tính chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

CHƯƠNG 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ Trong đó: η brn : Hiệu suất của một cặp bánh răng nghiêng η brc : Hiệu suất của một cặp bánh răng côn η ol: Hiệu suất của một cặp ổ lăn η

CHƯƠNG 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

Trong đó: η brn : Hiệu suất của một cặp bánh răng nghiêng

η brc : Hiệu suất của một cặp bánh răng côn

η ol: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

η đ : Hiệu suất của bộ truyền đai thang

η kn : Hiệu suất của khớp nối

η ot : Hiệu suất của một cặp ổ trượt

Vậy ta chọn động cơ 4A với thông số kỹ thuật (bảng P1.1[1]-tr234) như sau:

2. Phân phối tỷ số truyền:

Thỏa mãn điều kiện

b) Công suất trên các trục: tính từ trục công tác (kW)

c) Mô men xoắn trên các trục:

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

1 Chọn loại đai và tiết diện đai:

- Theo yêu cầu thiết kế là bộ truyền đai hình thang

- Từ điều kiện làm việc trên, ta chọn đai thang thường có tiết diện đai loại A (vận tốc đai v < 25 m/s) (bảng 4.13[1]-tr59)

Thỏa mãn điều kiện

- Tính chiều dài đai l:

- Tính nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây:

i= v

l= 19,312 =9,66<i max=10 (CT4.15[1]-tr60)

Thỏa mãn điều kiện

P1=16,35 (kW): Công suất trên trục bánh đai chủ động

|P O|=3,08(kW ): Công suất tối đa cho phép (bảng 4.19[1]-tr62)

K đ=1,25: Trị số của hệ số tải trọng động (bảng 4.7[1]-tr55)

C α=0,915: Trị số của hệ số C α ảnh hưởng của góc ôm α1=144o (bảng 4.15[1]-tr61)

C l=1,04: Trị số của hệ số C l ảnh hưởng của chiều dài l l

o

=20001700(bảng 4.16[1]-tr61); (l o dựa theo bảng 4.19[1]-tr62)

C u=1,14: Trị số của hệ số C u ảnh hưởng của tỷ số truyềnu=3,56 (bảng 4.17[1]-tr61)

C z=0,865: Trị số của hệ số C z ảnh hưởng của sự phân bố không đồng đều tải trọng cho các dây đai (bảng 4.18[1]-tr61)

4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Tính lực căng ban đầu:

II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN





Ta có: NHE2 > NHO1; NHE1 =4.NHE2 => NHE1 > NHO1 =>KHL =1





-Bánh răng côn răng thẳng :

-Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải theo 6.13[1]/93:

 Ứng suất uốn cho phép:

CT6.2[1]/89Trong đó:

Theo bảng 6.2[1]/92:

=>

=>

- là hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

- là hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

Trong đó:

-Ứng suất uốn cho phép khi quá tải Theo CT6.14[1]/94:

3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN

 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài:

-Theo CT6.52a[1]/110:

Trong đó:

4 KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN TIẾP XÚC

-Theo (6.64)

-KF là hệ số tải trọng khi tính về uốn Theo CT6.67[1]/115:

-Tra nội suy theo bảng 6.21 ta có:

Thay số

Như vậy độ bền uốn được đảm bảo

6 KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ QUÁ TẢI

Theo đầu bài, ta có hệ số quá tải : kqt=1,4

7 CÁC THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH.

Chiều dài côn ngoài

Chiều cao răng ngoài

Chiều cao đầu răng ngoài

Chiều cao chân răng ngoài

128,85(mm)35(mm)111,35(mm)

71,66mm260,81mm2,5mm

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế nên ta chọn vật liệu của bộ truyền cấp chậm như bộ truyền cấp nhanh

2 XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP

 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Bánh răng trụ răng nghiêng:

 Ứng suất uốn cho phép

3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN

-Theo CT6.15a[1]/94:

Trong đó:

Theo bảng tiêu chuẩn 6.8 chọn m = 2,5(mm)

- Đường kính đáy răng:

4 KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN TIẾP XÚC

Theo CT6.33[1]/103, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

Với Tra bảng 6.15[1]/105 6.16

Thay số :

-Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo CT6.1 với v=1,4m/s

Vậy điều kiện tiếp xúc được đảm bảo

5 KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN UỐN

(6.43) (6.44)Trong đó:

Vậy độ bền uốn được thỏa mãn.

6 KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ QUÁ TẢI

Theo đầu bài, ta có hệ số quá tải : kqt=1,4

7 CÁC THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀN

Ứng suất xoắn cho phép: [τ] = 12 20 Mpa

2 TÍNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC

Trong đó:

T là momen xoắn, Nmm[τ] là ứng suất xoắn cho phép, Mpa Chọn [τ] = 14 Mpa

Đường kính đầu vào của trục hộp giảm tốc lắp bằng khớp nối với trục

3 XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC

Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác

-Chiều rộng mayơ ở nửa khớp nối, ở đây là nối trục đàn hồi nên:

 Sơ đồ sơ bộ khoảng cách hộp giảm tốc

-Chiều dài mayơ bánh răng côn nhỏ:

+Tra bảng 10.3 k1 = 10; k2 = 6

4.2 LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁNH RĂNG CÔN

4.5 LỰC TÁC DỤNG TỪ BỘ TRUYỀN XÍCH

Trong đó Fr = Fxích = 3019,53(đã tính ở bộ truyền xích)

5 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CHÍNH XÁC VÀ CHIỀU DÀI CÁC ĐOẠN TRỤC

5.1 TÍNH TOÁN TRỤC VÀO CỦA HỘP GIẢM TỐC

5.1.1 TÍNH CÁC PHẢN LỰC VÀ VẼ BIỂU ĐỒ MÔ MEN

 Chiếu các lực lên phương ox

 Biểu đồ mô men:

Ft1

Mx

My

T41294

5.1.2 TÍNH MÔMEN UỐN TỔNG, MÔMEN UỐN TƯƠNG ĐƯƠNG VÀ

ĐƯỜNG KÍNH CÁC ĐOẠN TRỤC

Theo các CT10.15 và 10.16[1]/192 ta có:

 Tại tiết diện I0:

 Tại tiết diện I1:

 Tại tiết diện I2:

 Tại tiết diện I3:

Tại tiết diện I3 lắp bánh răng Chọn theo tiêu chuẩn lấy = 25(mm)

5.2 TÍNH TOÁN TRỤC TRUNG GIAN

5.2.1 TÍNH CÁC PHẢN LỰC VÀ VẼ BIỂU ĐỒ MÔ MEN

 Chiếu các lực lên phương ox

 Biểu đồ mô men:

l22=53l23=95

5.2.2 TÍNH MÔMEN UỐN TỔNG, MÔMEN UỐN TƯƠNG ĐƯƠNG VÀ

ĐƯỜNG KÍNH CÁC ĐOẠN TRỤC

nhưng do yêu cầu về lắp ráp và chế tạo ta lấy d = 35(mm)

 Tại tiết diện II3:

 Tại tiết diện II2:

 Chiếu các lực lên phương oy

 Biểu đồ mô men:

5.3.2 TÍNH MÔMEN UỐN TỔNG, MÔMEN UỐN TƯƠNG ĐƯƠNG VÀ

ĐƯỜNG KÍNH CÁC ĐOẠN TRỤC

 Tại tiết diện III0:

 Tại tiết diện III1:

 Tại tiết diện III2:

 Tại tiết diện III3và III4:

Vậy then đã chọn trên trục I thỏa mãn bền.

 Chọn lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng, xích, nối trục theok6 kết hợp lắp then Ta có bảng ghi kích thước then, mômen cản uốn và

mômen cản xoắn trong bảng sau:

Tại tiết diện II2 & II3: d = 40mm

Tra bảng 9.1a ta có các thông số của then:

Tiết diện III2: d = 55mm

Tra bảng 9.1a ta có các thông số của then:

4 TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI

Kết cấu trục vừa thiết kế sẽ đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

Trong đó:

-[S] là hệ số an toàn cho phép: [S] = 1,5…2,5

riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

τ-1 = 0,58 σ-1 = 0,58 261,6 = 151,7 Mpa -σaj, σmj ,τaj, τmj: biên độ và trị số trung bình của ứng suất phápvà ứng suất tiếp tại tiết diện j

- Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng: do đó aJ tính theo công thức 10-22/196[TL1]

; -Khi trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do đó:

- là mômen cản uốn và mômen cản xoắn tại tiết diện j Tra bảng 10.6[1]/194 với trục có rãnh then :

các tiết diện này Theo bảng 10.11, ứng với kiểu lắp đã chọn

Kết quả tính hệ số an toàn S tại các mặt cắt nguy hiểm được ghi trong bảng sau:

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

2,062,06

1,971,97

1,641,64

2,132,13

2,032,03

4,363,00

11,7111,71

4,082,91III1

III2

50

55

—2,2

2,522,52

—2,05

2,032,03

2,582,58

2,092,11

5,158,52

6,478,52

4,06,0

Kết quả trên cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đều đảm bảo an toàn

Với Mmax và Tmax là mômen uốn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải, Nmm;

σch là giới hạn chảy của vật liệu trục, MPa

II2

II3

4040

26,1635,67

12,512,5

33,9641,73III1

III2

5055

19,3311,89

19,2614,47

38,5523,15

Từ bảng trên ta thấy các trục thỏa mãn điều kiện độ bền tĩnh

 Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt:

-Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

Đảo chiều Fk ta tính lại lực:

Các lực theo phương x thay đổi:

VI CHỌN VÀ TÍNH TOÁN Ổ LĂN

Vì ổ lăn có nhiều ưu điểm như: mô men ma sát nhỏ, mô men mở máy nhỏ, chăm sóc

và bôi trơn đơn giản, thuận tiện sửa chữa và thay thế(ổ lăn là chi tiết được tiêu chuẩn) nên ổ lăn được dùng khá phổ biến

1 TÍNH Ổ THEO TRỤC 1

1.1 CHỌN LOẠI Ổ LĂN

-Ta chọn loại ổ đũa côn cho các gối đỡ 0 và 1

-Vì hệ thống các ổ lăn dùng trong hộp giảm tốc nên ta chọn cấp chính xác bình

1.2 CHỌN KÍCH THƯỚC Ổ LĂN

Kích thước ổ lăn được chọn theo 2 chỉ tiêu:

-Khả năng tải động nhằm đề phòng tróc rỗ bề mặt làm việc

-Khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư

1.3 CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG

Q là tải trọng quy ước,kN

L là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m là bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, ổ đũa: m=10/3

-V là hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay V=1-Kt là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, Kt =1(to <100o)-Kd là hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra bảng 11.3 với đặc tính làm việc

êm : Kd =1-X là hệ số tải trọng hướng tâm-Y là hệ số tải trọng dọc trục

Phản lực hướng tâm trên các ổ là :

Lực dọc trục(theo CT11.7[1]/215):

Dựa vào bảng 11.5 và theo sơ đồ trục 1 như trên ta có:

= 861,57 – ( –138,83) = 1000,4(N) = 483,23 + (– 138,83) = 134,4(N)

Vì

861,57(N)Tính tỉ số :

r1 s1

F

1 a

= (0,4.1.1595,84 + 1,645.1000,4).1.1 = 2284(N)

= (1.1.2845,28 + 0.861,57).1.1 = 2845,28(N)

Tải trọng tương đương:

1.4 CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI TĨNH

Nhằm tránh biến dạng dư ta tiến hành chọn ổ theo khả năng tải tĩnh

Theo CT11.18[1]/219 :

Tra bảng 11.6[1]/219, với ổ đũa côn :

X0 = 0,5 ; Theo CT11.19 và CT11.20 ta có:

Với ổ 0 ta có :

