PHỤ LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………….…......1
Chương 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ……………….......3
1.1. Tính chọn động cơ điện……………………………………………….…..….…......3
1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ………………………….………........4
1.3. Phân phối tỉ số truyền……………………………………………………….….....…5
1.4. Phân phối tỉ số truyền………………………………………………………….........5
Chương 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG……………………….…...…..7
2.1 Cặp bánh răng cấp chậm………………………………………………………....….7
2.1.1 Chọn vật liệu…………………………………………………………………….......7
2.1.2 Xác định ứng xuất cho phép…………………………………………………........7
2.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục……………………………………………....…9
2.1.4 Xác định thông số ăn khớp…………………………………………………...…..10
2.1.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc………………………………………………….…10
2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn…………………………………………….….11
2.1.7 Kiểm nghiệm về quá tải……………………………………………………….…..13
2.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh……………………………………...14
2.2.1 Chọn vật liệu…………………………………………………………………..…...14
2.2.2 Xác định ứng suất cho phép…………………………………………………...…14
2.2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục………………………………………………..16
2.2.4 Xác định các thông số ăn khớp……………………………………………….....16
2.2.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc…………………………………………………….16
2.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn………………………………………………..18
2.1.7 Kiểm nghiệm về quá tải……………………………………………………….…..20
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC…………………………………………....21
3.1 Thông số thiết kế…………………………………………………………………..…21
3.2 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục…………………………….…..21
3.3 Xác định khoăng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực………………….……...22
3.4 Lực tác dụng lên trục…………………………………………………………….…..23
3.5 Phân tích lực tác dụng lên trục………………………………………………...…...24
3.6 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục…………………..…..26
3.7 Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục……………………………….……….…..34
3.8 Kiểm nghiệm độ bền của then……………………………………………….......…36
Chương 4: TNHÍ TOÁN Ổ LĂN……………………………………………….............37
4.1 Trục I………………………………………………………………………..........…....37
4.2 Trục II…………………………………………………………………….……...........39
4.3 Trục III……………………………………………………………………….…..........40
Chương 5: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC………………………………………............42
5.1 Thiết kế vỏ hộp…………………………………………………………….....….......42
5.2 Các phụ kiện khác……………………………………………………………......….43
5.3 Dung sai và yêu cầu kĩ thuật………………………………………………….....…48
5.4 Bôi trơn bộ truyền bánh răng……………………………………………...…...…..49
5.5 Tháo lắp bộ truyền……………………………………………………………..........50
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….…..............51
LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với các kỹ sư nghành chế tạo máy. Thiết kế môn học chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống lại các kiến thức của các môn học như : Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Nguyên lý máy, Vẽ kỹ thuật… Đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.
Nhiệm vụ thiết kế được giao là :
“THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI”
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có những mảng kiến thức chưa nắm vững cho nên dù đã cố gắng tham khảo các tài liệu và các bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em còn có những thiếu sót. Em rất mong được sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố kiến thức và có thể hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học …
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn ,đặc biệt là thầy : Ths………….. đã trực tiếp hướng dẫn & chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Em xin trân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
Chương 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1.1. Tính chọn động cơ điện
* Điều kiện ban đầu:
Lực vòng trên băng tải: P = 250 (Kg) = 2500 (N)
Vận tốc băng tải: v = 1,0 (m/s)
Đường kính tang: D = 350 (mm)
Chiều rộng băng tải: B = 400 (mm)
Chiều cao tâm tang: H = 750 (mm)
Sai số vận tốc cho phép (%): 5
Thời gian làm việc : 5 năm
Vậy hiệu suất chung được tính là: ut = 0,891
Do tải trọng của bộ truyền thay đổi nên ta phải tính tải trọng tương đương: Ptd = 1,98 kW
1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ
Số vòng quay của trục công tác: ulv = 54,57 (v/p)
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = 1418,82 (v/p)
Tra bảng Phụ lục 1.3 trang 237 (sách Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1) ta chọn động cơ điện loại: 4A100L6Y3.
1.4. Tính toán các thông số trên trục
Công suất trên các trục:
PIII = 1,98 (kW)
PII = 2,08 (kW)
PI = 2,19 (kW)
Pđc = 54,59 (kW)
Ta có A = 0.037% < 4%
Đặc tính chung của động cơ thể hiện như bảng.
Chương 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
2.1 Cặp bánh răng cấp chậm
2.1.1 Chọn vật liệu
- Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng như nhau
- Theo bảng 6.1, trang 92, [1] ta chọn
- Bánh nhỏ (bánh chủ động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có
eb3 , ta chọn độ rắn của bánh nhỏ là HB3 = 245 HB .
- Bánh lớn (bánh bị động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có
eb4 , ta chọn độ rắn của bánh lớn là HB4 = 230HB.
2.1.2 Xác định ứng xuất cho phép
- Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở
NHo3 = 1,6.107 (chu kỳ)
NHo3 = 1,4.107 (chu kỳ)
- Số chu kỳ làm việc trong điều kiện tải trọng thay đổi:
NHE3 = 16,5.107 (chu kỳ)
NHE4 = 14,93.107 (chu kỳ)
NFE3 = 29274509,8 (chu kỳ)
2.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
- Theo công thức 6.15a, trang 96, [1]
Thay số được: aw = 160,61(mm)
=> Chọn aw = 160 (mm)
2.1.4 Xác định thông số ăn khớp
Xác định môdun:
- Theo bảng 6.8, trang 99, [1] chọn m=2
- Công thức 6.19, trang 98-[1], góc nghiêng 00, số răng bánh nhỏ :
Ta chọn răng Z3 = 39,03 răng
Số răng bánh lớn răng Z3 = 39 răng
2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Điều kiện bền uốn:
Tra bảng (6.7)[I] có hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng : KFB = 1,13
Tra bảng (6.14)[I] với v<2,5 m/s và cấp chính xác 9 ta được hệ số phân bố tải trọng không đều cho các cặp bánh răng đồng thời ăn khớp: KFw = 1,07
Theo công thức (6.47)[I] : vF = 1,84
Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a, trang 91 và 93, [1]
[eF3] = 259,812 Mpa
[eF4] = 243,8312 Mpa
Thay vào công thức (6.43)[I] ta được :
eF3 = 54,48 MPa < [eF3] = 259,812 MPa
eF4 = 53MPa < [eF4] = 243,813 MPa
=> Vậy thỏa mãn độ bền uốn.
2.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
2.2.1 Chọn vật liệu
- Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng như nhau
- Theo bảng 6.1, trang 92, [1] ta chọn
- Bánh nhỏ (bánh chủ động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 ta chọn độ rắn của bánh nhỏ là HB3 = 245 HB.
- Bánh lớn (bánh bị động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240, ta chọn độ rắn của bánh lớn là HB4 = 230HB.
2.2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Vì đây là hộp giảm tốc đồng trục 2 cấp nên aw1 = aw2 = 160 mm
2.2.4 Xác định các thông số ăn khớp
Theo bảng 6.8, trang 99, [1] chọn m=2
Chọn sơ bộ góc nghiêng răng B = 120
Số răng bánh lớn: Z1 = 133 răng
Góc nghiêng răng: B = 8024'
2.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Điều kiện bền uốn: eF < [eF]
Xác định số răng tương đương:
zv1 = 26,49 ; zv2 = 135,52
Tra bảng (6.14)[I] với v>2,5 m/s và cấp chính xác 9 ta được hệ số phân bố tải trọng không đều cho các cặp bánh răng đồng thời ăn khớp KFw = 1,4
Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a, trang 91 và 93, [1]
[eF1] = 259,812 MPa ; [eF2] = 243,831 MPa
Thay vào công thức (6.43)[I] ta được :
eF1 = 32,08 MPa < [eF4 ] = 259,812 MPa
eF2 = 29,6 MPa < [eF4 ] = 243,831 MPa
Thông số và kích thước thước bộ truyền được thể hiện như bảng 2.2.
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
3.1 Thông số thiết kế
Mômen xoắn trên các trục:
T1 = 14728,52 Nmm
T2 = 71342,08 Nmm
T3 = 346348,12 Nmm
Quy ước kí hiệu:
k - số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc
i - STT của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng
i = 0 và 1 - các tiết diện trục lắp ổ
i = 2..s - với s là số chi tiết quay
𝑏𝑘𝑖- chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k
3.2 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục
Dựa vào bảng 6.1 trang 92 [1] chọn vật liệu để chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện có độ rắn HB 241..285, eb= 850 MPa và [t] = 580 Mpa ứng suất xoắn cho phép: [τ]=15..30 MPa (tr.188 [1]).
