Đồ Án hệ thống truyền Động tên Đề tài thiết kế hệ thống dẫn Động băng tải

Tính toán các chỉ tiết hệ thống truyền động.. Tính toán thiết kế các chỉ tiết máy: các bộ truyện, trục bồ trí các chỉ tiết lắp trên 2-4 trục, chọn ô, then, nối trục đàn hồi, thân hộp giả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỎ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CO KHi - BO MON THIET KE MAY

DO AN HE THONG TRUYEN DONG

TEN DE TAI: THIET KE HE THONG

DAN DONG BANG TAI

HOC KÌ 231 -LỚP L01

GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM

Hoc ky I / Nam hoc 2023-2024

Sinh viên thực hiện ; Nguyễn Minh Khiêm MSSV : 2052531

Người hướng dẫn : PGS.TS Lưu Thanh Ting Ký tên :

Ngày bắt đầu: 4/9/2023 Ngày kết thúc: 16/12/2023 Ngày bảo vệ

1: Động cơ điện 2: Bộ truyền đai thang 3: Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 1 cấp

4; Nỗi trục xích 5; Tang trống 6: Bang tai

Số liệu thiết kế:

Lực vòng băng tải, F (N): 4890 Ộ

Van téc bang tai, v (m/s): 0,76 Quay 1 chiêu, làm việc 2 ca

Đường kính tang trống, D (mm): 330 (Làm việc 300 giờ/năm, 8 giờ/ca)

Thời gian phục vụ, L (năm): 4

YÊU CÂU: Mỗi nhóm gồm 2 SV

- 01 Thuyết minh

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hệ thống truyền động (A0)

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hộp giám tốc (A0)

- Mỗi SV thực hiện 01 bản vẽ chỉ tiết

NỘI DUNG THUYÉT MINH:

1 Tìm hiểu hệ thống truyền động máy

2 Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

3 Tính toán thiết kế các chỉ tiết máy:

a Tính toán các bộ truyền ngoài (đai, xích hoặc bánh răng)

b Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít - bánh vít)

c Vẽ sơ đỗ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d Tính toán thiết kế trục và then

e Chọn 6 lan và nối trục

f Chọn thân máy, bulông và các chỉ tiết phụ khác

g Tính toán các chỉ tiết hệ thống truyền động

h Chọn dung sai lắp ghép

4 Chọn dầu bôi trơn, báng dung sai lắp ghép

5 Tài liệu tham khảo

TIỀN ĐỘ THỰC HIỆN:

Nhận đề tài, phố biến nội dung Đồ án

1-2 Tìm hiểu truyền động cơ khí trong máy

Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền

Tính toán thiết kế các chỉ tiết máy: các bộ truyện, trục (bồ trí các chỉ tiết lắp trên 2-4 trục), chọn ô, then, nối trục đàn hồi, thân hộp giảm tốc, các chỉ tiết khác của hệ thông truyện động, chọn bulông và các chỉ tiết phụ khác

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, xung quanh ta ngày càng xuát hiện nhiều những chỉ tiết thiết bị cơ khí, tự động

hóa giúp cho con người làm việc nhẹ nhàng và hiệu suất cao hơn Trong các nhà máy, những

hệ thống truyền động đóng vai trò quan trọng, giúp vận chuyên các máy móc, thiết bị, sản phẩm thay vì sử dụng sức lao động thủ công của con người, đồng thời thúc đây mạnh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động đã giúp chúng em có cơ hội tìm hiệu, thiết kế các

bộ phận của một hệ thóng truyền động như hộp giảm tóc, bộ truyền ngoài, nói trục Ngoài ra, thực hiện đồ án là cách đẻ chúng em vận dụng, ôn tập lại những kiến thức đã học từ các môn học như Nguyên lý máy, Chỉ tiết máy, Vẽ kỹ thuật, Sức bên vật liệu Đồng thời đây cũng là

cơ hội giúp chúng em rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm một cách hiệu quả và chuyên nghiệp Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã tích cực nghiên cứu, thực hành và

tự đánh giá kết quả làm việc của bản thân Tuy nhiên, với kiến thức còn hạn ché, việc mắc phải thiếu sót và sai làm là không thẻ tránh khỏi Nhóm chúng em rất mong nhận được những đóng

góp của quý thầy, cô cũng như các bạn đề có thé hoàn thiện hơn về kiến thức, kỹ năng cũng như tích lũy kinh nghiệm cho công việc trong tương lai

Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lưu Thanh Tùng, cùng những thầy cô, các

bạn đã giúp đỡ và hỗ trợ nhóm chúng em rát nhiều trong suót quá trình thực hiện đồ án

