ĐỒ ÁN Thiết kế hệ dẫn động thang máy

M?C L?CL?I NúI d?U3PH?N I : Tớnh Toỏn d?ng h?c5I.Ch?n d?ng co51.Công suất yêu cầu52.Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ53.Chọn động cơ64.Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trục6PHầN II : THIếT Kế Bộ TRUYềN8I.Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép81.Chọn vật liệu82.Xác định ứng suất cho phép của bánh vít8II.Xác định các thông số bộ truyền91) Tính Z2 utv và q9III.Tính sơ bộ khoảng cách trục :10IV.Tính kiểm nghiệm101.Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc102.Kiểm nghiệm độ bền uốn.123.Các thông số bộ truyền.124.Tính toán nhiệt.13PH?N III : Ch?n kh?p n?i, tớnh tr?c, then và ụ lan14I.Chọn phanh và khớp nối141.Tính chọn phanh142.Chọn khớp nối.153.Kiểm nghiệm khớp nối.154.Lực do khớp nối sinh ra trên trục:15II.Tính toán thiết kế trục.151.Thiết kế trục I, II.15III.Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi20IV.Tính chọn then23V.Tính chọn ổ lăn cho trục I24VI.Tính chọn sơ bộ đường kính trục II và ổ lăn trên trục II.27phần iV .tính kết cấu hộp giảm tốc281.Kết cấu bánh vít282.Kết cấu trục vít283.Kết cấu hộp giảm tốc284. Các chi tiết phụ30Ph?n V: BụI tron h?p gi?m t?c331.Bôi trơn bộ truyền332.Bôi trơn ổ lăn333.Lắp bánh răng lên trục33Ph?n VI:b?ng th?ng kờ cỏc ki?u l?p34Tài li?u tham kh?o35ĐỒ ÁN Thiết kế hệ dẫn động thang máy Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Đồ án môn học: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môn học như : Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật ... đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.

Tr ng đ i h c bách khoa h n i ườ ạ ọ à ộ

M C L C ụ ụ

Tr ng đ i h c bách khoa h n i ườ ạ ọ à ộ

L I NóI đ U ờ ầ

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trongchương trình đào tạo kỹ sư cơ khí Đồ án môn học: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠKHÍ là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức củacác môn học như : Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ

kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế vàlàm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ sốtruyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc, tăng mô men xoắn Vớichức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong cácngành cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu … Trong giớihạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc trục vít mộtcấp

Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộmôn, đặc biệt là thầy Đỗ Đức Nam, em đã hoàn thành song đồ án môn họccủa mình Do đây là đồ án đầu tiên của khoá học và với trình độ và thời gian

có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót xảy ra,

em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy trong bộ môn để em thêm hiểubiết hơn về hộp giảm rốc trục vít cũng như các kiến thức về thiết kế các bộhộp giảm tốc khác

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viªn thiÕt kÕD¬ng Trung Kiªn(líp C§T2- K54)

§å ¸n thiÕt kÕ c¬ khÝ

s : 1 - 27

Đề ố

THI T k h d n đ ng thang máy ế ế ệ ẫ ộ

Số liệu đầu vào :

1 Trọng tải: Q1= 700 kg = 7000 N

2 Khối lượng cabin G = 600 kg = 6000 N

3 Vận tốc cabin V = 30 m/ph = 0,5 m/s

4 Thời gian phục vụ Lh = 30000 giờ

5 Góc ôm cáp trên puly ma sát độ

1 C«ng suÊt yªu cÇu

a C«ng suÊt yªu cÇu trªn trôc puly ma s¸t

4366.0,5

2,183

d pl

F v

(KW)

F =

1 (1 ) (1 0, 42).7000

4366 1.0,93

g

Q a

η

(N)Với :

(KW)Với :

- hiệu suất của bộ truyền

η =ηk.ηtv.η

2

ol

Trong đó trị số của các hiệu suất trên đợc tra trong bảng 2.3 với:

ηk: hiệu suất của khớp nối, ηk=1;

ηol: hiệu suất của cặp ổ lăn, ηol=0,995;

