đồ án hệ thống truyền động đề bài thiết kế hệ thống truyền động xích tải hk231

TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Hiện nay, ta có thể thấy nhiều loại máy được hình thành từ cách vận hành thang máy thùng treo Nổi bật và được sử dụng rộng rãi trong số đó là gầu tải xích.

Hình 1.1: HÌNH ẢNH MỘT CHIẾC GẦU TẢI XÍCH Tổng quan về gầu tải xích:

- Gầu tải xích là một loại gầu tải được sử dụng để vận chuyển các vật liệu theo phương thẳng đứng Một số nguyên liệu được tải là là các nguyên liệu nhẹ dạng hạt hoặc dạng bột như: Đá vôi, khoáng sản, vôi, bùn, vật liệu khô, cát,… Đặc trưng của gầu tải xích là trọng lượng vận chuyển lớn, chiếm không gian ít, ít tiêu tốn năng lượng, vận hành ổn định, tuổi thọ lâu dài, chiều cao nâng lớn.

- Được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất xi măng, thích hợp vận chuyển thẳng lên trên, các loại vật liệu dạng bột, hoặc hạt nhỏ Ngoài ra, còn được áp dụng trong nhà máy cho hồi liệu của nghiền liệu thô, cấp liệu lò của hệ thống tháp trao đổi nhiệt, silo đồng nhất liệu, silo xi măng, tuần hoàn lại bên ngoài của hệ thống máy nghiền khép kín.

Cấu tạo của gầu tải xích:

- Khung gầu tải xích: Nó được làm từ thép gia cường, đã được gia cố thêm gân để tăng độ cứng cáp và chắc chắn, lớp khung bên ngoài được bao phủ bởi một lớp tole có tác dụng ngăn không để vật liệu rơi ra ngoài và tránh bụi.

- Xích tải: Xích tải được làm từ kim loại, có cấu tạo hình mắt xích vô cùng chắc chắn và chống giãn hiệu quả.

- Bu lông gầu: Được làm từ thép mạ kẽm, đúc, rèn lửa và taro ren giúp bu lông gầu thêm độ cứng cáp và dẻo dai cho mác thép, tuân theo bảng kích thước tiêu chuẩn của Châu Âu.

- Gầu múc: Gầu múc được làm từ thép có độ bền cao, hạn chế được tối đa sự biến dạng và va đập.

- Ống xả liệu và ống cấp liệu

- Ống xả liệu là nơi nguyên liệu đi ra sau một quá trình vận chuyển.

- Ống cấp liệu thì được thiết kế phù hợp để nguyên liệu đi vào trong gầu dễ dàng hơn và hạn chế bị tắc nghẹt.

Bên cạnh các bộ phận trên, gầu tải xích còn có những bộ phận khác như: Tủ điện điều khiển, bộ phận đỡ, sàn, công tắc tốc độ và bộ giám sát múc liệu. Ưu nhược điểm của gầu tải xích:

- Ưu điểm: Có thể vận chuyển hàng hóa, vật liệu lên cao theo phương thẳng đứng, với hiệu suất làm việc cao và tiết kiệm điện năng Không gây bụi bẩn và có tạp chất lẫn vào nguyên vật liệu.

Nó được sản xuất từ thép mạ kẽm khiến cho độ bền và tuổi thọ của gầu tải xích cao hơn Công suất của sản phẩm này khá lớn, có thể đạt từ 30-200m3/h Chính vì thế, chúng hoàn toàn có khả năng tải được các vật liệu nặng như than, quặng Lắp đặt dễ dàng, chiếm rất ít không gian, phù hợp với cả các doanh nghiệp có diện tích nhỏ và vừa.

- Nhược điểm: Không thể vận chuyển được các vật liệu cỡ lớn Năng suất làm việc hơi thấp vì gầu tải di chuyển khá chậm Giá thành hơi cao Kết cấu trọng lượng khá lớn nên hơi bất tiện khi di chuyển.

XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

C HỌN ĐỘNG CƠ

Chọn hiệu suất hệ thống:

Tính công suất cần thiết:

- Công suất bộ phận công tác:

- Công suất cần thiết động cơ:

   Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Số vòng quay của đĩa xích tải dẫn

  Chọn sơ bộ tỉ số của hệ thống:

5.5 25 ch x br u u u   Với: x 5 u  : Tỉ số truyền của bộ xích ( 2 5  ) br 5 u  : Tỉ số truyền của bánh răng (1,6 8  ) Bảng 3.2 [1]

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

25.39,3 982,5 sb ch ct n u n vòng phút

  Chọn động cơ điện: Động cơ điện có thông số phải thỏa mãn:

Tra bảng P1.3 [2] ta chọn: Động cơ 4A112MA6Y3 có:

Bảng 2.1: Bảng thông số động cơ

Kiểu động cơ Côn g suất (kW )

Vận tốc quay (vòng/phú t)

P HÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động: đc ch n 945 u 24,05 ct 39,3

Vậy tỷ số truyền của bộ truyền xích: ch x u 24, 05 u 4,81 u br 5

B ẢNG ĐẶC TÍNH

Phân phối công suất trên các trục (ct 3.11) [1]

Tính toán số vòng quay trên các trục: n1 = nđc = 945 (vòng/phút)

  n3 = nct = 39,3 (vòng/phút) Tính toán momen xoắn trên các trục:

Bảng 2.2: Bảng đặc tính Động cơ 1 2 3

Tỷ số truyền u ubr = 5 ux = 4,81

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC11 3.1 T ÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG

K ẾT CẤU BÁNH RĂNG

Hình dạng, kết cấu của bánh răng được xác định chủ yếu theo yếu tố công nghệ gia công và phương pháp chế tạo phôi bánh răng.

