Đồ án chi tiết máy xích tải (bách khoa)

Đồ án chi tiết máy thầy Đỗ Đức Nam hướng dẫnXích tảiĐồ án chi tiết máy thầy Đỗ Đức Nam hướng dẫnXích tảiĐồ án chi tiết máy thầy Đỗ Đức Nam hướng dẫnĐồ án chi tiết máy thầy Đỗ Đức Nam hướng dẫnXích tảiXích tải

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Thông số đầu vào:

1.1 Công suất làm việc:

19 ta được:

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng:  = 0,97br

 Hiệu suất bộ truyền xích để hở:  = 0,93x

 Hiệu suất ổ lăn: ol= 0,99

 Hiệu suất khớp nối:  = 0,99kn

Số ca làm việc: soca = 1 (ca)

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @ = 1350

Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

5,12

0,867

lv yc

1.7 Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ:

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: n db t = 1000 (v/ph)

1.8 Chọn động cơ:

Tra bảng từ các phụ lục trong tài liệu [1], chọn động cơ thoả mãn:

1000( / ) 5,91( )

b t

db db cf

Ta được động cơ với các thông số sau:

Ký hiệu động cơ: 4A132M6Y3:

cf db dc dc

dc ch lv

n u n

Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc ubr= 4

Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài:

10,08

2,524

ch x br

u u u

Vậy ta có:

r x

10,08 4 2,52

ch b

u u u

Công suất trên trục công tác: Pct= Plv= 5,12 (kW)

Công suất trên trục II:

5,12

5,56( ) 0,99.0,93

ct II

II I

5,79

5,91( ) 0,99.0,99

I dc

dc I kn

I II b

II ct x

Môment xoắn trên trục II:

9,55.10 9,55.10 219413, 22( )

242

II II

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Thông số yêu cầu:

2.1 Chọn loại xích:

Do điều kiện làmviệc chịu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn

Bước xích p được tra bảng 5.5[ ]1

81 với điều kiện Pt ≤[P], trong đó:

Pt - là công suất tính toán: Pt=P.k.kz.kn

Ta có:

Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc vòng

đĩa xích nhỏ là:

01 01

Do vậy ta tính được:

kz – Hệ số số răng:

01 1

251,08723

z

Z k Z

kn – Hệ số vòng quay:

01 1

2000,826242

n

n k n

ka – Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:

82 ta được kđc = 1 ( Vị trí trục không điều chỉnh được)

kbt – Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn:

Tra bảng  

5.6 1

82 ta được kbt = 1,3 ( Làm việc trong môi trường có bụi, bôi trơnđạt yều cầu)

kđ – Hệ số tải trọng động: Tra bảng  

5.6 1

82 , ta được kđ = 1,3(Đặc tính làm việc êm)

kc – Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: Tra bảng  

5.6 1

10,53( ) 11( )200( / )

17, 20 1, 2.2695,11 52,30 10,07

sin

23

25, 4

469,16( )sin

Bán kính đáy:

' 1

r   với d 1' tra theo bảng  

5.2 1

78 ta đượcd 1'  15 8,8 mm 

' 1

Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được Kđ = 1,2

A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng  

5.12 1

86 ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45, với các đặc tính tôiram đạt độ cứng bề mặt HRC45 có H 900H 606,07(MPa)

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích:

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 186,54 (mm)Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 469,16 (mm)Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ da1 197,49 (mm)Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn da2 481,17 (mm)

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df1 170,48 (mm)Đường kính chân răng đĩa xích lớn df2 453,10 (mm)

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

Thông số đầu vào:

3.2 Xác định ứng suất cho phép:

a Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

0 lim

0 lim

[ ][ ]

H

H R v xH HL

H F

F R S xF FL

F

Z Z K K S

Y Y K K S

2 701,8

H F

HB HB

lim1 1

2 70 2.245 70 560( )1,8 1,8.245 441( )

H F

lim 2 1

2 70 2.230 70 530( )1,8 1,8.230 414( )

H F

H

F

H m HL

HE F m FL

F

N K

N N K

NH0, NF0 – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:

2,4 0

6 0

NHE1> NH01 lấy NHE1= NH01 => KHL1= 1

NHE2> NH02 lấy NHE2= NH02 => KHL2= 1

NFE1> NF01 lấy NFE1= NF01 => KFL1= 1

NFE2> NF02 lấy NFE2= NF02 => KFL2= 1

Do vậy ta có:

0 lim1

1 0 lim2

2 0 lim1

1 0 lim2

1,1441

1,75414

H R v xH HL

H F

F R S xF FL

F F

b Ứng suất cho phép khi quá tải:

H a

96  Ka= 43 MPa1/3

T1 – Moment xoắn trên trục chủ đjjộng: T1 = 57122,42 (N.mm)

[σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 495,45 (MPa)

97 với bộ truyền đối xứng,

98 với bd 0, 75 và

sơ đồ bố trí là sơ đồ 6, ta được:

1,0281,063

H F

K K

99 chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2 (mm)

b Xác định số răng:

Chọn sơ bộ β = 140 cosβ = 0,970296

Ta có:

0 1

2 cos 2.125.cos14

24, 26( 1) 2.(4 1)

a Z

974,04224

t

Z u Z

Sai lệch tỷ số truyền:

4,042 4.100% 100% 1,05%

4

t

u u

<4% thoảmãn

106 với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 0,628 (m/s) ta được cấpchính xác của bộ truyền là: CCX= 9

Tra phụ lục

2.3 [1]

Hv Fv

K K

H F

K K

H F

K K

KHv, KFv – Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn:

3.6.1 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

a Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc

được: ZM = 274 MPa1/3

ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:

0 0

2 os 2 os13,64

1,717sin(2 ) sin(2.20,61 )

b H

99 chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2,5 (mm)

b Xác định số răng:

Chọn sơ bộ β = 140 cosβ = 0,970296

Ta có:

0 1

2 cos 2.140.cos14

21,74( 1) 2,5.(4 1)

a Z

873,9522

t

Z u Z

Sai lệch tỷ số truyền:

3,95 4.100% 100% 1, 25%

4

t

u u

<4% thoảmãn

106 với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 2,87 (m/s) ta được cấpchính xác của bộ truyền là: CCX= 9

Tra phụ lục

2.3 [1]

Nội suy tuyến tính ta được:

1,039 1,100

Hv Fv

K K

H F

K K

K K

3.6.2 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

a Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc

được: ZM = 274 MPa1/3

ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:

0 0

2 os 2 os12,47

1, 725sin(2 ) sin(2.20,51 )

b H

.[ ]

94,38cos cos 13, 29

v

v

Z Z

Z Z

3,94 3,60

F F

Y Y

c.Kiểm nghiệm về quá tải:

Hm H qt H m

Fm qt F F m

Fm qt F F m

K K K

f f

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Ta chọn khớp theo điều kiện:

dt – Đường kính trục cần nối: dt = ddc =42 (mm)

Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

105( )

kn kn

1 2 3

34( )15( )28( )14( )

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

 

0 3

2

.0,1

t o

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn 250 (N.m)Đường kính lớn nhất có thể của trục nối d kn 45 (mm)

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm)

4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục:

- Với trục I: 1 3 0, 2. 

I sb

T d





, trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI = 57122,42(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc tachọn [τ] = 15 (MPa)

3 1

T d





TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 219413,22 (N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc tachọn [τ] = 25 (MPa)

3 2

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục:

Tra bảng  

10.2 1

189 với:

1 2

106( )65( )53( )45( )45(mm)

m m

Trong đó: k3 - khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ.

h n - Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

50( )37( )

c

m m

- Tại tiết diện lắp bánh răng: d12= 35 (mm)

- Tại tiết diện lắp ổ lăn: d10 =d11= 30 (mm)

- Tại tiết diện lắp khớp nối : d13 = 25 (mm)

Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như sau:

Tiết diện Đường

kính trục Kích thước tiếtdiện Chiều sâurãnh then Bán kính góc lượn củarãnh r

4.3.2 Tính chi tiết trục II:

Biểu đồ momen uốn Mx , My và biểu đồ momen xoắn T trên trục II:

2.53 106 171 0

Mômen uốn tổng Mj và mômen tương đươngMtđj ứng với các tiết diện j đươc tính theo công thức:

Myj, Mxj – mômen uốn trong mặt phẳng yOx và xOz tại các tiết diện thứ j.

[σ] - ứng suất uốn cho phép chế tạo trục, tra bảng 10.5[1] có [σ] = 55(MPa)

- Tại tiết diện lắp ổ lăn 0 :

tM

- Chọn then trên trục II:

Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục.

Khi đó, theo TCVN 2261- 77, bảng 9.1a trang 173 [1] ta có thông số của các loại then được sử dụng như sau:

diện

Đường kính trục

Kích thước tiết diện

Chiều sâu rãnh then

- Kiểm nghiệm độ bền của then:

Điều kiện kiểm nghiệm :

 

 1

2.T.l ( )2

d.l b

II

t II

d, d - Ứng suất dập và ứng suất dập cho phép ; d =100 (MPa)

c,  c - Ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép ;   c 20 30MPa

2.T 2.219413, 22

65,30( ).l ( ) 48.40.(9 5,5)

2.T 2.219413, 22

16,33( ).l 48.40.14

II

t II

 

 1

2.T 2.219413, 22

91, 42( ).l ( ) 40.40.(8 5)

2.T 2.219413, 22

27, 43( ).l 40.40.10

II

t II

Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục.

