SVTH:NGUYỄNTRUNGHẬU GVHD:TS.PHẠMMINHTUẤNĐỒÁNTHIẾTKẾMÁY LỜINÓIĐẦU Đất nước ta đang trên đà phát triển do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò hết sứcquan trọng đối với đời sống con người
Côngsuấttươngđươngcủađộngcơ
Công suất cực đại trên băng tải:
Xácđịnhsốvòngquaysơbộ
Phânbốtỷsốtruyền
Sốvòngquaycủatrụcbăngtải:ncôngtácW,6(vg/ph)Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động:
Lậpbảngđặctính
1.4.1 Tính toán công suất trên các trụcCôngsuấttrêntrụccôngtác:Pmax,68kWC ông suất trên trục III:
Sốvòngquaytrêntrụcđộngcơ:nđc=2930(vg/ph) Số vòng quay trên trục I: n1= n đc= 2 9 3 0 ( v g / p h )Số vòng quay trên trục II:
Thôngsố Độngcơ I II III Côngtác
Thôngsốđầuvào
CôngsuấtđĩanhỏP1=15,17kW Công suất đĩa lớn P2= 1 3 , 6 8 k W
Sốvòngquayđĩanhỏn1=183,13(vg/ph) Số vòng quay đĩa lớn n2= 5 7 , 5 9 ( v g / p h ) T ỷ s ố t r u y ề n : u x= 3 , 1 8
Moment xoắn của trục đĩa nhỏ: T1= 7 9 1 0 9 6 , 4 9 N m m
M o m e n txoắncủatrụcđĩalớn:T2=2268518,84Nmm Điềukiệnlàmviệc: Quaymộtchiều,tảiva đậpnhẹ,thờigianphụcvụL=5năm,sốngày làm việc là
305 ngày/năm, làm việc 2 ca một ngày, mỗi ca 8h.
Xácđịnhcácthôngsốcủabộtruyềnxích
Theobảng5.4[2],vớiu=3,18 vàloạixíchlà xíchống con lăn, ta chọnsốrăng đĩa nhỏz1
Ka=1–Hệsốxétđếnảnhhưởngcủakhoảngcáchtrụchaychiềudàixích(a=(30÷50)pc) Ko= 1 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền (bộ truyền đặt nằm ngang)
Klv=1,12– Hệsốxétđếnchếđộ làmviệc(làmviệc2ca)Hệ số răng:
𝐾 𝑛 Chọnxích2dãy,chonênKx=1,7 Công suất tính toán Pt:
1,7 Theobảng5.4[1],vớicộtn01=200vg/phtachọnbướcxích31,75mmthỏamãnđiềukiện bền mòn Pt< [ P ] = 1 9 , 3 k W
Theo bảng 5.2[1], số vòng quay tới hạn tương ứng với bước xích 31,75 mm là nth=
Kiểmnghiệmbướcxíchpct h e ocôngthức5.26[1]với[p0]chọntheobảng5.3[1]là29MPa:
Khoảngcáchtrụcsơbộ:a@xpc=40x31,7570mmSố mắt xích
X được xác định theo công thức 5.8[1]:
Chiều dài xích L = pc.X = 31,75.130 = 4127,5 mmT í n h chínhxáckhoảngcáchtrụctheocôngthức5.9[1]:
Kiểmnghiệmxíchvềđộbền
Q7kN7000Nvàkhốilượng1m xíchqm=7,3kg/m đượctratheobảng 5.2[2]
𝐹 0= 𝐾 𝑓 𝑎𝑞 𝑚 𝑔= 6𝑥1,274𝑥7,3𝑥9,81 = 547,41𝑁Với:Kf=6 –hệsốphụthuộcvàođộvõngcủaxích(xíchnằmngang) g=9,81–giatốctrọngtrường(m/s 2 ) a 1,274 m – khoảng cách trục