Xác định sơ bộ đường kính trục thứ k :
d - Đường kính trục (mm)
C - Hệ số phụ thuộc vào ứng suất xoắn cho phép chọn C = 120
P - Công suất của trục (KW)
N- Số vòng quay của trục (v/p)
Thay sô sđược lần lượt:
Trục I: d1 = 25; b1 = 17mm
Trục II: d2 = 25; b2 = 17mm
Trục III: d3 = 40; b3 = 23mm
3.3 Xác định khoăng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
3.3.1 Trục I
l12 = 56mm; l13 = 47,25 mm ; l11 = 94,5 mm
3.3.3 Trục II
l22 = l13 = 47,25 mm
l23 = l11 = 94,5 mm
l21 = 176 mm
3.5 Phân tích lực tác dụng lên trục
3.6 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục
3.6.1 Trục I
Tính phản lực tại 2 ổ lăn:
FBY = 97,8 N
FDY = 122,7 N
Xét mặt phẳng Oxz, ta có phương trình sau:
FBX = 562,23 N
FDY = 176,02 N
Vậy ta có swo đồ momen như hình dưới.
3.6.3 Trục 3
Tính phản lực tại 2 ổ lăn:
Xét mặt phẳng Oyz, ta có phương trình sau:
FAY = 340,845 N
FCY = 340,845 N
Xét mặt phẳng Oxz, ta có phương trình sau:
FAX = 1406 N
FCX = 2080 N
3.6.5 Tính đường kính trục tại các tiết diện
a. Trục I
Từ công thức 10.17, trang 194,[1] ta có:
d10 = 12,399 mm
d11 = 13,16 mm
d12 = 16 mm
d13 = 0 mm
Chọn đường kính tiêu chuẩn:
d10 = 15 mm
d11 = 20 mm
d12 = 25 mm
d13 = 20 mm
c. Trục III
Từ công thức 10.17, trang 194,[1] ta có:
Chọn đường kính tiêu chuẩn:
d31 = 45 mm
d30 = 40 mm
d32 = 40 mm
d33 = 38 mm
3.7 Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục
a. Với thép C45 có: eb = 850 MPa
e-1 = 370,6 MPa
t-1 = 214,95 MPa
c. Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục:
Trục I: Tiết diện lắp nối trục 10, lắp ổ lăn 11, lắp bánh răng 12.
Trục II: Tiết diện lắp ổ lăn 20, lắp bánh răng 21, lắp bánh răng 23.
Trục III: Tiết diện lắp ổ lăn 30, lắp bánh răng 31, lắp nối trục 33.
d. Chọn lắp ghép: Các ổ lăn ghép lắp lên trục theo k6, lắp bánh răng, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then.
Kích thước của then (bảng 9.1), trị số của momen cản uốn và momen cản xoắn (bảng 10.6) ứng với các tiết diện trục như bảng.
f. Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo (10.15) và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp theo (10.15), cuối cùng tính hệ số ăn toàn an toàn s theo (10.19) ứng với các tiết diện nguy hiểm. Kết quả ghi trong bảng 3.7 cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi.
3.8. Kiểm nghiệm độ bền của then
Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập (9.1) và độ bền cắt theo (9.2). Kết quả tính toán như sau, với: lt = 1,35d
Chương 4: TÍNH CHỌN Ổ LĂN
4.1 Trục I
Số vòng quay
Phản lực tại các ổ: n1 = 1420 (vòng/phút)
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 11: Fr11 = 569,04 N
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 13: Fr13 = 241,56 N
=> Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với: Fr11 = 569,04 N
Ta có bảng dưới.
Tuổi thọ thời gian làm việc (tính bằng triệu vòng quay) : L = 1500,16 triệu vòng.
Khả năng tải động: Cd = 7,8 kN
Khả năng tải tĩnh: Q0 = 372,87 N.
=> Như vậy Q0 < Cd nên ổ đảm bảo điều kiện bền tĩnh.
