BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMKHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁYTIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁYTÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI... Khoa : Cơ khí Động LựcBộ môn: Thiế
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI
Thông số đầu vào
- Công suất trên trục dẫn: P 1=6,56(kW)
- Tốc độ quay trên trục dẫn: n 1= 720(vòng/phút),
- TST cho bộ truyền đai: u d =3,15
Chọn loại đai và tiết diện
- Với P 1=6,56(kW) và n 1= 720(vòng/phút)
Ta chọn loại đai B (đai thang thường) có t= 19; h0= 4,2 ; e = 12,5
3 Chọn đường kính 2 bánh đai
- Dựa vào bảng 4.13 ta chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d 10 (mm)
- Đường kính bánh đai lớn là:
Vì đây là đai thang nên chọn ξ = 0,02 d 2 =3,15× d 1 (1-ξ )= 3,15 x 180 x (1 - 0,02)= 555,66 (mm)
Dựa vào bảng 4.26 chọn đường kính tiêu chuẩn:
- Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a: chọn a = d 2= 560 mm
- Kiểm tra số vòng chạy trong 1s: i = v L = 6,78 2 = 3,39 (/s) < 10 (/s) => thỏa
5 Tính chính xác khoảng cách trục
- Với chiều dài tiêu chuẩn L = 2240 (mm) a = 2 L− π (d ¿¿1+d 2 )+√¿ ¿ ¿ ¿
- Góc ôm α 1 và điều kiện của α 1: α 1>120(độ) α 1 = 180 0 – 57 0 (d 2 −d 1 ) a = 180 0 - 57 0 (560 −180)
- Số đai được xác định theo công thức : z = P 1 × K đ
Công suất trên trục dẫn: P 1 = 3,28 (kW)
Trị số của hệ số tải trọng động Kđ : Theo bảng (4.7)
Hệ số ảnh hưởng của góc ôm đai với α 1= 136,9 0 : Theo bảng (4.15)
Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai với L/L0 = 1: Theo bảng (4.16)
Hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền với u = 3,15: Theo bảng (4.17)
Hệ ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai: Theo bảng (4.18)
- Dựa vào bảng 4.21[1], đai B ta chọn h 0=4,2 ,t, e,5
Chiều rộng bánh đai: B = (z-1) t + 2e = (2-1) × 19+ 2 × 12,5 = 44 (mm)
8 Đường kính ngoài của bánh đai
- Đường kính ngoài bánh đai nhỏ: d a1 = d 1+2 h 0 0+2×4,2 8,4 (mm)
- Đường kính ngoài bánh đai lớn: d a2 = d 2+2 h 0 V0+2×4,2 V8,4 (mm)
9 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức:
Lực căng do lực li tâm sinh ra, với q m = 0,178 (kg/m) vì tiết diện đai B:
Lực tác dụng lên trục:
10 Tổng hợp các thông số bộ truyền đai
Thông số Kí hiệu Giá trị
Loại đai B 138 Đường kính banh đai nhỏ d1 (mm) 180 Đường kình bánh đai lớn d2 (mm) 560
Tỉ số truyền thực tế utt 3,17
Chiều rộng bánh đai Bđ (mm) 44
Lực tác dụng lên trục F0 (N) 266
Lực vòng tác dụng lên bánh đai Fr (N) 990
Phần 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC
- Công suất trên trục bánh răng dẫn: P 1=6,24(Kw)
- Tốc độ quay trục bánh răng dẫn: n 1"8,57(vg/phút)
- Mô men xoắn trên trục bánh răng dẫn: T 1=T 1 &0717(N mm)
- Thời gian làm việc Lh : 300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca
2 Chọn vật liệu bánh răng
