1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế máy cắt uốn thép tròn

101 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết kế máy cắt, uốn thép tròn
Tác giả Hà Bửu Hoan
Người hướng dẫn ThS. Hoàng Minh Công
Trường học Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành Cơ khí
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2019
Thành phố Đà Nẵng
Định dạng
Số trang 101
Dung lượng 2,65 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • PHẦN I: LÝ THUYẾT (3)
    • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆT CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN XUẤT (3)
      • 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP XÂY DỰNG (3)
        • 1.1.1. Giới thiệu chung về thép (3)
        • 1.1.2. Giới thiệu về thác sử dụng trong ngành xây dựng (0)
      • 1.2. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm cắt uốn thép tròn trong xây dựng (0)
    • CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CẮT UỐN THÉP TRÒN (9)
      • 2.1. Công nghệ cắt uốn thép tròn (9)
        • 2.1.1. Công nghệ cắt thép tròn (9)
        • 2.1.2. Công nghệ uốn thép tròn (13)
      • 2.2. Thiết bị cắt uốn thép tròn (21)
        • 2.2.1. Thiết bị cắt thép tròn (21)
    • CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (25)
      • 3.1. Phương án I (25)
      • 3.2. Phương án II (26)
      • 3.3. Phương án III (27)
  • PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY (28)
    • CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY (0)
      • 4.1. Sơ đồ động học của máy (28)
      • 4.2. Thiết kế cơ cấu cắt, uốn (28)
        • 4.2.1. Thiết kế cơ cấu cắt (28)
        • 4.2.2. Thiết kế cơ cấu uốn (32)
        • 4.2.3. Thiết kế cơ cấu cắt (36)
    • CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN VÀ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY (37)
      • 5.1. Phân phối tỷ số truyền (37)
      • 5.2. Thiết kế bộ truyền (39)
        • 5.2.1. Thiết kế bộ truyền đai (39)
        • 5.2.2. Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc (43)
        • 5.2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng ngoài hộp (55)
        • 5.3.1. Chọn vật liệu (62)
        • 5.3.2. Xác định sơ bộ đường kính trục (62)
        • 5.3.3. Tính gần đúng trục (63)
        • 5.3.4. Tính chính xác trục (76)
        • 5.3.5. Tính then lắp trên trục V (86)
        • 5.4.1. Thiết kế ổ bi (88)
        • 5.4.2. Thiết kế vỏ hộp (92)
    • CHƯƠNG 6: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY (95)
      • 6.1. Lắp đặt và điều chỉnh máy (95)
        • 6.1.1. Lắp ráp máy (95)
        • 6.1.2. Chạy thử máy (0)
        • 6.1.3. Hướng dẫn sử dụng máy (0)
      • 6.2. Bảo dưỡng máy trong quá trình sử dụng (96)
        • 6.2.1. Bảo dưỡng và sữa chưa từng ngày (96)
        • 6.2.2. Kiểm tra định kỳ (97)
        • 6.2.3. Sữa chữa định kỳ theo kế hoạch (97)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (99)

Nội dung

LÝ THUYẾT

GIỚI THIỆT CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN XUẤT

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP XÂY DỰNG

1.1.1 Giới thiệu chung về thép

Thép là hợp kim chủ yếu gồm sắt (Fe) và cacbon (C) với tỷ lệ từ 0,02% đến 2,06% theo trọng lượng, cùng với một số nguyên tố hóa học khác Các nguyên tố này giúp tăng cường độ cứng và hạn chế sự di chuyển của các nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể Tỷ lệ và số lượng các nguyên tố trong thép được điều chỉnh để đạt được các tiêu chí chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn và sức bền kéo đứt Thép có hàm lượng cacbon cao thường có độ cứng và cường độ kéo đứt cao hơn so với sắt, nhưng lại dễ gãy hơn Tỷ lệ hòa tan tối đa của cacbon trong sắt là 2,06% theo trọng lượng, xảy ra ở trạng thái Austenit.

Nhiệt độ hòa tan 1147 độ C là yếu tố quan trọng trong sản xuất thép, vì nếu lượng cacbon cao hơn hoặc nhiệt độ hòa tan thấp hơn, sản phẩm sẽ trở thành xementit với cường lực kém Thép được phân biệt với sắt rèn, do sắt rèn chứa rất ít hoặc không có cacbon, thường dưới 0,035% Ngành công nghiệp hiện nay chủ yếu gọi là ngành thép, mặc dù trong lịch sử, sắt và thép là hai sản phẩm khác nhau Hiện có một số loại thép mà cacbon được thay thế bằng các vật liệu khác Trong thời kỳ Phục Hưng, thép được sản xuất bằng các phương pháp kém hiệu quả, nhưng từ thế kỷ 17, với sự phát triển của các phương pháp hiệu quả hơn và quy trình Bessemer vào thế kỷ 19, thép đã trở thành một sản phẩm hàng hóa sản xuất hàng loạt với chi phí thấp Ngày nay, thép là một trong những vật liệu phổ biến nhất, đóng vai trò chính trong xây dựng và công nghiệp cơ khí, thường được phân loại và đánh giá theo các tiêu chuẩn riêng.

1.1.2 Giới thiệu về thép sử dụng trong ngành xây dựng: a Thành phần thép kết cấu:

Thép kết cấu được sản xuất chủ yếu từ các loại thép như CT38, CT42 và CT51, với các tính chất vượt trội như cường độ lớn, độ dẻo cao và khả năng chống mòn tốt, làm cho chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho ngành xây dựng và các lĩnh vực kỹ thuật khác Tuy nhiên, ở dạng nguyên chất, kim loại này có cường độ và độ cứng thấp, dẫn đến việc chúng thường được sử dụng dưới dạng hợp kim với các kim loại và á kim khác Cacbon sắt và các hợp kim của nó, được gọi là kim loại đen, được ưa chuộng trong xây dựng do giá thành thấp hơn so với kim loại màu, bao gồm các kim loại như Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn và các hợp kim của chúng.

Kim loại màu có nhiều giá trị quan trọng như cường độ, độ dẻo, khả năng chống ăn mòn và tính trang trí cao, điều này đã làm tăng khả năng ứng dụng của chúng trong xây dựng, đặc biệt là trong các chi tiết kiến trúc và kết cấu nhôm.

Nguyên liệu chính để sản xuất kim loại đen bao gồm quặng sắt, mangan và crom, với các khoáng vật đại diện như oxit Fe3O4, sắc đỏ Fe2O3 và piroluzit MNO2 Để chế tạo kim loại màu, người ta sử dụng bôxit chứa các hiđroxit như hydracgilit và diasno, cùng với các loại quặng sunfua và cacbonat của đồng, niken, chì, với các khoáng vật đại diện như chancopirit, sfaleit và magiezit Các loại kết cấu thép này thường được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng.

Thép với kết cấu nhẹ, dễ chế tạo và bảo trì, đang ngày càng được ưa chuộng trong xây dựng tại các nước tiên tiến Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, công nghệ thép đã được áp dụng hiệu quả vào các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp giao thông.

Thép sử dụng trong xây dựng rất đa dạng, bao gồm các loại như thép ống, thép thanh vằn, thép cuộn vằn, thép thanh tròn trơn và thép hình (U, V, I, L,…).

Hình 1.1: Các loại thép sử dụng trong xây dựng c Sản phẩm của thép kết cấu sử dụng trong các ngành xây dựng:

Trong bối cảnh thị trường bất động sản đang phát triển mạnh mẽ với nhiều công trình xây dựng cao tầng và dự án quốc gia, việc đảm bảo chất lượng và độ bền của các công trình là rất quan trọng Khí hậu biến đổi khắc nghiệt và thiên tai như bão, động đất thường xuyên xảy ra, ảnh hưởng đến sự an toàn của các công trình Do đó, kết cấu thép đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra sự vững chắc và bền bỉ cho các công trình xây dựng, giúp chúng chống chọi với những tác động của thiên nhiên.

Thép là vật liệu đa dạng với khả năng sản xuất hàng loạt cho nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau Các giải pháp thép kết cấu mang lại lợi thế như thời gian thi công nhanh, giảm thiểu rủi ro, tạo không gian thoáng với bước cột rộng, khả năng tái sử dụng, công nghệ tiên tiến cho công trình bền vững và giá cả cạnh tranh Chính vì vậy, nhu cầu sử dụng thép và các sản phẩm từ thép ngày càng tăng cao.

1.2 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm cắt uốn thép tròn trong xây dựng

Trong ngành xây dựng, thép thường được cắt và uốn thành nhiều hình dạng và kích thước khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng Đai thép là một sản phẩm tiêu biểu, và ngay cả trong những công trình xây dựng nhỏ, cần phải sử dụng hàng ngàn đai thép với các kích cỡ đa dạng.

Đai thép xây dựng đóng vai trò thiết yếu trong các công trình kiến trúc, đặc biệt là những tòa nhà cao tầng Để đảm bảo độ bền vững cho kết cấu, các dầm ngang, dọc và cột đứng đều cần sử dụng đai thép Mỗi dầm và trụ đều được tính toán kỹ lưỡng về số lượng và kích cỡ đai thép phù hợp, nhằm đảm bảo sự ổn định và an toàn cho công trình.

Hình 1.3: Các kết cấu thép dùng trong nhà cao tầng

Công việc uốn và cắt đai thép, dầm thép thường gặp phải sự nhàm chán do tính chất lặp đi lặp lại, đồng thời cũng tốn nhiều thời gian và dễ gây nhầm lẫn Việc áp dụng công nghệ vào sản xuất sẽ giúp cải thiện quy trình này, nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm trong các công trình xây dựng Chúng ta cần chuyển sang sử dụng máy móc và thiết bị hiện đại thay vì các phương pháp thủ công để đạt được hiệu quả cao hơn trong thi công.

Sau đây là một số hình ảnh cho thấy ứng dụng quan trọng của các thép xây dựng và công việc uốn, cắt thép một cách thủ công:

Hình 1.4: ứng dụng của đai thép, dầm thép Hình 1.5: Đai thép

Hình 1.6: Uốn thép thủ công Hình 1.7: Cắt thép thủ công Một số dạng thép thường được cắt uốn trong xây dựng:

Hình1.8: Mẫu thép sau khi uốn

Sử dụng máy cắt uốn thép liên hợp giúp nâng cao năng suất đáng kể, đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt và độ chính xác vượt trội so với phương pháp uốn thủ công.

Hiện nay, có nhiều loại máy cắt uốn thép cho các kết cấu cồng kềnh và khối lượng lớn, nhưng việc thiết kế máy cắt uốn liên hợp với kết cấu gọn nhẹ và cơ động là rất quan trọng Những máy này có thể vận chuyển dễ dàng trong các công trường, mang lại lợi ích lớn cho quá trình thi công.

Việc áp dụng máy cắt uốn thép liên hợp vào thực tiễn là rất cần thiết và mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho công việc.

CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CẮT UỐN THÉP TRÒN

2.1 Công nghệ cắt uốn thép tròn

2.1.1 Công nghệ cắt thép tròn a Quá trình cắt vật liệu

Quá trình cắt vật liệu là quá trình tách rời các chi tiết thành hai hoặc nhiều phần Trong quá trình này, có ba giai đoạn liên tục diễn ra.

Giai đoạn biến dạng đàn hồi bắt đầu khi dao cắt tiếp xúc với vật liệu và kéo dài cho đến trước khi đạt đến điểm chuyển tiếp quan trọng giữa biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo.

Giai đoạn biến dạng dẻo xảy ra tại mép cắt của dao, nơi có sự tập trung ứng suất Khi dao cắt tiếp tục di chuyển xuống, ứng lực cắt gia tăng vượt quá điểm tới hạn, dẫn đến việc kim loại bị biến dạng cắt dẻo Quá trình này tiếp diễn cho đến khi xuất hiện các vết nứt tế vi tại mép cắt của dao trên và dao dưới.

Giai đoạn phá hủy xảy ra khi tải trọng đạt giá trị tối đa, dẫn đến sự xuất hiện của biến dạng tập trung trên một vùng nhất định của mẫu Tại đây, tiết diện mẫu giảm nhanh chóng, vết nứt hình thành và gia tăng kích thước, cuối cùng gây ra sự phá hủy hoàn toàn của mẫu Hình 2.1 minh họa quá trình cắt đứt vật liệu.

1: Lưỡi cắt trên 2: Phôi cắt 3: Lưới cắt dưới 4: Tấm chặn phôi

Khi vết nứt từ hai phía gặp nhau trên một mặt phẳng, mặt cắt sẽ trở nên đẹp và thẳng, không có ba via Ngược lại, nếu vết nứt gặp lệch, sẽ tạo ra mặt cắt xấu xí, xù xì và có ba via Do đó, việc kiểm soát khe hở giữa hai lưỡi cắt và độ sắc cạnh của chúng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt sản phẩm Vì vậy, cần thiết phải khống chế khe hở một cách hợp lý để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao nhất.

Quan sát một chi tiết cắt thấy rõ có 3 vùng như hình vẽ sau:

Hình 2.2: Sự phân vùng khi cắt vật liệu

Vùng 1: kim loại bị uốn nhẹ và có bán kính lượn nhỏ với mặt chi tiết

Vùng 2: mặt cắt sạch tạo thành một dải sáng

Vùng 3: mặt cắt xù xì không bằng phẳng và có màu trắng đục, chất lượng mặt cắt phụ thuộc rất nhiều ở dao b Xác định khe hở dao (Z)

Hình 2.3: Ảnh hưởng của khe hở Z

Khe hở giữa hai lưỡi dao đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hệ số kích thước làm việc của lưỡi dao trên và lưỡi dao dưới Trị số khe hở này ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt cắt, độ chính xác của vật cắt, lực cắt và độ bền của lưỡi dao.

Khe hở hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo vết nứt ở hai phía gặp nhau theo đường thẳng, từ đó tạo ra chất lượng vết cắt tốt nhất Nếu khe hở quá nhỏ hoặc quá lớn, hai vết nứt sẽ không trùng nhau, dẫn đến chất lượng vết cắt kém.

Trị số khe hở dưới phụ thuộc vào tính chất và độ dày S của vật liệu, với số hành trình đầu trượt và vật liệu mềm càng mỏng thì khe hở càng nhỏ Để xác định lực cắt, cần áp dụng các phương pháp phù hợp.

Ngày nay, máy cắt được chế tạo theo tiêu chuẩn, cho phép chúng ta dễ dàng đồng bộ hóa các máy cắt với sản phẩm cần cắt sau khi đã tính toán và thiết kế kỹ lưỡng Quá trình cắt vật liệu được chia thành ba giai đoạn, diễn ra trong chớp mắt.

Thời kỳ Cặp là giai đoạn mà lưỡi dao tiếp xúc với kim loại, trong đó lực cắt từ từ gia tăng từ 0 cho đến mức tối đa Để mô tả tốc độ của quá trình này, người ta sử dụng thông số kỹ thuật chiều sâu cắt tương đối, ký hiệu là 𝜀 1 = 𝑧 1.

ℎ Trong đó: z1: chiều sâu kim loại được cắt đứt h: Chiều dày vật cắt

Thời kỳ cắt là giai đoạn mà lực cắt giảm dần theo tiết diện của vật cắt, trong khi thời kỳ cắt đứt là khi kim loại tự đứt Mức độ nhanh hay chậm của quá trình cắt đứt được đặc trưng bởi khái niệm độ sâu tương đối, được thể hiện qua tỷ số 𝜀 2 = 𝑧 2.

ℎ z2: chiều sâu kim loại ở cuối hành trình cắt đứt h: chiều dày vật cắt

Trong thực tế nguời ta thấy Pmax xuất hiện ở cuối thời kỳ cặp và đầu thời kỳ cắt, được tính theo công thức sau :

F : Diện tích tiết diện cắt được

𝐾 2 : Hệ số kể đến sự tăng lực khi dao bị cùn

𝐾 3 : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng khe hở của lưỡi dao

B,h : Chiều rộng và chiều dày vật liệu

𝜎 𝑏 : Giới hạn bền vật liệu

T : Lực trượt ngược chiều với P

2.1.2 Công nghệ uốn thép tròn a Quá trình uốn:

Uốn là một trong những công đoạn phổ biến trong công nghệ dập nguội, giúp biến đổi các vật liệu thẳng, tròn, dây hoặc ống thành những chi tiết có hình dạng cong, gấp khúc hoặc các hình dạng khác.

Quá trình uốn kim loại phụ thuộc vào hình dáng, kích thước của vật uốn và đặc tính của phôi ban đầu Uốn có thể thực hiện trên máy ép lệch tâm, ma sát, thủy lực hoặc bằng dụng cụ uốn ống thủ công Khi uốn kim loại tấm, để đạt được các chi tiết với kích thước và hình dạng mong muốn, tỉ số giữa chiều rộng và chiều dày của phôi sẽ ảnh hưởng đến mức độ biến dạng Sự khác biệt về tỉ số giữa bán kính phôi và chiều dài vật liệu, cùng với giá trị góc uốn, sẽ dẫn đến những đặc điểm biến dạng khác nhau trong vùng uốn.

Các thớ dọc của phôi bị biến dạng khác nhau ở hai phía Ở phía trong góc uốn, các lớp kim loại bị nén, kéo và dãn dài, trong khi phía ngoài góc uốn, kim loại bị kéo, dãn dài và đồng thời bị nén, co ngắn theo hướng ngang, tạo ra độ cong ngang.

Khi uốn dải phôi rộng, chiều dài vật liệu giảm nhưng mặt cắt ngang của phôi hầu như không thay đổi, có thể coi là không đổi do trở lực biến dạng của vật liệu rộng lớn Trong quá trình này, các lớp kim loại ở phía trong góc uốn bị nén và co ngắn theo phương dọc, trong khi các lớp kim loại ở ngoài góc uốn bị kéo và dãn dài theo phương dọc.

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 3.1: Sơ đồ động học phương án I

1 Thùng trộn 2 Bánh đai nhỏ 3 Bánh đai lớn

4 Li hợp 5 Trục khuỷu 6 Tay biên

7 Đầu trượt 8 Chày uốn 9 Phôi uốn

10 Cối uốn 11 Phanh 12 Bánh lệch tâm

13 Lò xo 14 Thanh trượt 16 Lưỡi cắt di động

Động cơ (1) truyền động cho trục khuỷu (5) thông qua bộ truyền đai, giúp trục khuỷu chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của đầu trượt (7) Đầu trượt mang chày uốn (8) ép xuống cối uốn (10), tạo ra lực biến dạng vật uốn (9) Bánh lệch tâm (12) gắn trên trục khuỷu khi quay tác động lên con trượt (14) mang dao cắt (16), tạo ra lực cắt khi con trượt tiến lên.

DUT.LRCC có nhiều ưu điểm, bao gồm kết cấu đơn giản nhờ vào việc sử dụng bộ truyền đai, giúp bảo vệ an toàn cho các chi tiết máy khác khi gặp tình huống quá tải đột ngột và hoạt động êm ái.

Nhược điểm của hệ thống truyền động bằng đai là hiện tượng trượt giữa đai và bánh đai, dẫn đến tỷ số truyền không ổn định Ngoài ra, mỗi bộ truyền đai chỉ có khả năng truyền tỷ số truyền nhỏ Hệ thống này cũng có kết cấu lớn, cồng kềnh, gây khó khăn trong việc di chuyển.

Hình 3.2: Sơ đồ động học phương án II.

1 Động cơ 2 Bộ truyền đai 3 Hộp giảm tốc

4 Li hợp 5 Bộ truyền bánh răng nón ngoài 6 Mâm quay

7 Bộ truyền bánh răng trụ ngoài 8 Lò xo 9 Cơ cấu cắt

Nguyên lý làm việc của hệ thống bao gồm động cơ (1) truyền momen cho hộp giảm tốc (3) thông qua bộ truyền đai (2), sau đó chuyển động được truyền qua bộ truyền bánh răng nón (5) và bánh răng trụ (7) Tại trục này, momen được truyền cho mâm quay phía trên để thực hiện mô men uốn và bánh lệch tâm phía dưới Bánh lệch tâm quay tác động vào thanh trượt, giúp thực hiện công việc cắt thép với lưỡi cắt di động ở đầu ra Hệ thống có ưu điểm như độ chính xác cao, khả năng tải lớn, tỷ số truyền lớn và kết cấu gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển trong các công trình xây dựng.

Nhược điểm : Bộ truyền đai có hiện tượng trượt đai

Hình 3.3: Sơ đồ động học phương án III.

1 Động cơ 2 Bộ truyền đai 3 Hộp giảm tốc

4 Li hợp 5 Cơ cấu uốn 6 Lò xo

Nguyên lý làm việc : Phương án này có nguyên lý làm việc giống như phương án

Phương pháp sắp xếp mâm quay gắn trực tiếp lên trục V và cơ cấu cắt gắn dưới trục V mang lại nhiều ưu điểm So với phương án II, cách bố trí này giúp giảm chiều dài máy, làm cho nó gọn gàng hơn và thuận tiện hơn cho việc di chuyển đến các công trường xây dựng.

Nhược điểm : Bộ truyền đai có hiện tượng trượt đai

Theo những phân tích như trên, ta lựa chọn phương án III để thiết kế hệ thống cắt uốn liên hợp

THIẾT KẾ MÁY

THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN VÀ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY

5.1 Phân phối tỷ số truyền

Ta có tốc độ vòng quay trục ra : nlv = 15 (vòng/phút )

Xác định tỷ số truyền chung của hệ thống: i c = 𝑛 𝑑𝑐

Chọn i đ= 3; i n= 4; và ta có i nh =1,3.i ch (Để 2 bánh bị dẫn của cấp chậm và cấp nhanh được ngâm dầu như nhau)

𝜂 đ = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai thang

𝜂 𝑡𝑟𝑘 = 0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ kín

𝜂 𝑛ℎ = 0,94 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón hở

*Động cơ trên các trục:

* Số vòng quay trên các trục : nđc 30 (vòng/phút) nI = 𝑛đ𝑐

2,47 = 60,12 (vòng/phút) nIV = nIII = 60,12 (vòng/phút) nV = 𝑛 𝐼𝑉

* Mô men xoắn trên các trục :

*Bảng hệ thống số liệu:

Bảng 5.1: Bảng hệ thống số liệu

5.2.1 Thiết kế bộ truyền đai : a Chọn loại đai :

Để thiết kế bộ truyền đai hiệu quả, cần xác định rõ loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L, cùng với lực tác dụng lên trục.

Khi lựa chọn đai truyền, nên ưu tiên loại đai làm bằng vải cao su vì chúng hoạt động hiệu quả trong môi trường ẩm ướt, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm, đồng thời có độ bền và tính đàn hồi cao Đai vải cao su rất phù hợp cho các hệ thống truyền động với vận tốc cao và công suất nhỏ Để tối ưu hóa hiệu suất, cần xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai, trong đó có đường kính bánh đai nhỏ D1.

Chọn loại đai, giả thiết vận tốc v=(5÷10m/s) ta có thể dùng đai loại O hoặc A

(Bảng 5-13) tài liệu , ta tính theo cả 2 phương án để lựa chọn phương án phù hợp có lợi Tiết diện đai O A

Kích thước tiết diện đai a*h(mm) 10*6 13*8 Diện tích tiết diện F(mm 2 ) 47 81 Định đường kính bánh đai nhỏ, dựa theo bảng 5-14 ta lấy:

Từ công thức kiểm nghiệm vận tốc:

= 0,0749D1 6 8,98 b.2 Xác định đường kính bánh đai lớn D 2 :

Theo công thức ( 5 – 4 ) ta có đường kính đai lớn:

D2 = i d.D1.(1 – 𝜉) Trong đó : i d hệ số bộ truyền đai

𝜉: hệ số trượt truyền đai thang lấy 𝜉 = 0,02 ( trang 84 tài liệu [4] )

Số vòng quay thực của trục bị dẫn:

DUT.LRCC n’1 = ( 1 – 𝜉 ) .ndc ( công thức 5-8 trang 85 [4] ) n’1 = ( 1 – 0,02 ) 𝐷1

𝑛 1 100% = 5,9% 2% Sai số của đai loại A nằm trong phạm vi cho phép ( 3 – 5 )% Vậy ta chọn đai loại A b.3 Xác định tiết diện đai :

Với đường kính đai nhỏ D1, vận tốc đai V tra bảng (5-13) ta chọn đai loại A hoặc B với các thông số sau (bảng 5-11):

Sơ đồ tiết diện đai Ký hiệu Kích thước tiết diện đai a0 11 (A) h 8 (A)

Bảng 5.2: Kích thước đai thang loại A b.4 Chọn sơ bộ khoảng cách trục A :

Theo điều kiện: 0,55.(D1+D2) + h A 2.(D1+D2) Theo CT (5-19) trang 94 [I]

( Với h là chiều cao của tiết diện đai)

Theo bảng (5-16) – trang 94, sách thiết kế chi tiết máy

Với : i = 3 chọn A = D2 = (mm) 360 b.5 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ A :

Kết hợp theo bảng (5-12) lấy L = (mm) 1533

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

DUT.LRCC b.6 Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L mm :

Hoặc 272 (mm) A (mm) 960 (mm) 370 thỏa

Khoảng cách nhỏ nhất mắc đai:

Khoảng cách lớn nhất để tạo lực căng:

Amax = A + 0,03.L = (mm) 416 b.7 Kiểm nghiệm góc ôm :

Theo công thức (5-3) ta có:

1 = 180 0 - 57 0 = > 120 0 143,03°  Thoả mãn b.8 Xác định số đai cần thiết :

Số đai cần thiết được xác định theo điều kiện tránh xảy ra trượt trơn giữa đai và bánh đai

Chọn ứng suất căng ban đầu o = 1,2 N/mm 2 và theo chỉ số D1 tra bảng ta có các hệ số:

po : ứng suất có ích cho phép ( bảng 5-17) 1,61

C : Hệ số ảnh hưởng góc ôm ( bảng 5-18) 0,89

Ct : Hệ số ảnh hưởng chế độ tải trọng (bảng 5-6) 0,7

Cv : Hệ số ảnh hưởng vận tốc (bảng 5-19) 1

F : Diện tích tiết diện đai (bảng 5-11) 81

DUT.LRCC b.9 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai :

• Đường kính ngoài bánh đai:

+ Với bánh dẫn: Dn1 = D1 + 2.ho = (mm) 127

+ Với bánh bị đẫn: Dn2 = D2 + 2.ho = (mm) 367

• Đường kính trong bánh đai:

+ Với bánh dẫn: Dt1 = Dn1 - 2.e = (mm) 102

+ Với bánh bị đẫn: Dt2 = Dn2 - 2.e = (mm) 342 b.10 Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :

• Lực căng ban đầu với mỗi đai:

Theo công thức (5-25) ta có : So = o.F

Trong đó: o : ứng suất căng ban đầu (1,2 N/mm 2 )

• Lực tác dụng lên trục:

Theo công thức (5-26): Rd  3.So.Z.sin( )

Kết luận: chọn phương án dùng bộ truyền đai A

Bánh đai nhỏ Bánh đai lớn Đường kính bánh đai D1 = 120(mm) D2 = 360 (mm) Đường kính ngoài bánh đai Dn1 = 127 (mm) Dn2 = 367 (mm)

Chiều rộng bánh đai B = 52 (mm)

Lực tác dụng lên trục Rd = 830 (N))

Bảng 5.3: Số liệu bộ truyền đai thang

5.2.2 Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc :

5.2.1.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng a Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :

Hộp giảm tốc 2 cấp được thiết kế để chịu tải trọng trung bình, vì vậy cần lựa chọn vật liệu cho bánh răng có độ cứng bề mặt dưới 350 HB Đối với tải trọng va đập nhẹ và thay đổi, bộ truyền bánh răng có khả năng quay 2 chiều và thời gian sử dụng ước tính lên đến 9 năm Để nâng cao khả năng chống mài mòn, độ cứng của bánh răng nhỏ nên lớn hơn độ cứng của bánh răng lớn khoảng 25 - 50 HB.

• Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép như sau: giả thiết đường kính phôi dưới 100mm

+ Giới hạn bền kéo: bk = 600 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 300 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 170 - 220 ( chọn HB = 200)

• Bánh răng lớn thép 35 thường hoá Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như sau:

Giả thiết đường kính phôi 100-300

+ Giới hạn bền kéo: bk = 500 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 260 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 140 - 190 ( chọn HB = 170)

Để xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép trong bộ truyền cấp nhanh với cả hai bánh răng chọn phôi rèn, cần tính toán ứng suất chịu tải thay đổi bằng cách áp dụng công thức (3-4).

Trong công thức này, n đại diện cho số vòng quay trong một phút của bánh răng, T là tổng số giờ mà bánh răng hoạt động, và u là số lần ăn khớp của một bánh răng khi nó quay một vòng.

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ:

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:

Theo bảng (3-9) ta chon số chu kỳ cơ sở No = 10 7

• Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo bảng (3-9) ta có Notx = 2,6 HB

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

N1tx = 2,6.200 = 520 N/mm 2 ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

N2tx = 2,6.170 = 442 N/mm 2 Để tính sức bền ta dùng N2tx = 442 N/mm 2

• Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thường hóa hoá nên n  1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng K = 1,8 ( thường hoá hoặc tôi cải thiện trang 44 sách TKCTM)

• Đối với thép -1 = (0,4 - 0,45)bk , chọn -1 = 0,43bk

• Răng làm việc một mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên:

𝑛.𝐾 𝜎 Ứng suất uốn cho phép của

1,5.1,8 = 119,44 N/mm 2 c Tính khoảng cách trục A

- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,3

- Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: A = 0,25

Trong đó: i = 3,21: tỉ số truyền n2 = 148,5 (vg/ph) số vòng quay trong 1 phút của bánh răng bị dẫn

N = 2,13 (KW): công suất trên trục I

= 134,6 (mm) chọn Asb 6 (mm) d Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

- Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3-17)

Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn:

Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 e Tính hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

Hệ số tập trung tải trọng: K = Ktt.Kd

Ktt : Hệ số tập trung tải trọng; Ktt Kttb: Hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn

Kd : Hệ số tải trọng động ; theo ( bảng 3-14) chọn Kd = 1,2

Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1 = 𝜓 𝐴 𝐴 𝑠𝑏 =0,25.1364mm Lấy b14mm

Vì chiều rộng bánh nhỏ lớn hơn chiều rộng bánh lớn 5-10mm nên chọn b2(mm ( [1] trang 50)

Từ bảng 3-12, Chon ổ trục đối xứng sát bánh răng suy ra Kttb=1,03

Chọn hệ số tải trọng sơ bộ Ksb = 1,3 nên ta chọn lại A theo công thức:

Chọn A = 136 (mm) f Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng :

Vì đây là bánh răng trụ răng nghiêng nên ta tính mô đun pháp:

• Sơ bộ góc nghiêng 𝛽 = 10° → cos 𝛽 = 0,985

- Tổng số răng 2 bánh: 𝑍 𝑡 = 2.𝐴.cos 𝛽

- Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.i = 31.3,21 ≈ 100 (răng)

• Tính chính xác góc nghiêng 𝛽: cos 𝛽 = (𝑍 1 +𝑍 2𝐴 2 )𝑚 = ( 31+100 2.136 ) 2 = 0,963

Xét điều kiện 𝑏 = 34; 28 > 2,5.𝑚 sin 𝛽 = 2,5.2 sin(15°35 ′ ) = 18,61 thỏa đk g Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :

N: Công suất của bộ truyền (kW)

DUT.LRCC y: Hệ số dạng răng n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính m: Mô đun

Ztd : Số răng tương đương trên bánh b, u : Bề rộng và ứng suất tại chân rang

𝜃′′ : hệ số phản ánh sự tang khả năng tải

- Số răng tương đương của bánh răng nhỏ:

 Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1 = 0,451

- Số răng tương đương của bánh lớn:

 Hệ số dạng răng bánh lớn: y2 = 0,517

• Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là:

Ta thấy u1  u1 = 143,33 (N/mm 2 )  thoả mãn

• ứng suất tại chân răng bánh răng lớn là:

Ta thấy u2  u2 = 119,44 (N/mm 2 )  thoả mãn h Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột :

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)

txqt1 = 2,5.Notx1 = 2,5 520 = 1300 (N/mm 2 ) + Bánh răng lớn

 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

• Kiểm nghiệm sức bền uốn: ( công thức 3-38 và 3-42)

uqt1 uqt1  thoả mãn + Bánh răng lớn

 uqt2  uqt2 Thoả mãn i Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :

• Mô đun pháp tuyến mn = 2

• Đường kính vòng chia dc1 = 𝑚.𝑧1 cos 𝛽= 2.31

• Chiều cao răng h = 2,25.mn = 2,25.2 = 4,5 (mm)

• Độ hở hướng tâm c = 0,25.mn = 0,25.2 = 0,5 (mm)

• Đường kính vòng đỉnh răng:

• Đường kính vòng chân răng:

Di2 = dc2 – 2,5.mn = 208 – 2,5.2 = 203 (mm) Bảng 5.4: Số liệu bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

Bánh răng Z1 có 31 răng và bánh răng Z2 có 100 răng Đường kính vòng chia của Z1 là 64 mm, trong khi của Z2 là 208 mm Đường kính vòng đỉnh của răng Z1 là 68 mm và của Z2 là 212 mm Cuối cùng, đường kính vòng chân của răng Z1 là 59 mm, còn của Z2 là 203 mm.

Chiều rộng răng b1 = 34 mm b2 = 28 mm

Chiều cao răng h= 4,5 mm Độ hở hướng tâm c= 0,5 mm

Góc ăn khớp o = 20 o j Lực tác dụng lên trục :

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Theo công thức (3-50) ta có:

- Lực hướng tâm Pr : Pr = 𝑃.𝑡𝑔  𝑜 cos 𝛽 = 1333,56.𝑡𝑔20°

5.2.1.2 Tính toán bộ truyền cấp chậm bánh răng trụ răng nghiêng a Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :

• Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép như sau: giả thiết đường kính phôi dưới 100mm

+ Giới hạn bền kéo: bk = 600 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 300 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 170 - 220 ( chọn HB = 200)

• Bánh răng lớn thép 35 thường hoá Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như sau:

Giả thiết đường kính phôi 100-300

+ Giới hạn bền kéo: bk = 500 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 260 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 140 - 190 ( chọn HB = 170)

(Với cả hai bánh răng ta chọn phôi rèn) b Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp chậm

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ:

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:

Theo bảng (3-9) ta chon số chu kỳ cơ sở No = 10 7

• Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo bảng (3-9) ta có Notx = 2,6 HB

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

N1tx = 2,6.200 = 520 N/mm 2 ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

N2tx = 2,6.170 = 442 N/mm 2 Để tính sức bền ta dùng N2tx = 442 N/mm 2

• Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thường hóa hoá nên n  1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng K = 1,8 ( thường hoá hoặc tôi cải thiện trang 44 sách TKCTM)

• Đối với thép -1 = (0,4 - 0,45)bk , chọn -1 = 0,43bk

• Răng làm việc một mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên:

DUT.LRCC Ứng suất uốn cho phép của

1,5.1,8 = 119,44 N/mm 2 c Tính khoảng cách trục A

- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,3

- chọn hệ số chiều rộng bánh răng: A = 0,25 áp dụng công thức (3-10): A≥ (𝑖 + 1) √( 1,05.10 6

Trong đó: i = 2,47: tỉ số truyền n2 = 148,5 (vg/ph) số vòng quay trong I phút của bánh răng bị dẫn

N = 2,07 (KW): công suất trên trục I

0 (mm) d Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

- Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3-17)

Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn:

Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 e Tính hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

Hệ số tập trung tải trọng: K = Ktt.Kd

Ktt : Hệ số tập trung tải trọng; Ktt Kttb: Hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn

Kd : Hệ số tải trọng động ; theo ( bảng 3-14) chọn Kd = 1,2

2,47+1 = 104 Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1 = 𝜓 𝐴 𝐴 𝑠𝑏 =0,25.180Emm Lấy b1Emm

Vì chiều rộng bánh nhỏ lớn hơn chiều rộng bánh lớn 5-10mm nên chọn b2@mm ( [1] trang 50)

Từ bảng 3-12, Chon ổ trục đối xứng sát bánh răng suy ra Kttb=1

Chọn hệ số tải trọng sơ bộ Ksb = 1,3 nên ta chọn lại A theo công thức:

Chọn A = 180 (mm) f Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng :

Vì đây là bánh răng trụ răng nghiêng nên ta tính mô đun pháp:

• Sơ bộ góc nghiêng 𝛽 = 10° → cos 𝛽 = 0,985

- Tổng số răng 2 bánh: 𝑍 𝑡 = 2.𝐴.cos 𝛽

- Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.i = 41.2,47 = 101,27 (răng)

• Tính chính xác góc nghiêng 𝛽: cos 𝛽 = (𝑍 1 +𝑍 2𝐴 2 )𝑚 = ( 41+101 2.180 ) 2,5 = 0,986

Xét điều kiện 𝑏 = 45; 40 > 2,5.𝑚 sin 𝛽 = 2,5.2,5 sin(9°33 ′ )= 37,63 thỏa đk g Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :

- Số răng tương đương của bánh răng nhỏ:

 Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1 = 0,451

- Số răng tương đương của bánh lớn:

 Hệ số dạng răng bánh lớn: y2 = 0,517

• Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là:

Ta thấy u1  u1 = 143,33 (N/mm 2 )  thoả mãn

• Ứng suất tại chân răng bánh răng lớn là:

Ta thấy u2  u2 = 119,44 (N/mm 2 )  thoả mãn h Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột :

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)

txqt1 = 2,5.Notx1 = 2,5 520 = 1300 (N/mm 2 ) + Bánh răng lớn

 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

• Kiểm nghiệm sức bền uốn: ( công thức 3-38 và 3-42)

uqt1 uqt1  thoả mãn + Bánh răng lớn

 uqt2  uqt2 Thoả mãn i Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng :

• Mô đun pháp tuyến mn = 2,5

• Đường kính vòng chia dc1 = 𝑚.𝑧1 cos 𝛽= 2,5.41

• Chiều cao răng h = 2,25.mn = 2,25.2 = 4,5 (mm)

• Độ hở hướng tâm c = 0,25.mn = 0,25.2 = 0,5 (mm)

• Đường kính vòng đỉnh răng:

• Đường kính vòng chân răng:

Di2 = dc2 – 2,5.mn = 256 – 2,5.2,5 = 249,75 (mm) Bảng 5.5: Số liệu bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

Số răng của bánh răng Z1 là 40 và Z2 là 100 Đường kính vòng chia của Z1 là 104 mm và Z2 là 256 mm Đường kính vòng đỉnh răng của Z1 là 109 mm và Z2 là 261 mm Cuối cùng, đường kính vòng chân răng của Z1 là 97,75 mm và Z2 là 249,75 mm.

Chiều rộng răng b1 = 45 mm b2 = 40 mm

Chiều cao răng h= 5,625 mm Độ hở hướng tâm c= 0,625 mm

Góc ăn khớp o = 20 o j Lực tác dụng lên trục :

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Theo công thức (3-50) ta có:

- Lực hướng tâm Pr : Pr = 𝑃.𝑡𝑔  𝑜 cos 𝛽 = 2560 𝑡𝑔20°

5.2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng ngoài hộp : a Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :

• Bánh răng nhỏ thép 50 thường hóa Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép như sau: giả thiết đường kính phôi dưới 100-300mm

+ Giới hạn bền kéo: bk = 600 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 300 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 170 - 220 ( chọn HB = 200)

• Bánh răng lớn thép 45 thường hoá Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như sau:

Giả thiết đường kính phôi 300-500 mm

+ Giới hạn bền kéo: bk = 560 N/mm 2

+ Giới hạn chảy: ch = 280 N/mm 2

+ Độ rắn HB = 170 - 220 ( chọn HB = 200)

(Với cả hai bánh răng ta chọn phôi dập) b Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền

Bánh răng chịu tải thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có:

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ:

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:

Theo bảng (3-9) ta chon số chu kỳ cơ sở No = 10 7

• Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo bảng (3-9) ta có Notx = 2,6 HB

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

N1tx = 2,6.210 = 546 N/mm 2 ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

N2tx = 2,6.200 = 520 N/mm 2 Để tính sức bền ta dùng N2tx = 520 N/mm 2

• Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thường hóa hoá nên n  1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng K = 1,8 ( thường hoá hoặc tôi cải thiện trang 44 tài liệu [4])

• Đối với thép -1 = (0,4 - 0,45)bk , chọn -1 = 0,43bk

• Răng làm việc một mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên:

𝑛.𝐾 𝜎 Ứng suất uốn cho phép của

1,5.1,8 = 133,78N/mm 2 c Tính chiều dài nón

- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,3

- chọn hệ số chiều rộng bánh răng: L = 0,32 áp dụng công thức (3-10): L≥ √𝑖 2 + 1 √[ 1,05.10

Trong đó: i = 4: tỉ số truyền n2 = 15,03 (vg/ph) số vòng quay trong I phút của bánh răng bị dẫn

N = 2,07 (KW): công suất trên trục I

#6 (mm) d Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

- Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức: (3-17)

60.1000.√𝑖 2 +1 (m/s) Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn:

60.1000.√4 2 +1 = 0,3 (m/s) Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 e Tính hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

Hệ số tập trung tải trọng: K = Ktt.Kd

Trong đó: Ktt : Hệ số tập trung tải trọng; Ktt 2

Kttb: Hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn

Kd : Hệ số tải trọng động ; theo ( bảng 3-14) chọn Kd = 1,2

√𝑖 2 +1 = 96 Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1 = 𝜓 𝐿 𝐿 𝑠𝑏 =0,32.236= 75,52mm Lấy b1vmm

Từ bảng 3-12, Chon ổ trục đối xứng sát bánh răng suy ra Kttb=1,05

Chọn hệ số tải trọng sơ bộ Ksb = 1,3 nên ta chọn lại A theo công thức:

Chọn L = 236 (mm) f Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng :

Vì đây là bánh răng trụ răng nghiêng nên ta tính mô đun pháp:

• Xác định mô đun : ms = ( 0,02 - 0,03).L

- Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.i = 23.4 = 92 (răng)

• Tính chính xác chiều dài nón ( Bảng 3-5) : L = 0,5.ms.√𝑍 1 2 + 𝑍 2 2 ≈ 237mm

Xét điều kiện 𝑏 = 76 > 2,5.𝑚 sin 𝛽 = 2,5.5 sin(20) = 36,55 thỏa đk g Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :

N: Công suất của bộ truyền (kW) y: Hệ số dạng răng n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính mtb: Mô đun pháp đo trên tiết diện trung bình bánh răng nón răng nghiêng

Ztd : Số răng tương đương trên bánh b, u : Bề rộng và ứng suất tại chân rang

𝜃′′ : hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải

Góc mặt nón lăn bánh nhỏ: tan 𝜑1 = 𝑍 1

Góc mặt nón lăn bánh nhỏ: tan 𝜑1 = 𝑍 2

- Số răng tương đương của bánh răng nhỏ:

Ztd1 = 𝑍1 cos 𝜑 1 cos 3 𝛽 = 23 cos 14°2′cos 3 20° = 29 (răng)

 Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1 = 0,451

- Số răng tương đương của bánh lớn:

Ztd2 = 𝑍1 cos 𝜑 2 cos 3 𝛽 = 93 cos 71°01′cos 3 20° = 345 (răng))

 Hệ số dạng răng bánh lớn: y2 = 0,517

• Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là:

Ta thấy u1  u1 = 143,33 (N/mm 2 )  thoả mãn

• ứng suất tại chân răng bánh răng lớn là:

Ta thấy u2  u2 = 133,78 (N/mm 2 )  thoả mãn h Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột :

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)

txqt1 = 2,5.Notx1 = 2,5 546 = 1365 (N/mm 2 ) + Bánh răng lớn

 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

• Kiểm nghiệm sức bền uốn: ( công thức 3-38 và 3-42)

uqt1 uqt1  thoả mãn + Bánh răng lớn

 uqt2  uqt2 Thoả mãn i Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng :

• Mô đun pháp tuyến ms = 5

• Mô đun pháp tuyến mtb = 4,19

• Góc mặt nón chân răng 𝜑 𝑖1 = 𝜑 1 − 𝛾 𝜑 𝑖2 = 𝜑 2 − 𝛾

• Góc mặt nón đỉnh răng 𝜑 𝑒1 = 𝜑 1 + Δ 𝜑 𝑖2 = 𝜑 2 + Δ

• Đường kính vòng chia dc1 = 𝑚 𝑠 𝑍 1 = 5.23 5 (mm) dc2 = 𝑚 𝑠 𝑍 2 = 5.92 = 460 (mm)

• Chiều cao chân răng h’ = 1,25.ms = 1,25.5 = 6,25 (mm)

• Chiều cao đầu răng h = ms =5 (mm)

• Đường kính vòng đỉnh răng:

De1 = ms.( Z1+2cos 𝜑 1 ) = 5.(23+2cos 14°2′) = 125 (mm)

De2 = ms.( Z2+2cos 𝜑 2 ) = 5.(92+2cos 75°58′) = 462(mm)

• Đường kính vòng chia trung bình:

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

Số răng của bánh răng Z1 là 23 và Z2 là 92 Đường kính vòng chia của Z1 là 115 mm và Z2 là 460 mm Đường kính vòng đỉnh của Z1 là 125 mm và Z2 là 462 mm Đường kính vòng chia trung bình của Z1 là 105 mm và Z2 là 388 mm.

Chiều cao chân răng h’= 6,25 mm

Chiều cao đầu răng h= 5 mm

Góc mặt nón chân răng 𝜑 𝑖1 = 12,52° 𝜑 𝑖2 = 74,46°

Góc mặt nón đỉnh răng 𝜑 𝑒1 = 15,24° 𝜑 𝑒2 = 77,18°

Bảng 5.6: Số liệu bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng j Lực tác dụng lên trục :

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Theo công thức (3-50) ta có:

- Lực hướng tâm Pr = 𝑃 cos 𝛽 (𝑡𝑔 cos 𝜑 1 − sin 𝛽 sin 𝜑 1 ) 6659,21 cos 20 (𝑡𝑔20 cos 14°2 ′ − sin 20 sin 14°2′) = 1914,6 (N)

- Lực dọc trục Pa : Pa = 𝑃 cos 𝛽 (𝑡𝑔 sin 𝜑 1 + sin 𝛽 cos 𝜑 1 ) 6659,21 cos 20 (𝑡𝑔20 sin 14°2 ′ + sin 20 cos 14°2′) = 2976,86 (N)

5.3 Nghiệm bền trục và then

Vật liệu chế tạo các trục I, II, III, IV, và V là thép 35 thường hóa.

5.3.2 Xác định sơ bộ đường kính trục:

Theo công thức 10-9 trang 188[4] ta có 𝑑 ≥ 𝐶.√ 𝑁

Trong đó d Đờng kính trục mm

N Công suất truyền, kW n Số vòng quay trong 1 phút của trục

C Hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, đối vs đầu trục vào và trục truyền chung có thể lấy C = 120 Đối với trục 1: N= 2,2 kW; n= 476,67 vg/ph;

3 ≈ 20 𝑚𝑚 Đối với trục 2: N= 2,07 kW; n= 148,5 vg/ph;

3 ≈ 29 𝑚𝑚 Đối với trục 3: N= 2,02 kW; n= 60,12 vg/ph;

Lấy trị số d2) chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung, tra bảng 14P có Bmm Đối với trục 4: N= 2,02 kW; n= 58,08 vg/ph;

Chọn loại ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung, tra bảng 18P có B#mm Đối với trục 5: N= 1,88 kW; n= 15,03 vg/ph;

Chọn loại ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung, tra bảng 18P có B1mm

Từ hình 7-3 bảng 7-1 [4] ta chọn các kích thước sau:

+ a = 10mm : Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp

+ c = 10mm : Khoảng cách giữa các chi tiết quay

+ ∆ = 1,2.𝛿 = 12mm : Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp Với 𝛿 = 10 mm chọn theo bảng 7-1

+ l1 : Khoảng cách giữa gối đỡ trục và điểm đặt lực của bánh đai

+ l2 = 10mm : Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp

+ l3 = 16mm : Chiều cao của nắp ổ và đầu bu lông

+ l4 = 14mm : Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp Ngoài ra còn có các kích thước đã tính toán ở trên như sau :

+ Bđai = 52mm : Chiều rộng bánh đai

+ Bôl = 19mm : Chiều rộng ổ lăn

+ b1 = 34mm : Chiều rộng bánh răng cấp nhanh

+ b2 = 45mm : Chiều rộng bánh răng cấp chậm

+ l5 = (1,2-1,5)d3 : Chiều dài phần may-ơ lắp với trục 3

Hình 5.1: Sơ đồ định kích thước dài của hộp giảm tốc

• Tổng hợp các kick thước trên ta tính được chiều dài các đoạn trục cần thiết: l= 0,5.( Bđai + Bôl) + l3 + l4 = 65,5mm l’= 0,5.( l5 + Bôl) + l3 + l4 = 64,5mm x= 0,5.( Bôl + b1) + l2 + a = 46,5mm y= 0,5.( b1 + b2) + c = 49,5mm z= 0,5.( Bôl + b2) + l2 + a = 52mm

• Xác định góc nghiêng đai:

Ta chọn sơ bộ chiều cao đặt máy là H = 204 (mm)

Từ bảng 10P với động cơ điện loại AO2 (AOΠ2), dạng ứng dụng III2 Ta được chiều cao đặt máy h = 112m

Hình 5.3: Biểu đồ mô men trục I

P1 = 1333,56 N; Pr1 = 504,03 N; Pa1 = 373,2N l = 65,5mm; x = 46,5mm; y+z = 101,5mm; d1 = 64mm

Phản lực ở các gối trục:

→ RBx = P1.x−R đx l x+y+z = 59,51N → RAx = Rđx +P1 - RBx = 2086,31N

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

Momen xoắn trên trục 1 : Mx = 9,55.10

Tính đường kính trục ở 2 tiết diện m-m và n-n theo công thức (7-3) tl [1] :

3 mm Với : [𝜎] = 50 N/mm 2 (bảng 7-2) Đường kính trục ở tiết diện m-m :

3 = 23,6 mm Đường kính trục ở tiết diện n-n :

Từ bảng 7-3b chọn trục có đường kính :

Tiết diện n-n : dn-n(mm ( Lấy lớn hơn giá trị tính toán vì có lắp rãnh then)

Chọn đường kính lắp ổ lăn: d = 25 mm

Hình 5.3: Biểu đồ mô men trục II

P2 = 1333,56N; Pr2 = 504,03 N; Pa2 = 373,2 N; P3 = 2560 N; Pr3 = 945 N; Pa3 433 N; x = 46,5mm; y = 49,5mm; z = 52mm; d2 = 208mm; d3 = 104mm

Phản lực ở các gối trục:

∑ 𝑚𝐶𝑦 = Pr2.x - Pa2.d2/2 - Pr3.(x+y) + Pa3.d3/2+ RDy.(x+y+z)

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

Momen xoắn trên trục 2 : Mx = 9,55.10

Tính đường kính trục ở 2 tiết diện p-p và q-q theo công thức (7-3) tl [1] :

3 mm Với : [𝜎] = 50 N/mm 2 (bảng 7-2) Đường kính trục ở tiết diện p-p :

3 = 30,94 mm Đường kính trục ở tiết diện q-q :

Từ bảng 7-3b chọn trục có đường kính :

Tiết diện p-p được xác định là dp-p5mm, trong đó giá trị được lấy lớn hơn so với tính toán do có lắp rãnh then Tương tự, tiết diện q-q là dq-q5mm, cũng được điều chỉnh lớn hơn giá trị tính toán vì lý do tương tự Đường kính lắp ổ lăn được chọn là d = 30mm.

Tính lực hướng tâm nối trục: 𝐹 𝑘 = (0,2 ÷ 0,3)𝐹 𝑡 Với 𝐹 𝑡 = 2𝑀 𝐷 𝑥

𝑡𝑏 : Lực vòng trên khớp nối, ở đây ta chọn khớp nối là ly hợp 2 đĩa ma sát

𝑛 = 320874Nmm : momen xoắn trên trục 3

Trong đó Dtb : Đường kính trung bình của đĩa d : Đường kính sơ bộ trục 3

Hình 5.4: Biểu đồ mô men trục III

P4 = 2560N; Pr4 = 945N; Pa4 = 433N; x = 46,5mm; y = 49,5mm; z = 52mm; d4 = 256mm; l ‘ = 64,5mm

Phản lực ở các gối trục:

→ RFy = Pr4.(x+y)+ Pa4.d4/2 x+y+z = 987,46N → REy = -Pr4 + RFy = 42,46N

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

Tính đường kính trục ở 2 tiết diện e-e và f-f theo công thức (7-3) tl [1] :

𝑑 ≥ 3 √ 0,1.[𝜎] 𝑀 𝑡đ mm Với : [𝜎] = 50 N/mm 2 (bảng 7-2) Đường kính trục ở tiết diện e-e :

𝑑 ≥ 3 √ 316384 0,1.50 = 39,84 mm Đường kính trục ở tiết diện f-f :

Từ bảng 7-3b chọn trục có đường kính :

Tiết diện e-e : de-e = 45mm ( Lấy lớn hơn giá trị tính toán vì có lắp rãnh then) Tiết diện f-f : df-f = 40mm

Chọn đường kính lắp ổ lăn: d = 40mm

Chọn đường kính đầu trục ra d = 38mm

Hình 5.5: Biểu đồ mô men trục IV

P5 = 6659,21 N; Pr5 = 1914,6 N; Pa5 = 2976, 86N a = 89mm; b = 100mm; c = 81,5mm; d5 = 105mm

Phản lực ở các gối trục:

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

Momen xoắn trên trục IV : Mx = 9,55.10

Tính đường kính trục ở 2 tiết diện m-m và n-n theo công thức (7-3) tl [1] :

3 mm Với : [𝜎] = 50 N/mm 2 (bảng 7-2) Đường kính trục ở tiết diện g-g :

DUT.LRCC Đường kính trục ở tiết diện h-h :

3 = 49,59 mm Đường kính trục ở tiết diện k-k :

Từ bảng 7-3b chọn trục có đường kính :

Tiết diện n-n : dk-k = 42mm ( Lấy lớn hơn giá trị tính toán vì có lắp rãnh then) Chọn đường kính lắp ổ lăn: d = 50 mm

Hình 5.6: Biểu đồ mô men trục V

P6 = 6659,21N; Pa6 = 1914,6 N; Pr6 = 2976,86 N; a‘ = 213 mm; b‘ = 98 mm; c‘ = 245 mm; d’ = 190 ;d6 = 460mm

Phản lực ở các gối trục:

Theo phương yOz ta có hệ phương trình:

Theo phương xOz ta có hêệ phương trình:

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

Momen xoắn trên trục V : Mx = 1194544 Nmm

Tính đường kính trục ở 2 tiết diện p-p và q-q theo công thức (7-3) tl [1] :

𝑑 ≥ 3 √ 0,1.[𝜎] 𝑀 𝑡đ mm Với : [𝜎] = 50 N/mm 2 (bảng 7-2) Đường kính trục ở tiết diện i-i :

3 = 64,69 mm Đường kính trục ở tiết diện j-j :

3 = 73,88 mm Đường kính trục ở tiết diện a-a :

Từ bảng 7-3b chọn trục có đường kính :

Tiết diện a-a : da-a = 60mm ( Lấy lớn hơn giá trị tính toán vì có lắp rãnh then) Chọn đường kính lắp ổ lăn: d = 60mm

Lưu ý : Chọn đường kính trục lắp ổ lăn phải bằng đường kính trong của ổ lăn theo tiêu chuẩn bảng 8-13

5.3.4.Tính chính xác trục: a) Tính chính xác trục trên tiết diện n-n: n = 𝑛 𝜎 𝑛 𝜏

Vì trục quay nên ứng suất pháp ( uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

Bộ truyền làm việc một chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) thay đổi theo chu kỳ mạch động :

𝜀0𝛽 𝜏 𝑎 +𝜓 𝜏 𝜏 𝑚 Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Với : W = 1855 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 28mm, tl [1])

Với : 𝑊 0 = 4010 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 28mm, tl [1])

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa b) Tính chính xác trục trên tiết diện m-m:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa c) Tính chính xác trục trên tiết diện p-p:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Với : W = 3660 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 35mm, tl [1])

2𝑊 0 Với : 𝑊 0 = 7870 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 35mm, tl [1])

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa d) Tính chính xác trục trên tiết diện q-q:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Với : W = 3660 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 35mm, tl [1])

Với : 𝑊 0 = 7870 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 35mm, tl [1])

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa e) Tính chính xác trục trên tiết diện e-e:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Với : W = 7800 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 45mm, tl [1])

2𝑊 0 Với : 𝑊 0 = 16740 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 45mm, tl [1])

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa f) Tính chính xác trục trên tiết diện f-f:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Với : W = 5510 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 40mm, tl [1])

2𝑊 0 Với : 𝑊 0 = 11790 mm 3 ( Bảng 7-3b với d = 40mm, tl [1])

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

√5,91 2 +4,75 2 = 3,7 g) Tính chính xác trục trên tiết diện g-g:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Hệ số an toàn cho phép [n] thường nằm trong khoảng 1,5-2,5, do đó n>[n] là điều kiện cần thiết Mô men uốn Mu trên tiết diện g-g lớn hơn so với tiết diện h-h, trong khi Mx trên toàn trục là đồng nhất, cho thấy tiết diện g-g đạt yêu cầu bền, và điều này cũng áp dụng cho tiết diện h-h Đối với tiết diện j-j, cần tính toán độ chính xác của trục.

Giới hạn mỏi uốn và xoắn:

(Trục làm bằng thép 35 có 𝜎 𝑏 = 520 N/mm 2 )

Chọn hệ số 𝜓 𝜎 , 𝜓 𝜏 theo vật liệu Với thép cacbon trung bình 𝜓 𝜎 =0,1 và 𝜓 𝜏 =0,05

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm 2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Thay các trị số vào công thức

Ta có hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy từ 1,5-2,5 nên n>[n] thỏa, mặt khác

Mu trên tiết diện j-j lớn hơn trên tiết diện i-i, Mx trên toàn trục như nhau nên tiết diện j-j thỏa bền hiển nhiên tiết diện i-i cũng vậy

5.3.5.Tính then: a Tính then lắp trên trục II Đường kính trục II để lắp then là dp – p = 35 mm, dq – q = 35 mm

• xét tại tiết diện p – pđường kính lắp then là dp – p = 35 mm Theo bảng (7-23)

Theo TCVN 150 – 64 ( bảng 7-23) chọn lp-p = 25 mm; lq-q = 36 mm;

• Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức (7-11) có :

• Kiểm nghiệm cắt theo công thức (7-12):

Như vậy then trục II thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt b Tính then lắp trên trục III l k d

DUT.LRCC Đường kính trục III để lắp then là d = 45 mm

Theo bảng 7-23 chọn các thông số then b = 14; h = 9; t = 5,0; t1 = 4,1; k = 5,0

Kiểm nghiệm độ bền dập trên mặt cạnh làm việc của then theo công thức (7-11)

Kiểm nghiệm bền cắt theo công thức (7-12)

Như vậy then trên tục III thoả mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt

Kết luận cho thấy các trục đều đáp ứng đầy đủ điều kiện về bền dập và bền cắt Đối với trục IV, đường kính cần thiết để lắp then là d = 42 mm.

Theo bảng (7-23) chọn các thông số then b = 12; h = 8; t = 4,5; t1 = 3,6; k = 4,2

• Kiểm nghiệm độ bền dập trên mặt cạnh làm việc của then theo công thức (7-11)

d = N/mm 2 Ở đây : Mx = 320874 (N.mm); theo TCVN 150 – 64 (bảng 7-23) chọn l = 80 (mm)

Tra bảng (7-20) với ứng suất mối ghép cố định, tải trọng va đập nhẹ, vật liệu là thép tôi ; ta có : d = 100 N/mm 2

• Kiểm nghiệm bền cắt theo công thức (7-12)

Như vậy then trên trục IV thoả mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt l k d

5.3.5 Tính then lắp trên trục V Đường kính trục II để lắp then là da – a = 65 mm,

• xét tại tiết diện p – pđường kính lắp then là da – a = 35 mm Theo bảng (7-23)

Theo TCVN 150 – 64 ( bảng 7-23) chọn la-a = 80 mm; lb-b = 80 mm;

• Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức (7-11) có :

• Kiểm nghiệm cắt theo công thức (7-12):

Như vậy then trục V thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt

Kết luận: Then trên các trục đều thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt

5.4 Thiết kế một số bộ phận khác

Trục I, II và III của hộp giảm tốc được hỗ trợ bởi ổ bi đỡ chặn do có thành phần lực dọc trục Trong khi đó, trục IV và V bên ngoài hộp giảm tốc sử dụng bộ truyền bánh răng nón, vì vậy cần sử dụng ổ đũa côn để đỡ chặn.

• Sơ đồ chọn ổ cho trục I:

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức (8-1)

C = Q.(n.h) 0,3 < Cbảng Ở đây : nI = 476,67 (vg/ph): tốc độ quay trên trục I h = 10800 giờ

Q: tải trọng tương đương (daN) l k d

Theo công thức (8-6) có Q = (Kv.R + m.At).Kn.Kt

Kt = 1,2 tải trọng va đập nhẹ và quá tải đến 125% (bảng 8-3)

Kn = 1 nhiệt độ làm việc dưới 100 O C ( bảng 8-4)

Kv = 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)

Tổng lực chiểu trục: At = SA + Pa1 – SB = 576,52 + 373,2 – 88,47 = 861,25 (N)

Như vậy lực At hướng về gối trục bên trái, do đó lực Q ở ổ này lớn hơn:

QA = (Kv.RA + m.At).Kn.Kt = (1 2086,39 + 1,5 861,25).1.1,2 = 4053,92 = 405,392 daN

Tra bảng 17P ứng với d = 25 mm chọn ổ ký hiệu (36305) ổ bi đỡ chặn cỡ trung rộng

Có Cbảng= 31000 > C Đường kính ngoài của ổ D = 62 mm, chiều rộng của ổ B = 17 mm

• Sơ đồ chọn ổ cho trục II:

C = Q.(n.h) 0,3 < Cbảng Ở đây : nII = 148,5 (vg/P): tốc độ quay trên trục I h = 10800 giờ

Q: tải trọng tương đương (daN)

Tổng lực chiểu trục: At = SC-Pa2-Pa3–SD P2,46 -373,2 -433-595,44 = -899,18(N) Như vậy lực At hướng về gối trục bên trái, do đó lực Q ở ổ này lớn hơn:

QA = (Kv.RC + m.At).Kn.Kt = (1.1818,25 +1,5.899,18).1.1,2 = 3800,42 = 380,042daN

Tra bảng 17P ứng với d = 30 mm chọn ổ ký hiệu (36306) ổ bi đỡ chặn cỡ trung rộng

Có Cbảng= 41000 > C Đường kính ngoài của ổ D = 72 mm, chiều rộng của ổ B = 19 mm

• Sơ đồ chọn ổ cho trục III:

C = Q.(n.h) 0,3 < Cbảng Ở đây : nII = 60,12 (vg/P): tốc độ quay trên trục I h = 10800 giờ

Q: tải trọng tương đương (daN)

Tổng lực chiểu trục: At = SE+Pa4– SF @5,26 +433-278,73 = 559,53(N)

Như vậy lực At hướng về gối trục bên phải, do đó lực Q ở ổ này lớn hơn:

QA = (Kv.RE + m.At).Kn.Kt = (1.1008,72+1,5 559,53).1.1,2 = 2217,62 = 221,762daN

Tra bảng 17P ứng với d = 35 mm chọn ổ ký hiệu (36308) ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ Có

Cbảng= 60000 > C Đường kính ngoài của ổ D = 90 mm, chiều rộng của ổ B = 23 mm

• Sơ đồ chọn ổ cho trục IV:

Dự kiến chọn ổ bi cỡ trung

C = Q.(n.h) 0,3 < Cbảng Ở đây : nII = 15,03 (vg/P): tốc độ quay trên trục IV h = 10800 giờ

Q: tải trọng tương đương (daN)

Tổng lực chiểu trục: At = SG-Pa5-SH = 2116,36-2976, 86-3591,79 = -4452,29(N)

Như vậy lực At hướng về gối trục bên phải, do đó lực Q ở ổ này lớn hơn:

QA = (Kv.RH+m.At).Kn.Kt=(1.13380,8+1,5.4452,29).1.1,2 059,24= 2005,924daN

Tra bảng 18P ứng với d = 50 mm chọn ổ ký hiệu (7310) ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung

• Sơ đồ chọn ổ cho trục V:

Dự kiến chọn ổ bi cỡ trung

C = Q.(n.h) 0,3 < Cbảng Ở đây : nII = 5 (vg/P): tốc độ quay trên trục IV h = 10800 giờ

Q: tải trọng tương đương (daN)

Tổng lực chiểu trục: At = SG-Pa6+Pa7-SH = 6386,16-6659,21+13272,71-8434,2-4565,46(N)

Như vậy lực At hướng về gối trục bên trái, do đó lực Q ở ổ này lớn hơn:

QA=(Kv.RI+m.At).Kn.Kt=(1.22467,64+1,5.4565,46).1.1,25179= 3517,9daN

Tra bảng 18P ứng với d = 50 mm chọn ổ ký hiệu (7310) ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung

Chọn vỏ hộp đúc bằng gang với mặt ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng, giúp dễ dàng lắp ghép theo bảng (10-9) để xác định kích thước và các phần tử của vỏ hộp.

 = 0,025.A + 3 ; A khoảng cách trục Chọn  = 10 mm

Suy ra, khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp: ∆ ≥ 1,2.

- Chiều dày thành nắp hộp:

- Chiều dày mặt bích dưới của thân: b = 1,5  = 1,5.10 = 15 mm Chọn b = 15 mm

- Chiều dày mặt bích trên của nắp: b1 = 1,5 1= 1,5.9 = 13,5 mm có thể lấy b = 13 mm

- Chiều dày đế hộp không có phần lồi

- Chiều dày gân ở thân hộp m = 0,85. = 0,85.10 = 8,5 mm

- Chiều dày gân ở nắp hộp m1 = 0,85.1 = 0,85.9 = 7,65 mm

- Đường kính bu lông nền: Theo bảng 10-13 dn = 18 mm

- Đường kính bu lông khác:

+ Ghép các mặt bích nắp và thân : d2 = (0,5 ÷ 0,6) dn ≈ 10mm

Khi ghép nắp cửa thăm, đường kính d4 được xác định là 0,35 lần đường kính danh nghĩa dn, khoảng 8 mm Đường kính bu lông vòng cần được chọn dựa trên trọng lượng của hộp giảm tốc, với khoảng cách trục A là 160 x 120 mm Theo bảng 10-11a và 10-11b, lựa chọn bu lông M12 là phù hợp.

