ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HGT CẤP CHẬM

1 bucapvb LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Mặt khác, cơng nghiệp phát triển khơng thể thiếu khí đại Đồ án mơn học Truyền động khí mơn học quan trọng nghành khí Nhằm rèn luyện cho sinh viên kỹ năng, khả vận dụng lý thuyết học để giải yêu cầu thực tế đặt như: thiết kế chi tiết máy, phận máy,… vừa phải đảm bảo tiêu kỹ thuật vừa phải đảm bảo tiêu kinh tế Vì lần bắt tay vào công việc thiết kế nên có nhiều mẽ cịn nhiều bỡ ngỡ Do kiến thức hạn hẹp nên trình thiết kế thiết minh chắn cịn gặp khơng sai sót khơng tránh khỏi Kính mong thầy bẳ tận tình, phê bình để chúng em hồn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giúp đỡ chúng em thời gian thực đồ án Sinh viên thực Hà Hữu Nam MỤC LỤC PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN A: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN………………………………… … 1: Chọn công suất động điện 2: Xác định số vòng quay sơ động B PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN……………………………………………… C TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC 1: Tính cơng suất trục 2: Tính số vịng quay trục 3: Tính momen xoắn trục PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN A TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI (XÍCH) Chọn loại xích Chọn số đĩa xích Xác đính bước xích t theo cơng thức Xác định khoảng cách trục A số mắt xích X Tính đường kính vịng chia đĩa xích Tính lực tác dụng lên trục B TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP Chọn vật liệu cặp bánh bánh trụ nghiêng Tính toán truyền bánh trụ nghiêng (cấp chậm) a Xác định ứng suất cho phép b Sơ chọn hệ số tải trọng c Chọn hệ số chiều rộng bánh d Tính khoảng cách trục e Tính vận tốc vịng chọn cấp xác chế tạo bánh f Định hình xác hệ số tải trọng K g Xác định mođun, số răng, góc nghiêng chiều rộng bánh h Kiểm nghiệm sức bền uốn Tính tốn truyền bánh côn thẳng (cấp nhạnh) a Xác định ứng suất cho phép b Xác định chiều dài ngồi c Xác định thơng số ăn khớp d Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc e Kiểm nghiệm độ bền uốn f Kiểm nghiệm tải C KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN, CHẠM TRỤC VÀ SAI SỐ VẬN TỐC Kiểm tra điều kiện bôi trơn a Mức dầu tối thiểu b Mức dầu tối đa Kiểm nghiệm điều kiện chạm trục Kiểm tra sai số vận tốc PHẦN 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN A CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM KHỚP NỐI Xác định kích thước khớp nối Kiểm nghiệm độ bền vòng đàn hồi chốt Lực tác dụng lên trục từ nối trục B TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC Chọn vật liệu Xác định sơ đường kính trục Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực Xác định phản lực gối đỡ đường kính đoạn trục a Xác định phản lực gối đỡ vẽ biểu đồ momen b Xác định đường kính trục tiết diện trục Tính tốn kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Tính tốn kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Tính chọn then C TÍNH TỐN CHỌN Ổ LĂN Chọn ổ lăn trục I a Kiểm nghiệm khả tải động ổ b Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ Chọn ổ lăn trục II a Kiểm nghiệm khả tải động ổ b Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ Chọn