TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM CHI TIẾT MÁY

Cơ sở lý thuyết Cấu tạo máy thí nghiệm  Thiết bị thí nghiệm là HGT hai cấp bánh răng trụ hình 1.1, hoặc hộp giảm tốc trục vít hình 1.2 kèm với các bộ phận được cung cấp trong bộ thí n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot

-

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM CHI TIẾT MÁY (Chỉ lưu hành nội bộ, cấm sao chép) Họ và tên SV: ………

MSSV………

Lớp tín chỉ: ………

Lớp thí nghiệm (Nhóm):………

Chữ ký của SV:………

Hà Nội, 2021

BÀI 1

Hệ dẫn động cơ khí

1 Mục đích yêu cầu

1.1 Mục đích

- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của hộp giảm tốc (HGT)

- Làm quen với các chi tiết máy thông dụng và cách lắp đặt

- Làm quen với các dụng cụ tháo lắp HGT và gá đặt

1.2 Yêu cầu

Nhận dạng, lắp đặt các chi tiết để hoàn thiện hệ dẫn động cơ khí điển hình (hộp giảm tốc) Sau khi hoàn thành, hoạt động của hộp giảm tốc được kiểm tra và căn chỉnh

2 Cơ sở lý thuyết

Cấu tạo máy thí nghiệm

 Thiết bị thí nghiệm là HGT hai cấp bánh răng trụ (hình 1.1), hoặc hộp giảm tốc trục vít (hình 1.2) kèm với các bộ phận được cung cấp trong bộ thí nghiệm (dụng

cụ tháo lắp)

Hình 1.1 Sơ đồ HGT bánh răng 2 cấp

Hình 1.2 Sơ đồ HGT trục vít

3 Trình tự thí nghiệm

- Nhận dạng các chi tiết máy trong hộp giảm tốc

- Lắp đặt các chi tiết để hoàn thiện hệ dẫn động cơ khí điển hình (hộp giảm tốc)

- Sau khi hoàn thành, hoạt động của hộp giảm tốc được kiểm tra và căn chỉnh

4 Viết báo cáo thí nghiệm

- Nhận xét các kết quả thu được của thí nghiệm

5 Báo cáo thí nghiệm

Đánh giá của giáo viên hướng dẫn Thời gian thực hành:

Sinh viên vẽ lại sơ đồ hệ dẫn động cơ khí (HGT) và chỉ rõ tên gọi, công dụng của từng

chi tiết máy

5.3 Nhận xét và đánh giá kết quả

(Trình bày ý nghĩa của bài thí nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả)

………

………

………

………

BÀI 2 THÍ NGHIỆM VỀ TRƯỢT ĐÀN HỒI TRONG BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

- Nắm được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ truyền động đai

- Biết cách tiến hành thí nghiệm để xác định hệ số kéo, hệ số trượt

- Viết được báo cáo thí nghiệm, vẽ được đường cong trượt của bộ truyền động đai

2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Cấu tạo

Hình 2.1 Cấu tạo bộ truyền động đai

Hình 2.1 mô tả cấu tạo của bộ truyền động đai thông thường bao gồm 1- Bánh chủ động ; 2- Bánh bị động và 3- Dây đai

2.2 Hiện tượng trượt trong bộ truyền động đai

2.2.1 Trượt đàn hồi

Hiện tượng trượt đàn hồi do tính đàn hồi của dây đai khi truyền tải gây ra, nhìn mắt thường khó nhận thấy Qua thí nghiệm Giu cốp xki có thể quan sát được hiện tượng này Thí nghiệm cho thấy ở phía đai chạy vào có 1 vùng tốc của đai và bánh đai bằng

nhau, không có sự trượt Vùng còn lại có sự trượt dưới tác dụng của lực căng liên tục thay đổi, do sự co dãn liên tục của các phần tử trong đai

Khi truyền động, bánh đai dẫn quay kéo dây đai trong vùng cung tĩnh t1có vận

tốc v 1 bằng tốc độ bánh dẫn, sự truyền chuyển động từ dây đai sang bánh bị dẫn xảy ra

trong cung ôm của bánh bị dẫn, nhưng không truyền ngay giá trị v1 vì trong cung này có

sự trượt do dây đai trong cung này có lực căng giảm dần trong suốt cung trượt  cho tr2đến tận cung tĩnh t2thì bánh đai mới được kéo với vận tốc v2 (v2 < v1)