Vật liệu Nhiệt luyện Giới hạn bền σ b (MPa)
Giới hạn chảy σ ch (MPa) Độ cứng HB
BR dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 850 580 241…285
BR bị dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 750 450 192…240
3 Xác định ứng suất cho phép
- Theo bảng 6.2 với Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 350 σ Hlim o = 2HB + 70 (MPa) SH = 1,1 σ Flim o = 1,8HB (MPa) SF = 1,75
- Chọn độ cứng bánh răng dẫn: HB1 = 245HB
- Chọn độ cứng bánh răng bị dẫn: HB2 #0HB ta có : σ Hlim1 o = 2×245 + 70 = 560 (MPa) σ Flim1 o = 1,8×245 = 441 (MPa) σ Hlim2 o = 2×230 + 70 = 530 (MPa) σ Flim2 o = 1,8×230 = 414 (MPa)
- Theo (6.5) NHO = 30 H HB 2,4 , do đó:
Tổng số giờ làm việc của bánh răng: t Σ = 6 × 2 × 300 × 5 = 18000 giờ
- Theo 6.6[1], vì bộ truyền tải trọng không đổi:
N HE 2 > N HO2 do đó K HL 2 =1
Suy ra N HE 1 > N HO1 do đó K HL 1 =1
Như vậy theo (6.1a) sơ bộ xác định được:
Theo 6.6[1], vì bộ truyền tải trọng không đổi:
N FE 2 > N FO =4.10 6 do đó K FL2 =1
Suy ra N FE 1 > N FO do đó K FL1 =1
Theo (6.2a), vì bộ truyền quay 1 chiều do đó K FC =1
[ σ F2¿ = 414.1 × 1,75 1 = 236,57 (MPa) Ứng suất quá tải cho phép được tính theo công thức (6.13) và (6.14):
4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w =K a ×(u+1)√ 3 [ σ ¿¿ T 1 H K ] 2 Hβ uψ ba ¿ = 49,5 × ( 3,6+1) √ 3 481,82 130358 2 × × 3,6 0,4 1,06
+ Ka = 49,5 bảng 6.5 [1] trang 96 loại răng thẳng
+ u : tỷ số truyền của bộ truyền đang tính, u = 4
+¿Theo bảng 6.6 ([1] trang 97) chọn Ψ ba =0,4
5 Xác định thông số ăn khớp
Theo bảng 6.8[1] chọn môđun m = 2,5 mm
6 Xác định số răng và góc nghiêng
- Bánh trụ răng nghiêng: Chọn sơ bộ β
- Số răng Z 1 theo công thức (6.31)[1] z 1 =2a w cosβ m(u+1)=2×170 cos10
Vậy góc nghiêng bánh răng là: β = 12 o
- Tính lại khoảng cách trục theo công thức (6.21) a w =¿ m× z t
- Tỉ số truyền thực tế: u t =z 2 z 1 4
- Sai số tỉ số truyền: Δuu=¿| u t −u | u ×100% ¿|3,58−3,6|
7 Xác định góc ăn khớp
- Khoảng cách trục chia a = 0,5 × m × ( z 1+z 2 ¿/cosβ = 0,5 × 2 , 5 × 170 = 212,5 (mm)
- Góc profin răng: a t =arctg(tgα/cosβ) = arctg(tg20/0,978¿ = 20,4 °
8 Kiểm tra độ bền tiếp xúc σ H
Theo công thức 6.33 ([1] trang 105) ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt mặt của bộ truyền: σ H =Z M Z H Z ε √ 2 T b 1 w K u d H (u 2 w1 +1)
- Tra bảng 6.12 ([1] trang 106): ZH = tw
- Chiều rộng vành răng: b w =Ψ ba a w 0×0,4h (mm)
- Z ε :Hệ số kể đến sự trùng khớp răng
- K H Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39 ([1] trang 106)
KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Chọn KHβ = 1,06
KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp của bánh răng
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ, công thức 5.16 trang 117 [3] d w 1 =2a w u+1=2×170
- Vận tốc vòng của bánh răng, công thức 6.40[1]
- Đối với bánh răng nghiêng tra bảng 6.14/trang 107 KHα =1,13.
2× K Hβ × K Hα v H =δ H g 0 v √ a u w = 0,002 × 73 ×0,89 × √ 170 3,6 =0,89 (m/s) δH = 0,002 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp tra bảng 6.15/trang 107. g 0= 73 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 tra bảng 6.16/107.
2×130358×1,06×1,13=1,02 Suy ra: KH = KHβ.KHα.KHv = 1,06×1,02×1,13 = 1,22
9 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
10 Tính lại ứng suất uốn cho phép
Trong đó da < 400 (mm) nên KxF = 1
YR: Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám mặt lượng chân răng, thông thường YR = 1 Do: σ F1 Y,35MPa120(độ) α 1 = 180 0 – 57 0 (d 2 −d 1 ) a = 180 0 - 57 0 (560 −180)
Tính số đai
- Số đai được xác định theo công thức : z = P 1 × K đ
Công suất trên trục dẫn: P 1 = 3,28 (kW)
Trị số của hệ số tải trọng động Kđ : Theo bảng (4.7)
Hệ số ảnh hưởng của góc ôm đai với α 1= 136,9 0 : Theo bảng (4.15)
Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai với L/L0 = 1: Theo bảng (4.16)
Hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền với u = 3,15: Theo bảng (4.17)
Hệ ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai: Theo bảng (4.18)
Chiều rộng bánh đai
- Dựa vào bảng 4.21[1], đai B ta chọn h 0=4,2 ,t, e,5
Chiều rộng bánh đai: B = (z-1) t + 2e = (2-1) × 19+ 2 × 12,5 = 44 (mm)
8 Đường kính ngoài của bánh đai
- Đường kính ngoài bánh đai nhỏ: d a1 = d 1+2 h 0 0+2×4,2 8,4 (mm)
- Đường kính ngoài bánh đai lớn: d a2 = d 2+2 h 0 V0+2×4,2 V8,4 (mm)
9 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức:
Lực căng do lực li tâm sinh ra, với q m = 0,178 (kg/m) vì tiết diện đai B:
Lực tác dụng lên trục:
10 Tổng hợp các thông số bộ truyền đai
Thông số Kí hiệu Giá trị
Loại đai B 138 Đường kính banh đai nhỏ d1 (mm) 180 Đường kình bánh đai lớn d2 (mm) 560
Tỉ số truyền thực tế utt 3,17
Chiều rộng bánh đai Bđ (mm) 44
Lực tác dụng lên trục F0 (N) 266
Lực vòng tác dụng lên bánh đai Fr (N) 990
Phần 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC
- Công suất trên trục bánh răng dẫn: P 1=6,24(Kw)
- Tốc độ quay trục bánh răng dẫn: n 1"8,57(vg/phút)
- Mô men xoắn trên trục bánh răng dẫn: T 1=T 1 &0717(N mm)
- Thời gian làm việc Lh : 300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca
2 Chọn vật liệu bánh răng
Vật liệu Nhiệt luyện Giới hạn bền σ b (MPa)
Giới hạn chảy σ ch (MPa) Độ cứng HB
BR dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 850 580 241…285
BR bị dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 750 450 192…240
3 Xác định ứng suất cho phép
- Theo bảng 6.2 với Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 350 σ Hlim o = 2HB + 70 (MPa) SH = 1,1 σ Flim o = 1,8HB (MPa) SF = 1,75
- Chọn độ cứng bánh răng dẫn: HB1 = 245HB
- Chọn độ cứng bánh răng bị dẫn: HB2 #0HB ta có : σ Hlim1 o = 2×245 + 70 = 560 (MPa) σ Flim1 o = 1,8×245 = 441 (MPa) σ Hlim2 o = 2×230 + 70 = 530 (MPa) σ Flim2 o = 1,8×230 = 414 (MPa)