Vật liệu chế tạo bánh răng là thép Phương pháp chế tạo phôi là rèn Đường kính bánh răng ≤ 400 mm.

Góc nghiêng răng 12,84 o Đường kính vòng chia d1 và d2 (mm)

53,33 và 266,67 Chiều rộng vành răng b1 và b2 (mm) 69 và

Kích thước các phần tử:

Bánh răng thường có 3 phần: vành răng, mayo và đĩa nan hoa nối liền mayo và vành răng.

Vành răng : do chịu tải trực tiếp do răng truyền đến vì vậy cần phải đủ bền Mặt khác vành răng cũng phải dẻo để trại trọng phân bố đều dọc theo chiều dài răng Độ chính xác khi cắt răng chỉ có thể đạt được khi vành răng đủ cứng.

Với bánh răng trụ: 𝛿 = (2,5~4)m = (5 – 10) mm, chọn 𝛿 = 10 mm

Mayo: mayo của bánh răng được lắp vào trục và truyền momen xoắn trừ trục sang bánh răng hoặc ngược lại Để vị trí bánh răng trên trục không bị lệch (gãy nên đảo) và chiều dài mayo lớn hơn chiều dài then, ta lấy chiều dài mayo l = b.

Mayo cần đủ cứng và đủ bền, vì vậy, đường kính ngoài thường chọn bằng:

D = (1,5 ~ 1,8)d = (60 – 72) lấy D = 80,4 mm Đĩa nan hoa dùng để nối mayo với vành răng Ta chọn chiều dày đĩa như sau:

Bánh răng hình trụ: C ≈ (0,2 ~0,3)b = (12,8 – 19,2)mm

Ta chọn C = 14 mm Đường kính lỗ trên đĩa: 𝑑0 = (12~25)mm, ta chọn 𝑑0 = 16 mm Đường kính tâm lỗ: đối với răng trụ- 𝐷0 = 0,5(D + 𝐷𝑣) = 160,835 mm với 𝐷𝑣 = 𝑑𝑓2 - 2𝛿 = 260,42 – 2.10 = 241,67 mm

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG XÍCH

C HỌN LOẠI XÍCH

Công suất trên đĩa dẫn của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 2: P 2  2,661  kW  với số vòng quay đĩa dẫn là n 2 = 189 (vòng/phút)

Vì số vòng quay thấp nên ta chọn xích ống con lăn 1 dãy với tải tĩnh, làm việc êm, bôi trơn nhỏ giọt, làm việc 2 ca, trục đĩa xích điều chỉnh được, đường nối tâm trục hợp với phương ngang một góc 0 , chọn khoảng cách trục a   30 50   p c

Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:

Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức:

Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức (5.22) [1]:

K r - hệ số tải trọng động: nếu dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác dộng lên bộ truyền tương đối êm thì K d  1

K a - hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a   30 50   p c thì K a  1

K o - hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 60 thì K o  1

K dc – hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: nếu trục điều chỉnh được thì K dc  1

K b – hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn nhỏ giọt K b  1

K lv – hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc hai ca bằng 1,12

z  Chọn xích một dãy, cho nên K x  1.

Tính công suất tính toán P t (ct 5.25) [1]:

Theo bảng 5.4 [1], theo cột n 01  200 / vg ph ta chọn bước xích p c  19,05 mm

Theo bảng 5.2 [1], số vòng quay tới hạn tương ứng với bước xích 19,05mm là n th  900 vg ph / , nên điều kiện n n  th được thỏa.

Xác định vận tốc trung bình v của xích theo công thức (5.10) [1]:

Tính toán kiểm nghiệm bước xích p c theo công thức (5.26) [1] với  p 0  chọn theo bảng 5.3 [1] là 30MPa :

Do p c  19, 05 nên điều kiện trên được thỏa.

Chọn khoảng cách trục sơ bộ a   30 50   p c  40.19, 05 762  mm

Số mắt xích X theo công thức (5.8) [1]:

Tính chính xác khoảng cách trục theo công thức (5.9) [1]:

 ể tránh xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần giảm khoảng cách trục Bình thường, ta giảm a một đoạn (0,002 ÷ 0,004) a = 2,39 ÷ 4,77 (mm).

Số lần va đập xích trong 1 giây:

Theo bảng (5.6) [1] với bước xích p c  25, 4 mm ta chọn [i] = 25.

K IỂM TRA XÍCH THEO HỆ SỐ AN TOÀN THEO CÔNG THỨC (5.28) [1]

Tải trọng phá hủy Q = 33,3kN = 33300 N (tra theo phụ lục 4.1 [3] với bước xích p c  25, 4 mm ).

