Hệ thống động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

3.1 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực a... 3.2 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:... Tính toán các lực tác dụng lên bánh răng... Xác định các lực tác dụn

HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

𝜂br = 0,97: hiệu suất truyền động 1 cặp bánh răng

𝜂ol = 0,99 ∶ hiệu suất một cặp ổ lăn

𝜂k = 1 ∶ hiệu suất khớp nối

𝜂d = 0,95 ∶ hiệu suất bộ truyền đai

Chương 2

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

1 Xác định các thông số bộ truyền đai thang:

d2 = u d1 1 − ε = 2.180 1 − 0,02 = 352,8 mm Trongđó: ε = 0,01 – 0,02 - hệsốtrượt

Theo bảng 4.26 trang 67[1] ta chọnđườngkínhtiêuchuẩn d2 = 355 (mm) +Tỷsốtruyềnthựctế

l = 2a + 0,5π d1+ d2 + d2− d1 2

= 2.426 + 0,5.3,14 180 + 355 + 355 − 180 2

4.426 = 1720 (mm) Theo bảng 4.13 trang 59[1] chọnchiềudàitiêuchuẩn l = 1800 (mm)

+Tínhkhoảngcáchtrục a theochiềudàitiêuchuẩn: Côngthức 4.6[1]

a =λ + λ2− 8 Δ2

4với λ = l −π d1+ d2

z = 8,73.1,354,7.0,9475.0,96.1,13.1= 2,44 Lấy z = 3 đai

1.5 Cácthôngsốhìnhhọcb|nhđai:

+Chiềurộngb|nhđai: Côngthức 4.17[1]

B = (z–1).t + 2e = (3–1) 19 + 2.12,5 = 63 (mm) +Đườngkínhngo{ib|nhđai :Côngthức 4.18[1]

da = d1 + 2.h0 = 180 + 2.4,2 = 188,4 Trongđó t = 19, e = 12,5 , h0 = 4,2 trabảng 4.21 trang 63[1]

1.6 X|cđịnhlựccăng ban đầuvàlựctácdụnglêntrục :

+Theo côngthức 4.19[1] lựccăng ban đầu :

F0 =780 P1 Kđ

v Cα z + Fv =

780.8,73.1,3513,7.0,9475.3+ 33,4 = 273 N TrongđóFv = qm.v2 = 0,178.13,42 = 32,1 N, qmtrabảng 4.22 trang 64[1] +Theo côngthức4.22[1] lựctácdụnglêntrục :

Fr = 2.F0.z.sin(α1/2) = 2.273.3.sin(159/2) = 1610,8 (N)

* Kếtquảbộtruyềnđai:

Đườngkínhb|nhđainhỏ d1 = 180 (mm) Đườngkínhb|nhđailớn d2 = 355 (mm)

CHƯƠNG 3

THIẾTKẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

*Số liệu:

Công suất: P = 8,22 KW Tuổi thọ L = 7 năm → Lh = 7.300.2.8 = 33600 giờ

бHlim 10 = 2HB1+ 70 = 2.240 + 70 = 550 MPa

бFlim 10 = 1,8HB1 = 1,8.240 = 432 MPa

бHlim 20 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa

бFlim 20 = 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa +Số chu kì làm việc cơ sở Theo 6.5[1] NHO = 30.HHB2,4 do đó:

c =1 – sốlần ăn khớp trong 1 vòng quay

NHE 2 = NHE 1

u1 = 9,7 107 chu kỳ Suy ra NHE1>NHO1 ; NHE2> NHO2 nên KHL1 = KHL2 = 1 +Như vậy theo 6.1a[1], ứng suất tiếp xúc sơ bộ được x|c định

Nên бH ′ = бHmin = бH2 = 481,8(MPa)

+Ứng suất uốn cho phép:

NFE2 = NFE1

4,91 = 8,19 chu kỳ Vì: NFE1>NFO1 ; NFE2> NFO2

бF2 = 414 1

1,75= 236,6 (MPa) +Ứng suất quá tải cho phép: theo 6.13[1] đối với b|nh răng tôi cải thiện