Xácđịnhlựctácdụnglêntrục
Xácđịnhđườngkínhđĩaxích
𝑑 𝑓 1 = 𝑑 1− 2 𝑟 = 233,17− 2𝑥9,62!3,93𝑚𝑚 𝑑; 𝑓 2 = 7 1 8 , 7 6𝑚𝑚 Vớid1=19,05mm(theobảng5.1[1])vàr=0,5025d1+0,05=0,5025x19,05+0,05=9,62 mm
Kiểmnghiệmđộbềntiếpxúc
44 1,76𝑥 kr=0,44–Hệsốxétđếnảnhhưởngcủasốrăngđĩaxích (z1=23) kđ= 1 , 2 – H ệ s ố t ả i t r ọ n g đ ộ n g ( b ả n g 5 6 [ 2 ] : t ả i v a đ ậ p n h ẹ ) kd=1,7 –Hệsố phânbốkhôngđềutảitrọngchocácdãy(xích2dãy) Fvd– L ự c v a đ ậ p t r ê n m d ã y x í c h , đ ư ợ c t í n h t h e o c ô n g t h ứ c :
[𝜎 𝐻 ]`0MPa-Ứngsuấttiếpxúcchophép:dùngthépC45tôicảithiệnđạtđộrắnbềmặt HB = 210 (bảng 5.11[2])
Cácthôngsốcủabộtruyềnxích
Tỷsốtruyềnthựctế ux(t) 3,174 Đườngkínhvòngchia(mm) 𝑑 1 ;𝑑 2 𝑑 1 #3,17𝑚𝑚 𝑑; 2 s8𝑚𝑚 Đườngkínhvòngđỉnh
Thôngsốkỹthuật
- Chếđộlàmviệc:quaymộtchiều,tảivađậpnhẹ,305ngày/năm,2ca/ngày,8h/ca
Cặpbánhrăngtrụrăngnghiêngcấpchậm
Do bộtruyềncó tải trọng trung bình, khôngcóyêucầu gìđặcbiệt.Theobảng 6.1[2] ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
- Bánh chủ động: thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 1 = 2 5 0 c ó g i ớ i hạ n bề n𝜎𝑏10 𝑀𝑃𝑎,𝑔𝑖ớ𝑖 ạ𝑛 𝑐ℎ ả𝑦 𝜎 ℎ ℎ 𝑐ℎ ℎ1 = 5 80 𝑀 𝑃 𝑎
Tathấy:NHE1>NHO1;NHE2>NHO2;NFE1>NFO1;NFE2>NFO2nêntachọnNHE=NHOđể tínhtoán
Suyra:KHL1=KHL2= KFL1=KFL2=1
Theo bảng 6.2[2] với thép 45, tôi cải thiện:
Giới hạn mỏi tiếp xúc:𝜎 𝑂1𝐻 𝑙𝑖𝑚= 2 𝐻 𝐵 + 70
VớiKFC=1(doquay1chiều),SF=1,75-theobảng6.2[2]
Vớigóc nghiêngsơbộ8 𝑜 ≤𝛽≤20 𝑜 , theo côngthức6.31[2] ta cósốrăng bánhnhỏlà:
Chọnz1&(răng),suyra sốrăng bánhlớnz2=u1.z1=4.264(răng)Do đó tỷ số truyền thực tế:
𝐾𝑥𝐻 -Hệsốảnhhưởngcủakíchthướcmặtrăng(da≤700mm)Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39[2]:
- 𝛿 𝐻 = 0,002-Hệsốkểđếnảnh hưởng củacácsai sốănkhớp(bảng6.15[2])
Hệsốkểđếnảnhhưởngcủasailệchcácbướcrăngbánh1và2(bảng6.16[2]) Theocôngthức6.33[2],ứnguấttiếpxúctrênmặtrănglàmviệc:
𝛽 𝑏= tan −1 [cos𝛼 𝑡 tan𝛽]=tan −1 [cos20,47 𝑜 tan12,84 𝑜 ],05 𝑜
𝛼 𝑡 =𝛼 𝑡𝑤 = tan −1 ( tan𝛼)=tan −1 ( tan20 𝑜 ) ,47 𝑜 cos𝛽 (α tlà gócprofinrăngvàα twlà gócănkhớp) cos12,84 𝑜
Nhưvậy,từ(1)và(2)tacó:𝜎 𝐻< [𝜎 𝐻 ],dođócặpbánhrăngđảmbảođộbềntiếpxúc.
