thiết kế hộp giảm tốc trục vít acximet

Chọn loại động cơ Các loại động cơ diện bao gồm : Động cơ điện một chiều và Động cơ điện xoay chiều 1.1/ Động cơ điện một chiều : đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng nhưng đ

Bùi Quang Huy MXD 46

PHẦN MỘT :CHỌN ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG HỆ THỐNG TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI THANG

Ι CHỌN ĐỘNG CƠ

1 Chọn loại động cơ

Các loại động cơ diện bao gồm : Động cơ điện một chiều và Động cơ điện xoay chiều

1.1/ Động cơ điện một chiều : đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng nhưng đắt

nên ta không sử dụng

1.2/ Động cơ điện xoay chiều

a/Động cơ một pha: có công suất nhỏ nên ít dùng trong công nghiệp

b/Động cơ ba pha

-Động cơ ba pha đồng bộ: hiêu suất cao nhưng đắt và phải có thiết bị phụ để khởi động -Động cơ ba pha không đồng bộ: Gồm hai kiểu

+Rôto dây quấn: có kích thước lớn và vận hành phức tạp nên ít được sử dụng

+Rôto ngắn mạch: kết cấu đơn giản , giá thánh hạ, làm việc đáng tin cậy, vì vậy được dung phổ biến trong công nghiệp

Ta chọn sử dụng động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch

2.Tính cộng suất cần thiết của động cơ:

∗ Công suất trên trục động cơ được xđ:

Trong đó: Pr-công suất ra HGT

T i,t i mômen xắn tác dụng trong thời gian t i

T-mômen xoắn lớn nhấy bỏ qua mômen quá tải

ct t

p P

η

=

ηt:hiệu suất tổng hệ dẫn động:

η η ηt = d h

ηd :hiệu suất truyền động đai, chọn ηd = 0,96

ηh:hiệu suất của hộp giảm tốc

η η ηh = ol3 tv bv− ηbrt =0,995 0,92.0,98 0,8883 =

Trong đó:

ηbrt: hiệu suất của bánh răng thẳng chọn :ηbrt =0,98

ηol : hiệu suất của ổ lăn chọn : ηol =0,995

ηtv : hiệu suất của trục vít chọn : ηtv =0,92;Z1=4

4.Chọn nãn hiệu, qui cách động cơ:

Kiểu động cơ Công

suất (kW)

Vận tốc Quay(v/p)

o

dn

I I

k dn

T T

Khối lượng(kg)

t h dsb

u u u

u dsb:tỷ số truyền sơ bộ của đai chọn u dsb =1,8

∗Phân u hcho cấp nhanh và cấp chậm của HGT:

h

u u

u

Bùi Quang Huy MXD 46

Chọn: u1=8

Suy ra: 2

1

3248

h

u u

t d

u u

dc d

1600

200 /8

200

50 /4

ΙΙΙ.THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI THANG

1.Chọn loại đai và tiết diện đai:

Từ đồ thị trên và dựa vào công suất và tốc độ quay của máy ta chọn loại đai thang thường kí

hiệu A

Kích thước tiết diện(mm)

Đk bánh đai nhỏ

Chiều dài giới hạn(mm)

Bùi Quang Huy MXD 46

Suy ra a sbđã chọn thỏa mãn điều kiện

2.3 Chiều dài đai:

vậy theo tiêu chuẩn ta chọn l= 1800(mm)

Thỏa mãn điều kiện

P Z

ct d

l u z

P K Z

Tra bảng 4-21 với loại đai đã chọn là A có:

CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA ĐAI THANG

Kí hiệu tiết diện

Bùi Quang Huy MXD 46

5.Xác định lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục :

- Lực căng đai bn đầu trªn1 đai : 780 ct d

P K

C Z a n

Bựi Quang Huy MXD 46

- Mômen xoắn trục 2: T2 =227958,5 - Tỷ số truyền cấp nhanh: u1=8

- Mômen xoắn trục 3: T3=889105 - tỷ số truyền cấp chậm : u2 =4

- Số vòng quay trục 1: n1

B Chọn chỉ tiêu thiết kế

Cặp bánh răng lắp trong HGT được ngâm trong dầu nên được thiết kế theo chỉ tiêu bền tiếp xúc để tránh dạng hỏng tróc rỗ bền mặt do ứng suất tiếp xúc gây ra Bộ truyền trục vít bánh vít cung được thiết kế theo chỉ tiêu bền tiếp xúc và được nghiệm lại sực bền uốn Ngoài

ra còn phải kểm tra độ cứng của trục vít và tính nhiệt cho bộ truyền trục vít

c thứ tự thiết kế :