Sinh viên Bui Dinh Gia Bao

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2 2 1221121121211 121111212 11011111122 ru DANH MỤC HÌNH ẢNH 0 121 n2 2n HH n1 1g re iv DANH MỤC BẢNG BIÊU Q0 0102 2n nà HH HH HH1 rya Vv CHƯƠNG 1 TINH TOAN CHON DONG CO VA PHAN PHO! Ti SO TRUYEN 1

1.1 Tính chọn động cơ điện ị n rier te eniennieenieeneenieseneeen 1

1.2 Phân phái tỉ số truyền c1 HH n1 Hà HH th tu 2

1.3 Tính tốn và lập bảng đặc tính kỹ thuật ch nh nh ha 2

CHƯƠNG 2 THIẾT KẺ BỘ TRUYÊN ĐAI THANG 0 021221 e 4

2.3 Đường kính bánh đai lớn ch nh nh nh nh Ha Ha Hà Hà nà 4

2.4 Chọn khoảng cách trục theo điều kiện sơ bộ và chiều dài đai 5

2.5 Vận tốc đai và số vịng chạy của đai trong 1 giây Ặc Sc nen 5

2.7 Xác định số đạ 2n n ng HH H2 1n 11121 11g 6 2.8 Xác định chiều rộng và đường kính ngồi của các bánh đai 6 2.9 Xác định lực căng ban đầu, lực vịng và lực tác dụng lên trục . 6 2.10 Tuổi thọ đai 0 00 221 1 1n n1 n1 0112112111 HH na 7 2.11 Thơng số bộ truyền đai thang 0L 2212221121121 ga 7 CHUONG 3 THIET KE HOP GIAM TOC BANH RANG TRU RANG NGHIENG 9

3.2 Ứng suất cho phép - L1 n1 111 2151218111121 01H 1n H21 21t 2g nu ni 9 3.3 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng 11

3.5 ThOng E6 an aA 11 3.6 Xác định các kích thước của bộ truyễn 5: c2: S2 ng 12 3.7 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền . 5: 2:12 1E 1 1212118121 tr 12 3.8 Xác định các giá trị lực tác dụng lên bộ truyễn che 12 3.9 Hệ số tải trọng động ác 2 21121121 n1 HH HH2 2e 13 3.10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp XÚC - 1 1 2 2112211211127 2 101 112 ta 13 3.11 Kiếm nghiệm ứng suất uốn - - 5.1 n1 1 E11121112111121112222 1e 15

3.12 Thơng số hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng . c5 cà: 16

CHƯƠNG 4 THIẾT KẺ TRỤC 11 1 1122212211212 22 HH rau 17

4.2 Tính toán thiết kế trục l 6-1 121212121 11122122211 11121 111 1 1g 17 4.3 Tính toán thiết kế trục l - 5:1 SE E21 121 151112111211121111222 21a 25 CHƯƠNG 5 TÍNH CHỌN ÖỎ LĂN VÀ NÓI TRỤC 0-0 020 nhe ree 33 5.1 Tính chạn ố lăn L S2 11 1 1E12121221212211211211 2121 H1 1n Hung 33 5.2 Tính chọn ni trục xíÍch - - 2: 221 21 111 15121115101811111211 22112 ren 36 CHUONG 6 THIET KE VO HOP GIAM TOC VA CHON CAC CHI TIET LIEN QUAN

6.1 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc - c1 1211221122212 101 2 Ha 38 6.2 Một số kết cấu khác liên quan đến vỏ hộp L2 S nh ưg 39 6.3 Các chỉ tiết khác S2 1222121 1121112121111221111111212 1211210101121 ru 43 CHUONG 7 CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP cà 45 7.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 1 1 1 2112111212212 10 tr Hư g 45 7.2 Dung sai lắp ghép - - St TH HH n1 n cà ng ng HH ng tàu 45 CHƯƠNG 8 THIẾT KÉ BỘ PHẬN CÔNG TÁC 1 1 TH ườn 47

8.1, Tính toán băng tải với loại băng vải CaO SU QQQ nhe 47

8.2 Xác định các thông số cơ bản .- c1 1 1222122111212 1n ướ 47

8.4 Xác định lực cản chuyển động và kéo căng băng 5-52 5.Sc ccccccs 48

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Đồ thị chọn tiết diện đai (hình 4.1[ Í]) - 1 2 222212 E2 tro 4 Hình 3.1 Lực tác dụng trên bánh dẫn - 1 212121121 1212121111118111 0122028118 tr tế 13 Hình 4.1 Phân tích lực bộ truyền - c1 2122122111211 101 11212 1t gu 17 Hình 4.2 Phác thảo kết cấu trục hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp 18

Hình 4.4 Biểu đồ momen trục 1 - 5: 2:1 21121 E1 1121211121212 1 re 20

Hình 4.5 Phác thảo sơ bộ trục †1 L1 ch nh nh nh TH HH kg han 21

Hình 4.7 Biểu đồ momen trục 2 cccccsccescscssscsvecevecevsvsvsvstsescsesessseitseetsenstnstereseavseateeees 27

