HGT phân đôi cấp nhanh

Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục.. Qua quá trình làm đồ án môn học giúp cho sinh viên hiểu biết rõ hơn về các chi tiết máy móc, các lọai động cơ và nhiều loại

1

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

-o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Học viên thực hiện: Lê Văn Pháp (Nhóm trưởng)

2

Mục lục

Trang

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7

Chọn động cơ điện 7

1.2 Phân phối tỷ số truyền 8

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 13

2.1 Thiết kế bộ truyền xích ống con lăn 13

2.1.1 Chọn số răng đĩa xích dẫn 13

2.1.2 Xác định các thông số xích 13

2.1.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền 15

2.1.4 Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục 16

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 18

2.2.1 Thông số kĩ thuật 18

2.2.2 Tính toán cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng ) 22

2.2.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng) 33

2.2.4 Kiểm nghiệm điều kiện bôi dầu 44

kPHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC – THEN – KHỚP NỐI 45

3.1 Thiết kế trục 45

3.1.1 Chọn vật liệu 46

3.1.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 46

3.1.3 Xác định trị số và chiều các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục 50

3.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 64

3.4 Chọn khớp nối 70

PHẦN IV: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN 71

4.1 Trục 1 71

4.1.1 Chọn loại ổ 71

4.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ 73

4.2 Trục 2 73

3

4.2.1 Chọn loại ổ 73

4.2.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa trụ ngắn đỡ 75

4.3 Trục 3 75

4.3.1 Chọn loại ổ 75

4.2.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ 77

PHẦN V: CHỌN CHI TIẾT PHỤ, THIẾT KẾ VỎ HỘP,

BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 78

5.1 Thiết kế vỏ hộp 78

5.2 Các thông số của một số chi tiết phụ khác 80

5.2.1 Bulông vòng 80

5.2.2 Chốt định vị 80

5.2.3 Nắp quan sát 81

5.2.2 Nút tháo dầu 81

5.2.3 Nút thông hơi 81

5.2.6 Que thăm dầu 82

5.3 Bôi trơn 82

5.3.1 Bôi trơn các bộ truyền trong hộp giảm tốc 82

5.3.2 Bôi trơn ổ lăn 83

5.4 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 83

5.5 Kết cấu bánh răng 85

5.6 Mối ghép ren 86

5.8 Bảng đặc tính hộp giảm tốc 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Ngành đào tạo: Ô tô

Giáo viên hướng dẫn: Thượng tá, ThS Phạm Hồng Thanh

Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:

ĐỀ BÀI

Đề số 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số:01

5

Hệ thống dẫn động băng tải gồm:

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc hai cấp nhanh; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Xích tải

Thời gian phục vụ L=4,5 năm;

Số ngày làm việc trong một năm: 280 ngày;

Số ca làm việc trong ngày: 2 ca;

t1=19 (giây); t2=27 (giây) ; t3=45 giây;

3 Nội dung chính của thuyết minh

+ Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

6

LỜI MỞ ĐẦU - -

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thức này cũng như các kiến thức

đã học ở trường để giải quyết các vấn đề thường gặp ở thực tế

Đồ án môn học chi tiết máy đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo

để trở thành một người kỹ sư Qua quá trình làm đồ án môn học giúp cho sinh viên hiểu biết rõ hơn về các chi tiết máy móc, các lọai động cơ và nhiều loại máy khác Qua làm

đồ án môn học giúp cho sinh viên hiểu biết hơn trong các môn học tiếp theo đồng thời nâng cao khả năng vận dụng những kiến thức này vào để làm đồ án cũng như công tác sau này

Là một học viên đào tạo sỹ quan tại trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự, trong thời gian làm đồ án môn học chúng tôi được nhận đề tài thiết kế hệ thống dẫn động băng tải Đây là lần đầu tiên làm đồ án môn học cũng không tránh khỏi sự bỡ ngỡ, nhờ có sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Phạm Hồng Thanh mà chúng tôi đã hoàn thành đồ án môn học

Trong quá trình làm đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót do trình độ hiểu biết còn hạn chế và cũng do bản thiết kế của tôi là lý thuyết nhưng trong thực tế còn nhiều hạn chế Vậy chúng tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy và các bạn để chúng tôi có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng như làm đồ án môn học tiếp theo

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Hồng Thanh đã tận tình hướng dẫn những vấn đề thắc mắc của chúng tôi để chúng tôi có thể hoàn thành đồ án môn học này

