Thuyet minh - De 18 - Ng Thanh Nam potx

III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc: HGT 2 cấp: - Truyền động bánh răng côn, - Truyền động bánh trụ răng nghiêng.. Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng: a Xác

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

K ol br br d ot

η η η η η η η=

= 0,99.0,993.0,96.0,97.0,95.0,98 = 0,83

với ηK- hiệu suất nối trục đàn hồi

η - hiệu suất 1 cặp ổ trượt

trị số các hiệu suất tra theo bảng 2.3

⇒Pyc = β

η

ct

P = 4,056.0,90

0,83 = 4,39 kW.

Từ bảng 2.4

21 [1] chọn tỉ số truyền cho HGT côn trụ 2 cấp:

usb h (uh ) = 20usb ng (uđ) = 2,5

⇒Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = 29,2 20 2,5 = 1460 (vg/ph)

⇒Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 vg/ph

- Tính chính xác ung:

n = 9,55.10

6.4,870

1445 = 32 185,8 N.mm

P

n = 9,55.106.

4,353115,6 = 359 612 N.mmT3 = 9,55.106 3

3

P

n = 9,55.106.

4,18128,9 = 1 381 610,7 N.mm

- Các thông số tính toán thể hiện trên bảng sau:

II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt :

theo dãy tiêu chuẩn đường kính bánh đai và bảng 4.6[1]

53 chọn đai vải cao su, có lớp lót, d1 = 180 mm > dmin = 140 mm Kí hiệu đai Б-800, số lớp: 3

- Bánh đai lớn:

d2 = d u1 (1−ε), ε : hệ số trượt, 0,01÷0,02

u: TST của bộ truyềnd2 = 180.2,5.(1 (0,01 0,02))− ÷ = (441÷445,5) mm

Theo dãy tiêu chuẩn, chọn d2 = 450 mm

Sai lệch TST: u∆ đ = (ut – uđ)/uđ = (2,525-2,5)/2,5 = 1,01% < 3%

b) Khoảng cách trục a: CT4.3[1]

53 : a ≥ (1,5÷2)(d1+d2)

⇒asb = (1,5÷2)(180+450) = (945÷1260) mm, lấy asb = 1100

c) Chiều dài đai l:

l = 3206 mm, cộng thêm từ 100÷400 mm tùy theo cách nối đai

Số vòng chạy của đai: i = v/l = 13,62/3,206 = 4,25 < imax = 3 5 s-1

⇒ l thỏa mãn yêu cầu về tuổi thọ.

57 : Cv = 0,98 cho đai vải cao su, v = 13,62 m/s

Co - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền đai và phương pháp căng đai

Co = 1 (bảng 4.12[1]

57 )

Từ đó có [σF] = 2,425 0,955 0,98 1 = 2,27 MPa

g) Chiều rộng đai và bánh đai:

51 )

- Chiều rộng bánh đai (B):

B = 40 mm, tra bảng 21.16[2]

164h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc:

HGT 2 cấp: - Truyền động bánh răng côn,

- Truyền động bánh trụ răng nghiêng

1 Chọn vật liệu:

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế, chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau:

H

σ = 2.HB + 70; SH = 1,10

lim

F

σ = 1,8.HB; SF = 1,75 +) Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245, bánh lớn HB2 = 230

T

n t T

Tương tự, NHE 1 > NHO 1 ⇒KHL 1 = 1

Do đó để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng,

lấy [σH] = min([σH1],[σH2]) = 481,8 MPa

+) Với cấp chậm sử dụng bánh răng nghiêng:

i i m

T

n t T

3 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:

a) Xác định chiều dài côn ngoài:

2(1 ) [ ]

Kbe = b/Re = 0,25÷0,3: Hệ số chiều rộng vành răng, chọn Kbe = 0,25

K Hβ - Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

bánh răng côn, tra bảng 6.21[1]

Từ đó: Re = 50 52 +1 3 2

75689,5.1,16(1 0,25).0,25.5.(481,8)− = 188,31 mm

1 0,5

tm be

m K

- Số răng bánh lớn: Z2 = uZ1 = 125 răng

- Góc côn chia: δ1 = arctg(Z1/Z2) = arctg(0,2) = 11,30990 = 11018'35,76''

