Chương 5: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY
5.2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN XÍCH
5.2.2 Tính toán thiết kế
a) Thiết kế bộ truyền xích dẫn động từ trục vít đến trục cán Số liệu ban đầu
DUT.LRCC
+ Công suất tải: 2,73 (kw)
+ Số vòng quay của trục bi dẫn: n2 = 53 (vòng/phút) Chọn loại xích
Do máy cán tole ta thiết kế làm việc với vận tốc thấp cho nên ta dùng bộ truyền xích ống con lăn một dãy. Vì xích ống con lăn dễ chế tạo, giá thành rẻ mà vẫn đảm bảo yêu cầu truyền động.
Định số răng đĩa xích
Số răng của xích càng ít thì xích càng bị mòn nhanh, va đập càng tăng làm việc ồn, do đó cần hạn chế số răng nhỏ nhất của đĩa xích.
=> Tỷ số truyền : 1 1 2
2 1
n Z 1
i = n = Z =
Do bộ truyền làm việc với vận tốc nhỏ, tải trọng nhỏ và tỉ số truyền i=1 nên ta
chọn:
Với tỷ số truyền i1 = 1 ta chọn số răng đĩa dẫn : Z1 = 30 răng.
Số răng đĩa bị dẫn : Z2 = i1 . Z1 = 1 . 30 = 30 răng Xác định bước xích (t)
Bước xích t được chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh ra trong bản lề và số vòng quay trong 1 phút của đĩa xích phải nhỏ hơn số vòng quay giới hạn.
Để tìm bước xích t trước hết ta định hệ số điều kiện sử dụng:
K = Kđ . KA . Ko . Kđc . Kb . Kc Trong đó :
- Kđ: Hệ số xét đến tải trọng ngoài, vì tải trọng êm ta chọn Kđ = 1 - KA: Hệ số xét đến chiều dài xích, chọn KA = 1
- Ko: Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền, nếu đường nối tâm của xích làm với phương ngang một góc < 60 thì K0 = 1 còn > 60 thì Ko = 1.25, chọn K0 = 1.25 - Kđc: Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, chọn Kđc=1
- Kb: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, chọn Kb =1,5
- Kc: Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, chọn Kc = 1 Vậy K = 1 1 1.5 1 1 1 = 1.5
Xác định công suất tính toán cho bộ truyền xích : Nt = K . KZ . Kn . N
Trong đó:
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 92
N: Công suất danh nghĩa : N = 2,73 (kw) K: Hệ số điều kiện sử dụng : K = 1,5 KZ: Hệ số răng đĩa dẫn :
1 1 o
Z Z
K = Z
(Với Zo1 = 25)=> 25 30 0,83 KZ = =
Kn: Hệ số vòng quay đĩa dẫn :
1 1 o
n n
K = n
Chọn no1 = 50 (vòng/ph) => 50 53 0,94 Kn = =
=> Nt = 1, 50,830,942,73 = 3,2(Kw)
Tra bảng trị số công suất cho phép với no1 = 50 (v/ph) , Nt = 3,2 (Kw) ta chọn được xích ống con lăn 1 dãy với bước t = 19,05 (OCT 10947 - 64), diện tích bản lề F
= 105,8 (mm2) có công suất tải cho phép [Nt] = 3,3 (Kw), tải trọng phá hỏng Q = 25000 (N), khối lượng 1 mét xích q = 1,52 (kg)
Vậy thoả mãn điều kiện tải.
[N] = 3,3 (Kw) > Nt = 2,73 (Kw)
Kiểm nghiệm số vòng quay đĩa xích dẫn theo điều kiện : n1 ngh
Trong đó:
ngh: Số vòng quay giới hạn phụ thuộc vào t, số răng đĩa xích dẫn ta tra bảng thì ngh=1050(vòng/phút). Thoả mãn điều kiện sử dụng với n1=150 (vòng/phút) Định khoảng cách trục A và số mắt xích X
Ta chọn khoảng cách trục A = (3050)t (mm) ta chọn A = 400(mm)
=> Số mắt xích :
A t Z Z t
A Z
X Z
+ −
+ +
=
2 1 2 2
1
2 .
