Thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc bánh răng trục vít biết lực băng tải, vận tốc băng tairi, đường kính tangđề 3ĐHBKHN

Tính lực tác dụng lên trục Fr= kx... 7.Tính nhiệt truyền động trục vít Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc ]... Chiều dài các đoạn trục... Chọn vật liệu để đúc hộp giảm

=4.75(KW)Chọn hiệu suất sơ bộ các bộ truyền và ổ lăn

theo bảng 2.3 [I]/19 * ta chọn hiệu suất các bộ truyền nh sau

Hiệu suất của ổ lăn ol = 0,99 (bộ truyền đợc che kín )

Hiệu suất bộ truyền bánh răng br = 0,98(bộ truyền đợc che kín )

Hiệu suất bộ truyền trục vít tv = 0,8 (bộ truyền đợc che kín)

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

Hiệu suất khớp nối k=0.99

Hiệu suất của ổ trượt ot=0.99

 hiệu suất của hệ thống là :  = ol3.x.tv br..ot

=0,993.0,93.0,8.0,98.0.99

 =0.71



ck ck

ck i i

t

t T

T t

t t

t T

1 2 1

93 , 0 75 , 4

P P

5 , 0 60000

14 , 3

60000

Ta chọn tỷ số của bộ truyền ngoài : uxích =1,85

do đó tỷ số truyền của hộp giảm tốc là

98 , 55 85 , 1

98 , 103

u

u u

tỷ số truyền bộ truyền trục vít utv = (0,05-0,06).uh

chọn utv =0,06.uh=0,0556.55,98=3,11

do đó tỷ số bộ truyền bánh răng là ubr = 18

11 , 3

98 , 55

Tớnh lại tỷ số truyền ngoài ux= 1 , 86

18 11 , 3

98 , 103 2

.

U Usb

 Tốc độ quay của các trục

n1= nđc = 2810(v/ph)

n2 = 939 , 55

11 , 3

20 , 52

75 , 4

P

olan xich

16 , 5

P

olan br

51 , 6

P

olan tv

71 , 6

P

olan k

10 55 ,

1

, 6

Nmm n

1 1

6

Nmm n

51 , 6 10 55 , 9

10 55 ,

2 2

6

Nmm n

16 , 5 10 55 , 9

10 55 ,

3 3

6

Nmm n

P





Tct= 2334931 , 53 ( )

10 , 28

75 , 4 10 55 , 9

10 55 ,

Nmm n

Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:

III tính bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)

kđ = 1,2 (tai trọng va đập nhẹ)

ka= 1 (vì lấy khoảng cách trục a =30 p)

kđc = 1 (điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích)

kbt = 1,3 (làm việc trong môI trờng có bụi)

a z

2 1 2 2

1

) (

25 , 0 2 ] [

5 , 0

75 , 31 ) 27 52 ( 25 , 0 75 , 31

5 , 952 2 ] 52 27 [ 5 ,

2 1 2

1 ) ( 0 , 5 ( ) 2 [( )) / ] (

5 , 0 25

. 1

Lực căng do trọng lợng xích F0=9,81.Kf.q.a=9,81.4.7,3.949/1000

=271,84 (KN) Trong đó : Kf=4 (do bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 400)  S=177000/(1,7.6880+4,67+271,84)=17,74

Theo bảng (5.10) với n=50(vòng/phút) S >[S]=7

4 Tính đờng kính các đĩa xích

d1 = sin( / sin(313,14,75/27) 273,49( )

) 1

mm z

mm z

K A

E F K F K

2

1

E E

E E

 Vật liệu ding thép có E=2,1.105(MPa)

Kđ:hệ số tải trọng động,kd=1,2

Kr: hệ số kể đến số răng đĩa xích,với z1=27 suy ra kr=0,39

Kd:hệ số phân bố tải trọng không đềucho các dãy,kd=2 Theo bảng5.12,với p=31,75 có A=446 mm2

Vậy

2 446

10 1 , 3 ).

