Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thực tế có nhiều loại động cơ khác nhau, mỗi loại động cơ đều có ưu nhược điểm riêng. Cho nên khi chọn động cơ ta cần chọn loại động cơ tối ưu và phù hợp nhất. Đối với động cơ một chiều có ưu điểm là khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, nhưng nhược điểm của nó là đắt tiền và khó kiếm. Đối với động cơ xoay chiều thì có Động cơ xoay chiều một pha và động cơ xoay chiều ba pha . Đối với động cơ xoay chiều một pha có công suất nhỏ và thường dùng trong sinh hoạt, nó có hiệu suất thấp và ít được dùng trong công nghiệp. Đối với động cơ ba pha cũng có hai loại là : Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ. Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế là không điều chỉnh được, nó có ưu điểm là hiệu suất cao, hệ số quá tải lớn nhưng nó lại có nhược điểm là thiết bị phức tạp và khá đắt tiền Còn động cơ ba pha không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiệp.Giá thành rẻ, dễ kiếm và không cần điều chỉnh tốc độ. Từ các ưu và nhược điểm trên thì ta nên chọn động cơ ba pha không đồng bộ để sử dụng cho hộp giảm tốc cần tính.
Nguyễn Văn Thuyết Phần I Tính Toán Động Học 1.1 Chọn loại động cơ điện 1.1.1 Chọn động cơ Trong thực tế có nhiều loại động cơ khác nhau, mỗi loại động cơ đều có ưu nhược điểm riêng. Cho nên khi chọn động cơ ta cần chọn loại động cơ tối ưu và phù hợp nhất. Đối với động cơ một chiều có ưu điểm là khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, nhưng nhược điểm của nó là đắt tiền và khó kiếm. Đối với động cơ xoay chiều thì có Động cơ xoay chiều một pha và động cơ xoay chiều ba pha . Đối với động cơ xoay chiều một pha có công suất nhỏ và thường dùng trong sinh hoạt, nó có hiệu suất thấp và ít được dùng trong công nghiệp. Đối với động cơ ba pha cũng có hai loại là : Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ. Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế là không điều chỉnh được, 1 Nguyễn Văn Thuyết nó có ưu điểm là hiệu suất cao, hệ số quá tải lớn nhưng nó lại có nhược điểm là thiết bị phức tạp và khá đắt tiền Còn động cơ ba pha không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiệp.Giá thành rẻ, dễ kiếm và không cần điều chỉnh tốc độ. Từ các ưu và nhược điểm trên thì ta nên chọn động cơ ba pha không đồng bộ để sử dụng cho hộp giảm tốc cần tính. 1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ Công suất làm việc trên trục công tác. ( ) 3 . 5.10 .1,2 6 ct lv t P F V kw − = = = Trong đó: : t F Là lực vòng trên băng tải. :V Là vận tốc vòng băng tải. Do ma sát, hao mòn của các bộ truyền ta có hiệu suất chung của hệ dẫn động là: 2 4 1 2 . . . . 1.(0,97) .(0,995) .1 0,9362 k br br k ôl η η η η η η Σ = = = Trong đó: k η : Là hiệu suất của khớp nối. ôl η : Là hiệu suất của ổ lăn. 1br η : Là hiệu suất từ trục I đến trục II. 2 Nguyễn Văn Thuyết 2br η : Là hiệu suất từ trục II đến trục III. Công suất làm việc trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv lv P P kw η Σ = = = 1.1.3 Chọn số vòng quay của động cơ Số vòng quay của trục công tác: ( ) 3 3 60.10 . 6.10 .1,2 51 . 3,14.350 ct V n v p D π = = = Trong đó: :D Là đường kính tang dẫn băng tải. :V Vận tốc vòng của băng tải. Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ: Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là n đb =1450 (v/p). Khi đó tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống U sb được xác định: 1450 28,43 51 đb sb ct n U n = = = Ta có U sb nằm trong khoảng 8 40U = ÷ . Chọn động cơ thực tế: Kiểu động cơ Công suất (KW) Vận tốc quay (V/P) T Max /T dn T K /T dn GD 2 DK 52-4 7 1440 2 1,5 0,28 3 Nguyễn Văn Thuyết 1.1.4 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để hệ thống có thể làm việc được. Kiểm tra diều kiện mở máy cho động cơ theo công thức. đc đc mm bđ P P≥ ( ) . 1,5.7 10,5 đc đc K mmđm dn T P P kw T = = = ( ) . 1,5.6,41 9,615 đc đc bđ bd lv P K P kw= = = Trong đó: đc mm P : Công suất mở máy của động cơ đc bđ P : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ. Vậy ta có: đc đc mm bđ P P> thỏa mãn được điều kiện mở máy và làm việc. 1.2 Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của hệ thống U Σ được xác định theo công thức: đc ct n U n Σ = Trong đó: đc n : Số vòng quay của động cơ. ct n : Số vòng quay của trục công tác. Vì các hệ dẫn động nối tiếp với nhau nên ta có: . h n U U U Σ = 4 Nguyễn Văn Thuyết Trong đó: h U : Tỉ số truyền của hộp giảm tốc. n U : Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài. Do hệ dẫn động không có bộ truyền ngoài nên 1 n U = . Thay số ta có: 1440 . 28,2 51 h U U Σ = = = 1 2 . 28,2U U⇔ = Trong đó: 1 U : Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh. 2 U : Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm. Tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất. Khi này tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm sẽ được tính theo công thức: 2 2 3 2 1 . 1,2776. . c ba h ba K U U Ψ = Ψ Trong đó: 1 2 ; ba ba Ψ Ψ là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm. Thực tế ta chọn 1 2 1,3 ba ba Ψ = Ψ Hệ số 2 1 1,3 c K = ÷ . Ta chọn 2 1,2 c K = Thay số vào ta có: 5 Nguyễn Văn Thuyết 3 2 1,2776. 1,2.1,3.28,2 4,5U = = 1 2 28,2 6,3 4,5 h U U U ⇒ = = = 1.3 Xác định các thông số trên trục Ký hiệu các trục I, II, III là thứ tự các trục trong hộp giảm tốc. Tính công suất trên các trục. Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv đc lv P P P kw n Σ = = = = Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III: ( ) 0 . . 6,41.1.0,995 6,48 đc Iđc I P P kw η η + = = = ( ) 0 . . 6,48.0,97.0,995 6,25 II I I II P P kw η η + = = = ( ) 0 . . 6,25.0,97.0,995 6 III II II III P P kw η η + = = = Tỷ số vòng quay của các trục. ( ) 1440 1440 1 đc I đc I n n v p n + = = = ( ) 1440 229 6,3 I II I II n n v p n + = = = 229 51 ( / ) 4,5 II III II III n n v p n + = = = Tính mômen xoắn trên các trục 6 Nguyễn Văn Thuyết 6 9,55.10 . K K K P T n = ( ) 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6,48 42975 . 1440 I I I P T N mm n = = = ( ) 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6,25 260682 . 229 II II II P T N mm n = = = ( ) 6 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6 1,1.10 . 51 III III III P T N mm n = = = Bảng kết quả tính toán: Trục Thông số Động cơ I II III Công tác Công suất (kw) 6,51 6,48 6,25 6 6 Tỷ số truyền 1 6,3 4,5 1 Số vòng quay (v/p) 1440 1440 229 51 51 Mômen 42975 42975 260682 1,11.10 6 1,11.10 6 7 Nguyễn Văn Thuyết Phần II Thiết Kế Các Bộ Truyền Hộp giảm tốc đang thiết kế là hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm vì vậy để tránh hiện tượng lực dọc trục trên các trục của hộp giảm tốc ta sẽ chọn bộ truyền bánh răng cấp nhanh là bánh răng trụ răng thẳng, cấp chậm là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (đối xứng). 