ηtv: hiệu suất của truyền trục vít một cấp

g c

Q G S

pl

av n

= =701= 35,05

20

dc t pl

n u n

Chọn ut = 35,05

b Xác định thông số động học trên hộp giảm tốc

• Tốc độ quay của các trục

n1=ndc=701 (v/ph)1

PH N II : THI T K B TRUY N ầ ế ế ộ ề

A đầu vào

- Moomen xoắn trên trục bị động : T2 = 1042382,5 (Nmm)

- Số vòng quay tren trục chủ động: n1 = 701 (v/ph)

- Tỉ số truyền : u=utv = 35,05

- Tuổi thọ yêu cầu : Lh = 30000 giờ

- Quan hệ giữa các chế độ tải :

Tck = 3(t1 + t2) = 3(2,4 + 2,8) = 15,6 min2

1 2 1

1

2,8 7 2,4 6 0,7 2,5

m

t t Q Q Q Q

200

ch

σ =

(MPa)

2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít

a ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]

Với vs = 3,2 m/s và bánh vít đợc lam bằng đồng thanh không thiếcnên tra bảng 7.2 ta có :

]KFL

[σFO] : øng suÊt uèn cho phÐp øng víi 106 chu kú :[σFO

9

6

10 0,825,8.10

FL K

c øng suÊt cho phÐp khi qu¸ t¶i

Víi b¸nh vÝt lµm b»ng §ång thanh – s¾t – niken БpA ЖH 10 – 4– 4

1

71 35,52

tv

Z u Z

Vs =3,2 m/s vµ CCX 8 tra b¶ng 7.7 chän KHv = 1,2Chän s¬ bé :

2

2 2 3

170 [ ]

170 1042382,5.1,2

71.220 20

H w

q z

Chän m =4TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc:

aw=0,5m(Z2 +q)=0,5.4.(71+20) = 182 (mm);

Chän aw= 185 mmTÝnh hÖ sè dÞch chØnh:

u

Víi Z2 = 72 ta cã hÖ sè dÞch chØnh: x = 0,25 mm

IV Tính kiểm nghiệm

1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

w s

bộ truyền trục vít Do đó tra bảng 7.7 ⇒

⇒ Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.

2 Kiểm nghiệm độ bền uốn.

( 2) 4(20 2) 88 0,75.88 66

a

d m q b

- Hệ số tải trọng KF=KH = 1,204

F F F

4 Tính toán nhiệt.

Xác dịnh sơ bộ diện tích tỏa nhiệt của HGT:

5 1,85 5 1,85 2 9.10 9.10 185 1,41

Trong đó :

P1 công suất trên trục vít P1 = 2,742 (KW)

Kt hệ số tỏa nhiệt Kt = 15 W/(m2 0C)t0 - nhiệt độ môi trờng xung quanh : t0 =28 0C[td] - nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu : do trục vít đặt dớinên [td] = 90 0C

β −

hệ số giam nhiệt do làm việc ngắt quãng :

2 1

15,6

3,6 2,4 0,7.2,8

ck Q Q

t

t t

+ +

2 1

0

1000(1 ) 1000(1 )2,742

0,131 (1 ) ([ ] ) 15(1 (90 28)

(Tính tại trạng thái nguy hiểm nhất là trạng thái đầy tải và đang đi xuống )

a Chọn phanh thủy lực loại YWZ cùng bơm thủy lực là MYT 1

b Tính mô men phanh

1 2

Hệ số quá tải khi thử tải : Stt = 1,2

- Đờng kính tính toán của puly : D = 480 mm

- Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc – gia tốc tại thời điểmphanh : kph = 2

- Mô mem xoắn cho phép truyền đợc: Tkn = 250 (Nm)

- Đờng kính cho phép nối :d1, d2 = 30, 32, 35, 38

- L = 82 mm

- L1= 60 mm

- Dờng kính bánh phanh D0 = 160 mm

- Mô dun và số răng : mph = 2,5, Zph = 30

3 Kiểm nghiệm khớp nối.

Mô men tính toán cần truyền qua khớp nối: Tt = k.Tdc

Trong thang máy chọn hệ số làm việc: k = 4

D

(N)Với :

0,2

T

α =

1 Thiết kế trục I, II.

Chän d2 = 60 mmTra b¶ng 10.2[I] chän chiÒu réng cña æ l¨n :

10 10

Trôc I

Trôc II

c Xác định các đờng kính và chiều dài các đoạn trục.

