Đồ án - Thiết kế một cơ cấu nâng có tải trọng 40000N với vận tốc 30m/phút doc

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản.Sử dụng truyền xích thì không có hiện tượng trượt khi truyển động hiệu xuất cao hơn so với truyền đai, không đòi hỏi phải căng xích ,có thể làm việc khi có tải

Thiết kế một cơ cấu nâng có tải trọng 40000N với vận tốc 30m/phút

PHẦN I – PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT

KẾ

I PHƯƠNG ÁN 1

Hộp giảm tốc khai triển sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản.Sử dụng truyền xích thì không có hiện tượng trượt khi truyển động hiệu xuất cao hơn so với truyền đai, không đòi hỏi phải căng xích ,có thể làm việc khi có tải đột ngột.Kích thước nhỏ gọn hơn bộ truỵền đai nếu có cùng công suất Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 Có nhều ưu điểm nên ngày nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi

Nhược điểm : Bánh răng bố trí không đối xứng trên trục nên tải trọng phân bố không đều trên các ổ kích thước thường to hơn các loại hộp giảm tốc khác khi thực hiện cùg chức năng.Mắt xích dễ bị mòn,gây tải trọng động phụ,ồn khi làm việc

Ưu điểm:kết cấu đơn giản Xử dụng truyền đai nên co thểâ giữ động cơ xa hộp giảm tốc, làm việc êm không ồn ,có thể truyền với vận tốc lớn Kết cấu vận hành đơn giản Tỉ

số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40

Nhược điểm :Tải trọng phân bố không đều trên trục.Kích thước bộ truyền lớn,tỉ

số truyền khi làm việc dễ bị thay đổi,tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn tuổi thọ thấp

III PHƯƠNG ÁN 3

Hộp giảm tớc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục, bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ưng xuất ít ,mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm giảm còn một nửa Kích thước chiều dài giảmtrọng lượng cũng giảm.Sử dụng truyền xich nên không có hiện tượng trượt như truyền đai ,hiệu suất cao

Nhược điểm : Có bề rộng lớn ,cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng chi tiết tăng.Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết,có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,trục trung gian lớn.Mắt xích dễ bị mòn và ồn khi làm việc

IV PHƯƠNG ÁN 4

Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm :Kích thước chiều dài nhỏ,giảm được trọng lượng của hộp giảm

tốc.Làm việc êm không ồn

Nhược điểm :Khả năng tải nhanh chưa dùng hết,hạn chế chọn phương án ,kêt cấu

ổ phức tạp có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,khó bôi trơn,kích thươc chiều rộng hộp giảm tốc lớn.Có thể trượt do truyền động bằng đai ,tỉ số truỵền thay đổi

V PHƯƠNG ÁN 5

Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụg bộ truyền ngồi la øxích

Ưu điểm: Tải trọng phân bố đều,sử dũng hết khả năng tải ,bánh răng bố trí đối xứng nen sự tập trung úng suất giảm momen xoắn trên các trục trung gian giảm.Không

có hiện tượng trươt như truyền đai

Nhược điểm : Có bề rộng lớn cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng các chi tiết

và khối lượng gia công tăng.Làm việc ồn do có truyền động bằng xích,mắt xích dễ bị mòn

VI PHƯƠNG ÁN 6

Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụng bộ truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục ,bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ứng suất ít ,mômen xoằn tại các tiết diễn nguy hiểm giảm làm viện không ồn

có thể truyền vận tốc lớn

Nhược điểm : Có bề rộng hộp giảm tốc lớn,cấu tạo phức tạp,số lượng chitiết tăng

Dễ bị trượt do truyền động bằng đai nên tỉ số truyền thay đổi,tuổi thọ thấp

VII PHƯƠNG ÁN 7

Hộp giảm tốc hai cấp sử bánh rămg côn trụ sử dụng truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau.Sử dụng bộ truyền ngồi bằng đai nên làm việc êm hơn Với tỉ số truyền của hộp giảm tốc là 8 -15

Nhược điểm : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng trụ

VIII PHƯƠNG ÁN 8

Hộp giảm tốc hai cấp bánh răng côn trụ sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau Có truyền động bằng xích nên tỉ số truyền cao hơn truyền động bằng đai và có thể làm việc được khi có quá tải Tỉ số truyền của hộp giam3 tốc từ 8-15

Nhược điểm : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng tru ï Sử dụng truyền xích nên mắt xích dể bị mòn ,ồn khi làm việc