3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 2.1.1 Chọn vật liệu Hộp giảm tốc làm việc chịu tải trung bình. Ta chọn vật liệu có ( ) 350HB Mpa≤ . Vậy ta chọn thép 45 thường hóa có: 170 217HB = ÷ ; ( ) 600 b Mpa σ = ; ( ) 340 ch Mpa σ = Chọn độ cứng của bánh răng nhỏ: 1 180HB = Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị. Chọn độ cứng của bánh răng lớn: 2 170HB = 2.1.2 Xác định ứng suất cho phép a. Ứng suất tiếp xúc cho phép [ ] 0 lim . . . . H H HL R V XH H K Z Z K S σ σ = Trong đó: 8 Nguyễn Văn Thuyết 0 lim : H σ Giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng số chu kỳ cơ sở. Tra [ ] 6.2 I 0 2 70 Hlim HB σ ⇒ = + ( ) 0 1 2.180 70 430 Hlim Mpa σ = + = ( ) 0 2 2.170 70 410 Hlim Mpa σ = + = : H S Hệ số an toàn, tra bảng [ ] 6.2 1,1 H I S⇒ = : R Z Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng. : V Z Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. : XH K Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước răng. Do thiết kế sơ bộ nên: . . 1 R V XH Z Z K = : HL K Hệ số tuổi thọ H HO m HL HE N K N = Trong đó: : H m Bậc đường công mỏi tiếp xúc 6 H m = : HO N Số chu kỳ chịu tải khi tính về độ bền tiếp xúc. 2,4 2,4 6 1 2,4 6 2 30. 30.180 7,75.10 30.170 6,76.10 HO HO HO N HB N N = = = = = : HE N Số chu kỳ chịu tải của răng đang xét 60. . . HE N c nt Σ = Trong đó: :c Số lần ăn khớp của răng khi bánh quay 1 vòng. 9 Nguyễn Văn Thuyết :n Số vòng quay trong 1 phút 1 2 1440 ( / ); 229 ( / )n v p n v p= = :t Σ Tổng số giờ làm việc của bánh răng. 9 1 9 2 60.1.1440.8.365.8.0,9 1,81.10 60.1.229.8.365.8.0,9 0,3.10 HE HE N N = = = = Do 1 1 2 2 ; 1 HE HO HE HO HL N N N N K> > ⇒ = Vậy: [ ] ( ) 0 lim1 1 430 390,9 1,1 H H H Mpa S σ σ = = = [ ] ( ) 0 lim2 2 410 372,72 1,1 H H H Mpa S σ σ = = = Ứng suất tiếp xúc cho phép đối với bộ truyền cấp nhanh. [ ] [ ] [ ] ( ) ( ) 1 2 ; 372,72 H H H Min Mpa σ σ σ = = Ứng suất tiếp xúc cho phép đối với bộ truyền cấp chậm. [ ] [ ] [ ] ( ) ( ) 1 2 390,9 372,72 382 2 2 H H H Mpa σ σ σ + + = = = b. Ứng suất uốn cho phép [ ] 0 lim . . . . . F F FL R S FE XF F K Y Y K K S σ σ = Trong đó: 0 lim : F σ Giới hạn mỏi uốn của răng ứng với số chu kỳ cơ sở. Tra [ ] 0 lim 6.2 1,8. F I HB σ ⇒ = ( ) 0 lim1 1,8. 1 1,8.180 324 F HB Mpa σ = = = 10 [...]... mm ) f Phân tích lực và chọn chiều nghiêng g Sơ đồ tính toán 35 Nguyễn Văn Thuyết 3.4 Tính toán trục I a Xác định trị số và chiều các lực, mômen tác dụng lên trục Lực vòng: Ft1 = 2.TI 2.42975 = = 1743,05 ( N ) d W1 49,31 Lực hướng kính: Fr1 = Ft1.tgα = 1743,05.tg 20 = 634,41 ( N ) ; ( α : Góc ăn khớp) Lực khớp nối: Fk = ( 0,1 ÷ 0,3) 2.TI D0 ( D0 Là đường kính vòng tròn qua tâm các bulông) Tra bảng16.4... 150 ( mm ) d Khoảng công xôn trên trục chính tính từ chi tiết ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ Lcki = 0,5.( Lmki + b0 ) + K 3 + hn Trong đó: Lmki : Chiều dài Moayơ của chi tiết quay thứ i hn : Chiều cao nắp ổ và đầu bulông K 3 : Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ K 2 : Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp, lấy K 2 = 10 ( mm ) K1 : Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay... chạm trục và bôi trơn 2.3.1 Kiểm tra chạm trục Đường kính sơ bộ của các trục: DIsb = 120 3 P 6,48 1 = 120 3 = 19,8 ( mm ) n1 1440 sb DII = 120 3 P2 6,25 = 120 3 = 36,1 ( mm ) n2 229 sb DIII = 120 3 P3 6 = 120 3 = 59 ( mm ) n3 51 Khoảng cách từ bánh răng nhỏ cấp chậm đến trục I là d W3 DIsb 72,72 19,8 X 1 = aW1 − − = 180 − − = 133 > 10 ( mm ) 2 2 2 2 Khoảng cách từ bánh răng lớn cấp nhanh đến trục III... tạo 3.2 Xác định sơ bộ đường kính trục d1 = 3 TI 42975 =3 = 22,07 ( mm ) 0,2.[ τ ] 0,2.20 d2 = 3 TII 260682 =3 = 40,2 ( mm ) 0,2.[ τ ] 0,2.20 d3 = 3 TI 1,1.106 =3 = 65,03 ( mm ) 0,2.[ τ ] 0,2.20 32 Nguyễn Văn Thuyết Chọn d1 = 25 ( mm ) ; d 2 = 40 ( mm ) ; d 3 = 65 ( mm ) 3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực a Tra bảng 10.2[ I ] ta chọn chiều rộng ổ lăn ( b0 ) d (mm) b0 (mm) b 25 17... : Đường kính trục Trên trục I: Lm12 = ( 1,2 ÷ 1,5 ) 25 = 30 ÷ 37,5 ⇒ Lm12 = 80 (mm) Trên trục II: Lm 21 = Lm 23 = ( 1,2 ÷ 1,5 ) 40 = 48 ÷ 60 ⇒ Lm12 = Lm 23 = 80; Lm 22 = 80 ( mm ) Trên trục III: Lm 31 = Lm 32 = ( 1,2 ÷ 1,5 ) 65 = 78 ÷ 97,5 ⇒ Lm 31 = Lm 32 = 80 ( mm ) c Chiều dài Mayơ nửa khớp nối Trên trục I: Lm11 = ( 1,4 ÷ 2,5 ) d1 = ( 1,4 ÷ 2,5 ) 25 = 35 ÷ 62,5 ⇒ Lm11 = 60 ( mm ) Trên trục III: 33... cấp chậm 2.2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục aW2 T2 K H β 2 3 = K a ( U 2 + 1) 2 ( [ σ H ] ) U 2 ψ ba Trong đó: K a : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng Tra 6.5[ I ] ⇒ K a = 43 U 2 : Tỉ số truyền từ trục II sang trục III U 2 = 4,5 T2 : Mômen xoắn trên trục II T2 = 260682 ( N mm ) K H β : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7 [ I ] ⇒ K H... số dạng răng của bánh 1 và 2 Tra bảng 6.18[ I ] ⇒ YF 1 = 3,9;YF 2 = 3,6 K F : Hệ số tải trọng khi tính về uốn K F = K F β K Fα K FV Trong đó: K F β : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn 17 Nguyễn Văn Thuyết Tra bảng 6.7 [ I ] ⇒ K F β = 1,15 YFα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Với bánh răng... trên trục I: T1 = 42975 ( N mm ) U th1 : Tỉ số truyền từ trục I sang trục II: U th1 = 6,28 d W1 : Đường kính vòng lăn d W1 = 2.aW1 2.180 = = 49,31 ( mm ) U th1 6,28 + 1 bW1 : Hệ số chiều rộng vành răng bW1 = ψ ba aW1 = 0,4.180 = 72 ( mm ) K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K H = K H β K Hα K HV 14 Nguyễn Văn Thuyết Trong đó: K H β : Hệ số kể đến sư phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành... 3 2 = 43.( 4,5 + 1) 2 = 206,65 ( mm) 4,5.0,4.( 372,72 ) Chọn aW2 = 200 ( mm ) 2.2.2 Xác định các thông số ăn khớp Môdun pháp: m2 = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aW 2 = 2 ÷ 4 Chọn m2 = 3 Chọn sơ bộ β = 350 Số răng bánh nhỏ là 2.aW 2 Cosβ 2.200.Cos35O Z3 = = ≈ 19,8 m.( U 2 + 1) 3.( 4,5 + 1) Chọn Z 3 = 20 (răng) Số răng bánh lớn là Z 4 = Z 3 U 2 = 20.4,5 = 90 Chọn Z 4 = 90 (răng) Tỉ số truyền thực là: U th 2 = Z 4... 1,16 Tra 6.7 [ I ] ⇒ K F β = 1, 41 26 Nguyễn Văn Thuyết K Fα : 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 6.13[ I ] ⇒ Chọn cấp chính xác 9 Tra bảng 6.14 [ I ] ⇒ K Fα = 1,37 K FV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn K FV = 1 + VF bW 2 d W 3 T 2 2 K F β K Fα 2 VF = δ F g 0 V2 Tra bảng aW 2 U th 2 6.15[ I ] . tự các trục trong hộp giảm tốc. Tính công suất trên các trục. Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv đc lv P P P kw n Σ = = = = Công suất danh nghĩa trên các trục. nối. ôl η : Là hiệu suất của ổ lăn. 1br η : Là hiệu suất từ trục I đến trục II. 2 Nguyễn Văn Thuyết 2br η : Là hiệu suất từ trục II đến trục III. Công suất làm việc trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv lv P P. tốc độ. Từ các ưu và nhược điểm trên thì ta nên chọn động cơ ba pha không đồng bộ để sử dụng cho hộp giảm tốc cần tính. 1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ Công suất làm việc trên trục công tác. (