Tương tự trên cung ôm (1t1) có sự giảm liên tục lực căng theo chiều chạy của đai v1, trong cung trượt đai liên tục bị co dãn và giảm đến vận tốc v2 trên bánh bị dẫn Do

đó, dẫn đến hiện tượng trượt đàn hồi của đai với bánh đai

Vận tốc v2 xác định theo công thức sau : v2 = v1 (1-) ; với  là hệ số trượt của đai

2.2.2 Hiện tượng trượt trơn

Hiện tượng trượt trơn của đai xảy ra do quá tải, ma sát giữa dây đai và bánh đai không đủ lớn để truyền tải Về mặt lý thuyết do lực căng giữa hai nhánh đai là quá lớn, không thỏa mãn điều kiện :

) 1 /(

) 1 (

2 0

2

1 F  F e f  e f 

F (2.1)

trong đó, F1 là lực căng trên nhánh dẫn, F2 là lực căng trên nhánh bị dẫn và F0 là

lực căng ban đầu f và  lần lượt là hệ số ma sát, góc ôm giữa dây đai và bánh đai

3 Trình tự thí nghiệm

3.1 Dụng cụ (hình 2.2)

Hình 2.2 minh họa sơ đồ máy thí nghiệm đai, gồm có các bộ phận chính : 1- đồng hồ

đo lực tác dụng ; 2- bộ truyền đai ; 3- thiết bị căng đai ; 4 – phanh tạo lực tác dụng ; 5- động cơ điện

Hình 2.2 Sơ đồ máy thí nghiệm

3.2.Trình tự thí nghiệm

- Kiểm tra sự làm việc của động cơ, bộ truyền, thiết bị căng đai, đồng hồ đo lực

- Điều chỉnh tải trọng để xác định các giá trị của lực tác dụng lên bộ truyền động đai

- Quan sát hiện tượng trượt đàn hồi và trượt trơn của đai

- Đọc hệ số tải tác dụng lên bộ truyền và đo hệ số trượt của đai

4 Câu hỏi kiểm tra

4.1 Vì sao trong hệ dẫn động cơ khí, bộ truyền động thường được đặt ở cấp nhanh? 4.2 Lực căng ban đầu có ảnh hưởng thế nào đến khả năng làm việc của bộ truyền? 4.3 Nguyên nhân của trượt đàn hồi trong bộ truyền động đai ? Phân biệt trượt đàn hồi

và trượt trơn?

4.4 Góc ôm, khoảng cách trục và chiều dài đai cũng như vị trí bộ truyền ảnh hưởng như thế nào đến khả năng kéo của bộ truyền đai?

5 Báo cáo thí nghiệm

Đánh giá của giáo viên hướng dẫn Thời gian thực hành :

Ngày …….tháng ……năm …… Đạt Không đạt Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

5.1 Mục đích thí nghiệm

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

5.2 Kết quả thí nghiệm 5.2.1 Mô tả máy thí nghiệm quan sát được Hình 2.3 Cấu tạo máy thí nghiệm * Cấu tạo máy thí nghiệm: 1………

2………

3………

4………

5………

5.2.2 Nhận thức về hiện tượng trượt trong bộ truyền động đai + Hiện tượng trượt đàn hồi: ………

………

………

………

………

+ Hiện tượng trượt trơn: ………

………

………

………

+ Các thông số ảnh hưởng đến hiện tượng trượt của đai: ………

………

………

………

1

3

4

5

2

………

………

5.2.3 Vẽ đường cong trượt thí nghiệm - Hệ số kéo:

………

………

………

- Hệ số trượt: ………

………

………

- Bảng số liệu: sđđh i ti i - Đồ thị đường cong trượt: 5.3 Nhận xét và đánh giá kết quả (Trình bày ý nghĩa của bài thí nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả đo được, kiến nghị) ………

………

………

………

………

Hình 2.4 Đồ thị đường cong trượt

i

i

0

Bài 3 KHẢO SÁT KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HỘP GIẢM TỐC BÁNH

