ĐỒ án THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG THANG máy

LêI NãI ®ÇU Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trongchương trình đào tạo kỹ sư cơ khí.. Đồ án môn học: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠKHÍ là môn học giúp cho sinh viên

MụC LụC

LờI NóI đầU 3

PHầN I : Tính Toán động học 4

I Chọn động cơ 4

1.Công suất yêu cầu 4

2.Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ 5

3.Chọn động cơ 6

4.Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trục 6

PHầN II : THIếT Kế Bộ TRUYềN 8

I Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép 8

1.Chọn vật liệu 8

2.Xác định ứng suất cho phép của bánh vít 8

II Xác định các thông số bộ truyền 9

1) Tính Z2 utv và q 9

III Tính sơ bộ khoảng cách trục : 9

IV Tính kiểm nghiệm 10

1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 10

2.Kiểm nghiệm độ bền uốn 11

3.Các thông số bộ truyền 12

4.Tính toán nhiệt 12

PHầN III : Chọn khớp nối, tính trục, then và ô lăn 13

I Chọn phanh và khớp nối 13

1 Tính chọn phanh 13

2 Chọn khớp nối 14

3 Kiểm nghiệm khớp nối 14

4.Lực do khớp nối sinh ra trên trục: 14

II Tính toán thiết kế trục 14

1 Thiết kế trục I, II 14

III Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi 19

IV Tính chọn then 22

V Tính chọn ổ lăn cho trục I 22

VI Tính chọn sơ bộ đờng kính trục II và ổ lăn trên trục II 25

phần iV tính kết cấu hộp giảm tốc 27

1.Kết cấu bánh vít 27

2.Kết cấu trục vít 27

3.Kết cấu hộp giảm tốc 27

4 Các chi tiết phụ 29

Phần V: BôI trơn hộp giảm tốc 32

Đồ án thiết kế cơ khí

1.B«i tr¬n bé truyÒn 32

2.B«i tr¬n æ l¨n 32

3.L¾p b¸nh r¨ng lªn trôc 32

PhÇn VI:b¶ng thèng kª c¸c kiÓu l¾p 33

Tµi liÖu tham kh¶o 34

LêI NãI ®ÇU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trongchương trình đào tạo kỹ sư cơ khí Đồ án môn học: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠKHÍ là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức củacác môn học như : Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ

kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế vàlàm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ sốtruyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc, tăng mô men xoắn Vớichức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong cácngành cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu … Trong giớihạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc trục vít mộtcấp

Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộmôn, đặc biệt là thầy Đỗ Đức Nam, em đã hoàn thành song đồ án môn họccủa mình Do đây là đồ án đầu tiên của khoá học và với trình độ và thời gian

có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót xảy ra,

em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy trong bộ môn để em thêm hiểubiết hơn về hộp giảm rốc trục vít cũng như các kiến thức về thiết kế các bộhộp giảm tốc khác

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viªn thiÕt kÕD¬ng Trung Kiªn(líp C§T2- K54)

§å ¸n thiÕt kÕ c¬ khÝ

Đề số: 1 - 27 THIếT kế hệ dẫn động thang máy

Số liệu đầu vào :

1 Trọng tải: Q1= 700 kg = 7000 N

2 Khối lượng cabin G = 600 kg = 6000 N

3 Vận tốc cabin V = 30 m/ph = 0,5 m/s

4 Thời gian phục vụ Lh = 30000 giờ

5 Gúc ụm cỏp trờn puly ma sỏt độ

1 Công suất yêu cầu

a Công suất yêu cầu trên trục puly ma sát

4366.0,5

2,183

1000 1000

d pl

F v

F = (1 ) 1 (1 0, 42).7000

4366 1.0,93

g

Q a

Trong đó trị số của các hiệu suất trên đợc tra trong bảng 2.3 với:

ηk: hiệu suất của khớp nối, ηk=1;

ηol: hiệu suất của cặp ổ lăn, ηol=0,995;

ηtv: hiệu suất của truyền trục vít một cấp

- Chọn cáp theo hệ số an toàn

 Lực kéo đứt yêu cầu

Sd,yc=Z S p = 4660.12 55920 = (N)

 Tra bảng 2.3 Bảng thông số cáp thép của hãng KONE

Điều kiện : Sđ ≥ Sd,yc

⇒ dc = 12 mm

- Chọn đờng kính trục puly D ≥ 40dc =40.12 = 480 (mm)

b Tính số vòng quay trục puly

n u n

Chọn ut = 35,05

b Xác định thông số động học trên hộp giảm tốc

• Tốc độ quay của các trục

n1=ndc=701 (v/ph)1

2

701

20 35,05

tv

n n u

• Công suất trên các trục

P2 = Ppl=2,183 (KW)

2 1

2.183 2,7420,8.0,995

701

p

T2= 6 2 6 2,183 9,55.10 9,55.10 1042382,5

20

p

PHầN II : THIếT Kế Bộ TRUYềN

A đầu vào

- Moomen xoắn trên trục bị động : T2 = 1042382,5 (Nmm)

- Số vòng quay tren trục chủ động: n1 = 701 (v/ph)

- Tỉ số truyền : u=utv = 35,05

- Tuổi thọ yêu cầu : Lh = 30000 giờ

- Quan hệ giữa các chế độ tải :

Tck = 3(t1 + t2) = 3(2,4 + 2,8) = 15,6 min2

1 2 1

1

2,8 7 2,4 6 0,7

2,5

m

t t Q Q Q Q

2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít

a ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]

Với vs = 3,2 m/s và bánh vít đợc lam bằng đồng thanh không thiếcnên tra bảng 7.2 ta có :

- [σH]= 220 (MPa)

- Trục vít đợc làm bằng thép tôi

b ứng suất uốn cho phép

ta có :[σF ] = [σFO]KFLTrong đó :[σFO] : ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ :

[σFO] = 0,16 σb= 96 (MPa)

KFL Hệ số tuổi thọ :

10 0,825,8.10

c øng suÊt cho phÐp khi qu¸ t¶i

Víi b¸nh vÝt lµm b»ng §ång thanh – s¾t – niken БpA ЖH 10 – 4– 4

1

71 35,5 2

tv

Z u Z

Chän q s¬ bé q= (0,25 0,3) ÷ Z2 = (17,75 ÷ 21,3)

Tra b¶ng 7.3 ta chän q = 20Víi vs= 3,2 m/s chän s¬ bé CCX 8

Vs =3,2 m/s vµ CCX 8 tra b¶ng 7.7 chän KHv = 1,2Chän s¬ bé : K Hβ= ⇒ 1 K H =K Hβ.K Hv = 1,2

III TÝnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc :

2 2 3

2

2 2 3

170 [ ]

170 1042382,5.1,2

H w

2 2.180 3,96

20 71

w a m

q z

Chọn m =4Tính lại khoảng cách trục:

aw=0,5m(Z2 +q)=0,5.4.(71+20) = 182 (mm);

Chọn aw= 185 mmTính hệ số dịch chỉnh:

u

Với Z2 = 72 ta có hệ số dịch chỉnh: x = 0,25 mm

IV Tính kiểm nghiệm

1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

w s

w

d n

Vậy với Vs = 3,02 m/s tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác : 8 cho

bộ truyền trục vít Do đó tra bảng 7.7 ⇒ KHv = 1,2

Nh vậy vật liệu đã chọn cho bánh vít phù hợp với điều kiện làm việc; và có[σH]=220 (MPa)

⇒ Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.

2 Kiểm nghiệm độ bền uốn.

- Chiều rộng bánh vít (bảng 7.9)

Ta có Z1 = 2 ⇒ ≤b2 0,75.d a1

1 2

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giam tốc ( Aq ≈ 0,3A)

,,Trong đó :

P1 công suất trên trục vít P1 = 2,742 (KW)

Kt hệ số tỏa nhiệt Kt = 15 W/(m

2 0C)

Ta có:

t0 - nhiệt độ môi trờng xung quanh : t0 =28

0C[td] - nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu : do trục vít đặt dớinên [td] = 90

0

C

ψ- Hệ số đến sự thoát nhiệt xuống đáy hộp : ψ =0,3

β − hệ số giam nhiệt do làm việc ngắt quãng :

2 1

1 2

15,6 3,62,4 0,7.2,8

ck Q Q

t

+ +

2 1

0

1000(1 ) 1000(1 )2,742

0,131 (1 ) ([ ] ) 15(1 (90 28)

(Tính tại trạng thái nguy hiểm nhất là trạng thái đầy tải và đang đi xuống )

a Chọn phanh thủy lực loại YWZ cùng bơm thủy lực là MYT 1

b Tính mô men phanh

1 2

5077,8 1

Hệ số quá tải khi thử tải : Stt = 1,2

- Đờng kính tính toán của puly : D = 480 mm

- Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc – gia tốc tại thời điểmphanh : kph = 2

- Ký hiệu :YWZ 150/25

- Mô men phanh cho phép : T = 100 (Nm)

- Đờng kính phanh : Dph = 150 mm

- Mô mem xoắn cho phép truyền đợc: Tkn = 250 (Nm)

- Đờng kính cho phép nối :d1, d2 = 30, 32, 35, 38

- L = 82 mm

- L1= 60 mm

- Dờng kính bánh phanh D0 = 160 mm

- Mô dun và số răng : mph = 2,5, Zph = 30

3 Kiểm nghiệm khớp nối.

Mô men tính toán cần truyền qua khớp nối: Tt = k.TdcTrong thang máy chọn hệ số làm việc: k = 4

D

Với : αT = 0,2

II Tính toán thiết kế trục.

1 Thiết kế trục I, II.

2

1042382,5 55,80,2[ ] 0,2.30

b01 = 21 mm, b02 = 31 mm

b Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc trục vít.

10 10

Trôc I

Trôc II

c Xác định các đờng kính và chiều dài các đoạn trục.

Trục I Chọn chiều dài mayơ nửa khớp nối lm = 120 mm

11

2

70,4 ( ) 2647,83.152 7238,77.

Biểu đồ mô men :

e Tính đờng kính trục tại 2 tiết diện

Tại mặt cắt m – m : lấy bằng đờng kính chân ren trục vít :

dm – m = 70,4 mmTại mặt cắt n – n :

III Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi

Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn các điều kiện sau:

2 2

j j j

− σ

− τ

σ σ

σ = −

2

min maxj j mj

σ σ

Với M j là mômen uốn tổng tại tiết diện j trên chiều dài trục

Vì trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch

−

−

+ ψ ;ψ σ τ hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đền độ

bền mỏi : tra bảng 10.7[I]

0,05 0

σ τ

ψ =

ψ =+ Kσdj;Kτdj là các hệ số, xác định theo :

K x dj

y K x dj

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

ε σ

ε τ

+ −

= + −

3

.70,4 32

Các trục đợc gia công bằng máy tiện, và đợc mài nhẵn nên tại các tiết diện

có mặt cắt nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,32ữ0,16 do đó : Kx = 1

2,16 1

K x d

y K x d

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

1,64

k k

σ σ

τ τ

= ε

= ε

Do đó :

( 1) (2,06 1 1)

2,06 1

( 1) (1,64 1 1)

1,64 1

K x d

y K x d

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

ε σ

ε τ

Chọn chiều dài then l = 60 mm

o Kiểm nghiệm độ bền then

2 2.37355,35

2,87 [ ] 60 40.65.10

HÖ sè thùc nghiÖm e = 1,5.tanα =1,5 tan10,83 0,29 =

o KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng t¶i cña æ

Lh là thời hạn sử dụng (giờ)Khả năng tải động yêu cầu với ổ lăn:

718,35.1261,8 7762,46

yc d

37,8

yc d

0 11

α =

o vẽ sơ đồ ổ lăn ( sử dụng ổ lăn chữ O)

o tính e:

0 1,5.tan tan11 0,29

n L

L = = (triệu vòng quay)Khả năng tải động yêu cầu đối với ổ lăn:

15925,34.1261,8 135639,49 135,64

yc d

yc d

104

yc d

T d

τ

= lấy [ ] 22 28 [ ] τ = ữ > τ trục I ⇒ [ ] 25 τ =

3 2

1043282,5 59,30,2.25

sb d

2 Chọn ổ lăn tại các nút 0 và 2

Chọn ổ đũa côn ký hiệu 7612 cỡ nhẹ có d = d0 = 60 mm

ổ đũa côn có D = 130 mm; B = 46 mm

- Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lợng nhỏ

- Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32.Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục để việc lắp ghép đợc dễdàng

Chiều cao, h

Độ dốc

e =(0,8 ữ 1)δ = 7,2 ữ 9, chọn e = 8 mm

h < 5.δ = 45 mmKhoảng 2o

Đờng kính:

Bulông nền, d1 d1 = 0,04.a+10 = 0,04.185 + 10 =17,4

⇒ d1 =M18 Bulông cạnh ổ, d2 d2 = 0,7.d1 = 0,7 18 = M14

Bulông ghép bích nắp và thân,

d3

d3 = (0,8ữ 0,9).d2 ⇒ d3 = M12 Vít ghép lắp ổ, d4 d4 = (0,6 ữ 0,7).d2⇒ d4 = M10

Vít ghép lắp cửa thăm dầu, d5 d5 =( 0,5 ữ 0,6).d2⇒ d5 = M8

Mặt bích ghép nắp và thân:

ChiÒu dµy: Khi kh«ng cã phÇn

Khe hë gi÷a c¸c chi tiÕt:

Gi÷a b¸nh r¨ng víi thµnh trong

4 C¸c chi tiÕt phô

d.Nót th«ng h¬i

A=27x2; B=15mm; C=30mm; D=15mm; E=45mm; G=36mm; H=32mm;K=4mm; L=10mm; M=8mm; N=22mm; O=6mm; P=32mm; Q=18mm;R=36mm; S=32mm;

e Que thăm dầu

để kiểm tra mức dầu chọn nh hình 18 11c [II]/96, kết cấu nh hình 18.11d [II]/96

Phần V: BôI trơn hộp giảm tốc

1 Bôi trơn bộ truyền

Do vận tốc nhỏ nên chọn phơng pháp ngâm các bánh răng trong hộp dầu ,chọnmức dầu cao nhất ngập đến đơng kính chân của trục vít Chọn loại dầu côngnghiệp 45 có độ nhớt của dầu ở 500 là 165 ( tra bảng 18-12 [II]/100 với vận tốctrợt v < 5 (m/s) chế độ làm việc va đập nhẹ

2 Bôi trơn ổ lăn

Do vận tốc nhỏ nên chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ , theo bảng 15-15a [II]/45 với

số vòng quay n = 300 ữ1500 v/ph với ổ đũa côn một dãy ta chọn loại mỡ T , mỡchứa khoảng 2/3 khoảng trống bộ phận ổ

3 Lắp bánh răng lên trục

để lắp bánh răng lên trục ta dùng then bằng và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịutải trọng nhẹ và va đập nhẹ

Phần VI:bảng thống kê các kiểu lắp

D k

es 0,018; 0,002

EI ei

H k

es 0,028; = ei = 0,003

65 6

H k

∅ ES=0,03;EI=0es 0,021;= ei =0,002

45 6

E k

∅ ES=0,089;EI=0,05es 0,018;= ei =0,002

ổ đũa côn với trục II ∅60 6k es 0,021; = ei = 0,002

Tài liệu tham khảo

1 Chi tiết máy ,tập I và II :

Nguyễn Trọng Hiệp Nhà xuất bản giáo dục - 2001

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I va II

PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Nhà xuất bản giáo dục - 2000

2 Hớng dẫn làm bài tập dung sai

PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng Trờng ĐHBK Hà Nội – 2000