Do an CTM de4 spkt

hướng dẫn của thầy Hiến . đầy đủ các hình vẽ minh họa các phần. đầy đủ các chi tiết của hộp giảm tốc, giải thích đầy đủ từng phần. các kích thước được tiêu chuẩn hóa. tài liệu tham khảo là sách hướng dẫn của thầy Trịnh Chất.

1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO:

1.1 Sơ đồ hệ thống và sơ đồ tải trọng:

Sơ đồ dẫn động

Sơ đồ tải trọng

1.2 Số liệu đầu vào tính toán:

• Lực vòng trên băng tải (2F) : 5000

2 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN: 2.1 Chọn động cơ điện:

- Tính công suất trên trục công tác:

i

T t T t

Pct : công suất trên trục công tác

Plv : công suất làm việc

ηbr =0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

ηx =0,92 : hiệu suất bộ truyền xích

ηol =0,99 : hiệu suất một cặp ổ lăn

ηnt=1 : hiệu suất nối trụcHiệu suất hệ thống: η = η01.η12η23η34

Vậy hiệu suất của hệ thống: η = 0,99.0,96.0,96.0,91 = 0,83

● Công suất trên trục động cơ:

Pctđc =

ct

P

η =

6,136

7,390,83 =

(KW)

● Tính số vòng quay sơ bộ:

- Số vòng quay trên trục công tác:

Theo công thức 2.17 [1, trang 21] ta có:

nlv =

60000 60000.1,3

57,3517.80

Dựa vào bảng 2.4 [1, trang 21] ta chọn:

uh = 8 : Tỉ số tryền của truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp

ux = 3 : Tỉ số truyền của truyền động xích

⇒

usb = 8.3 = 24

- Số vòng quay sơ bộ: nđcsb = usb.nlv = 24.57,35= 1376,4 (v/ph)

● Chọn số vòng quay đồng bộ: nđb = 1500 (v/ph)

⇒ Tra bảng 1.3 [1, trang 237],chọn động cơ 4A132M4Y3

có : - Công suất danh nghĩa: 11 (KW)

- Số vòng quay trục động cơ: 1458 (v/ph)

- Đường kính trục động cơ: 42 (mm)

-

k dn

T T

= 2,0

2.2 Phân phối tỉ số truyền:

● Tính tỉ số truyền thực:

= c =

l

đ t v

n u n

1458

25, 4257,35 =

● Chọn trước tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc:

u u

=

25,42

8, 47

3 =

● Tính tỉ số truyền các cấp trong hộp giảm tốc:

- Theo công thức 3.11 [1, trang 43], ta có

- Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền:

1458

14581

= n đc = =

n u

(v/ph)

- Số vòng quay trên trục 2:

1 2 12

1458

457,13,19

n u

(v/ph)

- Số vòng quay trên trục 3:

2 3 23

457,1

171,82,66

n u

(v/ph)

● Công suất trên các trục:

- Công suất trên trục 3:

3 34

6,5

7,140,91

7,14

7, 440,96

7, 44

7,750,96

P

η

(KW)

- Công suất trên trục động cơ:

1 01

7,75

8,830,99

đc

P P

đc

đc

P T

1

9,55.10 9,55.10 7,75

507631458

2

9,55.10 9,55.10 7,44

155440,8457,1

3

9,55.10 9,55.10 7,14

396897,6171,8

lv

lv

P T

n

(Nmm)Bảng 01: Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động

Trục

Tỉ số truyền u01=1 u12=3,19 u23=2,66 u34=3Tốc độ quay (v/ph) 1458 1458 457,1 171,8 57,35Mômen xoắn

(Nmm) 48339,5 25381,5 155440,8 396897,6 1082388,8

3 Thiết kế bộ truyền xích:

● Số liệu đầu vào:

- Các thông số làm việc của bộ truyền:

+ Công suất trên trục dẫn: P1= 7,44 (KW)+ Số vòng quay trên trục dẫn: n1=171,8 (v/ph)+ Tỉ số tuyền của bộ truyền xich: ux=3

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T=396897,6 (Nmm)

- Điều kiện làm việc của bộ truyền:

+ Tải trọng va đập nhẹ và quay một chiều+ Trục đĩa xích điều chỉnh được

+ Số năm làm việc: 7 năm+ Một năm làm việc 300 ngày, 1 ngày 2 ca, 1 ca 8 giờ+ Môi trường làm việc có bụi

