Chương VII: Hệ thống truyền dẫn cơ khí hộp giảm tốc

CHƯƠNG VII: hệ thống truyền dẫn cơ khí HỘP GIẢM TỐC Đ1- Khái niệm chung Để tạo thành máy hoặc thiết bị cơ khí, các chi tiết máy và bộ phận máy phải được liên kết động và liên kết cố đị

CHƯƠNG VII: hệ thống truyền dẫn cơ khí

HỘP GIẢM TỐC

Đ1- Khái niệm chung

Để tạo thành máy (hoặc thiết bị cơ khí), các chi tiết máy và bộ phận máy phải được liên kết động và liên kết cố định với nhau Các liên kết này được xác định theo sơ đồ động của máy cùng với các yêu cầu về kết cấu và công nghệ, đồng thời tạo ra các bộ phận máy

Bộ phận máy làm cầu

nối giữa động cơ (bộ phận dẫn

động) với bộ phận làm việc

(cơ cấu chấp hành) chính là bộ

phận truyền động (với đặc

trưng tiêu biểu là hộp giảm tốc

(hình 2.6.1), hộp tốc độ (hình

2.6.2), hộp biến tốc v.v Khi

chúng nối gián tiếp hoặc trực

tiếp với động cơ điện sẽ tạo

thành hệ truyền dẫn cơ khí

(hoặc gọi là hệ dẫn động cơ

khí) Hệ thống như vậy được

sử dụng rất rộng rãi trong thực

tiễn

Hệ dẫn động băng tải

như trên hình 2.6.1 là một ví

dụ Trong hệ thống đó, hộp

giảm tốc (viết tắt là HGT) 3

có thể là hộp bánh răng, hoặc

là hộp trục vít Để nối động

cơ với HGT và nối HGT với

bộ phận làm việc có thể dùng

khớp nối (hình 2.6.1) hoặc sử

dụng các bộ truyền cơ khí như

bộ truyền đai, bộ truyền xích

(hình 2.6.2) Trong nhiều

trường hợp, người ta cũng có

thể lắp trực tiếp động cơ với

hộp giảm tốc tạo thành hệ

thống động cơ-hộp giảm tốc

(xem [2])

Đ2- Giới thiệu hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc là cơ cấu

truyền động bằng ăn khớp trực

tiếp có tỷ số truyền không đổi

và dùng để giảm vận tốc góc

tăng mômen xoắn (Một loại

cơ cấu tương tự nhưng được

dùng để tăng vận tốc góc,

giảm mômen xoắn gọi là hộp

tăng tốc)

Hình 2.6.1: Hệ thống dẫn động băng tải

1- Động cơ điện; 2- Khớp nối;

3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối;

5- Tang dẫn;

6- Bệ máy

Hình 2.6.2: Hệ thống dẫn động cơ khí

dùng hộp tốc độ có ly hợp đảo chiều

Theo số các bộ truyền

trong hộp, HGT được phân

thành một cấp và nhiều cấp

Theo loại truyền động, HGT được phân thành HGT bánh răng trụ, HGT bánh răng côn, HGT bánh răng côn - trụ, HGT trục vít, HGT trục vít- bánh răng, HGT bánh răng - trục vít, HGT bánh răng hành tinh, HGT bánh răng sóng vv

Sau đây chỉ trình bày sơ lược một số loại HGT thường dùng

1- HGT bánh răng trụ (sơ đồ như trên hình 2.6.3)

HGT bánh răng trụ được dùng rộng rãi hơn cả nhờ các ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, phạm vi tải trọng và vận tốc cho phép khá rộng

HGT bánh răng trụ một cấp (hình 2.6.3a): thường dùng khi u  78

HGT bánh răng trụ hai cấp (hình 2.6.3b, c, d, e): dùng rất phổ biến khi u = 840

Loại HGT này thường được bố trí theo 3 sơ đồ sau đây:

Hình 2.6.3: Sơ đồ HGT bánh răng trụ thông dụng

a) một cấp; b) hai cấp khai triển; c) hai cấp đồng trục; d) hai cấp phân đôi cấp nhanh;

e) hai cấp phân đôi cấp chậm; f) hai cấp đồng trục phân nhánh; g) ba cấp khai triển; h) ba cấp phân đôi;

i) ba cấp khai triển mặt phân hộp nghiêng; k) hai cấp đồng trục hai mặt phân hộp;

l) hai cấp đặt đứng; m) hai cấp trục đặt đứng

Hình 2.6.4: HGT bánh răng trụ một cấp

Hình 2.6.5: HGT bánh răng trụ hai cấp khai triển

- Sơ đồ khai triển (hình 2.6.3b; hình 2.6.5): HGT này đơn giản nhất, nhưng có

nhược điểm là các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, tải trọng phân bố không đều

- Sơ đồ phân đôi (hình 2.6.3d, e): trong đó kiểu cấp nhanh phân đôi hay dùng hơn

(hình 2.6.6)

- Sơ đồ đồng trục (hình 2.6.3c, k, l): đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau,

nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của HGT, góp phần làm nhỏ gọn kích thước của máy Nhưng nó kèm theo các nhược điểm như, kết cấu gối đỡ phức tạp, thường phải tăng cường

độ cứng cho trục trung gian, các bánh lớn khó nhúng dầu như nhau

c- HGT bánh răng trụ 3 cấp (hình 2.6-3h, i, k) được sử dụng khi u = 37250 và có

thể bố trí theo sơ đồ khi triển (hình 2.6-3h) hoặc phân đôi ở cấp trung gian (hình 2.6-3i)

Hình 2.6.5: HGT bánh răng trụ cấp nhanh phân đôi

2- HGT bánh răng côn và côn trụ a- HGT bánh răng côn (hình

2.6.6a, b): truyền chuyển động và mômen xoắn giữa hai trục giao nhau (góc giữa hai trục thường là 900

trên mặt phẳng nằm ngang) Loại hộp này thường truyền với tỉ số truyền u

 3 khi răng thẳng, với u  6 khi răng nghiêng hoặc răng cung tròn

b- HGT bánh răng côn – trụ hai cấp (hình 2.6.6c, d, e) với u =

6,340, hoặc 3 cấp (hình 2.6-5g, h) với u = 2575 HGT bánh răng côn

và côn-trụ có nhược điểm cơ bản là giá thành chế tạo đắt, lắp ghép điều chỉnh khó, khối lượng kích thước lớn hơn so với HGT bánh răng trụ cùng công suất truyền

Trên hình 2.6.7 là kết cấu của HGT bánh răng côn

Hình 2.6.6: Sơ đồ HGT bánh răng côn và côn trụ

3- HGT trục vít

HGT trục vít (sơ đồ hình 2.6.8) được dùng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa các trục chéo nhau

Trên hình 2.6.8a, b, c, d là sơ đồ của các HGT trục vít một cấp, hình 2.6.8e, f, g lần lượt là sơ đồ HGT bánh răng-trục vít, HGT trục vít-bánh răng và HGT trục vít hai cấp

a-HGT trục vít một cấp

Dùng khi tỷ số truyền u = 6,580 Trong đó, hộp có trục vít đặt dưới (hình 2.6.8a)

được dùng khi vận tốc v = 45 m/s, bôi trơn vùng ăn khớp bằng cách ngâm trục vít trong dầu Hộp có trục vít đặt trên (hình 2.6.8b) được dùng khi vận tốc v >5 m/s, bôi trơn vùng ăn khớp bằng cách ngâm bánh vít trong dầu và phải có thiết bị riêng để bôi trơn ổ trục vít Loại hộp có sơ đồ như hình 2.6.8c, d ít dùng Trênhình 2.6.9 là kết cấu của HGT trục vít một cấp

b- HGT bánh răng- trục vít và HGT trục vít-bánh răng

Thường sử dụng khi u = 20315, cá biệt có thể lấy u = 480 Trong đó HGT bánh

răng-trục vít có kích thước nhỏ gọn hơn, có thể dùng động cơ có tốc độ quay cao hơn, lại có thể dùng đồng thanh không thiếc rẻ tiền hơn để chế tạo bánh vít; còn loại HGT trục vít-bánh răng có hiệu suất cao hơn, kích thước vít-bánh vít nhỏ gọn hơn

