Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền xích .... 10 CHƯƠNG III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG , NGHIÊNG .... XÁC ĐINH CHIỀU VÀ TRỊ SỐ CỦA CÁC LỰC TỪ CHI TIẾT QUAY TÁC DỤNG LÊN TRỤ
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỈ S Ố TRUY Ề N
Chọn động cơ điện
Hiệu suất của hệ thống: η ch = η x η kn η br 3 η ol 4
Tra bảng 3.3 trang 96 sách CCTKM có hiệu suất của các bộ truyền ổ là: η x = 0.96 ; η kn = 0.99 ; η br =0.97; η ol =0.99 từ đó suy ra: η ch = 0.96 × 0.99 × 0.97 3 × 0.99 4 = 0.834
Công suất cần thiết trên trục động cơ:
Số vòng quay của trục tang trống băng tải: nct = 60000.𝑣
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb=nct.ut (1) Trong đó: ut =uhgt.ux
Theo bảng 2.4 (1) có tỷ số truyền dùng trong các bộ truyền trong hệ là: u hgt = 10 và ux = 2
Từ (1) suy ra nsb = 47,7.10.2 = 954 (v/ph)
➢ Chọn động cơ: Với công suất động cơ điện 6.934 kW và số vòng quay n4 v/p, từ bảng P1.3 ta chọn động cơ kiểu 4A132M6Y3
Các số liệu thực tế:
Công suất của động cơ: 7.5 (kW)
Số vòng của động cơ: 968 (v/p)
Phân ph ố i T ỉ s ố truy ề n
Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:
Phân phối tỷ số truyền của hệ thống dẫn động:
Công su ấ t, Mô-men xo ắ n và s ố vòng quay các tr ụ c
Số vòng quay của các trục: n1 = 𝑛 đ𝑐
Tính toán công suất trên trục:
Pct = 𝑃𝑙𝑣 = 6.75 kW Moment xoắn tại các trục:
Ta có bảng hệ thống truyền động:
Trục Động cơ I II III Công tắc
T K Ế B Ộ TRUY Ề N XÍCH
Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền xích
• Thông số đầu vào: công suất 𝑃 3 = 6.084 kW;
• Số vòng quay 𝑛3= 47.7 vg/ph; tỷ số truyền u = 2.79
• Bánh răng sơ bộ của đĩa xích dẫn:
• Các hệ số điều kiện sử dụng xích theo công thức:
𝐾 𝑎 = 1 (hệ số xét đến chiều dài của xích)
• Công suất tính toán Pt theo công thức:
Theo giá trị 𝑃 𝑡 trên, tra bảng (5.4) ta chọn bước xích 𝑃 𝑐 = 50.8
• Kiểm nghiệm bước xích theo công thức sau:
Do 𝑃 𝑐 = 50.8 nên điều kiện trên được thỏa
• Chọn khoảng trục sơ bộ từ a@.50.8 32 mm Xác định số mắt xích X theo công thức:
• Sau khi chọn số mắt xích, phải tính lại khoảng cách trục a theo công thức: a = 0.25𝑝 𝑐 [X- 𝑧 1 +𝑧 2
Ta chọn a 10mm (giảm khoảng cách trục (0.002÷ 0.004)𝑎
• Kiểm tra xích theo hệ số an toàn: s = 𝑄
Từ (3),(4) suy ra s = 36.9 V ậ y s > [s] b ộ truy ền xích đả m b ả o b ề n
• Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây theo công thức: i = 4𝑣
• Lực tác dụng lên trục theo công thức:
Với Km=1.15 khi góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40°
• Đường kính vòng chia đĩa xích
• Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
Bảng thông số của xích
Thông số Độ lớn Đơn vị
KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ (THẲNG , NGHIÊNG)
Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế, ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau Chọn vật liệu nhóm I, tra theo bảng 6.1 ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và bị động như sau:
Vật liệu Nhiệt luyện b ](MPa) ch (MPa) Độ rắn HB
Bánh chủđộng Thép 45 Tôi cải thiện 580 580 241÷285
Bánh bị động Thép 45 Tôi cải thiện 750 450 192÷240
• Độ rắn bánh răng nhỏ( Bánh chủ động) là HB1: 245 HB
• Độ rắn bánh răng lớn( Bánh bị động) là HB2: 230 HB
Xác định ứng suất cho phép
Giới hạn mỏi tiếp xúc tương đương
Số chu kì làm việc cơ sở:
Số chu kì làm việc tương đương:
Nên ta có hệ số tuổi thọ: 𝐾 𝐻𝐿1 = 𝐾 𝐻𝐿2 = 𝐾 𝐹𝐿1 = 𝐾 𝐹𝐿2 = 1