Hình 4.8 Phác thảo sơ bộ trục 2 L1 1 cn nh nh nh nh HH kg khu 28

Hình 5.1 Ở lăn trục 1 - 21221121121 1n HH HH HH1 1n H re 33

"2/2931 1 4.idaŨÚŨÚÚ dia 35

Hình 6.1 Kích thước bulông vòng, mm 0Q 0120112212 11111 101k n nh nhe 40

Hình 6.2 Các kiểu lắp chốt định vị - S2 nh 2111212211221 ren 40 Hình 6.3 Nắp quan sát TT HH nà HH nan 1t 2 ng tr Ha 41 Hình 6.4 Vít tách nắp L1 TH HH HH HH à HH HH HH tt tr tàu 42

Hình 6.5 Kết cấu que thăm dầu - L5: 2S 2S 212211111 E1 1218121 111gr rxa 43

Hình 6.6 Kích thước vòng chắn dầu . 1 LH HH HH HH êg 44 Hình 6.7 Nắp ô lăn trên chỉ tiết nh nn HH HH HH Hà HH HH tt on tia 44 Hình 8.1 Kết cấu tang dẫn động L S TH E112 1121211121212 111121 rse 50 Hình 8.2 Kết cấu tang bị dẫn - 1-1 121 2122111211 122212 TH 1 HH gu g 50

Hình 8.4 Tải trọng trục tang dẫn động - - 2 2S S 222 2112111212111 He 52 Hình 8.5 Biểu đồ momen trục tang dẫn động .- - - c n n 2n 22122 22m rye 53 Hình 8.6 Phác thảo sơ bộ trục tang dẫn động - 02 2 122 2221212122 rei 54

Hình 8.8 Tải trọng trục tang bị dẫn -.- L1 122 2121210222181 H1 HH He 59 Hình 8.9 Biểu đồ momen trục tang bị dẫn . L2 22 122122 121 ng 59 Hình 8.10 Phác thảo sơ bộ trục tang bị dẫn - - 2 2 S9 HS nga 60 Hình 8.11 Ó lăn trục 3 L2 HH HH HH HH tre 63 Hình 8.12 Ö lăn trục 4 L0: 011 1n HH HH HH1 11T re 65

DANH MỤC BẢNG BIÊU

Bảng 1.1 Thông số của động cơ điện (0 ST n2 1111121 rye 2 Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động - 20 t2 Hye 3

Bang 2.2 Các thông số của bộ truyền đai thang - 0 1n t2 2228 re 7

Bảng 3.1 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng nh nh nha nese 9 Bang 3.2 Các thông số của hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng 16

Bang 4.1 Momen can xoắn W và momen cản uốn W của các tiết diện trục 1 22 Bảng 4.2 Kích thước then, giá trị momen cản uốn và momen cản xoắn 22

Bảng 4.3 Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất :- 2221 nhe 22

Bảng 4.4 Trị số của hệ số kích thước £Ơ, EtL - 01 121212111121 2212210 tre 23 Bảng 4.5 Kết quả kiếm nghiệm các tiết diện trục 1 -.Sc S22 ưu 23 Bảng 4.6 Kết quả kiếm nghiệm then trục 1 - S2: 2n E12 2121222122112 ree 24 Bảng 4.7 Momen can xoắn W và momen cản uốn W của các tiết diện trục 2 29 Bảng 4.8 Kích thước then, giá trị momen cản uốn và momen cản xoắn 30

Bảng 4.9 Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất -:- 2: 22 2 nhe 30

Bang 4.10 Trị số của hệ số kích thước £Ơ, £t 0 0212211211211 1 E8 30 Bảng 4.11 Kết quả kiếm nghiệm các tiết diện trục 2 - 0c n2 S 2 nhe 31 Bảng 4.12 Kết quả kiểm nghiệm then trục 2 1 1 2t 121 2121211221122 reo 32 Bảng 5.1 Thông số ố lăn trục 1 1 1 21 121 21 2211122122121 He 33 Bảng 5.2 Thông số ố lăn trục 2 - L1 121 12 21211121112211 12112 1 nga 35 Bảng 5.3 Kích thước nối trục xÍch c2: 211211 1112111 1211111212121 1811 tru 37 Bảng 6.1 Quan hệ kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc 38 Bảng 6.2 Kích thước gối trục, mm c1 212112211211 111111111 111212181 g 39

Bảng 6.3 Kích thước bulông vỏng, mm .c L cc nh TH TH HH ng Hà 39

Bảng 6.4 Hình dạng và kích thước chốt định vị côn - 2n 2n Hye 40 Bảng 6.5 Kích thước nắp quan sát, mm S1 211 E1 1211121118111 tr 41