Thiết kế cấp nhanh trước cấp chậm sau

CấP NHANH : TRUYềN ĐộNG TRụ VíT – BáNH VíT

Ta dùng vật liệu nhóm :đồng thanh không thiếc và đồng thau

2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép khi quá tải :

2.1 ứng suất tiếp xúc

-Với bánh vít làm bằng đồng thanh không thiêc và đồng thau dạng hỏng về dính là nguy hiểm hơn cả , do đó ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định theo điều kiện chông dính, phụ thuộ vào trị số của vận tốc trượt mà không phụ thuộc vào số chu kì chụi tải, nói cách khác ứng suất cho phép trong trường hợp này được xác định từ độ bề tĩnh chứ không phải từ

[ ]σF0 :là ứng suất cho phép ứng với 106 chu kì, phụ thuộc vào số chiều quay

Do trục vít làm bằng thép tôi và bộ truyền quay một chiều nên

b ch

MPa MPa

σσ

N

øng suÊt tiÕp xóc qu¸ t¶i [ ]σH =2.σch =2.200 400= (MPa)

øng suÊt uèn qu¸ t¶i [ ]σF =0,8.σch =0,8.200=160(MPa)

Theo tiªu chuÈn chän :m=6,3( )mm

π γ

=

s

d n V

Gãc vÝt l¨n:

γω =arctg Z⎡⎣ 1/(q+2x)⎤⎦=arctg⎡⎣4 / 11,2 2.0,622( + )⎤⎦=18,7o <20o

dω1=(q+2x m) =(11,2 2.0.622 6,3 78,4+ ) = ( )mm

Bựi Quang Huy MXD 46

60000cos 60000.cos18,7

ω ω

π

γ

Chọn lại vật liệu vành răng bánh vít là đồng thanh thiếc :

pOH đúc ly tâm có : Giới hạn bền : σb =290(MPa)

Giới hạn chảy: σch =170(MPa)

4.1 Định lại ứng suất tiếp xúc cho phép :

ứng suất tiếp xúc cho phép : [ ] [ ]σH = σH0 K HL

Trục vít làm bằng thép tôi nên : [ ]σH0 =0,9.σb=0,9.290 261= (MPa)

4.2 Định lại ứng suất uốn cho phép:

ứng suất uốn cho phép : [ ] [ ]σF = σF0 K FL

Vì trục vít làm bằng thép tôi và bộ truyền quay 1 chiều nên:

[ ]σF0 =(0,2σb +0,08σch)+25% 0,2( σb +0,08σch)=103,125(MPa)

Hệ số tuổi thọ : K FL =0,61

⇒[ ] [ ]σF = σF0 K FL =103,125.0,61 63= (MPa)

4.3 Định lại ứng suất quá tải:

Bánh vít làm băng đông thanh thiếc nên ứng suất quá tải:

T2 =227958,5(Nmm): Mômen xoắn trên trục bánh vít

K Fβ =K Hβ =1,0125: Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều dài răng

6.Kiểm tra độ bền khi quá tải cho răng bánh vít :

Độ bền tiếp xúc : σHmax =σH K qt =141,53 1,6 179= (MPa)<[σHmax]=680(MPa)

Độ bền uốn :σFmax =σF K qt =8,36.1,6 13,36= (MPa)<[σFmax]=136(MPa)

Vậy răng đủ bền khi quá tải

Bùi Quang Huy MXD 46

83,16 222,0

2,42,4 2

f f

55,44 63,28

2.1 §Þnh øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp :

øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [ ]H = 0 Z Z K R V XH.K HL/S H

2.2 Định ứng suất uốn cho phép:

ứng suất uôn cho phép [ ]F = 0 Y Y K K K R S XF FC FL/S F

Flim

Khi tính toán sơ bộ lấy: Y Y K R S XF =1

S F: tra bảng 6.2 có S F =1,75

Vì bộ truyền quay 1 chiều nên K FC =1

σ0Flim:ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

N FO:số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn N FO =4.106

N FE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :

2.3 Định ứng suất cho phép khi quá tải:

a/ ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải:

Với bánh răng thường hóa , tôi cải thiện và tôi thể tích:

Bánh nhỏ :[σHmax1]=2,8σch1=0,8.450 1260= (MPa)

Bánh lớn : [σHmax 2]=2,8σch2=0,8.340 952= (MPa)

b/ ứng suất uốn cho phép quá tải:

Bựi Quang Huy MXD 46

6.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Vì ứng suất tiếp xúc cho phép của hai bánh xác định ở bước hai chua chính xác nên phải kiểm tra điều kiện bền tiếp xúc cho bộ truyền :

6.1 Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn : [ ]'

Tra b¶ng 6.13 víi v<2(m s/ ) chän cÊp chÝnh x¸c =9

Tra b¶ng 6.15 víi HB < 350 &r¨ng th¼ng co v¸t mÐt ⇒ 0,004

0,011

δ δ

=

=

H F

Tra b¶ng 6.16 víi m = 4 & ccx =9 g0 =82

Bựi Quang Huy MXD 46

Lờy tròn bω =95( )mm

7.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Kiệm tra điều kiện bền uốn cho cả hai bánh :

Trong đó T2: Mômen xoắn trên bánh chủ động

K Fβ: hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều dài răng.Tra bảng 6.7

8.Kiểm nghiệm độ bền răng khi quá tải:

- Kiểm tra sức bền tiếp xúc khi quá tải:

σHmax =σH. K qt =355,76 1,6 450= (MPa)<[σHmax]=952(MPa)

- Kiểm nghiệm sức bền uốn khi quá tải:

Bánh nhỏ:σFmax1=σF1.K qt =60, 4.1,6=96,64(MPa)<[σFmax1]=360(MPa)

Bánh lớn : σFmax 2 =σF2.K qt =55, 09.1,6=88,144(MPa)<[σFmax 2]=272(MPa)

Vậy bánh răng đủ bền khi quá tải

f f

Bựi Quang Huy MXD 46

KIểM TRA ĐIềU KIệN VA CHạM Và BÔI TRƠN CHO HAI CấP:

1.kiểm nghiệm điều kiện va chạm cho bánh vít :

Bánh vít có thể va chạm vao trục 3 vì vậy để tránh va chạm thì khoảng cách từ bánh vít

Trong đó aω2 : khoảng cách trục cấp chậm

d aM2: đường kính ngoài cùng của bánh vít

d3 : đường kính trục 3 tại nơi gần bánh vít Có thể tính sơ bộ:

[ ]3

3 3

0,2 τ

=

x

T d

T3 : Mômen xoắn trục 3 T3 =889105(Nmm)

[ ] τx : ứng suất xoắn cho phép của vật liệu chế tạo trục

chọn[ ] τx =25(MPa)

3 3

2.2 Kiểm tra điều kiện bôi trơn:

Bôi trơn cho HGT phải thỏa mãn những điều kiện sau đây:

- Mức dầu min phải bôi trơn được cho cả hai cấp: phải ngập hết chân ren trục vít và

với mức này bánh trụ lớn cũng phải được nhập tối thiểu hết chân răng

D là đường kính ngoài của ổ bi đỡ tùy động của trục vít

d là đường kính trong của ổ bi đỡ tùy động của trục vít

Tạm lấy cỡ chung theo đường kính

3 1

31127

18,40,2 τ 0,2.25

22 1

Bùi Quang Huy MXD 46

2261,5 19,65 807,520

T2: M«men xo¾n trôc b¸nh vÝt – truc 2 HGT T2=227958,5(Nmm)

d12: ®−êng kÝnh vong chia b¸nh vÝt d12 =201,6( )mm

4749,4 20 1728,540

T2=227958,5(Nmm):M«men xo¾n trôc b¸nh nhá cÊp chËm(trôc 2 HGT)

dω21 =d21=96( )mm : ®−êng kÝnh vßng trßn l¨n b¸nh nhá cÊp chËm, ®−êng kÝnh vßng chia

α =20o

: Gãc ¨n khíp

Bựi Quang Huy MXD 46

phần ba : tính toán thiết kế các trục trong hgt hai cấp trục vít - bánh vít

i chọn vật liệu

- Chọn vật liệu các trục là thép 45 tôi cải thiện có σ =b 850(MPa)

