Đồ án chi tiết máy Bánh răng côn

Toàn bộ về đồ án chi tiết máy về bánh răng côn răng thẳng Viện cơ khí Đại học Bách Khoa Hà Nội Đầy đủ các mục: Chọn động cơ tính toán bộ truyền xíchtính toán bộ truyền bánh răngtính toán trụctính toán ổ lăn,thenchọn vỏ hộp phân bố dung sai

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-Đề 3.1

PHẦN 1: TÍNH ĐỘNG HỌC 1.1 Chọn động cơ (điện):

 Thông số đầu vào:

1 Lực kéo băng tải 2F = 4000 (N)

 Trong đó,tra bảng 2.3[1] tr19 ta được:

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng :η BR=0,96

 Hiệu suất bộ truyền xích để hở:η x=0,92

 Hiệu suất ổ lăn: η OL=0,992

 Hiệu suất khớp nối:η K=0,99

1.1.4.Số vòng quay trên trục công tác:

1.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống:

Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài:

 Số vòng quay trên trục công tác:

n ct=n II

u x=

160 2,56=62,5(vg / ph)

1.3.2.Công suất trên các trục:

 Công suất trên trục công tác : Pct = P lv

 Công suất trên trục I

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục:

 Mô men xoắn trên trục động cơ:

T đc= 9,55.106 P đc

n đc =

9,55.10 6 3,38

 Mô men xoắn trên trục I:

Thông số yêu cầu:{ P=P II/2=1,58(K w)

Bước xích p được tra bảng 5.5Tr81 [1] với điều kiện: P t ≤[ P] trong đó:

P t – công suất tính toán:P t=P k k z k n

k a– hệ số ảnh hưởng của bộ truyền ngoài và chiều dài xích:

Chọn a = (30÷50).p→ tra bảng 5.6 trang 82 ta được ka = 1

k đc : Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: Tra bảng 5.6Tr82 [1]

⇒ k đc=1(Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)

k bt – hệ số ảnh hưởng của bôi trơn : Tra bảng 5.6[1]tr 82 ta được kbt = 1,3 (do môi trường có bụi)

k đ - Hệ số tải trọng động: Tra bảng 5.6Tr82 [1] ta được k đ=1(làm việc êm)

k c - Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền Tra bảng 5.6 trang 82 với số ca làm việc là 2 ta được k c=1,25

 k =k0k a k đc k bt k đ k c= 1.1.1 1,3.1 1,25=1,63

Công suất tính toán: P t=P k k z k n=1,58.1,63 1,08 1,25=3,48(K w)

Tra bảng 5.5[1]tr 81 với điều kiên:{ P t ≤[ P]

Tra bảng 5.9[1] trang 85 với loại xích ống con lăn, bước xích p = 19,05 (mm)

→Số lần va đập cho phép của xích: [i] = 35

F v– Lưc căng do lực ly tâm gây ra: Fv=q v2=1,9.1,172=2,6(N )

F0 – lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:

→ Thỏa mãn

2.6 Xác định các thông số của đĩa xích:

*Đường kính vòng chia:

k r: hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích tra bảng ở trang 87 và kết hợp phương pháp nội suy theo số răng Z1=23 ta được

k r=0,44

k đ – Hệ số tải trọng phân bố không đều giữa các dãy:k đ=1

E-Mô đun đàn hồi:

E= 2 E1 E2

E1+E2=2,1.10

5 (MPa)

Lực va đập trên m dãy xích:

F vđ=13.10−7 n1 p3=13.10−7.160.19,053=1,43(N )

σ HI=0,47√0,44 (1350,43.1+1,43)2,1.105

106.1 =510 ( MPa)

Tra bảng 5.11 Tr78,ta chọn vật liệu Thép C45 tôi,ram cải thiện với độ cứng HB =

210 có ¿ ¿] = 600¿σ H = 510 MPa → Đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa xích

