Tính toán các bộ truyền ngoài đai, xích hoặc bánh răng.. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc bánh răng, trục vít-bánh vít.. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền
XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ TỐNG TRUYỀN ĐỘNG
Công suất động cơ
Công suất trên trục động cơ điện :
- P ct :công suất cần thiết trên trục động cơ(kW)
- P t :công suất tính toán trên trục máy công tác (kW)
Hiệu suất truyền động: chọn trong bảng 2.3 [2] η = η br 3 ∗ η đ ∗ η ol 4 ∗ η kn = 0 , 97 3 ∗ 0 , 96 ∗ 0.99 4 ∗ 1 = 0.8416
- η br : hiệu suất bánh răng trụ=0 , 97
- η đ :hiệu suất bộ truyền đai thang=0,96
- η kn :hiệu suất khớp nối=1
Công suất tính toán trên trục máy công tác:
Theo nguyên lý làm việc thì công suất của động cơ phải lớn hơn công suất làm việc (ứng với hiệu suất động cơ) do đó ta phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất làm việc: n lv `000v πD `000∗1.27 π∗480 P.5316vg/ph
- n lv :số vòng quay của trục máy công tác(vg/ph)
- D : đường kính tang quay (mm)
Vì theo tiêu chuẩn tỉ số truyền đai thang ( u đ ) từ 3-5, ta chọn 3 và tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc hai cấp ( u br ) từ 8-40, ta chọn 10 (chọn trong bảng 2.4 [2]).
Nên tỉ số truyền toàn bộ là: u t =u đ ∗u br =3∗100
Số vòng quay sơ bộ của động cơ là: n sb =n lv ∗u t P.5316∗3015.948(vg/ph) Điều kiện để chọn động cơ điện:
{ n đc P ≈ n đc ≥ P sb ≈ ct 1515.948 ≥ 5.7501kW vg/ ph
Theo bảng P1.3 [2], ta chọn động cơ có ký hiệu 4A132S4Y3 có công suất động cơ
P đc =7.5 kW , số vòng quay của động cơ n đc 50 vg / ph , hiệu suất η %.5 %
Phân phối tỷ số truyền
Trạm dẫn động cơ khí gồm hai bộ truyền:
- Bộ truyền hộp ngoài: bộ truyền đai thang
- Bộ truyền trong: hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh
Ta có tỷ số truyền chung: u ch =n đc n lv = 1455 50.5316(.79≈29
Tỷ số truyền bánh răng trụ của hộp giảm tốc: u br =u ch uđ)
Tra bảng 3.1 [2], với u h = 10 ,ta chọn { u u 1 2 = =2.79 3.58
- Công suất động cơ: P đc = 7.5 kW
- Công suất của trục III: P III = Fv
- Công suất của trục II: P II = P III η ol ∗η kn ∗η br
- Công suất của trục I: P I = P II η ol ∗η br
2 Số vòng quay của trục:
- Số vòng quay của trục I: n I =n đc u đ 55
- Số vòng quay của trục II: n 2=n 1 u 1 H3.3334
- Số vòng quay của trục III: n 3=n 2 u 2 5
- Lực momen trên động cơ: T đc =9.55∗10 6 ∗P đc n 1 8189.6347Nmm
- Lực momen trên trục I: T I =9.55∗10 6 ∗P I n 1 9729.3214Nmm
- Lực momen trên trục II: T 2 =9.55∗10 6 ∗P II n 2 A1640.37Nmm
- Lực momen trên trục III: T 3 =9.55∗10 6 ∗P III n 3 02887.139Nmm
Thông số Trục động cơ Trục I Trục II Trục III
Số vòng quay trên trục (vg/ph) 1450 485 135 48
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
Tính toán bộ truyền đai
- Số vòng quay trên trục: n 155 (vg/ph)
- Tỷ số truyền của đai: u đ =3
Theo hình 4.22 và bảng 4.3 [1], ta chọn đai thang thường loại
1 Đường kính bánh đai nhỏ: d 1 = 1.2 d min = 1.2 ∗ 125 = 150 mm
Ta có v 1 ≤ [ v ] ≤ 25 => thõa mãn điều kiện nên d 10mm
3 Chọn hệ số trượt tương đối ξ=0.01
Chênh lệch tỷ số truyền so với giá trị ban đầu:
3 =3.33 % nằm trong phạm vi cho phép (3~4%)
Theo bảng 4.6 [3], ta chọnn a=d 2V0mm(cho u đ =3)
Chiều dài đai theo khoảng cách trục:
chọn L = 2500 mm = 2.5 m theo tiêu chuẩn
Số vòng chạy của đai trong 1 giây: i=v 1
Tính lại khoảng cách trục: a=( L− π ( d 2 1 + d 2 ) + √ ( L− 4 π ( d 2 1 + d 2 ) 2 −8 ( d 2 −d 2 1 ) 2 = ( 2500− π (180 2 +560 ) ) + √ ( 2500− 4 π ( 180+ 2 560) ) 2 −8 ( 560−180 2 ) 2 d0.63 mm
6 Tính toán các hệ số C i theo bảng 4.7 [3]
- Hệ số trải trọng động K đ = 1.25 tra bảng 4.7 trang 55[ 2 ]
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai:
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền:
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L:
C L =√ 6 l L 0 =1.0185 , với L 0 là chiều dài đai thực nghiệm (mm), tra trong bảng 4.8 [3]
- Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai: C z =0.95, chọn theo bảng 4.18
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng:
C r =0.9vì tải trọng va đập nhẹ và làm việc1ca
Chiều rộng bánh đai B =(z−1)t+2ecmm và đường kính ngoài bánh đai d a1 =d 1+2h 0 8.4mm và d a2 =d 2 +2h 0 V8.4mm với h 0 ,t , e xem bảng4.21trang63[2]
Trong đó d a1 là bánh dẫn và d a 2 là bánh bị dẫn.