7

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

Chọn động cơ điện

Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy Trong trường hợp dung hộp giảm tốc và động cơ biệt lập, việc chọn đúng loại động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn

và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việc củ thể của thiết bị cần được đẫn động

1.1.1 Công suất sơ bộ của động cơ:

 Xác định tải trọng tương đương

+ Công suất ra trên trên trục công tác:

8765.1,09

9,554

t lv

td lv

i

T t T

 Xác định hiệu suất của bộ truyền

Hiệu suất bộ truyền tra bảng 2.3 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ trục

Chọn: - hiệu suất bộ truyền xích (để hở): ηx=0,93

- hiệu suất của các cặp bánh răng: ηbr=0,98

- hiệu suất của ổ lăn: ηol=0,995

- hiệu suất của khớp nối: ηkn=0,0995

- Hiệu suất chung của hệ thống:

8

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: u sb n u u lv .x hgt

 Số vòng quay trục làm việc (công tác):

Đối với xích tải:

1.2 Phân phối tỷ số truyền

 Tỷ số truyền chung cho toàn hệ thống

1458

46,593

31, 292

dc lv

x hgt

n u

u

u u

9

- Cộng suất trên các trục (lý thuyết)

3

3 2

10,325

10,5880,995.0,98

10,588

10,8580,995.0,98

10,858

10,9130,995.1

1458 /1458

360 /4,05

360

121, 21 /2,97

121, 21

31, 216 /3,883

u n

n



Trong đó: Pi là công suất các trục

ni là số vòng quay trên các trục Nên mômen xoắn T các trục:

36010,325

121, 219,55

dc dc

n P

n P

n T

Bảng 1.1 là bảng thể hiện các giá trị lý thuyết trên thực tế chúng ta chọn động cơ

4A132M4Y3 có công suất 11 (kW) nên các giá trị thực tế là:

1458 /1458

360 /4,05

360

121,21 /2,97

145810,9459,55.10 9,55.10 71690,501

145810,6729,55.10 9,55.10 283104, 444

360

10, 4079,55.10 9,55.10 819955,862

121, 21

dc dc

dc

P

n P

n P

n P

13

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Thiết kế bộ truyền xích ống con lăn

Xích ống – con lăn gọi tắt là xích con lăn về kết cấu giống như xích ống, chỉ khác phía ngoài ống lắp thêm con lăn, nhờ đó có thể thay thế ma sát trượt giữa ống và răng đĩa Kết quả là độ bền mỏi của xích con lăn cao hơn xích ống, chế tạo nó không phức tạp bằng xích răng, do đó xích con lăn được sữ dụng khá rộng rãi

Khi thiết kế bộ truyền ta cần biết các thông số sau: P 3 , n 3 ,u 3

z u z

Z K

2.1.4 Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

- Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích:

17

1

1

1800,5 cotg 38,1 0,5 cotg 296, 248

r m

Trong đó: km – hệ số kể đến trọng lượng xích: km=1,05 (khi bộ truyền nghiêng một góc > 40 )

18

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ

Truyền động bánh răng dung để truyền động giữa các trục, thông thường có kèm theo sự thay đổi về trị số và chiều của vận tốc hoặc mômen

2.2.1 Thông số kĩ thuật

- Thời gian phục vụ: L=4,5năm

Quay 1 chiều tải va đập nhẹ, số ngày làm việc trong năm (280 ngày /năm), số ca làm việc trong ngày (2 ca /ngày), một ca làm việc 8h

+ Bánh răng chủ động: thép 45, tôi cải thiện, độ rắn HB 241 285 có giới hạn bền :

20

+ Theo công thức 6.7 

193

N



(KHL - hệ số tuổi thọ, mH - bậc của đường cong mỏi mH= 6 HB 350

+ Ta thấy: NHE1>NHO1 do đó KHL1=1

Tương tụ: NHE2>NHO2 do đó KHL2=1

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

+ Theo công thức 6.1  

193

a

ta sơ bộ xác định

+ Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo công thức 6.12 

195

FE i h

i

T

t T

N



22

(KFL - hệ số tuổi thọ, mF - bậc của đường cong mỏi mF= 6 HB 350

Ta thấy NFE1>NFO1 do đó KFL1=1

 Ứng suất quá tải cho phép

 Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép :

2.2.2 Tính toán cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng )

Thiết kế bộ truyền cấp nhanh với các thông số như sau:

+ Công suất P1=10,945 kW

:

 

1 3

1

.2

H a

T K

- Ka : hệ số phụ thuộc và vật liệu của cặp bánh răng và loại răng

- T1 : mômen xoắn trên trục bánh chủ động - Nmm

-  H : ứng suất tiếp xúc cho phép - MPa

- u: tỉ số truyền

- ba w

w

b a

  : các hệ số, trong đó bw là chiều rộng vành răng

- K H: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc

24

- Theo công thức 6.16 

1

97 bd 0,5.ba.(u 1) 0,5.0,3(4,05 1) 0,758 dựa vào bảng 6.7 

.71690,501

.1,1082

509,091 4,05.0,3

H a

T K

z u z

2 ( 1)2

t

cos Z

26

Z- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:

+ Hệ sô trùng khớp dọc

0 1

.sin a sin 160.0,3.sin(31,788 )

Ta có Đường kính vòng lăn bánh nhỏ

27

1 1

63,530

1 4,037 1

w m

28

1 1

3,420.(160.0,3).63,530

2 2.71690,501.1,108.1,08

H Hv

v b d K

2

2 ( 1)2

.71690,501

a

   H ' H Z Z K V R xH 509,091.0,995.0,95.1 481, 218 MPa

Như vậy từ (1) và (2) ta có H  H  , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc

2.2.2.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo công thức 6.43 

1108

29

1 F1 F

1

2 .Y K Y Y2

a

hoặc 6.38  

1105

b

0,6791,472

Đối với bánh răng bị động: YF2=3,6

F F

v b d K

1

2 .Y K Y Y2

.71690,501

1

91 và 6.2  

193

a

   F1 ' F1 Y Y R SK xF 257,1.1.1,03.1 264,813 MPa 44,886MPa

32

   F2 ' F2 Y Y F S K xF 246,9.1.1,03.1 254,307 MPa43,910MPa

Vậy đảm bảo độ bền uốn

2.2.2.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải

 Fmax1 F1K qt 44,886.1,8 80,795 F1 max 464 MPa

 Fmax 2 F2K qt 43,910.1,8 79,038 F2 max 360 MPa



2.2.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng)

Thiết kế bộ truyền cấp chậm với các thông số như sau:

34

2.2.3.1 Chọn vật liệu

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250 HB, ch1 580MPa

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240 HB, ch2 450MPa

1

97 bd  0,5 ba( u   1) 0,5.0,4(2,97 1) 0,794   tra bảng 6.7 

500 2,97.0, 4

4

H a

a z

m

z u z

2.2.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

+ Theo công thức 6.1  

193

b w

1,76sin 2 sin(2.20)

Ở đây b=00 - góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

Z- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:

37

KH – hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc - theo công thức 6.39 

1106

v b d K

 

2

2 1

2

2 ( 1)

.2.283104, 444.1, 216.(3 1)

a

39

   H ' H Z Z K V R xH 500.0,995.0,9.1 447,75 MPa (2)

Như vậy từ (1) và (2) ta có H  H  , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc

2.2.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

- Ứng suất uốn cho phép:

 1

450.1

257,1 1,75

2 .Y K Y Y

n

T F

12,359.(200.0,4).100

2 2.283104,444.1,03.1,37

F Fv

v b d K

b

0,5571,795

Đối với bánh răng bị động: YF2=3,6

41

2 F1 F 1

1

2 .Y K Y Y

.2.283104, 444.3,65.1,586.0,557.1

76,071200.0, 4.100.3

1

91 và 6.2  

193

a

   F1 ' F1 Y Y R S K xF 257,1.1.1,03.1 264,813 MPa 76,071MPa

   F2 ' F2 Y Y F S K xF 246,9.1.1,03.1 254,307 MPa75,029MPa

Vậy đảm bảo độ bền uốn

2.2.2.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải

 Fmax1 F1K qt 76,071.1,8 136,928 F1 max 464 MPa

42

 Fmax 2 F2K qt 75,029.1,8 135,052 F2 max 360 MPa

1 1

2 2

2,5 100 2,5.2 952,5 300 2,5.2 295

f f

đỉnh răng da1=68,235mm da2=261,176mm da1=104mm da2=304mm Đường kính

đáy răng df1=57,647mm df2=250,587mm df1=95mm df2=295mm

44

2.2.4 Kiểm nghiệm điều kiện bôi dầu

- Bánh răng trụ răng nghiêng cần ngâm hết chiều cao răng hr và tối thiểu là 10mm

- Mức cao nhất của dầu không vượt quá 1

Vậy đảm bảo điều kiện bôi trơn

Chỉ tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục là độ bền, ngoài ra là độ cứng

và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động

Thiết kế trục số 1 với các thông số như sau

46

+ Mômen xoắn T trên trục dẫn: T2=283104,444 Nmm

+ Modun pháp của bánh răng nghiêng: mn=2mm;

Dùng thép 45 thường hóa có b 600MPa ,   1530MPa

3.1.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

- Đường kính trục sơ bộ: d  3T / 0, 2   

Khoảng các từ mặt mút của chi tiết quay đến thành hộp: k18 15

Khoảng các từ mặt mút của ổ lăn quay đến thành trong của hộp: k2 5 15 Khoảng các từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 (10 20)

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: h n 10 20

Chiều dài mayơ khớp nối:l mkn 1, 4 2,5d1 1, 4 2,5 25 35 62,5mm Chiều dài mayơ đĩa xích:l mx 1, 2 1,5 d3 1, 2 1,5 60 72 90mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục 1:l m13 48mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục 2:l m2148mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng thẳng trên trục 2: l m22 80mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng thẳng trên trục 3: l m32 80mm

48

Hình 3.1 Sơ bộ hộp giảm tốc cấp nhanh

Giải hệ phương trình trên ta có: R Bx 1229,664 ;N R Ax 627,274N

Hình 3.2 Biểu đồ mômen và kết cấu trục vào

Nên đường kính tại vị trí đặt ổ lăn B theo đường kính ổ lăn tại A

- Mômen tương đương tại vị trí lắp bánh răng 1’ :

74316,073

22,8120,1 0,1.63

85508, 277

24,0680,1 0,1.63

220,1 0,1.63

td A

62085,795

21, 4400,1 0,1.63

td kn

Vậy chọn d5=25mm

- Theo bảng 9.1  

1173

a

o đường kính trục Ф34

o chiều cao then t2=3,3 mm

o Đường kính vòng đáy bánh răng:

283104, 4442

1103,850 20

3

2 2.283104,444

5662,089100

57

Hình 3.3 Biểu đồ mômen và kết cấu trục trung gian

Đường kính tại vị trí đặt ổ lăn D lấy theo đường kính tại ổ lăn C

- Mômen tương đương tại vị trí lắp bánh răng 2’

479866, 256

43,9570,1 0,1.56,5

o đường kính trục Ф38

o chiều cao then t2=3,3 mm

o Đường kính vòng đáy bánh răng:

o chiều cao then t2=3,8 mm

o Đường kính vòng đáy bánh răng:

61

- Các lực tác dụng lên bánh răng

3 4

4

2.T 2.819955,862

5466,372300

62

Hình 3.4 Biểu đồ mômen và kết cấu trục ra

Đường kính tại vị trí đặt ổ lăn E ta chọn theo đường kính tại vị trí lắp ổ lăn F

- Mômen tương đương tại vị trí lắp bánh răng 4

4

0,75.T311469,17 529636,8 0,75.819955,862 939028,165

951434,994

57, 4200,1 0,1.49,6

td F

M



52,3130,1 0,1.49,6

a

o đường kính trục Ф70

o chiều cao then t2=4,4 mm

o Đường kính vòng đáy bánh răng:

ta không nên gia công bánh răng liên tục

3.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Với thép 45 cób 600MPa, ta có:

Giới hạn mỏi uốn 1 0,436b 0,436.600261,6MPa,

Giới hạn mỏi xoắn1 0,581 0,58.261,6 151,728MPa ,

- Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng,

do đó biên độ ứng suất pháp a j tính theo công thức10.22 

1

196 ,và trị số trung bình của ứng suất phápm j0

- Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó

và trị số trung bình của ứng suất tiếp m jbằng biên độ ứng suất tiếp a j mj aj tính theo công thức 10.23 

1

196

- Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục:

Dựa vào kết cấu trục trên các hình 3.1, 3.2 và 3.3 và biểu đồ mômen tương ứng, có thể thấy các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi: Trên trục 1 đó là vị trí lắp khớp nối, bánh răng 1 và ổ lăn A

Trên trục 2 đó là vị trí lắp bánh răng 2 và 3,

Trên trục 3 đó là vị trí lắp bánh răng 4, đĩa xích và ổ lăn F

- Chọn lắp ghép: các ổ lăn lắp lên ổ trục theo k6, lắp bánh răng, đĩa xích (lắp 2 then đặt cách nhau 1800), khớp nối theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước của then, trị số của mômen cản uốn và mômen cản xoắn ứng với các tiết diện trục như sau: