Đồ án chi tiết máy dạng đồng trục

Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc và động cơ điện biệt lập thì việc chọn động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc đến việc chọn và thiết kế hộp giảm tốc và các bộ truyền ngoài hộp.Trong côn

Trang 1

Phần I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

1 Chọn động cơ điện:

gian đoạn đầu tiên trong quá trình tín toán thiết kế máy Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc và động cơ điện biệt lập thì việc chọn động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc đến việc chọn và thiết kế hộp giảm tốc và các bộ truyền ngoài hộp.Trong công nghiệp thường sử dụng hai loại động cơ chính đó là: động cơ một chiều và động cơ xoay chiều

phạm vi sử dụng của hai động cơ ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sốc (hay là rô to ngắn mạch) vì nó có ưu điểm là: kết cấu đơn giản,giá thành tương đối hạ,dể bảo quản,làm việc tin cây có thể mắc trược tiếp vào lưới điện ba pha mà không cần biến đổi dòng điện.Tuy nhiên,nó

có nhược điểm là hệ số cosφ thấp hơn so với động cơ ba pha đồng

bộ,không điều chỉnh được tốc độ

1.1 Xác định công suất cần thiết :

suất băng tải

Nct – công suất cần thiết

η - hiệu suất chungThì:

Nct =

N η

2-8 ( 1 )Trong đó :

N=

F×V

1000 =6000× 0.91000 = 5,4

- Lực kéo trên băng tải: F= 6000 N

Trang 2

- Đặc tính làm việc: Êm

- Dựa vào bảng 2-1 trang 27 sách thiết kế chi tiết máy của Nguyễn Trọng

Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm ta chọn:

η d = 0,96 là hiệu suất của bộ truyền đai

η BR = 0,94 là hiệu suất của bộ truyền bánh răng

η o = 0,995 là hiệu suất của một cặp ổ lăn

η k = 1 là hiệu suất khớp nối

η = η d ¿ η 2

o ¿ η k =0,96 ¿ 0,943 ¿ 0,9954 ¿1= 0,83

Ta được : Nct=

N

η = 0,835,4 = 6,5 kW

1.2Chọn công suất động cơ điện

suất của động cơ khi làm việc thỏa mản:

-Động cơ không quá nống,quá nhiêt độ cho phép

-Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn

-Có momen mở máy đủ lớn để thắng được momen cản ban đầu của phụ tải khi khởi động.Thường chọn động cơ theo điều kiện nhiệt độ ,rồi kiểm tra điều kiện quá tải và momen mở máy

-Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện

Số vòng quay của tang

Nt=60000× V π × D = 60000× 0,9 π × 240 = 71,6 vòng/phút Trong đó : V là vận tốc băng tải (m/s)

D là đường kính tang (mm)

-Theo bảng 2.4 ta có thể chọn :

i đai: là tỷ số truyền của đai : i đai=2,5

i hộp: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc : i hộp=8,16

Vậy tỷ số truyền sơ bộ của hệ dẩn động là :

i sb=i đai×i hộp=2,5×8,16=20,4

Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện tín theo công thức 2.18

n sb=n lv×i sb=71,6×20,4=1460,6 (vòng/phút)

- Chọn động cơ:

- Gọi N dc là công suất định mức hay công suất danh nghĩa của động cơ

do vậy ta cần chọ động cơ theo tiêu chuẩn sau: N dc ≥ N ct

Trang 3

Đối với hộp giảm tốc đồng trục nằm ngang,để hai bánh răng bị dẩn của

cấp chậm và cấp nhanh được ngâm trong dầu nên lấy:

- Trục III: T3 = 9,55.106

N3

n3 = 9,55.106

6,3 74,5= 807583 (N.mm)

Trang 4

T (N.mm) 49058 117739 307961 807583

PHẦN II : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH

RĂNG

I Thiết kế bộ truyền đai thang

- Có ba loại đai thang: đai thang thường , đai thang hẹp, đai thangrộng.Tuy nhiên,với đai thang hẹp nhờ có lớp sợi có độ bền cao ,tảitrọng hân bố đều hơn trên chiều rộng lớp chịu tải nên khả năng tảicủa đai thang hẹp lớn hơn so với đai thang thường, do đó với cùngmột công suất truyền thì chi phí vật liệu làm đai và bánh đaigiảm,ngoài ra đai thang hẹp có thể làm việc với tôc độ cao hơn đaithang thường

- Theo phần 1 ta có : i đai= 2,5 ,N đc= 7,5 (KW), n=1460 (vòng/phút)

1, Định đường kính bánh đai,đai nhỏ (công thức 5-6)

D1=(1100÷1300).3

√14607,5 =190 ÷ 224 (mm) Theo bảng 5-1 ta lấy D1=200 (mm)

Trang 5

( công thức 5-1 )

Lấy L theo tiêu chuẩn , mm ( bảng 5-12 ) 1700 2120Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây :

u = v L 6,3 7,2 đều nhỏ hơn umax = 10

Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài

đai đã lấy theo tiêu chuẩn ( công thức 5-2 ) 444 487Khoảng cách A thỏa mãn điều kiện 5-19

Khoảng cách nhỏ nhất , cần thiết để mắc đai

Amin = A – 0,015L , mm 419 455Khoảng cách lớn nhất , cần thiết để tạo lực căng

Amax = A + 0,03L , mm 495 550Tính góc ôm ∝1 ( công thức 5-3 ) 151° 151 ° Góc ôm thỏa mãn điều kiện ∝1 ≥ 120o

Xác định số đai Z cần thiết Chọn ứng suất căng ban đầu σ0 = 1,2 N/mm2 và theo trị số D1 tra bảng 5-17 tìm được ứng suất có ích cho phép [σ p]o N/mm2

Các hệ số 1,7 1,74

Ct ( tra bảng 5-6 ) 1 1

Ca ( tra bảng 5-18 ) 0,92 0,92

Trang 6

Cv ( tra bảng 5-19 ) 1 0,94

Số đai tính theo công thức ( 5-22 ) 5,5 2,3 Lấy số đai Z 6 2Định các kích thước chủ yếu của bánh đai

Chiều rộng bánh đai [ công thức 5-23 ]

B = ( Z – 1)t + 2S 100 45 Đường kính ngoài cùng của bánh đai [ công thức 5-24 ]

bánh dẫn

Dn1 = D1 + 2ho 147 210 bánh bị dẫn

Dn2 = D2 + 2ho 367 510 Các kích thước t, S và c xem bảng 10-3

Tính lực căng ban đầu So [ công thức 5-25 ]

Và lực tác dụng lên trục R [ công thức 5-26 ]

So = σ oF, N 97 166

R = 3SoZsin ∝1

2 , N 1690 964 Vậy ta chọn phương án dùng bộ truyền đai loại Б vì có số đai nhỏ hơn ,dể chế tạo hơn bộ truyên đai loại A.Tuy có đường kính lớn hơn loại A nhưng lực tác dụng lêntrục nhỏ hơn so với phương án dùng đai lọa A

II.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm ( bộ truyền bánh răng thẳng )

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường

Trang 7

[σ]tx2 = 2,6 160 = 416 N/mm2

Để xác định ứng suất uốn cho phép , lấy hệ số an toàn n = 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kơ = 1,8 ( vì là phôi rèn , thép thường hóa ) , giới hạn mỏi của thép 45 và thép 35 lần luợt là :

Trang 8

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Hệ số dạng răng của bánh nhỏ y1 = 0,48 ,hệ số dạng răng của bánh lớn y2 = 0,517 Ứng suất tại chân răng

σ u =19,1.106 k N

y m2 z n b ≤ [σ¿ ¿u (3-33) Ứng suất tại chân răng bánh răng nhỏ :

0,48.32.42.209 97 = 47 N/mm ≤ [σ¿ ¿u Ứng suất tại chân răng bánh răng lớn:

Trang 9

D i 1=d1- 2,5.m= 126 +2,5.3= 118.5 (mm)

D i 2=d2- 2,5.m= 360 +2,5.3= 352,5 (mm)

11 Lực tác dụng lên trục: Lực vòng p=2 M x

d =2.9,55 106.6,3

209.126 =4569 (N)

III.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( bộ truyền bánh răng thẳng )

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường

Trang 10

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Hệ số dạng răng của bánh nhỏ y1 = 0,48 ,hệ số dạng răng của bánh lớn y2 = 0,517 Ứng suất tại chân răng

σ u =19,1.106 k N

y m2 z n b ≤ [σ¿ ¿u (3-33) Ứng suất tại chân răng bánh răng nhỏ :

Trang 11

σ u1= 19,1.106.1,55 6,73

0,48.32.42.584 97 = 26 N/mm ≤ [σ¿ ¿u Ứng suất tại chân răng bánh răng lớn:

d =2.9,55 106.6,73

584.126 =1746 (N)

Trang 12

Chương 4: THIẾT KẾ THEN

chuyển động từ trục đến bánh răng và ngược lại thì ta dùng then Then là chi tiết tiêu chuẩn hóa Ta chọn TCVN 150 – 64 cho cả 3 trục, vật liệu then là thép 45 và loại then bằng

Chiều dài then l = 0,8.lm = 0,8×45,5 = 36,4 mm

Ta chọn chiều dài then theo tiêu chuẩn l = 36 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập của then theo công thức 7.11[ I ]

σd = d.k l = 2 M x

2.117739 35.4,2.36 = 44,5 < [ σ ]d = 150 N/mm2[ σ ]d = 150 N/mm2 ( bảng 7.20[ I ] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép )

- Kiểm nghiệm sức bền cắt của then theo công thức 7.12[ I ]

τc = d.b.l = 2 M x

2.117739 35.10 36 = 18,6 < [ τ ]c = 120 N/mm2[ τ ]c = 120 N/mm2 ( bảng 7.21[ I ] ứng suất cắt chịu tải trọng tĩnh )

Trang 13

4.2 Đối với trục II:

Ta có d = 60 mm, tra bảng 7.23 ta có:

b = 18 mm ; h = 11 mm ; t = 5,5 mm ; t1 = 5,6 mm ; k = 6,8 mmĐường kính vòng chân Di2 = 352,5 mm > d=60 nên không cần liên tụcChiều dài mayơ lm = (1,2 ÷ 1,5) d = 1,3×60 = 78 mm

Chiều dài then l = 0,8.lm = 0,8×78 = 62,4 mm

σd = d.k l = 2 M x

2.307961 60.6,8.63 = 24 < [ σ ]d = 150 N/mm2[ σ ]d = 150 N/mm2 ( bảng 7.20[ I ] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép )

τc = d.b.l = 2 M x

2.307961 60.18.63 = 9,05 < [ τ ]c = 120 N/mm2[ τ ]c = 120 N/mm2 ( bảng 7.21[ I ] ứng suất cắt chịu tải trọng tĩnh )Vậy thỏa mãn điều kiện

Ta có : d = 65 mm, tra bảng 7.23 ta có:

b = 20 mm ; h = 12 mm ; t = 6 mm ; t1 = 6,1 mm ; k = 7,4 mm

Chiều dài then l = 0,8.lm = 0,8×97.5 =78 mm

σd = d.k l = 2 M x

2.307961 65.7,4 80 = 16 < [ σ ]d = 150 N/mm2

Trang 14

[ σ ]d = 150 N/mm2 ( bảng 7.20[ I ] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép )

τc = d.b.l = 2 M x

4.3. Đối với trục III:

Ta có d = 66 mm, tra bảng 7.23 ta có:

b = 20 mm ; h = 12 mm ; t = 6 mm ; t1 = 6,1 mm ; k = 7,4 mm

Chiều dài mayơ lm = (1,2 ÷ 1,5) d = 1,5×66 = 99 mm

Chiều dài then l = 0,8.lm = 0,8×99 = 79.2 mm

σd = d.k l = 2 M x

2.807583 66.7,4 80 = 41,3 < [ σ ]d = 150 N/mm2[ σ ]d = 150 N/mm2 ( bảng 7.20[ I ] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép )

τc = d.b.l = 2 M x

Trang 15

6,8 7,4

5,6 6,1

78 97,5

63 80

Trang 16

= 1821,8 N = 182,18 daNVậy C = Q(n.h)0,3 = 182,18.(584×10000)0,3 = 19518

Tra bảng 14P ứng với d = 30 lấy ổ có ký hiệu 306, Cbảng = 33000, đườngkính ngoài của ổ D = 72 mm, chiều rộng B = 19 mm

Trang 17

Trang 18

- Cố định ổ trên trục ta cố định bằng bạc lót, gờ, kết hợp với vòng chăn

đầu, quy định kiểu lắp ghép cho mối ghép

- Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ, vào vỏ hộp theo hệ trục

- Theo tiêu chuẩn ГOCT 520 - 55 sai lệch cho phép của vòng trong ổ và OCT 520 - 55 sai lệch cho phép của vòng trong ổ và

âm và sai lệch cho phép trên ổ theo lỗ là dương

- Đối với vòng ổ quay chọn kiểu lắp bằng độ dôi để các vòng ổ không

thể trược theo bề mặt của trục hoặc lỗ trong vỏ khi làm việc

- Khi dùng các kiểu lắp thì trục không rỗng hoặc có thành dày, trục làm

bằng thép hoặc gang, nhiệt độ trong ổ khi làm việc không quá 100°C

- Các kiểu lắp được chọn theo loại ổ, kích thước ổ, trị số, điều kiện sử

dụng , chiều và đặc tính của tải trọng

- Chọn kiểu lắp theo 3 dạng chịu tải : cục bộ,tuần hoàn và giao động 5.3 Cố định theo phương trục dọc

- Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh

khe hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc.Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít, loại này dễ chế tạo và dễ lắp ghép

5.4 Cấu tạo chổ lắp ổ

- Các vòng ổ là các chi tiết không đủ cứng Khi di chuyển dọc trục vòng

trong của ổ có thể bị biến dạng dưới tác động của ngoại lực và lực ma sát Vì vậy để vòng trong ổ đạt vi trí chính xác cần lắp sát vào mặt tỳ của vai Mặt tỳ cần thật vuông góc với đường tâm ngõng trục Vai trục

là lỗ của vỏ hộp cần đủ cao để vòng ổ có thể có thể tạo vào một cách

ổn định

- Nắp ổ: thường được chế tạo từ gang CЧ15 – 32 có loại nắp ổ kín và

nắp ổ không kín để trục lắp xuyên qua

- Nắp ổ kín: lấy bề mặt có đường kính D làm chuẩn định tâm theo hệ

thống lỗ

- Trong thực tế ổ có thể di chuyển một ít (0,5 ÷1)mm mà không ảnh

hưởng đến sự làm việc của bộ phận ổ

- Cách làm ổ lắp vít Lấy cách mép lỗ một khoảng bằng (0,8÷1)d3 – với

d3 là đường kính vít

Tra bảng 10.13 ta có: Anh +Ach = 108 + 142 = 250 < 350

- Các kích thước của nắp ổ: bảng 10-10b[ I ]

Trang 19

90110135M86

5.5 Cố định theo phương trục dọc

- Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh

khe hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc.Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít, loại này dễ chế tạo và dễ lắp ghép

5.6 Bôi trơn ổ lăn.

- Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp

không thể dùng phương pháp bắn tóe để hắt hết dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ.Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu rơi vào bộ phận ổ,nên làmvòng chắn dầu

- Bôi trơn nhằm giảm ma sát giữa các chi tiết lăn, chống mòn, tạo điều

kiện thoát nhiệt tốt, bảo vệ bề mặt răng làm việc của chi tiết không bị

gỉ, giảm tiếng ồn và bảo về ổ khỏi bụi bặm

5.7 Che kín ổ lăn.

- Để che kín đầu trục va,tránh sự xâm nhập của bụi bặm và tạp chất vào

ổ cũng như ngăn mỡ chảy ra ngoài,ở đây dùng loại vòng phớt là đơn giản

Chương 6: KHỚP NỐI TRỤC

Trang 20

6.1 Chọn khớp nối:

dừng máy, tháo khớp nối trục ra thì các trục mới rời xa nhau ra được

Ở đây ta chọn nối trục vòng đàn hồi vì nó có một số ưu điểm sau:+ kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

+ Giá thành rẻ

+ Giảm va đập, chấn động

+ Để phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây ra

thước nối trục vòng đàn hồi

- Chọn vật liệu làm nối trục: gang CЧ21–40, chốt bằng thép 45 thường

hóa, vòng đàn hồi bằng cao su

1,2.807583 42

0,1.10 183 174= 40,1 (N/mm2)

Trang 21

σu = 40,1 ≤ [ σ ]

u = (60 ÷ 80) N/mm2 => thỏa mãn điều kiện

Chương 7: THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT MÁY.

BÔI TRƠN VÀ LẮP HỘP GIẢM TỐC

1) Thiết kế vỏ hộp giảm tốc:

phẳng đi qua đường tâm các trục để việc lắp ghép dễ dàng

- Bảng 10-9 TKCTM cho phép ta tính được kích thước các phần tử cấu

Chiều dài mặt bích trên của nắp

b1 = 1,5 δ1 = 1,5× 7,86 ≈ 11.79 mmChiều dài để hộp không có phần lồi

Trang 22

Đường kính các bulông khác:

Ở cạnh ổ: d1 = 0,7.dn = 0,7×21 = 15 mm

Ghép nắp vào thân: d2 = (0,5 ÷0,6).dn = (0,5 ÷0,6).×21 =11mm Ghép nắp ổ: d3 = (0,4 ÷0,5).dn = (0,4 ÷0,5).×21 =10 mm

Ghép nắp cửa thăm: d4 = (0,3 ÷0,4).dn = (0,3 ÷0,4).×21=7mm

Đường kính bulong vòng chọn theo trọng lượng của hộp giảm tốc vớikhoảng cách trục A của 2 cấp 243 tra bảng 10 – 10a và 10 – 10b tachọn bulong M18

Số lượng bulong nền: n =

L+B

200÷300

Trong đó: L – chiều dài hộp sơ bộ lấy 900 mm

B – chiều rộng hộp sơ bộ lấy 350 mm

n =

L+B

200÷300 =

900+350 200÷300 = 5Lấy n = 6

2) Cấu tạo của bánh răng

Trên cơ sở các kích thước đã tính được khi thiết kế bộ truyền bánhrăng về sức bền và các số liệu về trục, then, ổ lăn, cấu tạo vỏ hộp vàcác chi tiết máy khác ta có thể vẽ được bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp

3) Bôi trơn hộp giảm tốc

- Ổ và bánh răng phải được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ Các bánh

răng ở đây chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta có thể chọn phươngpháp ngâm bánh răng trong hộp dầu còn ở ổ lăn bôi trơn bằng mỡ

- Có sự chênh lệch về kích thước bánh răng cụ thể là đường kính bánh

răng cùng với vận tốc thấp nên công suất tổn hao để khấy dầu khôngđáng kể Chọn độ nhớt ở dầu bôi trơn bánh răng ở 55˚C là 116centistốc (16˚ Engle) theo bảng 10 – 17 sách thiết kế chi tiết máy Tachọn loại dầu bôi trơn AK20 theo bảng 10 – 20 sách thiết kế chitiết máy

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	130,43 KB