Lực căng do lực ly tâm gây nên xác định theo công thức (5.16) [1]:

Lực căng ban đầu của xích F 0 xác định theo công thức (5.17) [1]:

Tính lực tác dụng lên trục theo công thức(5.19) [1]:

X ÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐĨA XÍCH

Đường kính vòng chia theo công thức (5.1) [1]:

   Đường kính vòng đỉnh theo công thức (5.2) [1]:

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) [2]: Đĩa xích 1:

K r  - hệ số ảnh hưởng số răng xích (với z 1  19) đ 1

K  – hệ số tải trọng động (tải tĩnh, làm việc êm) d 1

K  – hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy.

Lực va đập trên m dãy xích

 ) module đàn hồi (E của thép 45 là 210.10 3 )

A = 106 mm 2 diện tích của bản lề (bảng 5.12 [2])

   do đó ta chọn thép 45 tôi HRC45 có [ H 1 ] = 800MPa để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 Đĩa xích 2:

K  - hệ số ảnh hưởng số răng xích (với z 2  90) đ 1

K  – hệ số tải trọng động (tải tĩnh, làm việc êm) d 1

K  – hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy.

Lực va đập trên m dãy xích

 ) module đàn hồi (E của thép 45 là 210.10 3 )

A = 106 mm 2 diện tích của bản lề (bảng 5.12 [2])

   do đó ta chọn thép 45 tôi cải thiện HB210 có [ H 1 ] = 600MPa để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XÍCH TẢI GẦU

T HÔNG SỐ ĐẦU VÀO

Chọn thiết kế gầu xích tải có:

Năng suất của xích tải gầu: Q = 120 (T/h)

Bảng 5.1: BẢNG ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU Đặc tính của vật liệu

Ví dụ về vật liệu tiêu biểu Kiểu gầu Loại gầu Hệ số điền đầy gầu

Vật liệu dạng cục trung bình và lớn , ít mài mòn (a

Gầu tải có tốc độ chậm, dỡ tải tư do, tự chảy

Gầu có góc nhọn với các dẫn hướng ở thành bên

Tỷ trọng vật liệu (than đá):    1 1,7 /  T m 3  Chọn 1,5

T ÍNH TOÁN XÍCH TẢI GẦU

Dung tích của gầu cần thiết trên một đơn vị chiều dài (ct8.2) [5]:

  : Hệ số điền đầy gầu

Tra bảng 11.2 [5] ta chọn gầu có thống số:

Bảng 5.2: BẢNG THÔNG SỐ GẦU TẢI

Gầu có dẫn hướng ở thành bên Số lượng xích

Trọng lượng của một gầu chế tạo bằng thép tấm dày  3,5 mm là G  7,8 kG

Kích thước và trọng lượng của gầu: Chiều rộng B = 350 mm; tầm với A = 215 mm; chiều cao h = 130 mm; k

Số gàu được sử dụng:

38 n  (gầu) Bảng 5.3: BẢNG THÔNG SỐ GẦU TẢI

Số lỗ (mm) Đường kính lỗ (mm)

Hình 5.1: KÍCH THƯỚC GẦU CÓ GÓC NHỌN VỚI CÁC DẪN HƯỚNG Ở THÀNH BÊN

T ÍNH CHỌN XÍCH KÉO

Trọng lượng vật liệu trên một mét dài:

  Trọng lượng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của xích gầu (6.5) [5]:

  k = 0,6 0,8  – Dùng cho băng chuyền 2 dây xích

Tải trọng tác dụng lên một gầu:

Lực cản múc hàng là:

W  q k   kG m 3 k  : Hệ số múc 1kg hàng

Công suất cần thiết trên trục truyền động để xích làm việc (ct2.16) [5]:

   : đối với xích con lăn tựa trên ổ lăn Lực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích:

N=2,1: Công suất cần thiết trên trục truyền động để xích làm việc v = 0,72: vận tốc xích tải.

Chọn đĩa xích 160B với số răng 11 có các thông số như sau

BẢNG 5.4: BẢNG THÔNG SỐ ĐĨA XÍCH

Số lượn g răng Đường kính đỉnh răng Đường kính vòng chia Đường kính lỗ Đường kính moay ơ

Xác định lực căng của bộ phận kéo bằng phương pháp đi vòng chu vi:

Lực cản chuyển động của một gầu:

Lực căng nhỏ nhất của nhánh làm việc với điều kiện đảm bảo ổn định của gầu theo công thức (2.73) [5] Đối với băng gầu dùng xích, ta có:

Ta chọn: S 1  S min  268 Lực căng điểm 2:

W m  kG: Lực cản múc hàng

1, 03 1, 05 k q   chọn k q  1, 04 : Hệ số lực căng của lực kéo bộ phận kéo do lực cản tại chi tiết quay

S  kG: Lực căng tại điểm 1 Lực căng điểm 3:

S  kG: Lực căng tại điểm 2 q = 46,3 kG: Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng

27,78 q b  kG/m: Tải trọn trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của gầu.