Bảng 6.6 Hình dạng và kích thước nút thông hơi, mm ải cccc si: 41

Bảng 6.7 Hình dạng và kích thước nút tháo dầu trụ, mm -.- 5 se seszersyg 42

Bảng 6.8 Hình dạng và kích thước rãnh lắp vòng phớt và vòng phớt 43

Bang 7.1 Dung sai lắp ghép ỗ lăn 1 1S n1 E11 2n g HH HH tu te 45

Bảng 7.2 Dung sai lắp ghép bánh răng 1 2 22 1221121112112 10 tr Ha 45

Bang 7.3 Dung sai lắp ghép then c1 L1 1H HH HT HH 2n à HH gu ta 45 Bảng 7.4 Dung sai lắp ghép nắp ô với vỏ hộp . 1 2 2221122112 2101 1t 1n 46 Bang 7.5 Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu - L1 1112115121811 21 ng 46 Bảng 7.6 Dung sai lắp ghép chất định vị - 0 22 221221121212 re 46

Bảng 8.1 Các thông số chính của tang dẫn động, mm - 5222 2E 2tr 50 Bảng 8.2 Các thông số chính của tang bị dẫn .- L2 21 2 1n ng 51

Bang 8.3 Momen can xoắn W và momen cản uốn W của các tiết diện trục 55 Bảng 8.4 Kích thước then, giá trị momen cản uốn và momen cản xoắn 55

Bảng 8.5 Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất cớ 56

Bảng 8.6 Trị số của hệ số kích thước £Ơ, EtL 1 1 121 2122211221222 22t tre 56 Bảng 8.7 Kết quả kiếm nghiệm các tiết diện trục - 5: c2 S2 E212 2x yyg 56 Bảng 8.8 Kết quả kiếm nghiệm then 1S 121 121 2212122112122 re 57 Bảng 8.9 Momen can xoắn W và momen cản uốn W của các tiết diện trục 61 Bảng 8.10 Kích thước then, giá trị momen cản uốn và momen cản xoắn 61

Bang 8.11 Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất . 5: 2S nho 61

Bang 8.12 Trị số của hệ số kích thước £Ơ, £t - 0 2 2122211211221 1 E2 tr 62 Bảng 8.13 Kết quả kiếm nghiệm các tiết diện trục - c2: St n2 ưyn 62 Bảng 8.14 Thông số ô lăn trục 1 1c 21 121 21 1211122112211 1222 ke 63

CHUONG 1 TÍNH TOÁN CHON ĐỘNG CƠ VÀ

PHAN PHOI Ti SO TRUYEN

1.1 Tính chọn động cơ điện

1.1.1 Chọn hiệu suất hệ thống

Hiệu suát hệ thống truyền động: r = tị X Tịpy X Tịn X Nor

Trong đó các thông só hiệu suất bộ truyền được chọn từ bảng 2.3[1]:

(1.1)

Tịa = 0,95: Hiệu suất bộ truyền đai

Npr= 0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ được che kín

Tìạ: = 0,98: Hiệu suất nói trục

Tiạ¡ = 0,99: Hiệu suất cặp ô lăn

=> n = 0,95 x 0,97 x 0,98 x 0,99° = 0,876

1.1.2 Tính công suất tương đương

Do đề tài tải trọng không thay đôi, công suát tính toán là công suát làm việc trên

T¡ số truyền chung của hệ: u = uạ x uy

Trong đó, các giá trị tỉ số truyền được chọn từ bảng 2.4[1]:

(1.4) (1.5)

ug = 4,5: Tỉ số truyền bộ truyền đai thang

uy; = 5: Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ một cáp

>u=5x4,5= 22,5

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nạp = nạ X U = 43,98 x 22,5 = 989,55 vg/ph (1.6) 1.1.4 Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện

Từ các thông só đã tính toán từ (1.3) và (1.6), ta chọn động cơ điện thỏa mãn:

| Pac 2 Pat (1 7)

Nac® Ng, = 989,55 ve/ph

Theo bảng P1.3[1], phụ lục ta chọn được động cơ điện có thông số như sau:

Bang 1.1 Thông số của động cơ điện

Kiêu động cơ phệ (kW) (vg/ph) ° cos ey) % — tT —

Sai số cho phép nhỏ hơn 4%

1.3 Tính toán và lập bang dac tinh kj thuét

1.3.1 Công suất trên các trục

Công suát trên trục tang trồng băng tải:

CHƯƠNG 2 THIET KE BO TRUYEN DAI THANG

2.1 Chen loại đai

Dựa vào hình 4.1[1], phụ thuộc vào công suát 4,25 kW va só vòng quay 960 vg/ph, ta

chọn đai thang loại B

Công sudt can truyén P KW

Hình 2.1 Đồ thị chọn tiết diện đai

Từ đó ta có bảng thông số đai thang loại B như sau (dựa theo bảng 4.13[2]):

