thiết kế hệ dẫn động cấp nhanh phân đôi

Thiết Kế Môn Học Thiết Kế Môn Học Chi Tiết Máy Sơ Đồ Hệ Thống Và Đồ Thò Tải Trọng 1 Thiết Kế Môn Học 2 x x x x 3 1 xx Hình 1 : Sơ đồ hệ dẫn động hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi 1 : Động cơ điện 2 : Bộ truyền động đai 3 : Hộp giảm tốc t ck 0,4t ck 0,3t ck 0,3t ck t T 0,5T 0,8T T T 1 T 2 T 3 1,9T Hình 2 : Đồ Thò Tải Trọng Phần I: Chọn động cơ dẫn động hệ thống, tính toán động học và 2 Thiết Kế Môn Học thiết kế truyền động đai thang. I.Chọn động cơ 1.chọn loại động cơ: Các loại động cơ gồm có: -đ/c điện một chiều:đắt nên ít dùng. - đ/c cơ điện xoay chiều gồm: -1 pha :hiệu suất thấp ,công nghiệp ít dùng. -3 pha:công nghiệp hay dùng,gồm 2 loại: -đ/c 3 pha dồng bộ:đắt ,phải có thiết bò phụ dể khởi động nên ta không dùng loại này. -đ/c 3 pha không đồng bộ: gồm 2 loại: +Rô to dây quấn :kích thước lớn ,vận hành phức tạp. +Rô to ngằn mạch:kết cấu đơn giản,giá thành hạ,làm việc tin cậy,được dùng phổ biến vì vậy ta chọn loại này. 2.Tính công suất cần thiết của động cơ: Công suất trên trục động cơ điện được xác đònh: P tđ =P r ∑ ∑ ti ti T Ti 2 )( Trong đó:P r -công suất trên trục ra của HGT ,đã cho P r =13,8[KW]. Suy ra: P tđ =11,271 [KW] Ta có: P ct =P tđ /η t η t -hiệu suất tổng của hệ dẫn dộng. η t =η đ .η h với η đ -hiệu suất truyền động đai,lấy η đ =0,95 η h -hiệu suất của HGT ,tính như sau: η h =η ol 3 .η brt 2 Tra bảng ta lấy :η ol =0,992 ; η brt =0,97 Suy ra: η t =0,8726 Vậy P ct =12,916[KW] 3 Thiết Kế Môn Học 3.Xác đònh số vòng quay sơ bộ của động cơ: Ta tiến hành chọn tỉ số truyền sơ bộ cho bộ truyền đai và HGT : Theo các bảng tiêu chuẩn ta có thể chọn các tỉ số truyền sơ bộ cho bộ truyền đai và HGT. Chọn : U hgtsb =10 U đsb =1,5 Khi đó tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống sẽ là: U t =U hgtsb .U đsb =1,5 . 10 =15 Từ các tỉ số truyền sơ bộ đã chọn ở trên ta có thể tính được số vòng quay sơ bộ cho động cơ: n sb =U t .n r = 15 . 150 =2250 [v/f]. 4.Chọn nhãn hiệu ,quy cách động cơ: Điều kiện để chọn động cơ sẽ là: P đc ≥ P ct n đc ≈ n sb T mm /T ≤ T k /T đn . Tra bảng ta chọn được động cơ cần thiết là K160L2 Các thông số kỹ thuật của động cơ K160L2 như sau: Kiểu động cơ Công Suất[KW ] Vận tốc quay[v/f] cosϕ I k / I đn η % T K /T đn Khối lượng[kg] K160S2 15 2950 0,90 7,3 86 2,1 158 II.Tính Toán Động Học 4 Thiết Kế Môn Học 1.Xác đònh tỉ số truyền tổng U t của toàn bộ hệ thống: Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống sẽ được các đònh như sau: Ta có: U t = n đc /n r =2950 / 150 =19,667 2.Phân tỉ số truyền U t cho các bộ truyền : Bên cạnh vật liệu chế tạo bánh răng và điều kiện chòu tải,việc phân phối tỉ số truyền U h cho các cấp bộ truyền trong hộp có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước và khối lượng của hộp giảm tốc.có nhiều phương pháp phân phối tỉ số truyền ,xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ ,về kích thước và khối lượng gọn nhẹ,vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp .Xong các phương pháp này đều dựa vào điều kiện sức bền đều:các bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc như nhau. Ta có : U t = U đ .U h 2.1 Chọn U đsb =1,5 (đã chọn ở trên) Vậy suy ra : U h = U t /U đsb =19,667 / 1,5 =13,111 2.2 Phân U