4.3 Trục III
Số vòng quay: n3 = 54,59 vòng/phút
Phản lực tại các ổ:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 20: Fr30 = 1446,72 N
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 22: Fr32 = 2107,74 N
Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với : Fr32 = 2107,74 N
Chọn ổ bi đỡ một dãy- cỡ siêu nhẹ, vừa
Tra bảng P2.7 trang 254- [1], ta có bảng 4.3.
Tuổi thọ thời gian làm việc (tính bằng triệu vòng quay): L = 57,6 triệu vòng.
Khả năng tải tĩnh: Q0 = 2107,74 N
Như vậy Q0 < C0 nên ổ đảm bảo điều kiện bền tĩnh.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
5.1 Thiết kế vỏ hộp
- Vỏ HGT có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, chứa dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi.
- Chỉ tiêu cơ bản của HGT là khối lượng nhỏ, độ cứng cao
- Vật liệu là gang xám GX 15-32.
- Bề mặt ghép của vỏ hộp đi qua đường tâm trục để việc lắp ghép các chi tiết thuận tiện.
- Bề mặt lắp nắp và than được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít , khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặc biệt.
5.2 Các phụ kiện khác
5.2.1 Vòng móc
- Để nâng hay vận chuyển HGT người ta dùng vòng móc
- Chiều dày S = (2÷3).8 = 24 mm
- Đường kính lỗ vòng móc d = (3÷4).8= 32mm
5.2.3 Cửa thăm
- Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp. Trên nắp có lắm thêm nút thông hơi. Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18.5, trang 92, [2]
5.2.5 Nút tháo dầu
Sau một thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi bặm , hạt mài,… cần phải thay lớp dầu mới . Để tháo dầu cũ , ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc đang làm việc thì được bịt kín bởi nút tháo dầu. Các kích thước tra bảng 18.7 trang 93, [2]
5.2.7 Vòng chắn dầu
Không cho dầu mỡ trong bộ hộp tiếp xúc với bộ phận ổ lăn
5.3. Dung sai và yêu cầu kĩ thuật
Dựa vào kết cấu làm việc, chết độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau (Bảng 20-4, trang 121, [2]):
5.3.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng trên trục:
Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6.
5.3.3 Dung sai lắp vòng chắn dầu trên trục:
Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp.
5.3.4 Dung sai lắp ghép nắp ổ và thân hộp
Chọn kiểu lắp lỏng H7/e8 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp và điều chỉnh.
5.3.5 Dung sai lắp ghép chốt định vị
Để đảm bảo độ đồng tâm và không bị sút, ta chọn kiểu lắm chặt P7/h6
5.4 Bôi trơn bộ truyền bánh răng
- Vận tốc vừa, chọn phương án ngâm các bánh răng trong dầu . sự chênh lệch bán kính giữa bánh răng bị dẫn là không đáng kể, vì nước dầu thấp nhất phải ngập chiều cao bánh thứ 2. Vậy chiều sâu ngâm dầu bánh bị dẫn cấp nhanh và cấp chậm gần bằng nhau.
- Bôi trơn ổ lăn : bôi trơn ổ bằng mỡ vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp , không dùng phương pháp bắn tóe để hất dầu trong hộp.
- Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt độ tốt và đề phòng các chi tiết bị hạn rỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ phận truyền trong hộp giảm tốc.
5.5 Tháo lắp bộ truyền
* Cách lắp:
- Khi lắp ta lắp các bánh răng vào trục trước, rồi lắp các ổ bi vào trục, cố định ổ bi trên hộp .
- Ghép nắp hộp vào thân hộp gắn chốt định vị và ghép các bu lông giữa nắp và thân hộp
* Cách tháo:
- Tháo chốt định vị
- Mở các bu lông ghép nắp và thân
- Tháo các nắp ổ
- Tháo ổ ra khỏi thân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập 1 và 2 của PGS.TS.TRỊNH CHẤT-TS LÊ VĂN UYỂN
2. Chi tiết máy. Tập 1và 2 của GS.TS NGUYỄN TRỌNG HIỆP
3. Dung Sai lắp ghép. GS.TS NINH ĐỨC TỐN
4. Vẽ kỹ thuật cơ khí. NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh – 2013. LÊ KHÁNH ĐIỀN
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"