Bảng 2.1 Kích thước dây đai

Vì không có yêu cầu kích thước phải thật nhỏ gọn, theo tiêu chuân ta chọn dị = 180 mm

2.3 Đường kính bánh dai lon

Sai số cho phép nhỏ hơn 4%

2.4 Chọn khoảng cách trực f+eo điều kiện sơ bộ và chiều dài đại

Khoảng cách trục nhỏ nhất được xác định theo công thức:

© 0,55(180 + 800) + 10,5 <a < 2(180 + 800)

© 549,5 <a< 1960

Chọn sơ bộ a = 760 mm, chọn theo tỉ số truyền u và đường kính d; (Bảng 4.14[1])

L=2a „ TÊN + dy) + (d; - d;)”

=2x760+ T80 + 200) + (160 - 800)7_ 3185,83 mm

Theo tiêu chuân bang 4.13[1], ta chon chiéu dai dai L = 3350 mm = 3,35 m

Tinh toán lại khoảng cách trục a:

À + VÀ — 8A? (2.6)

A a=

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

2.5 Vận tốc đai và số vòng chạy của đại trong Ï giây

Pị = Pạ, = 4,25kKW: Công suát trên bánh dẫn

[P,]: Công suất có ích cho phép; được xác định theo bảng 4.19[1] Khi d, = 800 mm,

v = 9,05 m/s, Lạ = 2240 mm và đai loại B, chon [P,] = 3,13

Kạ: Hệ sé tai trong dong, chon theo bang 4.7[1] Chon Kg = 1,2

C,: Hé $6 xét dén anh hudng của góc 6m dai Theo bang 4.15[1], voi a, = 138,37°

2.9 Xác định lực căng ban đâu, lực vòng và lực tác dựng lên trực

Lực căng đai ban đầu trên một dây đai được xác định theo công thức:

Fy: Lực căng phụ đo lực li tâm sinh ra

Fy = qdmV?; với qm là khối lượng một mét chiều dài đai, chọn từ bảng 4.22[1]

6

Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dai:

2.11 Thong sé bé truyén dai thang

Từ các tính toán ở trên, ta có bảng thông số bộ truyền đai thang như sau:

Bang 2.2 Các thông số của bộ truyền đai thang

CHUONG 3 THIET KE HOP GIAM TOC BANH RANG TRU

RANG NGHIENG

3.1 Vật liều và nhiệt luyện bánh răng

Do không có yêu câu gì đặc biệt vì thé vật liệu được chọn là như nhau Chọn vật liệu theo

bang 6.1[1], ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và bị động như sau:

Bang 3.1 Vat ligu và nhiệt luyện bánh răng

Vậtliệu | Nhiệtluyện | øgmim (MPa) | Øom„ (MPa) | Độ rắn HB

Độ rắn bánh răng dẫn H, = 280 HB, Độ rắn banh rang bi din H, = 270 HB

3.2 Ứng suất cho phép

3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thẻ tính sơ bộ:

Øoim: Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kì cơ sở

Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kì cơ sở được cho trong bảng 6.2[1]: Øomimi = 2H¡ + 70 = 2 x 280 + 70 = 630 (MPa)

Øomima = 2Hạ + 70 = 2 x 270 + 70 = 610 (MPa)

Só chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương:

Trong đó:

c = 1: Số lần ăn khớp Của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng

n: Số vòng quay của bánh răng đang xét

Lạ: Tông thời gian làm việc tính bằng giờ

“Nho

Trong do:

Ngọ: Số chu kì làm việc cơ sở

Nạp: Số chu kì làm việc tương đương

mụ = 6

Vì Nugị > Nnọi; Nggạ > Ngọ; nên Kmii = Kur¿ = 1

Hệ số an toàn có giá trị theo bang 6.2[1]: sy = 1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng:

K [za,] = Soinim ~g—= 630 x T—~ = 572,73 (MPa)

Đối với bánh răng trụ răng nghiêng, ứng suát tiếp xúc cho phép là giá trị trung bình của 2

giá trị [ơn, |,[ơn, | nhưng không vượt quá 1,25[oy, |

= [oy] = — = 563,64 (MPa) < 1,25[oy,] = 693,19 (MPa)

3.2.2 Ung suat uén cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thê chọn sơ bộ:

Íø:]= ØoRlim Kpc gÌ=_HmDC B Kp, (3.5) 3.5 Giới hạn mỏi uốn øgnj¡m tương ứng với chu kỳ cơ sở Ngọ được chọn phụ thuộc vào dé ran

bẻ mat, phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện, tra theo bảng 6.2[1]:

Hệ só an toàn có giá tri theo bang 6.2[1]: sp = 1,75

Hệ só xét đến ảnh hưởng đặt tai chon Kpc= 1 vì đặt tải một phía (Bộ truyền quay 1 chiều)