Cặpbánhrăngtrụrăngnghiêngcấpnhanh
Sốrăng:z1=26(răng);z2=104(răng)Do đó tỷ số truyền thực tế:
𝐾 𝑥𝐻= 1 -Hệsốảnhhưởng của kích thước mặtrăng (𝑑 𝑎≤ 7 0 0 mm) Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39[2]:
Hệsốkểđếnảnhhưởngcủasailệchcácbướcrăngbánh1và2(bảng6.16[2]) Theocôngthức6.33[2],ứnguấttiếpxúctrênmặtrănglàmviệc:
𝛽 𝑏= tan −1 [cos𝛼𝑡.tan𝛽]=tan −1 [cos20,47 𝑜 tan12,84 𝑜 ],05 𝑜
𝛼 𝑡 =𝛼 𝑡𝑤 = tan −1 ( tan𝛼)=tan −1 ( tan20 𝑜 ) ,47 𝑜 cos𝛽 (α tlà gócprofinrăngvàα twlà gócănkhớp) cos12,84 𝑜
Nhưvậy,từ(1)và(2)tacó:𝜎 𝐻< [𝜎 𝐻 ],dođócặpbánhrăngđảmbảođộbềntiếpxúc.
- Mứcdầuthấpnhất:Ngậphếtchiềucaochânrăngcủabánhrăngnhỏ nhấttronghai bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm.
Thôngsốthiếtkế
- l cki :Khoảngcông–xôntrêntrụcthứk,tínhtừchitiếtthứIởngoàihộpgiảmtốcđến gối đỡ
Chọnvậtliệuvàxácđịnhsơbộđườngkínhtrục
Thép C45tôi cảithiệncó𝜎 𝑏= 600𝑀𝑃𝑎, ứngsuất xoắnchophép[𝜏]÷30𝑀𝑃𝑎 Xácđịnhsơbộđườngkínhtrụcthứk:
Xácđịnhkhoảngcáchgiữacácgốiđỡvàđiểmđặtlực
𝑘1= 10(𝑚𝑚): khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quayđến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay
4.3.1 TrụcI: l 12 =−l c12 =0,5.(l m12 +b 1 )+k 3 +h n = 0,5.(65+23)+10+36(mm) Vớilm12= ( 1 , 4 ÷ 2 , 5 ) d 1= ( 4 9 ÷ 8 7 , 5 ) = 6 5 ( m m ) :chiều dài nữa khớpnối b1= 2 3 ( m m ) : c h i ề u r ộ n g ổ l ă n v ớ i d 1= 4 0 ( m m ) l 13= 0,5.(l m13+ b 1 )+k 1+ k 2= 0,5.(61+23)+10+8 `(𝑚𝑚)
Phântíchlựctácdụnglênbộtruyền
TachọnFnt=347,46(N)Lực bộ truyền xích:
Xácđịnhlựctácdụnglêntrục,đườngkínhcácđoạntrục
Tuynhiên,dotrục vào hộpgiảmtốcnốivớitrụcđộngcơ4A160Mcóđườngkínhddc= 4 2 m m , n ên t a c h ọ n d 10= ( 0 , 8 … 1 , 2 ) d dc= 3 5 m m
Chọnvàkiểmnghiệmthen
Dựa vào bảng 9.1a [2], chọn kích thước then bxh theo tiết diện lớn nhất của trụcChọnchiềudàil tcủ a thentheotiêuchuẩn,nhỏhơnchiềudàimayolt=(0,8÷0,9)lmKiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt then bằng:
Trục Đường kính Mặt cắt lm lt llv b h tt 𝜎 𝑑 𝜏 𝑐ℎ T(Nmm)
Kiểmnghiệmđộbềntrục
+[s]hệsốantoànchophép.Thôngthường[s]=1,5÷2,5(khităngđộcứng[s]=2,5÷3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục).
+𝜓 𝜎= 0 , 0 5 ;𝜓 𝜏= 0 -hệsốxét đếnảnhhưởngcủaứngsuấttrungbìnhđến độbền mỏi theo bảng 10.4[1]
+𝛽 = 1,7-hệsốtăngbềnbề mặttratheobảng10.5[1]đốivớiphươngpháptăngbền phun bi
+𝑘 𝜎= 1 , 7 5 ;𝑘 𝜏= 1 , 5 - hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung tải trọng đến độ bền mỏi, tra theo bảng 10.9[1] đối với trục có rảnh then, then.
- Kiểmnghiệmtrụctheođộbềntĩnh: Đểphòngtrụcbịbiếndạngdẻoquálớnhoặc bịgãykhibịquátảiđộtngột,tacầnkiểm nghiệm trục theo điều kiện:
𝑊 0 =2𝜏 𝛼 TrongđóTlàmomentxoắntạitiếtdiệnnguyhiểmkhiquátải;W0là momentcảnuốn Ứng suất cho phép khi quá tải:
Kếtquảcho thấyrằngcả3trụcđềuthỏa mãnhệsốantoànvềđiềukiệnbềnmỏivàcả 3 trục đều thỏa điều kiện bền tĩnh
Tínhtoánnốitrục
Tínhtoánổlăn
Kíhiệuổ d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) C0(kN)
Kíhiệuổ d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) C0(kN)
Như vậy𝑄 𝑜< 𝐶08,8(𝑘𝑁)nên ổ đảmbảo điều kiệnbềntĩnh.
Kíhiệuổ d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) C0(kN)
Nhưvậy𝑄 𝑜< 𝐶0f,6(𝑘𝑁)nên ổ đảmbảo điều kiệnbềntĩnh.
CHƯƠNG6.CHỌNTHÂNMÁY,BU-LÔNG,CÁCCHITIẾTPHỤKHÁC
Chọnthânmáy
- Hộpgiảmtốcbaogồm:thànhhộp,nẹphoặcgân,mặtbích,gốiđỡ,…
- Bề mặtlắpghépgiữanắpvàthânđượccạosạchhoặc màiđểlắpsít,khilắpcó một lớp sơn mỏng hoặc sơn đặc biệt.
- Mặtđáyvề phíalỗ tháodầuvớiđộdốc khoảng2 o vàngaytạichỗtháodầulõmxuống.
- Bulôngghépnắpcửathăm d5 d1> 0 , 0 4 a + 1 0 = 1 8 m m Chọn bulong M20 d 2 = (0,7÷0,8)d 1 1 6 mm.ChọnbulongM16 d 3 = (0,8÷0,9)d 2 1 4 mm.ChọnbulongM14 d 4 = (0,6 ÷ 0,7)d 2 = 1 0 m m Chọn vít M10 d 5 = (0,5÷0,6)d 2 = 8mm.ChọnvítM8 Mặtbíchghépnắpvàthân
- Tâm lỗ bu lông cạnh ổ:
E2vàC(làkhoảngcáchtừtâm bu lông đến mép lỗ)
C = 19,2.Chọn20mm2;k ≥ 1,2d2 - Chiềucaoh Xácđịnhtheokếtcấu,phụthuộctâmlỗbulongvà kíchthướcmặttựa Mặtđếhộp
Cácchitiếtliênquanđếnkếtcấuvỏhộp
Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục Lỗ trụ (đường kính D) lắp ở trên nắp và thân hộp được gia công đồng thời Để đảm bảo vị trí tươngđốicủa nắpvàthântrướcvàsaukhigia côngcũngnhưlắpghép,dùng2chốtđịnh vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong những nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Tadùngchốtđịnhvịhìnhcôncócácthôngsốsau: d,mm c,mm l,mm
6.2.3Cửathăm: Đểkiểmtra, quansátcácchitiếtmáytronghộpkhilắpghépvà đểđổdầuvàotrong hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nawos có lắp thêm nút thông hơi Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18-5[2].