Qua phân tích phương án được chọn để thiết kế cơ cấu nâng trong trường hợp náy là hộp giảm tốc khai triển hai cấp với bộ truyền ngồi là đai (phương án hai)

PHẦN II – TÍNH CÁC BỘ PHẬN NGỒI HỘP GIẢM TỐC

Số liệu ban đầu:

Q = 4 tấn = 40000N

Trọng lượng bộ phận mang Qm = 2100N

Chiều cao nâng H = 12m

Vận tốc nâng vn = 30 m/ph

Cường độ làm việc – trung bình

Sơ đồ của cơ cấu

Chọn lại dây

Palăng giảm lực

Sơ đồ của palăng

Bột suất a = 2

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cuốn lên tang

Theo (2-19)

Smax = ( )

( o) o

o m

Q

λ λ

−

λ

− 1

1

= 10632N

Qo = Q + Qm = 40000 + 2100 = 42100N

= 0,98 – Hiệu suất 1 ròng rọc với đường kính ròng rọc đặt trên ổ lăn, bôi trơn tốt = mỡ (bảng 2-5)

t = 0 vì dây cuốn trực tiếp lên tang, không qua các ròng rọc đổi hướng

m = 2 là số nhánh dây cuốn lên tang

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức (2-21)

p =

max max m sa

Q S

So = o = 0,99

Kích thước dây

Kích thước dây cáp được chọn theo công thức (2-10)

Sn= smax.k = 10632 5,5 = 58476N

Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc, có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20% với ròng rọc làm việc

Dc = 0,8Dr = 0,8 280 = 224mm

Lấy Dc = 240mm

Chiều dài tồn bộ của tang xác định theo công thức (2-14) đối với trường hợp palăng kép

L’ = L 'o + 2 L1+ 2 L2+ L3

Chiều dài 1 nhánh cáp cuốn lên tang

l = H.a = 12.2 = 24m

Số vòng cáp phải cuốn ở 1 nhánh

Z =

( + )+ ' =29

c t

Z d D

l

'

o

Z = 2 – số vòng dự trữ ho sử dụng đến (≥ 1,5)

Vậy chiều dài phần cắt ren của tang

'

o

L = 2Zt = 870mm

Vì ta dùng tang cắt rãnh: t = dc + (2÷3 )(sách KTNN trang 62) Chọn t = 11,5 + 3,5 = 15mm

L1 là phần tang để cặp đầu cáp, nếu dùng phương pháp cặp thông thường thì phải cắt thêm khoảng 3 vòng rãnh trên tang nữa, do đó

L1 = 3.15 = 45mm

Vì tang đã được cắt rãnh, cáp cuốn 1 lớp, nên không cần phải làm thành bên, tuy nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để lại 1 khoảng L2 = 20mm

L3 là khoảng cách giữa hai nữa cắt rãnh

L3 = L4 – 2hmintg ≈ 110mm

Dựa vào các kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:

L4 = 220mm là khoảng cách giữa 2 ròng rọc ở ổ treo móc

hmin ≈ 800mm – khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang với trục ròng rọc ổ treo móc

Tg ≈ 0,07, với là góc cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với phương thẳng đứng

Vậy chiều dài tồn bộ của tang sẽ bằng:

L’ = 870 = 2,45 + 2,20 + 110 = 1110mm

Về dày thành tang xác định theo kinh nghiệm

= 0,02Dt + (6 ÷ 10) ≈ 12mm

Kiểm tra sức bền của tang theo công thức (2-15)

n =

t

S k

δ

ϕ max ≈ 48 N/mm2

k – Hệ số ∈ số lớp cuốn lên tang, vì tang cuốn 1 lớp nên lấy k = 1

- hệ số giảm ứng suất, vì tang làm bằng gang nên lấy = 0,8

Tang được đúc bằng gang C415-32 là loại vật liệu phổ biến, có giới hạn bền nén

là bn = 565N/mm2 Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an tồn k = 5

5

565

mm N k

σ

Vậy n < |

Chọn động cơ điện

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức (2-78)

N = Qovn 25 , 67 kW

1000

η

Hiệu suất của cơ cấu

= p t k.η 3ol ηbr2 ηñ

p = 0,99 đã tính ở trên

t = 0,96 – Hiệu suất của tang (bảng 1-9)

k = 0,99 – Hiệu suất của nối trục di động (khớp răng có đầy dầu bôi trơn) (TL (1) p.15)

ol = 0,99 – Hiệu suất 1 cặp ổ lăn

br = 0,97 – Hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc

ñ = 0,95 – Hiệu suất bộ truyền đai

Từ kết quả trên, chọn động cơ 4A180M4Y3 có công suất 30kW, vận tốc quay 1470vg/ph, hiệu suất = 91%

Tỉ số truyền chung

Tỷ số truyền chung từ trục động có đến trục tang xác định theo công thức (3-15)

io = =22,4

t

ñc n n

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước

nt =

( ) vg ph

a

vn

/ 6 , 65 0115 , 0 28 , 0

2 30

= +

π

= π

Phân phối công suất trên các trục

Công suất trên trục tang quay

Plv = Q v kW

p

n

1000

η

P3 = Plv / t = 22,15kW

P2 = P3 / ( ol br) = 23,06kW

P1 = P2 / ( ol.nbr) = 24,02kW

n1 = nñc / uñ = 1470 / 2,8 = 525 vg/ph

n2 = n1 / u1 = 525 / 3,3 = 159 vg/ph

n3 = n2 / u2 = 159 / 2,42 = 66 vg/ph

Tính phanh

Để phanh được nhỏ gọn, ta sẽ đặt phanh ở trục thứ nhất, tức là trục động cơ Mômen phanh xác định theo công thức (3-14)

au

D nQ t

o

- Hệ số an tồn phanh, lấy n = 1,75 ứng với cường độ làm việc trung bình

Do – Đường kính tang tính đến tâm dây cáp, Do = 0,28 + 0,0115 = 0,2915

PHẦN III – CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN

I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

2.3 TÍNH TRỤC

Chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn theo đường kính trục : b = 27 ; o1 b = 35 ; o2 b = 45 o3

Chiều dài mayơ bánh đai :

12

m

l = 1,5d1= l m22= 75mm ;

22

m

l = 1,5d =2 l m23= 105mm;

32

m

l = 1,5d =145mm; 3

33

m

l = 1,8d =170mm; 3

Theo bảng 10.3 chọn :

1

k = 15 là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp

hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay ;

2

k = 15 là khỏang cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp ;

3

k = 15 là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ ;

n

h = 20 là chiều cao nắp ổ và đầu bulông

Theo bảng 10.4 tính được :

12

l = -90mm ; l = 100mm ; 22 l = 220mm; 23 l = 140mm ; 33

13

l = l = 100mm ; 22 l = 32 l = 220mm ; 23

11 21 31

l =l =l = 320mm;

d) Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục :

* Đối với trục 1 :

Lực tác dụng lên trục một bao gồm lực căng của bộ truyền đai và lực của bánh răng 13

TÍNH TỐN VÀ CHỌN VỎ HỘP

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các

bộ phận của máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đế, đựng dầu

- Chiều dày nắp hộp : δ1= δ = 13 mm

- Gân tăng cứng :

+ Chiều dày e = 0,8 δ = 10 mm

+ Chiều cao h = 46 mm

+ Độ dốc khoảng 2˜º

- Đường kính bulông nền : d1 = 24 mm

- Đường kính bulông cạnh ổ : d2 = 16 mm

- Đường kính bulông ghép bích nắp và thân : d3 = 12 mm

- Đường kính vít ghép nắp ổ : d4 = 10 mm

- Đường kính vít ghép nắp cửa thăm : d5 = 8 mm

- Mặt bích ghép nắp và thân :

+ Chiều dày bích thân hộp : S3 = 24 mm

+ Chiều dày bích nắp hộp : S4 = 22 mm

+ Bề rộng bích nắp và thân : K3 = 46 mm

- Kích thước gối trục :

+ Đường kính ngồi và tâm lỗ vít ổ 1: D3 = 160 mm ; D2 = 130 mm + Đường kính ngồi và tâm lỗ vít ổ 2: D3 = 170 mm ; D2 = 140 mm + Đường kính ngồi và tâm lỗ vít ổ 3: D3 = 205 mm ; D2 = 175 mm

+ Tâm lỗ bulông cạnh ổ : E2 = 1,6.d2 = 26 mm ; R2 = 1,3d2 = 20 mm + Chiều cao : h = 40 mm

+ Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ : K2 = 48 mm

- Mặt đế hộp :

+ Chiều dày (khi không có phần lồi) S1 = 34 mm

+ Bề rộng mặt đế hộp : K1 = 70 mm , q = 100 mm

- Khe hở giữa các chi tiết

+ Giữa bánh răng với thành trong của hộp :Δ= 15 mm

+ Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp Δ = 50 mm 1

+ Giữa mặt bên các bánh răng với nhau : 15 mm

- Số lượng bulông nền :

( ) / 200 (994 365) / 250 6