- Theo (6.5) NHO = 30 H HB 2,4 , do đó:
Tổng số giờ làm việc của bánh răng: t Σ = 6 × 2 × 300 × 5 = 18000 giờ
- Theo 6.6[1], vì bộ truyền tải trọng không đổi:
N HE 2 > N HO2 do đó K HL 2 =1
Suy ra N HE 1 > N HO1 do đó K HL 1 =1
Như vậy theo (6.1a) sơ bộ xác định được:
Theo 6.6[1], vì bộ truyền tải trọng không đổi:
N FE 2 > N FO =4.10 6 do đó K FL2 =1
Suy ra N FE 1 > N FO do đó K FL1 =1
Theo (6.2a), vì bộ truyền quay 1 chiều do đó K FC =1
[ σ F2¿ = 414.1 × 1,75 1 = 236,57 (MPa) Ứng suất quá tải cho phép được tính theo công thức (6.13) và (6.14):
4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w =K a ×(u+1)√ 3 [ σ ¿¿ T 1 H K ] 2 Hβ uψ ba ¿ = 49,5 × ( 3,6+1) √ 3 481,82 130358 2 × × 3,6 0,4 1,06
+ Ka = 49,5 bảng 6.5 [1] trang 96 loại răng thẳng
+ u : tỷ số truyền của bộ truyền đang tính, u = 4
+¿Theo bảng 6.6 ([1] trang 97) chọn Ψ ba =0,4
5 Xác định thông số ăn khớp
Theo bảng 6.8[1] chọn môđun m = 2,5 mm
6 Xác định số răng và góc nghiêng
- Bánh trụ răng nghiêng: Chọn sơ bộ β
- Số răng Z 1 theo công thức (6.31)[1] z 1 =2a w cosβ m(u+1)=2×170 cos10
Vậy góc nghiêng bánh răng là: β = 12 o
- Tính lại khoảng cách trục theo công thức (6.21) a w =¿ m× z t
- Tỉ số truyền thực tế: u t =z 2 z 1 4
- Sai số tỉ số truyền: Δuu=¿| u t −u | u ×100% ¿|3,58−3,6|
7 Xác định góc ăn khớp
- Khoảng cách trục chia a = 0,5 × m × ( z 1+z 2 ¿/cosβ = 0,5 × 2 , 5 × 170 = 212,5 (mm)
- Góc profin răng: a t =arctg(tgα/cosβ) = arctg(tg20/0,978¿ = 20,4 °
8 Kiểm tra độ bền tiếp xúc σ H
Theo công thức 6.33 ([1] trang 105) ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt mặt của bộ truyền: σ H =Z M Z H Z ε √ 2 T b 1 w K u d H (u 2 w1 +1)
- Tra bảng 6.12 ([1] trang 106): ZH = tw
- Chiều rộng vành răng: b w =Ψ ba a w 0×0,4h (mm)
- Z ε :Hệ số kể đến sự trùng khớp răng
- K H Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39 ([1] trang 106)
KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Chọn KHβ = 1,06
KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp của bánh răng
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ, công thức 5.16 trang 117 [3] d w 1 =2a w u+1=2×170
- Vận tốc vòng của bánh răng, công thức 6.40[1]
- Đối với bánh răng nghiêng tra bảng 6.14/trang 107 KHα =1,13.
2× K Hβ × K Hα v H =δ H g 0 v √ a u w = 0,002 × 73 ×0,89 × √ 170 3,6 =0,89 (m/s) δH = 0,002 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp tra bảng 6.15/trang 107. g 0= 73 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 tra bảng 6.16/107.
2×130358×1,06×1,13=1,02 Suy ra: KH = KHβ.KHα.KHv = 1,06×1,02×1,13 = 1,22
9 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
10 Tính lại ứng suất uốn cho phép
Trong đó da < 400 (mm) nên KxF = 1
YR: Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám mặt lượng chân răng, thông thường YR = 1 Do: σ F1 Y,35MPa