- Số lượng bu lông nền: theo bảng 10-13 ta lấy n = 6

- Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ đến tâm bu lông : C1=1,2d + 8 (Bảng 10-9)

+ Tâm bu lông nền dn : C1n = 1,2.16 + 5 = 24.2 mm

+ Tâm bu lông cạnh ổ d1 : C11 = 1,2.12 + 5 = 19.4 mm

+ Tâm bu lông ghép nắp và thân d2 : C12 = 1,2.8 + 5 = 14.6 mm

- Khoảng cách C2 từ tâm bu lông đến mặt ngoài cùng vỏ: C2=1,3d (Bảng 10-9)

+ Tâm bu lông nền dn : C2n = 1,3.16 = 20.8 mm

+ Tâm bu lông cạnh ổ d1 : C21 = 1,3.12 = 15.6 mm

+ Tâm bu lông ghép nắp và thân d2 : C22 = 1,3.8 = 10.4 mm

+ Mặt bích nền : Kn = 45 mm

+ Mặt bích không cạnh ổ : K2 = 25 mm

- Chiều dày mặt bích dưới thân hộp : b = 1,5𝛿 = 12 mm

- Chiều dày mặt bích trên nắp hộp : b1 = 1,5𝛿 1 = 12,75 mm

- Chiều dày gân ở thân hộp : m = 0,85𝛿 = 6,8 mm

- Chiều dày gân ở nắp hộp : m = 0,85𝛿 1 = 7,2 mm

HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY

6.1 Lắp đặt và điều chỉnh máy

Tuổi thọ và chất lượng máy móc phụ thuộc nhiều vào phương pháp sử dụng và bảo quản Việc tổ chức sử dụng và bảo quản hợp lý giúp máy hoạt động lâu dài, mang lại lợi ích kinh tế lớn Cán bộ điều hành cần nắm vững kiến thức cơ bản về sử dụng và bảo quản máy móc để giải quyết hiệu quả các vấn đề kỹ thuật trong quá trình sản xuất.

Tính toán và sắp xếp vị trí rong công trường là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho công nhân Điều này cũng giúp dễ dàng điều chỉnh và thay thế các chi tiết trong máy Công nhân trực tiếp vận hành máy cần nắm vững nguyên lý hoạt động, nguyên tắc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy để đảm bảo hiệu quả làm việc.

Sau khi hoàn tất việc chế tạo từng chi tiết của máy, chúng ta sẽ tiến hành lắp ráp các bộ phận theo yêu cầu Các cụm bộ phận này sẽ được ghép lại với nhau để hình thành máy như đã thiết kế.

+ Thứ tự lắp đặt máy :

Lắp ráp các chi tiết như bánh răng, ổ bi và vòng chắn vào trục hộp giảm tốc Sau đó, gắn các trục này vào thân của hộp giảm tốc để hoàn thiện quá trình lắp đặt.

- Lắp các chi tiết vào trục của bộ truyền ngoài, lắp các ổ bi vòng chắn Lắp cắc trục này vào vỏ bộ truyền ngoài

- Lắp cụm cơ cấu cắt

- Lắp động cơ vào giá máy

- Lắp hộp giảm tốc vào giá máy

- Lắp bộ truyền ngoài vào giá máy

- Nói trục của hộp giảm tốc với bộ truyền ngoài thông qua li hợp ma sát côn

- Lắp ráp cơ cấu cắt

- Lắp mâm uốn vào trục ra

- Lắp các cơ cấu phụ, lắp bộ truyền đai, lắp puli vào động cơ

- Xiết chặt các bu lông, kiểm tra lần cuối để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về máy

Mục đích của chạy thử :

- Kiểm tra lại các thông số cơ bản của máy

Để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu thiết kế, quá trình điều chỉnh máy phải được thực hiện cẩn thận Trong giai đoạn chạy thử, các sản phẩm sẽ được kiểm tra và đánh giá chất lượng kỹ lưỡng Chỉ khi chất lượng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra, quá trình điều chỉnh mới được coi là hoàn tất Sau khi hoàn thành chạy thử, cần thực hiện kiểm tra chất lượng máy một lần nữa để xác định xem có đạt yêu cầu hay không, trước khi đưa vào sử dụng chính thức.

6.1.3 Hướng dẫn sử dụng máy

Trước khi làm việc công nhân cần kiểm tra toàn bộ máy như phần điện, kiểm tra các bu long, đai ốc, vít khớp, nối trục,

Công nhân đứng sau máy là người nắm được tính năng kỹ thuật của máy

Sauk hi máy không làm việc phải tiến hành thu dọn, lau chúi, kiểm tra lại máy và bảo quản máy

6.2 Bảo dưỡng máy trong quá trình sử dụng

Sau một thời gian hoạt động, chi tiết máy bị mòn, làm giảm chất lượng và năng suất máy, đồng thời có thể dẫn đến hư hỏng bất ngờ Để giảm thiểu quá trình hao mòn và duy trì hiệu suất làm việc, việc bảo dưỡng và sửa chữa máy định kỳ là cần thiết Thực hiện sửa chữa dự phòng theo kế hoạch là phương pháp bảo dưỡng tiên tiến, giúp tối ưu hóa hiệu quả và năng suất của máy móc.

6.2.1 Bảo dưỡng và sữa chưa từng ngày

Trước khi bắt đầu công việc, công nhân cần thực hiện bảo dưỡng bằng cách kiểm tra các chi tiết máy quan trọng, đảm bảo bề mặt sạch sẽ và không có bụi Ngoài ra, việc bôi trơn bề mặt chuyển động của trục quay và ổ bi cũng rất cần thiết để duy trì hiệu suất hoạt động.

- Trước khi nghỉ việc một ca công nhân phải lau chùi sạch sẽ

Kiểm tra là quá trình quan trọng để phát hiện và khắc phục những thiếu sót nhỏ trong quá trình cắt uốn, giúp ngăn ngừa sự cố hư hỏng các bộ phận máy móc và giảm chi phí sửa chữa Đồng thời, việc kiểm tra cũng giúp phát hiện kịp thời những hư hỏng lớn để thực hiện sửa chữa cần thiết.

Kiểm tra kết cấu định kỳ là quá trình xác định trạng thái làm việc của các chi tiết máy hoặc bộ phận máy mà không cần tháo lắp Qua việc đánh giá độ rơ, độ mòn và các thiếu sót, thông tin sẽ được ghi chép vào phiếu kiểm tra để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.

Kiểm tra định kỳ các chi tiết máy là rất quan trọng để đảm bảo kích thước và chuyển động chính xác, bao gồm việc sử dụng các dụng cụ đo cần thiết để kiểm tra bánh răng ăn khớp và ổ bi.

6.2.3 Sữa chữa định kỳ theo kế hoạch a Sữa chữa nhỏ

Sửa chữa nhỏ là quá trình khắc phục các hư hỏng nhỏ và thay thế các chi tiết bị mòn nhanh chóng Việc sửa chữa máy thường chỉ yêu cầu tháo rời từng bộ phận và thực hiện trong thời gian ngắn.

Công việc chủ yếu của sữa chữa nhỏ là :

- Khảo sát toàn máy, tháo bộ phận chủ yếu của máy như bộ phận cắt, hộp giảm tốc

- Thay và bơm mỡ vào các nút mỡ

- Thay các chi tiết bị mòn như bánh răng, ổ bi

- Kiểm tra tiếng ồn, chất lượng sản phẩm

Sauk hi sữa chữa xong cho máy chạy thử b Sữa chữa vừa

- Tháo tất cả các bộ phận máy ra và sữa chữa

- Kiểm tra sữa chữa động cơ điện

- Kiểm tra độ cứng vững của toàn bộ hệ thống, độ cứng vững của trục

- Kiểm tra lại toàn bộ chính xác và toàn bộ chất lượng sản phẩm c Sữa chữa lớn

Sữa chữa và phục hồi toàn bộ máy về trạng thái ban đầu, đồng thời tích hợp các cải tiến và công nghệ hiện đại Quá trình sửa chữa lớn được thực hiện tại phân xưởng chuyên trách, với sự giám sát chất lượng từ phòng kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho máy.

Trong 3 tháng thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã củng cố kiến thức thiết kế và hiểu rõ hơn các yêu cầu cần thiết trong chế tạo sản phẩm cơ khí Thời gian này cũng giúp tôi nắm bắt kỹ thuật sản xuất và tổ chức, nhằm đạt được các tiêu chí kinh tế kỹ thuật trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể.

Với sự nỗ lực cá nhân và sự hướng dẫn tận tình từ thầy Hoàng Minh Công cùng các giảng viên trong Khoa Cơ Khí, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Tuy nhiên, do giới hạn về khả năng, thời gian và tài liệu tham khảo, thiết kế máy vẫn còn một số thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy cô để hoàn thiện hơn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 06 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thiết kế

Ngày đăng: 27/04/2021, 10:44

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1]. Hoàng Minh Công. Giáo trình Công nghệ chế tạo phôi 2. Đại học Bách khoa Đà Nẵng 2014 Khác
[2]. Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, Lê Trung Kiên. Máy ép cơ khí. NXB Khoa học kỹ thuật. Hà Nội 2011 Khác
[3]. Tôn Yê. Công Nghệ dập nguội. NXB Khoa học kỹ thuật 1974 Khác
[4]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm: Thiết kế chi tiết máy – NXB đại học và trung học chuyên nghiệp Khác
[5]. PGS.TS Trịnh Chất, TS.Lê Văn Uyển: Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập 1-NXB Giáo Dục [6]. PGS.TS Trịnh Chất, TS.Lê Văn Uyển Khác