Ứng suất uồn cho phép sơ bộ của bánh răng:

Gia tri Wy, phu thudc vao vi tri banh răng trên trục và độ rắn vật liệu, ta chọn tỳ; theo giá

trị tiêu chuẩn trong bảng 6.6[1]

Do bánh răng nằm đối xứng các ô trục nên t„ = 0,3 + 0,5, chọn ;„ = 0,315 theo tiêu chuẩn

Ta suy ra gia tri cua Wy tir Wy:

b

W

(Do cặp bánh răng ăn khớp ngoài nên chọn u + 1)

Theo bảng 6.7[1], ta chọn hệ số tập trung tai trong: Kyg = 1,05, Kpg = 1,1

3.4 Khoang cach trực

Khi tính toán cho bộ truyền bánh răng trụ, khoảng cách trục được tính theo công thức:

s„ TỊÑng ›175,03 x 103 x 1,05

aw 2 K(u +1) Woal on |2u (5 +1)\ 0 ais x 563642 x5 mm

Tra bang 6.5[1], Kạ = 43 đối với bánh răng nghiêng có bánh nhỏ và bánh lớn đều làm

Tổng số răng được xác định theo công thức:

3.6 Xác định các kích thước của bộ truyền

Theo bang 6.11[1], ta có các kích thước của bộ truyền như sau:

3.8 Xác định các giá trị lực tác dựng lên bộ truyền

Theo tiêu chuân, góc prôfin góc œ = 20°

Lực pháp tuyến F„ năm trên mặt pháp trùng với mặt ngang và phân tích thành ba thành

phân lực vòng F;, lực hướng tâm F, và lực dọc trục F,:

2T x103xcosB_ 2x 175,03 x 103 x 0,99

Fy =F = mx = 35x33 = 4667,58 (N) (3.17) 3.17

Lực hướng tâm:

Fa= Foe Fy = _ ee 20,19 1733,35 (N) (3.18) Lực dọc trục:

Fại = F,2 = Fy tanB = 4667,58 x tan 8,1096 = 665,09 (N) (3.19) Trong đó: T¡ - Momen xoắn trên bánh dan

d¿„ - Góc ăn khớp

3.9 Hé sé tai trong dong

Cac hé sé Ky, va Kp, duge xac dinh theo bang P2.3[1]

Kyy = 1,01, Kp, = 1,04

3.10 Kiểm nghiệm ứng suat tiép xuc

Ứng suát tiếp xúc tính toán:

Với By: Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

Bạ = tan !(cos œ; tan 8) = tan 1(cos 20,19 x tan 8,1096) = 7,62° (3.22)

13

H sin2x20,19 7”

Zw: Hệ Số cơ tính vật liệu, tra trong bang 6.5[1]

Đối với cặp bánh răng bằng thép thì Z = 274 MPa1

Z¿: Hệ số ảnh hưởng của sự trùng khớp của răng

Kyy, = 1: Hé 86 tudi tho

Za: Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bẻ mat; Chon Zp = 0,95 khi R, = 2,5 + 1,25um Zv: Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng Khi H < 350 thi:

Zy = 0,85v°! = 0,85 x 0,86°! = 0,84

K,4: Hé $6 anh huong cua kich thude rang Khi dudng kinh vong dinh banh rang d, <

700mm thi Kyy = 1

14

1x 0,95 x 0,84 x 1

Nhu vay, oy < [oy] nén diéu kién bén tiếp xúc thỏa

3.11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Ứng suất uốn cho phép được tính như sau:

YnY, Kyp Kpc Kp,

[or] = Øozim (3.28)

Sc

Trong do:

Yp: Hé số xét đến anh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng, thông thường Yạ = 1

Y,: Hé $6 xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

Zy2 = (cos B)3 = 0.993 = 170 rang => Yp, = 3,6

Y,: Hệ só xét đến sự trùng khớp của răng

Yạ: Hệ số xét đến độ nghiêng của răng

Điều kiện về độ bàn uón được thỏa mãn

3.12 Thông số hộp giđm tốc bánh răng trụ răng nghiêng

Từ các tính toán ở trên, ta có bảng thông số hộp giảm tóc như sau:

Bảng 3.2 Các thông số của hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng

Tính toán kiếm nghiệm

Ứng suất uón bánh dan, MPa 294,81 92,66 Thỏa Ứng suất uón bánh bị dẫn, Mĩ 284,28 88,95 Thỏa

8 | Chiéu réng vành răng, mm by1 = 76 by2 = 71

10 | Khoảng cách trục, mm ay = 225

16

CHUONG 4 THIET KE TRUC

Fi Fiz: Lue vong, Fy = Fy = 4667,58N

E;ị, F;;: Lực hướng tâm, F„¡= F¿¿= 1773,35 N

Fạ¡, Faz: Lực hướng tâm, F¿; = F;; = 665,09 N

F;: Lực tác dụng lên trục do lực căng đai theo phương nghiêng 45° so với phương ngang

tao thanh F, = 977,12 x sin45 = 690,93 N

Eạ: Lực tác dụng lên trục do nói trục xích Lực tác dụng của nói trục xích là lực hướng

tâm

4.2 Tính toán thiết kể trực |

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo

Trục ở hộp giảm tóc nên giữ vai trò quan trọng, chịu tái trọng trung bình nên ta chọn thép

45 tôi cải thiện có các ứng suát theo bảng 6.1[1]: o, = 850 (MPa), ø„, = 580 (MPa)

Ứng suất xoắn cho phép đối với vật liệu trục là thép 45 [t| = 15 + 30 (MPa) Lấy giá trị

số nhỏ đói với trục đầu vào hộp giảm tóc, ta chọn [tị | = 15 (MPa) Chọn sơ bộ ứng suất uón

cho phép [ø| = 55 MPa từ bảng 10.5[1]

17

4.2.2 Xác định đường kính trục sơ bộ

Đường kính trục sơ bộ được xác định theo công thức:

Theo tiêu chuân bang 10.2[1], ta chon d, = 40 mm

4.2.3 Xác định khoảng cách giữa các gói đỡ và điểm đặt lực

Từ dị = 40mm, dựa vào bảng 10.2[1] ta chọn gần đúng chiều rộng ô lăn bạ = 23 mm Chiều dài mayơ bánh đai l„ị¿ = (1,2 + 1,5d¡) = 48 + 60 mm, Ta chọn l„¡¿ = 51 mm Chiều đài mayơ bánh răng trụ lmi3 = by, = 76 mm; voi b,,, 1a chiéu rộng vành răng banh rang dan

Khoảng cách từ mặt nút của chỉ tiết quay đến thành trong của hộp hoặc giữa các chỉ tiết

quay: k; = 9,5 mm

Khoảng cách từ mặt mút ô đến thành trong của hộp kạ = 15 mm

Khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến nắp ô kạ = 10 mm

Chiều cao nắp của ô và đầu bulong h„ = 34mm

Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, dựa vào bảng 10.4[1] ta tính được:

4.2.4 Vẽ biểu đồ moment xoắn, uốn và xác định đường kính các đoạn trục

4.2.4.1 Vẽ biểu đồ moment xoắn, uén

Hinh 4.3 Tai trong truc 1

Trong mặt phẳng Oyz, ta có phương trình cân bằng momen:

» My/ci = 0

& 74 X Fy + Mai — 80,5 X F, — 148 x Fay = 0

TAX Fry + Fay X SE — 80/5 x F

4.2.4.1 Tính moment uốn tổng và moment tương đương tại các tiết diện trên chiêu dài trực

Moment tương đương tại các tiết diện được xác định theo công thức:

Đường kính trục được xác định theo công thức:

Mụa

Theo tiéu chuan va yéu cau vé két cau ta chon cac tiét dién cé cac gia tri sau:

day = de = 40 mm, dpi= 50 mm, dpi = 32mm

Kiém tra lai các đường kính đều bé hơn 50mm nên việc chọn [ø| = 55 MPa là hợp lý

Hình 4.5 Phác thảo sơ bộ kết cầu trục 1

4.2.5 Kiếm nghiệm độ bền mỏi

Hệ số an toàn của trục truyền được xác định theo công thức:

T_1 © 0,580_, = 214,95 (MPa)

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suat:

Do trục quay nên ứng suát uốn thay đối theo chu kỳ đối xứng

b,h: Kích thước tiết diện then

Bang 4.2 Kích thước then, giá trị momen cản uốn va momen can xoắn

B1 50 14x8 5,5 10747,05 23018,9 D1 32 10x8 5,0 2647,46 5864,45

C1 40 - - 628319 | 12566,37

Bang 4.3 Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất

,.: Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bên mỏi và phụ thuộc

vào cơ tính vật liệu ở bảng 10.71]:

_= 0,1;, = 0,05

Kạ, K„: Hệ số xét đến ảnh hưởng của tập trung ứng suất thực tế đối với rãnh then ở bảng 10.12[1]:

K, = 2,01;K, = 1,88

Theo bảng 10.8[1], hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt ứng với phương pháp

gia công tiện và R, đạt 0,63 + 2,5 mm: K, = 1,1

Vì không sử dụng phương pháp tăng bền nên hệ số tăng bén bé mat K, = 1

Theo bảng 10.11[1], ứng với kiêu lắp đã chọn va o, = 850 MPa, ta chon duoc ti sé K,/€5 Va K,/€, do lắp k6 tại các tiết diện nguy hiểm

Bang 4.5 Kết quả kiêm nghiệm các tiết diện trục 1

Tí Tỉ số K„/£g Ti s6 K,/e,

iét

điền | ™™ | Ranh Lắp k Rãnh Lắp k Koa | Kya | Sơ Sy s

C1 40 - 2,44 - 1,86 | 2,54 | 1,96 | 16,48 | 15,36 | 11,24 Các giá trị trên đều lớn hơn hệ só an toàn cho phép [s| = 2,5 + 3, như vậy không cần kiêm nghiệm vẻ độ cứng của trục

23

=> Org = Oia = [olat

Voi Mig = Mygpi;d = dp, ld momen tuong duong va dudng kinh truc tại tiết diện nguy

hiểm nhát

234,91 x 10°

0,1 x 503

Như vậy, điều kiện vẻ độ bèn tĩnh được đảm bảo

4.2.7 Kiem nghiệm then

Kiêm nghiệm độ bèn dập theo công thức:

I: Chiều dài làm việc của then Đối với then dau tron, |, = 1 — b Chiéu dai then | duoc

chọn theo dãy tiêu chuân và chọn trong khoảng 0,8 + 0,91 m

t;: Chiêu sâu rãnh then trên may ơ

[øa| = 150 MPa: Ứng suất dập cho phép tra trong bảng 9.5[1] với tải trọng tĩnh [r.| = 90 MPa: Ung suat cat cho phép với tải trọng tĩnh

Bang 4.6 Kết quả kiêm nghiệm then trục 1

4.3 Tính toán thiết kể trực II

4.3.1 Chọn vật liệu chế tạo

Ta chọn thép 45 tôi cải thiện có các ứng suất theo bảng 6.1[1]: ơy = 850 (MPa), øạ, =

580 (MPa)

Ứng suất xoắn cho phép đối với vật liệu trục là thép 45 [t| = 15 + 30 (MPa) Lấy giá trị

số lớn đối với trục đầu ra hộp giảm téc, ta chon [t,| = 30 (MPa) Chon sơ bộ ứng suát uén cho

4.3.3 Xác định khoảng cách giữa các gói đỡ và điểm đặt lực

Từ dạ = 55mm, dựa vào bảng 10.2[1] ta chon gan đúng chiều rộng ô lăn bạ = 29 mm Sau khi điều chinh kết cáu, ta chọn bạ = 23 mm

Chiều dài mayơ nói trục lụ;; = (1,2 + 1,4)d2 = 66 + 77 mm; ta chọn l„ạ; = 80 mm Chiều đài mayơ bánh răng trụ lm23 = by2 = 71 mm; với b„; là chiều rộng vành răng

bánh răng bị dẫn

Khoảng cách từ mặt nút của chỉ tiết quay đến thành trong của hộp hoặc giữa các chỉ tiết

quay: k; = 12 mm

Khoảng cách từ mặt mút ô đến thành trong của hộp kạ = 15 mm

Khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến nắp ô ky = 10 mm

Chiéu cao nap cua 6 va dau bulong h, = 35 mm

Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, dựa vào bảng 10.4[1] ta tính được:

lzạ= —l¿;; = —[0,5(Im;; + bạ) + kạ + hạ = —96,5 (mm)

lo3= 0,5(lm23 + bo) +k, + kz = 74 (mm)

ly¡= 2lạz= 148 (mm)

4.3.4 Vẽ biểu đồ moment xoắn, uốn và xác định đường kính các đoạn trục

4.3.4.1 Vẽ biểu đồ moment xoắn, uén

Lực tác dụng của nói trục xích là lực hướng tâm, tra bảng 16-6[1], ta chọn các kích thước

của nói trục xích như sau:

Phương trình cân bằng lực theo trục y:

» Fy =0

© Fax + Fat — Fez — Foax = 0

© Foox = Faox + Fat — Fen = 3965,39 (N)

Vẽ biểu đồ moment uốn, xoắn cho trục 2, với:

4.3.4.2 Tính moment uốn tổng và moment tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trực

Moment tương đương tại các tiết diện được xác định theo công thức:

27

Theo tiéu chuan va yéu cau vé két cau ta chon cac tiét dién cé cac gia tri sau:

daz = đẹa = 65 mm, dpo= 75 mm, dp2 = 55 mm

Kiém tra lại các đường kính đều bé hơn 100mm nên việc chọn [ø| = 50 MPa la hop ly

Hình 4.8 Phác thảo sơ bộ kết cầu trục 2

28

4.3.5 Kiếm nghiệm độ bền mỏi

Hệ số an toàn của trục truyền được xác định theo công thức:

Giới hạn mỏi uốn và xoắn của vật liệu:

ơ_+ = 0,436ơ; = 0,436 x 850 = 370,6 (MPa) T_1 © 0,580_, = 214,95 (MPa)

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suat:

Do trục quay nên ứng suát uốn thay đối theo chu kỳ đối xứng

Voi W la momen cản uốn

Ung suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động khi truc quay mét chiéu