h cho cấp nhanh và cấp chậm của HGT: Ta có : U h =U 1 . U 2 Trong đó : U 1 - tỉ số truyền cấp nhanh. U 2 -tỉ số truyền cấp chậm. Đối với hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi :Để kích thước bánh lớn của hai cấp ít chênh lệch nhau và để thoả mãn điều kiện bôi trơn thì ta nên lấy : U 2 =(U h ) 1/2 = 3,621 Theo bảng tiêu chuẩn hoá về tỉ số truyền cho HGT ta sẽ chọn các tỉ số truyền như sau: U 2 = 4 Suy ra : U 1 = 3,277 Lấy U 1 theo tiêu chuẩn U 1 =3,15 2.3.Tính lại giá trò U đ theo U 1 ,U 2 đã chọn: 5 Thiết Kế Môn Học Ta có : U đ = Uh Ut = 1,561 3.Xác đònh công suất , mômen và số vòng quay trên các trục của HGT: 3.1. Công suất : Công suất trên các trục sẽ được tính như sau: Trục I : P I = P ct .η đ .η ôl = 12,916 . 0,95 . 0,992 = 12,172 [KW] Trục II: P II = P I .η 1 .η ôl = 12,172.0,97 . 0,992 = 11,713 [KW] Trục III: P III = P II .η 2 .η ôl = 11,713.0,97 .0,992 = 11,270 [KW] 3.2.Vận tốc quay của các trục sẽ được tính như sau: Trục I: n I = n đc /U đ =2950 / 1,561=1890 [v/f] Trục II : n II = n I /U 1 = 1890 / 4 = 472,5 [v/f] Trục III : n III = n II /U 2 = 472,5 / 3,15 = 150 [v/f] 3.3 Mômen trên các trục: Trục I T I = 9,55 . 10 6 .P 1 / n I = 9,55 . 10 6 .12,172 / 1890 = 61504,021 [KNmm]. 6 Thiết Kế Môn Học Trục II T II = 9,55.10 6 .P II / n II = 9,55 .10 6 . 11,713 / 472,5 = 236738,942 [KNmm]. Trục III T III = 9,55 . 10 6 .P III / n III = 9,55 . 10 6 . 11,270 / 150 = 717523,333 [KNmm] . Thông số Động cơ I II III Công suất [KW] P ct =12,916 P I = 12,172 P II = 11,713 P III = 11,270 Số vòng quay [v/f] n đc = 2950 n I = 1890 n II = 472,5 n III = 150 Tỉ số truyền U đ = 1,561 U 1 = 4 U 2 = 3,15 Mômen xoắn [Nmm] T I =61504,021 T II = 236738,942 T III = 717523,333 III.Thiết kế truyền động đai thang 1.Chọn loại đai và tiết diện đai Đai thang có 3 loại :Đai thang thường ,đai thang hẹp và đai thang rộng. Đai thang thường đươc dùng phổ biến nên ta chọn loại này. Đai thang thường có 7 loại :O,A, ,E. Dựa vào bảng 4-13 Tr 59,ta chọn được loại tiết diện đai thang thường cần dùng đó là:đai thang thường tiết diện loại A. 7 Thiết Kế Môn Học Đối với đai thang tiết diện loại A có các thông số hình học như sau: b t =11 [mm] b = 13 [mm] y o =2,8 [mm] h = 8 [mm] 2.Xác đònh các thông số của bộ truyền : 2.1 Xác đònh đường kính bánh đai nhỏ: Dùng dãy tiêu chuẩn của đường kính bánh đai : d(mm):63,71,80,90,100,112,125,140,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450, 500,560,630,910,800,900,1000… Ta chọn d 1 = 140 (mm) Vận tốc vòng của đai : v 1 = π .d 1 .n đc / 60000 = π .140 . 2950 / 60000 = 21,62 [m/s] Ta thấy : v 1 < 25 [m/s] thoả mãn điều kiện để ta chọn loại đai thang thường Tính đường kính bánh đai lớn theo công thức : d 2 = d 1 .U đ .(1 - ε ) 8 Thiết Kế Môn Học Với U đ :tỉ số truyền của bộ truyền động đai U đ = 1,561 ε : hệ số trượt của dây đai. Chọn ε = 0,01. Suy ra : d 2 = 140. 1,561 .(1 - 0,01) = 216,35 [mm]. Theo dẫy tiêu chuẩn của đường kính bánh đai ta chọn : d 2 =224 [mm]. Từ giá trò của đường kính bánh đai lớn ở trên ta tính được tỉ số truyền thực tế của bộ truyền đai : U đtt = d 2 / [d 1 .