Bài tập lớn nguyên lý chi tiết máy SPKT - Tính toán bộ truyền trục vít bánh vít - Tính toán đai Thang

Bài tập lớn nguyên lý chi tiết máy SPKT - Tính toán bộ truyền trục vít bánh vít - Tính toán đai Thang

Phùng Quang Duy – 22143190 Bài tập lớn số 5 – PA 6

- Lực nâng tải F = 1,5 kN = 1500 N - Vận tốc nâng v = 0,6 m/s

- Bước xích tải p = 125 mm = 0,125 m - Số răng trên đỉa xích z = 8

- Độ lệch cho phép đối với vận tốc xích tải δ = 4 %

- Tuổi thọ bộ truyền động L = 6 năm = 52560 giờ

Phần I Chọn động cơ và phân vố tỉ số truyền

- Công suất tính toán trên trục công tác: Pt = F∗ V

1000 = 1500∗ 0,6

1000 = 0,9 Kw - Số vòng quay làm việc : nlv = 60000∗v

𝑧∗ 𝑝 = 60000∗ 0,6

8∗125 = 36 vòng/ph - Hiệu suất chung của hệ thông truyền động

n = nđ *ntv*( nô)3 * nkn= 0,95*0,8*( 0,99)3 * 0,99 = 0,73 n : hiệu suất hệ dẫn động

nđ : hiệu suất của bộ truyền đai ntv : hiệu suất bộ truyền trục vít nô : hiệu suất của ổ lăn

nkn : hiệu suất của khớp nối

- nđ , ntv, nô,nkn được xác định theo bảng 2.3 tài liệu 1, nđ = 0,95 ntv = 0,8 ; nô = 0,99 ; nkn = 0,99

- Công suất cần thiết trên trục công tác: Pct = Pt

𝑛 = 0,9

0,73 = 1,23 kW - Tỉ số truyền sơ bộ: usb = ud* utv = 4*16 = 64

+ Tỉ số truyền đai: ud = 4

+ Tỉ số bộ truyền trục vít: utv = 16

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb = nlv * usb = 36* 64 = 2304 vòng/ph - Số vòng quay đồng bộ của động cơ:

df = 1.7 kW + ndc= 2880 vòng + cosφ = 0,87

+ Đường kính động cơ: ddc = 25 (mm) + Khối lượng: 39 kg

- Tỉ số truyền của hệ: uc = nđc

𝑛𝑙𝑣 = 2880

36 = 80 - tỉ số truyền của bộ truyền ngoài: uh = uc

𝑢𝑑 = 804 = 20 => Ta có: uc = 80

uh = 20 ud = 4

* Các thông số trên trục

- Công suất trên các trục:

+ Công suất trên trục II : p2 = Pt

𝑛𝑜𝑙∗ 𝑛𝑘 = 0,9

0,99∗0,99 = 0,91kw + Công suất trên trục I : p1 = P2

𝑛𝑜𝑙∗ 𝑛𝑡𝑣 = 0,91

0,99∗ 0,8 = 1,15 kw + công suất trên trục động cơ: pđc = P1

𝑛𝑜𝑙∗ 𝑛đ = 1,15

0,99∗ 0,95 = 1,22 kw

T1 = 9,55∗106∗𝑃1

𝑛1 = 9,55∗106∗1,15

720 = 15253,5 vòng/ph - Momen xoắn trên trục II:

T2 = 9,55∗106∗ 𝑃2

𝑛2 = 9,55∗106∗0,91

36 = 241402,7 vòng/ph - Momen xoắn trên trục công tác: ( nct = n2 )

Phần II Thiết Kế Bộ Truyền Đai Thang

- P = Pdc = 1,22 kw

- Số vònng quay bnh dẫn n1= ndc= 2880 vòng/ph - Tỷ số truyền u=ud = 4

- Đường kính bánh đai lớn: d2 = u*d1(1- ε)=4*125*(1-0,03)=485mm - Theo tiêu chuẩn chọn d2= 500mm

- Tỉ số truyền thực tế: ut = d2

𝑑1(1− ε) = 500

125(1− 0,03) = 4,12 Sai lệch Δu = |4,12−4

34,12 | * 100%=2,9% < 4% =>d2 thỏa mãn - Khoảng cách trục a:

2(d1+d2) ≥ a ≥ 0,55(d1+d2)+h

2(160+500) ≥ a ≥ 0,55(125+500)+8

1320 ≥ a ≥ 351,75

- Ta chọn sơ bộ khoảng cách trục a = d2 = 500 mm

- Dựa vào ut = 4,12 tra bảng 4.14[1] ta chọn a/d2=0,9 => a=0,9*d2=0,9*500=450mm

* Các thông số cơ bảng của bánh đai:

- Chiều rộng bánh đai B = (Z-1)t+2e =(1-1)*15+2*10 =20 mm Với z=1, t = 15 , e =10

+ ho = 3,3 + H = 12,5 + 𝜑 = 36o

Đường kính ngoài của bánh đai + da1=d1+2ho= 125+2*3,3=131,6 mm + da2=d2+2ho= 500+2*3,3=506,6 mm Đường kính chân bánh đai

+ df1=da1-H= 131,6-12,5=119,1 mm + df2=da2-H= 506,6-12,5=494,2 mm

- Chiều dài tính toán của đai: L= 2a + π(d1+d2)

2 +(d2−d1)2

4𝑎 = 2*450+ π(125+500)

2 +(500−125)2

4∗450 = 1959,872 mm

- Theo tiêu chuẩn dựa vào bảng 4.13[1] chọn L =2000 mm = 2m - Số vòng chạy của đai trong 1 giây:

2 = 2000 - 𝜋(125+500)

2 = 1018,25mm

+ ∆ = (d2−d1)

2 = (500−125)

2 = 187,5mm => a = 1018,25+√1018,252−8∗187,52

Cv = 1-0,05* (0,01v2-1) = 1-0,05*(0,01∗18,8492 -1)= 0,8723 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u:

- Số dây đai được xác định theo công thức:

𝑝𝑜∗𝐶𝑎∗𝐶𝑢∗𝐶𝐿∗𝐶𝑧∗𝐶𝑣 = 1,22∗1,25

3,08∗0,8755∗1,14∗1,027∗1∗0,8723 = 0,55 trong đó Po ta dựa vào bảng 4.19[1] để chọn Po= 3,08

kd: hệ số tải trọng động tra bảng 4.7[1] ta được kd = 1,25 => Vậy ta chọn z = 1

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

- Lực căng đai ban đầu: Fo = 780∗𝑝∗𝑘𝑑

𝑉∗𝐶𝑎∗𝑍 + Fv = 780∗1,22∗1,25

18,849∗0,8755∗1 + 1,979 = 74,08 N

Tra bảng 4.22[1]=> qm=0,105,V = 18,849 Với Fv = 0,105*18,849 = 1,979 N

- Lực tác dụng lên trục bánh đai

Fr = 2Fo * Z *sin(a1/2) = 2*74,08*1* sin(134,7/2) =138,03 N

* Tổng hợp thông số của bộ truyền đai

Đường kính đỉnh bánh đai nhỏ da1 131,6 mm Đường kính đỉnh bánh đai lớn da2 506,6 mm Đường kính chân bánh đai nhỏ df1 119,1 mm Đường kính chân bánh đai lớn df2 494,2 mm

Phần III Thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít * Chọn vật liệu làm răng bánh vít và trục vít

- Tỷ số truyền u = n1

𝑛2 = 720

36 = 20 - Vận tốc trượt: chọn vật liệu bánh vít

vs = 4,5 *10-5 * n1 √𝑇23

= 4,5 *10-5 * 720* √331597,23

= 2,24 m/s => vs = 2,24 m/s < 5m/s dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau - Tra bảng 7.1/146[1] với:

- Vật liệu bánh vít: đồng thau không thiếc và đồng thau + Ký hiệu: H10-4-4

+ Cách đúc: dùng khuôn kiêm loại hoặc đúc li tâm + σb = 600 (MPa)

[σf] = (0,25σch + 0,008σb) √106

𝑁𝑓𝑒 3

= (0,25*200+ 0,008*600) √106

𝑁𝑓𝑒 3

=11,3MPa

Với Nfe = 60 ∑ (T2i

𝑇2 )9 *ni*ti = 60 *36*52560 = 113529600 (chu kỳ) + Ứng suất cho phép quá tải: [σH]max = 2σch = 2*200= 400 MPa

[σf]max = 0,8σch = 0,8*200=160 MPa

= (1+10

40 ) √(170

225)2 241402,7∗𝐾ℎ

10/403

= 110,4mm Trong đó, hệ số trọng tải trọng tính Kh = Khβ *Khv = 1,25 với Khβ =1; Khv =1,25

n=0,95 tgγ

tg(γ+ρ) =0,95 tg11,31o

tg(11,31o+2,19o) = 0,79 với ρ = arctgf = arctg(0,048

Trong đó: mn = m* cos(γ) = 5* cos(11,31o)= 4,9 – môdun pháp của răng bánh vít

KF= KFβ *Kfv =1*1,25=1,25 - hệ số tải trọng d2 – đường kính vòng chia bánh vít

b2= 0,75da2 = 157,5 mm với z1=2 - chiều rộng vành răng bánh vít theo công thức bảng 7.9[1]

YF = 1,55 - hệ số dạng răng với zv = 42,4 tra bảng 7.8[1]

- Diện tích thoát nhiệt cần thiết A ≥ 1000(1−𝑛)∗𝑝

[0,7∗𝐾𝑡(1+𝛹)+0,3∗𝐾𝑡𝑞]∗β([td]−to) = 1000(1−0,79)∗1,15

[0,7∗13(1+0,3)+0,3∗38,4]∗1(90−30) = 0,17(m2)

n – hiệu suất bộ truyền: n = 0,79

p – công suất trên trục vít: p = p1 = 1,15 kW Kt – hệ số tỏa nhiệt: Kt = 8 đến 17,5 W(m2

oC) chọn Kt = 13 [td] – nhiệt độ cho phép cao nhất cảu dầu: do trục vít đặc dưới

=>[td]=90o

to – nhiệt môi trường xung quanh: to = 30o

Ktq – hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp được quạt tra bảng trang 157[1] với số vòng quay nq=ndc= 2880 vòng/ph => Ktq = 38,4 W/m2

oC 𝛹 – hệ kể đến sự thoát nhiết xuống đáy hộp: 𝛹 = 0,3

β – hệ số giảm nhiệt do làm việc ngắt quãng: β = 1 - Tính toán nhiệt theo công thức 7.29[1]

- Kiểm tra độ cứng trục vít theo công thức 7.5[1] f = 𝑙3 √Fr12+Ft12

60mm 210mm Đường kính vòng đáy df1

38mm 188mm

Hệ số dịch chỉnh bánh vít

Tài Liệu Tham Khảo

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1 +2) Trịnh Chất – Lê Văn Uyển

[2] Giáo trình chi tiết máy

[3] ttps://www.slideshare.net/Bachkhoahanoibka/n-chi-tit-my-trc-vt-bnh-vt