CHỌN ĐỘNG cơ và PHÂN PHỐI tỷ số TRUYỀN

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀNI.Chọn động cơ:1.Xác định công suất động cơ:Hiệu suất chung của hệ thống: ηc = ηđ . ηbr2 . ηol3 . ηknHiệu suất bộ truyền đai: ηđ = 0,97Hiệu suất bộ truyền bánh răng: ηbr = 0,97Hiệu suất một cặp ổ lăn: ηol = 0,995Hiệu suất khớp nối: ηkn = 0,995=> ηc = 0,95 . 0,972 . 0,9953 . 0.995 = 0,876Công suất cần thiết trên trục động cơ điện: Ta có:Pct > Pyc=> Pct 6,5 (kw)Số vòng quay trục khuấy: ntk = 65 (Vòngphút)Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nđcsb = nlv . usb = ntk . uh . udTrong đó:uh : Tỉ số truyền trung bình của hộp giảm tốc.ud : Tỉ số truyền của bộ truyền đai.Truyền động bánh răng trụ trong hộp giảm tốc hai cấp: uh = 8 ÷ 40Truyền động đai: ud = 2=> nđcsb = 65 . 10 . 2 = 1300 (vòngphút)Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: nđc = 1500 (vòngphút)Chọn loại động cơ che kín có quạt gió (Bảng P1.3 1).Kí hiệu: 4A132M4Y3

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I Chọn động cơ:

1 Xác định công suất động cơ:

yc ct

Chọn loại động cơ che kín có quạt gió (Bảng P1.3 [1])

Kí hiệu Công

Suất

N(vòng/phút)

dc dc

II Phân phối tỷ số truyền:

1 Tỷ số truyền chung của cả hệ thống:

1458

22, 4365

dc yc

unhanh : Tỷ số truyền của bộ bánh răng câp nhanh

(Dựa vào bảng 2.2 [1]) ta chọn tỷ số truyền đai:

dc I

I I

3 Trên trục II:

PII = PI ηbr ηol = 6,144 0,97 0,995 = 5,93 (kw)

728

190,676 ( / )3,818

I II nhanh

II II

III III

PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

I Chọn loại đai : (Dựa vào bảng 5.13 [1])

Giả thiết vận tốc đai: V = 5 ÷ 10 (m/s)

Công suất nằm trong khoảng: 7,5 ÷ 15 (kw)

Chọn loại đai thang, kí hiệu: Б

Theo bảng: Kích thước mặt cắt, chiều dài đai, đường kính đai

Dạng

đai

Kíhiệu

b(mm)

bo

(mm)

h(mm)

Б(N/m)

d1

(mm)Đai

4 Tỷ số truyền thực tế:

2 1

360

2,04.(1 ) 180.(1 0,02)

t

d u

u u

8 Tính lại khoảng cach trục a:

Vậy giá trị a thỏa mãn cho phép

9 Góc ôm α 1 trên bánh đai nhỏ:



Với:

- Hệ số xét ảnh hưởng góc ôm đai:

- Hệ số xét ảnh hưởng vận tốc:

- Hệ số xét ảnh hưởng tỷ số truyền:

- Hệ số xét ảnh hưởng chế độ tải trọng:

- Hệ số xét ảnh hưởng chiều dài đai:

6 6

0

2000

0,982240

L

L C

Chọn z = 2

11 Chiều rộng bánh đai:

B = (z – 1).t + 2.sTra bảng 10.3 trang 257 [1] ta được:

15 Lực vòng có ích:

1

1000 1000.6,5

473, 4 ( )13,73

Bảng thông số tỷ số truyền đai:

Thông số bộ truyền đai Giá trị

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

I Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh :

1 Yêu cầu làm việc đối với bộ truyền bánh răng cấp nhanh Do bộ truyền trong của hộp

giảm tốc đều là các cặp bánh răng ăn khớp với nhau trong điều kiện che kín và đượcbôi trơn đầy đủ, cho nên dạng hỏng chủ yếu mà bộ truyền thường gặp phải là tróc domỏi bề mặt răng ăn khớp, làm cho tuổi thọ của cơ cấu giảm xuống rất nhiều Vì vậy,

tính toán và thiết kế các thông số hình học của cặp bánh răng vừa đáp ứng về yêu cầu

tỷ số truyền lại để cho ứng suất tiếp xúc sinh ra trong quá trình làm việc trên bề mặt

2 Thiết kế cặp bánh răng cấp nhanh:

- Vật liệu làm bánh răng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ bền bề mặt, để tránh hiệntượng tróc mỏi dính răng Về độ bền uốn trong quá trình làm việc, cho nên chọn vậtliệu làm bánh răng thường là thép có nhiệt độ nhiệt luyện hợp lý hoặc được làm bằnggang hay các vật liệu không kim loại khác

- Yêu cầu đề bài:

P = 6,144 (kw)

u = 3,818

N = 728 (vòng/phút)

Tuổi thọ: 4000 (h)

- Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

Trong đó:

u: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng u = 1

1 2,6.220 572 ( / )

3.2 Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh răng lớn:

 6 6 6  6 2

72860.1 1 0, 4 0,75 0,3 0,5 0,3 4000 20,96.10

u

K K

3.4 Sơ bộ hệ số tải trọng:

K = Ktt Kđ = 1,3Trong đó:

  

3.6 Tính khoảng cách trục A:

 

2 3

2 3

62

0,9664,34

d

b d





- Tìm hệ sô tập trung tải trọng thực tế:

1 1, 2 1

1,1

tt bang tt

K

2

0, 47 44, 25 40, 227 ( / )

0,517

y

N mm y

[σ]txqt2= 2,5 494 = 1235 (N/mm2)

- Ứng suất uốn cho phép:

+ Bánh nhỏ:

[σ]uqt1 = 0,8 σ bc1 = 0,8 300 = 240 (N/mm2)+ Bánh lớn:

[σ]txqt2 = 0,8 σ bc2 = 0,8 260 = 208 (N/mm2)

- Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc:

3 6

3 6

2

.1,05.10

3,818

( 1) (3,818 1)

qt tx

(Thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm nghiệm sức bền uốn theo công thức:

σ uqt = σ u Kqt ≤ [σ]uqt

+ Bánh nhỏ:

σ uqt1 = 44,25 1,8 = 79,65 (N/mm2) ≤ 240 (N/mm2)

2 2.9,55.10

.2.9,55.10 6,144

2479,9 ( )

65 728

x t

Bảng thông số bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

Thông số cơ bản Kí hiệu Giá trị Đơn vị

- Theo yêu cầu đề bài thì bộ truyền bánh răng cấp chậm phải truyền công suất tối đa

là công suất lớn nhất trục II

P = 5,93 (kw)

N = 190,676 (vòng/phút)

i = 2,937

mỏi uốn nên đối với bánh răng lớn và bánh răng nhỏ đều lấy hệ số:

1,05.10 624.2,937

74

0,787493,98

d

b d

0, 49 73,946 70,08 179 ( / )

x t

- Lực ly tâm:

6187,58 20 2252 ( )

Bảng thông số bộ truyền bánh răng cấp chậm:

Thông số cơ bản Kí hiệu Giá trị Đơn vị

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

I Trục :

1 Chọn vật liệu:

- Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhảy cảm với sự tập trung ứng suất

để gia công, có thể nhiệt luyện dễ dàng Cho nên, thép cacbon và thép hợp kim lànhững vật liệu chủ yếu để tạo trục Việc lựa chọn tùy thuộc vào điều kiện làm việctrục có chịu tải trọng lớn không

- Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện trung bình thì ta chọn vật liệu

- Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 ÷ 30 MPa.] = 12 ÷ 30 MPa

2 Xác định đường kính sơ bộ trục:

- Trục sử dụng trong hộp giảm tốc thường chế tạo có hình dạng trụ tròn nhiều bậc (gồmnhiều đoạn có đường kính khác nhau) Như vậy mới phù hợp với việc phân bố ápsuất, để tạo điều kiện cho việc lắp ráp và sữa chữa

Tại các tiết diện thay đổi các mối liên hệ qua biểu thức:

d  d  d mm

Trong đó:

Dấu (+) ứng với trường hợp tiết diện nhỏ đến lớn

Dấu (-) ứng với trường hợp tiết diện lớn đến nhỏ

T: Momen xoắn tác dụng lên trục.

[τ] = 12 ÷ 30 MPa.] = 12 ÷ 30 MPa : Ứng suất xoắn cho phép ảnh hưởng ứng suất uốn cho phépnên để bù lại ảnh hưởng của ứng suất uốn ta phải giảm [τ] = 12 ÷ 30 MPa.]

+ Đường kính ngỏng trục I của hộp giảm tốc:

 

1 33

Tính gần đúng trục:

Ta chọn các kích thước sau:

Khe hở giữa các bánh răng 10 mm

Khe hở giữa bánh răng và thành hộp 10 mm

Khoảng cách từ thành hộp đến mặt bên của ổ lăn 10 mm.Chiều rộng ổ B = 25 mm

Chiều rộng bánh đai cấp nhanh 62 mm

Chiều rộng bánh đai cấp chậm 74 mm

Khoảng cách từ cạnh chi tiết đến thành hộp a = 75 mm

Bề rộng bánh răng được xác định b = 65 mm

Khoảng cách giữa các chi tiết quay c = 65 mm

Khoảng cách giữa các ổ trục trung gian l = 205 mm

TRỤC I:

902,6.140 654, 2.54,5

442, 488 ( )205

2 2

u m m u y u x

Trong đó:

3 37732, 48

19,60,1.50



Đường kính trục ở tiết diện e – e:

Theo bảng tra tiêu chuẩn 7.3b [1] Ta có: bh = 1610

Đường kính trục: d = 48 (mm)

Momen cản uốn: W = 9620 (mm3)

di – i = 52 (mm)Đường kính lắp ổ lăn: d = 45 (mm)

TRỤC III:

Ta có:

c = 65 (mm)Tính phản lực các gối trục:

x

d M

M d

Tính chính xác trục ta tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn nhất tập trung

Tính chính xác trục được tính theo công thức:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

τ] = 12 ÷ 30 MPa.-1 = (0,2 ÷ 0,3) σb

τ] = 12 ÷ 30 MPa.-1 = 0,25 σb = 0,25 600 = 150 (N/mm2)Ứng suất pháp uốn biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

Ứng suất xoắn biến đổi theo chu kỳ mạch động:

2 ax

Tải trọng khi xoắn: Kτ] = 12 ÷ 30 MPa. = 1,5

Hệ số tăng bền  = 1 (Tra bảng 7.5 [1])

Tỉ số:

1, 63

1,920,85

Xét tiết diện m – m:

270

4, 26 2,6.24, 4

Ứng suất tiếp xoắn biến đổi theo chu kỳ mạch động:

2 ax

Chọn phương pháp tăng bề mặt tôi bằng phương pháp dòng điện cao tầng

Tính Kσ, Kτ] = 12 ÷ 30 MPa., σ, τ] = 12 ÷ 30 MPa.

Đường kính trục trong khoảng 45 ÷ 50 mm.

Chọn σ = 0,82 và τ] = 12 ÷ 30 MPa. = 0,7

Tải trọng khi xoắn: Kτ] = 12 ÷ 30 MPa. = 1,5

Tỉ số:

1,6

1,950,82

K



Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp vòng trung gian cấp 3 T3 Áp suất những



TRỤC III:

Giới hạn mỏi uốn xoắn:

τ] = 12 ÷ 30 MPa.-1 = 0,25 σb = 0,25 600 = 150 (N/mm2)Ứng suất pháp uốn biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

Tập trung ứng suất thực tế trên rãnh then:

Tỉ số:

1,84

2,36 0,78

Tập trung ứng suất lắp do căng, với kiểu lắp vòng trung gian cấp 3 Áp suất giữa trục

Chi tiết lắp trên trục truyền ta chọn:

4

K



n    n



II Tính then:

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyễn, nói một cách khác là để truyền momen

và chuyển động từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then

Theo đường kính trục 1 để lắp then là 38, tra bảng 7.23 [1], chọn then có b = 12; h =

l : Chiều dài then l = 60 (mm)

K : phần then lắp trong rãnh của trục và rãnh của mayer K = 4,4

 2

2.14261,34

2,84 ( / )38.4, 4.60

Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức (7.21 [1])

1,04 ( / )38.12.60

Đối với trục II: Có thể chọn hai then cùng kích thước Tra bảng 7.23 [1], chọn b = 16;

Kiểm nghiệm sức bền cắt:

  2 3

2.27771, 25

0,82 120 ( / )50.16.85

  2 2

2.27771, 25

1, 2 120 ( / )48.16.60

QB = RB Kv Kn Kt = RB = 1750,44 (N)

C = 175 (728 4000)0,3

C = 175 89 = 15575

ngoài của ổ D = 62 (mm), chiều rộng B = 14 (mm)

Sơ đồ chọn ổ đỡ cho trục II:

ngoài của ổ D = 85 (mm), chiều rộng B = 19 (mm)

Sơ đồ chọn ổ đỡ cho trục III:

Tra bảng 14P, ứng với d = 45 (mm) lấy ổ có kí hiệu: 109, Cbảng = 25000, đường kínhngoài của ổ D = 75 (mm), chiều rộng B = 16 (mm).

Chọn kiểu lắp ổ lăn:

Tuổi thọ của ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào việc lắp ghép các vòng ổ vào trục và vỏhộp Kiểu lắp ổ lăn trên trục và trong vỏ hộp phụ thuộc vào chế độ làm việc và dạng chịutải trọng của ổ

Trong hệ thống lắp ghép vòng ổ với trục và vỏ hộp, vòng ổ được coi là tiết máy cơbản Vòng ổ được chế tạo với sai lệch không phụ thuộc tính chất lắp ghép Chọn cáckhoảng dung sai tiêu chuẩn đối với trục và lỗ vỏ hộp, phối hợp với các khoảng dung saicủa vòng ổ để đạt được sự lắp ghép cần thiết

Chọn kiểu lắp cần xét tới chế độ làm việc của ổ Tải trọng càng lớn và va đập càngnhiều thì phải lắp càng chặt, vì biến dạng đàn hồi, biến dạng dư của các lớp bề mặt vàbiến dạng của vòng ổ càng lớn

Các ổ lăn lớn được lắp chặt hơn các ổ lăn nhỏ và trung bình vì chịu tải lớn hơn

Khi chọn kiểu lắp ghép (chọn khoảng dung sai của trục và lỗ vỏ hộp) phải xét đếnđiều kiện chịu tải của vòng ổ (chịu tải cục bộ, tuần hoàn hoặc dao động), chế độ làm việc(nhẹ, trung bình, nặng), loại và kích thước ổ, tần số quay, cách lắp và điều chỉnh khe hởtrong ổ

Trong trường hợp bài toán đang giải quyết là trường hợp trục quay, phương tác dụngcủa lực ổn định, vòng trong của ổ chịu tải tuần hoàn, còn vòng ngoài chịu tải cục bộ, chế

độ làm việc bình thường hoặc nặng, chọn kiểu lắp T3 Các vòng ngoài được lắp có khe

hở hoặc lắp trung gian với lỗ vỏ hộp, vỏ hộp chế tạo với khoảng dung sai H7 Các vòngtrong của ổ lắp có độ dôi với trục, trục được chế tạo với khoảng dung sai K6

Bôi trơn ổ lăn:

Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ, vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp, không thểdùng phương pháp bắn tóe để hắt dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ Có thể dùng mỡ

Bảng tra 8.28 [1]

Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ Để mỡ không chảy ra ngoài và ngănkhông cho dầu rơi vào bộ phận ổ, nên làm vòng chắn dầu.

Che kín ổ lăn:

Để che kín các đầu trục ra, tránh sự xâm nhập của bụi bặm và tạp chất vào ổ, cũngnhư ngăn mỡ chảy ra ngoài, ở đây dùng loại vòng phớt là đơn giản nhất

PHẦN 6: KHỚP NỐI

Với bài toán thiết kế hộp giảm tốc ta dùng loại nối trục vòng đàn hồi

Đặc điểm của loại này có cấu tạo tương tự như nối trục đĩa nhưng bulông được thaybằng chốt có bọc vòng đàn hồi bằng cao su

Vật liệu làm nối trục: gang CЧ21 – 40 hoặc thép rèn 35 hay thép đúc 35Л; vật liệuchế tạo chốt: Thép 45 thường hóa

Công dụng và tính năng nối trục vòng đàn hồi cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và giá rẽ,

(trong đó K là hệ số tải trọng động; dựa vào bảng 9.1 lấy K = 1,25)

Theo trị số moment tính và đường kính trục chọn kích thước nối trục (bảng 9.11 [1]), các

Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng cao su:

 0

2

0

.0,1

1, 25.850.10 42

45 ( / )0,1.10.18 170

PHẦN 7: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC

m = (0,85 ÷ 1) δ ≈ 7 (mm)Chiều dày gân ở nắp hộp:

Đường kính bulông vòng chọn theo trọng lượng của hộp giảm tốc, với khoảng cáchtrục A của hai cấp 155189 tra bảng 10.11a và 10.11b [1] Ta chọn bulông M12.

B – chiều rộng hộp, sơ bộ lấy bằng 350 (mm);

900 350

5250

II Cấu tạo bánh răng:

Trên cơ sở các kích thước đã tính được khi thiết kế bộ truyền bánh răng về sức bền tađịnh các kích thước còn lại như đường kính mayơ, chiều dày đĩa, chiều dày vành răng,đường kính lỗ thoát và một số kích thước khác

Vì đường kính vòng đỉnh của bánh răng trụ nhỏ nhất là 70 (mm) và lớn nhất là 288(mm) nên ta tính các kích thước trên dựa vào trường hợp đường kính  400 ÷ 500 mm

Để chế tạo bánh răng loại này ta dùng phương pháp dập hoặc rèn

Bánh răng gồm có ba phần: vành răng, mayơ và đĩa hoặc nan hoa để nối liền vànhrăng và mayơ

Vành răng chịu tải trực tiếp do răng truyền đến, vì vậy cần đủ bền Mặt khác, vànhrăng cũng phải đủ dẻo (không nên quá cứng) để có thể biến dạng một ít dưới tác dụng củatải trọng và nhờ đó tải trọng phân bố đều theo chiều dài răng

Mayơ lắp vào trục và truyền moment xoắn từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại Để

vị trí bánh răng trên trục không bị sai lệch và chiều dài mayơ lớn hơn chiều dài then (thencần đủ dài để thỏa mãn điều kiện bền dập)

Sau khi đã tiến hành tính toán các bộ truyền, tính trục, chọn then, tính ổ, tính cấu tạo

vỏ hộp và các chi tiết khác, chúng ta có thể dùng các trị số tính được ở trên để vẽ Đồngthời với việc vẽ, có thể chọn hoặc tính them các chi tiết còn lại như nắp thăm, nút tháodầu, que thăm dầu, chốt định vị

PHẦN 8: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC

Ở trên đã trình bày phương pháp bôi trơn bộ phận ổ, nên phần này chỉ trình bày việcbôi trơn các bộ truyền bánh răng Do vận tốc nhỏ nên chọn phương pháp ngâm các bánhrăng trong hộp dầu

Sự chênh lệch về bán kính giữa bánh răng bị dẫn thứ hai và thứ tư là:

để khuấy dầu không đáng kể

centistôc hoặc 16 độ Engle; và theo bảng tra 10.20 chọn loại dầu AK20

Vòng ngoài lắp theo hệ thống lỗ, vòng ngoài không quay nên chịu tải cục bộ Để

ổ mòn đều và có thể dịch chuyển khi làm việc do nhiệt độ tăng ta chọn chế độ lắp trunggian H7

Đối với ổ ở đầu và đầu ra của hộp ta sử dụng chế độ M6 vì trục hai đầu này nốivới khớp nối và lắp với bánh đai ta cần độ đồng trục cao hơn

3) Lắp vòng chắn dầu trên trục: Chọn kiểu lắp trung gian H7/Js6 để thuận tiện choquá trình tháo lắp

4) Lắp bạc chắn trên trục: Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên tachọn chế độ lắp trung gian H8/h6

5) Lắp nắp ổ thân: Chọn kiểu lắp H7/e8 để dễ dàng tháo lắp

6) Lắp then trên trục: Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9/h9 và kiểu lắpbạc trên trục là Js9/h9 Theo chiều cao sai lệch giới hạn kích thước then là h11 Theochiều dài sai lệch giới hạn kích thước ren là h14

Độ hởlớnnhất(m)(8)

là cũng để điều chỉnh không khí bên trong và bên ngoài hộp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thiết Kế Chi Tiết Máy: Nguyễn Trọng Hiệp – Trần Văn Lãm

[2] Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí (Tập 1): Trịnh Chất – Lê Văn Uyển.[3] Chi Tiết Máy 1 và 2: Nguyễn Trọng Hiệp

MỤC LỤC

Trang