Công suất thiết kế trên trục động cơ:- Hiệu suất dẫn động của hệ thống:Trong đó: – hiệu suất nối trục – hiệu suất 1 cặp ổ lăn – hiệu suất bộ truyền trục vít không tự hãm – hiệu suất bộ t
CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
Chọn động cơ điện
1 Công suất trên trục công tác:
- Do tải trọng không thay đổi nên ta có công suất tính toán:
2 Công suất thiết kế trên trục động cơ:
- Hiệu suất dẫn động của hệ thống:
– hiệu suất bộ truyền trục vít không tự hãm
– hiệu suất bộ truyền xích
- Công suất cần thiết của động cơ:
3 Xác định tốc độ trục công tác:
- V (m/s) : vận tốc vòng của băng tải
4 Tính tốc độ sơ bộ của trục động cơ:
- Tỉ số truyền chung sơ bộ của động cơ theo bảng 2.4 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 21):
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
Tra phụ lục P1.1 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 234), chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc 50Hz loại 4A112MB6Y3:
Phân phối tỉ số truyền
- Chọn tỉ số truyền bộ truyền xích
- Tỉ số truyền bộ truyền trục vít:
- Kiểm tra sai số tỉ số truyền:
Thỏa mãn điều kiện về sai số tỷ số truyền cho phép.
- Công suất trên trục thứ 3:
- Công suất trên trục thứ 2:
- Công suất trên trục thứ 1:
- Công suất trên trục động cơ:
4 Tính momen trên các trục:
- Momen trên trục động cơ:
5 Bảng hệ thống số liệu tính toán:
Trục Đô †ng cơ I II III (công tác) u unt = 1 u = 12,5h u = 3x n (rpm) 950 950 76 25.33
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HỘP GIẢM TỐC 9 I Thông số đầu vào
Điều kiện làm việc
- Đặc tính làm việc: tải trọng không đổi, quay một chiều
- Số năm làm việc a (năm): 6 ( năm )
- Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc: 300 ngày/năm
- Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: 45 (độ)
Các thông số làm việc của bộ truyền
- Công suất trên trục đĩa xích dẫn:
- Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn:
- Tỉ số truyền của bộ truyền xích:
Trình tự thực hiện
- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, nên sử dụng xích con lăn.
2 Xác định thông số của xích và bộ truyền:
- Theo bảng 5.4 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 80), với u = 3, chọn số răng đĩa xích nhỏ , do đó số răng đĩa lớn:
, tra bảng 5.6 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền
(chọn a = 40p) _ Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích
(Chất lượng bôi trơn II, môi trường có bụi) _ Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn
(Tải trọng tĩnh, làm việc êm) _ Hệ số tải trọng động
(Làm việc 2 ca) _ Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền
Theo bảng 5.5 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 81), với , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 25,4 mm, thỏa mãn điều kiện bền mòn:
- Bước xích thỏa điều kiện
3 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
- Khoảng cách trục sơ bộ
Chọn số mắt xích chẵn x = 132.
- Tính lại khoảng cách trục:
- Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng: do đó
- Số lần va đập của xích:
4 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
Tra bảng 5.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 78), ta có: + Tải trọng phá hỏng:
(tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa) _ Hệ số tải trọng động.
Tra bảng 5.10 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 86), nên bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
5 Xác định đường kính đĩa xích:
- Đường kính vòng chia đĩa xích:
- Đường kính vòng đỉnh đĩa xích:
Với tra bảng 5.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 78).
- Đường kính vòng đáy đĩa xích:
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích dẫn:
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
_ Hệ số tải trọng động
_ Diện tích chiếu của bản lề (tra bảng 5.12, sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 87).
_ Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích dẫn.
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích bị dẫn:
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
_ Hệ số tải trọng động
_ Diện tích chiếu của bản lề (tra bảng 5.12, sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 87).
_ Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích bị dẫn.
6 Xác định lực tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên trục:
Trong đó, bộ truyền xích nghiêng góc 45˚,
7 Bảng thông số bộ truyền xích:
Thông số Kí hiệu Trị số Đơn vị
Số răng đĩa xích dẫn z1 25
Số răng đĩa xích bị dẫn z2 75
Số mắt xích x 132 Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d1 202 mm Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d2 606 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn da1 214 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn da2 618 mm Đường kính vòng chân rang đĩa xích dẫn df1 186 mm Đường kính vòng chân rang đĩa xích bị dẫn df2 590 mm
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HỘP GIẢM TỐC
Thông số đầu vào
- Đặc tính làm việc: tải trọng không đổi, quay một chiều
- Số năm làm việc a (năm): 6 ( năm )
- Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc: 300 ngày/năm
- Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: 45 (độ)
2 Các thông số làm việc của bộ truyền:
- Công suất trên trục đĩa xích dẫn:
- Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn:
- Tỉ số truyền của bộ truyền xích:
II Trình tự thực hiện:
- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, nên sử dụng xích con lăn.
2 Xác định thông số của xích và bộ truyền:
- Theo bảng 5.4 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 80), với u = 3, chọn số răng đĩa xích nhỏ , do đó số răng đĩa lớn:
, tra bảng 5.6 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền
(chọn a = 40p) _ Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích
(Chất lượng bôi trơn II, môi trường có bụi) _ Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn
(Tải trọng tĩnh, làm việc êm) _ Hệ số tải trọng động
(Làm việc 2 ca) _ Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền
Theo bảng 5.5 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 81), với , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 25,4 mm, thỏa mãn điều kiện bền mòn:
- Bước xích thỏa điều kiện
3 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
- Khoảng cách trục sơ bộ
Chọn số mắt xích chẵn x = 132.
- Tính lại khoảng cách trục:
- Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng: do đó
- Số lần va đập của xích:
4 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
Tra bảng 5.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 78), ta có: + Tải trọng phá hỏng:
(tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa) _ Hệ số tải trọng động.
Tra bảng 5.10 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 86), nên bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
5 Xác định đường kính đĩa xích:
- Đường kính vòng chia đĩa xích:
- Đường kính vòng đỉnh đĩa xích:
Với tra bảng 5.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 78).
- Đường kính vòng đáy đĩa xích:
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích dẫn:
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
_ Hệ số tải trọng động
_ Diện tích chiếu của bản lề (tra bảng 5.12, sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 87).
_ Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích dẫn.
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích bị dẫn:
_ Hệ số kể đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
_ Hệ số tải trọng động
_ Diện tích chiếu của bản lề (tra bảng 5.12, sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 87).
_ Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích bị dẫn.
6 Xác định lực tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên trục:
Trong đó, bộ truyền xích nghiêng góc 45˚,
7 Bảng thông số bộ truyền xích:
Thông số Kí hiệu Trị số Đơn vị
Số răng đĩa xích dẫn z1 25
Số răng đĩa xích bị dẫn z2 75
Số mắt xích x 132 Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d1 202 mm Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d2 606 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn da1 214 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn da2 618 mm Đường kính vòng chân rang đĩa xích dẫn df1 186 mm Đường kính vòng chân rang đĩa xích bị dẫn df2 590 mm
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HỘP GIẢM TỐC
- Tốc độ quay trục vít:
- Momen xoắn trục bánh vít:
II Trình tự thực hiện:
1 Tính sơ bộ vận tốc trượt và chọn vật liệu:
- Với dùng đồng thanh không thiếc, cụ thể là đồng thanh nhôm – sắt – niken БpA ЖH 10-4-4 để chế tạo bánh vít Chọn vật liệu trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45.
- Tra bảng 7.1 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 146), vật liệu đồng thanh nhôm – sắt – niken БpA ЖH 10-4-4 đúc li tâm:
- Tra bảng 7.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 148), cặp vật liệu БpA ЖH 10-4-4 và thép tôi tương ứng
- Với bộ truyền quay một chiều:
- Ứng suất cho phép của bánh vít:
- Ứng suất cho phép của bánh vít khi quá tải:
Kiểm tra sai số tỉ số truyền:
Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm:
3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
- Do tải trọng không đổi nên:
- Tra bảng 7.6 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 153), chọn cấp chính xác 8.