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

CT6.58[1]

115 : σH = ZMZHZε 1 2

2 1

116 ): hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

KHα= 1: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, trường hợp bánh côn răng thẳng;

107

= 481,8 1 0,95 1 = 457,7 MPatrong đó: Zv = 1 (v < 5m/s): hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

ZR = 0,95 (Ra = 2,5 1,25 µm): hệ số xét đến độ nhám mặt

răng làm việc KxH = 1 (da < 700mm): hệ số xét ảnh hưởng kích thước bánh răngNhư vậy σH < [σH]': đảm bảo khả năng bền tiếp xúc

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp uốn:

be be

K u K

107

⇒KFv = 1 + F 1

12

Với số răng tương đương: ZV1 = Z1/cosδ1 = 25/cos11,310 = 25,5

ZV2 = Z2/cosδ2 = 125/cos78,690 = 637,37Theo bảng 6.18[1]

109 với x1 = 0,39, x2 = - 0,39, ta có các hệ số dạng răng: YF1 = 3,48 ; YF2 = 3,63

Từ đó thế các hệ số vào CT6.65[1]

116 , tính được σF1:1

F

σ = 2.75689,5.1,6375.0,579.1.3,48

0,85.47,8025.2,625.65,625 = 71,357 < [σF1] = 252 MPa2

F

σ = σF1 2

1

F F

Y

Y = 71,357.3,63/3,48 = 74,43 < [σF1] = 236,5 MPaVậy độ bền uốn được đảm bảo

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:

CT6.48[1]

110 : σHmax = σH K qt =446,6 1,5 = 547 < [σH]max = 1260 MPa

CT6.49[1]

110 : σF1max = σF1.Kqt = 71,36.1,5 = 107,04 < [σF1]max = 464 MPa

σF2 max = 74,4.1,5 = 111,6 < [σF2]max = 360 MPa

Độ bền khi quá tải đảm bảo

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn:

- Chiều dài côn ngoài: Re = 191,21 mm

- Môđun vòng ngoài: mte = 3 mm

g) Các thông số khác:

Theo bảng 6.19[1]

111 :Đường kính chia ngoài de = mteZ1 de1 = 75 mm

δ = δ = −δ δ =1 11 18'36"0

0

2 78 41'24"

δ =

Chiều cao răng ngoài he = 2htemte + c he = 6,6 mm

Chiều cao đầu răng ngoài hae1=(hte +x n1cosβm)m te

hae2 = 2htemte – hae1

hae1 = 4,17 mmhae2 = 1,83 mmChiều cao chân răng

ngoài

hfe1,2 = he – hae1,2 hfe1 = 2,43 mm

hfe2 = 4,77 mmĐường kính đỉnh răng

2 H[ ]

H ba

T K u

103 : Z1 =

w

2 osm(u+1)

αβ

 = arctg

0200,9625

α (CT

6.34[1]

105 )

= 2.0,967sin(2.20,7142) = 1,71

- CT6.40[1]

106 : v =

w1 160.1000

CT6.42[1]

107 : νH= δHg0v a uw/

= 0,002.73.0,585 240

3,96 = 0,664trong đó δH= 0,002 – bảng 6.15[1]

107 ; g0 = 73 – bảng 6.16[1]

Vì σH= 458,8 < [σH]' = 470,7 MPa, nên độ bền tiếp xúc được đảm bảo

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Y

Y ≤ [σF2]trong đó:

107 ; g0 = 73 – bảng 6.16[1]

tương tự [σF2]' = 236,5 1 1,0037 0,95 = 225,5 MPa.

Thay các hệ số vào CT6.43[1]

108 , tính được σF1:1

F

σ = 2.359612.1,526.0,593.0,8876.3,75

72.96,62.3 = 103,8 < [σF1]' = 240,3 MPa2

F

σ = σF1 2

1

F F

σ max = 99,30.1,5 = 149 < [σF2]max = 360 MPa

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

Khoảng cách trục: aw = 240 mm

Môđun pháp: m = 3 mm

Chiều rộng vành răng: bw = 72 mm

Tỉ số truyền: ut = 3,9677

Góc nghiêng của răng: β = 15,74050 = 15044'26"