= 0,5 1595,84 + 0,905.1000,4 = 1703,28 >

< Co = 27,5(kN)Với ổ 1 ta có :

= 0,5.2845,28 + 0,905.861,57 = 2202,36<

< Co = 27,5(kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo

2 TÍNH Ổ THEO TRỤC 2

2.1 CHỌN LOẠI Ổ LĂN

-Ta chọn loại ổ đũa côn cho các gối đỡ 0 và 1

-Vì hệ thống các ổ lăn dùng trong hộp giảm tốc nên ta chọn cấp chính xác bình

2.2 CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG

-Đường kính ngõng trục dII0 = dII1 =35(mm),

-Tra bảng phụ lục P2.11[1]/256, với cỡ trung ta chọn được ổ đũa côn 1dãy có

Tổng lực dọc trục, chiều theo chiều Fa3:

Theo các CT trong bảng 11.5:

Vì:

Tính tỉ số :

Tra bảng 11.4[1]/214 Tải trọng quy ước trên ổ 0 và ổ 1 là:

= (1.1.3103,4+ 0.821,26).1.1 = 3103,4(N)

= (0,4.1.3160 + 1,882.1635,8).1.1 = 4342,58(N)

Tải trọng tương đương:

Với ổ 0 ta có :

= 0,5 3103,4 + 0,894.953 = 2403<

< Co = 26,3(kN)Với ổ 1 ta có :

= 0,5.3160 + 0,894.1768 = 3159<

< Co = 26,3(kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo

3 TÍNH Ổ THEO TRỤC 3

3.1 CHỌN LOẠI Ổ LĂN

Lực hướng tâm tại ổ lăn:

Ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy

-Vì hệ thống các ổ lăn dùng trong hộp giảm tốc nên ta chọn cấp chính xác bình

3.2 CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG

-Đường kính ngõng trục dIII0 = dIII1 =45(mm),

-Tra bảng phụ lục P2.7[1]/249, với cỡ trung ta chọn được ổ bi đỡ 1dãy có kí

= (0,56.1.4978+1,71.1349,95).1.1 = 5096,09(N)

= (0,56.1.5216,06 + 1,71.1349,95).1.1 = 5329,41(N)

Tải trọng tương đương:

Với ổ 0 ta có :

= 0,6 4978 + 0,5.1349,95 = 3661,78<

< Co = 26,7(kN)Với ổ 1 ta có :

= 0,6.5216,06+ 0,5.1349,95= 3804,61 <

< Co = 26,7(kN)Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo.

VII KẾT CẤU VỎ HỘP

6.1 VỎ HỘP

Tính kết cấu của vỏ hộp: Chỉ tiêu của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu là GX15-32.Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

6.2 KẾT CẤU BÁNH RĂNG

Chọn phương pháp rèn hoặc dập để chế tạo phôi bánh răng, vật liệu là thép C45

6.3 KẾT CẤU NẮP Ổ

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32

-Chiều dày khi không có phần

Khe hở giữa các chi tiết

-Giữa bánh răng và thành trong hộp

-Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy

hộp

  ( 1 1,2). = (1 1,2)8 = 8 9,6 mmChọn  = 9mm

-Giữa mặt bên các bánh răng với

2023

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khíbên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm(hình vẽ nắp cửa thăm) Theo bảng 17-6[2]/91 ta chọn các kích thước củanút thông hơi như sau:

3 NÚT THÁO DẦU

Sau 1 thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn hoặc bị biến chất,

do đó phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ được bít kín bằng nút tháo dầu Dựa vào bảng 17-7[2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước như hình vẽ

4 KIỂM TRA MỨC DẦU

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu

25,4

28

12 6

5 CHỐT ĐỊNH VỊ

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục Lỗ trụ lắp ở trên nắp và thân hộp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối củanắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ có chốt định vị khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ

D3

D2

888

Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc trên nắp và thân thường lắp thêm bulông

128,85 tra bảng 18-3b[2] ta có Q = 357,7(kG), do đó theo bảng 18-3a[2] ta dùng bulông vòng M16