Đồ án: Côn trụ 2 cấp khai triển

Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.... Xác định công suất yêu cầu số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện………2 II.. Tính toán các thông số động học và lập bảng

Mục lục

A Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 2

I Xác định công suất yêu cầu số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện………2

II Phân phối tỷ số truyền ……….………4

III Tính toán các thông số động học và lập bảng số liệu tính toán……… 6

B Tính toán thiết kế các bộ truyền ……… 7

I.Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc côn - trụ 2 cấp……… …… ………7

I.1 Bộ truyền cấp nhanh - Bộ truyền bánh răng côn……… 7

I.2 Bộ truyền cấp chậm- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng……… 15

II Thiết kế bộ truyền ngoài- Bộ truyền Xích……….22

c Tính thiết kế trục……… 26

I Sơ đồ kết cấu và sơ đồ đặt lực……… 26

II. Chọn vật liệu……….28

III Xác định sơ bộ đờng kính trục và khoảng cách các gối trục………28

IV Xác định phản lực tại các gối trục và vẽ biểu đồ mômen……… 30

V Tính mối ghép then……… 36

VI Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn……….37

VII Tính toán và chọn ổ lăn……… 39

d thiết kế vỏ hộp……… 45

e nối trục đàn hồi………49

f bôI trơn và thống kê kiểu lắp……… 50

I Bôi trơn………50

II Thống kê các kiểu lắp………52

t =

7.100

8 = 87,5%

 ts1% > 60% : Nh vậy động cơ làm việc dài hạn với tải trọng thay đổi.

1- Xác định công suất yêu cầu của động cơ:

Công suất yêu cầu của động cơ đợc tính theo công thức :

Trong đó: + P yc : Công suất cần thiết trên trục động cơ(kW)

+ P ct : Công suất trên trục máy công tác(kW) +  : Hiệu suất của toàn bộ hệ thống truyền động +  : Hệ số tải trọng tơng đơng

a Xác định P ct :

Công suất trên trục công tác đợc tính theo công thức 2.11 20

1

trg L

Theo đề bài : + F : Lực kéo băng tải : 2F = 5600N

0,7

1.41

Trong đó : k : Hiệu suất nối trục đàn hồi

brc : Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

brt : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

ol : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

x : Hiệu suất của bộ truyền xích

ot : Hiệu suất của 1 cặp ổ trợt

Theo bảng 2.3 19

1

 trg

TL , ta có :

+ Hiệu suất của nối trục đàn hồi : k = 0,995

+ Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn :  brc = 0,97

+ Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ :  brt = 0,98

+ Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn : ol = 0,995

+ Hiệu suất của bộ truyền xích: x = 0,92 (bộ truyền xích để hở)

+ Hiệu suất của 1 cặp ổ trợt : ot = 0,99

P

P = 4, 2 .

  = 4,69 kW

2 - Xác định sơ bộ tốc độ quay của động cơ điện :

Số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện đợc tính theo công thức :

n sb = n ct u sb

trong đó: n ct : số vòng quay trục máy công tác (v/ph)

u sb : Tỷ số truyền sơ bộ của cả hệ thống truyền động

trong đó : v : vận tốc dài băng tải : v = 0,75(m/s)

D : Đờng kính tang cuốn : D= 320mm

Thay số vào ta có: n ct =

4

6.10 0,75320

 = 44,79 (v/ph)

b Xác định u sb :

Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống đợc tính theo:

u sb = u sbh u sbbtn

trong đó : u sbh: Tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc

u sbbtn: Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài(bộ truyền xích)Theo bảng 2.4 21

1

trg TL



, chọn tỷ số truyền :

+ Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng côn - trụ : u sbh = 10

+ Bộ truyền ngoài là bộ truyền xích : u sbbtn = 3

Suy ra:

u sb = 10.3 = 30Suy ra tốc độ sơ bộ của động cơ : n sb = 44,79.30 = 1343,7 (v/ph)

dn

T

T = 2,0 >

mm 1

u = n dc = 1425 v/ph

n 2 = 1 1

n

u =

405, 983,03 = 133,99 v/ph

n x = 3 x

b tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c bé truyÒn

- B¸nh nhá : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 241 285, b1 = 850 MPa, ch1 = 580 MPa

- B¸nh lín : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 192 240, b2 = 750 MPa, ch2 = 450 MPa

Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa

Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa

 Ứng suất tiếp xóc cho phÐp :

max

i

t

t T

T

c 60

Suy ra : NHE1 > NHO1  KHL1 = 1

Ứng suất tiếp xóc cho phÐp :

[σH] = R V xH HL

H

o lim

[H1] = H lim1 HL1

H1

.KS



= 560.11,1 = 509 MPa

[H2] = H lim 2 HL2

H2

.KS



= 530.11,1 = 481,4 MPa

Bộ truyền dùng răng thẳng  Chọn [H] = min([H1],[H2]) = min (509;481,8) = 481,8 MPa

: Bộ truyền quay 1 chiều : [F] = Flim.KFC.KFL/SF

Với KFC : Hệ số ảnh hởng của đặt tải : quay 1 chiều  KFC = 1

Trong đó : + KR : Hệ số phụ thuộc vật liệu, loại răng : KR = 0,5Kđ

Kđ : Hệ số phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng làm bằng thép

 Kđ = 100 MPa1/3

 KR = 0,5.100 = 50 MPa1/3

+ Kbe : Hệ số chiều rộng vành răng  Chọn Kbe = 0,25+ KH : Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành răngVới bánh răng côn , có be

be

K u

2 - K = 0,501  Theo bảng

6.21 trg113TL1



 KH = 1,105

+ T1 = 33374,74 Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ động

2

33374.74.1,105(1 0, 25).0, 25.3,51.481,8

2,10(1- 0,5.0, 25) = 2,40 mm

 x2 = -0,37 (Hệ số dịch chỉnh đều)

 Tính lại :

Đờng kính trung bình bánh nhỏ : dm1 = Z1.mtm = 25.2,1875 = 54,688 mmChiều dài côn ngoài : Re = 0,5mte 2 2

2T K u +10,85bd u ≤ [H]’

Trong đó : + ZM : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu làm bánh răng  Theo bảng 6.5 trg96

TL1



, với bánh răng làm bằng thép : ZM = 274 MPa 1/3

6000 0

 = 54,69.1425

v

 

= 1 + 9,64.28,59.54,69

2.33374,74.2.1,105 = 1,2Suy ra : KH = KHKHKHv = 1.1,105.1,2 = 1,326

2.33374,74.1,326 3,51 10,85.28,59.54,69 3,51 = 473,72 MPa



 4% < 10%

 Có thể tăng chiều rộng vành răng để đảm bảo bền : b’ = b

2 H H

85 , 0

2

m nm

F F

d m b

Y Y Y K T

Trong đó: + KF= K K K : Hệ số tải trọn khi tính về uốnFβ FαFv Fv

KF : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời

 KFv = 1 + 25,72.31.54,69

2.33374, 74.1.1, 2 = 1,544Suy ra : KF = 1.1,2.1,544 = 1,853

F2 < [F2]’  Điều kiện bền uốn đợc đảm bảo

Kiểm nghiệm răng về quá tải :

 Đạt yêu cầu về khả năng quá tải

đờng kính chia ngoài de1 ; de2 de1 = mteZ1 ; de2 =mteZ2 62,5 ; 220mm

Đờng kính trung bình dm1 ; dm2 dm1(2) = (1-0,5b/Re)de1(2) 54,03 ; 190,18mmChiều cao răng ngoài he he=2hte.mte + c

- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241 285, b1 = 850 MPa, ch1 = 580 MPa

- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192 240, b2 = 750 MPa, ch2 = 450 MPa

Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa

Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa

 Ứng suất tiếp xúc cho phép :

i

t

t T

T

c 60

Suy ra : NHE1 > NHO1  KHL1 = 1

Ứng suất tiếp xóc cho phÐp :

[σH] = R V xH HL

H

o lim



= 560.11,1 = 509 MPa

[H2] = H lim 2 HL2

H2

.KS



= 530.11,1 = 481,4 MPa

: Bộ truyền quay 1 chiều : [F] = Flim.KFC.KFL/SF

Với KFC : Hệ số ảnh hởng của đặt tải : quay 1 chiều  KFC = 1

bánh nhỏ :

w 1

2

2.a cosβ 2.140.0,9848

m u +1 2,5 3,03 +1Lấy Z1 = 27 răng  Số răng bánh lớn : Z2 = u.Z1 = 3,03.27 = 81,81

2sin

cos.2αFv

Ta có :  = b sinβw

42.sin(13,395°)π.2,5 = 1,23  Z =

αFv

1ε

KH :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời

KHv: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp: KHv= H w w1

1 Hβ HαFv

ν b d1+

2.T K K

với

m

w 0

H H

u

a.v.g.δ

Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức 6.33 trg103

Trong đó: + KF= K K K : Hệ số tải trọn khi tính về uốnFβ FαFv Fv

KF : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời

F2 < [F2]’  Điều kiện bền uốn đợc đảm bảo

 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

 §¹t yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i

I.c Kiểm tra các điều kiện của bộ truyền:

1 Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn :

Ta có : dw2/dm2 = 210,5/190,18 = 1,12 (1,1 1,3)

Trong đó: + dm2: đờng kính trung bình của bánh răng côn lớn

+ dw2 : đờng kính vòng lăn của bánh răng trụ lớn

 Thoả mãn điều kiện bôi trơn

2 Kiểm tra điều kiện kết cấu:

-Vậy hộp giảm tốc thoả mãn điều kiện kết cấu

Ii Thiết kế bộ truyền ngoài - Bộ truyền xích :

Các số liệu đã có:

+ Tỷ số truyền : u = ux = 2,99

+ Công suất bộ truyền : P = P3/2 = 4,61/2 kW + Mômen xoắn trên trục dẫn : T = T3 /2= 328573/2 Nmm

+ Vận tốc : n = n 3 = 133,99 v/ph

1- Chọn loại xích:

Do tải trọng nhỏ , vận tốc thấp ( n = 133,99 v/ph)  chọn xích con lăn

+ 0, 5(Z + Z ) +

2 2

+ 0, 5(23 + 69) +

= 127,30Lấy số mắt xích chẵn : x = 128

Tính lại khoảng cách trục a theo công thức 5.13 trg85

23.133,9915.128 = 2 < [i] = 30 (Theo bảng

k d = 1,2 : Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy  150% tải trọng danh nghĩa.

Vận tốc vòng của xích: v =

60000

23.25, 4.133,9960000

=

25, 4sin23

=

25, 4sin23

5 - Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích:

Răng đĩa xích đợc kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức 5.18 - trg87

E + E : Môđun đàn hồi tơng đơng, với E 1 ,E 2 lần lợt là môđun đàn hồi vật liệu con

lăn và răng đĩa  Chọn vật liệu làm con lăn và đĩa xích đều là thép : E = 2,1.105 MPa

k đ : Hệ số phân bố tải trọng không đều trong các dãy xích

 Chọn xích 1 dãy nên k đ = 1

F vđ : Lực va đập trên m = 1 dãy xích :

F vđ = 13.10-7n1p3m = 13.10-7.133,99.25,43.1= 2,85 MPaSuy ra :

Lực tác dụng lên trục đợc tính theo công thức : F r = k x F t

k x : Hệ số xét đến trọng lợng xích : Bộ truyền đặt nghiêng góc 30 <40  k x = 1,15

Vậy suy ra :

F r = 1,15.1773,1 = 2039.1 N