Trục I Chọn chiều dài mayơ nửa khớp nối lm = 120 mm

11

2

70,4 ( ) 2647,83.152 7238,77.

2 2 2 2

1 0,75 60072 0,75.37355,35 68229,11

Biểu đồ mô men :

e Tính đờng kính trục tại 2 tiết diện

Tại mặt cắt m – m : lấy bằng đờng kính chân ren trục vít :

dm – m = 70,4 mmTại mặt cắt n – n :

3

3 68229,11

23,15 0,1.[ 0,1.55

Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn các điều kiện sau:

j j j

j

S K

− σ

σ σ

min maxj j mj

σ σ

Với j

M

là mômen uốn tổng tại tiết diện j trên chiều dài trục

Vì trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch

d

d bt d t W

d

π π

y K x dj

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

ε σ

ε τ

+ −

= + −

=Trong đó :

Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phu thuộcvào phơng pháp gia công và độ nhẵn bề mặt.

Các trục đợc gia công bằng máy tiện, và đợc mài nhẵn nên tại các tiết diện

có mặt cắt nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,32ữ0,16 do đó : Kx = 1

Không dùng phơng pháp tăng bền nên hệ số tăng bền Ky = 1

Tra bảng 10.10

197 [ ]

T I

ta có hệ số kích thớc

0,76 σ

ε =

và

0,73 τ

ε =

Bảng 10.12

197 [ ]

T I

đối với trục cắt ren ta có:

( 1) ( 1 1)

2,16 1

K x d

y K x d

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

τ

2 2 2 2

10,02.127,69

9,99 3 10,02 127,69

T I

ta có tỉ số :

2,06 1,64

= ε

= ε

Do đó :

( 1) (2,06 1 1)

2,06 1

( 1) (1,64 1 1) 1,64

1

K x d

y K x d

y

K K

K K K

K

σ σ

τ τ

ε σ

ε τ

• Theo bảng 9.1a

172 [ ]

T I

ta chọn then cho trục có d = 36 mm nh sau:10; 8

2 2.37355,35 9,58 .( ) 40.65.(8 5)

T I

nên độ bền dập thỏa mãn

+ Độ bền cắt:

2.

[ ]

2 2.37355,35

2,87 [ ] 60 40.65.10

MPa

d l b

τ = ≤ τ

Vậy then tại khớp nối đủ điều kiện

 Chọn loại ổ lăn, tính Fr tại các gối đỡ 1 và 2

at r

F

Đối với trục vít bắt buộc phải dùng ổ đũa côn đồng thời trục vítphải bố trí ổ lăn nh sau:

.254 [ ]

T I

ta có ký hiệu ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ là :208

Có :

Đờng kính trong d = 40 mmDờng kính ngoài D = 80 mmKhả năng tải động C = 25,6 kNKhả năng tải tính C0 = 18,1 kN

Hệ số thực nghiệm e = 1,5.tanα =1,5 tan10,83 0,29=

o Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Lh là thời hạn sử dụng (giờ)Khả năng tải động yêu cầu với ổ lăn:

1 1

718,35.1261,8 7762,46

yc d

N ≈7,76 kN37,8

yc d

0 11

 Xét

1 2

a r

a r

h

n L

(triệu vòng quay)Khả năng tải động yêu cầu đối với ổ lăn:

yc d

yc d

C >C

không thỏa mãn

Ta giảm tuổi thọ ổ lăn xuống : cứ sau 3

h L

104

yc d

t I

Qt = 8,75 kN0

T d

1043282,5

59,3 0,2.25

sb

d

mm chän d2sb = 60 mmChän d3 <d2sb

⇒chän d3 = 55 mm

ph n iV tớnh k t c u h p gi m t c ầ ế ấ ộ ả ố

1 Kết cấu bánh vít

Từ hình vẽ 14-14

.16 [ ]

t II

- Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lợng nhỏ

- Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32.Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục để việc lắp ghép đợc dễdàng