68 , 4 2 , 1 6450 (

39 , 0 47 , 0

5 1

5 Tính lực tác dụng lên trục

Fr= kx Ft , với Ft = 6880 ( )

75 , 31 20 , 52 27

16 , 5 10 6

.

10 6

N p

n z

R v

Căn cứ vào momen xoắn và đờng kính trục vào:T1=22378,92N.mm và dv=28

mm ta chọn khớp nối trục vòng đàn hồi có các thông số nh sau:

Momen xoắn:T=63000N.mm;

Đờng kính lắp trục d=28mm;

Đờng kính ngoài D=100mm;

Tốc độ quay giới hạn nmax=5700v/p;

Chiều dài khớp nối L=165mm

7 2

7 3

3

8

3 ) 5 , 0 ( 8

5 1 18000 ).

11 , 3 / 2922 (

[H]1 = 536 , 36MPa

1 , 1

1 590

 ; [H]2= 509MPa

1 , 1

1 560



Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên trị số [H] đợc tính

nh sau:

H H 1 H2/ 2  ( 536 , 36  509 ) / 2  522 , 68MPavà[H]<1,25[H]2=1,25.509=636,25Mpa

mF: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn với mF = 6

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

NFO = 4.106 vì vật liệu là thép 45,

NEE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

m i i i i

7 6

6

8

3 ) 5 , 0 ( 8

5 1 18000 ).

11 , 3 / 2922 (

1

] [

.

ba H

H

u

K T

082 , 1 36 , 21930

=80,1 (mm) Lấy aw=85 (mm)

b)Xác định thông số ăn khớp

Theo(6.17) m=(0,010,02)aw =0,85  1,7 Theo bảng (6.8) chọn mô đun pháp m=1,25

Yêu cầu cần phải đảm bảo H  [H]

H = ZM ZH Z

1

1

.

) 1 (

2

d u b

u K T

m w

m

; Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;

t = tw = arctg(tg/cos) = arctg(tg200/ cos13,951) 20,558o

Theo (6.35) tgb = cos t.tg = cos(20,558o).tg(13,951o)=0,2326

cos 2

=

) 558 , 20 2 sin(

) 094 , 13 cos(

2

0

0

= 1,721 ; Theo (6.38)

- Theo (6.40) Vận tốc bánh dẫn :

v = 6 , 30

60000

2922 21 , 41 14 , 3 60000

. 1 1

Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồngthời không ăn khớp

KH = 1,10 (tra bảng 6.14[I]/107 và v<10 m/s ).Theo bảng 6.15 [I]/107 => Trị số của các hệ số kể đến ảnh hởng củasai số ăn khớp

85 3 , 6 56 002 , 0



m

w o H

a v g





078 , 1 1 , 1 08 , 1 36 , 21930 2

21 , 41 79 , 26 68 , 3 1

2

1

w w H

d b

KH = KH KHV KH = 1,08.1,078.1,10  1,27

Thay số : H = 274.1,721.0,768 2

) 21 , 41 (

125 , 3 385 , 0

) 1 11 , 3 (

27 , 1 36 , 21930

471,89Mpa

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo(6.1) v=6,30 m/s ; zv=1,02 ;

với cấp chính xác động học là 8

Chọn cấp chính xác là 8

Khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra=2,5…350,.1,25 m  ZR=0,95 Với da<700 mm  KxH=1

]

[

' '

H

H H





=506,50647,47471,89.100=6,8 (%)

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F  [F] ; Theo công thức 6.43

85 3 , 6 56 006 , 0

F

u

a v

o





189 , 1 29 , 1 17 , 1 36 , 21930 2

21 , 41 97 , 26 04 , 11 1

2

1

d b

v× F1max < [F1]max = 464 MPa, F2max < [F2]max = 360 MPa

nªn r¨ng tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i

KÕt luËn : Bé truyÒn cÊp chËm lµm viÖc an toµn.

II tÝnh bé truyÒn cÊp CHËM ( bé truyÒn trôc vÝt- b¸nh vÝt )

Sè liÖu ban ®Çu n=939,55(v/ph)

B¶ng (7.2) víi b¸nh vÝt trªn vµ thÐp t«i , s¬ bé [H]=200 MPa

Víi bé truyÒn 1 chiÒu [FO] tÝnh theo (7.7)

[FO]=0,25. b + 0,8. ch =166 MPa

HÖ sè c«ng thøc tuæi thä KFL=9

6 10

FE

N

Theo (7.10) NFE=60.n2. (T2i/T2max)9.ti

=60.n1/u  (ti )  (T2i/T2max)9/. (ti )

=60.939,55/18 18000(19.5/8 +0,89.3/8)

=38.106

trong đó ni, T2i, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn trên bánh vít

trong chế độ thứ i ,i = 1,2 , N, N số thứ tự chế độ làm việc , ti số giờ làmviệc trong chế độ thứ i , T2i là trị số đợc dùng để tính toán , T2 là mô men

xoắn lớn nhất trong các tr

Tính ứng suất uốn cho phép

] [

170 )

(

q

K T z

200 36

170 )

8 36

4. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Kt = 

   8 0,925

3 8 , 0 8

5 1

max 22

2

i

i i

t T

t T

Với vs=3,148 m/s theo bảng (7.6) chọn cấp chính xác 8

Tra nội suy từ bảng(7.2) ) [ H]=218,55 MPa

Tra nội suy từ bảng (7.7) đợc KHV=1,201

/ 206 , 1 209 , 1 8 , 876520

] 170 / ) 8 36

Thoã mãn điều kiện bền

5.Kiểm nghiệm ứng suất uốn

F = 

n

Fv F F

m d b

K K Y T

.

4 , 1

2 2

) ( 11 , 17 26

, 8 288

60

023 , 1 029 , 1 61 , 1 8 ,

7.Tính nhiệt truyền động trục vít

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

) (

].

3 , 0 ) 1 ( 7 , 0 [

) 1 ( 1000

0

1

t t Ktq K

P A

0 

k k

T

  MPa

m N T

8

36 , 21930 1





 => 24 , 5

8 2 , 0

36 , 21930

10

58 , 66170

58 , 66170

25

8 , 876520

8 , 876520

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

Chiều dài các đoạn trục

Trục I

Chiều dài may ơ nửa khớp nối Chiều dài may ơ bánhrăng trụ

lm12 =1,28.d1= 45 (mm) lm13=1,2.d1=1,2.35 =42mm

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 35 có  b500MPa

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục

Fnt= 2.T1.(0,2  0,3)/Dnt =2.23401,09.0,3/70 = 200,58 (N) Lực tác dụng lên bánh răng

2 1 1

l R d F l F M

R F R Y

y a

r o

y r y

thay số vào giải hệ trên ta đợc

.

0

13 2 13 1 12 1

2 1 1

l R l F l F M

R F R F X

x t

K o

x t x K

thay số vào giải hệ trên ta đợc

Mô men tại tiết diện 2

Mu = 2 2 5008 , 87 2 27311 , 62 2 24234 , 88 ( )

Nmm M

17 , 30790 ]

.[

1 ,

s s

W,Wo là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục

,  là hệ số xét đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

2.Tính trục trung gian

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có  b600MPa

Lực tác dụng lên bộ truyền (trong phần tính bộ truyền )Lực tác dụng lên bánh răng

Fa2 =264,4 (N); Ft2 =1064,3 (N); FR2=399,1(N)

Lực tác dụng lên trục vít

Fa3 = 6068,9 (N); Fr3 = 2067,7 (N); FR3 = 2288 (N)

Tìm phản lực tại các gối đỡ Chiếu lên phơng y ta có

0

11 3 11 3 3 2 2 11 12 2 1

4 3 2 3

l R l F d F d F l l F M

R F F R Y

y r tv a a r

o

y r r

).

.(

0

11 3 11

3 11 12 2 1

4 3 2 3

l R l

F l l F M

R F F R X

x t

t o

x t t x

Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiệm

Rx3 = 203,75 (N); Rx4 = 1275,55 (N)

Mô men xoắn T=66170,51(N.mm)

Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2

Mô men tại tiết diện 1

6 , 286712 ]

.[

1 ,

s s

-1 = 0,58.b1 = 0,58.261,6 = 151,7 (MPa).

a , a - biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục ;m ,m

-ứng suất uốn và -ứng suất xoắn trung bình

ứng suất uốn đợc coi nh thay đổi theo chu kỳ đối xứng ,do đó

m = 0, a = max = M/W = 280927/0,1.483 = 25,4

ứng suất xoắn đợc thay đổi theo chu kỳ mạch động (khi trục quay một

chiều)

m = a = 0,5 max = 0,5 T/Wo = 0,5.66170,51/0,2.483 = 1,49

W,Wo là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục

,  là hệ số xét đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

6 , 261

7 , 151

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có  b600MPa

Lực tác dụng lên trục (tính trong phần tính bộ truyền ).

0

23 0 21 6 22 4 1

6 0 4 5

l F l R l F M

R F F R Y

y y

r

y y r y

Giải hệ trên ta đợc RY5=1161,57(N), RY6 =4835 (N);

Chiếu lên phơng z ta có

22 6 21 4 0 23 4

1 F l R l F d F l

bv a Z r

Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiêm

RZ5 = 596,66(N); RZ6 = 13107,3 (N)

Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2

Mô men tại tiết diện 1

94 , 986777 ]

.[

1 ,

s s

W,Wo là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục

,  là hệ số xét đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi  = 0,05,  = 0

k , k hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục đến độ bền mỏitra bảng 15.2 ta có k = 1,76; k = 1,54 ;chọn Kx=1,06; KY=1



 ,   - hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục , tra bảng 15.2 ta

có

  = 0,785;   = 0,745;

6 , 261

III chọn ổ lăn cho hộp giảm tốc

1.Tính và chọn ổ lăn cho trục vào

F s1 a.Sơ đồ tính

b.Kiểm nghiệm khả năng tải

2 1 1

l R d F l F M

R F R Y

y a

r o

y r y

thay số vào giải hệ trên ta đợc

.

0

13 2 13 1 12 1

2 1 1

l R l F l F M

R F R F X

x t

K o

x t x K

thay số vào giải hệ trên ta đợc

trong đó : n là số vòng quay của ổ trong vòng 1 phút

Lh là thời gian làm việc của ổ

5

 =1068,1 (N)

thay số vào ta (kN) Cd=1068,1.(60.2922.18000.106)=15635(N) < Cbảng=

18200 (N)

ta thấy Cd < C bảng do đó ta chọn ổ nh trên là thoả mãn điều kiện làm việc

2.Tính và chọn ổ lăn cho trục trung gian

21 y

F  = 788 , 54 2  1275 , 55 2 =1499,6 N Lực dọc trục Fat = Fa3 + Fa2 =6086,9+ 264,4 = 6351,3 N

Do lực dọc trục tơng đối lớn nên cần tăng đờng kính ngõng lên

Y hệ số tải trọng dọc trục

X hệ số tải trọng hớng tâm

Theo công thức 11.1 ta có khả năng tải động của ổ

Cd = Q.L0,3 = Q.(60.n.10-6.Lh)0,3

trong đó : n là số vòng quay của ổ trong vòng 1 phút

Lh là thời gian làm việc của ổ

F a0 F s1 F a  3826 , 55  2067 , 7  5894 , 25 (N) F s0  Fa0

=5894,25(N)

Tính giá trị X và Y

Với ổ 0 ta có Fao / Fro .V = 5894,25/1305,85 = 4,52 > e do đó tra bảng11.4[I]/215 ta có X = 0,4 ; Y = X.cotg = 0,4.cotg 12,5 o =1,804

kđ = 1 tra trong bảng 11.3 [I]/215ứng với trờng hợp va đập nhe

V hệ số kể đến vòng nào quay , lấy V = 1 ứng với vòng trong quay

Y hệ số tải trọng dọc trục

X hệ số tải trọng hớng tâm

Với ổ 0 ta có

Qo = (X.V.Fr0+ Y.Fa0).kt.kđ = (0,4.1305,85+1,804.5894,25).1=11155,6(N);Với ổ 1 ta có Q1 = (X.V.Fr1+ Y.Fa1).kt.kđ = 1.1.13970,63 = 13970,63(N);

ta thấy Q1> Q0 do đó ta kiểm tra với ổ 1

Theo công thức 11.1 ta có khả năng tải động của ổ

Cd = Q.L0,3 = Q.(60.n.10-6.Lh)0,3

trong đó : n là số vòng quay của ổ trong vòng 1 phút

Lh là thời gian làm việc của ổ

Q là tải trọng quy ớc

thay số vào ta có Cd = 13,97.(60.56,22.18000.10-6)0,3 = 47,87 (kN) < 49,10;

ta thấy Cd < C bảng do đó ta chọn ổ nh trên là thoả mãn điều kiện làm việc

IV kiÊm nghiệm then

Ta kiểm tra mối ghép về độ bền dập theo(9.1) và độ bền cắt theo(9.2).Kết quả tính toán nh sau , với lt=1,35 d.Các kích thớc tra bảng 9.1

d = 2.T/[d.lt.(h-t1)]  [d];

c = 2.T/(d.lt b)  [ c ]

[d] , [c] là ứng suất dập cho phép và ứng suất cắt cho phép

trong đó d , c là ứng suất đập và ứng suất cắt tính toán

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 dễ dàng

Các kích thớc cơ bản đợc trình bày ở trang sau.

Chiều cao, h

Độ dốc

e =(0,8  1) = 7,2  9, chọn e = 9 mm

h < 5. = 45 mmKhoảng 2o

E2= 1,6.d2 = 1,6 14 = 23 mm

R2 = 1,3 d2 = 1,3 14 = 18 mm

k  1,2.d2 =19,2

 k = 26 mmh: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thớc mặt tựaMặt đế hộp:

Chiều dày: Khi không có phần

Giữa bánh răng với thành trong

2 Các chi tiết phụ

100 75

để kiểm tra mức dầu chọn nh hình 18

11c [II]/96, kết cấu nh hình 18.11d [II]/96

8

1:34

để lắp bánh răng lên trục ta dùng then bằng và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì

nó chịu tải trọng nhẹ và va đập vừa Để điều chỉnh sự ăn khớp giữa cặp bánhrăng ta tăng độ dầy bánh răng nghiêng nhỏ lên thêm 10% so với bề rộng bánh răng lớn

Phần Vi: Bảng kê các kiểu lắp

Thứtự Tên mối ghép Kiểu lắp Dung

sai trục Dung sai lỗ

mục lục Phần I : chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

I – Chọn động cơ

II – Phân phối tỷ số truyền và tính mô men xoắn trên các trục

III – Tính toán bộ truyền ngoài

Phần II : Tính toán bộ truyền trong

I – Tính bộ truyền cấp nhanh

II- Tính bộ truyền cấp chậm

Phần III : tính toán trục và chọn ổ lăn

I – Tính sơ bộ trục

II – Tính toán các trục

III- Chọn ổ lăn cho hộp giảm tốc

IV- Kiểm nghiệm then

Phần IV: Tính kết cấu hộp giảm tốc

Phần V : bôI trơn và đIều chỉnh ăn khớp

Phần VI: bảng kê các kiểu lắp

tàI liệu tham khảo

1 Chi tiết máy ,tập I và II : Nguyễn Trọng Hiệp

Nhà xuất bản giáo dục - 2001

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí :

PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

Nhà xuất bản giáo dục - 2000

3.Hớng dẫn làm bài tập dung sai :

PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng

Trờng ĐHBK Hà Nội – 2007