ổ lăn trục III a Kiểm nghiệm khả tải động ổ b Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ PHẦN 4: CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP A THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC ĐÚC Chọn bề mặt ghép nắp thân Xác định kích thước vỏ hộp B MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN VỎ HỘP Vịng móc Chốt định vị Cửa thăm Nút thông Nút tháo dầu Que thăm dầu Vòng chắn dầu TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN 1: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN A Tính tốn chọn động điện: Chọn cơng suất động điện: Công suất cần thiết trục động cơ: Trong : + = 0,96 : hiệu su t truy n x ch + = 0,98 : hi u su t b truy n b nh r ng n n r ng nghi ng + = 0,99 : hi u su t + l n = : hi u su t kh p n i => X c định s v ng quay s c a c : = Trong : + chọn + Chọn = 10 : tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh n + V y: = 50.2.10 = 1000 Dựa vào bảng 28 trang 322 sách “ Thiết kế chi tiết máy “ ta chọn loại động điện A2-51-2có: = 7,5KW ; = 1450 v/ph B Ph n ph i t s truy n: T s truy n chung: Ta c : Trong u= u= : : t s truy n c a b truy n x ch : t s truy n c a b truy n b nh r ng n n r ng th ng c p nhanh tỉ sôs truyền truyền bánh trụ nghiêng cấp chậm Chọn trước tỉ số truyền truyền xích : => Phân phối tỷ số truyền chậm    = 3,4  C T nh to n c c th ng s h nh h c: T nh c ng su t tr n c c tr c: Ta có : + Cơng suất trục công tác: + Công suất trục III : = 5,47 KW +Công suất trục II : =5,75 KW +Công suất trục I : =6,05KW + Công suất trục động cơ: T nh s v ng quay tr n c c tr c: Ta c : + S vòng quay c a trục động c : = 1450 v/ph + S v ng quay c a trục I : = 1450 v/ph +Số vòng quay trục II : + S v ng quay c a trục III :=103v/ph + S v ng quay trục tang : == 52/ph T nh momen xo n tr n t ng trục + Truc động : = 4017,58( N.mm) +Trục I: =39846,55( N.mm) +Trục II := +Trục III: = =507169,90( N.mm) + Trục tang : =955000( N.mm Bảng 1.1 Bảng phân phối tỉ số truyền công suất Đại lượng Trục động Trục I u n ( v/ph ) P ( kW ) 1450 1450 6,1 6,05 T ( N.mm ) 4017,58 39846,55 Trục II = 4,1 Trục III = 3,4 103 5,75 Trục tang =2 52 5,47 507169, 90 955000 PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN A Tính tốn thiết kế truyền ngồi (xích): Thiết kế truyền xích truyền động từ hộp giảm tốc với số liệu sau: + Momen trục bị dẫn ( trục tang) T = 955000.mm + Tốc độ quay trục tang : = 52/ph + Tỉ số truyền truyền xích: =2 Chọn loại xích Có loại xích: xích ống, xích lăn xích Trong loại xích ta nên chọn xích lăn để thiết kế có ưu điểm: +Có thể thay ma sát trượt ống đĩa (ở xích ống) ma sát lăn lăn đĩa(ở xích lăn) Kết độ bền xích lăn cao xích ống, chế tạo xích lăn khơng khó xích +Ngồi ra: Xích lăn có nhiều thị trường suy dễ thay Vì cơng suất sử dụng khơng q lớn nên chọn xích dãy Chọn số đĩa xích: Với u = (đã chọn) Theo bảng 5.4 tài liệu [1] ta chọn số đĩa xích nhỏ z = 25 Số đĩa xích lớn: z2 = u.z1 = 2.25 = 50 < zmax = 120 X c định b c x ch theo c ng su t : Theo công thức 5.3 tài liệu [1] ta có cơng thức tính tốn: Pt = P.k.kz.kn 10 10 V: Hệ số kể đến vòng quay V = Kt: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ t Q = (V.X.Fr + Y.Fa).Kt.Kd = (1.1.1,06557 + 0.1,02349).1.1,2 = 1,27868 (kN) Khả tải động theo công