+ Bôi trơn nhỏ giọt

z1 = 29 – 2u = 29 - 2.3 = 23

⇒ chọn z1 = 23 răng

k0 1 Bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng 1 góc <

z

- Hệ số vòng quay:

01 1

=

n

n k n

t

d

k k k P P

xích có bước xích p = 25,4(mm) thỏa điều kiện độ bền mòn:

Pt < [Pt] = 11(KW)

3.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:

- Khoảng cách trục sơ bộ:

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm:

(0,002 0,004) 2,049 4,098

(mm) Vậy chọn a = 1021 (mm)

3.5 Kiểm nghiệm số lần va đập xích trong 1 giây:

Theo công thức 5.14 và bảng 5.9 [1, trang 85]:

1 1

4 171,8.23

2,05815X 15.128

i L

k F F F

=

t

P F

v

: lực vòng

với

1 1 1

4455,11,67

(N)

Fv = qv1 : lực căng do lực li tâm sinh ra với q =5(kg): khối lượng 1 mét xích (tra bảng 5.2[1, trang 78])

0

113400

14,821,7.4455,1 65,1 13,94

k F F F

> [S] = 8,2Vậy bộ truyền xích đảm bảo điều kiện bền

3.7 Đường kính đĩa xích:

Theo công thức 5.17 [1, trang 86] và bảng 14.4b [2, trang 20]

+ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn:

1

1

25, 4

186,633,14

2

2

25, 4

558,353,14

= 25,4.[0,5 + cotg(

3,1423) = 197,59 (mm)+ Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích bị dẫn:

= 25,4.[0,5 + cotg(

3,1469) = 570,47 (mm)+ Tra bảng 5.2 [1, trang 78] với p = 25,4(mm) ta chọn đường kính con lăn xích dcl=15,88 (mm)+ Bán kính đáy:

r = 0,5025dcl + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 (mm)

+ Đường kính vòng đáy răng đĩa xích dẫn:

1 = − =1 2r 186,63 2.8,03 170,57− =

f

d d

(mm)+ Đường kính vòng đáy răng đĩa xích dẫn:

2 = 2− =2r 558,35 2.8,03 542, 29− =

f

d d

(mm)

3.8 Kiểm nghiệm xích về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 5.18 [1, trang 87]:

5.11 [1, trang 86] sẽ đạt ứng suất tiếp [ ]σH

= 800MPa, đảm bảo độ bền cho xích dẫn

Tính tương tự cho đĩa xích bị dẫn thì ta có σH2 <[ ]σHvới cùng vật liệu và nhiệt luyện

với kx=1,15 : hệ số kể đến trọng lượng xích khi bộ truyền

nằm ngang hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 40

4 Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc:

4.1 Bộ truyền cấp nhanh – Bánh trụ răng nghiêng:

● Số liệu đầu vào:

- Công suất trên trục dẫn: P1 = 7,99 (KW)

Ta có HB1≥HB2 +(10 15÷ )HB

+ Bánh răng nhỏ: Thép 40 tôi cải thiện HB∈(190 228÷ )

Chọn HB1=190

Giới hạn bền: σb1=700(MPa)

Giới hạn chảy: σch1=400(MPa)

+ Bánh răng lớn: Thép 45 thường hóa HB∈(170 217÷ )

Chọn HB2 =180

Giới han bền: σb2 =600(MPa)

Giới hạn chảy: σch2 =340(MPa)

4.1.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

4.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo công thức 6.1 [1, trang 91] ta có:

σσ

K S

σσ

với Z Z Z R .V xH =1Tra bảng 6.2 [1, trang 94] với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn

HE

N K

Với: c : số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay (c=1)

1 1

i

T t T

H

σ

(MPa)Theo công thức 6.12 [1, trang 95]:

thỏa mãn điều kiện

4.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép:

σσ

với Y Y K R .S xF =1

Do tải đặt một phía (bộ truyền quay một chiều) nên K FC =1

Tra bảng 6.2 [1, trang 94] được S F =1,75

Vì tải trọng thay đổi nên 1

σ

4.1.2.3 Ứng suất quá tải:

Theo công thức 6.13 [1, trang 95] và công thức 6.14 [1, trang 96]

Áp dụng với bánh răng thường hóa (HB ≤

4.1.3 Xác định sơ bộ thông số cơ bản:

● Tính khoảng cách trục: theo công thức 6.15a [1, trang 96]

