Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn, then,… Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện sinh
Phương pháp tính toán thiết kế máy và chi tiết máy
Đối với việc hoàn thành thiết kế sản phẩm, việc thử nghiệm là bước đầu tiên của quá trình thiết kế Thông qua thử nghiệm, các nhược điểm và khuyết tật của sản phẩm sẽ được phát hiện, từ đó giúp điều chỉnh thiết kế, tránh sai sót trong tính toán, đảm bảo kích thước và tính năng phù hợp, đồng thời giải quyết các khó khăn trong việc chăm sóc và bảo dưỡng máy móc.
- Đặc điểm tính toán thiết kếchi tiết máy
- Tính toán xác định kích thước chi tiết máy thường tiến hành theo hai bước: tính thiết kế và tính ki m nghiể ệm.
Bên cạnh việc sử dụng các công thức chính xác để xác định những yếu tố quan trọng nhất của chi tiết máy, rất nhiều kích thước của các yếu tố kết cấu khác nhau cũng được tính toán thông qua các công thức kiểm nghiệm.
Trong tính toán thiết kế, số số liệu thường nhiều hơn số phương trình, do đó cần dựa vào các quan hệ kinh tế để chọn trước một số thông số chính, từ đó xác định các thông số còn lại.
Trong quá trình thiết kế, việc áp dụng nhiều giải pháp thực hiện là cần thiết Do đó, trong giai đoạn tính toán thiết kế chi tiết máy, cần chế tạo đồng thời một số phương án để so sánh Trên cơ sở đó, xác định phương án có lợi nhất nhằm đáp ứng các tiêu chí kinh tế và kỹ thuật.
Ngày nay, sự phát triển của công nghệ thông tin đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ Việc áp dụng các kiến thức tin học vào quy trình thiết kế chi tiết máy ngày càng trở nên cần thiết và quan trọng Sự tự động hóa trong thiết kế không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc mà còn cải thiện độ chính xác và giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.
- Yêu cầu cơ bản đối với các bản vẽ cho trong TCVN 3826 – 83
- Kích thước giấy vẽ theo TCVN 2 74, ghi trong b– ảng 1.1
Bảng I Kích thước tiêu chuẩn của các kh ổgiấy
Bản vẽ và bản vẽ chế tạo thường được thực hiện theo tỉ lệ 1:1 Đối với các bản vẽ kỹ thuật cũng như bản vẽ chế tạo các chi tiết có kích thước lớn, như vỏ hộp giảm tốc, có thể sử dụng các tỉ lệ thu nhỏ như 1:2, 1:1,25, 1:4, 1:5.
10 ; 1 : 15 ; 1: 20 ; 1: 25 ; 1 : 40 ; 1 : 50 Để thể hiện các yếu tố kết cấu nhỏ (rãnh thoát đá mài, góc lượn …) có thể sử dụng một trong các tỉ lệ phóng to sau đây: 2 : 1
; 4 : 1 ; 5 : 1 ; 10 : 1 ; 20 : 1 ; 40 : 1 ; 50 : 1 S ố lượng các mặ ắt c t chỉ nên đủ để diễn t hoàn toàn kả ết cấu của các chi tiết hoặc bộ phận máy
Khung tên được đặt ở góc dưới bên phải của bản vẽ, theo tiêu chuẩn TCVN 2821 – 83 Ngoài khung tên, còn có khung ph và t ng s ụ ổ ố ô, cho phép ghi chú lên đến 29 nội dung khác nhau.
- Nội dung ghi trong các ô của khung tên như sau:
Kí hiệu v t li u chi tiậ ệ ết.
Tên trường và l p sinh viên ớ
Tên sản phẩm theo đầu đề hoặc đề tài thi t k ế ế
1.3 Các nguyên t c và gi i pháp trong thi t k ắ ả ế ế
Để thực hiện nhiệm vụ thiết kế, cần tuân thủ nghiêm ngặt các số liệu kỹ thuật Những đề xuất góp phần hoàn thiện toàn bộ nội dung phải được sự thỏa thuận của bên đặt hàng hoặc người hướng dẫn.
- Kết c u c n có s hài hòa vấ ầ ự ề kích thước c a các b ph n máy và chi ti t máy, ủ ộ ậ ế v h s an toàn, tu i th ề ệ ố ổ ọ và độ tin c y làm viậ ệc.
B trí hố ợp lí các đơn vị ắp giúp đảm bảo kích thước khuôn kh nh g n, tháo l p ổ ỏ ọ ắ thuận tiện Điều này cũng tạo điều kiện cho việc điều chỉnh và chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, từ đó thu n lậ ợi hiệu quả hơn.
Lựa chọn một số liệu có căn cứ và phương pháp nhiệt vật liệu luyện là rất quan trọng, giúp giảm khối lượng sản phẩm, tiết kiệm chi phí cho các vật liệu đắt tiền và giảm giá thành cấu trúc.
- Chọn d ng công ngh gia công chi ti t có xét t i quy mô s n xuạ ệ ế ớ ả ất, phương pháp chế tạo phôi và gia công cơ.
Sử dụng các tiêu chuẩn nhà nước, tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn tỉnh và tiêu chuẩn cơ sở trong thiết kế giúp nâng cao chất lượng công việc Việc áp dụng máy móc và chi tiết máy tiêu chuẩn sẽ giảm thiểu thời gian thiết kế, hạ giá thành sản phẩm, đồng thời đảm bảo tính chính xác và bền vững Điều này cũng mở rộng cơ hội trao đổi trong nước và hợp tác quốc tế, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành.
Thực hiện sự thống nhất hóa trong thiết kế là quá trình tối ưu hóa khả năng sử dụng tối đa các chi tiết máy và bộ phận máy có cùng quy cách kích thước Điều này bao gồm việc sử dụng các yếu tố cùng loại, vật liệu và phôi tương tự để chế tạo, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.
- Lựa ch n mọ ột cách có căn cứ các ki u l p, dung sai, c p chính xác và cể ắ ấ ấp độ nhám b mề ặt chi tiết.
Bôi trơn hiệu quả các yếu tố làm việc trong điều kiện ma sát như ổ lăn, cơ cấu dẫn hướng, ăn khớp bánh răng và trục vít là rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ chi tiết không bị mòn trước thời hạn quy định và ngăn ngừa hiện tượng tróc rỗ hoặc dính bề mặt tiếp xúc Tài liệu thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 3819-83 cung cấp hướng dẫn cụ thể cho việc này.
Tài liệu thiết kế được chia thành các dạng sau đây:
• B n v ả ẽ(bản v chi ti t, b n lẽ ế ả ắp, …) ;
Và các tài liệu khác liên quan đến sử dụng, sửa ch a, bữ ảo dưỡng máy …
1.6 B ng kê (Theo TCVN 3824-83) B ng 1.5 [tr12,1] ả – ả
Nội dung thuyết minh bao gồm các phần chính như sau: Đầu tiên, trình bày các số liệu kỹ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế, đặc biệt là đối với thiết kế môn học cơ khí Tiếp theo, phân tích và trình bày cơ sở của sơ đồ cơ cấu đã được chọn Sau đó, thực hiện tính toán động học và tính lực cơ cấu, bao gồm tính công suất cần thiết, chọn động cơ phù hợp, và tính toán tỷ số truyền cho các cấp Tiếp theo, tiến hành tính toán thiết kế chi tiết máy và bộ phận máy, với các tiêu chí tính toán, chế độ hoạt động, chọn vật liệu và xác định công suất cho phép Cuối cùng, trong đồ án môn học chi tiết máy, cần tính toán các bộ truyền, thiết kế trục, chọn ổ lăn, và tính các yếu tố liên quan đến vỏ hộp giảm tốc, cũng như lựa chọn khớp nối và vật liệu bôi trơn thích hợp.
Lập bảng ghi các chi tiết tiêu chuẩn như ả, ế, ẩ, ổ lăn và chi tiết ghép có ren, đồng thời thống kê các mối ghép với kích thước danh nghĩa và sai lệch giới hạn Dựa trên những thông tin này, tiến hành đối chiếu với các yêu cầu về thống nhất hóa trong thiết kế, nhằm giảm bớt chứng ngại trong việc lựa chọn loại và quy cách các mối ghép cũng như chi tiết tiêu chuẩn.
B n thuy t minh 17 ả ế
Nội dung bài viết bao gồm các phần chính như sau: đầu tiên, trình bày các số liệu kỹ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế máy, đặc biệt là đối với thiết kế môn học Tiếp theo, phân tích và trình bày cơ sở của sơ đồ cơ cấu đã được chọn Sau đó, thực hiện tính toán động học và tính lực cơ cấu, bao gồm tính công suất cần thiết, chọn động cơ, tính tỉ số truyền chung và phân phối tỉ số truyền cho các cấp, cũng như tính công suất và mômen tác động lên các trục Cuối cùng, tiến hành tính toán thiết kế chi tiết máy và các bộ phận máy, trong đó bao gồm các tiêu chí tính toán, chế độ làm việc, chọn vật liệu và xác định ngưỡng suất cho phép, tính thiết kế và kiểm nghiệm độ bền Đối với đồ án môn học chi tiết máy, nội dung này cũng bao gồm tính toán các bộ truyền, thiết kế trục, chọn ổ lăn, tính các yếu tố của vỏ hộp giảm tốc, chọn khớp nối và vật liệu bôi trơn.
Lập bảng ghi các chi tiết tiêu chuẩn như ả ế ẩ ổ lăn và chi tiết ghép có ren, thống kê các mối ghép với kích thước danh nghĩa và sai lệch giới hạn Dựa trên các thông tin này, đối chiếu với các yêu cầu về thống nhất hóa trong thiết kế nhằm giảm bớt sự phức tạp trong việc lựa chọn loại và quy cách các mối ghép cũng như chi tiết tiêu chuẩn.
Thuyết minh cần trình bày rõ ràng và ngắn gọn về cơ sở phương pháp tính, cách lựa chọn các thông số, kết quả tính toán và tài liệu tham khảo liên quan.
- Thuyết minh được viết trên kh giổ ấy A4 hoặc viết trên giấy h c sinh kh 270 x ọ ổ
Thiết kế môn học cần được trình bày dưới dạng bìa cứng, trong đó ghi rõ các thông tin quan trọng như tên trường học, tên giảng viên hướng dẫn, tên sinh viên thực hiện và ngày tháng năm.
Hệ thống dẫn động cơ khí bao gồm các loại truy n d n ề ẫ
2 Truy n dề ẫn cơ khí
B truy ộ ền đai
- Truyền động đai được dùng đề truyền động giữa các trục xa nhau Thiết kế truyền động đai gồm các bước:
Xác định các thông số của đai dựa trên khả năng kéo và tuổi thọ là rất quan trọng Cần phải xác định lực căng của đai cũng như lực tác dụng lên trục để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
- Theo hình d ng và ti t di n, phân loạ ế ệ ại: đai dẹt, đai hình thang (tiết di n ch ệ ữ nhật), đai nhiều chêm (đai hình lược) và đai răng.