RĂNG

1 Mục đích yêu cầu

1.1 Mục đích

- Tìm hiểu về hộp giảm tốc (HGT) bánh răng trục

- Xác định các thông số chế tạo và ăn khớp của các bánh răng trong HGT

- Xác định khả năng tải của HGT theo độ bền tiếp xúc

1.2 Yêu cầu

- Nắm được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc bánh răng

- Biết cách tiến hành thí nghiệm để xác định thông số chế tạo và ăn khớp của các bánh răng, khả năng tải của hộp giảm tốc

- Viết được báo cáo thí nghiệm, tính toán được các thông số chế tạo và ăn khớp của các bánh răng, khả năng tải của hộp giảm tốc

2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là HGT bánh răng trụ 2 cấp nằm ngang/ thẳng đứng Các đại lượng được đo bằng thước đo chiều dài và đo góc Phần kiến thức lý thuyết cần chuẩn

bị bao gồm phần “Truyền động bánh răng”, “Trục”, “Ổ lăn” trong học phần Chi tiết máy Kết cấu chung của HGT bao gồm phần vỏ hộp, các cụm trục và các chi tiết phụ trợ khác

Vỏ hộp được ghép từ phần thân hộp và phần nắp hộp thông qua các mối ghép bu lông kết hợp 2 chốt định vị Các cụm trục gồm bản thân trục và các chi tiết lắp trên nó (bánh răng, then, ổ lăn, bạc chặn…) Các chi tiết phụ trợ khác phục vụ việc nạp dầu, kiểm tra dầu bôi trơn, thông hơi, vòng móc để nâng/chuyển HGT… được lắp với vỏ hộp HGT

3 Trình tự thí nghiệm

3.1 Quan sát HGT và xác định các thông số hình học

3.1.1 Quan sát tổng thể HGT từ bên ngoài Nhận xét về kết cấu chung

3.1.2 Đo xác định các kích thước bên ngoài: kích thước bao, đường kính và chiều dài các đoạn trục ngoài hộp (trục vào và trục ra)

3.1.3 Tháo HGT và vẽ sơ đồ HGT Xác định số cấp của HGT

Vẽ sơ đồ hộp giảm tốc (vào Phiếu kết quả TN)

3.1.4 Xác định số răng của các bánh răng cho từng cấp (z11, z12 cho cấp 1, z21, z22 cho

2 2

2

z z

Với βi là góc nghiêng răng (i =1,2), xác định bằng cách đo trực tiếp

Sau khi tính mô đun pháp mn dựa vào dãy tiêu chuẩn để xác định chính xác giá trị này

3.1.8 Tính các thông số đường kính đỉnh răng, chân răng

3.1.9 Xác định các hệ số ψba và ψbd của các cấp

3.2 Xác định khả năng tải của hộp giảm tốc (mô men xoắn giới hạn trên trục T3 và công suất truyền được P1) theo ứng suất tiếp xúc

3.2.1 Giả thiết bánh răng vật liệu thép 45, nhiệt luyện 240HB, cấp chính xác 8, KHL = 1

(dài hạn), dựa vào các giá trị ở mục 1.9 tra bảng hệ số KHβ và ứng suất cho phép [ϭH] Từ

đó tính T3gh (Nmm):

3 2 3

2 2 2 2 2 3

2

3

) 1 (

.

] [





u K

K

u a

T

a

H

ba H

+ Công suất trên trục 1:



3 1

P

P  (3.4)

+  - hiệu suất của Hộp giảm tốc, tính theo công thức:  c 1

ol c

br



 (c- số cấp của HGT bánh răng)

+ P3 - công suất trên trục 3: 3 3 6

3

10 55 , 9

n T

3.3 Lập bảng kết quả thí nghiệm, tính toán

Kết quả thí nghiệm, tính toán được lập bảng trong Phiếu kết quả thí nghiệm

4 Câu hỏi kiểm tra

4.1 Công dụng chung của hộp giảm tốc trong máy

4.2 Các bộ phận chính trong hộp giảm tốc

4.3 Các thông số chính của hộp giảm tốc

4.4 Trình tự tháo lắp hộp giảm tốc

4.5 Phương pháp bôi trơn các bộ truyền trong hộp giảm tốc và ổ lăn

4.6 Phương pháp điều chỉnh ăn khớp và điều chỉnh khe hở trong ổ lăn

4.7 Tại sao đường kính trục ra của HGT lớn hơn trục vào?

5 Báo cáo thí nghiệm

Đánh giá của giáo viên hướng dẫn Thời gian thực hành :

