TIỂU LUẬN NGUYÊN lý – CHI TIẾT máy THÔNG số TÍNH TOÁN THIẾT kế ĐỀPHƯƠNG án TÍNH TOÁN hệ dẫn ĐỘNG XÍCH tải8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY THƠNG SỐ TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỀ/PHƯƠNG ÁN: TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI/8 GVHD: Văn Hữu Thịnh SVTH: Đoàn Nhật Dương MSSV: 21146543 Lớp: Lớp T4 (tiết 345) HỌC KỲ II NĂM HỌC 2022-2023 TP HỒ CHÍ MINH, ngày 25 tháng năm 2023 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY THƠNG SỐ TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỀ/PHƯƠNG ÁN: TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI/8 GVHD: Văn Hữu Thịnh SVTH: Đoàn Nhật Dương MSSV: 21146543 Lớp: Lớp T4 (tiết 345) HỌC KỲ II NĂM HỌC 2022-2023 TP HỒ CHÍ MINH, ngày 25 tháng năm 2023 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Nội dung I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Công suất trục độộ̣ng điện 1.2 Xác định sơ bợộ̣ số vịng quay đồng bợộ̣ 1.3 Chọn quy cách độộ̣ng 1.4 Phân phối tỉ số truyền u Bảng hệ thống số liệu II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HỘP GIẢM TỐC 2.1 Chọn loại xích 2.2 Xác định thơng số xích bợộ̣ truyền 2.3 Tính kiểm nghiệm xích đợộ̣ bền 2.4 Đường kính đĩa xích 2.5 Kiểm nghiệm độộ̣ bền tiếp xúc đĩa xích 2.67 XCác thơngđịnhlựcsố tácbộ dụngtruyềnlênxíchtrục 10 III TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN .TRONG CỦA HỘP GIẢM TỐC 10 11 3.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh 11 3.2 Xác định ứng suất cho phép 11 3.3 Xác định thông số bộộ̣ truyền 13 3.4 Xác định thơng số hình học bộộ̣ truyền 14 3.5 Kiểm nghiệm độộ̣ bền tiếp xúc 14 3.6 Kiểm nghiệm độộ̣ bền uốn 17 IV TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC 19 4.1 Chọn vật liêu 19 4.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trục 20 4.3 Xac định khoang cách gối đỡ điểm đặt lưc 20 4.4 Xác định đường kính tiết diện thành phần trục 21 Tính tốn phản lực, momen uốn đường kính trục tiết diện trục II 24 4.5 Tính tốn đợộ̣ bền mỏi 27 4.6 Tính kiểm nghiệm trục độộ̣ bền tĩnh 29 Tài liêu tham khao 30 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN  Các thông số Lực vịng xích tải: P = 4800 (N) Vận tốc vịng xích tải: V = 1.15 (m/s) Số xích tải: Z = (răng) Bước xích xích tải: p = 110 (mm) - 1.1 Cơng suất trục độộ̣ng điện P = ct Pt ɳ Gọi Pct: công suất cần thiết trục độộ̣ng (kW) Pt: cơng suất tính tốn trục máy cơng tác (kW) ɳ: hiệu suất truyền đợộ̣ng Trong đó, trường hợp tải trọng khơng đổi: Pt = Plv F×v P=P = t lv 1000 Ta có: lực vịng xích tải: F = 4800 (N) vận tốc vịng xích tải: v = 1.15 (m/s) => Pt = Với ɳ=ɳnt × ɳbr ×ɳ x × ɳ3ổ= 1×0.98×0.93×0.993 = 0.884 (2) Trong đó, theo bảng 2.3, trị số hiệu suất loại bộộ̣ truyền ổ: ɳnt = hiệu suất nối trục ɳbr = 0.98 ɳ hiệu suất bánh trụ (được che kín) = 0.93 hiệu suất bợ x 1.2 = ɳ = = 0.99 hiệu suất ổ Pt => Pct ɳ Tốc độộ̣ quay trục cơng tác: nlv = Trong đó: v – vận tốc xích tải (m/s) z – số đĩa xích tải p – bước xích xích tải (mm) Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Tỉ số truyền tồn bợộ̣ ut hệ thống dẫn đợộ̣ng Theo bảng 2.2 sơ bộộ̣ chọn: ux = tỉ số truyền đợộ̣ng xích => u = u × u = × = 10uh = tỉ số truyền độộ̣ng bánh trụ hộộ̣p giảm tốc cấp sb h x 1.3 Chọn quy Số vịng quay sơ bợộ̣ độộ̣ng cơ: nsb = n cách độộ̣ng Độộ̣ng chọn phải có cơng suất: Pđc ≥ Pct = 6.27 kW Số vịng quay đồng bợộ̣ thỏa mãn: Đồng thời mômen mở máy thỏa mãn: Theo bảng P1.3 độộ̣ng 4A kiểu 4A160S8Y3 công suất độộ̣ng Pđc=7.5 kw, số vịng Tk T = 1.4 quay đợộ̣ng 730 vịng/phút, có max = 2.2; Tdn T dn 1.4 Phân phối tỉ số truyền u Tỉ số truyền chung: u = n đc 730 = 10.47 n = 69.69 Trong đó: nđc vận tốc quay đợộ̣ng (vịng/phút) n – số vịng quay trục máy cơng tác (vịng/phút) Chọn trước tỉ số truyền ux bợộ̣ truyền xích: ux = Tính tỉ số truyền bợộ̣ truyền bánh trụ nghiêng hộộ̣p giảm tốc uh = Trong đó: u: tỉ số truyền chung ux: tỉ số truyền bợộ̣ truyền ngồi hợộ̣p giảm tốc (xích) uh: tỉ số truyền bộộ̣ truyền hộộ̣p (bánh trụ nghiêng) Kiểm tra× usai=số3cho×3phép.49=về10tỉ.47số truyền ut = ux h Δu = |ut - u| = |10.47 – 10.47| = < 0.09 thỏa điều kiện sai số cho phép Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Bảng hệ thống số liệu Trục Thông số u n (v/ph) P (kW) T (Nmm) Trong đó: P2 = P1 = Pm = n1 = n2 = n3 = Tm = = 81502 (Nmm) = 80718 (Nmm) = 273445 (Nmm) = 756002 (Nmm) T1 = T2 = T3 = II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HỘP GIẢM TỐC Các thông số bản: Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh - Công suất P2 = 5.59 KW - Số vòng quay: n2 = 209.2 vòng/phút - Tỉ số truyền ux = - Momen xoắn: T2 = 273445 Nmm - Góc nghiêng đường nối tâm bợộ̣ truyền ngoài: @= 145o - Điều kiện làm việc quay chiều, làm việc ca 2.1 Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, điều kiện làm việc tĩnh hiệu suất bợộ̣ truyền xích u cầu cao nên ta chọn xích ống lăn 2.2 Xác định thơng số xích bợộ̣ truyền Ta có: ux = Theo bảng 5.4, ta chọn số đĩa xích dẫn Z1 = 25 => Số đĩa xích lớn Z2: Z2 = ux × Z1 = × 25 = 75 ≤ Zmax Mà Zmax = 120 xích ống lăn nên chọn Z2 = 75 Theo công thức 5.3, công suất tính tốn: Trong đó: với Z1 = 25, Theo bảng 5.6 ta được: Với n01 = 200 vịng/phút, Theo cơng thức 5.4 k0 = (đường nối tâm hai đĩa xích so với phương nằm ngang ≤ 60o) ka = 1: chọn a = 40p kđc = 1: vị trí trục điều chỉnh mợộ̣t đĩa xích kbt = 1.3: mơi trường làm việc có bụi kđ = 1: tải trọng tĩnh, làm việc êm Điều kiện chọn [P], kc = 1.25: làm việc ca => Pt = 5.99 với n01 = 200 v/ph [P] > 9.305 kW Tra bảng 5.5 [P] = 11.0 >9.305 với bước xích p = 25.4 mm p = 25.4 mm < pmax = 50.8 (tra bảng 5.8) Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Tuy nhiên với p = 25.4 mm đường kính đĩa xích bị dẫn lớn d2 = 25.4/sin(180o/75) = 606.55 mm > 500 mm Trong điều kiện ta nên chọn p có trị số nhỏ tăng số đĩa xích, cách áp dụng công thức (5.6): P - t < [P] => kd > P t = 9.305 = 1.93 kdP4.8 Chọn kd = 2.5 chọn dãy xích× 25có 4bước=762xíchmm;p= 19.05mm Theo-Khảngcơngcáchthứctrục(5.a12)=40pxác =định40 số mắt xích: x= a z1 + z2 p + Lấy số mắt xích chẵn x = 132 mắt xích, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức 5.13 a = 0.25p{x×c – 0.5(z2 + z1) + √ ¿¿} a = 0.25 19.05{132 – 0.5(75 + 25) + √ ¿¿} = 766.05 mm Để xích khơng chịlựca căng q lớn, giảm≈ a mợộ̣t lượng = 0.004 = 0.003 × 766.05 mm Δa Do đó, a = 766.05 – = 763.05 mm Số lần va đập xích theo (5.14) z n 1 i= 15 x 2.3 Tính kiểm nghiệm xích độộ̣ bền Q s= kđ Ft + Fo + Fv ≥ [s] Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 31800N, khối lượng mét xích q = 1.9kg; kđ = (tải trọng tĩnh) Z1 t n1 v= 60000 F t F v 1000 P = = qv Nguyên lý Chi tiết đó: F0 = 9.81 kf f Do : Theo bảng 5.10 với n = 200(vòng/phút), [s] = 8.2 Vậy s = 25.13 > [s]: bợộ̣ truyền xích đảm bảo đợộ̣ bền 2.4 Đường kính đĩa xích Theo cơng thức 5.17 bảng 13.4: Đường kính vịng chia đĩa xích: d1 = sin ( π p 19.05 ) = sin ( π ) = 152 mm z1 25 p 19.05 Đường kính vịng đỉnh răng: Đường kính vịng chân răng: 2.5 Kiểm nghiệm đợộ̣ bền tiếp xúc đĩa xích Theo cơng thức 5.18 σH1 = 47 √ E kr ( Ft K đ + Fvđ ) A kd ≤ [σH] = √ 47 0.42(3608.43 zOx: ∑ = ∑ ⇒ ⇒ 21 ⇒ = Nguyên lý Chi tiết ⇒ −1884.4 − 781.62 N 22 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh 23 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Tính momen uốn tương đương M √M 2u +0.75 T tđ = Nmm Với: M u=√ M2x + M2y T: Momen xoắn trục Từ công thức biểu đồ momen ta tính M( A ) = Nmm tđ M(tđB) = 122075 Nmm M(tđC) = 76907 Nmm M(tđD) = 69904 Nmm Đối với trục đặc, đường kính trục tiết diện j tính theo công thức: d j= √ M( j ) tđ 0.1 [σ ] Trong [σ] ứng suất cho phép thép chế tạo trục, theo bảng 10.5 trang 195 Đối với trục ta được: [σ] = 63 MPa Ta tính đường kính trục tiết diện sau: d(1A ) = mm d(1B) = 26.9 mm d (C ) = 23.02 mm Xuất phát từ yêu cầu độộ̣ bền, lắp ghép cơng nghệ ta chọn đường kính đoạn trục sau: d(A ) = d(C ) = 25 mm 1 d(1D ) = 24 mm Tnhcó:tốnF phản= lực,×sin(180momenuốn−α)và=đường4146kính.21 ×trụcsin(180tạicác tiết−145)diện trên=2378trụcII.16 N 24 F x = Nguyên lý Chi tiết d Xét zOy: M a2 =F w2 × a2 ∑ =7 =0⇒ × 68.5 + ⇒ 2378.16×68.5 + 1195.59×49 – 64978.7 – ×98 = ⇒ ∑ =0⇒− + + − = 15 2=0 ⇒ − + 1597+ 2378.16 – 1195.59 = Xét zOx: ⇒ ∑ = =0⇒ ⇒ ⇒ ∑ =0⇒ 3114.45 − ⇒ 3931.21 − ⇒ = 4213.13 N 25 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh ∅38 ∅50 ∅48 Tính momen uốn tương đương M √M 2u +0.75 T tđ = Với: M u=√ M2x + M2y 26 Nmm ∅50 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh T: Momen xoắn trục Từ công thức biểu đồ momen ta tính M( A ) = 236810 Nmm tđ M(tđB) = 369788 Nmm M(C) = 337196 Nmm tđ Đối với trục đặc, đường kính trục tiết diện j tính theo cơng thức: d j= Trong [σ] ứng suất cho phép thép chế tạo trục, theo bảng 10.5 trang 195 Đối với trục II ta được: [σ] = 50MPa Ta tính đường kính trục tiết diện sau: d(A ) = 36.18 mm d (B) = 41.97mm d(C ) = 40.704mm d (D ) = mm Xuất phát từ yêu cầu độộ̣ bền, lắp ghép công nghệ ta chọn đường kính đoạn trục sau: d(B) = d(D ) = 50 mm 2 d(2C ) = 48 mm 4.5 Tính tốn đợộ̣ bền mỏi Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo đợộ̣ bền mỏi hệ số an tồn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện: s j= sτj sσj × √ ≥[ s] s2σj+ s2τj 27 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Trong đó: [s]: hệ số an tồn cho phép, [s] = (1.5 ÷ 2.5) sσj, sτj : hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng xuất tiếp mặt cắt j sσj= s= τj K ×τ τdj aj τ−1 ψ ×τ + τ mj Vì trục quay làm việc theo chiều nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng Do đó: σ mj=0 ,σaj =σmaxj= Vì trục quay làm việc theo chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì mạch đợộ̣ng: τ mj=τaj = s= K ×τ τj τdj aj τ−1 ψ ×τ + τ mj Trong đó: σ aj, τ aj, σ mj biên đợộ̣ trị số trung bình ứng suất pháp tiếp mặt cắt tiết diện j Mômen tổng tai tiết diện j Giới han mỏi uốn : Với thép 45 Giới han mỏi xoắn : Giới han bền kéo : Tra bảng 10.7 trang 199, ta hệ số ảnh hướng trị số ứng suất trung bình đến đợộ̣ bền mỏi: ψσ =0,05 ;ψτ =0 Tại tiết diện (B) trục I (tiết diện lắp bánh có đường kính d=¿ 30 mm ) Đối với trục tiết diện tròn : 28 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh W B= π d3 3232 W B= π d3 = = π× 303 π× 303 =2650.71( Nmm) =5301.43( Nmm) 1616 ̉ Úng suất pháp tiếp sinh : σ Xác định hệ K = Ta có: σ dj Tra bảng 10.8 trang 197 chi tiết gia công máy tiện, yêu cầu đạt K y =1 Ra =2,5÷ 0,63 μm đó: K x=1,06 Tra bảng 10.9 trang 197 khơng dùng phương pháp gia tăng độộ̣ bền bề mặt Tra bảng 10.12 trang 199, dùng dao phay ngón trục có rảnh then ta K σ=1,76 , K τ=1,54 Tra bảng 10.10 trang 198, ε σ =0,88 ,ετ =0,81 ¿> K σ d = ( B) K = (B) τ d1 Suy ra: SτB= s ¿> s σB = √sσ2 B 29 × Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Do tiết diện (B) trục I thỏa điều kiện bền mỏi Tương tự, tiết diện nguy hiểm: (C) trục I (B), (C) trục II thỏa điều kiện bền mỏi 4.6 Tính kiểm nghiệm trục đợộ̣ bền tĩnh Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải độộ̣t ngộộ̣t (chẳng hạn mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục độộ̣ bền tĩnh theo công thức : σ √σ2 +3 ⋅τ2 ≤[ σ ] td= Với: σ = [ σ ]=0,8 σch=0,8 ×340=272 MPa Trục I : σ = Suy : σ td=√37.062 +3 ×14.952=45.21≤ [σ ]=272 MPa Vậy, trục I đảm bảo độộ̣ bền tĩnh Trục II : σ = Suy : σ td=√25.682 +3 ×12.362=33.65 ≤[ σ ]=272 MPa Vậy, trục II đảm bảo độộ̣ bền tĩnh Tài liêu tham khao PGS.TS.Trinh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính toan thiêt kê hệ dẫn đợộ̣ng khí tập NXB Giáo dục Việt Nam ( 2010) 30 Nguyên lý Chi tiết GVHD: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh PGS.TS.Trinh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính toan thiêt kê hệ dẫn đợộ̣ng khí tập NXB Giáo dục Việt Nam (2010) 31