B truy n xích 17 ộ ề
- Truyền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau
- Thiết kế truyền động xích bao gồm các bước:
- Chọn số răng đĩa xích, xác định bước xích theo ch tiêu vỉ ề độ ề b n mòn và xác định các thông s khác c a xích và b truyền ố ủ ộ
- Kiểm tra xích về độ ền (đố ới xích b quá t b i v ị ải)
- Thiết kế k t cế ấu đĩa xích và xác định lực tác dụng lên trục
- Có 3 loại xích: xích ống, xích con lăn và xích răng.
B truy ộ ền bánh răng
- Truyền động bánh răng dùng để truyền động gi a các trữ ục, thông thường có kèm theo sự thay đổ ề trị s và chi u ci v ố ề ủa vận t c ho c mômen ố ặ
- Thiết kế truyền động bánh răng cần tiến hành các bước sau đây:
2 Xác định ng su t cho phép ứ ấ
Để tính toán kích thước cơ bản của truyền động bánh răng, cần xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ truyền Việc kiểm tra độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và quá trình tải trọng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống truyền động.
4 Xác định các kích thước hình học của bộ truy n ề
Động cơ điệ n
Chọn động cơ điện phù hợp cho máy móc hoặc thiết bị công nghệ là bước quan trọng trong thiết kế máy Việc lựa chọn đúng loại động cơ, đặc biệt khi sử dụng hộp giảm tốc và động cơ biến tần, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và thiết kế của hệ thống truyền động Để chọn được động cơ thích hợp, cần nắm rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời chú ý đến các yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần được dẫn động.
Phân loại động cơ điện
B ng : Phân loả II ại động cơ điện Động cơ điện Động cơ điện một chi u ề Động cơ điện xoay chiều
Rô to ngắn mạch Ưu điểm
Có thể thay đổ ị ối tr s momen và v n tậ ốc góc trong m t ộ
Có công suất tương đối nh , có th ỏ ể mắc vào mạng điện Động cơ ba pha đồng b có ộ ưu điểm hi u suệ ất
Cho phép điều ch nh ỉ v n t c trong ậ ố một phạm vi nh ỏ(khoảng
Kết cấu đơn gi n, giá thành ả tương đối hạ, d b o qu n, ễ ả ả làm việc tin phạm vi rộng
4÷ 1)đối với động cơ điện một chiều và
Động cơ và máy phát điện với tỷ số 100÷1 đảm bảo hoạt động êm ái, dễ dàng hãm và đảo chiều Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyển điện, thang máy, máy trục, và hệ thống chiếu sáng, mang lại tiện lợi cho hộ gia đình Với cos φ cao và hệ số quá tải lớn, các thiết bị này đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng hiện đại.
5 %), có dòng điện mở máy nhỏ cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không c n ầ biến đổi dòng điện
Nhược điểm Đắt, riêng loại động cơ điện m t ộ chiều lại khá hiếm và ph i ả tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết b ịchỉnh lưu.
Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành tương đối cao vì phải có thiết bị ph ụ để khở ội đ ng động cơ
Hệ s công ố suất cos φ thấp, giá thành cao kích thước l n và vớ ận hành phức t p ạ
Hiệu suất và hệ số công suất của động cơ một pha thường thấp hơn so với động cơ ba pha đồng bộ Động cơ một pha không có khả năng điều chỉnh vận tốc như động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ Truyền động có chi tiết trung gian là một phần quan trọng trong hệ thống truyền động.
- Truyền động khí nén, th y lủ ực,…
3 Sơ đồ ệ h thống dẫn động cần thi t k ế ế
Hình 1 1 H ệthống dẫn động xích t iả
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thường dựa trên cơ chế hộp giảm tốc, bao gồm nhiều bánh răng thẳng hoặc răng nghiêng ăn khớp với nhau Các bánh răng này được thiết kế theo tỉ lệ truyền và mômen nhất định, nhằm tạo ra vòng quay cần thiết cho thiết bị.
4 Ưu – Nhược điểm c a t ng loủ ừ ại bộ truy n và các ng d ng c a nó ề ứ ụ ủ
B ng ả III : Ưu – Nhược điểm của từng loại bộ truy n và các ng d ng cề ứ ụ ủa nó Tên b ộ truy n ề Ưu điểm Nhược điểm Phạm vi sử dụng
- Việc truyề ực có tính đàn n l hồi.
- Chạy êm, ít n và ch u sồ ị ốc
- Khoảng cách tr c có th ụ ể l n, truyớ ền động xa nhau
- B ị trượt qua s dãn n ự ỡ của dây đai
- Không có tỉ ệ l truy n ề xích chính xác
- Nhiệt độ ứ ng d ng b ụ ị giới hạn
- Thường được sử d ng ụ rộng rãi
- Không cẩn thiết bôi trơn
- Thêm tả ọi tr ng lên ổtrục do lực căng cần thiết của dây đai
- Có thể truy n chuyề ển động giữa các trục cách nhau tương đối lớn
- Khuôn kh ổ kích thước bộ truyền nh ỏ
- Có thể truy n chuyề ển động từ trục dẫn đến các tr c b ụ ị d n xa nhau ẫ ở
- Không có hiện tượng trượt, hi u su t cao, có th làm ệ ấ ể việc khi có quá tải đột ngột.
- B ộtruyền xích có v n tậ ốc và t s truy n tỷ ố ề ức thời không ổn định
- B ộtruyền làm vi c có ệ nhi u ti ng n ề ế ồ
- Chăm sóc, bôi trơn thường xuyên trong quá trình sử d ng ụ
- B n l xích mau b mòn, ả ề ị và có quá nhi u m i ghép,ề ố nên tuổi thọ không cao
- S d ng khi ử ụ truyền chuyển động và công suất giữa các trục có khoảng cách xa (đến 8m) cho nhiều đĩa xích b d n ị ẫ cùng lúc
B ộ truyền bánh răng côn thẳng
- Dùng đề truy n chuy n ề ể động giữa các tr c giao ụ nhau, góc giữa hai trục thường là 90˚
- Chế ạ t o và l p ráp phắ ức t p ạ
- S d ng ử ụ nhi u vì kề ết cấu máy đòi hỏi các trục phải giao nhau
B ộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
- Làm việc êm, tốc độ cao và không n ồ
- Cường độ ải trọ t ng trên bánh răng nghiêng nhỏ hơn bánh răng thẳng
- Tải trọng phân b không ố đều
- Lực dọc tr c lụ ớn
- Tính công nghệ không cao
-S d ng ử ụ trong các bộ truyền quay nhanh
B ộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
- Đòi hỏi độ chính xác và độ cứng b truyền ộ
5.1 Bánh răng trụ một cấp
Hộp giảm tốc một cấp chỉ nên sử dụng khi tỷ số truyền ≤ (7÷8), và nếu sử dụng bánh răng trụ răng thẳng thì tỷ số truyền tối đa là 5 Khi tỷ số truyền lớn hơn, kích thước và khối lượng của hộp giảm tốc một cấp sẽ lớn hơn so với hộp giảm tốc hai cấp.
5.2 Bánh răng trụ hai cấp
- Được s d ng nhi u nh t, t s truy n chung c a h p gi m tử ụ ề ấ ỉ ố ề ủ ộ ả ốc thường b ng 8 ằ đến 40 Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:
Loại trục đồng trục có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra trùng khớp với nhau, giúp giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc và nhiều khi hỗ trợ cho việc bố trí gọn gàng cơ cấu Tuy nhiên, loại trục này cũng có một số nhược điểm như khả năng tải trọng của cấp nhanh không sử dụng hết; cần phải bố trí các cặp các trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc làm phức tạp kỹ thuật cấu trúc và khó khăn cho việc bôi trơn; khoảng cách giữa các trục gối đỡ được đặt ở trục trung gian lớn.
Khai trương một hệ thống bánh răng đơn giản có nhược điểm là sự bố trí không đối xứng với các ổ, dẫn đến phân bố tải trọng không đều trên chiều dài răng Do đó, cần chú ý thiết kế trục đủ ứng lực, đặc biệt khi các bánh răng được nhiệt luyện đạt độ cứng cao và chịu tải trọng thay đổi, vì khả năng chống mòn của bánh răng trong trường hợp này rất kém.
Phân đôi công suất có thể thực hiện ở hai cấp độ: cấp nhanh và cấp chậm, trong đó hộp giảm tốc sử dụng ốc phân đôi cấp nhanh được ưa chuộng hơn Cấp chậm, mặc dù chịu tải lớn hơn, có khả năng chế tạo với chiều dài vành răng lớn nhờ vị trí bánh răng đối xứng, giúp khắc phục sự phân bố không đều trọng tải trên vành răng.
Bánh răng côn – trụ hai cấp thường được sử dụng trong các hệ thống truyền động với tỷ số truyền u từ 8 đến 15 Chúng thường được bố trí theo sơ đồ khai triển hoặc đồng trục, trong đó các đường tâm trục được sắp xếp trong mặt phẳng nằm ngang.
❖ Tuy nhiên hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ hai cấp có một số nhược điểm:
- Giá thành chế tạo đắt hơn.
- Khối lượng và kích thước lớn hơn so với hộp giảm tốc bánh răng trụ
H p gi m t c trộ ả ố ục vít được dùng để truy n chuyề ển động và mômen xo n giắ ữa các trục chéo nhau
Hộp giảm tốc trục vít là thiết bị quan trọng trong hệ thống truyền động, bao gồm các thành phần như hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc trục vít một cấp và hộp giảm tốc trục vít hai cấp Các loại hộp giảm tốc này giúp giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động của máy móc Hệ thống này thường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng.
- Hộp gi m t c tr c vít m t c p:ả ố ụ ộ ấ được dùng t sỉ ố truyền u = 8…63, có thể được thiết kế với 4 dạng sơ đồ sau:
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít đặt dưới bánh vít.
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít đặt trên
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít thẳng đứng ăn khớp v i bánh vít l p trên trớ ắ ục nằm ngang.
+ H p gi m t c m t c p v i tr c vít nộ ả ố ộ ấ ớ ụ ằm ngang ăn khớp v i bánh vít l p trên trớ ắ ục thẳng đứng
Hai loại sơ đồ ộ h p gi m t c tr c vít m t c p v i m t tr c thả ố ụ ộ ấ ớ ộ ụ ẳng đứng có nhược điểm là bôi trơn ổ trục thẳng đứng rất khó khăn Để đảm bảo khả năng bôi trơn, cần sử dụng kết cấu lót kín phức tạp nhằm ngăn chặn dầu chảy ra ngoài Do đó, trong thực tế, loại sơ đồ này ít được áp dụng.
- Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và hộp giảm tốc trục vít – bánh răng được sử d ng khi t s truyụ ỉ ố ền u = 50…130, đặc biệt có th l y u = 480 ể ấ
Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít có nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm hiệu suất cao hơn và kích thước bánh vít nhỏ hơn, giúp tiết kiệm kim loại màu quý hiếm Đồng thời, hộp giảm tốc này có kích thước gọn nhẹ hơn, cho phép sử dụng động cơ quay nhanh hơn, đồng thời có thể chế tạo bánh vít từ đồng thanh không thiếc với chi phí thấp hơn.
Hộp giảm tốc trục vít hai cấp là thiết bị được sử dụng khi tỉ số truyền từ 70 đến 2500, đặc biệt có thể đạt tới 3600 Tỉ số truyền nhanh giúp giảm kích thước hộp gọn nhẹ hơn so với tỉ số truyền chậm, do đó khuôn khổ kích thước hộp sẽ nhỏ hơn Với cấp nhanh, trục vít nên được đặt trên bánh vít, trong khi đối với cấp chậm, trục vít nên đặt dưới.
Hộp giảm tốc trục vít có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, có khả năng thực hiện tỉ số truyền lớn và làm việc êm Tuy nhiên, nhược điểm của nó là hiệu suất thấp và nguy cơ dính, mòn tăng lên khi bộ truyền hoạt động lâu dài Để đảm bảo hiệu quả, nên sử dụng hộp giảm tốc trục vít cho các ứng dụng ngắn hạn Đối với những công việc yêu cầu thời gian dài, chỉ nên sử dụng hộp giảm tốc trục vít để truyền công suất dưới 40-50 kW.
6.Các đặc trưng chuyển động quay
- Hiệu su t chung c a máy b ng tích hi u suấ ủ ằ ệ ất các bộtruyền t o ra chuạ ỗ ội đ ng ɳchung = ∏ ɳ i
-T sỉ ố truyền: t s truy n c a máy b ng tích t sỉ ố ề ủ ằ ỉ ố truyền c a các bủ ộ truyền t o nên ạ chuỗ ội đ ng u (i) chung = ∏ u i
CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1 Công suất làm việc của động cơ
Công suất c n thi t cầ ế ủa động cơ được tính bằng công th c 2.8ứ /tr19 [1]
Công suất làm vi c trên tr c công tác: ệ ụ
⚫ P : lực vòng trên xích tải (N)
Theo đề bài, vì có tải trọng thay đổi theo b c, ậ t chính là tải tương đương của trục công tác ( tải sử dụng ) và được tính theo công th c sau: ứ
• Plv: công suất làm việc trên trục công tác (kW)
• T: momen xo n trên các tr c (N.mm) ắ ụ
Tra bảng 2.3/ 19 [1] ta ch n: tr ọ
• Hiệu su t trên b truy n xích (h ): ấ ộ ề ở η x = 0,90
• Hiệu suất của cặp bánh răng trụ: brt = 0,96
• Hiệu suất của cặ ổ lănp : η ol = 0,99
• Hiệu suất của khớp n i trố ục: ηkn= 1
• Hiệu su t trên b truy n ấ ộ ề đai(hở): d = 0,95
Hiệu su t truyấ ền động của máy:
Công suất c n thi t trên trầ ế ục động cơ:
• Pct - công suấ ầt c n thi t trên trế ục động cơ (kW)
• Pt- công suất tính toán trên tr c máy công tác (kW) ụ
• η - hi u su t truyệ ấ ền động
1.2 S vòng quay c n thiố ầ ết của động cơ
- S vòng quay trên ố trục công tác:
- Trong đó, tra b ng 2.4/21 [1] ta ch n: ả ọ uh- t s ỉ ốtruyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai c p (8ấ ÷ 40) u đ - t s ỉ ố truyền độ ng của đai thang (3 ÷ 5)
- S vòng quay c n thiố ầ ết của động cơ:
45, 454 24 200 1090, 9 9090,8( / ct ch ct lv ch lv u n n n u v ph
Ta chọn 2p=4 và n = 1500 v/ph db
1.3 Tra ph l c chụ ụ ọn động cơ
Tra bảng P1.3/tr237 [1] ta có:
B ng 1.1: B ng thông s k ả ả ố ỹthuật của động cơ
Kiều động cơ Công suất
2.1 T s truyỉ ố ền của cơ cấu (máy)
= n = 2.2 T s truyỉ ố ền của các b truyộ ền có trong cơ cấu (hộp giảm tốc hai c p)ấ
- Tra bảng 3.1/43 [1] ta ch n t sọ ỉ ố truyền cho h p giộ ảm tốc hai cấp bánh răng trụ khai tri n ể u = 8 h
⚫ Tỉ s ốtruyền cặp bánh răng cấp nhanh u = 3,3 1
⚫ Tỉ s ốtruyền cặp bánh răng cấp chậm u2 = 2,42
• u ch : là tỉ s truy n c a toàn b h ố ề ủ ộ ệthống
• u đ : là tỉ s truy n bên ngoài h p s ( t s truy n cố ề ộ ố ỉ ố ề ủa đai )
• uh: là tỉ s truy n bên trong h p giố ề ộ ảm tốc.
3.1 Công su t trên các tr c ấ ụ
- Công suất trên trục III :
- Công suất trên trục II :
- S vòng quay trên trố ục I:
=u = - S vòng quay trên trố ục II:
=u = - S vòng quay trên trố ục III:
=u = 3.3 Momen xo n trên các tr c ắ ụ
- Momen xo n trên trắ ục động cơ:
= = - Momen xo n trên trắ ục 1:
= = - Momen xo n trên trắ ục 2:
= = - Momen xo n trên trắ ục 3:
= = 4 Bảng tổng h p sợ ốliệu thu được
B ng 1.2: B ng t ng h p s ả ả ổ ợ ốliệu chương I Trục
CHƯƠNG II: THIẾT K B TRUYẾ Ộ ỀN ĐAI
2.1 Các yêu c u chầ ọn đai
Đai truyền động hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, với lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai giúp truyền tải lực Ưu điểm của hệ thống này bao gồm khả năng truyền động giữa các trục ở khoảng cách xa, thiết kế đơn giản, vận hành êm ái và khả năng phòng ngừa quá tải hiệu quả.
Các d ng h p s 22 ạ ộ ố
Bánh răng trụ hai c p 22 ấ
- Được s d ng nhi u nh t, t s truy n chung c a h p gi m tử ụ ề ấ ỉ ố ề ủ ộ ả ốc thường b ng 8 ằ đến 40 Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:
Loại trục đồng trục có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau, giúp giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc và nhiều khi hỗ trợ cho việc bố trí gọn gàng các cơ cấu Tuy nhiên, loại trục này cũng có một số nhược điểm như khả năng tải trọng cấp nhanh không hiệu quả; cần phải bố trí các cặp trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc làm phức tạp kỹ thuật cấu trúc và khó khăn cho việc bôi trơn; khoảng cách giữa các trục trung gian lớn.
Khai trương một hệ thống bánh răng đơn giản có nhược điểm là sự không đối xứng trong bố trí với các ổ, dẫn đến phân bố tải trọng không đều trên chiều dài răng Do đó, cần chú ý thiết kế trục đủ ứng lực, đặc biệt khi bánh răng được nhiệt luyện để đạt độ cứng cao và chịu tải trọng thay đổi, vì điều này có thể làm giảm khả năng chống mòn của bánh răng.
Công suất được phân đôi thành hai cấp độ: cấp nhanh và cấp chậm, trong đó hộp gi m tả ốc phân đôi cấp nhanh được sử dụng phổ biến hơn Cấp chậm có khả năng chịu tải lớn hơn, cho phép chế tạo với chiều dài vành răng lớn, nhờ vào vị trí bánh răng đối xứng và khả năng khắc phục sự phân bố không đều của tải trọng trên vành răng.
Côn – trụ hai c p 22 ấ
Bánh răng côn – trụ hai cấp thường được sử dụng trong các hệ thống truyền động với tỉ số truyền u từ 8 đến 15 Chúng thường được bố trí theo sơ đồ khai triển hoặc đồng trục, với các đường tâm trục được sắp xếp trong mặt phẳng nằm ngang.
❖ Tuy nhiên hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ hai cấp có một số nhược điểm:
- Giá thành chế tạo đắt hơn.
- Khối lượng và kích thước lớn hơn so với hộp giảm tốc bánh răng trụ.
Bánh vít – trụ c vít
H p gi m t c trộ ả ố ục vít được dùng để truy n chuyề ển động và mômen xo n giắ ữa các trục chéo nhau
Sơ đồ động của hộp giảm tốc trục vít bao gồm các thành phần chính như hộp giảm tốc trục vít mũ ế, hộp giảm tốc bánh răng – trục vít, và hộp giảm tốc trục vít hai cấp Những hệ thống này giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động và nâng cao khả năng giảm tốc cho các ứng dụng công nghiệp.
- Hộp gi m t c tr c vít m t c p:ả ố ụ ộ ấ được dùng t sỉ ố truyền u = 8…63, có thể được thiết kế với 4 dạng sơ đồ sau:
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít đặt dưới bánh vít.
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít đặt trên
+ H p giộ ảm tốc m t c p vộ ấ ới trục vít thẳng đứng ăn khớp v i bánh vít l p trên trớ ắ ục nằm ngang.
+ H p gi m t c m t c p v i tr c vít nộ ả ố ộ ấ ớ ụ ằm ngang ăn khớp v i bánh vít l p trên trớ ắ ục thẳng đứng
Hai loại sơ đồ ố h p gi m t c tr c vít m t c p v i m t tr c thả ố ụ ộ ấ ớ ộ ụ ẳng đứng có nhược điểm là bôi trơn ổ trục thẳng đứng rất khó khăn Để đảm bảo hiệu quả, cần sử dụng kết cấu lót kín phức tạp nhằm ngăn chặn dầu chảy ra ngoài Chính vì lý do này, trong thực tế, loại sơ đồ này ít được sử dụng.
- Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và hộp giảm tốc trục vít – bánh răng được sử d ng khi t s truyụ ỉ ố ền u = 50…130, đặc biệt có th l y u = 480 ể ấ
Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm hiệu suất cao hơn và kích thước bánh vít nhỏ hơn, giúp tiết kiệm kim loại màu quý hiếm Mặc dù vậy, hộp giảm tốc này cũng mang lại lợi ích về kích thước gọn nhẹ hơn, cho phép sử dụng động cơ quay nhanh hơn để dẫn động Điều này cũng tạo điều kiện cho việc sử dụng đồng thanh không thiếc rẻ hơn trong quá trình chế tạo bánh vít.
Hộp giảm tốc trục vít hai cấp là thiết bị lý tưởng cho việc truyền động với tỷ số truyền từ 70 đến 2500, đặc biệt có thể đạt tới 3600 Với tỷ số truyền cao, hộp giảm tốc này cho phép truyền động nhanh hơn một chút so với các loại giảm tốc chậm, giúp tiết kiệm không gian lắp đặt Đối với cấp truyền nhanh, trục vít nên được đặt trên bánh vít, trong khi đó, ở cấp truyền chậm, trục vít nên được lắp đặt dưới.