ứng suất xoắn chon phép của vật liệu trục là : [ ] τx =30(MPa)

II.tính sơ bộ đường kính trục :

Trong đó : T1: Mômen xoắn trục 1 T1=31127(MPa)

T2: Mômen xoắn trục 2 T2 =227958,5(MPa)

T3: Mômen xoắn trục 3 T3 =889105(MPa)

- Đánh số 0 chữ cái ngón tay gối trục trái , số 1 cho gối trục phải

- Gọi l kilà khoảng cách từ gối trục 0 đến mặt cắt thứ i của trục thứ k + Trục 1 :

Bùi Quang Huy MXD 46

4 TÝnh to¸n c¸c trôc :

4.1 Trôc 1:

a/ Ph¶n lùc gèi trôc :

88179 8398

31127

23047 43054

Bựi Quang Huy MXD 46

Lực tiếp tuyến F a11trên trục vít tương đương với lựcFcó phương trùng với đường tâm

trục và 1 mômen uốn theo trục X, chiều theo chiều F a11của có trị số 11 1

2

a

d

M =F Trong đó : d 1là đường kính mặt trụ chia ren trục vít

d1=q m =11,2.6,3 70,56= ( )mm trong đó : q=11,2 : hệ số dường kính TV

m=6,3( )mm môđun dọc TV

( )

1 11

70,56

a a

r Y

e/TÝnh ®−êng kÝnh trôc:

- VËt liÖu lµm trôc lµ thÐp CT45 cã σ =b 850(MPa)&d sb1=18( )mm

13

96326

26,550,1.77

Bùi Quang Huy MXD 46

4.2 Trôc 2

4749,14.93,75 874.191 807,5.201,6 / 2

1370,3262,5

Bùi Quang Huy MXD 46

Tra bảng 15.10 chọn D =204 mm( ): đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn

Bùi Quang Huy MXD 46

→lùc tõ khíp nèi t¸c dông lªn trôc 3:

31

4749,14.93 2179.438

1939186

l

4749,14 262,5 93,75 93( ) 2179.175,5 ( )

4510262,5

31

1728,54 262,5 93,75

1111,2262,5

1 Chọn vật liệu then : là thép CT45 đ−ợc tôi cải thiện có σ =b 850(MPa)

2 Kiểm tra các bánh răng nhỏ có phải chế tạo liền trục không:

Ta sử dụng mối ghép then bằng

Khoảng cách từ đáy rãnh then trên mayơ đến chân răng đ−ợc tính :

- Trục 1 : then dùng để lắp bánh đai :

chiều dài then : l t =0,8l m12 =0,8.35 28= ( )mm ( đã tiêu chuẩn )

Then chụi tải va đập nhẹ & làm bằng thép tôi nên:

ứng suất dập cho phép : [ ]σ =d 100(MPa)

Bựi Quang Huy MXD 46

ứng suất cắt cho phép : [ ] τc =40(MPa)

ứng suất dập : σ =d 2 / T d l h t t( ư 1) trong đó : Tlà Mômen xoắn trên các trục ứng suất cắt : τc =2 / T d l b t

Kích thước then

kính tiết diện lắp then (mm)

b (mm)

h (mm)

t1 (mm)

t2 (mm)

ứng suất dập (MPa)

ứng suất cắt (MPa)

- ảnh hưởng của vật liệu trục

- ảnh hưởng của hình dáng kết cấu trục

- ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối trục

- ảnh hưởng của tính chất tải trọng tác dụng lên trục

- ảnh hưởng của tính chất bề mặt trục

- ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt trục

2 Nội dung:

Tính nghiệm hệ số an toàn mỏi cho các tiết diện nguy hiểm của trục :

Hệ số an toàn mỏi cúa tiết diện thứ i của trục : 2i i 2 [ ]

σ σ

ư σ

Vì vật liệu trục là thép các bon nên: ( )

K : Hệ số tập chung ứng suất do trạng thái bề mặt

ετ,εσ: Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

13 2,01

0,92

1,88 0,89

Vậy các trục đều đủ độ bền mỏi

3 Kiểm tra độ cứng uốn cho trục vít:

- Khi độ võng quá lớn làm cho trục vít và bánh vít ăn khớp không chính xác Dó đó làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên ren trục vít và răng bánh vít