[ ]

1 3

d

.( 1)

w w

=

ba

a b

ψ

, tra bảng 6.6 [1, trang 97] chọn ψba

=0,2 ( vì bánh răng đặt đối xứng với 2 ổ )

3,19

= n =

u n

b w =ψba.aw =0, 2.125 25=

(mm)Chọn bw = 26 (mm)

4.1.4 Xác định thông số bộ truyền:

- Môđun pháp : mn = (0,01÷

0,02)aw = 1,25÷

2,5Chọn mn = 2

m u

β

Chọn Z1=25 răng

- Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.u = 25.3,19 = 79,75

Chọn Z2 =80 răng

- Tỉ số truyền thực

2 1

80

3, 225

t

Z u Z

n

b m

β

βε

π

4.1.5 Kiểm nghiệm răng về dộ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 [1, trang 105]:

αα

β

Theo công thức ở bảng 6.11 [1, trang 104]:

cấp chính xác 8Dựa vào bảng 6.14 [1, trang 107] ta có K Hα=1,09

Theo công thức 6.41 [1, trang 107]:

1

.1

T K β K α

với

w 0

đạt tiêu chuẩn độ bền tiếp xúc

4.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo công thức 6.43 [1, trang 108]

1

2

với K F =K Fβ.K Fα.K Fv

Tra bảng 6.7 [1, trang 98] ta có K Fβ=1,15Tra bảng 6.14 [1, trang 107] ta có K Fα=1,27

1

.1

T K β K α

với v F=

w 0

Số răng tương đương

(MPa)

bánh răng đạt tiêu chuẩn về dộ bền uốn

4.1.7 Kiểm nghiệm quá tải:

Theo công thức 6.48 [1, trang 110]:

x

T K

Theo công thức bảng 6.11 [1, trang 104] ta có:

+ Đường kính vòng chia:

1 1

(mm)

2 2

(mm)+ Đường kính đỉnh răng:

αβ

(N) + Lực dọc trục: F a1=F a2 =F tg t β =852,9.tg(32,86) =550,9

(N)

Bảng kết quả tính toán bộ truyền cấp nhanh:

+ Công suất trên trục dẫn: P1 = 7,99 (KW)

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T1 = 25381,5 (Nmm)

da1 = 63,52 da2 = 194,48

df1 = 54,52 df2 = 185,48

Lực tác dụng lên trục F(N) Ft = 852,9

Fr = 440

Fa = 550,9

4.2 Bộ truyền cấp chậm – Bánh trụ răng thẳng:

● Số liệu đầu vào:

- Công suất trên trục dẫn: P2 = 7,36 (KW)

Ta có HB1≥HB2+(10 15÷ )HB

+ Bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện HB∈(241 285÷ )

Chọn HB1=260

Giới hạn bền: σb1 =850(MPa)

Giới hạn chảy: σch1=580(MPa)

+ Bánh răng lớn: Thép 45 tôi cải thiện HB∈(192 240÷ )

Chọn HB2 =220

Giới han bền: σb2 =750(MPa)

Giới hạn chảy: σch2 =450(MPa)

4.2.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo công thức 6.1 [1, trang 91] ta có:

σσ

H

K S

σσ

với Z Z Z R .V xH =1Tra bảng 6.2 [1, trang 94] với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn

(180 350)

HB

N K

3 3

1 1

i

T t T

σσ

với Y Y K R .S xF =1

Do tải đặt một phía (bộ truyền quay một chiều) nên K FC =1

Tra bảng 6.2 [1, trang 94] được S F =1,75

Theo công thức 6.13 [1, trang 95] và công thức 6.14 [1, trang 96]

Áp dụng với bánh răng thường hóa (HB ≤

4.1.3 Xác định sơ bộ thông số cơ bản:

● Tính khoảng cách trục: theo công thức 6.15a [1, trang 96]

[ ]

2 3

d

.( 1)

=

ba

a b

ψ

, tra bảng 6.6 [1, trang 97] chọn ψba

=0,4 ( vì bánh răng đặt đối xứng với 2 ổ )