Trên hình 2.6.10 là kết cấu của HGT bánh răng - trục vít

Hình 2.6.7: HGT bánh răng côn

H×nh 2.6.8: Hép gi¶m tèc trôc vÝt mét cÊp

H×nh 2.6.9: KÕt cÊu HGT trôc vÝt mét cÊp

Hình 2.6.10: Kết cấu HGT bánh răng trục vít

c- HGT trục vít hai cấp

Được sử dụng khi u = 702500, cá biệt có thể lên tới u = 3600 Với cấp nhanh trục vít nên đặt trên bánh vít còn đối với cấp chậm trục vít nên đặt dưới

Đ3- Các vấn đề chung về thiết kế hệ dẫn động cơ khí

1- Nội dung thiết kế

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí bao gồm các nội dung thể hiện qua các bước sau:

- Lựa chọn phương án bố trí hệ dẫn động

- Tính chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền, xác định các thông số chủ yếu trên các trục

- Tính toán thiết kế các bộ truyền ngoài hộp

- Tính toán thiết kế HGT, bao gồm các nội dung sau:

+ Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp;

+ Tính toán thiết kế trục;

+ Tính chọn ổ lăn;

+ Tính chọn then, then hoa;

+ Tính toán thiết kế vỏ hộp, kể cả thiết bị bôi trơn, làm kín

- Tính toán thiết kế bộ phận đỡ nối

- Tính toán thiết kế bệ máy,

- Hoàn chỉnh và lập các hồ sơ liên quan

Chú ý: - Trong thực tế, để đơn giản cho việc thiết kế có thể tính chọn HGT theo tiêu chuẩn

- Trong một số trường hợp cần phải tính toán cả thiết bị phanh hãm, thiết bị phòng quá tải vv…

2- Phương pháp thiết kế

Trong quá trình thiết kế máy, người thiết kế cần cân nhắc và giải quyết tốt các vấn đề sau:

Tuân thủ các nguyên tắc chung:

- Thực hiện đúng nhiệm vụ thiết kế, các số liệu đề ra phải được tuân theo triệt để

- Kết cấu cần có sự hài hoà về kích thước của các bộ phận máy và chi tiết máy ứng, về

hệ số an toàn, tuổi thọ và độ tin cậy làm việc

- Sử dụng rộng rãi các tiêu chuẩn đã ban hành

- Thực hiện thống nhất hoá trong thiết kế

Lưu ý các đặc điểm tính toán thiết kế máy và CTM (xem phần 1)

Vận dụng tốt các giải pháp:

- Bố trí các đơn vị lắp, đảm báo các kích thước nhỏ gọn, tháo lắp thuận tiện, điều chỉnh

và chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận tiện

- Chọn vật liệu, chọn phôi, chọn công nghệ gia công cơ và phương pháp nhiệt luyện, tăng bền phù hợp

- Lựa chọn đúng các kiểu lắp, dung sai, cấp chính xác, cấp độ nhám bề mặt của CTM

- Bôi trơn tốt các bề mặt làm việc cần giảm ma sát (ổ, cơ cấu dẫn hướng, ăn khớp bánh răng và trục vít )

2-Tài liệu thiết kế

Các hồ sơ liên quan đến quá trình tính toán thiết kế máy được gọi là tài liệu thiết kế,

và bao gồm các nội dung sau đây:

-Bản vẽ (bản vẽ chi tiết, cụm chi tiết, bản vẽ lắp );

-Bảng kê;

-Bản thuyết minh;

-Điều kiện kỹ thuật;

-Các tài liệu hướng dẫn sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng máy