Theo bảng 6.5[1] với răng nghiêng ta có: Ka = 43

Theo 6.16 với b|nh răng ăn khớp ngoài hệ số

Điều kiện góc nghiêng b|nh răng hộp giảm tốc khai triển: 80 ≤ β ≤ 200

→2.180 cos20

2,5 4,3 + 1 ≤ z1 ≤

2.180 cos82,5 4,3 + 1

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

+Theo công thức 6.33[1] , ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc

tgβb = cosαt tgβ = 0,28

với αt = αtw = arctg tgα

cosβ = 20,8 Theo TCVN1065 – 71 thì α = 200

→βb = 15,570

–Chiều rộng v{nh răng bw = ψba aw1 = 0,3.180 = 54 (mm)

–Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

dw1 = 2aw1

um + 1 =

2.1804,3 + 1= 68 (mm) Vận tốc vòng v = π.dw1.n1/60000 = 2,54(m/s)

Với v = 2,6 m/s tra bảng 6.13 trang 106[1] dùng cấp chính xác là 9 và tra bảng 6.14[1] với v< 2,5m/s ta chọn KHα = 1,14

Theo 6.42 ,

νH = δHg0v auw1

m = 0,002.73.2,54 180

4,3 = 2,40 Trong đó:

δH–hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớptra theo bảng 6.15 có giá trị 0.002

g0 –hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch c|c bước răng b|nh 1 v{ b|nh 2 tra theo bảng 6.16[1] có giá trị 73

Do đó, theo 6.4[1]

KHv = 1 + vHbwdw1

2TKHβKHα = 1,03 – Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39[1]

Theo công thức 6.1:

бH =бHlim0 KHL Zv ZR KxH

SH– với v = 2,54 m/s < 5 m/s → hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Zv=1

– với cấp chính x|c động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc l{ 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5…1,25 μm, do đó hệ số xét đến độ nhám bề mặt răng ZR

= 0,95

– với da< 700mm → KxH = 1

→ бH = 490,9.1.0,95.1 = 453,435 (MPa)

Ta thấy бH < бH thỏa điều kiện bền tiếp xúc

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: theo công thức 6.43[1]

бF1= 2TKFYεYβYF1

bwdw1mTheo bảng 6.7[1] , KFβ = 1,27 ; theo bảng 6.14[1] với v < 5 và cấp chính xác là 9

Nên KFα = 1,37 ; theo công thức 6.47

Số răng b|nh dẫn động z1 = 26

Số răng b|nh bị dẫn z2 = 112

Hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0 Theo các công thức trong bảng 6.11[1] tính được Đường kính vòng chia:

d1 = mz1cosβ=

2,5.26cos16,6= 67,8 (mm)

d2 = mz2cosβ=

2,5.112cos16,6= 292,2(mm) Đường kính đỉnh răng:

da1 = d1 + 2m = 72,8 (mm)

da2 = d2 + 2m = 297,2 (mm) Đường kính đ|y răng:

df1 = d1 – 2,5m = 62,8 (mm)

df2 = d2 – 2,5m = 287,2 (mm)

1.10 Tính toán cấp chậm– Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Số vòng quay bánh dẫn n2 = 165,7 (vg/ph) Môment xoắn T = T2 = 454680,26 (Nmm)

Theo bảng 6.5[1] với răng thẳng ta có: K a = 49,5

Theo 6.16 với b|nh răng ăn khớp ngoài hệ số

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

+Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc theo 6.33[1]

𝐳𝛆 = 𝟒 − 𝛆𝛂

𝟑 =

𝟒 − 𝟏, 𝟖

𝟑 = 𝟎, 𝟖𝟔 𝐕ớ𝐢 𝛆𝛂 = 𝟏, 𝟖𝟖 − 𝟑, 𝟐 𝟏

𝐝𝐰𝟏 = 𝟐𝐚𝐰𝟐

𝐮𝐦+ 𝟏=

𝟐 𝟐𝟓𝟎

𝟐, 𝟕𝟕 + 𝟏= 𝟏𝟑𝟓 (𝐦𝐦) Theo 6.40[1] vận tốc vòng

v = πd w1 n 2 /60000 = 1,17 (m/s)

Theo bảng 6.13[1] ta có v < 2 m/s nên chọn cấp chính xác là 9, dựa vào bảng 6.16[1] chọn g0=73

→ 𝐯𝐇 = б𝐇𝐠𝟎𝐯 𝐚𝐰𝟐

𝐮𝐦 = 𝟒, 𝟗𝟑 Trong đó бH = 0,006 tra bảng 6.15[1] với cấp chính x|c 9, do đó:

𝐊𝐇𝐯 = 𝟏 + 𝐯𝐇𝐛𝐰𝐝𝐰𝟏

𝟐𝐓𝐊𝐇𝛃𝐊𝐇𝛂= 𝟏, 𝟎𝟕 với chiều rộng v{nh răng

– với cấp chính x|c động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc l{ 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Rz = 2,5…1,25 μm

Do đó hệ số xét đến độ nhám bề mặt răng ZR = 0,95

– vớid a < 700mm → K xH = 1

→ б𝐇 = 𝟒𝟖𝟏, 𝟖 𝟏 𝟎, 𝟗𝟓 𝟏 = 𝟒𝟓𝟕, 𝟕𝟏 𝐌𝐏𝐚

→ б𝐇 < б𝐇 nên thỏa m~n điều kiện độ bền tiếp xúc

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: theo công thức 6.43[1]

б𝐅𝟏= 𝟐𝐓𝐊𝐅𝐘𝛆𝐘𝛃𝐘𝐅𝟏

𝐛𝐰𝐝𝐰𝟏𝐦Theo bảng 6.7[1] , KFβ = 1,1 ; theo bảng 6.14[1] với v < 2,5 và cấp chính xác là 9

Nên KFα = 1,37 ; theo công thức 6.47

Điều kiện bền uốn được thỏa

e Các thông số v{ kích thước bộ truyền:

d1 = mz1 = 2,5.54 = 135 (𝑚𝑚)

d2 = mz2 = 2,5.146 = 165 (𝑚𝑚) Đường kính đỉnh răng:

da1 = d1 + 2m = 140 (mm)

da2 = d2 + 2m = 370 (mm) Đường kính đ|y răng:

df1 = d1 – 2,5m = d1 – 2,5.2,5 = 128,75 (mm)

df2 = d2 – 2,5m =d2 – 2,5.2,5 = 358,75 (mm)

Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu:

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo c|c điều kiện sau: theo hướng dẫn tài liệu [2] trang 460

+ Mức dầu thấp nhất ngập (0,75÷2) chiều cao răng h2 = 5,5 của b|nh răng 2 (nhưng ít nhất 10mm)

+Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hmax – hmin = 10…15mm + Mức dầu cao nhất không được ngập qu| 1/3 b|n kính b|nh răng 4 (da4/6)

Tổng hợp 3 điều kiện trên thì phải đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mã bất đẳng thức 13.15[2] với h2< 10mm

Trục

2 Thiết kế các trục trong hộp giảm tốc:

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện có giới hạn bền бb = 850 (MPa) Ứng suất xoắn cho phép:

→ d2 = 454680,3

0,2.16

3

= 52,19 (mm) Chọn d2 = 55 (mm)

3 Đầu vào hộp số là trục 1 lắp bánh đai nên ta không cần quan tâm đến đường kính trục động cơ điện

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

a Dựa vào bảng 10.2 trang 189[1] chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng :

b01 = 19 (mm)

3.2 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:

a Xác định moment tương đương tại các tiết diện

Mtđ12 = Mx122 + My122 + 0,75 T2 = 416051,5 Nmm

Mtđ10 = Mx102 + My102 + 0,75 T2 = 0 Nmm

Mtđ13 = Mx132 + My132 + 0,75 T2 = 95358,9 Nmm

Mtđ11 = Mx112 + My112 + 0,75 T2 = 155177,9 Nmm + Đường kính tại các tiết diện:

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1]

a Tính toán các lực tác dụng lên bánh răng

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1]

Dt tra bảng 16.10a trang 68[2] ta được Dt = 260 mm

b Xác định các lực tác dụng lên gối tựa

+Mặt phẳng yOz:

d Xác định momen tương đương tại các tiết diện

Mtđ31 = 0

Mtđ32 = Mx322 + My322 + 0,75 T2 = 1024718 Nmm

Mtđ30 = Mx302 + My302 + 0,75 T2 = 1127789(Nmm)

Mtđ33 = Mx332 + My332 + 0,75 T2 = 1225665 (Nmm)

+Đường kính tại các tiết diện:

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1] ứng với đường kính sơ bộ d3 = 78 (mm)

d30 = d31 = 65 (mm)

d32 = 63 (mm)

d33 = 70 (mm)

3.3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mõi:

a Với thép C45 tôi cải thiện [б] = 850 (MPa)

*Điều kiện thỏa bền mõi là:

c Các tiết diện trục nguy hiểm:

Trục 1: Tiết diện 13 (lắp bánh đai), 12 (lắp bánh răng )

Trục 2: Tiết diện 22 và 23 (lắp bánh răng)

Trục 3: Tiết diện 33 (lắp bánh răng), tiết diện 32 (lắp nữa khớp nối)

d Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước then bằng tra bảng 9.1a trang 173[1], trị số moment cản uốn và cản xoắn ứng với các tiết diện trục như sau:

Tiết diện Đường kính

trục

Kích thước bxh

Chiều sâu trên trục - t1

Ra =2,5÷0,63μm.Theo bảng 10.8 trang 197 [1] ta có hệ số tập trung ứng suất Kx = 1,1 –Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

–Ta dùng dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199[1]

–Với các số liệu trên ta tính được Kζ/εζ và Kη/εη trên rãnh then

–Từ bảng 10.11 trang 198[1] với ζb = 850 (MPa) ta tra được Kζ/εζ và Kη/εη do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm Sau đó dùng giá trị Kζ/εζ và Kη/εη lớn nhất để tính Kζd và Kηd

Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

then

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng

Dựa vào bảng trên ta kết luận cả 3 trục đều đảm bảo yêu cầu về mõi

3.4 Tính kiểm nghiệm về độ bền mõi của then:

Với các tiết diện trục dung mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập ζd vàđộ bền cắt ηc

бd = 2T

dlt h − t1 ≤ бd

ηc = 2T

dltb≤ ηcVới lt = (0,8÷0,9)lm

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng 9.1a[1]

Ta có bảng kiểm nghiệm then như sau:

Vậy ổ đ~ chọn thỏa mãn yêu cầu

5.2 Thiết kế ổ lăn trên trục 2 :

5.2.1 chọn ổ trục 2 :

327 2175,5

433,8

2966,74 938

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ tại mặt cắtC :

e F

–Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 1o

–Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau:

Chiều dày:

Thân hộp Nắp hộp

δ = 10 mm

δ1 = 9 mm Gân tăng cứng:

Chiều dày

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 10 mm Khoảng 20

Đường kính:

Bulông nền Bulông cạnh ổ

Bu lông ghép nắp bích và thân Vít ghép nắp ổ

Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp

Bề rộng bích nắp và thân

S3 = 22 mm

S4 = 20 mm

K3 =48 mm Kích thước gối trục:

Số lượng bulông Trục 2:

Đường kính ngoài Đường kính tâm lỗ vít

Số lượng bulông Trục 3:

Đường kính ngoài Đường kính tâm lỗ vít

Chiều dày

Bề rộng mặt đế hộp

S1 = 30 mm

k1 = 60 mm , q1 = 80 mm Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong võ

Không cho dầu mở tiếp xúc

Chọn theo tiêu chuẩn

2.2 Phớt chắn dầu:

Có tác dụng không cho dầu hoặc mỡ chảy ra ngoài hộp giảm tốc và ngăn không cho bụi

từ bên ngoài vào bên trong hộp giảm tốc

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp,

trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nắp có thể lắp thêm

nút thông hơi Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5trang 92[2]

lượng

200 150 250 200 230 130 180 12 M8x22 6

2.7 Nút thông hơi:

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp giảm tốc tăng lên Để giảm áp suất và điều hoà không

khí bên trong hộp người ta dùng nút thông hơi, thường lắp ở đỉnh hộp, có các kích thước

sau:

Các thông số trong bảng 18-6 trang 93 [2]:

A B C D E G H I K L M N O P Q R S M48x3 35 45 25 79 62 52 10 5 15 13 32 10 56 36 62 55

2.8 Bulông vòng:

Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc (Khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường gắn thêm bulông vòng hay vòng móc

Ren d d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l≥ f b c x M10 45 25 10 25 15 22 8 6 21 2 12 1,5 3

2.9 Nút tháo dầu:

Sau một thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi bặm , hạt mài ,… cần phải thay lớp dầu mới Để tháo dầu cũ , ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc đang làm việc thì được bịt kín bởi nút tháo dầu Các kích thước tra bảng và cho ta như sau: Chọn M30x2.Các thông số trong bảng 18.7 trang 93[2]

M30x2 15 10 3 29 2.5 19.8 32 22 25,4

2.10 Que thăm dầu:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc Vị trí lắp đặt nghiêng 550 so với mặt bên , kích thước theo tiêu chuẩn