2
2
→
30 30 2 400 30 30 2 19, 05
2 19, 05 2 3.14 400
X = + + + − = 30+42 = 72 Ta chọn X = 72 mắt xích
DUT.LRCC
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1 giây.
U
x n Z L
U= v = . 15
.
4
30 53
1, 47 15 72
U = =
Tra bảng số lần va đập cho phép trong 1 giây [U] = 35 Vậy thoả mãn điều kiện làm việc [U] = 30 > U = 1,47
➢ Tính chính xác khoảng cách trục A
2 2
1 2 1 2 8 2 1
4 2 2 2
t Z Z Z Z Z Z
A X X
+ + −
= − + − −
2 2
25.4 30 30 30 30 30 30
89 72 8
4 2 2 2 3.14
A
+ + −
= − + − −
= 19,0572 30 42 400.05
4 − + = (mm)
Để xích khỏi bị lực căng quá lớn, ta giảm khoảng cách trục xuống 1 khoảng:
A = (0.0020.004)A
Chọn A = 0.003 A = 0.003 400,05 = 1,2 (mm)
Vậy khoảng cách trục A chính xác là: A = 400,05-1,2 = 398,85 (mm) Xác định đường kính vòng chia của các đĩa xích
d t z
c =
sin 180
+ Đường kính vòng chia đĩa dẫn:
19, 05
182.2( ) sin 180
30
dcd = = mm
+ Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn:
19,05
182, 2( ) sin 180
30
dcbd = = mm
Lực tác dụng lên trục
) . (
. . . 10 . . 6
7
n N t Z
N P K
K
R = t = t
Trong đó:
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 94
Kt : Hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xích lên trục:
Kt = 1.05
6.10 ×1.05×3,127
ịR= =6489,37(N)
30×19,05×53
b) Thiết kế bộ truyền xích giữa hai trục cán.
Số liệu ban đầu
+ Công suất tải: 1,6 (kw)
+ Số vòng quay của trục bi dẫn: n2 = 53 (vòng/phút) Chọn loại xích
Do máy cán tôn ta thiết kế làm việc với vận tốc thấp <10 (m/s) cho nên ta dùng cộ truyền xích ống con lăn một dãy. Vì xích ống con lăn dễ chế tạo, giá thành rẻ mà vẫn đảm bảo yêu cầu truyền động.
Định số răng đĩa xích
Số răng của xích càng ít thì xích càng bị mòn nhanh, va đập càng tăng làm việc ồn, do đó cần hạn chế số răng nhỏ nhất của đĩa xích.
=> Tỷ số truyền: 2 3 3
4 4
n Z 1
i = n = Z =
Do bộ truyền làm việc với vận tốc nhỏ, tải trọng nhỏ và tỉ số truyền i=1 nên ta
chọn Với tỷ số
truyền i1 = 1 ta chọn số răng đĩa dẫn: Z3 = 30 răng.
Số răng đĩa bị dẫn: Z4 = i2 . Z3 = 1 . 30 = 30 răng Xác định bước xích (t)
Bước xích t được chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh ra trong bản lề và số vòng quay trong 1 phút của đĩa xích phải nhỏ hơn số vòng quay giới hạn.