thức 11.1 tài liệu [1]: Cd = Qm L Với: Q: tải trọng động quy ước, kN L: tuổi thọ tính triệu vòng quay m: bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, m = ổ bi LH = K HE t Σ Theo bảng 6.4 tài liệu [1]: KHE = 0,125 LH = 0,125.9000 = 1125 C d = Q.3 => 60.n.LH 60.1450.1125 = 1,27868.3 = 5,89277 (kN ) 10 10 Thấy: Cd = 5,89277 (kN) < C = 14 (kN) Vậy: Khả tải động ổ lăn đảm bảo Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: 70 70 Theo công thức 11.19 tài liệu [1]: Qt1 = Xo.Fr + Yo.Fa Tra bảng 11.6 tài liệu [1]: Xo = 0,5 ; Yo = 0,37 => Qt1 = 0,5.1,06557 + 0,37.1,02349 = 0,91 (kN) Theo công thức 11.20 tài liệu [1]: Qt2 = Fr = 1,06557 (kN) Qo = max[Qt1; Qt2] = 1,06557 (kN) < Co = 9,17 (kN) Vậy: Khả tải tĩnh ổ lăn đảm bảo II Trục II: (trục trung gian hộp giảm tốc) Chọn loại ổ lăn: Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 4: Fr = Flx220 + Fly220 = 3379,032 + 1254,79 = 3604,49 ( N ) Trên ổ 3: Fr = Flx221 + Fly221 = 3379,032 + 1254,79 = 3604,49 ( N ) Trên ổ 4: Fr = Fr = 3604,49 (N) Ta biết thành phần lực dọc trục tác dụng lên trục trung gian hộp giảm tốc ∑Fz = Fz22 + Fz24 = nên ∑Fz / Fr = Tuy nhiên phải chịu lực hướng tâm lớn, trục quay với tốc độ cao Tức ổ chịu tải trọng lớn nên ta chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ có ngấn chặn vịng trong, nhằm tăng khả tải, độ cứng ổ thuận lợi cho việc lắp ghép, có sơ đồ bố trí sau: 71 71 Dựa vào đường kính ngõng trục d21 = 28 (mm) Tra bảng P2.8 tài liệu [1] chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ cỡ trung hẹp có ký hiệu 2306; Đường kính d = 30 mm; Đường kính ngồi D = 72 mm; Khả tải trọng động C = 30,2 kN; Khả tải trọng tĩnh C o = 20,6 kN; B = 19 mm; r = r1 = 2,0 mm; đường kính bi db = 0,64(D-d) = 0,64(72-30) = 26,88 mm Kiểm nghiệm khả tải động: Lực dọc trục Fa bị triệt tiêu => Fa =0 (N) Với ổ đũa trụ ngắn đỡ không tiếp nhận lực dọc trục nên ta có: Theo cơng thức 11.6 tài liệu [1]: Q = V.Fr.Kt.Kd Trong đó: V: hệ số kể đến vịng quay,vì vịng quay nên V=1 Fr = Fr = Fr = 3,60449 (kN): Tải trọng hướng tâm Kt: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ t Q = 1.3,60449.1.1,2 = 4,32539 (kN) Ta có: m = 10/3 ổ đũa 72 72 Khả tải động quy ước xác định theo công thức 11.1 tài liệu [1]: => Q.m Cd = Q m L = 60.n.LH 60.353.1125 10 / = , 32539 = 11,19822 ( N ) 10 10 Thấy: Cd = 11,19822 (kN) < C = 30,2 (kN) Vậy: Khả tải động ổ lăn đảm bảo Kiểm tra khả tải tĩnh: Ta có Fa = 0, theo cơng thức 11.19 tài liệu [1]: Qt1 = Qt1 = Xo.Fr + Yo.Fa = X0.Fr (X0 = 0,5 theo bảng 11.6 tài liệu [1]) = 0,5.3,60449 = 1,8 (kN) Theo công thức 11.20 tài liệu [1]: Qt2 = Fr = 3,60449 (kN) Qo = max[Qt1; Qt2] = 3,60449 (kN) < Co = 20,6 (kN) Vậy: Khả tải tĩnh ổ lăn đảm bảo III Trục III: (trục hộp giảm tốc) Chọn loại ổ lăn: Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 6: Fr = Flx230 + Fly230 = 3997,86 + 5942,492 = 7162,13 ( N ) Trên ổ 5: Fr = Flx231 + Fly231 = 3543,82 + 1980,832 = 4059,83 ( N ) Trên ổ 6: 73 73 Vậy ta kiểm nghiệm theo ổ gối 30 ổ có lực hướng tâm lớn nhất: Fr = 7162,13 (N) Do trục lắp cặp bánh nghiêng có kích thước hình học giống Do thành phần lực tổng hợp tác dụng theo phương dọc trục Fa = Vậy ta chọn ổ ổ bi đỡ dãy cho gối 30 31 loại ổ có khả chịu lực hướng tâm lớn, thêm vào giá thành lại thấp tất loại ổ có cấu tạo đơn giản, có sơ đồ bố trí sau: Với đường kính ngõng trục d30 = 40 mm Theo bảng P2.7 tài liệu [1] ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ có ký hiệu 208; Đường kính d = 40 mm; Đường kính D = 80 mm; Khả tải trọng động C = 25,6 kN; Khả tải trọng tĩnh C o = 18,10 kN; B = 18 mm; r =2,0mm; đường kính bi db = 12,7 mm Kiểm nghiệm khả tải động: Lực dọc trục Fa = (N), theo công thức 11.3 tài liệu [1]: Q = X.V.Fr.Kt.Kd Trong đó: V: Hệ số kể đến vịng quay, vịng quay nên V = Fr = 7,16213 (kN): Tải trọng hướng tâm Kt: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ t Q = 1.1.7,16213.1.1,2 = 8,59456 (kN) Ta có: m =3 ổ bi Khả tải trọng động ổ xác định theo công thức 11.1 tài liệu [1]: Cd = Q L Q.3 m = 60.n.LH 60.103.1125 = 8,59456.3 = 16,40353(kN ) 10 10 Thấy: Cd = 16,40353 (kN) < C = 25,6 (kN) Vậy: Khả tải động ổ lăn đảm bảo Kiểm tra khả tải tĩnh: Ta có Fa = 0, theo cơng thức 11.19 tài liệu [1]: Qt1 = Qt1 = Xo.Fr + Yo.Fa = X0.Fr (X0 = 0,6 theo bảng 11.6 tài liệu [1]) = 0,6.7,16213 = 4,29728 (kN) Theo công thức 11.20 tài liệu [1]: Qt2 = Fr = 7,16213 (kN) Qo = max[Qt1; Qt2] = 7,16213 (kN) < Co = 18,10 (kN) Vậy: Khả tải tĩnh ổ lăn đảm bảo C TÍNH TỐN CHỌN KHỚP NỐI: Mơmen xoắn tính tốn xác định theo công thức sau: Tt = k.T = 2.37883,86 = 75767,72 (N.mm) Tt ≈ 75 (N.m) 75 75 Với Tt = 75N.m đường kính trục d12 = 26mm tra bảng 16.10a tài liệu [2] kích thước trục nối vòng đàn hồi kích thước vịng đàn hồi sau: + Bảng thơng số kích thước nối trục vịng đàn hồi: + Bảng thơng số kích thước vịng đàn hồi: Vì truyền xích tải, nên theo bảng 16.1 tài liệu [2]: k =2 Ứng suất dập vòng đàn hồi xác định theo công thức trang 69 tài liệu [2]: σd = 2.k T 2.2.37883,86 = = 2,37 ( MPa) Z D0 d c l3 6.71.10.15 Ta thấy: σ d < [σ d ] = (2 ÷ 4) MPa Vậy: Vịng đàn hồi đủ điều kiện bền *THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC: I Tính kết cấu vỏ hộp: Vỏ hộp hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền tới, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ chi tiết máy tránh bụi bặm 76 76 Chỉ tiêu hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ, vật liệu nên dùng hộp giảm tốc GX15-32 II Kết cấu vỏ hộp giảm tốc: (theo bảng 18.1 tài liệu [2]): Các kích thước chủ yếu vỏ hộp: +Chiều dày: Thân hộp: Nắp hộp: δ = 0,03.a + δ = 0,9.δ = 0,03.112 + = 6,36 lấy = 0,9.8 = 7,2 mm lấy δ1 δ = mm = mm +Gân tăng cứng: Chiều dày: e = (0,8 ÷ 1)δ = mm Chiều cao: h < 58 mm Độ dốc: 20 +Đường kính: Bulơng nền: d1 > 0,04.a + 10 = 0,04.112 + 10 =12,48 mm > 12 mm Lấy d1 = 15 mm ÷ ÷ Bulông cạnh ổ: d2 = (0,2 0,8)d1 = 10,5 12 mm lấy d2 = 12 mm ÷ ÷ Bulơng ghép nắp bích thân: d = (0,8 0,9)d2 = 9,6 10,8 mm Lấy d3 = 10 mm ÷ ÷ Vít ghép nắp ổ: d4 = (0,6 0,7)d2 = 7,2 8,4 mm lấy d4 = mm ÷ ÷ Vít ghép nắp cửa quan sát: d5 = (0,5 0,6)d2 = 7,2 mm Lấy d5 = mm +Mặt bích ghép nắp thân: 77 77 ÷ ÷ Chiều dày bích thân hộp: S3 = (1,4 1,8)d3 = 14 18 mm Lấy S3 = 18 mm ÷ Chiều dày bích nắp hộp: S4 = (0,9 1)S3 = 17 mm ÷ Bề rộng bích nắp thân: K3 = K2 - (3 5) = 36 mm +Đường kính gối trục: Đường kính ngồi tâm lỗ vít: D2, D3 tra theo bảng 18.2 tài liệu [2] ÷ Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 = E2 + R2 + (3 5) Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 = 1,6d2 = 19 mm ÷ ÷ => K2 = 19 + 16 + (3 5) = 38 40 mm lấy K2 = 40 mm C≈ Khoảng cách từ tâm bulông cạnh ổ đến tâm ổ: Sao cho k ≥ D3 1,2d2; k khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ: Trục D D2 D3 D4 h d4 z I 62 75 90 52 M6 II 47 60 70 37 M6 III 62 75 90 52 M6 +Mặt đế hộp: (khi có phần lồi) ÷ ÷ S1 = (1,4 1,7)d1 = 21 25,5 mm lấy S1 = 24 mm ÷ ÷ S2 = (1 1,1)d1 = 15 16,5 mm lấy S2 = 16 mm +Bề rộng mặt đế hộp: k = 3.d1 = 45mm; q ≥ k1 + δ = 53 mm Chọn q = 62 mm 78 78 +Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp: Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp: ∆ = 10 mm ∆1 Giữa mặt bên bánh với nhau: = 40 mm ∆2 = 10 mm +Số lượng bulông nền: Z = Một số chi tiết phụ 2.a.Vòng chắn dầu Để ngăn mỡ phận ổ với dầu hộp 2.b Chốt định vị Chốt dịnh vị hình d = 6mm chiều dài l = 36 mm 79 79 2.c Nắp quan sát Nắp quan sát tra bảng 18.5 trang 98 [2] ta lấy: A B A1 B1 C K Số R (m (m (m (m (m (m (m m) m) m) m) m) m) m) 100 75 150 100 125 87 12 Vít lươn g vít M8x 22 80 80 2.d Nút thông Các thông số bảng 18.6 trang 93 [2]: 2.e Nút tháo dầu Chọn M22x2.Các thông số bảng 18.7 trang 93 d b m f L c q D S D0 81 81 M20x 15 28 2,5 17, 30 22 25, 2.f Que thăm dầu: Dùng kiểm tra dầu hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 350 so với mặt bên, kích thước theo tiêu chuẩn Kích thước vịng lị xo dùng trục tuỳ động tra bảng 15-7 15-8 tài liệu [2] trang 34 35 2.g Nối trục đàn hồi 82 82 Bảng tra theo sách Bài tập Chi tiết máy –Nguyễn Hữu Lộc d m m D m m 55 21 m m 95 L m m l m m m m z 17 11 16 vg/p h 285 B m m B1 m m l1 m m D3 m m l2 m m 70 40 36 40 Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi Điều kiện sức bền chốt: 11.Bôi trơn điều chỉnh ăn khớp Bôi trơn bánh hộp giảm tốc Lấy mức dầu cao hộp giảm tốc 1/3 bán kính bánh lớn cấp nhanh, lấy mức dầu thấp ngập chân bánh lớn Bôi trơn ổ lăn Do vận tốc trượt nhỏ nên ta dùng mỡ để bôi trơn, chọn loại mỡ T, lượng mỡ cho vào chiếm khoảng 2/3 khoảng trống phận ổ Dầu bôi trơn hộp giảm tốc Chọn loại dầu dầu công nghiệp 45 Lắp bánh lên trục Để lắp bánh lên trục ta dùng mối ghép then chọn kiểu lắp H7/k6 chịu tải Vịng móc : Để nâng cao vận chuyển hộp giảm tốc ( gia công, lắp ghép,… ) nắp thân thường lắp thêm bu lông vịng móc vịng Hiện móc vịng dùng nhiều Kích thước vịng móc xác định sau: Tài liệu tham khảo : 83 83 [1]Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập Văn Uyển] [ Trịnh Chất – Lê [2]Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập Văn Uyển ] [ Trịnh Chất – Lê [3]Thiết kế chi tiết máy Hiệp] [Nguyễn Trọng 84 84 ... xích Tính lực tác dụng lên trục B TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP Chọn vật liệu cặp bánh bánh trụ nghiêng Tính tốn truyền bánh trụ nghiêng (cấp chậm) a Xác định ứng suất cho phép b Sơ chọn... kiến thức cịn hạn hẹp nên q trình thiết kế thiết minh chắn cịn gặp khơng sai sót khơng tránh khỏi Kính mong thầy bẳ tận tình, phê bình để chúng em hoàn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cám... III = 3,4 103 5,75 Trục tang =2 52 5,47 507169, 90 955000 PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN A Tính tốn thiết kế truyền ngồi (xích): Thiết kế truyền xích truyền động từ hộp giảm tốc với số liệu sau: + Momen