Thông số Kí hiệu Giá trị

T1 – Môment xoắn trên trục chủ động: T1 = 44036 (Nmm)

[σ¿¿H ]¿- Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ¿¿H ]¿ = 481,82 (MPa)

3.4.1 Xác định mô đun vòng ngoài và vòng trung bình m te ,m tm :

Đường kính vòng chia ngoài:,

Tra bảng 6.8Tr99/TL1, chọn mte theo tiêu chuẩn : m te=2,5(mm)

Mô đun vòng trung bình :

Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z1 = 25; ut = 4,5, ta được: x1 = 0,385⇒x2 = − ¿0,385

3.4.5 Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :

{K Hv=1,08

K Fv=1,2

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng :

3.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

K F – hệ số tải trọng khi tính vê uốn :

Chiều cao răng ngoài : h e=2,2 mte=2,2.2,5=5,5(mm)

Chiều cao đầu răng ngoài :

Đường kính đỉnh răng ngoài :

{ d ae1=d e1+2 hae1 cosδ1=62,5+2.3,46 cos12,48°=69,26(mm)

d ae2=d e2+2 hae 2 cosδ2=282,5+2.1,54 cos77,52°=283,17(mm)

Đường kinh vòng đáy:

{ d fe 1=d e1−2 hae 1 cosδ1=62,5−2.3,46 cos12,48°=55,74 (mm)

d fe 2=d e2−2.h ae2 cos δ2=282,5−2.1,54 cos77,52°=281,83(mm)

Lực ăn khớp trong bộ truyền bánh răng côn:

F t 1=F t 2=2T I

d m1=

2.44036

Fr 1=F a 2=F t 1 tan20 ° cos δ1 = 1608,62 tan20°.cos12,48°=571,65 N

F r 2=F a 1=F t 1 tan20 ° cos δ2 = 1608,62 tan20°.cos77,52°=126,52

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng :

Lực ăn khớp trên bánh chủ động

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Tính toán khớp nối

Thông số đầu vào:

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

Mô men cần truyền: T = Tdc= 44832 (N.mm)

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

σ d= 2 k T

Z D0.d0 l3≤[σ d], trong đó:

[σ d]- Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Ta lấy [σ d]=2 ÷ 4 (MPa);

Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:

σ d= 2 k T

Z D0.d c .l3=

2.1,3 44832 6.71 10.15=1,8 (MPa)<[σ d]

b Điều kiện bền của chốt:

σ u= k T l0

0,1.d c3 D0 Z ≤[σ u]

[σ u]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [σ u]=(60÷ 80) MPa;

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Kí hiệu Giá trịMômen xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn cf 63(N.m)Đường kính lớn nhất có thể của nối trục d kn cf 25 (mm)

4.2.2 Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Sơ đồ phân tích lực chung:

-Lực tác dụng từ bộ truyền xích lên trục : Fr =1553 (N)

-Lực tác dụng từ khớp nối nên trục: Fkn =252,6 (N)-Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =44036(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 15 (MPa)

d sb 1=√3 440360,2.15=24,48 (mm)

- Với trục II: dsb 2=√3 T II

0,2.[τ]

TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 94306 (N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 20 (MPa)

d sb 2=√3 943060,2.20=28,67 (mm)

Ta chọn: {¿d sb 1=25(mm)

¿d sb 2=30(mm)

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

Tra bảng 10.2/tr 189[1] với: {¿d1=25(mm)

¿d2=30(mm)

Ta được chiều rộng ổ lăn trên các trục: {¿b01=17 (mm)

¿b02=19(mm)

4.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trụ

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

l m 13=(1,2 ÷1,4 ) d1=(1,2 1 , 4)25=30 ÷ 35 < bw=37 (mm) Chọn L m 13=37 (mm )

o Chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông: hn = 15 ÷ 20 ta chọn hn = 20

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

Khoảng công-xôn (khoảng chìa):

4.4.4.Tính chọn và kiểm nghiệm then

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng: d4 ¿20 mm

 Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: { b=6 mm h=6 mm

t1=3,5 mm

 Bán kính góc lượn rãnh r nhỏ nhất: 0.16

Bán kính góc lượn rãnh r lớn nhất: 0.25

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8 ÷ 0,9) lm

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

l tbr 1=(0,8 ÷ 0,9) lm 13=(0,8 ÷ 0,9) 37=29,6 ÷ 33,3 mm

Tachọn l tbr 1=32 mm

 Then lắp trên trục vị trí khớp nối: d1 = 20 mm

Chiều dài then trên đoạn trục lắp khớp nối

 Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: { b=6 mm h=6 mm

4.5.3 tính momen tương đương

Momen tổng,momen uốn tương đương:

 Trên trục I then được lắp tại bánh răng và đĩa xích

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng: d C=32mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: : {b=10 mm h=8 mm

t1=5 mm

Bán kính góc lượn rãnh r nhỏ nhất: 0.25

Bán kính góc lượn rãnh r lớn nhất: 0.4

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8 ÷ 0,9) lm

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

l tbr 2=(0,8 ÷ 0,9) lm 23=(0,8 ÷ 0,9) 42=33,6 ÷ 37,8 mm

Tachọn l tbr 2=36 mm

 Then lắp trên trục vị trí đĩa xích: dA = 28 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=8 mm h=7 mm

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

4.5.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

sj và sj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

σ aj , τ aj , σ mj , τ mj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j,do quay trục một chiều:

{ σ aj=M j

W j

τ aj=τ mj= T j

2W 0 j

với Wj, W0j là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục

ѱ σ , ѱ τ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền

mỏi ,tra bảng B

10.7 [1]

ε σ , ε τ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

K σ , K τ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại vị trí lắp ổ lăn:

Do vị trí này lắp bánh răng nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6 Tra

bẳng B10.11[1]

198 ta có:

4.5.8 Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

⇒ Hệ số e=1,5 tan α=1,5 tan 13,5 °=0,36

4.5.8.1 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động C d được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

k d

– Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

11.3[1]

215 ,ta chọn k d=1

X hệ số tải trọng hướng tâm

▪

 X – hệ số tải trọng hướng tâm

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

4.5.8.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03Re + 3 = 0,03.146,41 + 3 = 7,39(mm)>6mm Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.δ = 0,9 8 = 7,2(mm) chọn δ1 = 8 (mm)Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 6,4÷ 8 mm Chọn e = 8 (mm)

h < 58 mm = 5 δ =40mmkhoảng 20

Đường kính:

Bulông nền, d1 d1 > 0,04a + 10 = 0,04.146,41 + 10 = 15,86(mm)

Chọn d1 = 16 (mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8mm Chọn d3 = 10 (mm)

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)

d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d5 = 7 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

D3 = 72 + 4,4.8 = 107 (mm)

D2 = 72 + (1,6÷2).8 = 88 (mm)

K2 = E2+R2+(3÷5)= 37 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19(mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6(mm) chọn R2 = 16(mm)

Chiều cao, h K > 1,2.d2 = 1,2.12 = 14,4

Phụ thuộc lỗ bulongMặt đế hộp:

Chiều dày: khi không có

phần lồi S1

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và

q

Chọn S1 = (1,3 1,5)d1 = (20,8 24) Chọn S1 = 24(mm)

K1 = 3d1 = 3.16 = 48 (mm),

q ≥ K1 + 2δ = 48 + 2.8 = 64 (mm)Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành

trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn

với đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh

răng với nhau

Δu ≥ (1÷1,2)δ = (1 1,2).8 = (8÷9,6) chọn Δu = 10 (mm)

Δu1 ≥ (3÷5)δ = (3 5).8 = (24÷40) chọn Δu1 = 30 (mm)

Trục II 72 88 107 69 M8 6 10

5.2.2 Bu lông vòng:

Tên chi tiết: Bu lông vòng

 Chức năng: để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường lắp them bu lông vòng

 Vật liệu: thép 20

 Số lượng: 2 chiếc

Tra bảng B18.3bTr89 [2] với R e=1 46,41 mm ta được trọng lượng hộp Q=60 Kg

 Thông số bu lông vòng tra bảng B18.3aTr89[2] ta được:

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

 Chọn loại chốt định vị là chốt côn

 Thông số kích thước: B18.4aTr90[2] ta được:

d=6 mm , c=1,0 mm , L=20 ÷110 mm

Chọn L=38 mm

5.2.4 Cửa thăm

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.5Tr93[2] ta được

lượng

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi.

 Thông số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

Q K

Tên chi tiết: nút tháo dầu

 Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu

 Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

b m

5.2.7 Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơntrong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngoài

d d1 d2 D a b S0

Chi tiết vòng chắn dầu

 Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài

 Thông số kích thước vòng chắn dầu

a=6 ÷ 9 (mm) , t=2÷ 3 (mm) , b=2÷ 5(mm)(lấy bằng gờ trục)

5.2.9.Cốc lót.

Tên chi tiết: cốc lót

 Chức năng: dùng để đỡ ổ lăn tạo thuận lợi cho việc lắp ghép và điểu chỉnh bộ phận ổ cũng như điều chỉnh ăn khớp của bánh răng côn

PHẦN 6: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI

6.1.Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

 Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài vào

 Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian:

∅ H 7

k 6

6.3.Bôi trơn hộp giảm tốc

 Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vận tốc v=2,06 (m/s )<12(m/ s) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu

Với vận tốc vòng của bánh răng v=2,06 (m/s ) tra bảng 18.11Tr100[2], ta được độnhớt để bôi trơn là:186 Centistoc ứng với nhiệt độ 500C

Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu: dầu ôtô máy kéo AK-20

 Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị mài mòn, ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng

ồn Bôi trơn ổ lăn bằng mỡ

1.1.4.Số vòng quay trên trục công tác2

2.4.Xác định khoảng cách trục và số mắt xích7

3.2.1 Ứng xuất tiếp xúc và uốn cho phép 12

3.4.3 Xác định góc côn chia 16

4.2.1 Chọn vật liệu 23

4.2.2 Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng 23

25

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 26

4.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trụ 26

4.4.Tính toán thiết kế cụm trục I 28

4.4.1 Tính lực 28

4.4.2 Chọn đường kinh các đoạn trục 29

4.4.3 Sơ đồ kết cấu trục I 30

4.4.4 Tính chọn và kiểm nghiệm then 30

4.5 Tính toán thiết kế cụm trục II 31

4.5.1 tính phản lực cho trục II 31

4.5.2 vẽ biểu đồ momen 32

4.5.3 tính momen tương đương 33

4.5.4 Tính đường kính các đoạn trục 34

4.5.5 Chọn đường kính các đoạn trục 35

4.5.6 Tính chọn và kiểm nghiệm then 35

4.5.6.1.Chọn then 35

4.5.6.2 Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt 36

4.5.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 36

4.5.8 Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn 42

4.5.8.1 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn 43

4.5.8.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn 45

PHẦN 5: LỰA CHỌN KẾT CẤU 46

5.1.Vỏ hộp 46

5.1.1.Tính kết cấu của vỏ hộp 46

5.1.2 Kết cấu vỏ hộp 46

5.2.Một số chi tiết khác 48

5.2.1 Nắp ổ 48

5.2.2 Bu lông vòng 48

5.2.3 Chốt định vị 49

5.2.4 Cửa thăm 50

5.2.5 Nút thông hơi 50

5.2.6 Nút tháo dầu 51

5.2.7 Kiểm tra mức dầu 51

5.2.8 Lót ổ lăn 52

5.2.9.Cốc lót 53

5.2.10 Kết cấu bánh răng 53

PHẦN 6: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 55