Tra bảng 6.7 [1, trang 98] chọn K Hβ = 1,02 : hệ số phân

bố không đều tải trọng trên vành khăn

t

Z u Z

4.2.5 Kiểm nghiệm răng về dộ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 [1, trang 105]:

co Z

- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

w w

cấp chính xác 9Dựa vào bảng 6.14 [1, trang 107] ta có K Hα=1,13

Theo công thức 6.41 [1, trang 107]:

w w 2

.1

T K β K α

với

w 0

4.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo công thức 6.43 [1, trang 108]:

2

2

với K F =K Fβ.K Fα.K Fv

Tra bảng 6.7 [1, trang 98] ta có K Fβ=1,03Tra bảng 6.14 [1, trang 107] ta có K Fα=1,37

2

.1

T K β K α

với v F=

w 0

F

a

g v u

Yε

αε

bánh răng đạt tiêu chuẩn về dộ bền uốn

4.2.7 Kiểm nghiệm quá tải:

Theo công thức 6.48 [1, trang 110]:

T K

+ Đường kính đáy răng:

Bảng kết quả tính toán bộ truyền cấp chậm:

+ Công suất trên trục dẫn: P1 = 7,36 (KW)

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T2 = 155440,8 (Nmm)

+ Số vòng quay trên trục dẫn: n2 = 457,1 (v/ph)

+ Tỉ số truyền cấp chậm: u = 2,66

( đơn vị ) Giá trịKhoảng cách trục lăn aw (mm) 140

da1 = 80 da2 = 208

df1 = 71 df2 = 199

Lực tác dụng lên trục F(N) Ft = 4085,2

Fr = 1486,9

Fn = 4347,4

4.3 Kiểm tra điều kiện bôi trơn:

- Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bánh kính bán răng 4

● Đối với hộp giảm tốc này ta có h2 =2, 25m n =2, 25.2 4,5=

4.4 Kiểm tra điều kiện chạm trục:

Đường kính sơ bộ của các trục:

3 1

5 Tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn:

- Chọn nối vòng đàn hồi để nối trục

- Chọn theo điều kiện:

T = Tđc = 48339,5Nmm: mômen xoắn dnah nghĩa trên trục

1 2 3

34( )15( )28( )14( )

t

T F

D

(Nmm)

Fkn = 0,2.Ft = 0,2.920,75 = 184,15 (Nmm)

5.1.4 Các thông số cơ bản của vòng đàn hồi:

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền

được

cp kn

Đường kính lớn nhất có thể của trục

nối

cp kn

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm)

5.2.2 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục:

5.2.2.1 Sơ đồ lực tác dụng:

- Tra bảng 10.2 [1, trang 189], xác định chiều rộng sơ bộ các ổ lăn:

- Theo bảng 10.3 [1, trang 189], ta có:

∙ k1=8 khoảng cách từ mặt nút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

∙ k2 = 5 khoảng cách từ mặt nút ổ đến thành trong của hộp

∙ k3= 10 khoảng cách từ mặt nút của chi tiết quay đến nắp ổ

∙ hn =15 chiều cao nắp ổ và đầu bulông

- Các trị số khoảng cách: ( Dựa vào bảng 10.4 [1, trang 191] )

lc14 = 0,5.b01 + k3 + hn = 0,5.21 + 10 +15 = 35,5 (mm)

l22 = 0,5(lm22+bo2)+ k1 + k2 = 0,5(42+21)+8+5=44,5 (mm)

l23 = l22 + 0,5(lm22+lm23) +k1 = 44,5+0,5(42+60)+8= 103,5 (mm)

l33 = 2l32 + lc33 = 2.103,5 + 65,5 = 272,5 (mm)Khoảng cách giữa các gối dỡ

l11=l21=l31 =207 (mm)

Sơ đồ khoảng cách bánh răng trụ 2 cấp phân đôi:

59,52 550,9 16394,784

z

d F

(Nmm)+ Trong mặt phẳng xOz:

184,15.35,5 852,9.44,5 852,9.162,5

884,5207

Kết cấu trục

5.3.1.2 Tính mômen tương đương:

Theo công thức 10.17 [1, trang 194] ta có: 3 [ ]

0,1

j

M d

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểmnghiệm mối ghép về:

5.3.1.5 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

+ Với thép 45 thường hóa có σb =600(MPa)

chu kì đối xứng, do đó theo công thức (10.22) ta có:

Tiết diện lắp ổ lăn (tiết diện 10,11).

