Đề tài THIẾT kế hộp GIẢM tốc HAI cấp

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ BỘ CÔNG BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Đề tài: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực Lớp : : TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học chi tiết máy môn học cần thiết cho sinh viên nghành khí nói chung để giải vấn đề tổng hợp cơng nghệ khí, chế tạo máy Mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học, nghiên cứu làm quen với công việc thiết kế chế tạo thực tế sản xuất khí Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ” Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, cịn có mảng chưa nắm vững dù cố gắng, song làm em khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cơ, giúp em có kiến thức thật cần thiết để sau trường ứng dụng công việc cụ thể sản xuất Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy, cô môn đặc biệt thầy Đỗ Anh Tuấn tận tình giúp đỡ em hồn thành nhiệm vụ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) I Tmm = 1,2 T1 III T2 = 0,6 T1 t I t1 = t tck t2 = 0.2 tck tck = 5s F v 1, Động Hộp giảm tốc bánh trụ răng: 5, Băng tải 2, Nối trục đàn hồi Thẳng Nghiêng AI 4, Bộ truyền đai Các số liệu ban đầu: Lực kéo băng tải: TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Vận tốc băng tải: Đường kính tang: Thời hạn phục vụ: Số ca làm việc: Góc nghiêng đường nối tâm truy Đặc tính làm việc: Phần I – Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền mômen xoắn trục 1.1 Công suất cần thiết Gọi Pt - cơng suất tính tốn trục máy công tác (Kw) Pηct - công suất cần thiết trục động (Kw) – hiệu suất chuyền động Ta có: Pt = 54001000.,1 = 1,08(Kw) Vậy cơng suất tính tốn trục máy cơng tác là: Pt = 1,08 (Kw)  Áp dụng công thức P η= Pt với η = η2 η4 η η 1234 Trong đó: η1, η2, η3ct, η4 tra bảng trị số hiệu suất loại truyền vàη ổ η 1= 0,96 – hiệu suất truyền đai = 0,98 – hiệu suất truyền bánh trụ TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ η3= 0,995 – hiệu suất cặp ổ lăn TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ η4= – hiệu suất khớp nối  1,08 Pct = 0,96.0,982.0,9954.1 = 1,2 (Kw) Vậy công suất cần thiết trục động là: Pct = 1,2 (Kw) 1.2 Tính số vịng quay trục tang Ta có số vịng quay trục tang là: n = 3,14.260 60000.0,2 1.3 Chọn số vòng quay sơ cho động = 14,7 (vòng/phút) Tra bảng Chọn sơ tỷ số truyền hộp giảm tốc cấp ta có số vịng quay sơ động là: Áp dụng công thức: nsb = nt.ic = 14,7.50 = 735 (vịng/phút) Trong đó: ihgt – tỷ số truyền hộp giảm tốc id – tỷ số truyền đai thang ihgt id tra bảng tỷ số truyền ta chọn ic = 50 1.4 Chọn động Động cần chọn chế độ làm việc dài, phụ tải không thay đổi nên động phải có Pdm Pct = 1,2 (Kw) bảng 2P1(TKCTM trang 322) ta chọn động số hiệu 4A90L6Y Theo thông số kỹ thuật sau: ≥ + Công suất định mức: Pdm = 1,5 (Kw) = 63,7 + Tốc độ quay: 1.5 Phân phối tỷ số truyền = 31,9 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Với động chọn ta có: Pdm = 1,5 (Kw) ndc = 936 (Vịng /phút) Theo cơng thức tính tỷ số truyền ta có: i =63,7 Ta có ic = ihgt.id c = = 194,736 Trong đó: ic – tỷ số truyền chung ihgt – tỷ số truyền hộp giảm tốc id – tỷ số truyền đai Chọn sơ tỷ số truyền hộp giảm tốc Ta tính được: inh.ich= id = ic id Với lược đồ dẫn động đề cho ta chọn inh = 1,3.ich Trong đó:  ich  inh =1,3.5 = 6,5 1.6 Công suất động trục - Công suất động cơηtrên trục I là: PI = Pct = 1,2 0,96 = 1,152 (Kw) - Công suất động trục II là: TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ PII = PI - Công suất động PIII = PII -Công suất động PIV = PIII 1.7 Tốc độ quay trục - Tốc độ quay trục I là: n - Tốc độ quay trục II là: n2 - Tốc độ quay trục III là: n3 = inch2 - Tốc độ quay trục IV là: n3 = n4 = 14 (vịng/phút) 1.8 Xác định mơmen xoắn trục - Mômen xoắn trục động tính theo cơng thức: P M dc nctdc = 9,55.10 = 9,55.106.9361,2= 12243,6 (N.mm) - Mômen xoắn trênP trục I là: I M = 9,55.106 n = 9,55.106.1,152468 = 23507,7 (N.mm) - Mômen xoắn trênP trục II là: M = 9,55.106 nII = 9,55.106.721,117 =148157,6 (N.mm) -Mômen xoắn trục III là: TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG M3 = 9,5 5.106.PnIII3 = 9,5 106.14 1,1 NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Mơmen xoắn trục IV là: M4 = M3 =761953,6 (N.mm) Ta có bảng thông số sau: Trục Thông số Tỉ số truyền i Cơng suất (Kw) Vận tốc vịng n (vịng/phút) Mơmen (N.mm) TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ PhầnII – Tính tốn truyền đai 2.1 Chọn loại đai Thiết kế truyền đai cần phải xác định loại đai, kích thước đai bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L lực tác dụng lên trục Do công suất động Pct = 1,5 (Kw) id = < 10 yêu cầu làm việc êm nên ta hồn tồn chọn đai thang TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Ta nên chọn đai làm làm vải cao su chất liệu vải cao su làm việc điều kiện môi trường ẩm ướt, có súc bền tính đàn hồi cao Đai vải cao su thích hợp truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ 2.2 Xác định thơng số hình học chủ yếu truyền đai Xác định đường kính bánh đai nhỏ D1 2.2.1 Từ công thức kiểm nghiện vận tốc: 12 64 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Trong đó: -1 a : giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng : biên độ ứng suất pháp tiếp sinh tiết diện trục W : mômen cản uốn tiết diện Wo : mômen cản xoắn tiết diện K : hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn tra bảng ((7-6) ÷(7-13)) : hệ số tăng bền bề mặt trục : hệ số xét đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi m : trị số trung bình ứng xuất tiếp Mu, Mx : mômen uốn mômen xoắn Xét tiết diện (i – i) Đường kính trục d = 44 (mm) tra bảng (7-3b) ta có : W =7250 (mm3), wo = 15610 (mm3) Có thể lấy gần đúng: (0,4 ÷ 0,5) = 0,45.900 = 405 N/mm2 -1 -1 ÷ b (0,2 0,3) b = 0,25.900 = 225 N/mm2 Mu = 529257,03 N.mm, Mx = 212606,2 N.mm 65 NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ a= = M x Wo Chọn hệ số theo vật liệu thép bon trung bình lấy = 0,1; = 0,05; hệ số =1 Theo bảng (7-4) lấy = 0,83; = 0,71 Theo bảng (7-8) hệ số tập trung ứng suất thực tế rãnh then K = 1,92; K = 1,9 xét tỷ số: K 0,83 Vì lắp trục then có độ dơi nên lấy áp suất bề mặt lắp P = 30 N/mm2 Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể tính xoắn ta có: K K n= 3,9.58,34 225−1 n= 1,78.35,9+0,05.0,1 66 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ  n= Như tiết diện (i – i) đảm bảo độ an toàn cho phép  Kết luận : Tất trục đảm bảo làm việc an tồn Thơng số Đường kính trục tiết diện Đường kính trục Hệ số an tồn 67 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Phần - Thiết kế gối đỡ trục 6.1 Chọn ổ lăn Trục I Trục II trục III hộp giảm tốc khơng có thành phần lực dọc trục nên ta dùng ổ bi đỡ 6.1.1 • Sơ đồ chọn ổ cho trục I: A RA B RB Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức (8-1) C = Q.(n.h)0,3 Cbảng Cbảng – hệ số khả làm việc tính theo bảng Trong đó: nI = 468 (vg/p): tốc độ quay trục I h =40000 giờ, Theo cơng thức (8-2) có Q = (Kv.R + m.A).Kn.Kt Trong đó: m = 1,5 ( tra bảng 8-2) 68 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ A = : tải trọng dọc trục Kt = 1,3 : tải trọng tĩnh (bảng 8-3) Kn = 1,1 : nhiệt độ làm việc 150oC (bảng 8-4) Kv = : vòng ổ quay (bảng 8-5) RA =√452,14 + 1882,84 = 1936,36 (N.mm) RB = √838,05 + 588,44 = 1024 (N.mm) Vì lực hướng tâm gối trục A lớn lực hướng tâm gối trục B, nên ta tính gối đỡ trục A chọn ổ cho gối đỡ trục này, gối trục B lấy ổ loại Q = (Kv.RA + m.A).Kn.Kt = (1 1936,36 + 1,5.0).1,1.1,3 = 2768,99N = 276,899daN Tra bảng (8-7) chọn (485.14000)0,3 = 112 C = Q.(n.h)0,3 = 276,899.112 = 31012,68 Tra bảng 14P ứng với d = 35 mm: ổ cỡ nhẹ, ký hiệu 208, Cbảng = 39000 > C Đường kính ngồi ổ D = 62 mm Chiều rộng ổ B = 14 mm 6.1.2 • Sơ đồ chọn ổ cho trục II: R RC D C D 69 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức (8-1) C Ở = Q.(n.h)0,3< Cbảng :nII = 72 (vg/P): tốc độ quay trục II h = 40000 Q: tải trọng tương đương (daN) Theo cơng thức (8-6) có Q = (Kv.R + m.At).Kn.Kt Hệ số m = 1,5 ( tra bảng 8-2) Kt = 1,3 tải trọng tĩnh (bảng 8-3) Kn = 1,1 nhiệt độ làm việc 100OC ( bảng 8-4) Kv = vòng ổ quay (bảng 8-5) RC = √ 4049,062 + 4525,16 2= 6072,22 (N.mm) RD = √1866,65 + 6756,61 = 7009,71 (N.mm) Tổng lực chiểu trục: A =0 Vì lực hướng tâm hai gối trục gần nhau, nên ta tính gối đỡ trục bên phải D ( lực Q lớn hơn) chọn ổ cho gối trục này, gối trục lấy ổ loại C = 700,971.7,25 = 50820,33 Tra bảng 14P ứng với d = 50 mm chọn ổ ký hiệu (212) Có Cbảng= 62000 > C 70 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Đường kính ngồi ổ D = 90 mm, chiều rộng ổ B = 20 mm 6.1.3 • Sơ đồ chọn ổ cho trục III RE R F E F Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức (8-1) C = Q.(n.h)0,3 Cbảng Ở :nIII = 14 (vg/P) tốc độ quay trục III h = 40000giờ, thời gian làm việc ổ Q : tải trọng tương đương (daN) Theo cơng thức (8-6) có Q = (Kv.RD + m.At).Kn.Kt RE = √ 7824,722 + 21498,26 = 22877,96(N.mm) RF = √9754,432 + 3550,32 =10380,44(N.mm) Tổng lực chiểu trục: A = 71 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Vì lực hướng tâm hai gối trục gần nhau, nên ta tính gối đỡ trục bên phải F ( lực Q lớn hơn) chọn ổ cho gối trục này, gối trục lấy ổ loại QE = RE = 2287,796daN Tra bảng (8-7) chọn (28,67.14000)0,3 = 51,3 C = QF.(n.h)0,3 = 2287,796.51,3= 117363,93 Tra bảng 14P ứng với d = 70 mm chọn ổ ký hiệu (215) ổ đũa đỡ chặn cỡ trung rộng Có Cbảng= 74000 > C Đường kính ngồi ổ D = 125 mm, chiều rộng ổ B = 24 mm Bảng thông số Đường kính trục dI = 35(mm) dII = 50(mm) dIII = 70(mm) 6.2 Chọn kiểu lắp ổ lăn Phương án chọn kiểu lắp: - Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ vỏ hộp theo hệ trục - Sai lệch cho phép vòng ổ âm, sai lệch cho phép lỗ theo hệ lỗ dương 72 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Chọn kiểu lắp độ dơi để vịng ổ khơng thể trượt theo bề mặt trục 6.3 Cố định trục theo phương dọc trục Để cố định trục theo phương dọc trục ta dùng nắp ổ điều chỉnh khe hở ổ đệm kim loại giứa nắp ổ thân hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc vít, loại dễ chế tạo dễ lắp ghép 6.4 Che kín ổ lăn Để che kín đầu trục nhô ra, tránh xâm nhập môi trường vào ổ ngăn mỡ chảy ta dùng loại vịng phớt Chọn theo bảng (8-29) (sách TKCTM) 6.5 Bơi trơn ổ lăn Bộ phận ổ bôi trơn mỡ, vận tốc truyền bánh thấp khơng thể dùng phương pháp bắn toé để dẫn dầu hộp vào bôi trơn phận ổ Theo bảng (8-28) dùng mỡ loại “T” ứng với nhiệt độ làm việc 60o ữ 100oC vận tốc 1500 vg/ph Lượng mỡ 2/3 chỗ rỗng phận ổ Phần – Cấu tạo vỏ hộp chi tiết máy khác 73 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Chọn vỏ hộp đúc vật liệu gang, mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường làm trục để lắp ghép dễ dàng theo bảng (10-9) cho phép ta xác định kích thước phần tử vỏ hộp - Chiều dày thân hộp: = 0,025.A + ; A khoảng cách trục = 0,025.120 + = mm Chọn = mm - Chiều dày thành nắp hộp: = 0,02.A + = 0,02.120 + = 5,4 mm Chọn = mm - Chiều dày mặt bích thân: b = 1,5 = 1,5.6 = mm lấy b = 10 mm - Chiều dày mặt bích nắp: b1 = 1,5 1= 1,5.9 = mm - Chiều dày đế hộp khơng có phần lồi P = 2,35 = 2,35.6= 14 mm Có thể lấy P = 14 mm 74 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Chiều dày gân thân hộp m = 0,85 = 0,85.6 = 5,1 mm Có thể lấy m = mm - Chiều dày gân nắp hộp m1 = 0,85 = 0,85.9 = 5,1 mm Có thể lấy m1 = mm - Đường kính bu lơng nền: dn = 0,036.A + 12 mm = 0,036.120 + 12 = 16,32 mm Có thể chọn dn = 18 mm - Đường kính bu lơng khác: + cạnh ổ : d1 = 0,7.dn = 0,7.18 = 12,6 mm + Ghép nắp ổ: d3 = 0,45.dn 0,45.18 = mm + Ghép nắp cửa thăm: d4 = 0,37.dn = mm Đường kính bu lơng vịng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc, với khoảng cách trục A , cấp chuyền 201 252 Tra bảng (10-11a) (10-11b) chọn bu lông M24 - Số lượng bu lông nền: theo bảng (10-13) ta lấy n = 75 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ PHẦN 7: NỐI TRỤC Mơmen xoắn nối trục: Mt = k Mx = 1,3 1964975,3 = 2554467,5 (N.mm) Trong : Mx : Mơmen xoắn danh nghĩa Mt : Mơmen xoắn tính tốn K = 1,2 ÷ 1,5 Hệ số tải trọng động ( tra bảng 9-1) Để đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với mômen xoắn trục Chọn nối trục nối trục đĩa + Cấu tạo: hình vẽ + Vật liệu làm nối trục: Do vận tốc vòng đĩa v 30 m/s nên ta chọn vật liệu nối trục thép đúc 35 76 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ + Các kích thước chủ yếu nối trục đàn hồi theo bảng (9-2) ta có : d = 50 mm, D2 = 100 mm; D = 200 mm; Do = 160 mm; l = 160 mm; S = 40 mm; Bulông cỡ M16; số lượng bulông z = 6; mômen xoắn lớn Mmax = 2500 N.mm • Với bu lơng lắp có khe hở, lực siết V cần thiết với bu lông theo công thức (9-3) : V 2.k.M x z f D o 77 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ MỤC LỤC Phần I: chọn động phân phối tỷ số truyền Phần II: Tính tốn truyền đai 10 Phần III: Thiết kế truyền bánh 15 Phần IV: Tính tốn trục 36 Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục Phần VII: Cấu tạo vỏ chi tiết máy khác Phần VIII: Nối trục Tài liệu tham khảo: sách thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm) – Nhà xuất giáo dục 78 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ 79