Lực căng tính toán của bộ phận kéo: tt max d

S max S  kG: lực căng tại điểm 3

S đ : Tải trọng động trên xích

H = 6 (m): Chiều cao xích tải gầu z = 11 : Số răng đĩa xích truyền động tc 0,32 a  : Bước gầu g = 9,81 ( g m / 2 ): Gia tốc trọng trường q = 46,3 (kG/m): Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng

: Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của phần hành trình của gầu

1 1,5 k  : Hệ số quy đổi khối lượng

Tải trọng phá hủy của xích không được nhỏ hơn:

8 10 k   : hệ số dự trữ độ bền xích, chọn k =9

Chọn xích con lăn bước đôi – có tay gá có bộ thông số sau:

Hình 5.3: Xích con lăn bước đôi

Bảng 5.4: BẢNG THÔNG SỐ XÍCH TẤM ỐNG CON LĂN

Bước xích P Độ dày má xích W Đường kính con lăn R d L

Chọn bulong gầu tải M8 ứng với 4 lỗ trên mỗi gầu.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

T RỤC 1 VÀ TRỤC 2

6.1.1 Tính toán và thiết kế trục:

Chọn vật liệu là thép C45 Các thông số:

Giới hạn chảy: σch = 343 MPa Ứng suất uốn cho phép: [σ] = 65 MPa Ứng suất xoắn cho phép: chọn sơ bộ [τ] = 30 MPa] = 30 MPa

Chọn sơ bộ đường kính: Đường kính tính toán sơ bộ:

Tra bảng 10.2 tài liệu [2] ta chọn sơ bộ đường kính trục và bề rộng ổ lăn theo tiêu chuẩn: Đường kính đầu trục vào của hộp giảm tốc 1 được lắp bằng khớp nối với trục của động cơ nên tối thiểu phải lấy bằng d1= (0,8÷1,2) dđc, dđc với kính trục động cơ điện tra từ Bảng P.14 tài liệu [2] Do đó với kiểu động cơ 4A112M ta có dđc = 32 mm, do đó d1= (0,8÷1,2).32 = (25,6÷38,8) Vậy ta chọn d1= 30 mm.

Theo bảng 10.2 tài liệu [2] chọn b1 = 19 mm, b2 = 21 mm

Tính toán phác thảo kích thước trục:

Theo Bảng 10.3 tài liệu [2], ta chọn được các khoảng cách:

Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong hộp giảm tốc hoặc giữa các chi tiết quay k1

Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong hộp giảm tốc: k2 = (5 ÷15) mm,

Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = (10÷20) mm,

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = (15÷20) mm,

Trục 1: Chọn k1 = 10, chọn k 2  5, chọn k3 = 19, chọn hn = 19

Chọn l m 12  72 mm : chiều dài đoạn nối trục

Chọn l m 13  69 mm do b1 = 69 mm: chiều dài mayơ bánh răng trụ dẫn l12= 0,5.(lm12 + b1) +k3 + hn = 0,5.(72 + 19) + 19 + 19 = 84 mm l13= 0,5.(lm13 + b1) +k1 + k2 = 0,5.(69 + 19) + 10 + 5 = 59 mm l11= 2l13 = 118 mm

Trục 2: Chọn k1 = 11,5, chọn k 2  5, chọn k3 = 19, chọn hn = 19

22 1, 2 1,5 2 42 52,5 l m   d  Chọn l m 22  51 mm : chiều dài mayơ đĩa xích

Chọn l m 23  64 mm : chiều dài mayơ bánh răng trụ l22= 0,5(lm22 + b2) + k3 + hn = 0,5(51 + 21) + 19 + 19 = 74 mm l23= 0,5(lm23 + b2) + k1 + k2 = 0,5(64 + 21) + 11,5 + 5 = 59 mm l21= 2l23 = 118 mm

Lực tác dụng lên trục

Lực do nối trục đàn hồi gây ra

Lực vòng do bộ truyền xích gây ra: Frx = 2684,34 N

Xác định đường kính trục:

Mô men uốn tổng tại các tiết diện:

Mô men tổng tại các tiết diện:

M  M  T    Nmm Đường kính các đoạn trục

Chọn d D 1  30 mm cho giống với tiết diện lắp ổ lăn tại B

Mô men uốn tổng tại các tiết diện:

Mô men tổng tại các tiết diện:

M  M  T    Nmm Đường kính các đoạn trục

Chọn d D 2  35 mm cho giống với tiết diện lắp ổ lăn tại B

Kiểm nghiệm về độ bền mỏi.

Chọn   s  3 : hệ số an toàn cho phép, như vậy không cần kiểm tra độ cứng của trục

Giới hạn mỏi uốn cho phép của Thép Cacbon:

      Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng mj 0

Hệ dẫn động quay 1 chiều:

T là momen xoắn tại tiết diện j (Nmm)

W : là momen cản xoắn tại tiết diện j

Hệ số ảnh hưởng của trị số trung bình đến độ bền mỏi, bảng 10.7 tài liệu [2]

  : Bề mặt trục được tăng bền bằng cách thấm Cacbon

K   K   : Trục có rãnh then cắt bằng dao phay ngón

  : Tra trong bảng 10.4 tài liệu [1]

Trụ Vị trí Then Wj W0j s c b h t  1      a  a  m s  s 

Tất cả các hệ số an toàn trong bảng đều lớn hơn [s] = 3 Như vậy các trục thỏa điều kiện bền mỏi của trục.

Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh

Như vậy các trục thỏa điều kiện bền tĩnh của trục

Chọn nối trục vòng đàn hồi:

Moment xoắn tại trục 4 là: T 4  920020 Nmm

Tra bảng 16.10a tài liệu [2] ta có các thông số nối trục như sau:

Bảng 16.10b tài liệu [2] ta có thông số vòng đàn hồi:

Kiểm tra sức bền dập

 d  = 4 MPa: Ứng suất dập cho phép của vòng cao su k =2 : Hệ số chế độ làm việc (bảng 16.1 tài liệu [2])

Vậy trục thỏa bền dập

Kiểm tra sức bền chốt

[σF] = (60 ÷ 80) MPa - ứng suất uốn cho phép của chốt Chọn [σF] = 80 MPa

- chiều dài ống cao su.

Vậy chốt thỏa điều kiện bền

T RỤC 3 VÀ 4

Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 có thông số như bảng sau

Bảng 10.1 Cơ tính vật liệu chế tạo trục

Ký hiệu thép Đường kính trục không lớn hơn Độ rắn không nhỏ hơn σ b

Có ứng suất uốn cho phép là     70 MPa (bảng 10.2) [1]

Ta xác định sơ bộ đường kính các trục:

Ta lấy giá trị đường kính các trục trị số nhỏ đối với trục vào và trục ra Dựa vào bảng 10.2 tài liệu [1], ta chọn sơ bộ đường kính trục và bề rộng ổ lăn theo tiêu chuẩn:

Xác định kích thước dọc trục

Khoảng cách từ các ổ trên đĩa xích:

2 1, 2 1,5 2 70 l   d  mm : là chiều dài may-ơ đĩa xích.

8 15 10 x    mm w = 80 mm: Tra theo bảng 10.3 [1]

D = 200 mm: khoảng cách giữa 2 đĩa xích

Phân tích lực tác dụng lên bộ trục

Lực tác dụng từ đĩa xích 1:

Lực tác dụng từ đĩa xích tải:

K  do xích tải thẳng đứng

Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục

Xét mặt phẳng Oyz ta có:

Từ hai phương trình trên ta có thể xác định được:

Xét mặt phẳng Oxz ta có:

Từ hai phương trình trên ta có thể xác định được:

 Đường kính các đoạn trục:

Theo bảng 10.2 tài liệu [1], với d  50 mm , ta chọn     70 MPa

Momen tương đương tại tiết diện j:

Ta nhận thấy trên trục này thì tiết diện nguy hiểm nhất là tại vị trí D

Khi đó theo kết cấu:

Lực tác dụng từ đĩa xích tải:

K  do xích tải thẳng đứng

Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục

Xét mặt phẳng Oyz ta có:

Từ hai phương trình trên ta có thể xác định được:

Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm:

Nhận thấy trục 4 chỉ chịu lực từ xích tải có chiều thẳng đứng (chiều y) vì vậy, để dễ lắp ráp và đồng bộ 2 trục, ta có thể thiết kế trục 4 dựa trên kết cấu trục 3.

Từ trục 3 ta có thể thiết kế trục 4 theo kết cấu:

Thông số của then được tra theo Bảng 9.1a tài liệu [2].

Then sử dụng ở đây là then bằng.

Trong đó: l l – chiều dài làm việc của then, đối với then đầu tròn l l   l b

2 0, 4 t  h - độ sâu rãnh then trên mayơ

 d  ứng suất dập cho phép

T – momen xoắn trên trục d – đường kính trục tại vị trí sử dụng then

Then tại B và C (Trục 3 và 4) ta có:

Theo bảng 9.1 tài liệu [2] ta có:

Trục có một then, với đường kính d = 50 mm, ta chọn then có chiều rộng b = 14 mm; chiều cao h =9 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t  5,5 mm , chiều sâu rãnh then trên may ơ t 1  3,8 mm

Chọn chiều dài l của then theo tiêu chuẩn l = 56 mm.

Kiểm tra then theo độ bền dập:

Kiểm tra then theo độ bền cắt:

Then tại E (trục 3) ta có:

Trục có một then, với đường kính d = 40 mm, ta chọn then có chiều rộng b = 12 mm; chiều cao h

= 8 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t = 5 mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t 1 = 3,3 mm.

Chọn chiều dài l của then theo tiêu chuẩn l = 40 mm

Kiểm tra then theo độ bền dập:

Kiểm tra then theo độ bền cắt:

Kiểm nghiệm về độ bền mỏi

Ta xác định được trên trục 3 vị trí nguy hiểm là vị trí C, tại vị trí không có lực dọc trục nên ứng suất pháp tại tiết diện này thay đổi theo chu kỳ đối xứng với biên độ:

Trong đó M C  M CX 2  M CY 2  268, 434 Nm Ứng suất xoắn:

Trong đó momen cản xoắn:

   Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay một chiều:

Tại tiết diện C có lắp ổ lăn Theo bảng 10.9 tài liệu [1] ta chọn K   2, 4, K   1,8 với   b 785 MPa Theo bảng 10.4 tài liệu [1] ta chọn    0,84,    0,78

Hệ số ψ   0,05, ψ   0, 02 tra theo hình 2.11 tài liệu [1]

Xác định hệ số an toàn tại B theo công thức:

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện C của trục 3 được đảm bảo.

Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh: Để phòng trục bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc bị gãy khi bị quá tải đột ngột, ta cần kiểm nghiệm trục theo điều kiện

   qt Ứng suất cho phép khi quá tải   qt 0,8  ch  0,8.540 432  MPa

Như vậy các trục thỏa điều kiện bền tĩnh của trục

TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN, Ổ TRƯỢT

T ÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC CẶP Ổ LĂN CHO TRỤC 1

Thông số ban đầu: Đường kính trong: d1= 30 mm

Tốc độ quay: n = 945 vòng/ phút

Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải tĩnh

Lực hướng tâm tại ổ lăn:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ D:

Sơ đồ bố trí ổ lăn:

7.1.1 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Do F aD 1  F nênF sD 1 aD 1  F SD 1  203,89 N

Tra bảng 11.4, ta có: X 0, 4; Y 0, 4cot 0, 4cot14,036 1, 6 ,

Tải trọng quy ước trên ổ

Kt = 1 : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ

Kσ = 1,2 : Hệ số ảnh hưởng đặc tính tải trọng (tra bảng 11.2)

Q  Q nên ta tính toán ổ theo thông số tại B1

Thời gian làm việc của ổ đũa côn: Lh = 19200 giờ

Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

Như vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải.

7.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: Đối với đũa côn tra bảng 11.6 tài liệu [1] ta có

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh.

T ÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC CẶP Ổ LĂN CHO TRỤC 2

7.2.1 Thông số ban đầu: Đường kính trong: d1= 35 mm

Tốc độ quay: n = 189 vòng/ phút

Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải tĩnh

Trục 2 chịu tải trọng lớn và cố định chính xác vị trí của trục theo phương dọc trục nên ưu tiên dùng ổ đũa côn.

Lực hướng tâm tại ổ lăn:

Sơ đồ bố trí ổ lăn:

7.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Xét tỉ số (V=1 do vòng trong quay)

Tra bảng 11.4, ta có: X 0, 4; Y 0, 4cot 0, 4cot14,036 1, 6

Tải trọng quy ước trên ổ

Kt = 1 : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ

Kσ = 1,2 : Hệ số ảnh hưởng đặc tính tải trọng (tra bảng 11.2)

Q  Q nên ta tính toán ổ theo thông số tại B2

Thời gian làm việc của ổ đũa côn: Lh = 19200 giờ

Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

L   triệu vòngKhả năng tải động:

Như vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải.

7.2.4 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: Đối với đũa côn tra bảng 11.6 tài liệu [1] ta có

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh.

T ÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC CẶP Ổ LĂN CHO TRỤC 3, 4

Số vòng quay: n 1  39,3 ò v ng ph t / ú Đường kính vòng trong: d  45 mm

Thời gian làm việc của ổ: 4 năm (làm việc 2 ca, 300 giờ/năm, 8 giờ/ca)

1 –Ta chọn trước là ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục với đường kính trong d = 45 mm

2 – Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C:

Vì F rD  F rA nên ta tính toán để chọn ổ tại vị trí B

3 – Chọn các hệ số K   1,1, K t  1 và V  1

6 – Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay:

7 – Khả năng tải động tính toán:

Trong đó m  3 đối với ổ bi

8 – Theo phụ lục (9.1) [3] ta chọn ổ đỡ có C lớn hơn C tt là ổ bi đỡ 1 dãy cỡ siêu nhẹ, vừa có kí hiệu là

Bảng 7.1: BẢNG THÔNG SỐ Ổ LĂN

, d mm D mm, B mm, r mm, C kN, C kN 0 ,

Khi đó tuổi thọ được xác định theo công thức:

Tuổi thọ tính bằng giờ:

9 – Kiểm tra khả năng tải tĩnh

Theo bảng 11.6 tài liệu [1] đối với ổ bi đỡ ta có X 0  0,6, Y 0  0,5

Tải trọng tĩnh quy ước Q 0 là giá trị sau:

Vậy ổ thỏa khả năng tải tĩnh.

10 – Số vòng quay tới hạn của ổ:

Theo bảng 11.7 tài liệu [2] với ổ bi đỡ được bôi trơn bằng mỡ ta có tích số

  Đường kính vòng tròn qua tâm các con lăn:

56,5 pw gh pw n D n vòng phút

Với số vòng quay n 1  39,3 vòng phút /  [ n gh ] nên ổ thỏa mãn điều kiện vòng quay giới hạn.

Tương tự chọn ổ lăn cho trục 4 là ổ bi đỡ 1 dãy cỡ siêu nhẹ, vừa có kí hiệu là 1000909.

THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BULONG

C HỌN THÂN MÁY

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận của máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi. Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là khối lượng nhỏ và độ cứng cao.

Vật liệu chế tạo vỏ hộp là gang xám, GX15-32.

Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các trục để lắp các chi tiết thuận tiện và dễ dàng hơn Bề mặt ghép song song với mặt đế.