(1 - ε )] = 1,616 Với tỉ số truyền thực tế vừa tính được ở trên ta đi nghiệm lại mức độ sai lệch của tỉ số truyền : ∆U = (U đtt - U đ )/ U đ =0,0352 Suy ra ∆U = 3,52 %. < 4 Thoả mãn yêu cầu cho phép về sai số. 2.2. Xác đònh khoảng cách trục a: Khoảng cách trục a được lựa chọn thông qua tỉ số truyền U đ và đường kính bánh đai lớn d 2 , được cho trong bảng 4-14: U đ 1 2 3 4 5 ≥6 a/d 2 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85 Ta thấy tỉ số truyền U đ = 1,561 không trùng với các giá trò đã cho trong bảng nên ta phải sử dụng phương pháp nội suy để tiùnh được giá trò a cần tìm: Tỉ số : a/d 2 = 1,2 + (2 - 1,561).(1,5 - 1,2) = 1,3317 Suy ra a = 1,3317. 224 = 298,30 [mm]. Tuy vậy khoảng cách trục a đã tính được ở trên cần phải thoả mãn điều kiện là : 0,55(d 1 + d 2 ) + h ≤ a ≤ 2(d 1 + d 2 ) 9 Thiết Kế Môn Học ⇔ 0,55(140 + 224) + 8 ≤ 298,30 ≤ 2(140 + 224) ⇔ 208,2 ≤ 298,30 ≤ 728. Ta thấy điều kiện trên đã được thoả mãn. 2.3. Xác đònh chiều dài dây đai : Áp dụng công thức : l = 2a + π( d 1 + d 2 )/2 + (d 2 - d 1 ) 2 / (4a) Suy ra : l = 1173,99 [mm]. Dựa vào dãy tiêu chuẩn chiều dài l của dây đai ta chọn được : l = 1180 [mm]. Kiểm nghiệm tuổi thọ dây đai : Áp dụng công thức : i = v 1 / l ≤ [i max ] = 10 Ta thấy i = 21,62. 1000 /1180 = 18,32 Ta thấy với giá trò của l ở trên không thoả mãn điều kiện về tuổi thọ dây đai nên ta phải chọn giá trò của l lớn hơn . Dựa vào bảng tiêu chuẩn của l ta chọn được giá trò của l là : l = 2240 [mm] Với giá trò mới của chiều dài đai ta phải tính lại khoảng cách trục a: Áp dụng công thức : a = ( ) 4/8 22 ∆−+ λλ với :λ = l - π(d 1 + d 2 ) / 2 = 2240 - π (140 + 224 ) / 2 = 1666,7 ∆ = (d 2 - d 1 )/ 2 = 42 Suy ra : a = 832,29 [mm]. 2.4.Tính góc ôm của dây đai (α 1 ) trên bánh nhỏ: Áp dụng công thức : α 1 = 180 0 - ( d 2 - d 1 )57 0 / a = 180 0 - (224 - 140 )57 0 / 832,29 Suy ra : α 1 = 178,52 0 . 10 [...]... học của bộ truyền Trên đây là thứ tự các bước thiết kế chung nhất cho các bộ truyền.Khi ta thiết kế HGT cấp nhanh phân đôi gồm có cấp chậm và cấp nhanh thì ta thiết kế cho cấp nhanh trước còn cấp chậm ta thiết kế sau (không bắt buộc) 14 Thiết Kế Môn Học II Các Bước Thiết Kế Cho Bộ Truyền Hộp Giảm Tốc Đồng Trục A .Thiết Kế Cặp Bánh Răng Cấp Nhanh Của HGT Cấp nhanh của HGT là cặp bánh răng trụ răng nghiêng... 5.Sin(178,520/ 2) =1660,26 [N] 13 Thiết Kế Môn Học Phần II - Thiết Kế Bộ Truyền Động Bánh Răng Trong HGT I.Chỉ Tiêu Thiết Kế Và Thứ Tự Thiết Kế 1.Chọn chỉ tiêu Truyền động bánh răng dùng để truyền chuyển động giữa các trục,thông thường có kèm theo sự thay đổi về trò số và chiều của vận tốc hoặc mômen Tùy theo vò trí tương đối giữa các trục mà ta phân ra : -Truyền động bánh răng trụ(răng thẳng ,răng... răng trụ(răng thẳng ,răng nghiêng,răng chữ V ) để truyền chuyển động giữa các trục song song -Truyền động bánh răng côn (răng thẳng,răng nghiêng,răng chữ V ) dùng để truyền chuyển động giữa các trục giao nhau Ở đây ta thiết kế hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi với cặp bánh răng thẳng dùng cho cấp chậm và cặp bánh răng nghiêng dùng cho cấp nhanh Do các bánh răng trong hộp giảm tốc có ngâm dầu nên dạng... bền,ngoài ra là độ cứng và đối với trục quay nhanh là độ ổn đònh dao động Tính toán thiết kế trục bao gồm các bước: - Chọn vật liệu - Tính thiết kế trục về độ bền - Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi - Trường hợp cần thiết tiến hành kiểm nghiệm trục về