Số răng của bánh răng: Z1 = 31; Z2 = 123

da2 = 389,38 mmĐường kính đáy răng df = d – (2,5 – 2x).m df1 = 89,12 mm

df2 = 375,88 mm

IV – Tính toán thiết kế trục:

1 Sơ đồ đặt lực chung:

Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ :

2 Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có σ =b 600 MPa,

ứng suất xoắn cho phép [ ]=12 20 MPaτ ÷

+ Bánh răng trụ: lm22 ≥ (1,2÷1,5)d2 = 60÷75 = 72 mm

lm31 ≥ (1,2÷1,5)d3 = 98÷175 = 90 mm+ Khớp nối đàn hồi: lm32 ≥ (1,4÷2,5)d3 = 98÷175 = 140 mm

- Bảng 10.3 10.4, [1]

189 191 , hình vẽ

10.10[1]

193 ta tính được lki :l12 = lc12 = 0,5(lm12 + b0) + k3 + hn

5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục:

Chiều của các lực như hình vẽ trên sơ đồ đặt lực chung trong phần IV.1

Ft11 = Ft21 = 2T1/dm1 = 2.75689,5/65,625 = 2307 N ; Fr11 = Fa21 = Ft11tg cα osδ1 = 2307.tg200.cos11,310 = 823 N ; Fa11 = Fr21 = Ft11tgα δsin 1 = 2307.tg200.sin11,310 = 165 N ;Bánh răng trụ:

Ft22 = Ft31 = 2T2/dw2 = 2.359612/96,62 = 7765 N ;

Fr22 = Fr31 = Ft22tgαtw / osc β = 7765.tg20,53370/cos15,74050 = 2993 N ;

Fa22 = Fa31 = Ft22tgβ = 7765.tg15,74050 = 1886 N ;

6 Vẽ biểu đồ mômen uốn M x , M y và mômen xoắn T cho 3 trục:

∑ = 0 Fyđl12 – Fy11l11 + Fr11l13 – Fa11dm1/2 = 0

⇒Fy10 – Fy11 = Fyđ – Fr11 = 495 – 823 = - 328

Fy11 = (Fyđl12 + Fr11l13 – Fa11.dm1/2)/l11 =

= (495.63+823.136-165.65,625/2)/80 = 1721 N

⇒Fy11 = 1721 N ; Fx11 = 3697 N

⇒ Lực hướng tâm tính theo công thức gần đúng (trang 188 [1]) :

Biểu đồ mômen của 3 trục :

Trục I :

Trục II :

Trục III :

7 Tính chính xác đường kính các đoạn trục:

Tính đường kính các trục tại tiết diện j: dj = 3 M / 0,1[ ]tdj σ (CT10.17[1]

194 )Với Mj = Mx2 +My2 (CT10.15[1]

194 ) ; Mtđ = Mj2 +0,75T2 (CT 10.16)[σ] : ứng suất cho phép, bảng 10.5[1]

21, 22 52 16x10 6 11851 25655

31 75 20x12 7,5 36861 78279

9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

aj ax/ 2

τ =τ =τ (CT10.23[1]

196 )c) Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục :

W (mm3) σa T (Nmm) Wo

- Xác định hệ số Kσd, Kτd theo CT10.25; 10.26[1]

195 : Kσd = (Kσ /ε +σ K x −1)/Ky

Kτd = (Kτ /ε +τ K x −1)/Ky + Với các trục được gia công tiện, tại các tiết diện nguy hiểm cần đạt Ra = 2,5…0,63 µm; tra bảng 10.8[1]

197 ta được hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt:

ra tỉ số Kσ /εσ và Kτ /ετ tại rãnh then của tiết diện đó

rãnh then

lắp căng

195 ⇒s theo CT10.19[1]

195

- Kết quả trong bảng cho thấy tại các tiết diện nguy hiểm đảm bảo an toàn về mỏi

10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then:

Với các mối ghép dùng then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập

và độ bền cắt theo CT 9.1[1]

173 và CT

9.2[1]

173 : Với lt = (0,8…0,9)lm ; lm: chiều dài mayơ

V – Chọn ổ lăn:

1 Trục I :

Dùng ổ đũa côn cho hai tiết diện lắp ổ lăn để tăng độ cứng vững cho trục có lắp bánh răng côn, giúp làm giảm bớt nghiêng trục, thuận lợi khi lắp bánh răng côn với yêu cầu ăn khớp đỉnh chính xác

Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cho trục I : Cỡ nhẹ, kí hiệu 7207, d = 35 , D = 72 , B =

Q L L

⇒Khả năng tải động của ổ lăn trên trục I được đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

Q L L

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

3 Trục III :

Chọn ổ bi đỡ chặn, vì 1886 0,63 0,3

2993

a r

⇒Lấy giá trị lớn hơn : Fr0 = 5981 N; Fr1 = 12888 N

Q L L

⇒Khả năng tải động của ổ lăn trên trục III đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ-chặn:

α =260 ⇒ X0 = 0,5 ; Y0 = 0,37

Qt = X0Fr + Y0Fa = 0,5.5981 + 0,37.4099 = 4467 < Fr0 = 5981 N

⇒ Chọn Qo = Fr1 == 5 981 N = Co = 32 300 N

⇒Khả năng tải tĩnh đảm bảo

Bảng tóm tắt các thông số cơ bản của 3 cặp ổ lăn trên 3 trục:

===========================================================

- Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ: k ≥ 1,2 d2 = 1,2.16 = 19,2

+ Khi không có phần lồi: S1 = (1,3÷1,5)d1 = 26÷30 = 28 mm

+ Khi có phần lồi: Dd = xác định theo đường kính dao khoét

S1 ≈ (1,4÷1,7)d1 = 28÷34 = 30 mm

S2 ≈(1÷1,1)d1 = 20÷22 = 20 mm

- Bề rộng mặt đế hộp: K1 = 3d1 = 60 mm

q ≥K1+2δ =60 2.10 80mm+ =

7 Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thành trong hộp: ∆ ≥ ÷(1 1,2)δ = ÷10 12 = 12 mm.

- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: ∆ ≥ ÷1 (3 5)δ =30 50÷ = 40 mm; (tùy HGT

& chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)

- Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: ∆ ≥ =δ 10 mm

A=150; B=100; A1=190; B1=140; C=175; K=120; R=12; Vít M8x22, số lượng : 42- Nút tháo dầu :

Theo bảng 18.7[2]

93 , ta có hình dạng và các kích thước của nút tháo dầu trụ M22x2:

3- Nút thông hơi :

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp ta làm nút thông hơi, hình dạng và kích thước nút thông hơi tra bảng 18.6[2]

93 , chọn loại M27x2, các kích thước : B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6; P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;

Ren (d) M16, d1=63; d2=35; d3=14; d4=35; d5=22; h1=12; h2=8; h=30; l≥32; f=2; b=16; c=2; x=4; r=2; r1=6=r2;

Trọng lượng nâng được : 550(a); 500(b); 250(c)

VII – Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp :

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10% so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng : Bảng 18.11[2]

100Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,986 và 0,585 m/s (lần lượt là bánh răng của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm), tức là thuộc khoảng [0,5-2,5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép σb= 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 160(20) (hay độ nhớt

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo

vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu

Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn

Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15 [2]

45

a

chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống

gỉ cao Với các thông số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s); độ đậm đặc: 2 (thanh: NLGI)

Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46[2])

Trong đó G – lượng mỡ (g),

D,B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm

0,005.72.17 6,12

⇒ = = (ổ lăn trên trục I)0,005.85.19 8,075

G = = g(ổ lăn trên trục II)0,005.110.20 11

G = = g(ổ lăn trên trục III)

VIII – Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép :

Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục)Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng 5 [3]

30 cho H7,

5[3]

31 cho D8,

4[3]

27 cho d11, 4 [3]

23 cho k6 :

Kiểu lắp giữa

Kiểu lắp

Dung sai

Kiểu lắp

Dung sai

sai

+30 0 +21 +2

0

+30 0

+30 0 +15

+2

+21 +2

+21 +2

Vòng chắn mỡ – trục

Φ 30 86

D k

+98 +65

Φ 45 86

D k

+119 +80

Φ 70 86

D k

+146 +100 +15

+30

-100 -290

-120 -340

-120 -340 +35

0 +25 +3

+146 +100 +21 +2

===========================================================

MỤC LỤC