Chọn giới hạn mỏi uốn:
𝜎𝑂𝐹2 𝑙𝑖𝑚 = 1,75 HB2 = 1,75.230 = 402𝑀𝑃𝑎 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Giá trịứng suất tính toán:
=> [𝝈 𝑯 ] = 𝟒𝟒𝟔, 𝟎𝟖𝑴𝑷𝒂 Ứng suất uốn cho phép tính theo công thức sau:
Tính toán b ộ truy ền bánh răng cấ p nhanh
3.1.Xác định khoảng cách trục sơ bộ
Theo công thức 6.15a tài liệu [I] ta có: aw = Ka (u1 + 1) √ [σ T H 1 ] 2 K u Hβ 1 ba
- Ka = 43: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (bảng 6.5)
- T1 = 136220 (Nmm): momen xoắn trên trục bánh chủ động
2 = 0.687 Ứng với 𝜓 𝑏𝑑 vừa chọn tra bảng 6.7 sơ đồ 3 ta có: 𝐾 𝐻𝛽 = 1,06
➢ Với kết quả a w tính được ta chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn là a w = 180 mm
3.2.Xác định các thông sốăn khớp
• Môđun răng mn = (0,01 ÷ 0,02)aw = (1,6 ÷ 3,2) mm, theo bảng trị số tiêu chuẩn ta chọn mn = 2(mm)
• Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β = 30 0 (30 0 ≤𝛽 ≤ 40 0 )
• Số răng bánh nhỏ là: z1 = 2.a w cos β m n (u 1 +1) = 2.180.cos30 0
• Số răng bánh lớn: z2 = u1.z1 = 3,58.28= 121.72 => L ấ y z 2 2 (răng)
• Do đó tỉ số truyền thực: u1= z 2 z 1 = 108
• Tính lại Góc nghiêng răng: β = arccos m n (u 1 +1)z 1
3.3.Kiểm nghiệm răng vềđộ bền tiếp xúc
- ZM = 196 MPa 1/2 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
- ZH: hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc, theo công thức ta có:
ZH = √ sin2α 4cosβ b tw = √ sin (2.22,96) 4.cos30.8 = 2.187
Với: ∝t = ∝𝑤= arctg[ tg ∝ cos β ] = arctg[ tg20 cos30.8]= 22.96
- Zε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:
▪ Hệ số trùng khớp dọc: ɛ b = b w sin (β) m n π = a w ψ ba sin (β) m n π = 180.0,3.sin (30.1)
▪ Hệ số trùng khớp ngang: ɛ ∝ =[1,88-3,2( 1
Do đó theo công thức ta được Z ɛ = √ ɛ 1 ∝ = √ 1,77 1 = 0,75
- KH= KH𝛽.KH𝛼.KHv :hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc
+ K Hβ = 1,06: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
+Trong đó đường kính vòng lăn bánh chủ động : d w1 = 2.a w u 1 +1 = 2.160
3,58+1 = 78.6 (mm) +Theo công thức (6.40) tài liệu [I] , vận tốc vòng của bánh chủ động: v = π.d w1 n 1
- Với v =3.54 (m/s) < 6(m/s) theo bảng 6.3 tài liệu [I] dùng cấp chính xác 8, ta chọn
Với δH= 0,002: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15 tài liệu [I]); g0V: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2 (bảng 6.16 tài liệu [I])
+Bề rộng vành răng : b w = a w ψ ba = 160.0,4 = 54 (mm)
Theo công thức 6.41 tài liệu [I]:
Như vậy ta có σ H < [σ H ] , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc
3.4.Kiểm nghiệm răng vềđộ bền uốn
T16220 Nmm m n = 2mm bw: Bề rộng vành răng là 54 mm d w1 = 78.6 ∶ đườ𝑛𝑔 𝑘í𝑛ℎ 𝑣ò𝑛𝑔 𝑙ă𝑛 𝑐ℎủ độ𝑛𝑔
Y ε = 1/𝜀 𝛼 :Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Với 𝜀𝛼 = 1.75 𝑛ê𝑛 𝑡𝑎 đượ𝑐 Yε = 0.57
Yβ = 1 − 140 β o = 1 − 30.8 140 = 0,78 : hệ số kể đến độ nghiêng của răng
• Xác định số răng tương đương: z v1 = z 1 cos β 3 = 34 cos 30.8 3 = 53.64 z v2 = z 2 cos β 3 = 122 cos 30,8 3 = 192.5
Theo bảng 6.4 [II], hệ số KFβ là 1,08 Theo bảng 6.14 [I], với vận tốc v = 4,4 (m/s) < 5(m/s) và cấp chính xác 8, hệ số K F 𝛼 là 1,27 Từ công thức (6.47) [I], hệ số v F được tính là 7.95 Theo công thức (6.46) [I], ta thu được hệ số K F.
• Hệ số dạng răng Y F theo bảng 6.18 tài liệu [I]:
+ Đối với bánh bị dẫn: Y F2 =3,6
Với m n =2 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(2) = 1, Y R =1 (bánh răng phay); K xF =1 (da