Tiết diện lắp bánh răng (tiết diện 12,13)

+ Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trên trục theo k6 ; lắp bánh răng, nốitrục theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước của then (bảng 9.1), trị số của momen cản uốn và momen cản xoắn (bảng 10.6), ứng với các tiết diện trục như sau:

Tiết diện kính trụcĐường b h× t1 W mm( 3) Wo(mm3)

K

σ σ

y

K K K

K

τ τ

(10.26)

Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguyhiểm yêu cầu đạt R a =2,5 0,63÷ (µm)

, do đó theo bảng (10.8), hệ số

tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K x =1,06

Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ sốtăng bền

1

=

y

K

Theo bảng (10.12), khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung

ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có σb =600(MPa)

Theo bảng (10.11), ứng với kiểu lắp ghép đã chọn,

do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trị

lớn hơn trong hai giá trị của

Kσ

σ

ε

để tính Kσd và giá trị lớn hơn trong

hai giá trị của

5.3.1.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn:

- Trục không chịu tải trọng dọc trục Fa , trục cần di động (để bù trừ các sai số vì góc nghiêng của răng trong hộp giảm tốc bánh răng phân đôi hoặc do nóng làm trục dãn

nở vì nhiệt) nên ta chọn loại ổ tùy động Do đó chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ có ngấn chặn trên vòng trong Dựa vào bảng phụ lục P2.8 [1, trang 256], chọn ổ có các thông số nhưtrong bảng dưới đây:

Kí hiệu

ổ d mm( ) D mm( ) B mm( ) r mm1( ) r2 ( )mm C kN( ) C kN o( )

- Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

+ Xác định tải trọng hướng tâm:

Vì đầu vào của trục có lắp nối tục vòng đàn hồi nên cần chọn chiều của Fx14

ngược lại với chiều dùng khi tính trục ( như hình trên )

(N)

.m d

1271,24( )1024,93( )

triệu vòng

( ) ( )

3 10/3

1271, 24.10 1749,6 11,94− 13, 4

Vậy ổ lăn trên trục 1 đảm bảo khả năng tải động

- Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh:

(N)

Fz22 = Fz24 = Fa22 = Fa24 = 550,9 (N)

Mx22 = Mx24 =

w2 22

(Nmm)+ Trong mặt phẳng xOz:

(N)

Mx

(Nmm)

Qx

(N)

My

(Nmm)

T(Nmm)

Kếtcấu trục

- Tính mômen tương đương:

Theo công thức (10.15) và (10.16) ta có:

- Tính đường kính các đoạn trục theo mômen tương đương:

Theo công thức 10.17 [1, trang 194] ta có: 3 [ ]

0,1

j

M d

+ Với thép 45 thường hóa có σb =600(MPa)

chu kì đối xứng, do đó theo công thức (10.22) ta có:

Tiết diện lắp ổ lăn (tiết diện 20,21)

Tiết diện lắp bánh răng (tiết diện 22,23,24)

+ Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trên trục theo k6 ; lắp bánh răng, nốitrục theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước của then (bảng 9.1), trị số của momen cản uốn và momen cản xoắn (bảng 10.6), ứng với các tiết diện trục như sau:

Tiết diện kính trụcĐường b h× t1 W mm( 3) Wo(mm3)

σ σ

y

K K K

K

τ τ

tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K x =1,06

Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ sốtăng bền K y =1

Theo bảng (10.12), khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung

ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có σb =600(MPa)

Theo bảng (10.11), ứng với kiểu lắp ghép đã chọn,

lớn hơn trong hai giá trị của

Kσ

σ

ε

để tính Kσd và giá trị lớn hơn trong

hai giá trị của

5.3.2.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn:

- Trục không chịu tải trọng dọc trục Fa , trục cần di động (để bù trừ các sai số vì góc nghiêng của răng trong hộp giảm tốc bánh răng phân đôi hoặc do nóng làm trục dãn

nở vì nhiệt) nên ta chọn loại ổ tùy động Do đó chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ có ngấn chặn trên vòng trong Dựa vào bảng phụ lục P2.8 [1, trang 256], chọn ổ có các thông số nhưtrong bảng dưới đây:

Kí hiệu

ổ d mm( ) D mm( ) B mm( ) r mm1( ) r2 ( )mm C kN( ) C kN o( )

- Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

+ Xác định tải trọng hướng tâm:

.m d

Vậy ổ lăn trên trục 2 đảm bảo khả năng tải động.

- Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh: