Tính toán các bộ truy ân trong hộp giảm tốc bánh răng, trục vít - bánh vít... Môn học chỉ tiết máy giúp cho sinh viên Cơ khí có những kiến thức cơ bản v`êviệc tính toán, thiết kế các hệ
PHAN TICH PHUONG AN — CHON ĐỘNG CƠ ĐIỆN — PHAN PHO! Ti
Chọn số răng trên bánh dẫn -:- + 2S 33+ SE SvvE+eressesererrrssre 6
Ta chọn số răng bánh dẫn z¡ = 20 răng Số bán răng của bánh bị dẫn: Z2= u.Z¡= 3.20 = 60 rang
- Đối với bánh dẫn: Yr¡ =3,47+ =3.47+ =4,13
- Đối với bánh bị dẫn: Yr;ạ= 3.47+ =3.47+ =3,69 Đặc tính so sánh độ bã các bánh răng ( độ b`n uốn):
Tà tính toán thiết kế theo bánh dẫn có độ b`ần thấp hơn
3 Tính lại tỉ số truy Ân thực tế:
Sai số tỈ số truy ân:
4 Xác định thông số bánh răng
Chọn hệ số chỉ ân rộng vành răng và hệ số xét đến ảnh hưởng sự phân bố tải trọng không đ ông đ âi theo chỉ âi rộng vành răng
Theo tiêu chuẩn ta chọn m=3mm
- _ Các thông số hình học chủ yếu bộ truy & bánh răng: Đường kính vòng chia dị = = 20.3 = 60 mm d;ạ= = 60.3 = 180 mm
- _ Khoảng cách trục bộ truy bánh răng
- _ Vận tốc vòng bánh răng v== =0,90 m/s
Tà có: theo bảng 6.3, bánh răng trụ thẳng và v =0,9 nên ta chọn cấp chính xác 9 với
5 Xác định lực tác dụng lên bộ truy ân:
- Luc vong F, - Lực hướng tâm F;6 Kiểm nghiệm b`ần
Kiểm nghiệm ứng suất uốn với hệ số , Độ b`â uốn được thốa
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
7 Bang thông số bánh răng:
Thông số bánh răng bánh răng thẳng
Khoảng cách trục (ay, 120 mm)
Z2 60 Đường kính vòng chia dị
(mm ) 60 d;( 180 mm) Đường kính vòng dinh da
(mm Đường kính vòng đáy dạ
(mm Chị lãi rộng vành răng bị
II Tính toán, thiết kế bộ truy trong hộp giảm tốc
Số vòng quay trục dẫn
Số vòng quay trục bị dẫn
Quay I1 chỉ âu, làm việc | ca, tai tinh
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng, phương pháp nhiệt luyện, cơ ủ10i02i 8/0007 S 2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép - S ¡1
Bánh nhỏ (bánh dẫn) : chọn thép C45 tôi cải thiện; độ rấn ; giới hạn bền MPa giới hạn chày
Bánh lớn (bánh bị dẫn): chọn thép C45 tôi cải thiện; độ rắn , theo quan hệ nên độ rắn bánh lớn ; giới hạn bồ ; giới hạn chày
2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép
Số chu kỳ làm việc tương đương:
- _ Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng được xác định : oO oO
- Ung suat tiép xtic cho phép
Với bánh răng nghiêng, ứng suất tiếp cho phép
- Ung suất uốn cho phép
3 Xác định thông số bộ truy
Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên ,chọn theo tiêu chuẩn khi đó:
Theo bảng 6.4 và độ cứng HB < 350 nên ta nội suy được :
- _ Khoảng cách trục bộ truy bánh răng
Theo tiêu chuẩn ta chọn
Theo tiêu chuan ta chon m=1,5mm
Tà chọn z¡ = 24 răng Số bán răng của bánh bị dẫn:
Tính lại ti số truy ân thực tế:
CCOS =arccos - _ Các thông số hình học chủ yếu bộ truy & bánh răng: Đường kính vòng chia dij = = 6,92mm d; = = 123,08 mm Đường kính vòng đỉnh
- _ Vận tốc vòng bánh răng v== =1,84m/s
Tà có: theo bảng 6.3, bánh răng trụ nghiéng va v =1,84 nên ta chọn cấp chính xác 9
- Hệ số tải trọng động
Theo bảng 6.7, HB< 350HB va v =1,22 m/s nên ta chọn:
- _ Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:
Với bánh răng nghiêng, ứng suất tiếp cho phép
Do đó đi âi kiện ứng suất tiếp xúc được thỏa
- Đối với bánh dẫn: Yrị =3.47+ =3.47+ @1
- Đối với bánh bị dẫn: Y„;=3,47+ =3,47+ =3,63 Đặc tính so sánh độ bã các bánh răng ( độ b`n uốn):
Tà kiểm tra độ b`ần uốn theo bánh dẫn có độ b`â thấp hơn
Do đó độ bã trục được thốa
5 Bảng thông số bánh răng:
Thông số bánh răng bánh "nghiêng
Góc nghiêng răng j ( °) 12,84 Đường kính vòng chia dị 36,92
(mm) Đường kính vòng dinh da 79,92
(mm) Đường kính vòng đáy dị; 33,17
Chị 'âi rộng vành rang bị 32
IV Tính toán thiết kế trục — Thiết kế then
1 Chọn vật liệu, xác định đường kính trục sơ bộ:
- Chọn vật liệu trục theo bang 10.1-tai liệu [1]
- Xác định đường kính trục sơ bộ
Chọn thép C45 có các ứng suất theo bảng 7.I tài liệu [1]: = 785 Mpa ;
= 540 Mpa ; = 324 Mpa; = 65 Mpa ; Chọn = 20 Mpa đối với trục vào va trục ra
Tà có đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức : d >
Theo tiêu chuẩn ta chọn d; = 20 mm, d;= 30 mm o_ Từ đường kính trục ở trên theo bảng 10.2 tài liệu [3] ta xác định chi âi rộng ổ lăn:
Tra bảng 10.3 tài liệu [2] ta có các thông số như sau:
O Khoang cach tử mặt mút của chỉ tiết quay đến thành trong hộp:
1 Khoảng cách tử mặt mút của ổ lăn quay đến thành trong của hộp:
O Khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến nắp ổ: = 12mm
O Chi cao nap 6 va da buléng: = 18 mm
[1 Chi dài mayơ khớp nối :
O Chi âi dài mayơ bánh răng trụ thứ nhất trên trục I:
O Chi dai mayo’ banh rang tru thw hai trén truc II:
O Chiâi dài mayơ bộ truy & banh rang :
- _ Khoảng cách từ khớp nối đến gối đỡ:
- _ Khoảng cách từ gối bại tới bánh răng trụ thứ nhất trên trục:
- _ Khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục I:
- _ Khoảng cách giữa hai ổ lăn trên trục lI:
- _ Khoảng cách từ gối bạ tới bộ truy n bánh răng:
2 Xác định lực tác dụng lên các trục từ các chi tiết máy lắp trên nó:
- Thiết lập sơ đ 'ôphân tích lực
- Xác định lực tác dụng lên các trục tại các chi tiết máy
Với T.,là mô men xoắn được tính toán theo công thức : T.= K.T›;/Trong đó
T;= 20205,79 Nmm là mô men xoắn danh nghĩa , K=1,5 là hệ số làm việc ứng với bộ phận công tác là xích tải
Tại D có khớp nối đàn hổ ta chọn Dạ sơ bộ Suy ra Dạ= 63mm
Khi đó lực hướng tâm do nối trực tác dụng lên trục:
Fxngược chỉ âi với lực vòng Fa trên bánh răng
Lực tác dụng lên bánh răng trong hộp giảm tốc:
Xác định lực tác dụng lên bộ truy ân bánh răng trụ:
- Luc vong F, - Lực hướng tâm F;
Xác định lực tác dụng lên gỐt để, . che 14 4 Tính toán đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm
-Momen do lire doc truc gay ra:
-Trong mat phang Oyz (thang đứng):
+Phương trình cân bằng lực theo trục Oy:
+Momen cân bằng quanh điểm C:
-Trong mat phang Oxz (nằm ngang):
+Phương trình cân bằng lực theo trục Ox:
+Momen cân bằng quanh điểm C:
> Foe = Ho ow —— les z —RI———
-Momen do lire doc truc gay ra:
-Trong mat phang Oyz (thang đứng):
+Phương trình cân bằng lực theo trục Oy:
+Momen cân bằng quanh điểm D:
-Trong mat phang Oxz (nằm ngang):
+Phương trình cân bằng lực theo trục Ox:
+Momen cân bằng quanh điểm D:
4 Tính toán đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm:
- Xác định các tiết diện nguy hiểm
O Theo biểu đ'ômoment thì tiết diện nguy hiểm nhất trên trục I 1a tai C
1 Theo biểu đ`ômoment thì tiết diện nguy hiểm nhất trên trục II là tại
- Tính toán đường kính tại các tiết diện nguy hiểm
- Ung suat cho phép: [] = 65 MPa
-_ Mômen tương đương tại tiết diện j:
Với và là mômen uốn trong hai mặt phẳng vuông góc tới nhau tại tiết diện j
- Duong kinh truc xac dinh theo công thức:
- Theo biéu dGmémen thi tiết diện nguy hiểm nhất tại C:
- = =0 Chon= = 20 mm cho trùng với đường kính ổ lăn tại tiết diện C
- Theo biéu d6mémen thì tiết diện nguy hiểm nhất tai B:
- = =0= Chọn= = 30 mm cho trùng với đường kính ổ lăn tại tiết diện C
Thông số của then được tra theo Bảng 9.1a tai liéu [1] Đi âi kiện b`ân dập và đi âi kiện b`ân cất có dạng:
-_ ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán, Mpa;
- T mômen xoắn trên trục, Nmm;
- _ d đường kính trục tại tiết diện sử dụng then, mm;
- _ Chi âi dài then, mm;
- _ h chi ãi cao then, mm;
- _ Chi âi sâu rãnh then, mm kính d xhx
6 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn
- Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn
O Kiểm nghiệm trục v ềđộ b ` mỏi:
Truc vira thiét ké duoc kiém nghiém dé b‘& mdi theo cdc céng thtre sau day:
[S] ửo_ Trong đú:[Š] hệ số an toàn cho phộp, lấy giỏ trị là 3, như vay ta không c3 kiểm nghiệm trục theo độ cứng
- hệ số an toàn chỉ xét riêng cho ứng suất uốn và ứng suất xoắn, xác định theo công thức sau:
Với giới hạn mỏi uốn của thép Cacbon (vật liệu chế tạo trục) là:
Giới hạn xoắn uốn là:
= 0,23 = 138 MPa o_ Trong đó: - giới hạn b`ầ vật liệu
- biên độ và giá trị trung bình của ứng suất
Do trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:
==,=0 o_ Trong đó: - là mômen uốn tổng - là mômen cản uốn được tính cho trục có 1 then:
- _ Ưng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay một chị ôi: o_ Trong đó: - là mômen xoắn tại tiết dién j
- là mômen cản xoắn được tính cho trục có 1 then: o_ Với: - chi ât sâu rãnh then; b - chỉ ât rộng then
=0,05; =0 - hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ b`n mỏi, tra bảng 10.7 tài liệu [1], đối với Thép carbon m`ân
- hệ số kích thước tra theo Bảng 10.3 tài liệu [1]
= 1/7 - hệ số tăng b`â b`ềmặt tra theo Bảng 10.4 tài liệu [1] đối với phương pháp tăng b`n Phun bị
- hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung tải trọng đến độ b`n mỏi, tra bảng Bảng 10.12 tài liệu [ I], đối trục có rãnh then, then
^ ae o_ Nhận xét: Tất cả các hệ số an toàn trong bảng đ`ầi lớn hơn [s] = 3
Vậy các trục thỏa mãn đi i kiện b` mỏi
Để ngăn chặn tình trạng trục bị biến dạng dẻo quá mức hoặc gãy do quá tải đột ngột, việc kiểm nghiệm trục theo các tiêu chuẩn cần thiết là rất quan trọng.
= [] o_ Trong đó , là ứng suất uốn và xoắn Giá trị được xác định theo các công thức sau: = , [] = 0.8 = 0,8.340 = 272 MPa
2 na ^“ x ^ é : ‘ + AA tA +a * o Voi: , - mômen uốn và mômen xoấn tại các tiết diện nguy hiểm khi quá tải
Như vậy các trục thỏa mãn độ bân tĩnh
V Tinh chọn ổ lăn trong và ngoài hộp giảm tốc và nối trục và các chi tiết máy phụ
O TrụcI o_ Số vòng quay ổ: = 950 vgiíph o_ Đường kính vòng trong: d= 20 mm o_ Thời gian làm việc của ổ: = 12000 gio o Lue doc truc = 244,52 N
O Truc Il: o S& vong quay 6: = 286,1 vg/ph o_ Đường kính vòng trong: d = 30 mm o_ Thời gian làm việc của ổ: = 12000 gio o Lue doc truc = 244,52 N
1.Chon loại ổ lăn theo tải trọng và kết cấu :
= = 0,23