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục II ta thấy các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1 Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

suất tiếp, được tính theo công thức sau:

- Hệ số an toàn tính riêng về ứng suất uốn là :

-1, -1 - giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng

a, avà m, m - biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét.

Chọn sơ bộ kiểu lắp

7 6

M W

o a

x

M W

PHẦN 5 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN

5.1 Chọn ổ lăn cho trục II:

5.1.3 Lực dọc trục hướng tâm sinh ra trên các ổ:

Tải quy ước Q = max(Q0 , Q1 )= 7210,74(N)

5.1.6 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động:

Ta có: Cd= Q.m√ L

Với :

m: bậc của đường cong mỏi, m=3 do tiếp xúc điểm (ổ bi )

L: Tuổi thọ của ổ bi Với Lh= 16500 (giờ)

Tuổi thọ của ổ bi:

L = Lh.n2.60.10-6 = 16500.242 60 10-6 = 239,58 (triệu vòng)

Q = 7210,74(N)

Suy ra: Cd 7210,74.10 239,58 44,8(3 3 kN )

Thoả mãn điều kiện tải động

5.1.7.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

Tra bảng 11.6 trang 221[1] ta được

1 1

0,50,37

X Y

Với ổ lăn chịu lực hướng tâm và lực dọc trục ta dùng ổ bi đỡ chặn cho các gối đỡ 0 và

1 Dựa vào kết cấu trục và đường kính ngõng trục d=d1=30mm

Tra bảng P2.12 ta có ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ hẹp

Kí hiệu

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.140 + 3 = 7,2 (mm) Chọn δ = 7 (mm)

δ1 = 0,9.7 = 6,3 (mm) chọn δ1=6Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 5,6÷7 mm Chọn e =7 (mm)

h = 5. =5.7=35 (mm) < 58 (mm)Khoảng 20

d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm, chọn d2 =12 (mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm,chọn d3 =10(mm)

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 mm, chọn d4 = 8(mm)

d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 mm, chọn d2 = 6 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

chọn K3 = 35 (mm)Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, D3,

K2 = E2+R2+(3÷5)=19+16+3=38 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19(mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16(mm)

S2=(1,0 1,1)d2= 12 13,2 chọn S2=13 (mm)

K1 = 3d1 = 3.16= 48 (mm),

q ≥ K1 + 2δ =48+2.7= 62 (mm)Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy

hộp

Giữa mặt bên của các bánh răng với

nhau

Δ ≥ (1÷1,2)δ = (1 1,2).7 = 7÷8,4 chọn Δ = 8(mm)

Δ1 ≥ (3÷5)δ = (3 5).7= 21÷35 chọn Δ = 30(mm)

6.2 Kết cấu chi tiết khác trên vỏ hộp:

6.2.1 Kết cấu các chi tiết chuyển động

Kết cấu bánh răng trụ đối xứng

 Các độ dốc 5 7

o

   chọn 5oĐường kính lỗ lắp ổ lăn cho trục I và trục II là :

Trục I :

D= (1,5 ÷ 1,8) d1 = (1,5 ÷ 1,8)x35=(52,5÷63), Chọn D=60

Trục II :

D= (1,5 ÷ 1,8) d2 = (1,5 ÷ 1,8)x45=(57.5÷81), Chọn D=70

18.6 2 93

18.7 2 93

6.2.6 Kiểm tra mức dầu:

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

6.2.7 Chốt định vị:

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ởthân hộp và trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp vàthân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ cácchốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ.

Thông số kĩ thuật của chốt định vị là :

d=3 ; c=0,5 ; l=40

6.2.8 Ống lót và nắp ổ:

Ống lót được dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện khi lắp và điều chỉnh bộ phận ổ đồng thời trái cho ổ khỏi bụi băm, chất bẩn ống lót được làm bằng vật liệu GX15-32 ta chọnkích thước của ống lót như sau

b

ta có Q = 80(kg), ta chọn bulông vòng M8

6.3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp:

6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Do bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v12( / )m s nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu Với vận tốc vòng của bánh răng nghiêng v = 2,41 m/s < 12 m/s tra bảng  

18 11

2 100



ta chọn được loại dầu là: Dầu ôtô máy kéo AK-15

6.3.2 Bôi trơn ngoài hộp:

Với bộ truyền ngoài hộp khi làm việc sẽ dính bụi bặm do hộp không được che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ

Bảng thống kê dành cho bôi trơn

Tên dầu hoặc

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau :

ESm esm

EIm eim

H d

H k

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1 + 2) – Trịnh chất, Lê Văn Uyển

2 Chi tiết máy (tập 1 + 2) – Nguyễn Trọng Hiệp

3 Dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn