Thiết kế chi tiết máy nguyễn trọng hiệp, nguyễn văn lẫm (XB năm 2003)

Vì là lần dầu tiên bắt tay vào một cống việc mới mẻ : vận dụng lí thuyết dề giải quyết những vấn dề có liên hệ mật thiết với thực tẽ sản xuát, thiết kẽ ra những chi tiết và bộ phận máy

NGUYỄN TRỌNG HIỆP - NGUYỄN VĂN LÂM

6C5.2

LÒI NÓI Đ Ầ U

Dối với nhiều ngành trong các trường dại học k ĩ thuật, sau khi học xong phẫn lí thuyết về "Chi tiết máy", học sinh bước sang giai doạn thiết kẽ dò án môn học Vì là lần dầu tiên bắt tay vào một cống việc mới mẻ : vận dụng lí thuyết dề giải quyết những vấn dề có liên

hệ mật thiết với thực tẽ sản xuát, thiết kẽ ra những chi tiết và bộ phận máy có hình dạng kích thước cụ thế, phải thóa mãn trong một chừng mực nhất dinh các yêu cầu chủ yếu vè kinh tẽ, k ĩ thuật và các yêu cầu khác, cho nên học sinh thường có nhiều bở ngỡ lúng túng Trong khi dó các sách về hướng dấn thiết kế chi tiết máy hiện nay không nhiều, nhãt là các tài liệu in trong nước Vì vậy chúng tôi soạn tập sách này trước hết là dề giúp dỡ học sinh khi làm dò án môn học chi tiết máy Ngoài ra sách có thề dùng làm tài liệu tham khảo cho học sinh khi làm dò án tốt nghiệp về thiẽt kế máy, hoặc các cán bộ k ĩ thuật trong công tác thiết kế co khí.

Tài liệu trinh bày các vân dè cơ bản nhât vê thiết kẽ các chi tiết

và bộ phận máy, cách tính toán dộng học những hệ thống dẫn dộng bằng cơ khỉ, phương pháp thiết kể các bộ truyền và xác dinh kết cấu các chi tiết và bộ phận máy.

Trong mỗi chương dầu có nêu lên nguyên tắc chọn các thông số chủ yếu của những chi tiểt máy có công dụng chung, cách tính toán

cụ thể và các thí dụ dề minh họa Chương cuổi có trình bày một thí

dụ tổng hợp về thiểt kẽ một hệ thõng dấn dộng băng tải từ dộng cơ dến bộ phận công tác Dề thuận tiện cho bạn dọc khi sứ dụng, chúng tôi giới thiệu một số bảng số liệu cần thiết nhăt, có chọn lọc, trong từng chương và phần phụ lục Các công thức và số liệu soạn theo hệ dơn vị do lường hợp pháp.

Khi biên soạn chúng tôi cố gắng phản ánh những kinh nghiệm giảng dạy và hướng dẫn thiết kẽ trong một sỗ năm qua của bộ môn

3

Chi tiẽt máy trường dại học Bách khoa, kết hợp với các tài liệu gần dãy về vấn dề này của các nước Tuy nhiên, v) trình dộ và khả năng

có hạn, chắc chắn rằng cuốn sách này còn nhiều thiẽu sót Rát mong các bạn dọc góp ý kiến phê binh Xin gửi theo dịa chì : "Bộ môn Chi tiế t máy trường dại học Bách khoa, Hà N ộ i“.

N gư ờ i so ạ n

CHƯƠNG 1

KHÁI NIỆM CHUNG

VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY

§1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ Cơ BÀN

T hiết kế máy là m ột quá trìn h sáng tạo Để thỏa m ãn m ột nhiệm vụ th iế t kế nào

đó, có th ể đề ra nhiều phương án khác nhau Người th iết kế vận dụng nhữ ng hiểu biết

lí thuyết và nhữ ng kinh nghiệm thực tế để chọn một phương án th iết kế hợp lí n h ất.Muốn làm được điều đó người th iết kế cẩn phải đề cập và giải quyết h àn g loạt yêu cẩu khác nh au về công nghệ, về sử dụng, có th ể là trá i ngược nhau, v ì vậy nên tiến hành tính toán kinh tế theo những phương án cấu tạo đã đề ra, cân nhác lợi hại rồi chọn m ột phương án tố t nhất

Thông thư ờng khi th iết kế máy cẩn giải quyết đổng thời hai yêu cẩu cơ bản sau :

1 Máy được th iết kế phải thỏa m ãn những chỉ tiêu làm việc chủ yếu như sức bền, độ bển mòn, độ cứng

2 G iá th àn h chế tạo của-miáy rẻ nhất

N hững năm gẩn đây, người'.ta để cập đến khái niệm "tính công nghệ" của cấu tạo

các máy Máy (hoặc chi tiế t máy) có tính công nghệ cao có th ể chế tạo tro n g nhữ ng

điều kiện công nghệ tương đối đơn giản, thời gian gia công ít và tiết kiệm nguyên v ật liệu

Một quá trìn h công nghệ nào đó (quá trìn h chế tạo phôi, gia công cơ hay lắp ráp) không nh ữ ng chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của vật phẩm m à còn phụ thuộc vào quy mô sản x u ấ t tức là sản lượng tro n g đơn vị thời gian Thí dụ trong sản x u ất lẻ thường dùng phôi hàn, tro n g sản x u ấ t hàng loạt và hàng khối thường dùng phôi đúc Để gia công cơ khí các tiế t máy tro n g sản xu ất lẻ thường dùng các loại máy vạn năng, dao cắt đơn giản và không cẩn đổ gá đặc biệt, còn trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối cần phải có các th iết bị chuyên dùng với những đổ gá đặc biệt

Các thí dụ trê n chứng tỏ rằn g sản lượng, công nghệ và cấu tạo của tiế t máy có

qu an hệ m ật th iế t với nhau

Ngoài nhữ ng yêu cầu vể khả n ăn g làm việc chủ yếu, các tiết m áy (hoặc máy) được

th iế t k ế cần thỏa m ãn nhữ ng điều kiện kĩ th u ậ t cơ bản sau :

1 Cơ sỏ hợp lí để chọn kết cấu các chi tiế t và bộ phận máy Thí dụ cần dùng

bộ tru y ền trụ c vít vì yêu cầu tỉ số truy ền lớn, làm việc êm và khuôn khổ kích thước nhỏ v.v

5

2 N h ữ n g yều cầu về công nghiệp th áo lắp như :

a) lắp, th á o và điều chỉnh tiện lợi ;

b) giảm khối lượng các nguyên công b àn g ta y khi láp ;

c) giảm th ờ i gian lắp ráp

3 H in h d ạn g cấu tạo củ a chi tiế t phù hợp với phương pháp chế tạo phôi gia công

cơ và s ả n lượng cho trước

4 T iết kiệm nguyên v ật liệu

K hi chọn v ậ t liệu cần dựa vào n h ữ n g điều kiện sau :

a) các chi tiế t chủ yếu về khả n ă n g làm việc của chi tiế t ;

b) khuôn khổ kích thư ớc và trọ n g lượng của chi tiế t ;

c) điều kiện sử dụ n g (n h iệt độ, bụi bặm , ẩm ư ớt ) ;

d) phương ph áp chế tạo phôi và gia công cơ khí ;

e) giá th à n h của v ật liệu

N goài ra đ ể tiế t kiệm nguyên v ật liệu cần chọn hợp lí ứng s u ấ t cho ph ép và hệ

số an toàn

5 D ùng rộ n g rã i các chi tiế t, bộ p h ận m áy đ ã tiêu ch u án hóa Bởi vì càn g dùng nhiều các chi tiế t và bộ p h ận tiêu ch u ấn th ì giá th à n h sản phẩm càn g giảm , tiế t kiệm nguyên vật liệu và bảo đảm th ay th ế n h an h chổng các chi tiế t và bộ p h ận m áy bị hư hỏng (tă n g hiệu s u ấ t sử dụ n g th iế t bị)

6 Bảo đảm bôi trơ n th ư ờ n g xuyên các chỗ ă n khớp, các bề m ặ t tiếp xúc

7 Bảo đảm khe hở cần th iế t giữa các tiế t máy

Ngoài n h ữ n g điểu trìn h bày ở trê n , khi th iế t k ế cẩn lưu ý đ ến v ấn để a n to àn lao động và hình th ứ c của sả n phẩm

§2 CÁCH TIẾN HÀNH THIẾT KẾ

T rong p h ẩn này, trìn h bày q u á trìn h th iế t k ế m ột hệ th ố n g d ẫn động từ động cơ đến m áy cồng tác, là m ột loại th iế t bị điển hình được d ù n g rộ n g rã i tro n g các ng àn h công nghiệp

Đ ẩu đề th iế t k ế có th ể xem th í dụ bản g 1-1

Q uá trìn h th iế t k ế có th ể tiến h à n h theo các bước sau :

1 N ghiên cứu đề tài, th a m khảo n h ữ n g cấu tạo của các loại m áy tư ơ n g tự , chuẩn

bị phương tiện làm việc v.v

2 Xác định các kích thước chủ yếu củ a hệ thống

Giai đoạn này được tiế n h à n h như sau : X ác đ ịn h công s u ấ t cẩn th iế t đ ể chọn động cơ điện ; chọn động cơ điện ; xác định tỉ số tru y ê n động ch u n g và p h â n phối cho các bộ tru y ể n tro n g hệ th ố n g d ẫn động ; tín h số vòng quay, công s u ấ t, m ôm en xoắn trê n các trụ c ; tín h các kích thước chủ yếu của bộ tru y ền (khoảng cách trục, đường kính và chiều rộng b án h răn g , trụ c vít, b á n h đai, đĩa xích v.v )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BỘ MÔN C1II TIẾT MÁY

Bảng 1-1

ĐẦU Đ Ề T H IẾ T K Ế ĐỒ ÁN MÔN HỌC C H I T IẾ T MÁY

xích tả i để vận chuyển than

T hiết kế hệ thống

1 - động cơ điện ;

2 - nối trụ c ;

3 - hộp giảm tốc ;

4 - bệ m áy ;

5 - xích tru y ền động ;

6 - xích tải (theo TOCT

588-64 t - bước xích,

z - số răng) ;

S t - lực kéo nhánh dẫn ;

S2 = 0,2Sj - lực kéo nhánh

bị dẫn ;

p = Sj - S2 - lực vòng trên

hai đĩa xích

Thời gian phục vụ năm

Có khả năn g quá tả i ngắn hạn ;

Các sổ liệu cho trước

Khối lượng th iế t kế : 1 Bản vẽ chung ; 2 Hộp giảm tốc ; 3 x ích tả i ;

4 Bệ máy ; 5 Bản vẽ chế tạo ; 6 T huyết minh

Họ và tên học sinh :

Tổ ; lớp :

Giáo viên hướng dẫn :

N gày giao đề : N gày bảo vệ :

7

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT m á y

T h iế t k ế hệ th ố n g dân động b ăn g tả i :

Sơ đồ tải trọng

1 - động cơ điện ;

2 - hộp giảm tốc ;

3 - bộ tru y ể n xích ;

4 - ta n g kéo b ăn g tải

Các số liệu cho trước

Lưc tá c d u n g p = (N)

V ân tố c V = (m/s)

Đ ường kính ta n g D = (mm)Thời gian phục vu n ămMỗi ngày làm viêc caMỗi ca 7 giờ

D ùng các kích thước tr ê n đ ể vẽ sơ đổ của hệ th ố n g d ẫn động th eo tỉ lệ quy định

tro n g TCVN 3 -6 3 (nên vẽ th eo tỉ lệ 1 : 1) Q ua sơ đổ n ày có th ể p h á t h iện nh ữ n g

điều không hợp lí đ ấu tiên ch ẳn g h ạn không bôi trơ n được chỗ ăn khớp b ân g cách ngâm các bán h ră n g tro n g hộp d ẩu chung, tr ị số các kích thư ớc không hợp lí, các bán h

ră n g và trụ c chạm nhau N hữ ng th iế u stít n ày cd th ể là h ậu quả của việc chọn sổ vòng quay động cơ điện, p h ân phối tỉ số tru y ền , chọn v ật liệu v.v ch ư a hợp lí Để khắc phục n h ữ n g th iếu só t tr ê n cần phải chọn lại các th ô n g số và tín h to á n lại

Từ sơ đổ đã vẽ xác định được khoảng cách giữa các gối trục, điểm đ ặ t các lực tác động ; nghĩa là tìm được những kích thước chiểu dài của trụ c để có th ể tiến hàn htín h gần đúng trụ c và chọn ổ, tín h vỏ hộp và các chi tiết khác.

3 Thiết kế cấu tạo các cơ cấu và bộ phận máy (vẽ bản vẽ lắp) như hộp giảmtốc, hộp tốc độ, bộ biến tốc, bộ phận gối đỡ và tang quay v.v

4 Viết th u y ết minh

5 Vẽ chế tạo các chi tiết

Dưới đây sẽ nghiên cứu tỉ mỉ hơn các bước tiến hành

1 Lập hồ sơ chung

Sau khi đã nghiên cứu m ột vài phương án về sơ đồ động và xác định được m ột

số kích thước chủ yếu của các chi tiết, ta có th ể lập sơ đồ cả hệ thống m áy theo m ột

tỉ lệ nào đ ó ( l : l ; l : 2 ; l : 4 ; l : 5 ; .) Nói một cách khác là định vị tr í tương đối giữa các bộ phận máy tro n g không gian

Khi lập sơ đồ cả hệ thống máy nên tìm cách bố trí các bộ phận máy sao cho :

- Sử dụng được tiện lợi ;

- Kích thước của máy nhỏ n h ấ t ;

- Giá th à n h chế tạo rẻ nhất

Phương án được chọn không những chỉ xác định kích thước khuôn khổ của vật phẩm m à còn xác định sơ đổ các bộ phận máy, bệ máy, th â n máy và vị trí các đầu trụ c ra

H ình 1-1 trìn h bày m ột số phương án bố trí các bộ phận máy vận chuyển Mỗi phương án có m ột đặc điểm riêng của nđ

H ình 1 - l a - có kích thước khuôn khổ lớn

H ình 1 - lb - có kích thước khuôn khổ nhỏ gọn và hình dạng bệ m áy đơn giản

N hưng phương án này chỉ thực hiện được nếu động cơ điện và ta n g quay co' th ể bô' trí về m ột phía của hộp giảm tốc

Nếu không dùng hộp giảm tốc bánh răn g trụ hai cấp m à dùng bán h ră n g - no'n

- trụ th ì hệ thống máy được bố trí theo một góc vuông (hỉnh 1-1 c)

Kích thước khuôn khổ trên m ặt bàn g của cơ cấu có th ể giảm đi nhiều nếu chọn động cơ điện có bích đ ặt đứng (hình 1 -ld )

N ếu muốn giảm kích thước khuôn khổ nhiều hơn nữa có' th ể dùng hộp- giảm tốc hành tin h đặt tro n g ta n g quay (hình 1 -le )

Khi chọn sơ đổ cơ cấu chung, cần đặc biệt lưu ý đến độ chính xác vê vị tr í tương đối giữa các bộ phận máy khi lắp ghép Tùy theo phương pháp truy ền động từ bộ phận này sang bộ phận khác, có những yêu cầu khác nhau vể độ chính xác vị trí tương đối giữa các bộ phận máy Thí dụ : chuyển động được truyền từ trụ c này san g trụ c khácbàng đai hoặc xích yêu cẩu độ chính xác kém hơn là truyền bàng nối trục

- bộ phận gối trụ c : ổ trụ c, nắp ổ, đệm điều chỉnh ;

- cấu tạo bán h ră n g láp - trê n trụ c ;

- các th iế t bị bôi trơ n (rãn h dấu, bánh xe bôi trơ n , bạc chắn mỡ, que th ă m dầu,

n ú t th áo dẩu ) ;

- cửa th ă m để kiểm tr a sự ă n khớp củ a các bộ tru y ề n tro n g hộp và r ó t dầu vào hộp ;

- n ú t thồng hơi ;

- các kích thước quan trọn g của bộ phận máy cần kiểm tra khi láp ;

- các khe hở cần bảo đảm khi láp ;

- các kích thước lắp ghép như đường kính, chiều dài các đ ầu trục, kích thước

th en trê n trục, tọa độ của các lỗ để lắp bulông bệ và đường kính của nó v.v ;

- những kích thước cơ bản của m ột số chi tiết và bộ phận như khoảng cách trụ c

có kèm dung sai, số răng, môđun của bánh răn g và trụ c vít v.v

T rên bản vẽ lắp bộ phận máy thường ghi những chú thích sau :

- N hững nguyên công cần thực hiện khi lắp, thí dụ : khoan và doa khi lắp, cắt

bỏ đ ầu vít sau khi vặn chặt, V V

- Ghi vị trí tậ n cùng (vị trí giới hạn) của những tiết máy chuyển động (con trư ợ t, cần quay v.v )

- ý nghĩa của các tay quay và những khí cụ điều khiển máy

- đặc tín h kĩ th u ậ t của bộ phận máy : tỉ số truyền, mômen xoắn lớn n h ấ t trê ntrụ c ra, số vòng quay lớn n h ấ t của trục ra v.v

- những yêu cầu kĩ th u ậ t như : hành trìn h đều, không ổn, độ chính xác ghép các đầu trụ c ra với các bộ phận khác

- đánh số kí hiệu tấ t cả các chi tiết tro n g bộ' phận và lập bản g kê các chi tiết.Việc đánh số kí hiệu các tiết m áy thường ghi theo một quy ước nào đó để tiệnlợi cho việc tìm hiểu các tiế t máy Qua kí hiệu có th ể biết được chi tiết đó làm bằng vật liệu gì (gang, thép, kim loại m àu, chất dẻo v.v ), phôi đúc hay dập, m ua ngoàihay tự chế tạo, tiêu chuẩn hay không, thuộc bộ phận máy nào, v.v Để phân biệt dễdàn g trê n hỉnh vẽ nên tách từ n g nhóm chi tiế t và ghi trê n cùng một dòng ngang hay

th ẳ n g đứng (xem TCVN 223-66)

3 Thiết kế bản vẽ chung (hình 1-3)

Yêu cẩu của bản vẽ này là phải biểu hiện toàn bộ cơ cấu máy, vị trí tương hỗgiữa các bộ phận m áy tro n g cơ cấu và mối quan hệ giữa chúng với nh au (tùy theokích thước của cơ cấu có th ể vẽ với tỉ lệ th u nhỏ 1 : 2 ; 1 : 2,5 ; 1 : 3 ; 1 : 5 ; 1:10;

để trên tờ giấy vẽ có th ể chứa được ba hình chiếu) ; bàng hệ th ống các bộ phậnmáy và các chi tiế t kẹp ch ặt m à tro n g bản vẽ lắp không trìn h bày, đặc tính và điều kiện kĩ th u ậ t lắp ghép

Mặc dẩu lấy tỉ lệ th u nhỏ như ng khi vẽ cần bảo đảm đúng hình dạng bên ngoàicủa các bộ phận máy, đúng vị tr í lắp ghép v.v ; tức là phải biểu thị rõ to àn bộ cơcấu, nhờ đó có th ể tiến hàn h láp ghép được tiện lợi Bản vẽ cẩn rỗ rà n g dễ hiểu, không nên biểu th ị những chi tiế t bộ phận nhỏ nhặt Thí dụ không cần vẽ bulông kẹp

11

c h ặ t n áp v à th â n hộp, ră n g đĩa xích V V N hữ ng bulông để cố định bộ p h ận m áy

tr ê n n ề n v à tr ê n các bộ p h ận k hác cẩn biểu th ị rõ, tu y n h iên nếu dùn g nh iều bulông

c ù n g kích thư ớ c th i chỉ cần vẽ m ột cái tư ợ ng trư n g còn vị tr í các bulông khác chỉ vẽ

đư ờng tâ m K hi ghi kích th ư ớ c b ản vẽ chung cần chú ý ghi n h ữ n g kích thước khuôn khổ củ a cả hệ th ố n g , của từ n g bộ phận, n h ữ n g kích thước liên hệ bộ p h ận này với bộ

p h ậ n k h ác đ ể có th ể th iế t k ế m ặ t bằng, vận chuyển, đóng gói v.v

Hình l- 2 a

Để xác định đúng vị trí của hệ thống máy trên m ặt bằng, nến chọn chuẩn kích thước, th í dụ có th ể chọn m ặt phảng của nển, m ặt bên của máy, sau đđ chọn tọa độ ban đ ẩu tro n g không gian 3 chiều, theo phương th ẳn g đứng có th ể lấy chuẩn là m ặ t phảng của nển, còn 2 tọa độ tron g m ặt phảng nằm ngang co' th ể lấy chuẩn là m ặ t tường hoặc cột của phân xưởng v.v Từ các chuẩn ban đầu đã chọn ghi kích thước đến các trục, các m ặ t chuẩn của hệ thống máy Nếu có nhiều bộ phận riêng ghép với nhau bằng khớp nối thì cẩn ghi kích thước giữa các m ặt m út của trụ c và các m ật cạnh của hai nử a khớp.

Ngưòi th iế t kế máy không có trách nhiệm thiết kế móng đ ặt m áy n hư ng cần đề

ra nhữ ng yêu cầu kĩ th u ậ t về th iết kế mo'ng, vì vậy trong bản vẽ chung co' ghi đường

Hình l~2b

13

v iền củ a m óng tr ê n m ặ t bàng Các kích thước cần ghi là chiều dài của bulông bệ, kích

th ư ớ c từ b ệ m áy đ ến n ền K hi lắp m áy không đ ặ t trự c tiếp kh u n g bệ hoặc vỏ m áy v.v lên tr ê n m ó n g m à co' lo't m ột tấ m đệm kim loại, sau đó đổ b êtô n g lỏng vào khe

hở giữ a m ó n g v à chi tiế t lắp tr ê n nó, khi khô bê tô n g sẽ bám ch ặt bulông C hiều dày lớp bê tô n g này chọn tù y theo kích thước khuôn khổ của m áy đ ặ t tr ê n nền, nh ư n g

k h ô n g lấy lớn hơn 100 -ỉ- i200mm T rong th iế t k ế m ôn học, đối với n h ữ n g hệ th ống

m áy cỡ tr u n g b ìn h có th ể lấy chiều dày lớp bê tô n g từ 30 đến 40m m

4 Thiết kẽ bản vẽ chế tạo chi tiết (xem TCVN 221-66)

B ản vẽ c h ế tạo co' ản h hưởng lớn đến quá trìn h gia công và c h ấ t lư ợng máy

Hình l- 3 a

Hình l- 3 b

Nếu bản vẽ chê' tạo không hoàn thành tốt, không những sẽ làm cho việc gia công phức tạ p khó khăn hơn, kéo dài thời gian sản xuất m à còn làm cho nhữ ng ý định hợp

lí về cấu tạo không thự c hiện được như lúc th iết kế

B ản vẽ chế tạo cần phải phản ảnh những số liệu cần th iết đ ể xác định hình dạng kích thước của chi tiết, dung sai, độ nhẵn bề m ặt, vật liệu, phương pháp n h iệt luyện, cách gia công tin h và nhữ ng yêu cẩu kĩ th u ậ t vê chế tạo và kiểm tr a tiế t máy.Các kích thước ghi vào bản vẽ phải đủ, rõ có kèm theo dung sai Ghi kích thước cẩn phù hợp với quy trìn h công nghệ chế tạo và kiểm tra chi tiết Việc ghi kích thước không hợp lí hoặc n hấm lẫn sẽ gây khó khăn cho chế tạo, thậm chí có th ể chế tạo hỏng sản phẩm (phế phẩm )

N hững yêu cầu kĩ th u ậ t đổi với từ ng loại chi tiết có khác nh au nên cẩn có sự lựa chọn để ghi vào bản vẽ Thông thường cần ghi vào bản vẽ nhữ ng yêu cầu kĩ th u ậ t

có ản h hưởng đến khả n ăn g làm việc của máy sau này, cụ th ể là nhữ ng yêu cầu về hình dạng hình học, về vị trí tương đối giữa các trục, các bề m ặt hoặc n h ữ ng yếu tố

vể cấu tạo của chi tiết Thí dụ như độ đảo, độ ô van, độ côn, độ song song, độ vuông góc và nhữ ng yêu cầu vê n h iệt luyện

15

T rê n b ản vẽ chi tiế t cần ghi kí hiệu về độ n h ẵ n bề m ặt Để chọn độ n h ẵ n hợp

lí, cđ th ể th a m khảo b ả n g 20p(*)

Kí h iệu độ n h ẵ n được ghi trê n đường viển của chi tiế t hoặc trê n đường dóng đểghi kích thước, n h ư n g n h ấ t th iế t phải ghi bên cạnh kích thư ớc đ ể khi đọc b ản vẽ co'

th ể n h ìn th ấ y dễ dàng N ếu t ấ t cả bề m ặ t chi tiế t co' cù n g độ n h ẵ n th ì ở góc trê n

bên p h ải b ản vẽ ghi kí hiệu độ n h ẫ n chung N ếu các bề m ặ t chi tiế t có độ n h ẵ n khác

n h a u th ì ghi tr ê n các bề m ặ t đó nh ữ n g kí hiệu tư ơ n g ứng T rư ờng hợp n hiều bề m ặ t

có cù n g độ n h ẵ n th ì ghi ở góc trê n bên phải b ản vẽ kí hiệu "còn lại V "

K hông n ên chọn cấp chính xác và độ n h ẵ n q u á th ấ p hoặc q u á cao hơn m ức cẩn

th iế t, vì nếu độ ch ính xác và độ n h ẵ n th ấ p q u á sẽ không th ỏ a m ãn các yêu cầu làm việc của chi tiế t và máy, ngược lại nếu q u á cao th ì thờ i gian và các chi phí gia công

sẽ tă n g lên

5 Bản thuyết minh : Khung tên bản vẽ xem bảng 1-2 (dựa theo TCVN 222-66)

T ro n g quá tr ìn h th iế t kê' các chi tiế t m áy được tín h theo độ bền, độ cứ ng hoặc

n h ữ n g chi tiêu về k h ả n ă n g làm việc khác Đ ổng thời người th iế t k ế tiến h à n h việc

lự a chọn các phương án cấu tạo của chi tiế t và máy T ấ t cả n h ữ n g việc làm tr ê n được ghi vào th u y ế t m inh

B ản th u y ế t m inh co' th ể trìn h bày theo th ứ tự dưới đây :

- T ính to á n th iế t k ế các bộ p h ận vêl chi tiế t máy

Mỗi ph ẩn tín h to án bao gồm các vấn đề sau :

Chú thích : Cách ghi trên khung tên các bản vẽ :

- Bàn vẽ lắp : ô (1) : tên đầu đề thiết kế ;

ô (2) : tên bộ phận máy ;

ô (3) đối với bản vẽ lắp ô này bò trống ;

ô (4) : ghi tồ, lớp, khoa ;

ô (5) : kí hiệu bản vẽ ;

ô (6) : ghi "đổ án môn học chi tiết máy".

- Bản vẽ chế tạo : ghi như trên, nhưng ô (3) ghi vật liệu, ô (2) ghi tên chi tiết, và bộ phận thống kẻ chi tiết máy.

- Bản vẽ chung toàn thẻ : ô (2) ghi bản vẽ chung ; ô (3) bỏ trống Có thê dùng phần thổng kê ỏ trẽn khung để ghi thống kê các bộ phận máy.

- Đ ối với bản vẽ chế tạo các chi tiết phụ khi bố trí nhiểu bản vẽ trẽn cùng một tò giấy thì khung chính

(đặt dưới góc - tà giấy) theo mẫu 1, còn khung trên c'ác bàn vẽ khác lấy theo mẫu 2.

2-TKCTM

17

B ên cạn h các phép tín h trê n , n ên tín h th ê m mối ghép căng (ghép b ằn g độ dôi) giữ a b á n h răn g , b á n h đai v.v với trụ c.

L ập b ả n g ghi, các mối ghép, các chi tiế t chọn theo tiêu chuẩn, trư ớ c h ế t là các chi tiế t củ a mối ghép bằn g ren Q ua các b ản g lập sơ bộ trê n đây, người th iế t k ế có

th ể suy nghĩ đ ể bỏ bớt các kiểu lắp và các chi tiế t có kích thước chưa hợp lí nhằm làm cho m áy th iế t k ế r a với số kiểu mối ghép và số lượng chi tiế t ít n h ất Sau khi

lự a chọn xong sẽ ghi các b ản g trê n vào th u y ế t m inh

B ản g 1-3 tríc h tiêu chu ẩn N h à nước về dung sai và lắp ghép đ ể sử dụng khi

th iế t k ế chi tiế t m áy

gọn

LỖ T/D

Trục T/D

TRƯÒNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

B Ộ MÔN CHI TIẾT MÁY

CHƯỚNG 2

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ CHỌN ĐỘNG C ơ ĐIỆN

§1 PHÂN LOẠI VÀ CHỌN s ơ ĐỒ HỘP GIẢM TỐC

H ộp giảm tốc là m ộ t cơ cấu gồm các bộ p h ận tru y ề n b án h ră n g hay tr ụ c vít, tạo

th à n h m ột tổ hợp b iệt lập đ ể giảm số vòng quay và tru y ề n công s u ấ t từ độn g cơ đến

m áy công tác ư u điểm của hộp giảm tốc là hiệu su ấ t cao, có khả n ă n g tru y ề n nh ữ n g công s u ấ t khác n h au , tuổ i th ọ lớn, làm việc chắc chắn v à sử d ụ n g đơn giản

Có r ấ t n h iề u loại hộp giảm tốc, được ph ân chia theo các đặc đ iểm chủ yếu sau đây :

- loại tru y ể n động (hộp giảm tốc bán h ră n g trụ , bẩn h ră n g nón, trụ c vít, bánh

ră n g - trụ c vít)

- số cấp (m ột cấp, hai cấp v.v )

- vị tr í tư ơ n g đối giữ a các trụ c tro n g không gian (nàm ngang, th ẳ n g đứ ng V V ) ;

- đặc điểm của sơ đồ động (triể n khai, đổng trụ c, có cấp tách đôi v.v ) Hộp

^ 5 n ếu là ră n g th ẳ n g và cố th ể lấy tới 10 nếu là ră n g n g hiêng hoặc r ă n g chữ V

Việc chọn sơ đổ hộp giảm tốc nằm ngang hay thẳn g đứng là do yêu cẩu th u ậ n tiện

về kết cấu chung của th iết bị dẫn động quyết định

H ộp giảm tố c b án h ră n g n ó n m ột cấp «

Hộp giảm tốc bánh ră n g nđn th ẳn g và răng nghiêng thường dùng đ ể tru y ền công

su ất bé hoặc tru n g bình Khi dùng răn g th ẳn g tỉ số truyển i không nên q u á EỊt còn

khi dùng rảng nghiêng tỉ số tru y ền co' th ể tới 5 P hấn lớn các trụ c của hộp giảm tốc bánh răn g nón đều lắp trong ổ lăn ■—

H ình 2 -3 và 2 -4 là sơ đổ hộp giảm tốc bánh răn g no'n nằm ngang và th ẳ n g đứng

Hình 2 -3 Sơ đổ hộp giảm tổc bánh răng

nón một cáp nằm ngang

Hình 2 -4 Sơ đồ hộp giảm tóc bánh răng nón một cắp thẳng đúng

H ộp giảm tố c b án h ră n g trụ trò n h ai cấp v à ba cấp

Thường có các lọai sơ đồ sau :

Sơ đo đdng trục (hình 2-5) Ưu điểm của lọai sơ đồ này là cho phép giảm kích

thước chiều dài, trọ n g lượng của hộp giảm tốc bé hơn so với các loại khác

N hưng nhược điểm chính của hộp giảm tốc đống trụ c là khả

n ăn g chịu tải trọ n g của cấp nh anh chưa dùng hết vì lực

sinh ra trong q u á trìn h ăn khớp của các bánh răn g cấp chậm

lớn hơn nhiều so ■ với cấp nhanh, tro ng khi đó khoảng cách

trụ c của hai cấp lại bằng nhau Ngoài ra nó còn có các

nhược điểm :

a) H ạn chế khả n ăn g chọn phương án bố trí kết cấu

chung của th iết bị dẫn động vì chỉ co' một đẩu trụ c vào và

m ột đẩu trụ c ra

b) Khđ bôi trơ n bộ phận ổ trụ c ở giữa hộp

c) K hỏang cách giữa các gối đỡ của trụ c tru n g gian lớn,

do đó muốn bảo đảm trụ c đủ bền và cứng cần phải tă n g đường

giảm tốc đồng trục.

21

Do n h ữ n g như ợc đ iểm trê n , sơ đồ hộp giảm tốc đổng trụ c r ấ t ít dùng.

Sơ đồ hộp giảm tố c có cấp nhanh tách đôi dùng b án h ră n g ngh iên g (hình 2 -6 ) ở

cấp chậm d ù n g b á n h ră n g chữ V hoặc bán h ră n g th ẳn g

Hình 2 -6 Sơ đồ hộp giảm lốc

có cấp tách đổi

Hộp giảm tốc có cấp tách đôi được d ù n g r ấ t rộ n g rãi nhờ n h ữ n g ưu điểm sau đây :

a) Tải trọ n g p h ân bố đều tr ê n các ổ trụ c

b) Sử dụ n g h ế t k h ả n ă n g của v ật liệu chế tạo các bán h

r ă n g cấp chậm và cấp nh an h c) B ánh ră n g ph ân bố đối x ứ n g với ổ, sự tập tr u n g tải trọ n g theo chiều dài ră n g ít hơn so với sơ đồ khai triể n

th ô n g thường

Khi chọn ổ cho hộp giảm tốc lọai này n ên lưu ý, chọn lọai ổ sao cho trụ c lắp bánh ră n g chữ V có k h ả n ă n g tự điều chỉnh vị tr í theo chiều trụ c đ ề bù lại sai số gđc nghiêng của răng

Hộp giảm tốc cđ cấp chậm tách đồi cũ ng có n h ữ n g ưu điểm như hộp giảm tốc có cấp n h an h tá ch đôi

H ộp giảm tốc có cấp tá ch đôi cố nhược điểm là chiểu rộ n g của hộp tă n g lên m ột

ít, cấu tạo bộ phận ổ phức tạ p hơn, số lượng chi tiế t và khối lượng gia công tăng

Sơ đo hộp giảm tốc hai cấp và ba cấp khai triển Hộp giảm tốc 2 cấp (hình 2 -7 )

th ư ờ n g được d ù n g với p hạm vi tỉ số tru y ề n i = 8 -b 30 ; ở các hộp giảm tốc tiêu

Hình 2 - 7 Sơ đồ hộp giảm tốc Hình 2 - 8 Sơ đồ hộp giảm tốc

chuẩn (TOCT 2 1 8 8-55) có giới h ạn tr ê n i H = 50 M uốn có tỉ số tru y ề n lớn có th ể

dùng hộp giảm tốc b a cấp (hình 2 -8 ) ở đây i = 50 -ỉ- 400 K huyết đ iểm chủ yếu của lọai này là bánh rã n g ph ân bố không đối xứ ng đối với gối tự a Vì th ế tả i trọ n g ph ân

bố không đều tr ê n các ổ trụ c Các ổ trụ c được chọn theo p h ả n lực lớn n h ấ t, n ê n trọ n g lượng hộp giảm tốc có tă n g hơn so với các lọai sơ đổ khác

H ộp giảm tố c b án h ră n g n ó n -tr ụ

Hộp giảm tốc bánh răn g n ó n -trụ có th ể là hai cấp hoặc ba cấp B ánh răn g nón

có răn g thẳng, răn g nghiêng hoặc răng

Hộp giảm tốc bánh ră n g n o 'n -trụ hai cấp (hình 2 -9 và 2 -1 0 ) có tỉ số tru y ề n

th ô n g thư ờ ng í = 8 -ỉ- 15 Hộp giảm tốc ba cấp (một cấp b án h ră n g n ón và h ai

cấp bánh ră n g trụ , hình 2 -1 1 ) được dùng khi i = 25 ■¥ 75 N ếu d ù n g b án h ră n g nón ră n g n ghiêng hoặc ră n g xoắn th ì ti số truy ền i có th ể lớn hơn các tr ị số nêu

ở trên

H ộp giảm tố c trụ c v ít

Tùy theo vị trí tương đối giữa trụ c vít và bánh vít, sơ đổ hộp giảm tốc trụ c vít chia làm 3 lọai chính : trụ c vít đ ặ t trên, đặt dưới và đặt cạnh, ơ hộp giảm tốc trụ c vít đ ặt dưới (hình 2-12) xác su ất rơi của bột kim lọai, sản phẩm của m ài m òn vào chỗ ăn khớp ít hơn so với lọai có trụ c vít đặt trên (hình 2-13)

Hình 2 -1 1 Sơ đổ hộp giảm tốc Hình 2-1 2 Sơ đồ hộp giảm tốc

bánh răng nón-trụ ba cấp trục vít đặt dưới

Hộp giảm tốc co' trụ c bánh vít đ ặt đứng trụ c vít đặt cạnh (hình 2 -14 ) được dùng

để dẫn động các cơ cấu xoay ; th í dụ ở cần trục, nhưng nđi chung r ấ t ít dùng Suy cho cùng th ỉ vijệc chọn sơ đồ này hoặc sơ đổ khác là do sự th ụ â n tiện về bố trí các

th iế t bị của hệ thống dẫn động quyết định

23

H iệu s u ấ t của hộp giảm tốc

trụ c v ít tư ơ ng đối th ấ p nên ít

^ - Hình 2 -1 5 Sơ đổ hôp giảm tốc bánh răng-trục vít

tới 150, trư ờ n g hợp cá biệt có th ể lớn hơn H ìn h 2 -1 6 là sơ đồ hộp giảm tốc trụ c

Hình 2 -1 6 Sơ đố hộp giảm tốc trục vít-bánh răng Hình 2 -1 7 Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cắp

v ít-b á n h răng Tỉ số truyền tru n g bình của lọai này là 50 -ỉ- 130, ima~ có th ể tới 250

H ình 2 -1 7 là sơ đồ hộp giảm tốc trụ c vít hai cấp Tỉ số truyền của lọai này có th ể tới 70 -ỉ- 2500

Trong th iết kế môn học chi tiết máy để trán h các kích thước của hộp giảm tốc lớn và cấu tạo phức tạp, tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh r ă n g -trụ c v ít và trụ c

v ít-b án h răn g nên giới hạn tro ng phạm vi i = 25 -ỉ- 80, còn hộp giảm tốc trụ c vít

Chọn đúng công sú ât động cơ có một ý nghĩa kinh tế và kỉ th ụ â t lớn N ếu chọn công su ất đông cơ bé hơn công su ất phụ tải yêu cẩu th i động cơ sẽ luôn luôn làm việc quá tải, nhiệt độ tă n g quá nh iệt độ phát nóng cho phép Động cơ chóng hỏng

N hưng nếu chọn công su ất động cơ lớn quá thì sẽ làm tăn g vốn đẩu tư, khuôn khổ cổng kềnh, động cơ luôn luôn làm việc non tải, hiệu suất động cơ sẽ thấp, nếu là động

cơ điện không đổng bộ th ì hệ số công su ất cosy> của động cơ sẽ thấp

Chọn điện áp không thích hợp sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư, phí tổ n vận hàn h

và bảo quản m ạng điện cung cấp của xí nghiệp

Cẩn chú ý đến việc chọn hợp lí số vòng quay của động cơ điện Đ ộng cơ co' số vòng quay lớn th ì kích thước khuôn khổ, trọ n g lượng, giá th à n h của động cơ giảm

Về m ặ t này n ên chọn động cơ điện có số vòng quay lớn ; tu y n hiên, nếu sô' vòng quay càng lớn th ì tỉ số tru y ề n động chung càng lớn và kết quả là làm tă n g khuôn khổ trọ n g lượng và giá th à n h của các bộ tru y ền và của cả th iế t bị Với lí do này nên chọn số vòng quay của động cơ bé v ì vậy m uốn chọn hợp lí cẩn p h ải tín h to án vài ba phương án khác nh au T hông thường, đối với mỗi sơ đổ động cụ th ể , người

th iế t k ế nhờ kinh nghiệm thự c tiễn có th ể chọn ngay số vòng quay của động cơ điện hợp lí

C họn lọ a i v à k iể u đ ộ n g cơ d iện

H iện nay tro n g công nghiệp thường dùng các loại động cơ điện sau :

a) Động cơ điện m ộ t chiều dùng dòng điện một chiều để làm việc (có th ể m ắc

song song, nối tiếp hoặc m ắc hỗn hợp), hoặc dùng dòng điện m ột chiéu điều chỉnh được (hệ thống m áy p hát - động cơ) Động cơ điện m ột chiểu có th ể điều chỉnh êm tốc độ tro n g m ột phạm vi rộng từ 3 : 1 đến 4 : 1 Khi dùng hệ thống m áy p h á t - động cơ thì phạm vi điều chỉnh tốc độ cd th ể lên tới 100 : 1 hay hơn nữa Ngoài ra dùng động cơ điện m ột chiều bảo đảm khởi động êm, hãm và đổi chiều dễ dàng Nhờ những ưu điểm trên , động cơ điện một chiểu được dùng rộng rãi tro n g các th iế t bị vận chuyển bằng điện, th a n g máy, m áy trụ c v.v

25

N h ư n g độ n g cơ đ iệ n m ộ t ch iều đ á t, khối lư ợ n g sử a ch ữ a lớn v à m au h ỏ n g hơn

đ ộ n g cơ điện xoay c h iề u v à p h ả i tă n g th ê m vốn đ ầ u tư đ ể đ ặ t các th iế t bị ch in h lưu

b) Đ ộng ca d iệ n xoay chiều ba p h a đổng bộ và không đổng bộ.

_ Đ ộng cơ kh ô n g đồng bộ k iểu lổng sốc rẻ, cấu tạo vận h à n h đơn giản n h ấ t, m ắc

tr ự c tiếp với m ạ n g điện xoav chiều không cẩn biến đổi dòng điện Lọai này được dùng

rộ n g rã i n h ấ t tro n g các n g àn h cơ khí, th í dụ như tro n g m áy công cụ, yêu cầu công

s u ấ t p hụ tả i dưới 100 kW , không điều chỉnh vận tốc hoặc có th ể điều chỉnh n h ảy cấp

b ằ n g cách th a y đổi số đôi cực từ

Đ ộng cơ điện không đồng bộ b a pha kiểu dây qu ấn so với động cơ lồng sđc thì

đ át, kích thư ớc lớn, vận h à n h phức tạp , cos<p th ấ p hơn N h ư n g cổ ư u đ iểm là dòng

đ iện m ở m áy nhỏ và co' k h ả n ă n g điếu chỉnh vận tốc b ằn g p h ản g tro n g m ộ t phạm

vi hẹp

- Đ ộng cơ đổng bộ b a p h a giá đ ắt, mở m áy phức tạp N h ư ng n ếu phụ tả i yêu cầu

công s u ấ t động cơ lớn hơn 100 k W và không cẩn điều chinh vận tốc th ì chọn động cơ

đổng bộ lại th ích hợp vì hệ số công su ấ t cos^>, phí tổ n v ận h àn h của động cơ sẽ rẻ hơn động cơ không đồng bộ

c) Đ ộng cơ d iện kh ô n g d ò n g bộ m ộ t p h a th ư ờ n g dù n g tro n g các th iế t bị d ẫn động

của m áy khâu, m áy q u ạt, và n h ữ n g m áy mốc phục vụ các sin h h ọ at h à n g ngày vì công

s u ấ t củ a các lọai động cơ này không lớn lắm

N goài việc chọn loại động cơ, t a ph ải căn cứ vào điều kiện bố tr í máy, điểu kiện môi trư ờ n g xung q u an h đ ể chọn kiểu động cơ th ích hợp C ần chú ý bảo vệ động cơ khỏi ả n h hư ởng của nước, bụi hoặc các hóa ch ất ă n m òn bộ ph ận cách điện, ngoài racần lưu ý đến ả n h hưởng của tia lửa điện p h á t sinh r a tro n g động cơ đối với môitrư ờ n g dễ cháy và dễ nổ

Đ ộng cơ kiểu hở co' nh iều lỗ th ô n g gio' lớn ở th â n và h ai bên n áp nên điều kiện

th ô n g gió tốt, kích thư ớc động cơ nhỏ và giá th à n h rẻ Tuy vậy, ít d ù n g k iểu n ày vì động cơ không tr á n h được bụi, nước và các v ật khác ở bên ngoài rơ i vào, hơn nữ a còn nguy hiểm cho người vận h àn h vì dễ sờ vào các bộ p h ận d ẫn điện

T hông th ư ờ n g hay d ù n g động cơ k iểu bảo vệ, các lỗ th ô n g gió có che lưới sát, bảo vệ động cơ tr á n h được nước m ư a và các v ậ t bên ngoài rơi vào (n h ư ng v ẫn không

ng ăn được bụi) Đ ộng cơ này có th ể đ ặ t ngoài trời

ở n h ữ n g nơi có nhiều bụi, hơi nước, th ư ờ n g d ù n g động cơ kiểu kín, có n h ữ n g ống thông gió riên g đ ể dẫn khí làm ngụôi vào và ra khỏi động cơ

Tùy theo cách bố trí bộ phận máy cđ th ể dùng động cơ kiểu đặt đứng hoặc đ ặt nằm

cơ kéo m áy bơm , q u ạ t gió Đ ộng cơ điện được chọn p h ả i cđ cô n g s u ấ t đ ịn h m ức

lớn hơn hay b ằ n g công s u ấ t phụ tả i đ ặ t tr ê n tr ụ c đ ộ n g cơ (công s u ấ t cẩn th iết)

V - rì ị rÌ 2 ' rì?>-rlậ - (à tích hiệù su ất của các bộ truy ền và

của các cặp Ổ tro n g th iết bị, có th ể chọn theo bảng 2-1

Chú th ích : H iệu su ất của bộ tru y ền bánh răng kín cho tron g bản g ứng vối

bánh ră n g co' cấp chính xác 8 Khi bánh răn g có cấp chính xác 9

th ì lấy nhỏ hơn trị số tro n g bảng 1 -ỉ- 2% ; cấp chính xác 7 thì

lấy tă n g 1 -ỉ- 1,5%

Trường hợp chọn công su ất động cơ làm việc với phụ tải không đổi ta không cẩn

kiểm tr a điều kiện quá tả i m à chi cẩn kiểm tr a điều kiện môm en mở m áy của động

cơ M mở co' th ắ n g được m ôm en cản ban đầu Afcản bđ của phụ tải hay không.

Việc xác định m ôm en cản ban đẩu r ấ t phức tạp, nó bao gổm m ôm en cản trê n trụ c động cơ và m ôm en quán tính

b) Động cơ làm việc ỏ chế độ dài hạn với p h ụ tải thay dổi Thí dụ động cơ tru y ền

động tro n g m áy cát kim loại N hiệt độ động cơ tăng giảm theo sự biến th iên của phụ

27

tả i T rư ờ n g hợp này, ta chọn công s u ấ t động cơ sao cho tro n g thời g ian làm việc động

cơ lúc chạy q u á tả i, lúc chạy non tả i m ột cách th ích hợp để n h iệ t độ động cơ đ ạ t tới

tr ị số ổn định M uốn vậy, t a coi n hư động cơ làm việc với phụ tả i đ ẳ n g tr ị khô n g đổi

m à m ấ t m á t n ă n g lư ợng do nó gây n ê n tro n g động cơ b ằ n g m ấ t m á t n ăn g lượng do

ph ụ tả i th a y đổi gây n ên tro n g cù n g m ộ t thờ i gian Ở đây trìn h bày phương pháp

m ôm en đ ẳ n g trị T a chọn động cơ cố công su ấ t định m ức lớn hơn hoặc bằn g công su ấ t

đ ẳ n g trị

N ếu p h ụ tả i biểu diễn tr ê n h ìn h 2 -1 8 , ta có th ể xác định m ôm en đ ẳ n g tr ị như

t L + M | t 2 -f- M3 t 3 + M4 t 4Mđt = ’ tị + t 2 + t 3 + 14

Đ iều kiện đ ể chọn động cơ /C đm ^

Hình 2 -1 8 Đưòng mômen phụ tài biến thiên

theo thòi gian (f - thòi gian chu kì)

Hình 2 - 19 Dường phụ tải của động cơ

ở ch ế độ ngắn hạn

* Nếu đt là công súât phụ tải đặt trên trục máy công tác thì phải chia cho hiệu suất truyén động 1Ị.

Công thức (2-3) và (2-4) có th ể dùng cho phương pháp công su ấ t đ ản g trị bằng cách thay mômen bàng công su ất bởi vì công su ất tỉ lệ th uận với m(hnen.

Kiểm tr a động cơ theo điều kiện quá t ả i

tro n g đó : M - mômen cho phép của động cơ Đối với động cơ không đổng bộ

có môm en cực đại Mmax thì lấy M = 0,81Mmax Đối với động cơ m ột

chiều kích thích song song MCp = (2 -ỉ- 2,5)Mđm, kích thích nối tiếp

Mcp = (2,5 + 3)Mđm

Kiểm tr a động cơ theo điều kiện mở máy tiến hành như trên

c) Động cơ làm việc ỏ chế độ ngân hạn Đường phụ tải biểu diễn trê n hình 2 -1 9

Động cơ chỉ làm việc tro n g một thời gian ngắn sau đó nghỉ r ấ t lâu N hững động cơ này được sản x u ất chuyên dùng, có khả năng quá tải lớn và có thời gian làm việc

tiêu chuẩn là 15 p h ú t, 30 p h ú t, 60 p h ú t.

Khi chọn tiến hành theo hai bước :

- chọn thời gian làm việc th ự c tế bằng thời gian làm việc tiêu chuẩn ;

- chọn công su ất động cơ theo điêu kiện nhiệt độ rổi kiểm nghiệm lại theo điều kiện q u á tải và mở máy

đm

« ^ 1 + ^ 2 *2

tro ng đó : õA^ịm - công su ất định mức ;

- công su ất phụ tả i ứng với thời d) Động cơ làm việc ỏ chế dộ ngắn hạn lặp

lại Đường phụ tả i biểu diễn trên hình 2-20.

Động cơ làm việc theo chu kì : làm việc - nghỉ

- làm việc, đặc trư n g cho chế độ làm việc này

là tỉ số cường độ làm việc của động cơ :

tro n g đó

Trong m ột chu kì làm việc íck không quá

10 p h ú t, ví dụ n hư động cơ dùng cho máy nâng,

^ck- thời gian chu kỉ

Hình 2 -2 0 Duòng phụ tài của động cơ

ỏ chế độ ngắn hạn lặp lại

tải lớn và m ồm en qu án tín h nhỏ Thực tế người ta sản x uất động cơ chuyên dùng ở

chế độ ngắn hạn lặp lại cđ tỉ số CĐ% tiêu chuẩn là 15%, 40%, và 60%.

29

M uốn chọn độn g cơ ở c h ế độ này, trư ớ c tiê n p h ải tín h tỉ số CĐ% củ a động cơ,

n ếu đ ú n g b ằ n g CĐ% tiê u ch u ẩn th ì công su ấ t động cơ được chọn giống như ở ch ế độ làm việc d ài h ạn , n g h ĩa là không k ể th ờ i gian nghỉ, chỉ tín h thời gian làm việc

Đ ộng cơ chọn có cồng s u ấ t đ ịnh m ức :

ừ=1

N ếu CĐ% củ a động cơ khác với CĐ% tiêu chuẩn, th ỉ ư u tiên chọn n h ữ n g động cơ

cđ CĐ% tiêu ch u ẩn g ần CĐ% tín h to án Công s u ấ t động cơ được chọn sao cho

đm ^ âm \ CĐ'% tiêu chuẩn

tro n g các công th ứ c : - công s u ấ t định m ức ;

«v*jt - công su ấ t đẳn g trị

N ếu CĐ% củ a động cơ lớn hơn 60% th ì chọn động cơ như chế độ dài h ạn, và nếu CĐ% bé hơn 10% th ì động cơ được chọn n hư ở chế độ n g ắn hạn

Sau đó cẩn k iể m nghiệm động cơ theo điều kiện q u á tả i và mở máy

Các lọai động cơ điện thư ờ ng dùng xem b ả n g 1P -ỉ- 13P p h ẩn phụ lục

§3 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Một hệ th ố n g d ẫ n động (bộ p h ận tru y ề n động từ động cơ đến m áy công tác) có

th ể gổm các bộ tru y ề n đai, xích, và hộp giảm tốc Việc p h â n phối tỉ số tru y ề n cho các

bộ tru y ể n đai, xích th ư ờ n g lấy các trị số tru n g bình cho phép, ch ẳn g h ạn đối với bộ tru y ền đai d ẹt không b án h căn g có th ể c họn- i < 5, cố b án h căn g i < 8, bộ tru y ền đai th a n g i < 6, đối với bộ tru y ền xích có th ể chọn i < 6 S au khi đ ã xác đ ịnh được

số vòng quay của trụ c công tá c n t và chọn được số vòng quay của động cơ điện n đ

th ì tỉ số tru y ể n động chung i tín h như sau :

• =

n ct

v ớ i * = *nh *h

tro n g đố : inh - tỉ số tru y ền của các bộ tru y ể n ngoài hộp ;

ih - tỉ số tru y ê n của các bộ tru y ển tro n g hộp ;

*h = *1*2*3"

Việc p h ân phối i h cho các bộ tru y ề n tro n g hộp giảm tốc (mối q u an hệ giữ a i v i2,

¿3 ) theo các nguyên tá c sau :

1 Bảo đảm kh uôn khổ và trọ n g lượng củ a hộp giảm tốc là nhỏ n h ấ t ;

2 Bảo đảm điều kiện bôi trơ n tố t n h ất

Kích thước khuôn khổ của hộp giảm tốc quyết định bởi khoảng cách trụ c A, chiều dài no'n L, chiều rộng bánh răng b Còn điểu kiện bôi trơ n tố t hay xấu biểu hiện ở

sự chênh lệch giữa các kích thước của bánh răng lớn (bánh răng bị dẫn) nếu dùng phương pháp bôi trơn các bộ truyền ngâm dầu

Khuôn khổ trọ n g lượng của hộp giảm tốc phụ thuộc nhiều vào vật liệu chế tạo

bánh răng và hệ số chiều rộng bánh răng ìị>A,

Theo một sô' tà i liệu, nếu tă n g trị số ứng suất cho phép khoảng 1,5 lẩn th ì khoảng cách trụ c A giảm 24%, nếu giảm ứng su ất tiếp xúc cho phép khoảng 40% thì khoảngcách trụ c A tă n g 1,4 lần Đối với hệ số chiều rộng răng V>A, nếu tă n g 40% th ì khoảng

cách trụ c A giảm 11% và chiều rộng bánh răng tăng 25% ; ngược lại nếu giảm xp A xuống 40% thỉ A tă n g 18% và chiều rộng bánh răng giảm 29% Như vậy th ay đổi ìp A

sẽ làm cho khoảng cách trụ c và chiều rộng bánh răng thay đổi ngược nhau N hưng

khi tă n g ĩpA tức là tă n g chiều rộng răng, thi sự phân bố tải trọ ng theo chiều dài tiếp

xúc càng không đều, n h ấ t là đối với bánh răn g cd độ rắn bề m ặt lớn

Kết quả phân tích cũng cho thấy là khoảng cách trụ c A phụ thụôc vào i Nếu không thay đổi trị số ứng su ất tiếp xúc cho phép ; hệ số chiều rộng ră n g và tỉ số giữa công su ất với số vòng quay thì việc thay đổi A bằng cách thay đổi i sẽ không

m ang lại kết quả mong muốn

Tuy nhiên tro n g phạm vi m ột hộp giảm tốc, khi các bánh răn g làm bằn g cùng một loại vật liệu và có cùng hệ số chiểu rộng răng, thì khuôn khổ trọ n g lượng hộpgiảm tốc và điều kiện bôi trơn các bộ truyền chịu ảnh hưởng của việc phân phối tỉ

số tru y ền i

Thông thư ờng nên tiến hành phân phối i theo một số phương á n rổi chọn phương

án hợp lí Dưới đây là nhữ ng đề nghị sơ bộ có th ể tham khảo khi th iết k ế :

Trong hộp giảm tốc bánh răn g trụ hai cấp khai triể n (hình 2-7) để các bánh ră n g

bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm đều được ngâm tro ng dầu gần như nhau, tức là đường kính của các bánh răn g phải xấp xỉ nhau (dc2 = dc4 hoặc d c4 lớn hơn d c2 m ột ít) nên phân phối in > ic (in - tỉ số truyền của cấp nhanh, i - tỉ số tru y ền của cấp chậm) Có th ể chọn theo hệ thức sau : i = (1,2 -ỉ- l,3 )i

Với hộp giảm tốc cỡ nặng, việc phân phối tỉ số truyền nhiểu khi x u ấ t p h á t từ điều kiện tổng trọ n g lượng của các bánh răn g là nhỏ n h ấ t hoặc tổ n g các khoảng cách trụ c là nhỏ nhất Lúc này thư ờng lấy in < ic và dc2 * dc4 T ất nhiên với hộp giảm tốc cỡ nặng th ì trọ n g lứợng và khuôn khổ của hộp giảm tốc quan trọ n g hơn là bôi trơ n các bánh răn g bằng phương pháp ngâm trong dầu Trường hợp này thư ờ ng bôi trơ n bàng cách tưới dầu hoặc láp thêm bánh răn g phụ để té dẩu

Trong hộp giảm tốc đồng trụ c nằm ngang, để bánh răn g bị dẫn cấp n h an h và cấp chậm ngâm tro n g dầu như nhau qên lấy :

Trong hộp giảm tốc bánh răn g n ó n -trụ , thường trá n h chọn tỉ số tru y ền của bán h răn g nón lớn hơn 3, sơ bộ có th ể chọn ¿nón = (0,22 -ỉ- 0,28)ín ; số nhỏ dù n g cho trư ờ ng hợp ¿h lớn T rường hợp đặc biệt có th ể ta n g tỉ số truyền động của cặp bánh ră n g nón lên một ít nếu nhờ đó có th ể bảo đảm khả năn g ngâm được bánh ră n g bị d ẫn của cả hai cấp tro n g hộp dầu chung

31

T ro n g hộp giảm tốc b án h r ă n g - tr ụ c vít, đ ể tiện việc bố tr í các tiế t m áy tro n g vỏ hộp, tỉ số tru y ề n cặp b á n h ră n g tr ụ không n ê n lấy lớn hơn 2 -5- 2,5.

T ro n g hộp giảm tốc tr ụ c v ít-b á n h ră n g có th ể lấy ibrg = (0,03 -ỉ- 0,06)ih

T ro n g hộp giảm tốc trụ c vít hai cấp k ết cấu ch u n g được bảo đảm hợp lí nếu

A = 2A tro n g đó A và An là khoảng cách trụ c của cấp chậm và cấp n h a n h , lúc này

CHƯƠNG 3

TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

Truyền động bánh răn g được dùng rấ t nhiều trong các ngành chế tạo máy vì co' các ưu điểm nổi bật như : kích thước nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu sú ât cao, tỉ số tru y ền không thay đổi, làm việc chác chắn và bển lâu

Tùy theo vị trí tương đối giữa các trục, co' th ể chia truyền động bánh răn g ra các loại :

- Truyền dộng bánh răng trụ răn g thẳng, răng nghiêng hoặc răn g chữ V, ân khớp

ngoài hoặc ăn khớp trong, dùng để tru yền động giữa các trụ c song song

- Truyền dộng bánh răng nón răn g thẳng, răng cong hoặc răn g nghiêng dùng để

truyền động giữa các trụ c cắt nhau

- Truyền dộng bánh răng trụ chéo hoặc bánh răng nón chéo, để tru y ền động giữa

các trụ c chéo nhau

- Truyền động bánh răng - th anh răng dùng để đổi chuyển động quay th àn h

chuyển động tịn h tiến hoặc ngược lại

D ạng răng chủ yếu được dùng tron g các bộ truyền bánh răn g hiện nay là dạng răn g th â n khai Do đó tro n g chương này chỉ trìn h bày về tính toán các bộ tru y ền bánh răn g th â n khai

§1 CÁC QUAN HỆ HÌNH HỌC CHỦ YỂU

CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Bộ truyền bánh răn g tr ụ được đặc trư n g bởi các thông số chính sáu đây (hình 3 -1 ,

đối với bánh nhỏ dùng chỉ số "1", đối với bánh lớn dùng chi số "2") :

z - số răn g ;

t - bước răn g trê n vòng chia ;

t 0 = tcosc<0 - bước răn g trê n vòng cơ sở (bước cơ sở) ;

<x0 - góc p rô íĩn sinh (đối với bánh răn g nghiêng góc prôíin sinh tro n g m ặt cát pháp kí hiệu là (X ) ;

t

m = — - m ồđun ă n khớp, là thông số cơ bản của bộ tru y ền bánh ráng

Môđun của bánh răn g từ 0,05mm đến lOOmm đã được tiêu chủân hóa

3-TKCTM

33

T ro n g b ả n g 3 -1 cho các tr ị số m ôđun tro n g phạm vi th ồ n g d ụ n g n h ấ t (từ 1 đến

50m m ) Đối với b á n h ră n g ng hiêng cần p h ân biệt m ôđun pháp m n v à m ôđun ng an g

m , tr ị số m ôđun ph áp m n phải lấy theo tiêu ch u ẩn (bảng 3 -1 ).

1 Khi chọn nên Uu tiên lấy dãy 1.

2 Đ ổi với bánh răng nghiêng và bánh răng chữ V, trị sô' trong bảng là trị sổ mữđun pháp m n.

3 D ổi vói bánh răng nón, trị số trong bảng là trĩ sô' mổđun m t, định trên mặt mút lón.

£ - hệ số dịch dao ;

A - khoảng cách trụ c ;

h - chiều cao răn g ;

D - đường kính vòng đỉnh răn g ;

D - đường kinh vòng chân răn g ;

(X - góc ăn khớp, đối với cập bánh răng thẳng ăn khớp chuẩn hoặc dịch chỉnh đẽu

cx = cx = 20° ; đối với cặp bánh răn g nghiêng ăn khớp chuẩn hoặc dịch chỉnh đểu góc

ăn khớp tro n g m ặ t cát pháp ocn = <xon = 20°

Chiểu cao đầu răng hd = mn (fc = 1)

Đường kính vòng chia

fflnZii dci = m ^ =

c s 1 cosp

mn^2 dc2 = msZ2 = c s z cosp

Chứ thích : 1 Đ ối với bánh răng thẳng, môđun pháp mn cũng là môđun ngang ms, kí hiệu chung là m

2 Trường hợp chế tạo bánh răng có răng thắp (f0 = 0,8) thì h = l,9m n và c = 0,3.

Hệ số giảm chiểu cao răng V' Xác dịnh bằng toán đổ (h 3 - 5 )

B ảng 3 - 4

Các q u a n h ệ h ìn h h ọ c ch ủ yếu củ a bộ tru yền b án h r ă n g trụ

răn g th ẳ n g k h ô n g d ịch ch ỉn h ăn khớp tro n g

Đường kính vòng lăn (vòng chia) dj = ms Z[ ; d2 = ms z 2

Đường kính vòng lãn (vòng chia) trung bình dtbl = d , ( l - 0 ,s £ )

dtb2 = d2 ( l - 0, 5^)

Đường kính vòng đỉnh (khi chiểu cao đâu răng h = ms ) D el = ms (Zj + 2cosy>j)

De2 = ms (Z 2 + 2cosy>->)

Góc chân răng y (khi chiểu cao chân răng h = l,25m s) ĩ \ - y 2 - y - acrtg l,25n^ L

Góc đầu răng A (khi chiểu cao đầu răng h’ = ms) Aj = A2 = A = arctg-Ị— ms

Góc mặt nón chân răng <Pn = •Pí - r V>i 2 - ' Pi~ y

Góc mặt nón đinh răng f*i = + A ; f t i = ?1 + &

37

§2 THIẾT KÊ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Đ ể th iế t k ế bộ tru y ề n b án h răng, cẩn biết trư ớ c : công dụng v à ch ế độ làm việc

củ a bộ tru y ề n , công su ấ t, sô vòng quay tro n g m ột p h ú t của trụ c d ẫn và trụ c bị dẫn (có khi còn cho b iế t th ê m v ậ t liệu bánh răng, điều kiện chế tạo)

C ần chọn v ậ t liệu (nếu chưa cho trước), xác định kích thước b án h răn g, số răng,

m ôđun, góc n g h iên g của ră n g (đối với bánh ră n g nghiêng hoặc chữ V), k h o ản g cách

tr ụ c (hoặc chiều d ài ntín của bộ tru y ền bán h ră n g nón) N goài ra đ ể cd số liệu dùng cho tín h trụ c phải tín h trị số lực tá c dụng lên trụ c

Ctí th ể tiế n h à n h th iế t k ế các bộ tru y ền b án h ră n g tr ụ hoặc bán h ră n g n ón theo các bước dưới đây :

1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Thép n h iệ t luyện là loại v ật liệu chủ yếu để làm b án h răng N goài r a còn dùng gan g và c h ất dẻo

Đối với các bộ tru y ề n chịu tả i trọ n g nhỏ và tru n g bình có th ể dùn g th ép tôi cải

th iệ n (tôi rồi ram ở n h iệ t độ cao) ; th ép thư ờ ng h ó a hoặc th ép đúc đ ể chế tạo bánh răng Độ rá n bề m ặ t của ră n g HB < 350 Để có th ể chạy m òn tố t, nên lấy độ rá n của b án h ră n g nhỏ lớn hơn độ rá n của bán h ră n g lớn khoảng 25 50HB :

H B 1 = H B 2 + (25 -í- 50)HB

Đối với các bộ tru y ề n chịu tả i trọ n g lớn và yêu cẩu kích thước nhỏ gọn th ì dùng

th ép cácbon hoặc th ép hợp kim n h iệ t luyện để đ ạ t độ rắ n bề m ặ t HB > 350 (tôi, th ấ m

th a n , th ấ m xianua, th ấ m nitơ) T rong trư ờ n g hợp này n ên chọn độ rá n của b án h lớn

và bánh nhỏ tư ơ n g tự n h ư n h a u hoặc không chênh lệch q u á 2 -í- 3HRC

Đối với các bộ tru y ề n bán h răn g đ ể hở, làm việc với vận tốc th ấp , không cđ yêu cầu kích thước phải nhỏ gọn, có th ể dù n g v ật liệu gang

C h ất dẻo th ư ờ n g được dùng tro n g các bộ tru y ề n b án h ră n g chịu tả i trọ n g nhỏ, yêu cẩu làm việc ít kêu và cẩn giảm tả i trọ n g động

Vì số chu kì làm việc của bánh ră n g nhỏ nh iểu hơn của bánh ră n g lớn (gấp i lẩn) cho nên bán h ră n g nhỏ được chế tạo b ằn g v ậ t liệu tố t hơn B ảng 3 -6 và 3 -7 hướng dẫn chọn phối hợp m ộ t số loại th ép chế tạo bán h ră n g nhỏ với b án h ră n g lớn

Sau khi chọn v ậ t liệu cần định phương pháp n h iệ t luyện, yêu cầu về độ rá n và các cơ tín h khác củ a v ậ t liệu Cơ tín h của m ột số loại thép cho tro n g b ản g 3 -8

2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mói uốn cho phép

a) ứ ng su ấ t tiếp xúc cho phép

tro n g đó : [ơNotx - ứ ng s u ấ t tiếp xúc cho phép (N /m m 2) khi bán h ră n g làm việc

lâu dài, phụ thụ ôc vào độ rắ n B rinen HB hoặc độ rá n Rôcoen HRC,

lấy theo bảng 3 -9 ;

Bánh lớn

404550JI55JI

505555JI

40rJI

35X40X55JI

35 hoặc 40

40 • 50

50 * 55 35X • 40X 15X • 20X

39