Mặt đáy hộp nghiêng một góc từ 3° về phía lỗ tháo dầu nhằm thuận tiện hơn trong việc tháo dầu: dầu bôi trơn được thay thế sạch sẽ, tăng chất lượng làm việc cho hộp giảm tốc.

Bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân được cạo sạch hoặc mài để lắp sít, khi lắp có một lớp sơn mỏng hoặc sơn đặc biệt.

Xác định kích thước vỏ hộp

Tên gọi Biểu thức tính toán

Thân hộp, δ Nắp hộp, δ1 δ = 0.03a + 3 = 7,8 chọn δ = 9 mm δ1 = 0,9 δ = 8,1 mm Gân tăng cứng:

Chiều dày gân, e Chiều cao, h Độ dốc e = (0,8÷1) δ = (7,2÷

9).,chọn e = 8 mm h ≤ 5 δ = 5.9 45mm, chọn h = 45 mm khoảng 2 ° Đường kính:

Bulong ghép nắp bích và thân, d3

Vít ghép nắp cửa thăm, d5 d1 > 0,04.a + 10 0,04.160 +10 = 16,4 mm

(> 12 mm), chọn d1 20 mm d2 = (0,7÷ 0,8) d1 (14 ÷ 16), chọn d2 = 16 mm d3 = (0,8÷ 0,9) d2 (12,8 ÷ 14,4), chọn d3 = 14 mm d4 lấy theo bảng 18-

2 tài liệu [2] d5 = (0,5÷ 0,6) d2 (8 ÷ 9,6) chọn d5 = 8 mm Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp S4

Bề rộng bích nắp và thân, K3

Chiều dày khi không có phần lồi, S1

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q

= 72 mm Khe hở giữa các chi tiết Giữa bánh răng với thành hộp, Δ Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp, Δ1

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau, Δ2 Δ ≥ 1,2 δ = 10,8, chọn Δ = 15mm Δ1 ≥ (3 ÷ 5).δ =(27 ÷ 45), chọn Δ1= 30 mm Δ2 ≥ δ = 9 mm, lấy Δ2 = 10 mm

Chọn sơ bộ L = 550 mm và B = 300 mm (L,B là chiều dài và rộng của hộp.) Kích thước gối trục: đường kính ngoài D3 và đường kính tâm lỗ vít D2

Tâm lỗ bulong cạnh ổ: E2 và C

Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ, K2

8.1.2 Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp

Mặt ghép giữa nắp và than nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục lỗ trụ (đường kính D) lắp ở trên nắp và than hộp được gia công đồng thời để đảm bảo vị trí trương đối của nắp và than trước và sau khí gia công cũng như lắp ghép, dùng 2 chốt định vị, khi xiết bulong không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và than), do đó loại trừ được một trong những nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng.

Ta dùng chốt định vị hình côn có các thông số chọn từ bảng 18-4b tài liệu [2]: d c l

Che chắn ổ lăn khỏi bụi từ bên ngoài

Làm bằng vật liệu GX15-32

Kết cấu các nắp ổ trong hộp giảm tốc, bảng 18.2 (tài liệu [4]):

Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào trong hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm, cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có lắp thêm nút thông hơi Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18-5 tài liệu [2] như sau:

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm.

Kích thước nút thông hơi tra bảng 18-6 [2]:

Sau một thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi và do hạt mài) hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu.

Kết cấu và kích thước của nút tháo dầu tra trong bảng 18-7 tài liệu [2] (nút tháo dầu trụ) như sau:

Que thăm dầu Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu.

Dùng để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc

Chiều dày: S = (2 ÷ 3)𝛿 = (18 ÷ 27) mm, chọn S = 27 mm Đường kính lỗ vòng móc: d = (3 ÷ 4)𝛿 = (27 ÷ 36) mm, chọn d = 27 mm

Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ Những chất này làm cho ổ chóng bị mài mòn và bị hoen gỉ Ngoài ra vòng phớt còn để phòng dầu chảy ra ngoài Tuối thọ ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào vòng phớt.

Vòng phớt được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng Tuy nhiên có đặc điểm là chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao.

Vòng chắn dầu: Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp.

8.2 Các chi tiết ngoài hộp giảm tốc

Vỏ gầu tải xích: Khung gầu gải xích có tác dụng đảm bảo an toàn cho máy và người làm việc xung quanh, ngoài ra giới hạn được diện tích phần vật liệu bị rơi ra Sử dụng vỏ gầu tải được làm bằng thép và được cấu thành từ những mảnh ghép bằng thép có kích thước: 362 x 810 x 500

Tổng kích thước vỏ gầu tải: 362 x 810 x 9000

Gối đỡ trục cho trục 3: Chọn 2 gối đỡ trục UCP 200 có đường kính trong d = 45 mm

Gối đỡ trục cho trục 4: Chọn 2 gối đỡ trục UCT 200 có đường kính trong d = 45 mm, được sử dụng cùng với bulong M18 để tăng xích

Chọn thanh thép nâng đỡ gối trục:

- 4 thanh thép U100 nâng đỡ cho gối trục 3 có kích thước:

+ Khối lượng 1m chiều dài: 9.36 (kg)

+ Sai lệch cho phép về chiều cao: ±2.0 (mm)

+ Sai lệch cho phép về chiều rộng chân: ±2.0 (mm)

+ Sai lệch cho phép về khối lượng chiều dài: ± 3.0 – 5.0 (%)

- 2 thanh thép bắt ngang mỗi 2 thanh thép chữ U có kích thước: 100 x 8 (mm) và dài 800 mm, được hàn với thanh thép chữ U.