- Tra bảng 7.7 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 153), chọn
- Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng bánh vít:
- Tra bảng 7.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 148), ứng suất tiếp xúc cho phép
Thỏa mãn điều kiện về độ bền tiếp xúc.
4 Kiểm nghiệm độ bền uốn:
- Tra bảng 7.8 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 154), hệ số dạng răng
- Đường kính vòng đỉnh trục vít:
- Đường kính vòng chia bánh vít:
- Module pháp của răng bánh vít:
- Ứng suất uốn tại chân răng bánh vít:
Thỏa mãn điều kiện về độ bền uốn.
5 Các thông số cơ bản của bộ truyền:
Thông số Kí hiệu Trị số Đơn vị
Khoảng cách trục aw 125 mm
Hệ số dịch chỉnh bánh vít x 0,25
Chiều dài phần cắt ren của trục vít b1 70 mm
Chiều rộng bánh vít b2 50 mm Đường kính ngoài bánh vít daM2 203 mm Đường kính chia d1 d2
185 mm Đường kính đỉnh da1 da2
197,5 mm Đường kính đáy df1 df2
6 Tính nhiệt truyền động trục vít:
- Diện tích bề mặt hộp được quạt nguội:
- Hiệu suất bộ truyền trục vít:
- Chọn hệ số tỏa nhiệt:
- Chọn hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy:
- Chọn hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp được quạt:
- Hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắt quãng:
- Diện tích tỏa nhiệt của phần hộp:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
Chọn vật liệu chế tạo trục
Chọn thép C45 để chế tạo trục .
Xác định đường kính sơ bộ của trục
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt tải trọng
- Tra bảng 10.2 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 189):
- Tra bảng 10.3 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 189), ta chọn:
- Chiều dài mayo nửa khớp nối trên trục 1:
- Khoảng cách giữa 2 gối đỡ trên trục 1:
- Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tâm trục vít trên trục 1:
- Chiều dài mayo bánh vít trên trục 2:
- Chiều dài mayo đĩa xích trên trục 2:
- Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tâm bánh vít trên trục 2:
- Khoảng cách giữa 2 gối đỡ trên trục 2:
- Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tâm đĩa xích trên trục 2:
Xác định đường kính trục
: momen xoắn trên trục bánh vít (Nmm)
: đường kính vòng chia bánh vít (mm)
: góc profin mặt cắt dọc của trục vít
- Lực tác dụng từ nối trục đàn hồi:
Với D là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi, tra bảng t
16.10a (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 2, trang 68) ta được:
Momen tương đương tại tiết diện j: Đối với trục đặc, đường kính trục tại tiết diện j:
Với , tra bảng 10.5 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 195).
Kiểm nghiệm độ bền mỏi
- Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:
_ hệ số an toàn cho phép
_ hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại mặt cắt j
Vì trục quay làm việc theo 1 chiều nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng, do đó:
Vì trục quay làm việc theo 1 chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì mạch động, do đó:
Tra bảng 10.7 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 197), ta có:
- Các tiết diện nguy hiểm: (A), (B), (C), (F), (G), (H)
- Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh vít, bánh xích và nối trục theo k6 kết hợp lắp then.
Tiết diện Đường kính trục
- Xác định các hệ số :
(tra bảng 10.8 sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 197)
(tra bảng 10.9 sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, trang 197)
(mm) S then căng then căng
Các tiết diện nguy hiểm thỏa điều kiện bền mỏi.
Kiểm nghiệm độ bền tĩnh
Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (chẳng hạn khi mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh theo công thức:
Các tiết diện nguy hiểm đều thỏa điều kiện bền tĩnh.
Trục Tiết diện Đường kính (mm)