Lực căn dây ban đầu:
- Trong đó F v :, lực căng do lực li tâm sinh ra với công thức
Lực tác dụng lên trục:
13.666 B0.7595N ứng suất lớn nhất trong dây đai: σ max =F 0
- Trong đó ρ 40 :tỷtrọng riêng của đai thang cao su;
E0: mô đun dây đai thang cao su
So sánh điều kiện σ max ≤ [ σ ] K ≤ 10=> thỏa điều kiện yêu cầu
Trong đó: σ r =9 :ứng suất mỏi giới hạn của đai thang ; m=8 :số mũ của đường cong mỏi trong đai thang và[ i ]
Các thông số bộ truyền đai thang
Chiều rộng bánh đai B, mm
Số vòng chạy đai trong 1 giây, s -1
5.4664 Đường kính bánh dẫn d 1 , mm
180 Đường kính bánh bị dẫn d 2 , mm
560 Ứng xuất lớn nhất σ max ,
Lực căng đai ban đầu F 0 ,
Lực tác dụng lên trục F r ,
Tuổi thọ đai thang tính bằng giờ L h , h
Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc
2.2.1 Bộ truyền cấp nhanh: thông số đầu vào:
2 =3.0298kW (vì hộp giảm tốc có cấp nhanh phân đôi)
2 Y864.6607Nmm (vì hộp giảm tốc có cấp nhanh phân đôi)
- Số vòng quay trên trục là nH5vg/ph
- Thời gian phục vụ là L = 8 năm
- Số ngày làm/năm là K ng 6 ngày
- Số ca làm trong ngày là 3 ca (với 1 ca làm việc 8 giờ)
1 Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn:
Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện theo bảng 6.13 [1], ta có Đối với bánh dẫn:
S F 1 =1.75 Đối với bánh bị dẫn:
2 Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép a Số chu kì làm việc cơ sở:
N HO2 0HB 2 2.4 0∗228 2.4 =1.37∗10 7 chu kì b Số chu kỳ làm việc tương đương:
Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c=1 (chọn theo hình
3.58 =8.2763∗10 9 chu kỳ c Hệ số tuổi thọ:
Do N HE 1>N HO1 , N HE 2 >N HO2 , N FE 1 >N FO 1 , N FE2 >N FO 2
Chọn K HL1 =K HL2 = K FL1 = K FL2 =1 d ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
- trong đó: [ σ H 1 ]: là ứng suất tiếp xúc cho phép, σ OHlim là giới hạn mỏi tiếp xúc cho tương ứng với số chu kỳ cơ sở
- trong đó [ σ F ] là ứng suất uốn cho phép của vật liệu, σ OFlim là giới hạn mỏi uốn tương ứng với số chu kỳ cơ sở ; K FC =1là hệ số xét ảnh hưởng khi quay 1 chiều đến độ mỏi e Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] :
Vì không thõa mãn điều kiện
Do đó ta chon [ σ H ] =[ σ H ] min = 430.36 MPa f Chọn ứng suất uốn cho phép: [ σ F ] = [ σ F 2 ] #4.51 MPa
3 Chọn hệ số tại trọng tính
Theo bảng 6.15 [1], ta chọn ψ ba = 0.25 ÷ 0.4, chọn ψ ba = 0.4 theo tiêu chuẩn
2 =0.916 ứng với ψ bd vừa chọn, tra bảng 6.4 [1], (ứng với ψ bd =0.8318và HB sai số ≈0 % e Chiều rộng vành bánh răng: b 2 =b w =ψ ba a w =0.4∗160d mm b 1 = b 2 + 5 = 69 mm
8 Tính vận tốc v và chọn cấp chính xác bộ truyền: v=π d w 1 n
Tra bảng 6.3 [1], chọn cấp chính xác bộ truyền là 9, v gh =6m/s
9 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:
Tra bảng 6.6 [1], chọn { K K HV FV = =1.07 1.04
10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
Từ bảng 6.5 [2], ta chọn Z M '4 MPa 1/3 ε α =1.2÷1.9
∝ tw =tan −1 tan 20 cosβ =tan −1 tan 20 cos 19.16!.1°
Z H =√ sin 2 2 cos ∝ β tw = √ 2 cos 19.16 sin 2∗21.1=1.68
K h∝ =1.13 là hệ số kể đến sự phân bố không đều tra bảng 6.14
- với δ H =0.002 là hệ số ảnh hưởng của sai số ăn khớp tra trong bảng 6.15 [2], g o = 73là hệ số ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2, tra trong bảng 6.16 [2] σ H =Z M Z H Z ε d w 1 √ 2 T K b H 2 u ( u+ 1) = 274 ∗ 69.87 1.68 ∗ 0.73 √ 2 ∗ 59864.6607 64∗3.58 ∗ 1.05 ∗( 3.58 + 1 ) = 241.09 MPa < [ σ H ] = 430.36 MPa
Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc
11 Kiểm nghiệm độ bền uốn: σ F 1 =2T k F Y ε Y β Y F 1 b 2 d w 1 m =2∗59864.6607∗0.53∗0.86∗4.04
- K F∝ =1.37là hệ số kể đến tải trọng động, tra bảng 6.14 [2]
- δ F =0.006là hệ số ảnh hưởng của sai số khớp, tra bảng 6.15 [2]
1.9=0.53là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
140 =0.86là hệ số kể đến độ nghiêng của răng
- z v1 = z 1 cosβ= 22 cos 19.16°#.29là số răng tương đương của bánh1
- z v2 = z 2 cosβ= 79 cos 19.16°.63là số răng tương đương của bánh2
23.29=4.04là hệ số dạng răng của bánh1
83.63=3.63là hệ số dạng răng của bánh2 σ F 2 =σ F1 Y F2
Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện bền uốn
2.2.2 Bộ truyền cấp chậm thông số đầu vào:
- Công suất trục là P=5.819 kW
- Momen trên trục là T 2 = 411640.37Nmm
- Số vòng quay trên trục là n5vg/ph
- Thời gian phục vụ là L=8 năm
- Số ngày làm/năm là K ng = 176 ngày
- Số ca làm trong ngày là 3 ca (với 1 ca làm việc 8 giờ)
1 Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn:
Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện theo bảng 6.13 [1], ta có Đối với bánh dẫn:
S F 1 =1.75 Đối với bánh bị dẫn:
2 Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép a Số chu kì làm việc cơ sở:
N HO2 0HB 2 2.4 0∗228 2.4 =1.37∗10 7 chu kì b Số chu kỳ làm việc tương đương:
Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c=1 (chọn theo hinh
2.79 =2.97∗10 9 chu kỳ c Hệ số tuổi thọ:
Do N HE 1>N HO1 , N HE 2 >N HO2 , N FE 1 >N FO 1 , N FE2 >N FO 2
Chọn K HL1 =K HL2 = K FL1 = K FL2 =1 d ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
- trong đó: [ σ H 1 ] ứng suất uốn tiếp xúc cho phép; σ OHlim là giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kỳ cơ sở
- trong đó [ σ F ]là ứng suất uốn cho phép của vật liệu; σ OFlim là giới hạn mỏi uống, tương ứng với số chu kỳ cơ sở
N FO ; K FC =1 là hệ số xét ảnh hưởng khi quay khi quay 1 chiều đến độ mỏi e Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] :
Vì không thõa mãn điều kiện
Do đó ta chon [ σ H ] =[ σ H ] min = 430.36 MPa f Chọn ứng suất uốn cho phép: [ σ F ] = [ σ F 2 ] = 234.51 MPa
3 Chọn hệ số tại trọng tính:
Theo bảng 6.15 [1], ta chọn ψ ba =0.25÷0.4, chọn ψ ba =0.4 theo tiêu chuẩn
2 =0.758 ứng với ψ bd vừa chọn, tra bảng 6.4 [1], (ứng với ψ bd =0.758và HB C = 31.9 kN , với ổ bi m=3 c Kiểm tra khả năng tải tỉnh của ổ
Với F a = 0 tra bảng 11.6 [2], ta có ổ bi đỡ 1 dãy có hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục X 0=0.6 và Y 0=0.5
Như vậy Q 0 < F rB =5.9894 kN và Q 0 =5.9894 N
Vậy Q 0=5.9894kN