Để tìm bước xích t trước hết ta định hệ số điều kiện sử dụng:
K = Kđ . KA . Ko . Kđc . Kb . Kc Trong đó:
- Kđ: Hệ số xét đến tải trọng ngoài, vì tải trọng êm ta chọn Kđ = 1 - KA: Hệ số xét đến chiều dài xích, chọn KA = 1
- Ko: Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền, nếu đường nối tâm của xích làm với phương ngang một góc < 60 thì K0 = 1 còn > 60 thì Ko = 1.25, chọn K0 = 1.25 - Kđc: Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, chọn Kđc=1
DUT.LRCC
- Kb: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, chọn Kb =1,5
- Kc: Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, chọn Kc = 1 Vậy K = 1 1 1.5 1 1 1 = 1.5
Xác định công suất tính toán cho bộ truyền xích:
Nt = K.KZ.Kn.N Trong đó:
N: Công suất danh nghĩa: N = 1,6 (kw) K: Hệ số điều kiện sử dụng: K = 1,5 KZ: Hệ số răng đĩa dẫn:
1 1 o
Z Z
K = Z
(Với Zo1 = 25)=> 25 30 0,83 KZ = =
Kn : Hệ số vòng quay đĩa dẫn :
1 1 o
n n
K = n
Chọn no1 = 50 (vòng/ph) => 50 53 0,94 Kn = =
=> Nt = 1, 50,830,941,6 = 1,8(Kw)
Tra bảng trị số công suất cho phép với no1 = 50 (v/ph) , Nt = 1,87 (Kw) ta chọn được xích ống con lăn 1 dãy với bước t = 19,05 (OCT 10947 - 64), diện tích bản lề F
= 105,8 (mm2) có công suất tải cho phép [Nt] = 1,9 (Kw), tải trọng phá hỏng Q = 25000 (N), khối lượng 1 mét xích q = 1,52 (kg)
Vậy thoả mãn điều kiện tải:
[N] = 1,9 (Kw) > Nt = 1,6 (Kw)
Kiểm nghiệm số vòng quay đĩa xích dẫn theo điều kiện:
n1 ngh
Trong đó:
ngh : Số vòng quay giới hạn phụ thuộc vào t, số răng đĩa xích dẫn ta tra bảng thì ngh=1050(vòng/phút). Thoả mãn điều kiện sử dụng với n1=150 (vòng/phút)
Định khoảng cách trục A và số mắt xích X
Ta chọn khoảng cách trục A = (3050)t (mm) ta chọn A = 400(mm)
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 96
=> Số mắt xích :
A t Z
Z t
A Z
X Z
+ −
+ +
=
2 1 2 2
1
2 .
2
2
30 30 2 400 30 30 2 19, 05
2 19, 05 2 3.14 400
X = + + + − = 30+42 = 72
Ta chọn X = 72 mắt xích
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1 giây.
U
x n Z L
U= v = . 15
.
4
30 53
1, 47 15 72
U = =
Tra bảng số lần va đập cho phép trong 1 giây [U] = 35 Vậy thoả mãn điều kiện làm việc [U] = 30 > U = 1,47
➢ Tính chính xác khoảng cách trục A
2 2
1 2 1 2 8 2 1
4 2 2 2
t Z Z Z Z Z Z
A X X
+ + −
= − + − −
2 2
25.4 30 30 30 30 30 30
89 72 8
4 2 2 2 3.14
A
+ + −
= − + − − = 19,0572 30 42 400.05
4 − + = (mm)
Để xích khỏi bị lực căng quá lớn, ta giảm khoảng cách trục xuống 1 khoảng:
A = (0.0020.004)A
Chọn A = 0.003 A = 0.003 400,05 = 1,2 (mm)
Vậy khoảng cách trục A chính xác là : A = 400,05-1,2 = 398,85 (mm) Xác định đường kính vòng chia của các đĩa xích
DUT.LRCC
d t z
c =
sin 180
+ Đường kính vòng chia đĩa dẫn:
19, 05
182.2( ) sin 180
30
dcd = = mm
+ Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn:
19, 05
182, 2( ) sin 180
30
dcbd = = mm
Lực tác dụng lên trục
) . (
. . . 10 . . 6
7
n N t Z
N P K
K
R = t = t
Trong đó:
Kt: Hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xích lên trục:
Kt = 1.05
6.107 1.05 1, 6
3326,85( ) 30 19, 05 53
R ´ ´ N
ị = =
´ ´