Hộp giảm tốc bánh răng và hộp giảm tốc trục vít có những ưu điểm như kích thước nhỏ gọn và khả năng thực hiện tỉ số truyền lớn, đồng thời hoạt động êm ái Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là hiệu suất thấp và nguy cơ dính, mòn tăng cao khi bộ truyền hoạt động lâu dài Để đảm bảo hiệu quả, nên sử dụng hộp giảm tốc trục vít cho các ứng dụng ngắn hạn, trong khi đối với các công việc lâu dài, chỉ nên sử dụng hộp giảm tốc bánh răng cho việc truyền công suất dưới 40-50 kW.
6.Các đặc trưng chuyển động quay
- Hiệu su t chung c a máy b ng tích hi u suấ ủ ằ ệ ất các bộtruyền t o ra chuạ ỗ ội đ ng ɳchung = ∏ ɳ i
-T sỉ ố truyền: t s truy n c a máy b ng tích t sỉ ố ề ủ ằ ỉ ố truyền c a các bủ ộ truyền t o nên ạ chuỗ ội đ ng u (i) chung = ∏ u i
CHỌ N Đ ỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐ I TỈ SỐ TRUYỀ N
Ch ọn động cơ
1.1 Công suất làm việc của động cơ
Công suất c n thi t cầ ế ủa động cơ được tính bằng công th c 2.8ứ /tr19 [1]
Công suất làm vi c trên tr c công tác: ệ ụ
⚫ P : lực vòng trên xích tải (N)
Theo đề bài, vì có tải trọng thay đổi theo b c, ậ t chính là tải tương đương của trục công tác ( tải sử dụng ) và được tính theo công th c sau: ứ
• Plv: công suất làm việc trên trục công tác (kW)
• T: momen xo n trên các tr c (N.mm) ắ ụ
Tra bảng 2.3/ 19 [1] ta ch n: tr ọ
• Hiệu su t trên b truy n xích (h ): ấ ộ ề ở η x = 0,90
• Hiệu suất của cặp bánh răng trụ: brt = 0,96
• Hiệu suất của cặ ổ lănp : η ol = 0,99
• Hiệu suất của khớp n i trố ục: ηkn= 1
• Hiệu su t trên b truy n ấ ộ ề đai(hở): d = 0,95
Hiệu su t truyấ ền động của máy:
Công suất c n thi t trên trầ ế ục động cơ:
• Pct - công suấ ầt c n thi t trên trế ục động cơ (kW)
• Pt- công suất tính toán trên tr c máy công tác (kW) ụ
• η - hi u su t truyệ ấ ền động
1.2 S vòng quay c n thiố ầ ết của động cơ
- S vòng quay trên ố trục công tác:
- Trong đó, tra b ng 2.4/21 [1] ta ch n: ả ọ uh- t s ỉ ốtruyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai c p (8ấ ÷ 40) u đ - t s ỉ ố truyền độ ng của đai thang (3 ÷ 5)
- S vòng quay c n thiố ầ ết của động cơ:
45, 454 24 200 1090, 9 9090,8( / ct ch ct lv ch lv u n n n u v ph
Ta chọn 2p=4 và n = 1500 v/ph db
1.3 Tra ph l c chụ ụ ọn động cơ
Tra bảng P1.3/tr237 [1] ta có:
B ng 1.1: B ng thông s k ả ả ố ỹthuật của động cơ
Kiều động cơ Công suất
Các thông s khác 27 ố
Tra bảng P1.3/tr237 [1] ta có:
B ng 1.1: B ng thông s k ả ả ố ỹthuật của động cơ
Kiều động cơ Công suất
2.1 T s truyỉ ố ền của cơ cấu (máy)
= n = 2.2 T s truyỉ ố ền của các b truyộ ền có trong cơ cấu (hộp giảm tốc hai c p)ấ
- Tra bảng 3.1/43 [1] ta ch n t sọ ỉ ố truyền cho h p giộ ảm tốc hai cấp bánh răng trụ khai tri n ể u = 8 h
⚫ Tỉ s ốtruyền cặp bánh răng cấp nhanh u = 3,3 1
⚫ Tỉ s ốtruyền cặp bánh răng cấp chậm u2 = 2,42
• u ch : là tỉ s truy n c a toàn b h ố ề ủ ộ ệthống
• u đ : là tỉ s truy n bên ngoài h p s ( t s truy n cố ề ộ ố ỉ ố ề ủa đai )
• uh: là tỉ s truy n bên trong h p giố ề ộ ảm tốc.
3.1 Công su t trên các tr c ấ ụ
- Công suất trên trục III :
- Công suất trên trục II :
- S vòng quay trên trố ục I:
=u = - S vòng quay trên trố ục II:
=u = - S vòng quay trên trố ục III:
=u = 3.3 Momen xo n trên các tr c ắ ụ
- Momen xo n trên trắ ục động cơ:
= = - Momen xo n trên trắ ục 1:
= = - Momen xo n trên trắ ục 2:
= = - Momen xo n trên trắ ục 3:
= = 4 Bảng tổng h p sợ ốliệu thu được
B ng 1.2: B ng t ng h p s ả ả ổ ợ ốliệu chương I Trục
THIẾ T KẾ BỘ TRUY ỀN ĐAI
Các yêu c u ch ầ ọn đai
Đai truyền động hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, trong đó lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai giúp truyền tải lực Ưu điểm của hệ thống này bao gồm khả năng truyền động giữa các trục cách xa nhau, thiết kế đơn giản, vận hành êm ái và khả năng chống quá tải hiệu quả.
Với công suất và điều kiện làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, mỗi ca 8 giờ) và hệ thống quay một chiều, việc sử dụng đai thang thường giúp tăng khả năng tải của bộ truyền đai nhờ vào hệ số ma sát giữa đai và bánh đai Đai vải cao su được chọn vì cấu tạo gồm nhiều lớp vải bông và cao su sunfua hóa, được cuộn từng lớp kín hoặc cuộn xoắn ốc, có đặc tính bền, dẻo và ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm cũng như sự thay đổi nhiệt độ.
Do đó tỉ ố s truyền c a b truyền đai không phải là m t hằng s ủ ộ ộ ố
Giả định v không vượt quá 25 ÷ 30m/s
Tính toán đai
- Theo công suất Pđc= 5,768 (KW) và s vòng quay n = 1455 (v/ph) Dố dc ựa vào hình 4.22 /tr 153 [2] Ta chọn đai thang thường lo B ại
- Tra bảng 4.3 /tr 137 [2] ta có các thông s : ố
Ký hi u ệ 𝑏𝑝 𝑚𝑚 𝑏𝑜 𝑚𝑚 ℎ 𝑚𝑚 𝑦𝑜 𝑚𝑚 𝐴1 𝑚𝑚 2 L (mm) Đai thang
2.2.2 Xác định đường kính bánh đai dẫn:
Theo bảng 4.3/tr 137 [2] dmin 125 = mm.
- Đường kính bánh đai dẫn tính công thức d1 = 1,2dmin d = 1,2d1 min = 1,2.125 150 = (mm)
- Theo tiêu chuẩ bánh đai n trang 166 [2] Ta ch n d 160 ọ 1= mm
- V n tậ ốc của bánh đai dẫ đượn c tính theo công thức 4.6/tr 142 [2]
2.2.3 Chọn hệ ố trượt và xác định đường kính bánh đai bị ẫ s d n: -Ta chọn h s ệ ố trượt ξ = 0,02 theo tiêu chu n trang 142 [2] ẩ
-T s ỷ ốtruyền của bộ truyền đai tính theo công thức 4.10/ tr 142 [ ] 2
𝑑 1 − 𝜉1( ) Suy ra đường kính bánh đai bị dẫn: d = d u (1 - 2 1 d ξ) = 160.4,001.(1 0,02– ) = 627,356 (mm) Theo tiêu chuẩn đường kính bánh đai trang 166 [2] Ta chọn d 630 2= mm -Tính lại tỉ s ốtruyền : 𝑢 ′
2.2.4 Chọn sơ bộ a theo kết cấu hoặc theo đường kính 𝒅𝟐
- Chọn L theo tiêu chuẩn –trang 136 [2]
- Tính chính xác lại kho ng cách tr c ả ụ
2.2.5 S l n chố ầ ạy đai trong một giây
- S l n ố ầ chạ đai trong một giây theo công thức 4.32/tr154 [y 2]
2.2.6 Góc ôm bánh đai nhỏ
Góc ôm bánh đai nhỏ tính theo công th c 4.2/ tr 140 [2] ứ
= − = > 𝛼 𝑚𝑖𝑛 = 120°thỏa điều ki n ệ α1 = 133,97 2,338 rad 0 2.2.7 Các h s s dệ ố ử ụng
Theo bảng trang 165 [3] ta tính và ch n các h s ọ ệ ốC C C C C Csau ; u ; L ; Z ; r ; v
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng của góc ôm đai:
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng của tỷ ố s truyền u: u'=4,001 > 2,5 ta ch n C = 1,14 ọ u
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng c a chiủ ều dài đai L:
= L = - H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng s ố dây đai:
S ố đai Z = (2 ÷ 3), ta chọn sơ bộ C = 0.95 z
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng của chế độ ả ọ t i tr ng:
Vì bộ truyền làm việc 2 ca, va đập nh ta ch n C = 0,6 ẹ ọ r
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng v n tậ ốc:
Cv= − v − = − − 2.2.8 Tính số dây đai
- Với 𝑃𝑜ta n i suy tộ ừ ả b ng 4.8/trang 163: [𝑃𝑜] = 3,579 𝑘𝑊
- Lực căng ban đầu được tính theo công th c 4.24/trang 136 [2]: ứ
- Chọn khối lượng riêng của đai vải cao su 00kg/ m 3 , trang 133 [2]
- Diện tích mặt cắt ngang của đai A8mm 2 ,b ng 4.3 trang 137 [2] ả
- Tra phụ l c 3.1 trang 487 [3] chụ ọn f:
0,3 f = (đai vải cao su, bánh đai vật li u thép) ệ
= = - Ứng sức lực căng ban đầu gây nên đối với đai thang: 0 =1,5Mpa
- Kiểm tra lại điều kiện:
- Lực vòng trên mỗi nhánh đai: 378,577