- 2 thanh thép U100 có chiều dài 3m nâng đỡ cho gối đỡ trục 4 và bộ tăng xích

- Bulong nền cho hệ thống truyền động: 14 bulong – đai ốc M20

- Bulong nối bệ đỡ động cơ với thanh thép U và cố định động cơ, hộp giảm tốc vào bệ đỡ: 25 bulong- đai ốc M16

- Bulong cố định gối đỡ trục UCP: 4 bulong – đai ốc M8

Dựa theo bảng phụ lục sách vẽ cơ khí tập 1, Trần Hữu Quế

Bulong nền: d1 = 20 mm, l0 = 46 mm, chọn M 20 60 

Bulong cạnh ổ: d2 = 16 mm , l0 = 38 mm, chọn M 16 45 

Bulong ghép nắp bích và than: d3 = 14 mm, l0 = 34 mm, chọn M 14 40 

Vít ghép nắp ổ chọn M6 và M8

Vít ghép nắp cửa thăm : d5 = 8 mm, chọn M8

Ta có bảng tổng kết sau:

B ẢNG TỔNG KẾT BULÔNG

Vòng trong ổ lăn chịu tải hoàn toàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vòng ổ không trượt trên bề mặt trục khi làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dôi, tạo điều kiện mòn đều ổ (trong quá trình làm việc nó sẽ quay và làm mòn đều).

Vòng ngoài của ổ lăn không quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ để ổ có thể di chuyển dọc trục khi nhiệt độ tăng trong quá trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7.

Lắp ghép bánh răng trên trục:

Bánh răng lắp trên trục chịu tải vừa, tải trọng tĩnh, làm việc êm, ta chọn kiểu lắp ghép H7/k6

Lắp ghép nắp ổ và thân hộp: Để dễ dàng cho việc tháo lắp và điều chỉnh, ta chọn kiểu lắp lỏng H7/e8.

Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục: Để dễ dàng cho tháo lắp, ta chọn kiểu lắp trung gian H7/Js6

Lắp chốt định vị: Để đảm bảo độ đồng tâm và không bị sút, ta chọn kiểu lắp chặt P7/h6

Theo chiều rộng, chọn kiểu lắp trên trục là P9/h9 và kiểu lắp trên bạc là Js9/h9 Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then là h11.

Theo chiều dài, sai lệch giới hạn kích thước then là h14.

EI (𝜇𝑚) es (𝜇𝑚) ei (𝜇𝑚) Độ dôi lớn nhất Độ hở lớn nhất

Bánh răng trụ bị dẫn

40 H7/k6 +25 0 +18 +2 18 23 Đĩa xích tải 50 H7/k6 +25 0 +18 +2 18 23 ổ lăn d ổ vòng ngoài

DUNG SAI LẮP GHÉP

Vòng trong ổ lăn chịu tải hoàn toàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vòng ổ không trượt trên bề mặt trục khi làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dôi, tạo điều kiện mòn đều ổ (trong quá trình làm việc nó sẽ quay và làm mòn đều).

Vòng ngoài của ổ lăn không quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ để ổ có thể di chuyển dọc trục khi nhiệt độ tăng trong quá trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7.

Lắp ghép bánh răng trên trục:

Bánh răng lắp trên trục chịu tải vừa, tải trọng tĩnh, làm việc êm, ta chọn kiểu lắp ghép H7/k6

Lắp ghép nắp ổ và thân hộp: Để dễ dàng cho việc tháo lắp và điều chỉnh, ta chọn kiểu lắp lỏng H7/e8.

Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục: Để dễ dàng cho tháo lắp, ta chọn kiểu lắp trung gian H7/Js6

Lắp chốt định vị: Để đảm bảo độ đồng tâm và không bị sút, ta chọn kiểu lắp chặt P7/h6

Theo chiều rộng, chọn kiểu lắp trên trục là P9/h9 và kiểu lắp trên bạc là Js9/h9 Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then là h11.

Theo chiều dài, sai lệch giới hạn kích thước then là h14.

EI (𝜇𝑚) es (𝜇𝑚) ei (𝜇𝑚) Độ dôi lớn nhất Độ hở lớn nhất

Bánh răng trụ bị dẫn

40 H7/k6 +25 0 +18 +2 18 23 Đĩa xích tải 50 H7/k6 +25 0 +18 +2 18 23 ổ lăn d ổ vòng ngoài

Trục IV 45 H7/k6 +25 0 +18 +2 18 23 bxh Then (trục)

Then (bánh răng + bánh xích + nối trục)

Bánh răng trụ bị dẫn

10x8 Js9/h9 +18 -18 0 -36 18 18 Đĩa xích bị dẫn

Vòng chắn dầu trục và chốt định vị

Chốt định vị- vỏ hộp d = 6 P7/h6 -8 -20 0 -8 20 0