Chiều cao, h

Độ dốc

e =(0,8 ữ 1)δ = 7,2 ữ 9, chọn e = 8 mm

h < 5.δ = 45 mmKhoảng 2o

Đờng kính:

Bulông nền, d1 d1 = 0,04.a+10 = 0,04.185 + 10 =17,4

⇒ d1 =M18 Bulông cạnh ổ, d2 d2 = 0,7.d1 = 0,7 18 = M14

Bulông ghép bích nắp và thân,

d3

d3 = (0,8ữ 0,9).d2 ⇒ d3 = M12 Vít ghép lắp ổ, d4 d4 = (0,6 ữ 0,7).d2⇒ d4 = M10

Vít ghép lắp cửa thăm dầu, d5 d5 =( 0,5 ữ 0,6).d2⇒ d5 = M8

Mặt bích ghép nắp và thân:

ChiÒu dµy: Khi kh«ng cã phÇn

Khe hë gi÷a c¸c chi tiÕt:

Gi÷a b¸nh r¨ng víi thµnh trong

4 Các chi tiết phụ

a.Chốt định vị

dựa vào bảng 18-4b

.90 [ ]

t II

ta chọn đờng kính chốt định vị là d = 7 mm chiều dài chốt định vị là l = 36 (mm)

Hình dạng và kích thớc nút tháo dầu trụ

tra theo bảng 18.7 [II]/93 ta chọn:

d:27x2; b=18mm; m=12mm; f=4mm; L=34mm; c=3,5mm; q=24mm;D=38mm; S=27mm; D0=31,2mm;

d.Nót th«ng h¬i

A=27x2; B=15mm; C=30mm; D=15mm; E=45mm; G=36mm; H=32mm;K=4mm; L=10mm; M=8mm; N=22mm; O=6mm; P=32mm; Q=18mm;R=36mm; S=32mm;

e Que thăm dầu

để kiểm tra mức dầu chọn nh hình 18 11c [II]/96, kết cấu nh hình 18.11d [II]/96

Ph n V: BụI tr n h p gi m t c ầ ơ ộ ả ố

1 Bôi trơn bộ truyền

Do vận tốc nhỏ nên chọn phơng pháp ngâm các bánh răng trong hộp dầu ,chọnmức dầu cao nhất ngập đến đơng kính chân của trục vít Chọn loại dầu côngnghiệp 45 có độ nhớt của dầu ở 500 là 165 ( tra bảng 18-12 [II]/100 với vận tốctrợt v < 5 (m/s) chế độ làm việc va đập nhẹ

2 Bôi trơn ổ lăn

Do vận tốc nhỏ nên chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ , theo bảng 15-15a [II]/45 với

số vòng quay n = 300 ữ1500 v/ph với ổ đũa côn một dãy ta chọn loại mỡ T , mỡchứa khoảng 2/3 khoảng trống bộ phận ổ

3 Lắp bánh răng lên trục

để lắp bánh răng lên trục ta dùng then bằng và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịutải trọng nhẹ và va đập nhẹ

Ph n VI:b ng th ng kờ cỏc ki u l p ầ ả ố ể ắ

D k

H k

∅ ES=0,04;EI=0es 0,028;= ei =0,003

65 6

H k

∅ ES=0,03;EI=0es 0,021;= ei =0,002

45 6

E k

∅ ES=0,089;EI=0,05es 0,018;= ei =0,002

ổ đũa côn với trục II ∅60 6k es 0,021; = ei = 0,002

ổ đũa côn với vỏ hộp ∅130 7H ES=0,04;EI=0

T i li u tham kh o à ệ ả

1 Chi tiết máy ,tập I và II :

Nguyễn Trọng Hiệp Nhà xuất bản giáo dục - 2001

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I va II

PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Nhà xuất bản giáo dục - 2000

2 Hớng dẫn làm bài tập dung sai

PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng Trờng ĐHBK Hà Nội – 2000