2.2.10 Chiều rộng B và đường kính ngoài bánh đai
Từ b ng 4.21, trang 63 [1ả ], đai thang B ta chọn:
- Đường kính ngoài của bánh đai dẫn:
- Đường kính ngoài của bánh đai bị ẫ d n:
2.2.12 ng su t l n nhỨ ấ ớ ất trong đai
Công thức 4.37/trang156 [2] thang: m=8 Đối với đai
Giới hạn mỏi của đai thang: r =9Mpa
BỘ TRUY ỀN BÁNH RĂNG
Ch n v ọ ật liệ u
Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
- Bánh lớn: Ch n thép 40XH tôi c i thiọ ả ện đạt độ ắ r n
HB3 241, ch n HB≥ ọ 3 = 320HB có gi i h n b n ớ ạ ề σb3 800 MPa, giới hạn ch y ả σch3 580 = MPa
- Bánh nhỏ: Chọn thép 40XH tôi cải thiện đạt độ rắn
HB ’ 2 = HB 10 320 + 10 30 HB 3+ HB ’ 2 = 330 HB, có gi i h n b n ớ ạ ề σ ’ b2 800 = MPa, giới hạn ch y ả σ ’ ch2 580 = MPa
Tính cho b truy ộ ền bánh răng trụ răng thẳ ng Z Z ’ 2 – 3 (cấ p ch ậm)
3.3.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H] và ứng suất uốn cho phép [σ F]:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H]:
S ốchu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi th v p xúc : ử ềtiế
Hệ thống làm vi c 2 ca, 1 ca làm việ ệc 8 giờ, 1 năm làm việc 300 ngày, thời gian ph c vụ 5 năm ụ
Theo công thức 6.36/tr250 [2] (trường h p tợ ải thay đổi theo bậc):
Theo trang 251[2] vì: HE3 HO3 HE3 HO3= ỳ
= N = m = 6 : b c cH ậ ủa đường cong m i khi th v ỏ ử ềtiếp xúc khi độ ắ r n mặt răng HB ≤ 350
3 Ứng suất tiếp xúc giới h n tính theo công thức b ng 6.13/tr249 [2] ạ ả lim
= 2HB + 70 = 2.320+70 = 710 (MPa) 3 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo bảng 6.13/trang 249 [2] ta có h s ệ ố an toàn tương ứng
- Ứng suất uốn cho phép [σ F]:
Tải thay đổi theo bậc: NFE 6 max
NFO3 =N ’ FO2 =5.10 6 đối với t t cấ ả các lo i thép ( trang 253 [2]) ạ
Vì NFE3 > NFO3 => NFE3 = NFO3 =5.106 chu kỳ
= N = m = 6 : b c cH ậ ủa đường cong m i khi th v ỏ ử ềtiếp xúc khi độ ắ r n mặt răng HB ≤ 350 Theo bảng 6.13 trang 249 [2] ng suỨ ất uốn giới hạn được tính:
= 1,8.HB = 1,8.320 = 576 ( Mpa ) 3 Ứng suất uốn cho phép:
3.3.2 Chọn ứng suất tiếp xúc theo bánh b dị ẫn [σ H]:
3.3.3 Chọn hệ ố s chiều rộng vành răng ψ ba theo tiêu chu n: ẩ
Chọn ψba theo tiêu chuẩn:ψba = 0,4: vị trí bánh răng không đối xứng
Tra bảng 6.4/ tr 237 [2]: N i suy tìm K ; K ộ Hβ Fβ
KHβ = 1,048; KFβ = 1,087 : hằng s k n s phân b ố ể đế ự ố không đều t i tr ng trên chi u r ng ả ọ ề ộ vành răng khi tính về tiếp xúc
3.3.4 Tính kho ng cách trả ục aw:
Chọn a ’ w2 = 200 (mm) theo tiêu chu n trang 260 [2] ẩ
3.3.5 Tính chiều rộng vành răng: b 3= ψba a’w2 = 0,4 200 = 80 (mm) b = b + (4 ÷ 5) mm ’ 2 3 b = b + 4 = 80 + 4 mm = 84 (mm) ’ 2 3
Công thức 6.68a trang 260 - [2] với H ’ 2 , H 3≤ 350 HB, ta có : m = (0,01 ÷ 0,02) a’w2 = (0,01 ÷ 0,02) 200 = (2 ÷ 4) (mm) Chọn môđun: m = 2 (mm) theo tiêu chuẩn trang 220 [2] 3.3.7 Tính t ng s ổ ố răng:
3.3.8 Xác định lại tỷ số truyền:
3.3.9 Xác định các kích thước bộ truyền:
- Đường kính vòng chia: d = m.Z = 2.58= 116 (mm) ’ 2 ’
Lấy 𝑎𝑤 = 200 mm, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trụ ừ c t
- H s d ch tâm: (công thệ ố ị ức 6.22 trang 100 [1])
= Z = + Tra bảng 6.10a trang 101[1], dùng nội suy ta được: Kx = 0,194
- H s giệ ố ảm đỉnh răng: (công thức 6.24 trang 100 [1])
= = - T ng h s dổ ệ ố ịch chỉnh: (công thức 6.25 trang 100 [1])
1 0,038 1,03 xt = + = +y y - Do đó hệ ố ị s d ch chỉnh răng tính theo công th c 6.26 trang 101 [1] ứ
= − = − + 3 t 2 1, 038 0, 312 0, 72 x =x− x= − - Góc ăn khớp: (công th c 6.27 trang 101 [1]) ứ
= = - Đường kính vòng đỉnh (ăn khớp ngoài): d = d + 2.(1 + x - ’ a2 ’
2 y).m = 116 + 2.(1+ 0,312- 0,038).2 121,096 (mm) d = d + 2.(1 + x - a3 3 3 y).m (0 + 2.(1+ 0,726 - 0,038).2 286,752 (mm) - Đường kính vòng chân răng (ăn khớp ngoài): d = d - (2,5 - 2.x ’ f 2 ’ 116- (2,5 - 2.0,312).2 111,624 (mm)
2).m = d = d - (2,5 - 2.xf 3 3 3).m = 280- (2,5 - 2.0,726).2 276,452 (mm) - Đường kính vòng cơ sở:
Góc biên dạng: (trang 220-221/[2]) d ’ b2= d 2 ' cosα = 116.cos(20 0 ) = 109 (mm) d b3= d 3 cosα = 280.cos(20 0 ) = 263,11 (mm)
3.3.10 Tính v n t c và chậ ố ọn cấp chính xác:
= = Với v ’ 2 = 0,669 (m/s) theo b ng 6.3 trang 230 ả [2], dùng cấp chính xác 9 (v ≤ 3)
3.3.11 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền:
Tra bảng 6.5 và 6.6 trang 239 - [2], đối với bánh răng trụ thẳng, c p chính xác 9, ấ chọn
Kiểm nghi m vệ ề độ ề b n ti p xúc.ế
Modun đàn hồi của vật liệu bằng thép E1=E2=2,1.10 5 Mpa
H s kệ ố ể đến hình d ng b mạ ề ặt tiếp xúc Z H với !,565 0 (theo công thức 6.64 trang 258 [2])
Hệ s k n s trùng kh p cố ể đế ự ớ ủa răng: Zε (theo công thức 6.64 trang 258[2]
Hệ s ốchế độ ải trọng động ngoài thông thườ t ng ch n: ọ
K Thay các giá trị trên ta được:
Tính kiểm nghiệm cho bánh răng có độ ền kém hơn (bánh răng Z b 3) Ứng suất tiếp xúc cho phép tính b ng công thức 6.39/Trang 252 [2] ằ
KHL 𝑍 𝑅 : Hệ s ố ảnh hưởng của độ nhám bề m t, tra bảng 2.30 trang 117[4] vớặ i cấp chính xác là cấp 9, khi đó Ra không lớn hơn 3,2mZ R =0,9
Hệ s ố ảnh hưởng đến v n tậ ốc vòng
Zv= v = Hệ s ố ảnh hưởng đến điều kiện bôi trơn: khi v < 12,5 m/s bộtruyền bánh răng ng cách ngâm d u ( trang 296[2] ) bôi trơn bằ ầ
Hệ s ố ảnh hưởng đến kích thước răng:
= = 3.3.15 Tính ng su t uứ ấ ốn tại đáy răng:
Theo công thức 6.78 trang 264 [2] ta có:
Tính hệ ố F theo công thức 6.80 trang 2
- Theo công thức 6.21 trang 235[2] ta có:
- H s ệ ốchế độ ải trọng độ t ng ngoài: KFA=1
- Do cấp chính xác lớn hơn bằng 9 K F =1trang 241[2]
= = 3.3.16 Tính chính xác ứng suất uốn [F]:
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng của độ nhám ( khi phay và mài răng)
- H s ệ ố kích thước khi tôi b m t và thề ặ ấm nitơ
-Hệ s ố độ nh y vạ ật liệu bánh răng đến s t p trung tự ậ ải trọng
KFC H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng khi quay m t chi u ộ ề
= = Tổng kết các thông s c a b truyố ủ ộ ền bánh răng trụ răng thẳng.
B ng 3.1: T ng k t các thông s cả ổ ế ố ủa bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Tên Ký hiệu Giá trị (đơn vị)
Chiều rộng vành răng 𝑏 2 ′ 84(mm)
𝑏 3 80(mm) Đường kính vòng lăn 𝑑 𝑤 2 ′ 117,16(mm)
𝑑𝑤3 282 82, (mm) Đường kính đỉnh răng 𝑑 𝑎 2 121,096(mm)
𝑑𝑎3 286 752, (mm) Đường kính đáy răng 𝑑𝑓 2 ′ 111,624(mm) d f3 276 452, (mm) Đường kính vòng cơ sở d b 2 109(mm) d b 3 263 11, (mm)
B truy ộ ền bánh răng trụ răng nghiêng Z 1 -Z 2 (cấ p nhanh)
3.4 B truyộ ền bánh răng trụ răng nghiêng Z -Z1 2 (cấp nhanh):
Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
- Bánh lớn: Ch n thép 40XH tôi c i thiọ ả ện đạt độ ắ r n
HB2 241, ch n HB≥ ọ 2 = 290HB có gi i h n b n ớ ạ ề σb2 = 800 MPa, gi i h n ch y ớ ạ ả σch2 580 MPa
- Bánh nhỏ: Chọn thép 40XH tôi cải thiện đạt độ rắn
HB1 = HB 10 290 + 10 00 HB 2+ HB1 = 300 HB, có gi i h n b n ớ ạ ề σb1 800 MPa, gi= ới hạn ch y ả σch1 580 = MPa
3.4.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H] và ứng suất uốn cho phép [σ F]:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H]:
S ốchu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi th v p xúc ử ềtiế
Hệ thống làm vi c 2 ca, 1 ca làm việ ệc 8 giờ, 1 năm làm việc 300 ngày, thời gian phục vụ 5 năm.
Theo công thức 6.36/tr250 [2] (trường h p tợ ải thay đổi theo bậc):
> N => N = N = 26437005,78 ( chu k Trang 251[2] vì NHE1 HO1 HE1 HO1 ỳ)
NHE2 > NHO2 => NHE2 = NHO2 = 24371173,96 ( chu k ỳ)
= N = m = 6 : b c cH ậ ủa đường cong m i khi th v ỏ ử ềtiếp xúc khi độ ắ r n mặt răng HB ≤ 350 Ứng suất tiếp xúc
= + = + = (Mpa) Ứng suất uốn ti p xúc cho phép: ế
= s = - Ứng suất uốn cho phép [σ F]:
S ốchu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi th v ử ề độ ề b n u n ố
Tải thay đổi theo bậc : NFE 6 max
Vì NFE1 > NFO1 => NFE1 = NFO1 58,75 chu k ỳ
NFE1 > NFO1 => NFE1 = NFO1 32,5 chu k ỳ
= N = m = 6 : b c cH ậ ủa đường cong m i khi th v ỏ ử ềtiếp xúc khi độ ắ r n mặt răng HB ≤ 350 Ứng suất uốn giới h n ạ
0Flim2 = 1,8.290 = 522 (Mpa) Ứng suất uốn cho phép :
= s = 3.4.2 Chọn ứng suất tiếp xúc [σ H] :
Chọn ứng suất cho phép theo công thức 6.40a/ tr 252 [2]:
3.4.3 Chọn hệ ố s chiều rộng vành răng ψ ba theo tiêu chuẩn:
Chọn ψba theo tiêu chuẩn:ψba = (0,25 ÷ 0,4) ch n ọ ψba = 0,315; v ị trí bánh răng không đối xứng
= = Tra bảng 6.4 [2] N i suy tìm Kộ Hβ ; KFβ
KHβ = 1,047; KFβ = 1,085 : hằng s k n s phân b ố ể đế ự ố không đề ả ọu t i tr ng trên chi u ề rộng vành răng khi tính về tiếp xúc
3.4.4 Tính khoảng cách trục aw:
= + = + Chọn a = 160 (mm) theo tiêu chuw1 ẩn trang 260 [2] -
3.4.5 B rề ộng vành răng b: b 2= ψba a = 0,315 160 = 50,4 (mm) w1 Chọn b = 51 (mm) 2 b = b + (4 ÷ 5) mm = 51 + (4 ÷ 5)mm = (55 ÷ 56) (mm) ch n b = 55 (mm) 1 2 ọ 1
Công thức 6.68 trang 232 [2] v i HB1,HB ớ 2≤ 350 HB, ta có: ψba
X m = (0,01 ÷ 0,02) a = (0,01 ÷ 0,02) 160 = (1,6 3,2) (mm) n w1 ÷ Chọn môđun: mn = 2 (mm) theo tiêu chu n trang 220 ẩ [2]
S ố răng bánh bị ẫ d n Z2 theo tỉ ố s truy n Zề 2 u= 1 Z = 3,3 1 36 = 118,8 răng Chọn Z 2= 119 (răng)
3.4.8 Xác định lại tỷ số truyền:
Sai lệch bộ truyền n m trong kho ng cho phépằ ả
3.4.9 Xác định các kích thước bộ truyền:
2 2 160 d d a = + = + = mm (không dịch ch nh)ỉ
- Đường kính vòng lăn : d = d 74,323 (mm) w1 1 d = dw2 2 = 245,677 (mm)
- Đường kính vòng đỉnh (ăn khớp ngoài) : d = d + 2m 74,323 + 2 a1 1 t= 2
- Đường kính vòng chân răng (ăn khớp ngoài) : d = d - 2,5.m 74,323 - f1 1 t= (2,5.2
- Đường kính vòng cơ sở : d = d b1 1.cosα = 74,323 cos(20 0 ) = 69,841 (mm) d = d b2 2.cosα = 245,677 cos(20 0 ) = 230,861 (mm)
- Góc biến dạng, góc ăn khớp, góc ăn khớp bánh răng thẳng :
- Góc ăn khớp: ( ) 0 w tan 20 tan 0, 37 cos 0, 96875 t
= = - Góc ăn khớp bánh răng nghiêng : αtw = 20,6060
3.4.10 Tính v n t c và chậ ố ọn cấp chính xác:
= Với v1 = 1,415 (m/s) theo b ng 6.3 trang 203 [2], dùng cả ấp chính xác 9 (v ≤ 6)
3.4.11 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền:
K n εα hệ số trùng kh p ngang ớ
Modun đàn hồi của vậ ệt li u b ng thép Eằ 1=E2=2,1.10 5 Mpa
− Hệ s k n hình d ng b mố ể đế ạ ề ặt tiếp xúc Z H w
Thay các số liệu vào công thức ta được :
ZH = Hệ s k n s trùng kh p cố ể đế ự ớ ủa răng: Z ε được tính theo công th c 6.37 [2] ứ
Trong đó εα hệ s trùng kh p ngang ố ớ =1 , 74
K H =K HA K H K HV K H ( công thức 6.20 trang 235 [2] )
Hệ s ốchế độ ải trọ t ng động ngoài thông thường ch n ọ
Thay các giá trị trên ta được
=> Thỏa điều ki n b n ti p xúc ệ ề ế
3.4.14 Tính chính xác [ H ]: Ứng suất tiếp xúc cho phép tính b ng công thức 6.39/Trang 225 [2] ằ
KHL 𝑍𝑅: Hệ s ố ảnh hưởng của độ nhám bề m t, tra bảng 2.30 trang 117[4] vớ ấp ặ i c chính xác là cấp 9, khi đó Ra không lớn hơn 3,2mZ R =0,90
Hệ s ố ảnh hưởng đến v n tậ ốc vòng: Z v =0,85.v 0,1 =0,85.1, 415 0,1 = 0,8
H s ệ ố ảnh hưởng đến điều kiện bôi trơn: khi v < 12,5 m/s bộ truyền bánh răng bôi trơn bằng cách ngâm dầu ( trang 296[2] )
Hệ s ố ảnh hưởng đến kích thước răng:
= = 3.4.15 Tính ứng suất uốn tại đáy răng:
S ố răng của bánh răng tương đương, công thức 6.84 trang 274 [2]
Tính hệ ố F theo công thức 6.80 trang 265 [2]
Kiểm nghi m vệ ề độ ề b n u n theo công th c 6.78 ố ứ trang 264 [2] ta có:
Hệ s ốchế độ ải trọng độ t ng ngoài
= = 3.4.16 Tính chính xác ứng suất uốn [F]:
- H s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng của độ nhám ( khi phay và mài răng) Chọn Y = 1 R
- H s ệ ố kích thước khi tôi b m t và thề ặ ấm nitơ
- H s ệ ố độ nh y v t liạ ậ ệu bánh răng đến s t p trung tự ậ ải trọng
KFC h s ệ ố xét đế ảnh hưởn ng khi quay m t chiộ ều đến độ ề b n mỏi
= = Tổng kết các thông s c a b truyố ủ ộ ền bánh răng trụ răng nghiêng
B ng 3.2ả : Tổng k t các thông s cế ố ủa bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Tên Ký hiệu Giá trị (đơn vị)
Chiều rộng vành răng 𝑏1 55(mm)
𝑏 2 51(mm) Đường kính vòng lăn 𝑑𝑤1 74,323(mm)
𝑑 𝑤2 245 677, (mm) Đường kính đỉnh răng 𝑑𝑎1 78,452(mm)
𝑑 𝑎2 249,806(mm) Đường kính đáy răng 𝑑𝑓1 69,162(mm)
𝑑 𝑓2 240,516(mm) Đường kính vòng c sở ở 𝑑 𝑏 1 69 841, (mm)
3.5 Phân tích l c tác dự ụng lên cơ cấu:
Phân tích l c tác d ng lên các b truy n tr c tiự ụ ộ ề ự ếp trên sơ đồ động
Hình 3 1 Sơ đồ phân tích l c tác dự ụng lên cơ cấu
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN
Tính trục
4.1 Chọn vật liệu làm trục:
- Chọn v t li u tr c I là thép C35 có: ậ ệ ụ
+ Tr s ng suị ố ứ ất uốn cho phép : [σ ] = 48 MPa
+ Giới hạn ch y ả ch 43Mpa
+ Ứng su t xo n cho phépấ ắ [: = 1 ] 0,5.[]=0,5.48$ 𝑀𝑃𝑎
- Chọn v t li u tr c II là thép C45 có: ậ ệ ụ
+ Tr s ng suị ố ứ ất uốn cho phép : [σ ] = 50 MPa
+ Giới hạn ch y ả ch T0Mpa
+ Ứng su t xo n cho phép: ấ ắ [ = 2 ] 0,5.[]=0,5.50 = 25 𝑀𝑃𝑎
- Chọn v t li u tr c III ậ ệ ụ là thép C45 tôi cải thi n có: ệ
+ Tr s ng suị ố ứ ất uốn cho phép: [σ ] = 50 MPa
+ Ứng su t xo n cho phép: ấ ắ [ = 3 ] 0,5.[]=0,5.50% 𝑀𝑃𝑎
4.2 Xác định chi u dài tr c ề ụ
4.2.1 Tính giá tr ị đường kính đầu ngõng trục
Trục nhận truyền động đi vào hộp giảm tốc, ta có`:
Trục trung gian truyền độ
Trục truyền động đi ra khỏi hộp, ta có:
= Tra bảng 10.2 trang 189 [1] ta ch n theo tiêu chu n: ọ ẩ
➢ Các tr s kho ng cách (Tra b ng 10.3/189 [1])ị ố ả ả
Khoảng cách t m t mút cừ ặ ủa chi tiết quay đến thành trong của hộp:
Khoảng cách t m t mút cừ ặ ủa ổ lăn đến thành trong của hộp:
Khoảng cách t m t mút cừ ặ ủa chi tiết quay đến n p : ắ ổ
Chiều cao n p ắ ổ và đầu bulong:
4.2.2 Tính chi u dài trề ục
Ta có các chiều rộng vành răng như sau : mm b mm b mm b mm b
- Chiều dài mayơ bánh răng Z2 và Z2 ’ theo công thức 10.10 trang 188 [1]:
Do 𝑏′ > 𝑙 2 𝑚23 do đó chọn lm23 = b = 84 mm 2 ’
3 2 55 84 3.10 2.10 25 214( o o l lm b k k mm l l lm lm k mm l lm lm k k b mm
- Chiều dài mayơ của bánh đai theo công th c 10.10 trang 188 [1]:ứ
Do lmd< Bđ 85 mm nên ch n l 85 = ọ mđ= mm
- Chiều dài mayơ c a ủ bánh răng Z1 theo công thức 10.10 trang 188 [1]:
Do lm11 b 55 mm nên ch n l< 1= ọ m11 55 = mm
- Chiều dài mayơ của bánh kh p n i theo công thớ ố ức 10.10 trang 188 [1]
- Chiều dài mayơ c a ủ bánh răng Z1 theo công thức 10.10 trang 188 [1]:
4.3 Tính ph n lả ực tại các gối đỡ
Xét phương trình moment tại B theo phương x
− + − Xét phương trình moment tại B theo phương y
= = Biểu đồ lực, momen của trục I
0,75 139896, tdAj xj yj j tdA xA yA tdB xB yB tdB tdC xC yC
Theo tiêu chuẩn trang 195 [1] v trí lị ắp then tăng thêm 5-10% độ ớ l n ta chọn: dA1= 32mm dB1= 35mm dC1= 40mm d = 35D1 mm
Xét phương trình moment tại A theo phương x
+ − + Xét phương trình moment tại A theo phương y
= = Biểu đồ lực, momen của trục II
0,75 457925,698 450503,5785 0,7 tdAj xj yj j tdA xA yA tdB xB yB tdB tdC xC yC
D sb d d mm d M mm d M mm d d mm
= = = = = = Theo tiêu chuẩn trang 195 [1] v trí lị ắp then tăng thêm 5-10% độ ớ l n ta chọn:
Theo bảng 16.10 [5] trang 61 ch n cách nọ ối trục đĩa D = 120mm
Xét phương trình moment tại A theo phương x
Xét phương trình moment tại B theo phương y
0,75 0 249128,015 0, tdAj xj yj j tdA xA yA tdB xB yB tdB tdC xC yC
= = = = = = = Theo tiêu chuẩn trang 195 [1] v trí lị ắp then tăng thêm 5-10% độ ớ l n ta chọn:
Kết cấu tr c vụ ừa thiế ế đảt k m bảo được độ bền mỏ ếu h s an toàn ti n ệ ố ại các ti t diế ện nguy hiểm thỏa mãn điều ki n sau: ệ
[s] – h sệ ố an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5 2,5
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng su t pháp t i ti t di n j: sấ ạ ế ệ σj sσj= σ−1
Hệ s an toàn ch xét riêng ng suố ỉ ứ ất tiếp tại ti t diế ện j: s τj sτj= τ−1
Kτdjτaj+ ψτ mjτ σ-1và τ-1– ớ gi i hạn mỏi u n và xoắn ứng vố ới chu kì đối xứng
Trục I Trục II Trục III σ b (Mpa) 638 785 850 σch
- Đối với trục quay, ng suứ ất uốn thay đổi theo chu kì đố ứng, do đó:i x σmj= 0 σaj= σmaxj=M j
- Trục quay một chiều, ng suứ ất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do đó:
+ Moment c n u n W và moment c n xo n Wả ố j ả ắ oj
Trục tiết diện tròn Wj=πd 3 j
Trục có một 16 rãnh then
- Xác định h s Kệ ố σdj và Kτdj
Kx h s t p chung ng su t do tr ng thái b m– ệ ố ậ ứ ấ ạ ề ặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nh n b mặt (b ng 10.8 trang 197 ) ẵ ề ả [1].
Khi tăng bề mặt trục, việc lựa chọn phương pháp tăng bền bề mặt và cơ tính vật liệu là rất quan trọng Đặc biệt, các hệ số εσ và ε –τ cần được xem xét để đánh giá ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Những thông tin này được trình bày trong bảng 10.9 và bảng 10.10, giúp người đọc hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của trục.
Trục I Trục II Trục III
Những tiết diện nguy hiểm cẩn kiểm nghiệm:
Trục I: tiết di n 𝑑ệ 𝐴1 lắp bánh đai, tiết diện 𝑑 𝐵1 l p ắ ổ lăn,tiết diện 𝑑 𝐶1 lắp bánh răng.
Trục II: tiết di n ệ 𝑑 𝐵2 và 𝑑 𝐶2 lắp bánh răng.
Trục III: tiết diện 𝑑𝐵3 lắp bánh răng, tiết di n ệ 𝑑𝐶3lắp ổ lăn, ti t di n ti t di n ế ệ ế ệ 𝑑𝐷3l p ắ ổ lăn lắp kh p nớ ối.
Các ổ lăn đượ ắc l p ghép trên tr c theo k6 ; l p bá ụ ắ nh răng, bánh đai, khớp n i theo k6 ố kết hợp với lắp then Dựa vào bảng 9.1a trang 173 [1] ta có b ng sau: ả
B ng 4.1: B ng momen c n u n và momen c n xo n t i tiả ả ả ố ả ắ ạ ết diện của 3 trục
Tiết di n ệ Đường kính trục (mm) b × h t1 W (mm 3 ) Wo (mm 3 ) σa τa = τm
B ng 4.2: Kả ết quả tính toán h s ệ ố an toàn đố ới các ti t i v ế di n c a 3 tr c ệ ủ ụ
Tất cả các tiết di n di n nguy hi m trên ba trệ ệ ể ục đều đảm b o an toàn v m i ả ề ỏ
Do các trục đều nằm trong hộp giảm tốc nên ta ch n then b ng cho các trọ ằ ục
Thông số then theo b ng 9.1a trang 173 [1] ả
Theo tiêu chuẩn trang 173 [1] lt 1,5.d
Kiểm tra độ b n dề ập và độ ề b n c t theo công thắ ức 9.1 và 9.2 trang 173 [1]
- T – moment xo n trên trắ ục (Nmm)
- l , b, h, t t – kích thước (mm), (b ng 9.1 và 9.2) [l ả t= (0,8…0,9)lm]
- [σd] – ng su t d p cho phép (b ng 9.5) vứ ấ ậ ả ới tả ọng va đậi tr p nh ta có ẹ [ ] = 100MPaσd
- [τc] – ng suứ ất cắt cho phép, tải trọng va đập nh l y giẹ ấ ảm đi 1/3.(60…90) (20…30) ta ch n [ ] = 30Mpa ọ τc
Kiểm tra độ bền then tại trục I
Kiểm tra độ bền then tại trục II
Kiểm tra độ bền then tại trục III
Tất cả độ ề b n của then đều th a ỏ
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN, CHỌN Ổ LĂN
TRỤC I
1 Sơ đồ tải trọng của trục lắp ổ lăn
Hình 5 1 Sơ đồ ả ọ t i tr ng của trục lắp ổ lăn của trục I
2 Xác định phả ự ạn l c t i các gối đỡ Ổ lăn tại B:
Kiểm nghi m theo ệ ổchị ự ớn hơn là ổu l c l B: F rB '67,314(N
Theo trang 212 [1] Để làm việc với số vòng quay cao, gi m m t mát v ma sát ả ấ ề nên dùng ổ bi đỡ - chặn cỡ trung hẹp với góc tiếp xúc khác nhau và 0
Tra ph l c 2.12 trang 264 [1] Chụ ụ ọn sơ bộ ổ lăn
4.Tính l c dự ọc trục ph ụ
C = Dựa vào b ng 11.4 trang 216 [1] n i suy ta có e = 0,37 ả ộ
Lực d c tr c ph tính theo công th c 11.18 [1] ọ ụ ụ ứ
5.Chọn Kσ, Kt, V theo điều kiện làm việc
Hệ s ố ảnh hưởng đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ chọn K =1,2 σ
Hệ s k n vòng nào quay V, khi vòng trong quay V=1 ố ể đế
Hệ s xét ố ảnh hưởng đến nhiệt độ K =1 khi t t ≤105 0 C – Trang 214 [1]
X: h s t i trệ ố ả ọng động hướng tâm
Y: h s t i trệ ố ả ọng động dọc trục
7.Tính tu i th theo tri u vòng quay: ổ ọ ệ
Từ công th c 11.3 trang 214 [1] t i trứ ả ọng quy ước Q tác dụng lên ổ được tính:
Q Q ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn Q B =3,32KN
8.Kh ả năng tải động tính toán C d :
C =Q L (công th c 11.1 trang 213 [1] ) ứ Đối với ổ bi ta có m = 3
Ta thấy: C d &,912 kN < C 3,4 kN => Tho ả mãn điều ki n ệ
10.Ki m nghi m khể ệ ả năng tải tĩnh Ổ lăn tại B
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổ bi đỡchặn và 0 Ta có
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn Q0 =F rB '67,314N
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh Ổ lăn tại D
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổ bi đỡchặn và 0 Ta có
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn 0 1267,402
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh
Kiểm tra s vòng quay t i h n cố ớ ạ ủa ổ: theo công th c 11.21 [1] ứ m m th d k k k n n [d ] 1 2 3
[dmn= ổ bi đỡchặn chất bôi trơn là dầu
3=0 k khi L h $000h Đường kính vòng tròn qua tâm con lăn
0,64 28,8 dm = H = mm theo ph c luc 2.12 trang 263 [1] ụ
n = = vòng/phút > 1 n63, 659vòng/phút Ổ chọn thỏa mãn s vòng quay t i h n ố ớ ạ
TRỤC II
1 Sơ đồ ải trọng củ t a trục lắp ổ lăn
Hình 5 2 Sơ đồ ả ọ t i tr ng c a tr c lủ ụ ắp ổ lăn ủ c a tr c II ụ
2 Xác định phản lực tại các gối đỡ Ổ lăn tại A:
Kiểm nghi m theo ệ ổchị ự ớn hơn là ổu l c l D: F rD p59,851(N
Chọ ổn bi đỡ ộ m t dãy
4 Chọn Kσ, Kt, V theo điều kiện làm việc
Hệ s ố ảnh hưởng đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ chọn K =1,2 σ
Hệ s k n vòng nào quay V, khi vòng trong quay V=1 ố ể đế
Hệ s xét ố ảnh hưởng đến nhiệt độ K =1 khi t t ≤105 0 C – Trang 214 [1]
5 Tính tuổi thọ theo tri u vòng quay ệ
Từ công th c 11.3 trang 214 [1] t i trứ ả ọng quy ước Q tác dụng lên ổ được tính:
= + = 6 Khả năng tải động tính toán C d
Cd =Q L (công th c 11.1 trang 213 [1] ) ứ Đối với ổ bi ta có m = 3
Theo trang 212 [1] chọ ổn bi đỡ một dãy cỡ nặng
Tra ph l c 2.7 trang 255 [1] Chụ ụ ọn sơ bộ ổ lăn
B, mm r, mm Đường kính bi, mm
7.Ki m nghi m kh ể ệ ả năng tải tĩnh: Ổ lăn tại A
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổ bi đỡ ta có: X 0 =0,6; Y 0 0=,5
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn 0 5758,803
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh Ổ lăn tại D
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổbi đỡ ta có: X 0 =0,6; Y 0 =0,5
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn 0 7059,851
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh
Kiểm tra s vòng quay t i hố ớ ạn ổ: theo công th c 11.21 [1] ứ m m th d k k k n n [d ] 1 2 3
[dmn= ổ bi đỡ ộ m t dãy chất bôi trơn là dầu
3=0 k khi L h $000h Đường kính vòng tròn qua tâm con lăn
0,54 40,5 dm = H = mmtheo phục luc 2.7 trang 254 [1]
n = = vòng/phút > 2 n 0, 2vòng/phút Ổ chọn thỏa mãn s vòng quay t i h n ố ớ ạ
TRỤC III
1 Sơ đồ ải trọng củ t a trục lắp ổ lăn
Hình 5 3 Sơ đồ ả ọ t i tr ng c a tr c lủ ụ ắp ổ lăn ủ c a tr c III ụ
2 Xác định phản l c tự ại các gối đỡ Ổ lăn tại A:
Kiểm nghi m theo ệ ổchị ự ớn hơn là ổu l c l C: F rC =4639,964(N
Theo trang 212 [1] chọ ổn bi đỡ ột dãy m
4 Chọn Kσ, Kt, V theo điều kiện làm vi c ệ
Hệ s ố ảnh hưởng đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ chọn K =1,2 σ
Hệ s k n vòng nào quay V, khi vòng trong quay V=1 ố ể đế
Hệ s xét ố ảnh hưởng đến nhiệt độ K =1 khi t t ≤105 0 C – Trang 214 [1]
5 Tính thời gian làm vi c theo tri u vòng quay ệ ệ
Từ công th c 11.3 trang 214 [1] t i trứ ả ọng quy ước Q tác dụng lên ổ được tính:
= + = 6 Kh ả năng tải động tính toán C d
Cd =Q L (công th c 11.1 trang 213 [1] ) ứ Đối với ổ bi ta có m = 3
Tra ph l c 2.7 trang 255 [1] Chụ ụ ọn sơ bộ ổ biđỡ 1 dãy c ỡnhẹ
B, mm r, mm Đường kính bi, mm
7.Ki m nghi m kh ể ệ ả năng tải tĩnh Ổ lăn tại A
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổ bi đỡ có X 0 =0,6; Y 0 =0,5
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn Q0 =F rA E48,3334N
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh Ổ lăn tại C
Theo b ng 11.6 [1] vả ới ổ bi đỡ có X=0,6; Y=0,5
Q 0 ta ch n giá tr lọ ị ớn hơn Q0 =F rC F39,964N
Thỏa mãn kh ả năng tải tĩnh
Kiểm tra s vòng quay t i h n cố ớ ạ ủa ổ: theo công th c 11.21 [1] ứ m m th d k k k n n [d ] 1 2 3
[dmn= bi ổ đỡ ộ m t dãy chất bôi trơn là dầu
3=0 k khi L h $000h Đường kính vòng tròn qua tâm con lăn
0,54 29,7 dm = H = mm theo ph c luc 2.7 trang 2ụ 53 [1]
= = vòng/phút > n 3 E,537vòng/phút Ổ chọn thỏa mãn s vòng quay t i h n ố ớ ạ
THIẾ T KẾ VỎ H ỘP, BÔI TRƠN CÁC CHI TIẾ T TIÊU CHUẨN KHÁC VÀ DUNG SAI L P GHÉP 89 Ắ
M t bích n p và thân 90 ặ ắ
Kích thước gối trục
B r ng m t ghép bu lông c nh ề ộ ặ ạ ổ(K2):
Chiều dày: khi không có ph n l i (Sầ ồ 1):
B r ng mề ộ ặt đế ộ h p, K và q: 1
6.5 Khe h gi a các chi tiở ữ ết.
Giữa các bánh răng với thành trong h p: ộ
Giữa đỉnh răng với đáy hộp:
Giữa mặt bên các bánh răng với nhau:
Chốt định vị được sử dụng để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân sau khi gia công và lắp ghép Nhờ có chốt này, khi xiết bulông, không làm bít ng vòng ngoài của ổ, từ đó loại trừ một trong những nguyên nhân gây chóng b h ng ổ.
- Dùng chốt định v hình côn tra b ng 18.4b [5ị ả ] ta có: d=8 mm; c=1,2 mm; L%…140mm Chọn L= 55 mm
Hình 6.1 Chốt định vị 6.7.2 Cửa thăm.
Dùng để kiểm tra và quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc và để đổ dầu bôi trơn vào hộp, cửa thăm đậy bằng nắp
Nắp quan sát tra b ng 18.5/trang 92 [5 ta có: ả ]
R (mm) Vít S lố ương vít
Các thông s trong b ng 18.6/ trang 93 [5]: ố ả
Sau một thời gian làm việc, dầu trong hộp giảm tốc bị biến chất và cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, người ta sử dụng lỗ tháo dầu ở đáy hộp giảm tốc Khi thực hiện công việc này, lỗ tháo dầu được bịt kín bằng nút tháo dầu Kích thước của nút tháo dầu được quy định là 18.7 mm.
Các thông s ốtra bảng 18.7/ trang 93 [5], chọn M20x2 ta được các thông số sau: d b m f L e q D S D0
N p ắ ổ thường được chế ạ t o b ng gang xám GX15-32, có 2 ằ loại là n p kín và n p th ng ắ ắ ủ cho trục xuyên qua Các kích thước tra trong bảng 18,2/trang 88 [5]:
D – Đường kính ngoài của ổ; D2 – Đường kính đường tâm qua các bulông ghép nắp ổ; D3 – Đường kính ngoài của nắp; h chiều dày nắp –
Vòng phớt dùng trên các n p th ng có tr c xuyên qua k t cắ ủ ụ ế ấu và kích thước được tra trong bảng 15.17 trang 50 như sau:
Hình 6.6 Vòng phớt 6.7.7 Vòng ch n dắ ầu.
S d ng vòng ch n d u quay cùng trử ụ ắ ầ ục để ngăn dầu bôi trơn hoặc các t p ch t xâm nh p ạ ấ ậ vào ổ
B dày d = (5÷10)mm ề y gi nh t 2-3mm t
Bước nhả ữa 2 đỉ ừ ạo góc 60 độ
S khe h tố ở ối thiểu 3 khe
Dùng để ể ki m tra d u trong h p giầ ộ ảm tốc.V trí lị ắp đặt nghiêng so với mặt bên, kích thước theo tiêu chuẩn
6.8 Bôi trơn hộp giảm tốc
- Lượng dầu bôi trơn là: (0,4 ÷ 0,8 P = 0,4 ÷ 0,8) ( ) 15 482, = ( 1928 126, ÷ ,3856) lít Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:
Độ nh t của dầu ở ớ 50° 100°𝐶 ( )𝐶 là : 160( ) 20
- Trong đó: từ s ốchỉ độ nh t Centistoc, mớ ẫu ch ỉ độ nhớt Engle Trong ngo c chỉ độặ nh t ớ trương ứng ở 100°𝐶 Theo bảng 18-13 trang 101 [5]
Tên g i ọ Độ nhớt Khối lượng riêng
Dùng mỡ để bôi trơn ổ lăn
6.10.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng.
- Chọn ki u l p trung gian H7/k6 tra b ng trang 34 và 61 [2] ể ắ ả
Sai lệch giới hạn trên (𝜇m)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇m)
6.10.2 Dung sai và l p ghép ắ ổ lăn
- L p vòng trong lên tr c theo h ắ ụ ệthống l , l p vòng ngoài vào v h p theo h ỗ ắ ỏ ộ ệ thống trục
Để đảm bảo các vòng ổ không trơn trượt trên bề mặt lỗ ống và bề mặt trục, cần lựa chọn kiểu lắp trung gian Do đó, khi lắp ổ lăn vòng ngoài vào vỏ hộp, chúng ta nên chọn mối ghép kiểm tra bả.
Sai lệch giới hạn trên (𝜇m)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇m) es ei
6.10.3 Dung sai l p ghép then và các chi ti t khác ắ ế
Kích thước tiết di n then ệ
Sai lệch giới hạn trên (mm) Sai lệch giới hạn dưới
Các chi ti ết phụ
B r ng m t ghép bu lông c nh ề ộ ặ ạ ổ(K2):
Chiều dày: khi không có ph n l i (Sầ ồ 1):
B r ng mề ộ ặt đế ộ h p, K và q: 1
6.5 Khe h gi a các chi tiở ữ ết.
Giữa các bánh răng với thành trong h p: ộ
Giữa đỉnh răng với đáy hộp:
Giữa mặt bên các bánh răng với nhau:
Chốt định vị được sử dụng để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trong quá trình gia công và lắp ghép Nhờ có chốt này, khi xiết bulông, hiện tượng bính ng vòng ngoài của ổ được loại trừ, từ đó giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc cho ổ.
- Dùng chốt định v hình côn tra b ng 18.4b [5ị ả ] ta có: d=8 mm; c=1,2 mm; L%…140mm Chọn L= 55 mm
Hình 6.1 Chốt định vị 6.7.2 Cửa thăm.
Dùng để kiểm tra và quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc và để đổ dầu bôi trơn vào hộp, cửa thăm đậy bằng nắp
Nắp quan sát tra b ng 18.5/trang 92 [5 ta có: ả ]
R (mm) Vít S lố ương vít
Các thông s trong b ng 18.6/ trang 93 [5]: ố ả
Sau một thời gian làm việc, dầu trong hộp giảm tốc thường bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, người ta sử dụng lỗ tháo dầu ở đáy hộp giảm tốc Khi làm việc, lỗ tháo dầu được bịt kín bằng nút tháo dầu Kích thước của nút tháo dầu được ghi nhận là 18.7 mm [5], trang 93.
Các thông s ốtra bảng 18.7/ trang 93 [5], chọn M20x2 ta được các thông số sau: d b m f L e q D S D0
N p ắ ổ thường được chế ạ t o b ng gang xám GX15-32, có 2 ằ loại là n p kín và n p th ng ắ ắ ủ cho trục xuyên qua Các kích thước tra trong bảng 18,2/trang 88 [5]:
D – Đường kính ngoài của ổ; D2 – Đường kính đường tâm qua các bulông ghép nắp ổ; D3 – Đường kính ngoài của nắp; h chiều dày nắp –
Vòng phớt dùng trên các n p th ng có tr c xuyên qua k t cắ ủ ụ ế ấu và kích thước được tra trong bảng 15.17 trang 50 như sau:
Hình 6.6 Vòng phớt 6.7.7 Vòng ch n dắ ầu.
S d ng vòng ch n d u quay cùng trử ụ ắ ầ ục để ngăn dầu bôi trơn hoặc các t p ch t xâm nh p ạ ấ ậ vào ổ
B dày d = (5÷10)mm ề y gi nh t 2-3mm t
Bước nhả ữa 2 đỉ ừ ạo góc 60 độ
S khe h tố ở ối thiểu 3 khe
Dùng để ể ki m tra d u trong h p giầ ộ ảm tốc.V trí lị ắp đặt nghiêng so với mặt bên, kích thước theo tiêu chuẩn
Bôi trơn hộp giảm tốc
- Lượng dầu bôi trơn là: (0,4 ÷ 0,8 P = 0,4 ÷ 0,8) ( ) 15 482, = ( 1928 126, ÷ ,3856) lít Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:
Độ nh t của dầu ở ớ 50° 100°𝐶 ( )𝐶 là : 160( ) 20
- Trong đó: từ s ốchỉ độ nh t Centistoc, mớ ẫu ch ỉ độ nhớt Engle Trong ngo c chỉ độặ nh t ớ trương ứng ở 100°𝐶 Theo bảng 18-13 trang 101 [5]
Tên g i ọ Độ nhớt Khối lượng riêng
Bôi trơn ổ lăn
Dùng mỡ để bôi trơn ổ lăn
B ng dung sai l p ghép 96 ả ắ
6.10.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng.
- Chọn ki u l p trung gian H7/k6 tra b ng trang 34 và 61 [2] ể ắ ả
Sai lệch giới hạn trên (𝜇m)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇m)
6.10.2 Dung sai và l p ghép ắ ổ lăn
- L p vòng trong lên tr c theo h ắ ụ ệthống l , l p vòng ngoài vào v h p theo h ỗ ắ ỏ ộ ệ thống trục
Để đảm bảo các vòng ổ không bị trơn trượt trên bề mặt lỗ và bề mặt trụ, việc lựa chọn kiểu lắp trung gian là rất quan trọng Khi lắp ổ lăn vòng ngoài vào vỏ hộp, cần chọn mối ghép k tra bả để đạt hiệu quả tối ưu.
Sai lệch giới hạn trên (𝜇m)
Sai lệch giới hạn dưới (𝜇m) es ei
6.10.3 Dung sai l p ghép then và các chi ti t khác ắ ế
Kích thước tiết di n then ệ
Sai lệch giới hạn trên (mm) Sai lệch giới hạn dưới