- Khi góc xoay quá lớn sẽ làm kẹt các con lăn trong ổ

* Điều kiện bền cứng của trục vít : f ≤[ ]f

- Độ võng cho phép của trục vít :

[ ]f =(0,005→0,01)m=(0,005→0,01 6,3) =(0,0315→0,063)

Bựi Quang Huy MXD 46

ở trục vít trên 1 gối đỡ bố trí 2 ổ đũa côn và trên gối kia kà ổ bi đỡ chặn nên độ võng của trục vít được tính như sau :

EJ

=

Trong đó l=221( )mm là khoảng cách giữa 2 gối đỡ trục vít

d1= 70,56 ( ) mm là đường kính vòng chia trục vít

E=2.104(MPa) mô đun đàn hồi về kéo nén

Vậy độ võng của trục :

7687.874 3.4749,14.70,56.221 7.807,5.221

5,25.10 0,063768.2.10 608642

F F d l F l f

d1 (mm

B (mm)

C1(mm)

T (mm)

r (mm)

r1(mm)

C (kN)

C0(kN)

Bựi Quang Huy MXD 46

* Các lực tác dụng vào trục : F11x =208,6 N( ) F11y =76 N( )

Do khi làm việc trục vít sinh nhiệt lớn nên ở gối số 1 ta chọn sử dụng loại ổ tùy động là ổ bi

đỡ một dãy để trục có thể tự do giãn nở nhiệt

Vì ổ này được sử dụng làm ổ tùy động nên nó không chịu lực dọc trục ⇒F a =0

Với đường kính đoạn lắp với ổ lăn của trục là D=25( )mm

Chọn loại ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ kí hiệu 2205 có

r B

B (mm)

C (kN)

C0

(kN)

a/ Kiểm nghiệm khả năng tải động :

Tải trong quy ước :

Với ổ bi đõ một dãy :

Vậy ta chọn sử dụng loại ổ bi đỡ chặn có α =120

Với đường kính ngõng trục là : D=35( )mm ta chọn sử dụng cặp ổ bi đỡ chặn cỡ nặng hẹp , kí hiệu 66407 có :

d

(mm)

D (mm)

b = T (mm)

r (mm)

r1

(mm)

C (kN)

Bùi Quang Huy MXD 46

b / KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng t¶i tÜnh :

Q tlµ gi¸ trÞ lín h¬n trong hai gi¸ trÞ sau :

d

(mm)

D (mm)

B (mm)

r (mm)

®−êng kÝnh

bi (mm)

C (kN)

Bựi Quang Huy MXD 46

Vậy cặp ổ lăn đã chọn thỏa mãn cả khả năng tải động và khả năng tải tĩnh

VII định kết cấu các tiết máy truyền động

Đường kính vòng chia (mm)

Đường kính vòng đáy (mm)

Chiều dài đoạn

có ren (mm)

Đường kính chân (mm)

Đường kính ngoài cùng (mm)

Chiều dài may ơ (mm)

Bựi Quang Huy MXD 46

vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm

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

Vật liệu phổ biến nhất để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX 15-32 ( chỉ dùng thép khi chịu tải trọng lớn đặc biệt khi chịu va đập )

Chọn sử dụng vật liệu là gang xám

* Chọn bề mặt lắp ghép nắp và thân :

Bề mặt lắp ghép thường chọn là song song với mặt đế ( nằm ngang )tuy nhiên cóthể chọn bề mặt lắp ghép không song song với mặt đế nhờ đó giảm được trọng lượng và kích thước hộp giảm tốc

Chiều dày khi không có phần lồi S1

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

Bựi Quang Huy MXD 46

* Để thực hiện lót kín ta chọn sử dụng lót kín động kiểu trực tiếp

Lót kín bộ phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm , chất bẩn , hạt cứng và các tạp chất

khác xâm nhập vào ổ Những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và bị han rỉ Ngoài ra lót

kín bộ phận ổ còn để đề phòng dầu chảy ra ngoài Tuổi thọ ổ lăn , đặc biệt với các ổ làm

việc trong môi trường có nhiều bụi và chất hoá học phụ thuộc rất nhiều vào bộ phận lót kín

Kích thước (mm)

Đường kính trục

Đường kính ngoài D3

(mm)

δ