Khi làmviệc, nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trongvàbênngoài hộp,ngườitadùngnútthônghơi.Nútthônghơiđượclắptrênnắpcửathă.
Saumộtthờigianlàmviệc,dầubôitrơnchứatronghộpbịbẩn(dobụibặmvàdohạt 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.
Cácchitiếtphụkhác
Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn,hạtcứngvàcáctạpchấtkhác xâmnhập ổ.Nhữngchấtnàylàmổchóngbị màimòn vàbịhengỉ.Ngoài ra, vòngphớtcònđược dùngđểphòngchảydầurangoài Tuổithọổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào vòng phớt.
Vòngphớtđượcdùng khárộngrãi docókếtcấuđơngiản,thaythếdễdàng.Tuy nhiên có nhược điểm là chón mòn và ma sát lớn khi bề mặt trục có độ nhám cao.
Bảngtổngkếtbu-lông
Căncứvàocác yêucầulàmviệccủatừngchitiếttrong hộpgiảmtốc,tachọncác kiểu lắp ghép sau:
Dungsaiổlăn
Vòng trong ổ lăn chịu tải tuần hoàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục với kiểu lắp trung gianđểvòngtrongkhôngtrượttrênbề mặttrụckhilàmviệc.Do đó,giữatrụcvới ổlănta chọn mối lắp k6 (do ổ lăn tiêu chuẩn nên chỉ chọn dung sai của trục), mối lắp trung gian tạo điều kiện ổ mòn đều do trong quá trình làm việc ổ sẽ quay đều.
Vòngngoàicủaổlănkhôngquaynênchịutảitrọngcụcbộ,talắptheohệthốnglỗ.Để ổ có thể di chuyển dọc trục khi nhiệt đô tăng trong quá trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7.
Lắpghépbánhrăngtrêntrục
Bánhrănglắpghép trêntrụcchịutảivừa,tảitrọngthayđổi,tảivađậpnhẹnênta chọn kiểu lắp H7/ k6.
Lắpghépnắpvàthânhộp
Lắpghépvòngchắndầutrêntrục
Lắpghépchốtđịnhvị
Lắpghépthen
Theochiềurộng,chọnkiểulắptrêntrụclàP9/h8,vàkiểulắptrênbạclàJs9/h8 Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then là h11.
Lắpghépốnglót
) (𝜇𝑚 Độdôil ớn nhất Độhởl ớn nhất
Nắp cửa thăm-nắp hộp
Quathờigianlàmđồánmônhọc thiếtkế hệthốngtruyềnđộngcơkhí,emđãnắmvững hơn về cách phân tích một công việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho bài toán thiết kế.
Vì đặc trưng nghiên cứu của môn học là tính hệ truyền động nên qua đó giúp cho sinh viêncócách xửlýsátthựchơnvàbiếtcáchkếthợpvớinhữngkiếnthứcđãđượchọcđể tính toán và chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế.
Dùđãcốgắnghoàn thànhđồánnàyvới cườngđộlàmviệc cao, kỹlưỡngvàcósự hướng dẫn rất cụ thể của quý thầy cô khoa Cơ khí nhưng do hiểu biết còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này còn có nhiều thiếu sót và bất cập Vì vậy, emrấtmongsựsửachữavàđónggópýkiếncủaquýthầycôđểemđượcrútkinhnghiệm và bổ sung kiến thức.
Emxinchânthành cảmơnsựgiúpđỡcủaquý thầycôkhoaCơkhívà sựhướngdẫntận tình của thầy Phạm Minh Tuấn trong suốt quá trình hoàn thiện đồ án thiết kế này.