CHƯƠNG 1. ĐAIBài 1: Bộ truyền đai bánh đai dẫn có công suất P_1=4.3KW, tốc độ quay n_1 = 960 vph, đường kính d_1 = 200mm. Chiều dài đai L=2500mm, tỉ số truyền u = 3, làm việc với hệ số kéo ψ= 0,42. a Kiểm tra điều kiện góc ôm, khoảng cách trục a, số lần uốn của đai trong 1 giây i =? b Xác định hệ số ma sát tối thiểu f_min giữa đai và bánh đai để không xảy ra trượt trơn? c Với hệ số ma sát f = 0,3. Hỏi lực có ích Ft (tăng, giảm) bằng bao nhiêu? Bài 3: Bộ truyền đai dẹt có đường kính bánh đai d_1= 140mm, bánh bị dẫn d_2=280mm, góc ôm trên bánh dẫn α_1= 1600. Hệ số ma sát giữa đai bánh đai f= 0,3. Công suất truyền P_1= 5.5kW, tốc độ n_1= 1450vph. Lực căng ban đầu F_o= 600N. Yêu cầu: a Xác định chiều dài dây đai? b Tính lực căng F_1,F_2 trên các nhánh đai khi làm việc? c Nếu dùng bánh căng đai để tăng góc ôm α_1 lên 30o thì công suất P_1 lớn nhất là bao nhiêu? CHƯƠNG 2. XÍCH Bài 1: Bộ truyền xích con lăn có bước xích p_c= 19,05mm, số răng đĩa xích z_1= 23, tỷ số truyền u_x=3 , tốc độ quay đĩa xích dẫn n_1 = 370 vgph. Khoảng cách trục của hai đĩa xích a = 45 p_c. Sử dụng xích 1 dãy, bộ truyền đặt nằm ngang, tải trọng tĩnh, bôi trơn định kỳ, làm việc 1 ca, vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích. Hãy tính: a Đường kính vòng chia các đĩa xích. b Tính công suất P1 lớn nhất truyền được. c Nếu thay đổi điều kiện bôi trơn từ định kỳ sang liên tục (các điều kiện làm việc khác không thay đổi) thì cần xích có bước xích bao nhiêu? Bài 2: Bộ truyền xích con lăn có hai dãy xích, truyền Momen T=105Nmm với tốc độ quay n_1=310 vph, số răng đĩa xích dẫn z_1= 19, số mắt xích X= 100. Hệ số sử dụng của bộ truyền K=1,7. a Theo tiêu chuẩn bền mòn, xác định bước xích pc của bộ truyền ? b Tính số lần va đập của mỗi mắt xích trong một giây (i)? Biết rằng trong trường hợp này bộ truyền có 3 đĩa xích? c Tính d1, d2? CHƯƠNG 3. BÁNH RĂNG – TRỤC VÍTBài 1: Cho hệ thống truyền động như hình vẽ dưới. Trục công tác có tải nâng Q=95000N, vận tốc nâng Vn=0.5ms. Bộ truyền bánh răng nghiêng có Z1=30, Z2=60. Bộ truyền trục vít có môdun m = 8 mm, q = 10, số mối ren trục vít Z3= 2, Số răng bánh vít Z4 = 50. Xích có: Z5=21, Z6=63, pc= 19,05mm. Hiệu suất bộ truyền bánh răng bằng hiệu xuất của xích = 0,96, hiệu suất bộ truyền trục vít = 0,8, hiệu suất ổ lăn =1. Hãy tính: a Phân tích lực tác dụng lên các bánh răng, trục vítbánh vít? b Xác định số vòng quay (n) trên các trục? c Tính trị số mô men xoắn (T) trên từng trục, và lực vòng trên bánh vít, trục vít? dTính góc ma sát của cặp vật liệu trục vít bánh vít và kiểm tra điều kiện tự hãm?
HƯỚNG DẪN LÀM BÀI TẬP LỚN Chương CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 4000.0,8 =3,2 1000 Công suất trục công tác: (Đề 1, 4: 2F=>F; Đề 2, 5: F=>F; Đề 3: P=𝑃𝑙𝑣) Công suất tương đương (đẳng trị) trục công tác: 𝑃𝑡đ = 𝑃𝑙𝑣 √ 12 0,6+12 0,2+ 12 0,2= 3,2 √ 12 0,6+12 0,2+ 12 0,2=3,2 kW Hiệu suất chung: 3 𝜂𝑐 = 𝜂đ (𝜂𝑥)𝜂𝑏𝑟(𝜂𝑡𝑣)𝜂𝑛𝑡η ô = 𝜂đ 𝜂𝑡𝑣𝜂𝑛𝑡η ô = 0,96.0,8.1.0,993=0,745 Tra bảng: ta hiệu suất: 𝜂đ = 0,96; 𝜂𝑥 = 0,97; 𝜂𝑏𝑟 = 0,98; 𝜂𝑡𝑣 = 0,8; 𝜂ô = 0,99 ; 𝜂𝑛𝑡 = Công suất cần thiết động cơ: Pct = Ptđ 3,2 = =4,295 kW ηc 0,745 Xác định sơ số vòng quay động + Tốc độ quay trục cơng tác với xích: (Đề 1, 4) v/ph + Tốc độ quay trục công tác với tang: (Đề: 2,3, 5) 60000.0,8 =25,478 v/ph 3,14.600 Hệ truyền động khí có truyền đai thang (xích) hộp giảm tốc khai triền cấp, theo bảng TST ta sơ chọn: 𝑢đ = 3, 𝑢𝑡𝑣 = 20 (𝑢đ = 2÷5 or 𝑢𝑥 = 2÷5; u𝑏𝑟 = 3÷8; 𝑢𝑡𝑣 = 8÷45) Tỉ số truyền chung sơ bộ: 𝑢𝑠𝑏 ( sơ ) = 𝑢đ 𝑢ℎ = 𝑢𝑥 𝑢ℎ =3 20=60 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑢𝑠𝑏 ≈25,478.60=1528,68 Chọn 𝑛𝑠𝑏=1500 v/ph 750; 1000; 1500 v/ph Chọn động điện phải thỏa mãn điều kiện: 𝑃đ 𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 ≃4,295 kW 𝑛đ c ≈𝑢𝑠𝑏≈ 1500 v/ph Bảng Tỉ số truyền Ví dụ: Tra bảng động 𝑃𝑐𝑡 = 4,85 kW (v) nsb = 3121 ph ta chọn theo bảng động ABB-380V: 𝑷đ 𝒄 = 𝟓, 𝟓 kW (v) nđ 𝒄 = 1425 ph Tra bảng động ABB 380V- 50Hz ta chọn được: Pđc (kW) Tên động v η% M2QA132S4A 84,7 ( ) nsb ph 5,5 1425 Hệ số tải Khối lượng (kg) Đường kính trục động (mm) Bảng động ABB-380V: Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung: ¿ 1425 =55,93 25,478 Tỉ số truyền chung tính toán: 𝑢𝑡 = 𝑢đ ∗ 𝑢ℎ = 𝒖𝒙 ∗ 𝑢ℎ = 𝒖đ ∗ (𝒖𝒙) ∗ 𝑢𝑏𝑟 = 𝒖đ ∗ (𝒖𝒙) ∗ 𝑢𝑡𝑣 Trong uh; uđ; ux ; utv chọn theo bảng 3.2 Bảng Tỉ số truyền (Chú ý chọn uh hộp lớn u ngoài) Các em nên chọn cố định u hộp (u h) chọn theo tiêu chuẩn bảng 3.2 – dãy 1, sau tính lại u đai u xích: Chọn uh =20 55,93 = 20 =2,8 5,5 chọn u đ=6,3 sai ∆ u= |u−u t| |55,93−(8.7)| sai = =¿ u 55,93 |ut −u| |( 8.7 )−55,93| ∆ u= = =¿ 0,125% ut 8.7 + ban đầu tính u đ 6,3 tính sai số; lớn 5% chọn lại u đ, cịn nhỏ % lấy u đ ln Cơng suất trục: plv =3,2 p lv 3,2 = =3,23 kW; ηol ηkn , 99.1 P2 3,2323 = =4,1kW; ηtv ηol 0,8.0,99 P 4,08122 = =4,25kW ηđ 0,96 Số vòng quay trục: n1 = n2 = n đc n đc 1425 = = =508,93 uđ u kn 2,8 ( ) n n1 n 508,93 = = = =25,45 u h ubr utv 20 nlv =n3 = n2 n2 25,45 = = =25,45 u x ukn ( ) unt =ukn =1 Mômen xoắn trục: T i= 9,55.106 Pi ni 9,55 106 P đc 9,55.10 4,25 = =28482,46 nđc 1425 9,55.106 P1 9,55 106 4,1 T 1= = =76935,92 n1 508,93 9,55.106 P2 9,55 106 3,23 T 2= = =1212043,22 n2 25,45 9,55 106 Plv 9,55.106 3,2 T lv= = =1200785,86 nlv 25,45 T đc = Bảng hệ thống số liệu (Đai) Trục Thông số u n (v/ph) P (kW) T (Nmm) Động I II uđ=2,8 nm= nđc =1425 Pm=4,25 Tm=28482,46 uh = ubr = utv=20 Unt=1 nđc/uđ=508,93 nđc/(uđ*uh)=25,45 P1=4,1 P2=3,23 T1=76935,92 T2=1212043,22 III (Công tác; làm việc) n (nlv)=25,45 P (Plv)=3,2 Tlv=1200785,86 Chương 2: Truyền động Đai Thông số đầu vào (Lấy bảng chương 1): + Công suất Pm (kW), Pm=4,25 + Số vòng quay nđc(v/ph) n đc=1425 + Tỉ số truyền uđ uđ =2,8 Tính tốn thiết kế đai thang theo bước: Chọn loại tiết diện đai thang Chọn cố định Đai thang A Đường kính bánh đai d1 , d2 Tạm áp dụng CT Severin để ước lượng đường kính d1 đai: d 1=( 1200 ) √ P1 Pm =( 1200 ) =¿ chọn theo TC n1 nm √ Hoặc chọn cố định d1= 100mm Đường kính bánh đai nhỏ d1 chọn theo tiêu chuẩn: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 315, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, Vận tốc v1 tính theo công thức: Chọn d 1=100 π d n1 3,14.100 1425 = =7,46 (m/s) 60000 60000 m m Vì v1 =7,46 s Chú ý đơn vị L mét Tính xác lại khoảng cách trục a theo cơng thức: { √[ } { } π ( d +d ) π ( d +d ) π ( 280+100 ) π ( 280+100 ) 2 a= L− + L− −2 ( d 2−d 1) = 1250− + 1250− −2 ( 280−100 ) = 2 2 ] √[ ] Góc ơm α1: Tính góc ơm α1 bánh đai nhỏ theo công thức kiểm tra điều kiện α1≥120° Góc ơm α1 bánh đai dẫn tính theo cơng thức: α 1=180 °−57 ° ( d2 −d ) =180° −57 ° ( 280−100 ) ≈ 147,3° thỏa điềukiện góc ơm 313,79 a Lực tác dụng lên trục: α α 147,3 F r=2 F o sin =2 F t sin =¿ 2.569,65 sin =¿1093,23 ¿ ¿ (N) 2 T1 28482 , 46 =569,65 Với Ft= 2*T1/d1 F t=2 =2 d1 100 ( ) ( ) ( ) Chương TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG, TRỤC VÍT Thơng số đầu vào: Lấy bảng chương + Công suất P1, P I + Tốc độ quay n đĩa xích dẫn, n I + Tỉ số ubr, utv + Ứng suất uốn cho phép: [σσH]=500Mpa (Chọn cố định trước) C TRỤC VÍT BÁNH VÍT: Xác định khoảng cách trục: 𝑎𝑤: Chọn sơ 𝐾𝐻 = 1,2 Với u= 𝑢𝑡𝑣=20, chọn 𝑧1 = 2, 𝑧2 = 𝑢𝑡𝑣 𝑧1 =20.2=40 Tính sơ q theo cơng thức thực nghiệm: Hệ số đường kính q, chọn cố định: 𝑞 = 12 𝑇2: T 2=1212043,22 Lấy chương Theo công thức: √( a w =( z +q ) 170 T K H 170 =( 40+12 ) q 40.500 Z2[ σ H ] √( ) =107,18 chọn a =110 ) 1212043,22.1,2 12 w Chọn 𝑎𝑤 =∗∗ 5𝑚𝑚, nên chọn aw bội (giống bánh răng) Tính mơ đun: m= aw ( z 2+ q ) = 2.110 =4,23 ( 40+12 ) Theo bảng C* chọn môđun theo tiêu chuẩn m= **5 (mm) Bảng C* Trị số tiêu chuẩn mô đun m hệ số đường kính q m 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 Dãy 6,3; 8; 10*; 12,5**; 16; 20; 25 q Dãy 7,1; 9; 11,2; 14; 18; 22,4 Ghi chú: Ưu tiên dùng dãy m Do tính lại khoảng cách trục: a w = ( z 2+ q ) = ( 40+12 ) =130 + Đường kính vịng chia trục vít : 𝑑1 = 𝑚𝑞 = 5.12=60 + Đường kính vịng chia bánh vít : 𝑑2 = 𝑚𝑧2 = 5.40=200 Chương TRỤC Tải trọng tác dụng lên bánh Trục vít –Bánh vít: F t 1=F a 2= F t 2=F a 1= 2.T T 2.76935,92 = = =2564,53 d1 d1 60 2.T 2 1212043,22 = =12120,43 d2 200 F r 1=F r 2=F t tgα=12120,43 tg ( 20 ° )=4411,48 Trong đó: T1 – mơmen xoắn trục (Nmm); d1 – đường kính vịng chia bánh (mm); tgαα – góc ăn khớp; 𝛂 = 𝟐𝟎𝟎 β – góc nghiêng δ - góc nghiêng côn Lực tác dụng từ truyền đai, truyền xích khớp nối Đối với đai thang dùng công thức: (Lấy bảng chương đai) Frđ = 2F0zsin(α1/2) =2 569,65.1 sin =1093,23 ( 147,3 ) Vì day đ nên lấy z=1 Lấy Fo=Ft (Frđ: Lực hướng tâm bánh đai, Đặt ngược chiều Fr bánh răng) Đối với truyền xích dùng cơng thức: (Lấy bảng chương xích) Frx = kxFt = 6.107kxP/zpn (Frx: Lực hướng tâm đĩa xích, Đặt ngược chiều Fr bánh răng) - Khớp nối: xác định theo công thức: tkn = 2Tkn/Do, Với: Tkn- lấy từ bảng chương (Khớp nối nằm trục lấy T trục đó) Trong đó, Do đường kính vịng trịn qua tâm chốt Nếu Tkn trục chọn D0= 50mm Nếu Tkn trục chọn D0= 100mm (Ftkn: Lực vòng khớp nối, Đặt ngược chiều lực vịng Ft bánh răng) Phân tích lực lên truyền: Xác định đường kính: Giải phương pháp gần Tiến hành theo trình tự sau: a) Vẽ sơ đồ trục, sơ đồ chi tiết quay lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục b) Tính phản lực RAy RAx ; RBy RBx gối đỡ mặt phẳng zOy zOx; *) Xét mặt phẳng zOy +Phương trình cân mô men B: + ∑ M B=−F đr L1−F r L2−M + F D y (L2 + L3 )=0 F đr L1 + Fr L2+ M 1093,23.150+4411,48.150 +363612,9 = =3964,4 L2 + L3 150+150 + Phương trình cân học: ∑ F Y =F đr + F D y −F r 1−F B y =0 ⟹ F D y= ⟹ F B y =F đr + F D y −F r 1=1093,23+ 3964,4−4411,48=646,15 *) Xét mặt phẳng zOx +Phương trình cân mô men B: + ∑ M B=−F t L2 + F D x ( L2 + L3 )=0 F t L2 2564,53.150 = =1282,265 L2 + L3 150+150 + Phương trình cân học: ∑ F x =F B x −F t + F D x =0 ⟹ F D x= ⟹ F B x =F t 1−F D x =2564,53−1282,265=1282,265 c) Vẽ biểu đồ mômen uốn My Mx mặt phẳng zOy zOx biểu đồ mômen xoắn T d) Tính mơmen uốn tổng Mj mơmen tương đương Mtđ j tiết diện j chiều dài trục: M B =√ M B x + M B y 2= √ 02 +163984,52=163984,5 M C =√ M B x2 + M C y 2=√ 192339,752 +594659,42=624991,5 M tđB =√ M B x + M B y +0,75 T B2=√ 02 +163984,52 +0,75 76935,92=177003,58 M tđC =√ M C x2 + M C y +0,75.T C 2= √ 192339,752 +594659,42 +0,75 76935,92=628533 Trong đó: Myj, Mxj: mômen uốn mặt phẳng yOz xOz tiết diện j; e) Tính đường kính trục tiết diện j theo công thức: √ d C= M tđC 628533 = =50,1 mm 0,1.50 0,1 [ σ F ] √ [σ F]: Ứng suất uốn cho phép trục, [σ F]: 50Mpa Chiều dài đoạn trục chọn cố định, L1=L2= L3 = 150mm Ghi chú: Các em giải tay, hướng dẫn lớp Sau dùng Phần mềm MD-Solid kiểm tra lại Chỉ cần giải hoàn thiện trục Và bố trí ví dụ hình 10 HƯỚNG DẪN TÍNH Ổ LĂN A Thơng số đầu vào: + Phản lực tải gối đỡ trục B, D: F By =F đ r =646,15(N ) F Bx =1282,265( N ) F D y =3964,4( N ) F D x =1282,265(N ) + Lực dọc trục: F a 1=12120,43(N ) + Số vòng quay (n) trục: n =1425 ( phv ) 11 + Số năm làm việc: y = (năm) + Đề Bánh (nón) => em dùng ổ đũa B Tính tốn ổ lăn: Tính lực chọn sơ ổ lăn: + Xác định lực hướng tâm gối đỡ B D: R B=F rB=√ R2B x + R 2B y =√ 1282,2652 +646,152 =1435,87( N ) R D=F rD= √ R2D x + R 2D y =√1282,256 2+3964,4 2=4166,61(N ) + Lập tỷ lệ: F a F a 12120,43 = = =8,44 ≥ 0,3 R B F rB 1435,87 F a Fa 12120,43 = = =2,91≥ 0,3 R D F rD 4166,61 ⟹ Chọnổ đũa côn Với đường kính d= 50,1 mm, tra bảng phụ lục P2.11 trang 262, [ ], chọn ổ đũa côn cỡ trung rộng 7611 D, mm B, mm T, mm r, mm α, ° C, kN Ký hiệu d, mm 7611 55 120 43 45,5 3,0 12,17 171 C o, KN 157 Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ: a Thời gian làm việc ổ (tính triệu ṿịng quay), tính theo cơng thức 11.2 trang 213, [1]: L= 60 n Ln 10 = 60.1425 21600 =1846,8(Triệu vòng) 106 Với 𝑳𝒏 = 6𝒏ă𝒎 𝟑𝟎𝟎𝒏𝒈à𝒚 𝟐𝒄𝒂 𝟔𝒈𝒊ờ = 21600 (𝒈𝒊ờ) b Tính kiểm nghiệm khả tải ổ: Tải trọng quy ước xác định theo công thức 11.3 trang 214, [σ1]: Q=( XV F r +Y F a ) K t K đ Trong đó, k đ =1: hệ số kể đến đặt tính tải trọng ( Tải trọng va đập nhẹ quay chiều, tra bảng 11.3 trang 215, [1]) k t=1 : Hệ số ảnhhưởng nhiệc độ V=1: hệ số xét đến vòng quay F r : Lực hướng tâm F a : Lực dọc trục Kiểm nghiệm khả tải ổ: 12 e=1,5 tan α =1,5 tan 12,17 °=0,32 ¿bảng 11.4 trang 215, [1]) Lực dọc trục B ∑ F aB=F sD + F a 1=0,83 e F rD + F a 1=0,83.0,32 4166,61+ 12120,43=13227,1( N ) Với F sB=0,83 e F rB=0,83.0,32 1435,87=381,37(N ) Do ∑ F aB > F sB Nên F aB =∑ F aB=¿ 13227,1( N )¿ Lực dọc trục D ∑ F aD =F sB + F a 1=0,83 e F rB + F a 1=0,83.0,32 1435,87+12120,43=12501,8(N ) Với F sD=0,83 e F rD=0,83.0,31 4166,61=1106,65 (N ) Do ∑ F aD > F sD Nên F aD =∑ F aD =¿ 12501,8( N)¿ Xét tỷ lệ (V=1 vòng quay) FaB 13277,1 = =9,25>e=0,32 V F rB 1435,87 ⟹Tra bảng 11.4 trang 215, [σ1] ta có hệ số: X = 0,4 , Y = 0,4 cot α =¿ 1,64 FaD 12410,8 = =2,98>e=0,32 V F rD 4166,61 ⟹Tra bảng 11.4 trang 215, [σ1] ta có hệ số: X = 0,4 , Y = 0,4 cot α =¿ 1,64 Vậy, tải trọng tương đương ổ là: QB =( XV FrB +Y F aB ) K t K đ =( 0,4.1 1435,87+ 1,64 13227,1 ) 1.1=17668,1( N ) Q D=( XV F rD +Y F aD ) K t K đ =( 0,4.1 4166,61+1,64 12410,8 ) 1.1=17020,36( N ) QB > QD Nênta tínhtốn ổ theothông số B c Khả tải động ổ tính theo cơng thức 11.1 trang 213, [1]: m C d=Q √ L=17668,1 10 √1846,8=168,7 ( KN ) Như ổ chọn đảm bảo khả chịu tải Trong đó: m=10/3 ta sử dụng ổ đũa Vì C d=168,7 ( kN ) ≤ [ C ] ⟹ Ổđã chọn đảm bảo khả chịutải TÀI LIỆU THAM KHẢO [σ1] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, 2006 Tính tốn thiết kế hệ dẫn động, tập 1, Nhà xuất Giáo Dục Việt Nam 13