bài tập lớn nguyên lí chi tiết máy đề 5

I. Chọn động cơ: 1. Công suất trên trục công tác:  Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu: Lực vòng trên tải xích: 2F = 2400 (N). Vận tốc tải xích: V = 1 (ms). Số răng đĩa xích: Z = 11 (răng). Bước xích: P = 120. Số năm làm việc: a = 4 năm.  Đặc điểm của tải trọng: Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều. Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ. Sai số cho phép về tỉ số truyền Δu = (2÷3)% 2. Tính toán công suất hệ thống: Hiệu suất chung: η = ηđ.ηol4.ηBr2.ηnđ. Tra bảng 2.3 trang 19 ta có: ηđ = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền đại. ηol = 0.99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn. ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng. η = 1 : Hiệu suất nối trục. Vậy η = 0,95.0,994.0,982.1 = 0,876. 3. Chọn động cơ: Ta có: công suất máy công tác: P = . 2400.1 2,4( ) 1000 1000 FV KW  .

TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN

I Chọn động cơ:

1 Công suất trên trục công tác:

 Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu:

- Lực vòng trên tải xích: 2F = 2400 (N)

- Vận tốc tải xích: V = 1 (m/s)

- Số răng đĩa xích: Z = 11 (răng)

- Bước xích: P = 120

- Số năm làm việc: a = 4 năm

 Đặc điểm của tải trọng:

- Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều

- Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ Sai số cho phép về tỉ số truyền Δu = (2÷3)%

2 Tính toán công suất hệ thống:

Hiệu suất chung:

η = ηđ.ηol4.ηBr2.ηnđ

Tra bảng 2.3 trang 19 ta có:

ηđ = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền đại

ηol = 0.99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn

ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng

η = 1 : Hiệu suất nối trục

- Vậy η = 0,95.0,994.0,982.1 = 0,876

3 Chọn động cơ:

Ta có: công suất máy công tác:

P = . 2400.1 2, 4( )

1000 1000

F V

KW

Công suất cần thiết cho động cơ

Pct = 2, 4 2,74( )

0,876

P

KW

Ta có Pct nên ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện

Pđm > Pct

- Thực tế có nhiều động cơ thỏa điều kiện này Dựa vào các thông số đã cho và mục đích giảm bớt về kinh tế → Sự lựa chọn động cơ loại DK42-4 (Tra bảng P12/235)

Các thông số kỹ thuật:

Công suất: P = 2,8(KW)

Vận tốc quay: n=1420 (Vòng/phút)

Cosφ = 0,84, K 1,9

dn

T

T  , T Tmaxdn 2

Mômen vô lăng = 0,067

Khối lượng m = 47 (Kg)

II Phân phối Tỉ số truyền:

Ta có vận tốc trục công tác: . 60000. 45, 45

60*1000 lv 11.120

Với Z = 11(răng); P = 120(mm); V = 1 (m/s)

Chọn n ≈ 46 (Vòng/phút)

Tỷ số truyền chung: đc 1420 30,87

Mặt khác theo sơ đồ động ta có: U=Un.Uh.Unt

U=Un.Uh=Uđ.Uh

30,87

9,65

3, 2

h đ

U

U U

Uđ=Un : Tỷ số truyền ngoài hộp

Uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc

Unđ=1:Tỷ số truyền nối trục

Tra bảng 2.4 về tỷ số truyền đại SGK trang 21, chọn Uđ=3,2

Mặt khác: Uh=Un.Uc

Un: Tỷ số truyền cấp nhanh

Uc: Tỷ số truyền cấp chậm

Chọn Un=1,2Uc

Nên Uh=1,2Uc→ 9,65 2,836

1, 2 1, 2

h

U     Un=1,2.2,836=3,4

Kiểm tra

Ukt=Uđ.Un.Uc=3,2.3,4.2,836=30,85

30,85 30,87 0,02

2%

kt

→ Hợp lý với yêu cầu sai số vè tỷ số truyền

∆i=2÷3%

Tính công suất từng trục: Ta có Pct = 2,74(KW)

PI = Pct.ηđ.ηol = 2,74.0,95.0,99 = 2,58(KW)

PII = PI.ηđ.ηol = 2,58.0,98.0,99 =2,5(KW)

PIII = PII.ηđ.ηol = 2,5.0,98.0,99 = 2,42(KW)

Mômen xoắn: Ti =

i

n

P 10 55 ,

;

Tđc =

6

9,55.10 2, 74

18427, 465( )

T1 =

6 9,55.10 2,58

3, 2 dc

đ

n n u

   (Vòng/phút)

T2 =

6 9,55.10 2,5

2

443, 75

130,515

3, 4

n

n n u

T3 =

6 9,55.10 2, 42

3

130,515

46,02 2,836

c

n n u

Bảng phân phối tỷ số truyền:

Trục

Thông số

Ti =

i

n

P 10 55 ,

( N mm )

18427,465 55524,507 182929,1652 502194,698

A-THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

I Xác định các thông số bộ truyền :

Từ điều kiện làm việc

n = 1420 (v/ph); P1 = 2,74 (kw); U = 3,2

- Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ

Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường

ký hiệu A với các thong số sau:

Kích thước tiết diện: bt=11

b = 13 d1 (100÷200) mm

h = 8 l (560÷4000)mm

y0 = 2,8

A = 81

Tính đường kính 2 trục:

Tra bảng 4.13/trang 59

 Chọn d1 = 140 (mm)

- Vận tốc đai : 1

1

v

60x1000

dc

d n



 = 3,14.140.1420

60000 ≈ 10,4 (m/s) Thỏa điều kiện: v1 = 10,4(m/s) < vmax = 25 (m/s)

 Tính đường kính d2:

Theo 4.2/trang 53 d2 = d1.u.(1-)

Chọn ε = 0,02 hệ số trược

 d2 = 140.3,2(1-0,02) = 439,04 (mm)

Tra bảng 4.26/trang 67, chọn d2 = 450 mm

Như vây tỷ số truyền thực tế:

279 , 3 ) 02 , 0 1 (

140

450 )

1 (

1









 d

d

utt

2 , 3

) 2 , 3 279 , 3 (

% 100

 u

u

ud

=> ∆u = 2,5% < 4% => Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép

2.Khoảng cách 2 trục a:

Ta có u = 3,2, nên ta có sơ đồ tính toán như sau:

2

d

a

1 C

0,95

B D A

0 3 3,2 4

Tính đoạn OI:

a thỏa điều kiện theo công thức 4.14/trang 160:

0,55(d1+d2)+h ≤ a ≤ 2(d1+d2)

0,55(140+450)+8 ≤ a ≤ 2(140+450)

332,5 ≤ a ≤ 1180

Với a = 486 (mm)

 Thỏa điều kiện

3.Tính chiều dài đai:

Công thức 4.4/trang 54:

2

= 2a +

l

a

) ( 486 450 08 , 1 08 , 1 08

, 1 1

08 , 0 1

1 , 0 8 , 0

*

2 2

mm d

a DE

OI

d

a

AB

CB AD DE

CB

DE

AB

AD





























1947,734( )

486 4

) 140 450 ( 2

) 450 140 (

14 , 3 486 2

2

mm









 Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 2000 mm

 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ

max

= iv 10 i

l   /s Với: i : Số lần cuốn của đai

v : Vận tốc đai

l: 2000mm=2m chiều dài đai

i 5,5/s i 10/s

2

11

max 





 Thỏa điều kiên

 Tính chính xác khoảng cách a:

Theo 4.6/trang 54

a =

4

Trong đó:

2

) 450 140 ( 14 , 3 2000 2

) (



2

) 140 450 ( 2

)

mm d

d













4

115 8 1074











4.Tính góc ôm 1:

Điều kiện 1≥ 1200

Theo 4.7 /trang 54 1= 0 2 1 0 163,155 163,20

1049

57 )

140 450 ( 180 57

)

(

a

d d

Vậy 1 = 163,20 > αmin = 1200

 Thỏa điều kiện

II.Xác định số đai z :

Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60:

 0 1

z =

d

u z l

P k

Trong đó:

* P1 = 2,58 kw công suất trên bánh dẫn

*  P0 = 2,92 kw công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62)

* kđ : hệ số tải trọng động (tra bảng 4.7/trang 55) Vì chế độ làm việc ngày 2 ca nên lấy trị số trong bảng tăng thêm 0,1 vậy

kđ = 1,25 + 0,1=1,35

* c= 0,96 hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 4.10/trang )

=20009(mm)

0

 =1700(mm) tra bảng

2 , 1 176 , 1 1700

2000

0









 c = 1.04 hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai (tra bảng 4.16/ trang61) l

v ới u =3,2

 c =1,14 hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (tra bảng 4.17) u

* cz=1 hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không điều tải trọng cho các dây đai (tra bảng 4.18)

Nên z = 4,165 x 1,24 1,547

3,14 x 0,96 x 0,95 x 1,14 x 1  Chọn z = 2

-Chiều rộng bánh đai:

Theo 4.17 và 4.21 B = (z-1)t + 2e

Các thông số: t = 15 h0 = 3,3 e = 10

=> B = ( 2- 1 ).15 + 2x10 = 35(mm)

- Đường kính ngoài bánh đai:

da = d + 2h0

 Đường kính ngoài bánh đai dẫn:

da1 = d1 + 2h0 = 160 + 2x3,3 =166,6 (mm)

 Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:

da2 = d2 + 2h0 = 315 + 2.3,3 = 221,6 (mm) III.Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :

- Lực căng đai F0:

Theo CT 4.19/trang 63 F0 = 780 1

+ F

d

P k

v c z 

* Fv = qm.v2 lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/trang 20) Với tiết diện đai loại A → tra bảng 4.22/trang 22 → qm = 0,105 kg/m

=> Fv = 0,105.(11)2 = 12,705 (N)

Nên : F0 = 780.2,58.1,35 12,705 98, 46

11.0,96.3  (N)

 F0 = 98 (N)

 Lực tác dụng lên trục Fr Theo CT 4.21/trang 64

Fr = 2F0.z.sin(α1/2) = 2x98x2xsin(163,20/2) = 387,79 (N)

 Fr = 387,79 (N)

- Khai triển với các số liệu:

P1 = 2,58 KW, n1 = 443,75 Vòng/phút, uh = 9, un = 3,4

uc = 2,836 KW, n2 = 130,515 vòng/phút, T1 = 55524,507, T2 = 182929,1652 Thời gian sử dụng 300 ngày, làm việc 2 ca, 1 ca 6 giờ, năm làm việc 5 năm

 Tổng thời gian sử dụng: 300.(2.6).5 = 18000(giờ)

BÁNH RĂNG 01 CẶP I.Xác định ứng suất cho phép:

Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350 (180÷350)

Có: oH lim = 2HB + 70 SH = 1,1

oF lim = 1,8.HB S

F = 1,75 Chọn độ rắn:

- Bánh nhỏ: HB1=260

- Bánh lớn: HB2=240

Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương đương được tính theo 6.7/trang 93

NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 ni.ti

Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay

* Ti moment xoắn ở chế độ i

* ni = 722.5 (v/p) số vòng quay bánh dẫn

* ti = 6x 2x 300x 5 = 18000(h) tổng thời gian làm việc

=> NHE1 = 60×1.(0,7.13 +0,3.0,83) ×450×18000 = 414849,600=41,5.107

Và NHE2 = c

1

1 u

n

 ( Ti/ Tmax)3 ni/ti

= ( 60 1

74 , 2

450 18000 ).( 13.0,7 + 0,8 3 0,3) = 15,14.107

Ta có NHE1= 41,5.107 > NHO1= 1,875.107  KHL = 1

NHE2 = 15,14.107 > NHO2 = 1,547.107  KHL2= 1

Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định :

Theo công th ức ( 6.1a ):  / Hl

H

K

S

SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → SH =1,1, với KHL1 =

KHL2=1

Nên:   H 1=

1 , 1

1 590 = 536,36( MPa )

  H 2 =

1 , 1

1 550 = 500 ( MPa )

Vì là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

 '

H

 =   H 2= 500 (MPa)

 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn

Theo 6.8/trang 93: NFE = 60 c  ( Ti/ Tmax)m F ni.ti

*m :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn F

Với HB(180÷350)HB  mF = 6 (tra bảng 6.4/trang 95)

 NFE2 = 60.1

288 , 3

450 18000.( 16 0,7 + 0,3.0,86) = 12,62.107

 NFE2 = 12,62.107 > NFo = 4.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn

 KFL2 =1

Tương tự cho NFE1 16,8.107

 KFL1 =1

 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/trang 93

  F = o

Flim

σ KFC.KFL/SF Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều

Nên: Flin 0 1,8HB

MPa

Flin 0 1,8.260 468

MPa

Flin 0 1,8.240 432

  /

1

F

75 , 1

11 468

= 267,43 ( MPa )

  /

2

F

75 , 1

1 1 432

= 246,85 ( MPa )

II Xác định các thông số cơ bản bộ truyền:

1 Xác định sơ bộ khoảng cách aw:

Theo 6.15a/trang 96: a

 

3

T K

K (u 1).

.u.



Trong đó:

* Ka(MPa1/3) = 49,5 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng tra bảng 6.5/trang 96

* u1 = un = 3,4

* T1 = 55524,507 (N.mm)

*   H = 500 MPa

* = 0,25 tra bảng 6.6/trang 97 ba

  =0,53.0,25.(3,4+1) = 0,583 (ct 6.16/trang 97) ba

* KHB 1,07 hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7/trang 98

=> a w1 = 3

2

(500) 3, 4.0, 2

18427

5

, 465

Chọn aw1 = 96,4 mm

2.Xác định các thông số ăn khớp:

a Xác định modun m:

theo bảng 6.17/trang 97: m = (0,01÷0,02).aw1 = (0,01÷0,02).96,4 = (0,964÷1,928) mm

Chọn m = 1,5 (mm)

b Xác định số răng và góc nghiên β:

Đối với bánh răng thẳng

 =0: góc nghiêng của răng,

Từ 6.18/trang 49: aw = m(z1+z2)/2cos 

*z1: bánh răng bánh dẫn

*z2: bánh răng bánh bị dẫn

 z1= 2 1 2.96, 4

29, 21 ( 1) 1,5.(3, 4 1)

aw

Chọn z1=29 răng

 z2 = un.z1= 3,4x29 = 98,6 răng

Chọn z2=98 răng

 zt = z1+z2 = 29+98 = 127 răng

c.Khoảng cách thật sự giữa 2 trục:

awt = . 1,5.127 95, 25

m Zt

mm

Tỷ số truyền thực sự là:

Um = 2

1

98 3,38 29

Z

*****Lực vòng, lực hướng tâm, lực dọc trục tính ở phần trục 3 đoạn

TRỤC BA ĐOẠN , CHỌN MỘT TRỤC VÀ GIẢI HOÀN THIỆN Chọn trục II

L1=150mm; L2=150mm; L3=150mm L4=150mm; L5=150mm;Z1=29; T2=182929.1652N.mm;

m=4;

2

1

2

12

2 2.182929,1652

3085,03 ; 4.29

cos12 cos

20 1147.9

2 2.182929,1652

933,31 4.98

933,31 20 339,7

o

o

T

mZ

T

d













3 4 5 6 3

1

3085,03 12 655,74

4.29

***zOy

608,93

o

Ey

mZ





1347,17

***

2618,375

2618,375

Ay

Dx

Ax

zOx





600

450

300

150

x

(mm) 0

M a5

M a3

A

F Ey

F r5

F r2

F r3

F Ay

978.05

0.00 169.85 169.85

-169.85 0.00 -169.85

978.05

0.00

-146,707.25

-160,112.60

-146,707.50 -185,590.10 -185,590.06

600.0

2,618.38 2,618.38

-466.66

466.66

0.00

x

(mm)

-2,618.38 -466.66

Moment Diagram (N-mm)

392,756.2

322,758.0

0

0.00 600.

x

(mm

)

0.0

0