,7

4,45 7,12 5,7

I)Chọn loại ổ lăn

Với hộp khai triển thường, chọn loại ổ lăn theo tải trọng tác dụng

Do không có lực dọc trục, nên chọn ổ bi đỡ đơn thuần

II)Tính toán chọn cỡ ổ lăn:

1,Theo khả năng tải động

Nhằm đề phòng khả năng tróc rỗ bề mặt khi làm việc, nên ta cần phải tính toán khả năngtải động trước khi chọn cỡ ổ lăn

Tải trọng động tính theo công thức:

Với Q: là tải trọng động qui ước

L: là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay L=L 60 n.10h -6 với L =20000(giờ)h m=3 bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn +, Xét tải trọng động qui ước :

Với ổ bi đỡ và đỡ chặn ta có công thức

Q ( X V F r Y F k k ) a t d Với kt =1 hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

k =1,5 tra bảng 11.3(TL1)d V=1 vòng quay trong

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

Tính toán cụ thể cho các ổ lăn trên các trục : a)TrụcI:

Với đường kính đoạn lắp ổ lăn trục I là d =25(mm) , theo bảng P2.12(TL1), ta chọn loại ổ

bi đỡ một dãy cỡ trung hẹp có kí hiệu 305 với các thông số như sau:

Đường kính vòng trong d =25(mm) Khả năng tải động C=17,6 (kN) Khả năng tải tĩnh C =11,6(kN) o+,Đổi chiều F và tính lại phản lựck

*) 11 10 1

1

0(1) 0

.( ) 0(2) 0

y

Fx Fx F F Fx

Kiểm tra lại theo khả năng tải tĩnh

Nhằm đề phòng biến dạng dư

Với ổ bi đỡ và ổ bi đỡ-chặn ta có công thức :

Q t X F0 r Y F0 a Trong đó : Q là tải trọng tĩnh qui ướct

X , , Y là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục.0 0 Theo bảng 11.6(TL1) với ổ bi đỡ ta có X =0.6 ; Y =0,50 0

=> Q t X F0 r Y F0 a  0,6.1543,3 0,5.403, 72 1127,84( ) 0, 6(   N  kN) C0  11, 6(kN)

Do Q t<F r nên ta chọn Q t=F r=5247,1(N)

=>Thoả mãn khả năng tải tĩnh

b)TrụcII:

Với đường kính đoạn lắp ổ lăn trục II là d =40mm) , theo bảng P2.12(TL1), ta chọn loại ổ

bi đỡ một dãy cỡ trung hẹp có kí hiệu 308 với các thông số như sau:

Đường kính vòng trong d =40m Khả năng tải động C=31,9N) Khả năng tải tĩnh C =21,7 o

C Q L. m  6821, 23.84, 413  30,040(kN) C 31, 9(kN) => Thoả mãn khả năng tải động

Kiểm tra lại theo khả năng tải tĩnh

Với đường kính đoạn lắp ổ lăn trục III là d =50mm) , theo bảng P2.7(TL1), ta chọn loại ổ

bi đỡ một dãy cỡ nhẹ có kí hiệu 211 với các thông số như sau:

Đường kính vòng trong d =50mm) Khả năng tải động C=34 (kN) Khả năng tải tĩnh C =25,6(kN) oTrục 3 do không chịu lực dọc trục nên

=> Thoả mãn khả năng tải động.

Kiểm tra lại theo khả năng tải tĩnh

Theo bảng 11.6(TL1) với ổ bi đỡ ta có X =0.6 ; Y =0,50 0

=> Q t X F0 r Y F0 a  0,6.5553,3 0,5.0 3331,98( ) 3,33(   N  kN) C0  25, 6(kN)

Do Q t<F r nên ta chọn Q t=F r=5553,3(N)

=>Thoả mãn khả năng tải tĩnh

CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC

vỏ hộp giảm tốc :

vật liệu để chế tạo vỏ hộp là gang xám GX15-32phương pháp chế tạo là đúc.bề mặt lắp ghép của vỏ hộp thường đi qua tâm các trục.nhờ đóviệc lắp ghép các chi tiết sẽ thuận tiện hơn

các kích thước của các phần tử tạo nên hộp giảm tốc đúc được tính theo bảng 18.1 Tên gọi biểu thức tính toán kết quảchiều dày : thân hộp, δ

Nắp hộp ,δ1

δ = 0.03*a+3 >6 mm

δ1 = 0.9*δ 9 mm8 mmGân tăng cứng:

Chiều dày ,e Chiều cao ,h

Độ dốc

e = (0.8÷1)*δ

h < 58khoảng 20

7÷9mm

Đường kính : Bulông nền ,d1 Bulông cạnh ổ,d2 Bulông ghép bích lắp

và thân ,d3 Vít ghép lắp ổ,d4 Vít ghép lắp cửa thăm d5

d3 = 11,2÷12,6

=>d3= 12

d4 = 8,4÷9,8=>d = 104

d5 =7÷8,4=>d = 85Măt bích ghép lắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp,S3

Chiều dày bích lắp hộp,S4

Bề rộng bích lắp và thân,K3

Tâm lỗ bulông cạnh ổ:E 2

và C(k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ)chiều cao h

h = 12Mặt đế hộp:

Chiều dày: khi không có phần lồi S1

Khi có phần lồi :Dd,S1 và

S2

S1 = (1.3÷1.5)*d1

Dd xác định theo đường kính dao khoét

S1 = 26÷30=> S = 301

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thànhtrong hộp:

Giữa đỉnh răng lớn với đáy hộp

BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC

Để giảm mất mát vì ma sát ,giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc

Vì bộ truyền có vận tốc vòng V 12 m/s nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầuvới chiều sâu ngâm dầu bằng (0.75…2)*h ,với h : chiều cao răng nhưng không nhỏ hơn 10mm

lấy chiều sâu ngâm dầu bằng 61 bán kính bánh răng cấp nhanh,còn bánh răng cấp chậm khoảng 41bán kính

lượng dầu bôi trơn thường lấy 0.4÷0.8 lít cho 1kW công suất truyềnđối với bánh răng nghiêng thì đặt vòi phun sao cho các tia dầu bắn theo chiều quay của bánh răng

đối với bánh răng thẳng thì ngược chiều quay

Vòi phun đặt trên chỗ ăn khớp

dầu bôi trơn hộp giảm tốc

dùng dầu công nghiệp để bôi trơn.và dùng dầu công nghiệp 45

Mét sè chi tiÕt kh¸c :