Ngày …….tháng ……năm ……

Đạt Không đạt Chữ ký của giáo viên hướng dẫn 5.1 Mục đích thí nghiệm ……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

5.2 Sơ đồ hộp giảm tốc (SV vẽ sơ đồ Hộp giảm tốc vào ô này)

5.3 Kết quả thí nghiệm và tính toán

TT Tên đại lượng cần xác định Ký hiệu Cấp 1 Cấp 2

1 Các đại lượng đo đếm

1.1 Kích thước khuôn khổ HGT (dãi rỗng cao),

2 Thông số tính toán

2.6 Góc nghiêng răng xác định lại mô đun tiêu

2.11 Hệ số ba ba

5.4 Nhận xét và đánh giá kết quả

(Trình bày ý nghĩa của bài thí nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả đo được, kiến nghị)

………

………

………

………

………

………

………

………

Bài 4 KHẢO SÁT KẾT CẤU VÀ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HỘP GIẢM TỐC TRỤC VÍT

1 Mục đích yêu cầu

1.1 Mục đích

- Tìm hiểu về kết cấu HBT trục vít 1 cấp

- Xác định thông số chế tạo và ăn khớp của BV-TV

- Xác định khả năng tải của HGT theo độ bền tiếp xúc

1.2 Yêu cầu

- Nắm được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc BV-TV

- Biết cách tiến hành thí nghiệm để xác định thông số chế tạo và ăn khớp của các bánh răng, khả năng tải của hộp giảm tốc

- Viết được báo cáo thí nghiệm, tính toán được các thông số chế tạo và ăn khớp của các bánh răng, khả năng tải của hộp giảm tốc

2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là HGT trục vít 1 cấp với trục vít Acximet và bánh vít ghép từ 2 bộ phận: phần thân bằng gang và phần vành răng bằng đồng thanh Các đại lượng được đo bằng thước đo chiều dài và đo góc

Phần kiến thức lý thuyết cần chuẩn bị bao gồm phần “Truyền động trục vít”, “Trục”, “Ổ lăn” trong học phần Chi tiết máy Kết cấu chung của HGT bao gồm phần vỏ hộp, các cụm trục và các chi tiết phụ trợ khác Vỏ hộp được ghép từ phần thân hộp và phần nắp hộp thông qua các mối ghép bu lông kết hợp 2 chốt định vị Các cụm trục gồm bản thân trục và các chi tiết lắp trên nó (trục vít, cốc lót, bánh vít, then, ổ lăn, bạc chặn…) Các chi tiết phụ trợ khác phục vụ việc nạp dầu, kiểm tra dầu bôi trơn, thông hơi, vòng móc để nâng/chuyển HGT… được lắp với vỏ hộp HGT

3.1.3 Tháo HGT và vẽ sơ đồ HGT Xác định hướng ren trục vít và hướng nghiêng răng bánh vít (phải hay trái)

Vẽ sơ đồ hộp giảm tốc (vào Phiếu kết quả TN)

3.1.4 Xác định số mối ren trục vít và số răng bánh vít (z1, z2)

3.1.6 Đo chiều cao ren h, bước ren p, đường kính d a1 hoặc d f1 và khoảng cách trục a w

3.1.7 Tính và dự đoán mô đun dọc của trục vít theo h và theo p:

Tra bảng chọn giá trị tiêu q tiêu chuẩn

3.1.8 Tính lại các đường kính chia: d 1 mq và d 2 mz2 (4.4)

Xác định hệ số dịch chỉnh bánh vít:

2

2 2

z q m

2 2

1 q z

3.1.9 Đo các thông số chế tạo khác của trục vít và bánh vít: chiều dài phần cắt ren trục

vít (b 1 ); chiều rộng phần răng bánh vít (b 2 ), đường kính bao bánh vít (d aM2) và tính đường kính các vòng lăn

3.2 Xác định khả năng tải của hộp giảm tốc (mô men xoắn giới hạn trên trục T 2 và công suất truyền được P 1 ) theo ứng suất tiếp xúc

3 2.1 Giả thiết trục vít làm bằng thép 45, bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc có ứng suất cho phép [ϭH] = 160 MPa và hệ số tải trọng KHβ = 1,2 Từ đó tính T2gh (Nmm):

  2 2 3

2 2

H gh

z q z

a K

q T

(4.7)

3.2.2 Cho trước số vòng quay trục 1 (n1 = 1450 v/ph), xác định công suất lớn nhất có thể truyền cho trục vào (KW):

Công suất trên trục 1:



 2

1

P P

tv 





 (c – số cặp ổ lăn trong HGT) (4.9)

hiệu suất ổ lăn ηol = 0,99; hiệu suất tính đến mất mát công suất do khuấy dầu ηd

= 0,95; còn hiệu suất bộ truyền trục vít (khi trục vít dẫn):

với μ là góc ma sát tương đương, lấy gần bằng 2 độ

P2 - công suất trên trục 2: 2 2 6

2

1055

9,

n T

3.3 Lập bảng kết quả thí nghiệm, tính toán

Kết quả thí nghiệm, tính toán được lập bảng trong Phiếu kết quả thí nghiệm

4 Câu hỏi kiểm tra

4.1 Đặc điểm của bộ truyền trục vít so với bộ truyền bánh răng trụ

4.2 Các bộ phận chính trong hộp giảm tốc trục vít và các thông số chính của hộp giảm tốc Vì sao vành răng bánh vít không làm bằng thép Tại sao lại sử dụng bánh vít ghép từ

2 bộ phận: thân và vành răng

4.3 Trình tự tháo lắp hộp giảm tốc

4.4 Phương pháp điều chỉnh ăn khớp và điều chỉnh khe hở trong ổ lăn

4.5 Có thể đo các đường kính để xác định tỉ số truyền bộ truyền trục vít hay không? Tại sao?

4.6 Hiệu suất bộ truyền trục vít khi bánh vít dẫn sẽ như thế nào so với khi trục vít dẫn?

Bộ truyền tự hãm là gì và điều kiện nào để bộ truyền trục vít tự hãm?

5 Báo cáo thí nghiệm

Đánh giá của giáo viên hướng dẫn Thời gian thực hành :

Ngày …….tháng ……năm …… Đạt Không đạt Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

5.1 Mục đích thí nghiệm

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

5.2 Sơ đồ hộp giảm tốc (SV vẽ sơ đồ Hộp giảm tốc vào ô này) 5 3 Kết quả thí nghiệm và tính toán TT Tên đại lượng cần xác định Ký hiệu Giá trị Giá trị 1 Các đại lượng đo, đếm 1.1 Kích thước khuôn khổ HGT (dài x rộng x cao), mm L*W*H

1.2 Đường kính và chiều dài đầu trục vào (d1*l1) , mm d 1* l 1 Đường kính và chiều dài đầu trục ra (d2*l2) , mm d 2* l 2 1.3 Khoảng cách trục của bộ truyền, mm a w

1.4 Số mối ren trục vít và số răng bánh vít z 1 , z 2

1.5 Chiều cao ren và bước ren, mm h, p

1.6 Hướng nghiêng của ren và của răng (phải/trái) H1, H2

1.7 Chiều dài phần cắt ren và chiều rộng vành BV, mm b 1 ,b 2

1.8 Đường kính đỉnh ren và chân ren, mm d a1 , d f1

1.9 Đường kính bao của bánh vít, mm d aM2

2.1 Tỉ số truyền u

2.2 Modul tính toán, mm m h , m p 2.3 Modul tra bảng (mm) và hệ số đường kính q m, q

2.4 Hệ số dịch chỉnh bánh vít x 2

2.5 Góc vít lăn, độ γ

2.6 Đường kính vòng chia, mm d 1 , d 2

2.7 Đường kính vòng lăn, mm d w1 , d w2

2.8 Hiệu suất bộ truyền khi trục vít dẫn η tv 2.9 Hiệu suất bộ truyền khi bánh vít dẫn η* tv

2.10 Khả năng tải của HGT, Nmm T 2

2.11 Công suất truyền được, KW P 1

5.4 Nhận xét và đánh giá kết quả (Trình bày ý nghĩa của bài thí nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả đo được, kiến nghị) ………

………

………

………

………

………

………

………