trục về độ cứng Đối với trục quay nhanh còn kiểm nghiệm trục về độ ổn đònh dao động I Chọn Vật Liệu Chọn Vật liệu thiết kế trục là thép 40X tôi cải thiện.Có... khớp dọc tính theo công thức 21 Thiết Kế Môn Học εβ = bw sinβ / (mnπ) = 54 sin13,50 / (2,5.3,14) = 1,605 εβ > 1 Suy ra: Zε = 1 / ε α với εα = 1,63 : Hệ số trùng khớp ngang Suy ra Zε = 0,78 - KH :Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KHβ KHαKHv - KHβ = 1,06 - KHα :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng đồng thời ăn khớp ,hệ số này phụ thuộc vào cấp chinh xác về mức độ làm việc... đó : 15 Thiết Kế Môn Học - ZR :hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng làm việc - Zv :hệ số xét đến ảnh của vận tốc vòng - KxH : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng - YR : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng - YS : Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất,được xác đònh như sau: YS = 1,08 - 0,0695ln(m) Trong đó m là môđun [mm] - KxF : Hệ số xét... YF1 = 3,8 YF2 = 3,6 - KF2 :Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF = KFβKFαKFv Với : - KFβ :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng khi tính sức bền uốn tra bảng ta có : KFβ = 1,15 - KFα :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn,tra bảng và sử dụng phương pháp nội suy ta được : K Fα = 1,32 - KFv :Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn... 94,16 [MPa] σF2max = σF2 Kqt = 47,23.1,9 = 89,73 [MPa] Với cặp bánh răng cấp nhanh có : Bánh nhỏ : [σF1 ]max = 0,8 σch = 0,8 580 = 464 [MPa] Bánh lớn : [σF2 ]max = 0,8 σch = 0,8 450 = 360 [MPa] thì điều kiện bền uốn khi quá tải được thỏa mãn B .Thiết Kế Cấp Chậm Của HGT 1.Chọn vật liệu Ta chọn vật liệu cấp nhanh như của cấp chậm , vật liệu là thép 45 được tôi cải thiện 2.Đònh ứng suất cho phép... của răng,xác đònh như sau : Zε = (4 − ε α ) / 3 với εα = 1,758 Suy ra Zε = 0,864 - KH :Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KHβ KHαKHv - KHβ = 1,02 - KHα :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng ăn khớp ,đôi với cặp bánh răng thẳng của cấp chậm thì KHα = 1 - KHv :Hệ so ákể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp,trò số của KHv được xác đònh theo công thức : ν H bw... ta được: YF1 = 3,85 YF2 = 3,6 - KF2 :Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF = KFβKFαKFv Với : - KFβ :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng khi tính sức bền uốn tra bảng ta có : KFβ = 1,02 - KFα :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn,đối với cặp bánh răng thẳng thì : KFα = 1 - KFv :Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi . =13,111 2.2 Phân U h cho cấp nhanh và cấp chậm của HGT: Ta có : U h =U 1 . U 2 Trong đó : U 1 - tỉ số truyền cấp nhanh. U 2 -tỉ số truyền cấp chậm. Đối với hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi :Để. kế chung nhất cho các bộ truyền.Khi ta thiết kế HGT cấp nhanh phân đôi gồm có cấp chậm và cấp nhanh thì ta thiết kế cho cấp nhanh trước còn cấp chậm ta thiết kế sau (không bắt buộc). 14 Thiết. trục giao nhau. Ở đây ta thiết kế hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi với cặp bánh răng thẳng dùng cho cấp chậm và cặp bánh răng nghiêng dùng cho cấp nhanh. Do các bánh răng trong hộp giảm tốc có