Tiểu luận môn học nguyên lý – chi tiết máy đề 4 – phương án 8

Tổng kết các thông số trong bộ truyền xích .... Tổng kết các thông số trục ..... LỜI NÓI ĐẦU Ngành cơ khí là một ngành ra đời sớm so với các ngành khác, nó được xem là ông tổ của các ngà

KHOA CƠ KHÍ CHẾ T ẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

ĐỀ 4 – PHƯƠNG ÁN 8

GVHD: TS PHAN CÔNG BÌNHSVTH: TRƯƠNG THANH NGUYÊN MSSV: 19145158

LỚP: 19145CLA2

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 4 năm 2021

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

GIỚI THIỆU ĐỀ BÀI 4

Phần 1: CH N Đ NG CƠ & PHÂN PH I T S TRUYỀN 5 Ọ Ộ Ố Ỉ Ố 1 Ch n đ ng cơ điọ ộ ện 5

2 Phân phối tỉ số truyền 6

3 Bảng thông số 7

Phần 02: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI H P GI M T C 8 Ộ Ả Ố 1 Thông số đầu vào 8

2 Trình t thự ực hiện 8

3 Tổng kết các thông số trong bộ truyền xích 11

Phần 03: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GI M T C 12 Ả Ố 1 Thông số đầu vào 12

2 Trình tự tính toán 12

a Chọn vậ ệt li u bánh răng 12

b Xác định ứng su t cho phép 12 ấ c Xác định sơ bộ khoảng cách trục 13

d Xác định các thông số ăn khớp 14

e Kiểm nghi m bộ truyền bánh răng 15 ệ f Tổng k t các thông số của bộ truy n bánh răng 17 ế ề Phần 04: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 18

1 Chọn vậ ệt li u ch t o trục 18 ế ạ 2 Tải trọng tác dụng lên trục 18

a Sơ đồ lực 18

b Giá trị các lực 18

3 Tính sơ bộ đường kính trục 18

4 Tính khoảng cách gối đỡ và đi m đ t lực 19 ể ặ 5 Xác định đường kính và chiều dài các đo n trục 20 ạ 6 Kiểm nghiệm trục về độ bền m i và đỏ ộ bền tĩnh 23

7 Tổng kết các thông số trục 23

DANH M C TÀI LIỤ ỆU THAM KHẢO 24

LỜI NÓI ĐẦU Ngành cơ khí là một ngành ra đời sớm so với các ngành khác, nó được xem là ông tổ của các ngành công nghiệp Ngày nay cơ khí đóng vai trò thiết yếu trong công cu c công nghiộ ệp hóa – hiện đại hóa ở nước ta nói riêng và th giế ới nói chung.

Lần đầu tiên thiết kế các chi tiết cũng như lựa chọn các b ộ phận máy đối với người m i là m t ớ ộcông việc đáng tự hào cũng như đòi hỏ người thựi c hiện phải vận dụng được nh ng ki n thữ ế ức đã học vào thực tiễn Công việc này mang lại những giá trị bổ ích cho sinh viên, riêng em qua tiểu luận này đã rút ra được nhiều kinh nghiệm và bài học Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến giảng viên - TS Phan Công Bình cũng như trợ ảng Vũ Ngọc Thắng đã hướng dẫn em thực hiện - giNgoài ra em còn tham khảo thêm các sách về cơ khí của NXB Giáo dục cũng như nhiều tài liệu lưu hành nội bộ ủ c a trường Đại học Sư ph m Kạ ỹ thuật TP.HCM Cuối lời em rất mong nhận được

ý ki n nhế ận xét của thầy để việc học tập cũng như việc làm tương lai của em ngày một tốt hơn

GIỚI THIỆ U Đ BÀI ỀCho sơ đồ động như sau và các thông số:

• Điều kiện làm việc:

o Tải trọng không đổi, quay một chiều

o Thời gian làm việc 5 năm (một năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca và mỗi ca 6 giờ)

• Số liệu cho trước:

o Mô men trục công tác: 630 Nm

o Tốc độ ục công tác: 124 vòng/phút tr

Yêu cầu:

1 Chọn động cơ và phân phối t s truyền ỷ ố

2 Tính toán các b truyền trong và ngoài hộp giảm t c ộ ố

3 Tính toán thiế ết k 2 tr c trong hụ ộp giảm tốc

Phầ n 1: CHỌN Đ NG CƠ Ộ & PHÂN PH I TỈ SỐ TRUY N Ố Ề

• ηkn : hiệu suất truyền động c a khủ ớp nối, ηkn= 0.9

• ηbr :hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng η, br= 0.96

• ηx : hiệu suất truyền động của bộ truyền xích, ηx= 0.92 (để ở) h

• ηol: hiệu suất truyền động của ổ lăn, ηol= 0.99 (3 cặp)

Vậy, η = 0.9×0.96×0.9 ×0.992 3 = 0 77

(Số li ệu tham khả ừ bảng o t 2.3 trang 19 [1])

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Pct = Pt/η Với Pt là công suất tính toán trên trục công tác, Pt = 끫뢎(끫뢲끫뢲 끫뢶(끫뢲끫뢲)× )

Số vòng quay sơ bộ động cơ:

nsb= nlv × usb = 124×7.56 937 = (v/ph) Chọn tốc độ đồng bộ n 950 đb= v/ph

Từ công suất cần thiết là 10.606 kW và tốc độ đồng bộ là 950 v/ph, dựa vào bảng

“Technical Data Table – 6P” Catalog motor ABB [3], ta chọn đượ– c động cơ 160L6A 163501-**A Thống kê việc chọn động cơ theo bảng sau:

un = ut/uh = 7.8 15/3 = 2.47 ≈ 2.5 Tính các thông s ố trên trục:

Phầ n 02: TÍNH TOÁN B TRUY N NGOÀI H P GIẢ Ộ Ề Ộ M T C Ố

1 Thông số đầu vào

Công suất trên trục đĩa xích dẫ Pn: 1= Ptrục 2= 8.89kW

Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn: n 1= 277 v/ph

Tỉ số truy n ề 끫 룄 = 끫룄끫룊= 2.5

Điều kiện làm việc:

• Tải trọng không đổi, quay một chiều

• Thời gian làm việc 5 năm (một năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca và mỗi ca 6 giờ)

• Vị trí trục không điều chỉnh được

• Tải trọng tĩnh, làm việc êm

• Môi trường làm việc không bụi

• Bôi trơn đạt yêu cầu

o P ,Pt 1 và [P0] lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền và công suất cho phép, kW;

o KZ = Z01/Z1= 25/ = 15 – h sệ ố số răng;

o Kn= n01/n1= 200/277 = 0.722 – h sệ ố vòng quay;

o Kx = 1 – h sệ ố dãy xích;

o K = K0K K Ka đc btKđKc (5.4 [1]), các hệ s ố thành phần được tính từ bảng 5.6 [1], khi đó: K= 1×1×1.25×1×1.25×1 = 1.56;

• Từ giá trị [i] trong bảng 5.9 [1], ta nhận thấy số lần va đập xích của dãy xích được thi t ế

kế không vượt quá số ần cho phép => thõa mản điề l u kiện

Kiểm nghiệm xích về độ bền theo công thức 5.15[1]:

= 3032 – lN ực vòng;

• Fv = qv2 = q(60000끫뢺끫롼끫뢶)2 = 2.6(25.4× ×6000025 277)2 = 22 N – lực căng do lực li tâm, với q là khối lượng 1mét xích, tra bảng 5.2[1];

• Fo= 9.81kfqa = 9.81×4×2.6×1.436 = 146N – lực căng do nhánh xích bị động, với kf là

hệ số độ võng, a là khoảng cách trục tính bằng mét;

• kđ = 1.2 – h sệ ố tải trọng động;

• [s] = 9.3 – hệ sốan toàn cho phép, giá trịđượ ấ ừc l y t bảng 5.10 [1]

s = 56700/(1.2×3032 + 22 + 146) = 14.9 > [s] => thỏa mãn điều kiện;

Xác định lực tác dụng lên trục theo công th c ứ 5.20:

Fr = kx tF= 1.25×3032 3790 N = Trong đó kx là hệ số trọng lượng xích, do bộ truyền nghiêng 30 < 40 , ta l° ° ấy kx=1.25 Xác định đường kính vòng chia của đĩa xích:

3 Tổng k t các thông số trong bộ truyền xích ế

Phầ n 03: TÍNH TOÁN B TRUY N TRONG HỘP GIẢM TỐC Ộ ỀBÁNH RĂNG TRỤ THẲNG

Bảng 1.2: Bả ng thông s ố động h c ọ

Trục

Trục công tác (trục làm việc)

1 Thông số đầu vào

Công suất trên trục bánh răng dẫn P1= 9.26 kW

Tốc độ quay trục bánh răng dẫn n 1= 873 v/ph

Tỉ số truy n u = 3ể 15

Mô men xoắn trên trục bánh răng dẫn T 1= 101298 Nmm

Thời gian làm việc Lh: 5 năm × 300 ngày × 2 ca × 6 h = 18000 h

2 Trình tự tính toán

a Chọn vật liệu bánh răng

Dựa vào yêu c u tầ ải trọng là trung bình và tham khảo mục 6.1, ta chọn vật liệu như bảng thống kê sau:

Bảng 3.1 Bả ng thông s v t liệu bánh răng ố ậ

Vật liệu Nhiệt luyện Giới hạn bền σb Giới hạn ch y ả σch Độ ứ c ng HB

BR dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 850 MPa 580 MPa 245

BR bị d n ẫ Thép C45 Tôi cải thiện 750 MPa 450 MPa 230

σ0Flim = 1.8HB => σ0Flim1 = 441 (MPa) và σ0Flim2 = 414 (MPa);

o Dựa trên các thông số đã cho trong mục 6.2 [1] và yêu cầu làm việc của chi ti t, ế

Ứng suất cho phép khi quá tải:

• [σH]max= 2.8×max(σch1, σch2) = 2.8×580 = 1624 MPa;

• T1= 101298 (Nmm) mô-men xoắn trên trục chủ động; –

• [σH] = 481.8 (MPa) ứng suất tiếp cho phép; –

• u = 3.15 – t s truy n; ỷ ố ề

• ψba là hệ s chiều rộng vành răng, tra bảng 6.6 [1], xác định được ψố ba = 0.315

=> ψbd = 0.5×ψba(u+1) = 0.5×0.315(3.15+1) = 0 ; 65

• KHβ là hệ s kố ể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính

về ứng suất tiếp xúc và uốn, tra bả 6.7 [1] với ψng bd = 0.65 và sơ đồ bố trí số 6 ta xác định được KHβ = 1.02 cũng như KFβ= 1.05;

aw = 49.5(3.15+1)� 101298 1 02×

481 8 2 3 15 0 315 ^ × ×

3

= 152.5 (mm) Chọn sơ bộ a w= 150 mm

d Xác định các thông s ốăn khớp

Mô-đun:

m = (0.01 ÷ 0.02)a = (0.01 ÷ 0.02)1w 50 = 1.5 3 ÷ Theo dãy tiêu chuẩn, chọn m = 2 (mm)

aw = m(Z1+Z2)/2 = 2 (× 114+36)/2 = 150 (mm) Vậy, ta xác định aw = 150 mm

Tra bảng 6.13 với bánh răng trụ thẳng và v = 3.3 m/s ta được cấp chính xác của b ộtruyền là 8

Tra phụ ục 2.3 trang 250 [1] vớ l i cấp chính xác 8, HB < 350, răng thẳng, v = 3.3 m/s và nội suy tuyến tính, ta được:

• KHv = 1.13;

• KFv = 1.32;

e Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc σH theo công thức 6.33 [1]:

• σF1 = 2T1K Y Y YF ε β F1/(0.85bw w1d m) ≤ [σF1]

• σF2 = σF1Y YF2/ F1 ≤ [σF2] , v i: ớ

o T1= 101298 Nmm mô men xoắn trên trục chủ động; –

o b = 47.25 mm – chiều rộng vành răng;

o dw1 72 = mm đường kính – vòng lăn ủa bánh chủ động; c

o m = 2mm – mô-đun;

o Yβ – h sệ ố k ể đến độ nghiêng của răng, bánh răng thẳng Yβ = 1;

Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• σHmax = σH�끫롼끫롼끫롼= 461.7×1 = 461.7 MPa < [σH]max=> thỏa mãn;

• σF1max = σF1Kqt = 103×1 = 103 MPa < [σF]max => thỏa mãn;

• σF2max = σF2Kqt= 101×1 = 101 MPa < [σF2]max => thỏa mãn

f Tổng kết các thông s cố ủa bộ truyền bánh răng

Bảng 3.2 Bả ng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng

• Fxx= Fr(xích)×sin(góc nghiêng xích) = 3790×sin30 ° = 1895 N;

• Fxy = Fr(xích)×cos(góc nghiêng xích) = 3790×cos30 ° = 3282 N;

• T – mô men xoắn trên trục – T = 10129I 8 Nmm;

• [τ] – ng suứ ất xoắn cho phép trên trục, với trục vào của hộp giảm tốc chọn [τ]

= 15 (MPa);

dsbI = �(101298/(0.2 × 15))3 = 32.3 (mm) => chọn d sbI= 3 mm5 Với trục II:

dsbII = �30 2 [끫븞]끫뢎

, trong đó:

• T – mô men xoắn trên trục – TII = 306496 Nmm;

• [τ] – ng suứ ất xoắn cho phép trên trục, với trục ra của hộp giảm tốc chọn [τ]

= 25 (MPa);

dsbII = �3 3064960 2 ×25= 39.4 => chọn d sbII= 40mm

4 Tính khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực

Chiều dài may ơ của khớp nối:

• Khoảng cách từ mặt mút đến thành trong của hộp:kổ 2 =10 mm;

• Khoảng cách từ mặt mút c a chi tiết quay đến nủ ắp ổ k3 =15mm;

• Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 20mm;

5 Xác định đường kính và chi u dài các đoạn trục ề

Hình 4.2 Tính ph n lả ực và sơ đ mô men ồ

Mô-men tương đương:

Hình 4.3 Hình mô t ả kết cấu hai trụ c

Trục Vật liệu σb σch [τ] Tiết di n nguy hiểm ệ Đường kính ti t di n nguy hiế ệ ểm

DANH M ỤC TÀI LIỆ U THAM KH ẢO

1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thi t kế hệ dế ẫn động cơ khí ập 1, NXB Giáo dục – t2012;

2 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ập 2, NXB Giáo d c – t ụ2012;

3 Catalog motor ABB ABB Shanghai Motors Co., LTD Minhang(Economic & , , Technical Development);

4 Nguyễn Tr ng Hiọ ệp, Chi tiết máy ập 1, NXB Giáo dụ– t c, 1969;

5 Nguyễn Tr ng Hiọ ệp, Chi tiết máy ập 2, NXB Giáo dụ– t c, 1969

—————————————※—————————————