Đồ án ngyên lí chi tiết máy đề 3 phương án 10 spkt

PHẦN III: BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC1... Các thống số cơ bản của trục đàn hồi Moment xoắn lớn nhất có thể truyền được cp... Chọn vật liệu chế tạo trục và tính sơ bộ đường kính trục Chọn vật

PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

ct lv

i

P t P

ηk : hiệu suất khớp nối

ηol : hiệu suất ổ lăn

ηbr : hiệu suất bánh răng

ηx : hiệu suất bộ truyền xích

Tra từ tài liệu TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí , bảng 2.3 , trang 19 , ta có :

ct

ct c

P P



kW

- Tính số vòng quay sơ bộ

Số vòng quay trên trục công tác là : nlv = 54

Chọn sơ bộ tỉ số truyền : usb = uh ux = 12.2,2 = 26,4

Trong đó : uh : tỉ số truyền của hộp giảm tốc

ux : tỉ số truyền của bộ truyền xích

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ : nsb = usb.nlv = 26,4 54 = 1425,6 (v/ph)

 Ta chọn động cơ

- Số hiệu động cơ : 4A100L4Y3

- Công suất danh nghĩa : 4,0 (kW)

- Số vòng quay trục đông cơ : 1420 (v/ph)

- Đường kính trục động cơ : 28 (mm)-

k dn

T

T : 2,0-

II Phân phối tỉ số truyền

- Tỉ số truyền thực

ut =

dc lv

n

n = 1420 54 = 26,3

Chọn tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc : ung = ux = 2,2

Tỉ số truyền trong hộp giảm tốc :

u u u

- Tính số vòng quay trên các trục

Số vòng quay trên trục 1 :

0 1 01

1420

14201

n n u

1420

364,1023,9

n n u

364,102

121,3673

n n u

(v/ph)

- Công suất trên các trục

Công suất trên trục 3

3 34

3,85 0,99.0,97

lv

ol x

P P

  

(kW) Công suất trên trục 2

3 2 23

3,85 3,85

3,97 0,99.0,98

ol br

P P

  

(kW) Công suất trên trục 1

2 1 12

3,97 3,97

4,09 0,99.0,98

ol br

P P

  

(kW) Công suất trên trục động cơ

1 01

4,09 4,09

4,13 0,99.1

dc

ol k

P P

  

(kW)

- Moment xoắn trên các trục

Moment trên trục động cơ

9,55.10 9,55.10 3,92

26363,381420

ctdc dc

dc

P T

n

(N.mm)Moment trên trục 1

1 1

1

9,55.10 9,55.10 4,09

27506,691420

P T

n

(N.mm)Moment trên trục 2

2 2

2

9,55.10 9,55.10 3,97

104128,78364,102

P T

n

(N.mm)Moment trên trục 3

3 3

3

9,55.10 9,55.10 3,85

302944,79121.367

P T

n

(N.mm)Moment trên trục làm việc

9,55.10 9,55.10 3,7

654351,8554

lv lv

lv

P T

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

- Các thông số làm việc của bộ truyền

Công suất trên trục dẫn : P1 = 3,85 (kW)

Số vòng quay trên trục dẫn : n1 = 121,37 (v/ph)

Tỉ số truyền bộ truyền xích : u = 2,2

Moment xoắn trên trục dẫn : T = 302944,79 (N.mm)

- Điều kiện làm việc của bộ truyền

Tải trọng va đập

Trục đĩa xích điều chỉnh được

Làm việc 2 ca

Bôi trơn nhỏ giọt

1 Chọn loại xích : Xích ống con lăn

2 Chọn số răng đĩa xích dẫn : z1 29 2 u24,6 => Chọn z1 = 25 (răng)

Số răng đĩa xích bị dẫn : z2 u z 125.2,2 55 => Chọn z2 = 55 (răng)

kdc 1 Trục đĩa xích điều chỉnh được

kbt 1,3 Bôi trơn nhỏ giọt, môi trường làm việc có bụi

50

0, 41121,37

1 .P 1,95.1.0, 41.3,85

3,081

z n t

Theo bảng 5.5 [trang 81 sách TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí] , với n01 =

50(v/ph) Chọn bộ truyền xích có bước xích p = 25,4 (mm) thõa mãn điều kiện độ bền mỏi Pt ≤ [Pt] = 3,2 (kW)

v

N

1 1 1

Vậy bộ truyền xích đảm bảo điều kiện bền

7 Đường kính đĩa xích : Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 sách TTTK

kd = 1 hệ số phân bố tải trọng động giữa các dãy , xích 1 dãy (5.5 )

A = 180 diện tích mặt tựa bản lề , tra bảng 5.12 [87, sách TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí)

9 Lực tác dụng lên trục

Fr = kx.Ft = 1,15.3007,8 = 3458,97 (N)

Trong đó bộ truyền đặt nằm ngang , kx = 1,15

10 Bảng số liệu tính toán

Số liệu đầu vào

+ Công suất trên trục dẫn : P1 = 3,85 ( kW)

+ Số vòng quay trên trục dẫn : n = 121,37 (v/ph)

+Tỉ số truyền của bộ truyền xích : u = 2,2

Kết quả tính toán

PHẦN III: BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC

1 Thông số đầu vào

Công suất trên trục dẫn : P1 = 4,09 (kW)

Ứng suất tiếp xúc cho phép

0 [ ] = HLim HL.Z Z K

H

K S





Trong đó : HLim0 : giới hạn bền mỏi của mặt răng ứng với số chu kì cơ sở

N N

c : Số lần ăn khớp của bánh răng trong 1 vòng quay

n : số vòng quay của bánh răng (v/ph)

t: tổng số giờ làm việc Theo bảng 6.1 sách TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí

Có 0HLim = 2HB +70 , S = 1,1 H

Theo 6.4 trang 93 sách TTTK HTDĐCK chọn mH = 6NHO1 = 30.H HB2,41 = 30 2502,4 = 17.10 6

NHO2 = 30.H HB2,42 = 30 2302,4 = 14.10 6 0

1

HLim

 = 2HB1 +70 = 570 MPa0

2

HLim

 = 2HB2 +70 = 530 MPaNHE1 = 60.1.1420.34560 = 29.108

NHE2 = 60.1

14203.9 34560 = 755.106

Vì NHE > NHO nên lấy KHL = 1

F

K S





Trong đó : FLim0 : giới hạn bền mỏi uốn của mặt răng ứng với số chu kì

cơ sở

K : hệ số tuổi thọ FL

S : hệ số an toàn F

K : hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải FC

Y : hệ số ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng R

Y : hệ số ảnh hưởng độ nhạy vật liệu đối với tập trung S

0 1

FLim



= 1,8.250 = 450MPa

0 2

FLim



= 1,8.230 = 414MPaKFC = 1 vì tải đặt 1 phía (quay 1 chiều)

SF = 1,75 KFL = 1 ( vì NFO < NFE )

1 max 1[F ] 0,8ch 0,8.580 464MPa

.( 1)

.[ ]

H a

aw : khoảng cách trục

bw : chiều rộng vành răng (mm)

[H] = 482MPa : Ứng suất tiếp xúc cho phép(MPa)

1 3

.( 1)

.[ ]

H a

2

23, 46( 1)

a Z

94424

t

Z u Z

- Khoảng cách trục:

1 2 w

b H

t





b H

2

481

t

a d

u

w1 1

3,5760000

.1

2

H l Hv

H H

v b d K

T K  K 

 

với

w 0

F F F

F F

v b d K

T K  K 

Với vF = 9,4

F2= F1.YF2/YF1 = 89.96MPa < [F2]

 F1 = 97,46MPa < [F1]

 Thỏa điều kiện bền

Kiểm nghiệm quá tải

1 Thông số đầu vào

Công suất trên trục dẫn: P1 = 3,97 kW

Số vòng quay trên trục dẫn: n1 = 364,1 (v/ph)

Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm: u = 3

Moment xoắn trên trục dẫn: T = 52064,39 (N.mm)

Ứng suất tiếp xúc cho phép

0 [ ] = HLim HL.Z Z K

H

K S





Trong đó :

HLim0 : giới hạn bền mỏi của mặt răng ứng với số chu kì cơ sở

N N

c : Số lần ăn khớp của bánh răng trong 1 vòng quay

n : số vòng quay của bánh răng (v/ph)

t: tổng số giờ làm việcTheo bảng 6.1 sách TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí

Có 0HLim = 2HB +70 , S = 1,1 H

Theo 6.4 trang 93 sách TTTK HTDĐCK chọn mH = 6NHO1 = 30.H HB2,41 = 30 2422,4 = 15.10 6

NHO2 = 30.H HB2,42 = 30 2002,4 = 10.10 6 0

1

HLim

 = 2HB1 +70 = 554 MPa0

2

HLim

 = 2HB2 +70 = 470 MPaNHE1 = 60.1.364,1.52064,39 = 11.108

NHE2 = 60.1

14203.9 52064,39 = 379.106

Vì NHE > NHO nên lấy KHL = 1

K S





Trong đó : FLim0 : giới hạn bền mỏi uốn của mặt răng ứng với số chu kì

cơ sở

K : hệ số tuổi thọ FL

S : hệ số an toàn F

K : hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải FC

Y : hệ số ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng R

Y : hệ số ảnh hưởng độ nhạy vật liệu đối với tập trung S

0 1

FLim



= 1,8.242= 436MPa

0 2

FLim



= 1,8.200 = 360MPaKFC = 1 vì tải đặt 1 phía (quay 1 chiều)

SF = 1,75 KFL = 1 ( vì NFO < NFE )

2 max 2[F ] 0,8ch 0,8.450 360MPa

Xác định sơ bộ thông số cơ bản

- Tính khoảng cách trục

1 3

.( 1)

.[ ]

H a

.( 1)

.[ ]

H a

2 cos( )

26,62( 1)

n

a Z

81327

t

Z u Z

b H

2.cos 2.cos31,7

1,52sin(2 ) sin(2.23,7 )

b H

2

651

t

a d

u

w1 1

1,2460000

.1

2

H l Hv

H H

v b d K

T K  K 

 

với

w 0

Với H = 0,002 tra bảng 6.15 và g0 = 73 tra bảng 6.16 (sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)

63,3MPa < [F1] = 206MPaTra bảng 6.7

F F

v b d K

Góc nghiêng của răng β = 33,820

Kiểm tra điều kiện bôi trơn

Điều kiện bôi trơn với hộp giảm tốc bánh trụ 2 cấp

1 Mức dầu thấp nhất ngập 0,75 chiều cao răng vủa bánh lớn cấp nhanh

2 Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và mức dầu thấp nhất hmax – hmin = 10…15mm

3 Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bánh răng lớn cấp chậmTổng hợp 3 điều kiện trên thì để thỏa mãn bôi trơn ta phải thỏa mãn bất đẳng thức

Do đó hộp giảm tốc thỏa mãn điều kiện bôi trơn

Kiểm tra điều kiện chạm trục

104128,78

30,690,2.[ ] 0, 2.18

T d



chọn d2 = 35mm

Trục 1 1

∆L2

Trục 3 :

3 3

302944,79

42,30

0, 2.[ ] 0, 2.20

T d



chọn d3 = 45mmĐường kính đỉnh bảnh răng

mm8mm < ∆L2 < 11mm  ∆L2 =

2 3

2

a w

Vậy thỏa mãn điều kiện chạm trục

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

- Chọn khớp nối đàn hồi để nối trục Đường kính trục cần nối

dt = ddc = 28mm

Tt = k.T : là moment xoắn tính toán, với:

k là hệ số làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng 16.1 sách TTTK Hệ Dẫn Động Cơ Khí tập 2

- Kiểm nghiệm độ bền dập

3

2 2.39545,07

1, 24 [ ] 6.71.10.15

- Kiểm nghiệm độ bền chốt

39545,38.25

23, 20 [ ]0,1 0,1.10 71.6

d Các thống số cơ bản của trục đàn hồi

Moment xoắn lớn nhất có thể truyền được cp

II Tính sơ bộ trục

1 Chọn vật liệu chế tạo trục và tính sơ bộ đường kính trục

Chọn vật liệu chế tạo trục: Thép C45 tôi cải thiện để chế tạo trụcĐường kính sơ bộ của các trục :

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

- Chiều rộng sơ bộ của các ổ lăn trên các trục

Trục 1 : b01 = 17 mmTrục 2 : b02 = 21 mmTrục 3 : b03 = 25 mm

- Chiều dài mayơ của đĩa xích

lm2 = lm3 = lm4 = 1,3.d2 = 1,3.35 = 45,5 mmlm5 = lm6 = 1,3.d3 = 1,3.45 = 58,5 mm

- Chiều dài các khoảng cách (mm)

Trục 1 : l13 = 125,75 , l12 = - 62,75Trục 2 : l22 = 65,25, l23 = 125,75, l24 = 191Trục 3 : l32 = 65,25, l33 = 191, lc34 = 66,75

 l10 = l20 = l30 = 2.l23 = 251,5mm

3 Tính chọn đường kính các đoạn trục

Trục 1

a Tính phản lựcXét phản lực theo phương x

Theo công thức 10.16 tài liệu TTTK Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khítập 1

tdj j

M d





12 3

0.1.[ ]

td M



11 3

0.1.[ ]

td M



13 3

0.1.[ ]

td M

163319,62

29,590.1.[ ] 0.1.63

td M



23 33

23

199806,58

31,650.1.[ ] 0,1.63

td M

30.1.[ ]

tdj j

M d





32 33

31 30

0

1602,022

tdj j

M d





32 33

32

205513,12

31,950.1.[ ] 0.1.63

td M



33 33

33

364114,98

38,660.1.[ ] 0.1.63

td M



31 33

31

349355,08

38,130.1.[ ] 0.1.63

td M



Chọn đường kính theo tiêu chuẩn :d30 = 40mm

d32 = 40 mmd33 = 40 mmd31 = d34 = 40 mm

4 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

a)Với thép 45 có σb =600MPa,1

0,436 0,436.600 216,60,58 0,58.261,6 151,7

kì đối xứng do đó σaj tính theo (10.22), σmj = 0 Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động , do đó τmj = τaj tính theo (10.23)

b) Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục

- Dựa vào kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diên nguy

hiểm cần được kiểm tra độ bền mỏi:

Trục 1 : Tiết diện 10 và tiết diện 13 Trục 2 : Tiết diện 22 , 23 và 24 Trục 3 : Tiết diện 32 , 33 , 31

Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp ghép trên trục theo kiểu k6, lắp bánh đai,nối trục, bánh răng theo kiểu k6 kết hợp lắp then

Kích thước then (tra bảng 9.1b), trị số moment uốn và moment cảnxoắn (tra bảng 10.6 tài liệu TTTK Hệ Dẫn Động Cơ Khí ) ta có:Tiết diện Đường

- Xác đinh các hệ số Kσdjdj và Kτdjdj đối với các tiết dện nguy hiểm theo côngthức (10.25) và (10.26) :

- Không dùng các phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky=1.

- Theo bảng 10.12 tài liệu [I], khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng

suất tại rảnh then ứng với vật liệu có s = b 600MPa là k s =1,76,k t =1,54

-Theo bảng 10.10 tài liệu [I], ta có các thông số trong bảng sau:

Tiêt diện Đường kính trục d

- sj: là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

Theo công thức 10.20 tài liệu [1] :

1 aj

j

S s

- : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại j:

Theo công thức 10.21 tài liệu [1]:

1 .

j

s K

- Các trục hộp giảm tốc đều quay ,ứng suất tiếp thay đổi theo chu kì đối

xứng Dođó theo công thức 10.22 tài liệu [1]: σdjmj=0, σdjaj =σdjmaxj =Mj/ Wj

- Với Mj theo công thức 10.15 tài liệu [1]:

j

j

T W

d) Tính kiểm nghiệm độ bền của thenVới các tiết diện dung mỗi ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mốighép về độ bền dập theo (9.1) và độ bền cắt theo (9.2) Kết quả tínhtoàn như sau, với lt = 1,35d

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng dưới đây:

=> Các then đều thõa mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt.

 Kiểm nghiệm khả năng tải động:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0:

F r 0=√F x 102

+F2y 10

=√1500,962+208,572=1515,38(N )Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 1:

Vậy ta kiểm nghiệm với ổ chịu tải trọng lớn hơn Fr = Fr0 = 667 (N)

Theo công thức 11.3 tài liệu [1]:

Q = (V.X.Fr + Y.Fa).Kt.KdTrong đó:

Fr: Tải trọng hướng tâm (kN)

Fa: Tải trọng dọc trục

V: Hệ số kể đến vòng trong quay V = 1Kt: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ Kt = 1Kd: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, theo bảng 11.3 tài liệu [1]: Kd = 1,2X: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng X = 1 vì chỉ chịu lực hướng tâm

Y: Hệ số tải trọng dọc trục Y = 0 vì Fa = 0

=> Q = (V.X.Fr + Y.Fa).Kt.Kd =(1 1 1,0212 1 0) 1 1,2 1,23´ ´ + ´ ´ ´ = (kN)

Khả năng tải trọng động theo công thức 11.1 tài liệu [1]:

m d

C =Q L

Với m = 3LH: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Khả năng tải trọng động của ổ lăn được đảm bảo

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Ta có Fa = 0, theo công thức 11.19 tài liệu [1]

Qt1 = X0.Fr (X0 = 0,6 theo bảng 11.6 tài liệu [1]) = 0,6.1515,38 = 0,909 (kN)

Qt2 = Fr =0,440 (kN)Q0 = max[Qt1; Qt2] = 0,909(kN) < C0 = 7,94 (kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn được đảm bảo

 Kiểm nghiệm khả năng tải động:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0 và 1:

F r 0=F r 1=√F x 202

+F2y 20

=√2175,072

+493,2752=2230,30(kN )Lực dọc trục Fa đã bị triệt tiêu => Fa =0 (N); X = 1; Y = 0; vì vòng trong quay nên V = 1, nhiệt độ < 1050 C nên Kt = 1; Hộp giảm tốc có công suất tương đối nhỏ nên Kd = 1,2

Theo công thức 11.6 tài liệu [1] Tải trọng động quy ước:

Q = V.Fr.Kt.Kd =1.2,23.1.1,2=2,35 (kN)Khả năng tải trọng động quy ước xác định theo công thức 11.1 tài liệu [1]:

m d

 Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Ta có Fa = 0, theo công thức 11.19 tài liệu [1]

Qt1 = X0.Fr (X0 = 0,5 theo bảng 11.6 tài liệu [1]) = 0,5.1,959 = 0,98 (kN)

Qt2 = Fr =2863,9 (N) = 2,86 (kN)Q0 = max[Qt1; Qt2] = 2,23 (kN) < C0 = 2,83 (kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn được đảm bảo

3 Trục 3

- Vì tải trọng nhỏ và chỉ chịu lực hướng tâm do tổng lực dọc trục = 0, nên

ta sử dụng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ 0 và 1

- Với đường kính ngõng trục d30 = 40 (mm) Theo bảng P2.7 tài liệu [1] ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ 208 có d = 40 (mm); D = 80 (mm); Khả năng tải động

C = 25,6 (kN); Khả năng tải tĩnh C0 = 18,1 (kN)

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0 và 1:

m d

C = Q L =5030.3

√60.142,2 3000106 =14,8(kN )Thấy Cd = 14,8 (kN) < C = 20,1 (kN) nên khả năng tải động của ổ được đảm bảo

 Kiểm tra khả năng tải tĩnh:

Ta có Fa = 0, theo công thức 11.19 tài liệu [1]

Qt1 = X0.Fr (X0 = 0,6 theo bảng 11.6 tài liệu [1]) = 0,6.4,188 = 2,5 (kN)

Qt2 = Fr =4,188 (kN)Q0 = max[Qt1; Qt2] = 4,188 (kN) < C0 = 13,9(kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn được đảm bảo

PHẦN V : THIẾT KẾ VỎ HỘP

I Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc

- Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bảo đảm các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng

do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, chứa dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm

- Vật liệu là gang xám GX15 – 32

- Bề mặt ghép của vỏ hộp giảm tốc đi qua tâm các trục

- Nắp và thân được ghép bằng bulông

- Bề mặt ghép nắp và thân được mài hoặc cạo để lắp sít

- Mặt đáy hộp giảm tốc dốc về phía lỗ tháo dầu với độ dốc 2o

- Kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc với các kích thước cơ bản sau :

Chiều dày thành thân hộp e1 = 0,025.A + 3 = 6.75

Chọn e1 = 8 mm Chiều dày thành nắp hộp e2 = e1 + 3 = 11 mm

Chiều dày gân tăng cứng e3 = e2 = 11mm

d5 = 8mmChiều sâu lỗ ren lắp vít d4 y4 = (2,5÷4).d4 = (20÷32) mm

Chọn 30 mm