Đồ án chi tiết máy Phần I : chọn động điện phân phối tỉ số truyền I.Chọn động : 1.Công suất cần thiết : a.Xác định động : Pct = F v 1000 Ta có yêu cầu PYC= Pdc > PYC Pct Trong : η _ hiƯu st cđa bé trun η= ηol3ηbr2ηk .ηx ηot ηk =1 HiƯu st cđa khíp nèi br =0.97 Hiệu suất truyền bánh trụ ηx=0,96 HiƯu st bé trun xchs ®Ĩ hë ηol=0,993 Hiệu suất cặp ổ lăn ot=0,98 Hiệu suất cặp ổ trợt = 0,99330,9720,96.0,98.1 = 0,867 Pct Công suất cần thiết trục động Với tải trọng thay đổi ta có : β= (T / T 1) t1 + (T / T 1) t t ck 2 = + 0,75 = 0,93 7700.0,63 Pct = 1000 = 4.851(kw) 4,851.0,93 =5,2(kw) 0,867 b.X¸c định động điện: Ta có:nsb=nct.usb nct_số vòng quay trục công tác Pyc = với: nct = 60000.v D v_vận tốc băng tải D_đờng kính tang quay Thay số ta đợc: nct= 60000.0,63 = 35,4 (vg/ph) 3,14.340 usb=usbhộp.usb btn chọn: usb btn=2,26 Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy usb hộp=12 vậy:usb=2,26.12=27,12 nh ta có: nsb=35,4.27,12=960(vg/ph) 2.Chọn động : Cần thoả m·n P®c > PYC n®c ≈ nsb TK T T = K > mm = 1,4 = 1,4 Tdn T1 T1 Từ thông số tính toán tra bảng P1.3 /T237 ta chọn đông điện có thông số sau : Kí hiệu :4A132S6Y3 Tốc độ : n = 968(v/ph) Công suất động : Pđc=7,5kw TK =2 Tdn Đờng kính trục động : ddc=38mm II.Ph©n phèi tû sè trun : uch=ndc/nct thay sè:uch= 968 = 27,34 35.4 chän ung=2,28 Lóc ®ã uhép= 27,34 = 12 2,28 Theo yêu cầu bôi trơn , sử dụng hình 3.19(TTTKHDĐCK_T2/43) với c3= 1,3 ta chọn đợc u1 = 4,26 u2= 12/4,26 = 2,82 III TÝnh to¸n c¸c thông số động học : 1.Tốc độ quay trơc : Trơc I : n1= n®c = 968 v/ph Trôc II : n2= n1/u1 = 968/4,26 = 227,23 v/ph Trôc III : n3= n2/u2 = 227,23/2,82 = 80,58 v/ph Trơc cđa tang quay: n4= n3/ux= 80,58/2,28 = 35,34 v/ph 2.Công suất trục : Trục III Trôc II Trôc I Pct 4,851 = = 5,16(kw) η xηot 0,96.0,98 P 5,16 : P2= = = 5,36(kw) 0,993.0,97 η olη br P 5,36 : P1= = =5,74(kw) ol 2br 0,993.0,97.0,97 : P3= Trục động cơ: Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy Pdc=P1/nol.nk= 5,74 = 5,78 kw 0,993 3.Momem trục : Ti = T’dc = 9,55.106.Pi ni 9,55.106.Pdc 9,55.106.5,78 = = 57024(Nmm) ndc 968 T1 = 9,55.10 3,205,74 =56629(Nmm) 968 T2 = 9,55.10 5,36 = 225270(Nmm) 227,23 6 T3 = 9,55.10 5,16 = 611541(Nmm) 80,58 Tct = 9,55.10 4,851 = 1310896(Nmm) 35,34 Tõ ®ã ta cã bảng: Trục T.số Động U P(Kw) 5,78 n(vg/ph) 968 T(Nmm) 57024 Trôc I Trôc II 4,26 Trôc III 2,82 Trôc CT 2,28 4,851 5,74/2 5,36 5,16 968 227,23 80,58 45,34 56629/2 225270 611541 1310896 Phần II Tính toán thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt m¸y : I.ThiÕt kÕ c¸c truyền : 1.Thiết kế truyền bánh hép gi¶m tèc : 1.1.TÝnh cÊp nhanh : a.Chän vËt liệu : Do yêu cầu đặc biệt theo quan điểm thống hoá thiết kế , ta chọn vật liệu cho cấp bánh nh Cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn : Bánh nhỏ : Thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB 241285 có b1=850 MPa , ch1= 580 MPa Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ ¸n chi tiÕt m¸y B¸nh lín : ThÐp 45 t«i cải thiện đạt độ rắn HB 192240 có b2=750 MPa , ch2= 450 MPa b.Xác định ứng suất cho phÐp : b.1.øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp : øng suất tiếp xúc cho phép đợc xác địng theo công thøc sau : [σH] = (σHlim/ SH).ZR.Zv.KXH Trong ®ã : SH lµ hƯ sè an toµn tiÕp xóc ZR hệ số xét đến ảnh hởng độ nhám bề mặt ZV hệ số xét đến ảnh hởng vạn tốc vòng KXH hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc bánh Ta có: Hlim= 0Hlim.KHL Chọn sơ ZR.ZV.KXH=1 nên ta có : [H] = 0Hlim.KHL/SH Trong : 0Hlim giới hạn bền mỏi tiếp xúc bề mặt bánh KHL hệ số xét đến ảnh hởng chu kì làm việc Theo bảng 6.2/94 TTTKHDĐCK-T1 với thép 45 cải thiện thờng hoá đạt ®é r¾n HB 180…350 MPa , ta cã : σ0Hlim=2.HB + 70 ; SH = 1,1 σ Flim=1,8.HB ; SF =1,75 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245 ; bánh lín HB2=230, ta cã : σ0Hlim1=2.245 + 70 = 560 (MPa) σ0Flim1=1,8.245 = 441(MPa) σ0Hlim2= 2.230 + 70 = 530 (MPa) σ0Flim2= 1,8.230 = 414 (MPa) ♠.TÝnh KHL : KHL= m N HO / N HE mH : BËc đờng cong mỏi thử tiếp xúc , víi HB NHO1 nªn ta lÊy KHL1= Víi NHE2 > NHO2 nên ta lấy KHL2= Vậy sơ xác định đợc: H lim1 K HL1 560.1 [H]1 = = 1,1 = 509(MPa) SH [σH]2 = σ H lim K HL SH 530.1 = 1,1 = 481,8(MPa) Với cấp nhanh sử dụng nghiêng: [H]= [σ H ]1 + [σH ]2 509 + 481,8 = =495,4(MPa) 2 b.2.ứng suất uốn cho phép : Đợc xác định công thức sau : F lim [F] = S YR.YS.KXH.KFC F Trong : Flim giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kì tải träng NEF SF lµ hƯ sè an toµn lÊy 1,75 bề mặt đợc cải thiện YS = 1,08 0,16lgm hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc KXF hệ số xét đến ảnh hơng kích thớc bánh Víi bé trun quay chiỊu KFC=1 Chän s¬ bé YR.YS.KXF =1 ⇒ [σF] = σFlim/SF Do giíi h¹n bền mỏi uốn ứng với chu kì chịu tải NFE đợc xác định nh sau : Flim = 0Flim.KFL Trong : 0Flim giới hạn bền mỏi tiếp xúc bề mặt KFL hệ số xét đến ảnh hởng chu kì làm việc Hệ số chu kì làm việc bánh đợc xác ®Þnh nh sau : KFL = N FO / N FE Số chu kì sở NFO= 6.106 đợc xác định cho loại thép Còn số chu ki ứng suất thay đổi tơng đơng NFE đợc xác nh sau : (T / T ) mF NFE= 60.ci ti.ni Trong : c số lần ăn khíp vßng quay ta cã c = Ti momem xoắn chế độ thứ icủa bánh xét ni số vòng quay chế độ thứ I bánh xét i Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 max giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy mF bậc đờng cong mỏi thử uốn , mF = Vậy với bánh lớn ( lắp với trục II) ta cã : NFE2= 60.1.968.19000 0,86 + 16 = 7,98108 Ta cã : ⇒ NFE2> NFO2 = 6.10 ⇒ KFL2=1 8 NFE1=u1.NFE2 ⇒ NFE1> NFO1 ⇒ KFL1=1 Thay sè vµo ta xác định đợc ứng suất cho phép bánh nh sau : [F]1= 441.1 F lim1 K FL1 = 1,75 = 252(MPa) SH [σF]2= 414.1 σ F lim K FL = 1,75 = 236,57(MPa) SH ứng suất tải cho phép : Theo (6.10) vµ (6.11) : [σH]max=2,8.σch2=2,8.450 = 1260(MPa) [σF1]max=0,8.σch1=0,8.580 = 464(MPa) [F2]max=0,8.ch2=0,8.450 = 360(MPa) c.Tính khoảng cách trục : .Xác định sơ khoảng cách trục , theo (6.15)_I : aω = ka(u12+1) T1 k Hβ [σ H ]2 u12 ba Trong : Ka hệ số phụ thuộc vào vật liệucủa cặp bánh loại tra theo bảng 6.5_I ta đợc ka = 43 T1=56629/2=28314,5 Nmm Ψba= bω/aω=const Ψba= 0,2 ( tra theo b¶ng 6.1_I ) Ψbd= 0,53 Ψba(u12+1) =0,53.0,2.(4,26+1) = 0,558 kHβ lµ hƯ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc kHβ = 1,046 ( tra theo b¶ng 6.7-I b»ng phơng pháp nội suy ) a = 43(4,26+1) 28314,5.1,046 = 117,9(mm) 495,42.4,26.0,2 Lấy a = 125mm .Xác định thông số ăn khớp : Môđun pháp : m = (0,01– 0.02) aω = (0,01– 0,02)125 = 1,25–2,5 Theo bảng 6.8 chọn m=2 Chọn sơ góc = 320 cos =0,848 Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy Số bánh nhỏ : z1= 2.aω cos β 2.125 cos 320 = = 20,15 m(u + 1) 2(4,26 + 1) Chän z1 = 20 Số bánh lớn : z2= z1.u12 = 20.4,26 = 85,21 Chän z2 = Khi ®ã tû sè truyÒn thùc u12= Z2 = 85 =4,25 Z1 20 Gãc đợc xác định: cos = m( Z1 + Z ) 2(85 + 20) = = 0,84 2.aw 2.125 Vậy ta có: Góc =32,860(3205136) d.Kiểm nghiệm độ bỊn tiÕp xóc : Theo (6.33) : σH = ZM Z H Zε dW 2T1.K H (um + 1) /(b um ) Trong : ZM = 274MPa1/3 hệ số kể đến tính vật liệu ( theo b¶ng 6.5 ) ZH = cos β b / sin t _ hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc b _ góc nghiêng hình trụ sở tg β b =cosα tgβ Víi α lµ gãc profin t t Với bánh nghiêng = 32,860 Ta cã : αt=αtw=arctg(tgα/cosβ) ⇒ αt=αtw= arctg(tg20/cos32,860)=23,270 VËy β b = arctg(tgβ.cos αt ) β b = arctg(tg32,860.cos 23,4270 ) ⇒ β b =30,650 ⇒ ZH = cos 30,650 = 1,536 sin(2.23,427 hƯ sè kĨ ®Õn sù trïng khíp däc : εβ = bw sin β ∏ m Víi bw= Ψba.aw=0,2.125=25mm ⇒ εβ = 25.sin 32,860 =2,16>1,1 3,14.2 Do hệ số trùng khớp đợc tính theo công thức: Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy Z = Trong : 1 ε α = [ 1,88 – 3,2 + z z ε α =1,413 ⇒ Zε = ] cos β = [ 1,88 – 3,2 1 + 20 85 ] cos32,860 = 0,841 4,413 Theo trªn ta cã K Hβ = 1,046 KHα _ hÖ sè kể đến phân bố không tải trọng cho đôi ăn khớp K HV _hệ số tải trọng động Đờng kính vòng lăn bánh : 2.aω 2.125 dω1 = u + = 4,25 + = 47,62(mm) m Theo (6.40) : v = π.dω1.n1/60000 = 3,14.47,62.968/60000 =2,41(m/s) Víi v = 2,41m/s theo b¶ng 6.13 –I chän cÊp chÝnh x¸c Víi cÊp chÝnh xac , bánh nghiêng v = 2,14m/s Tra b¶ng 6.14 ta cã KHα = 1,13 υ H bW d w1 2.T1.K Hβ K Hα K HV = + Trong đó: Chiều rộng vành răng:bw= ba.aw=0,2.125=25 υ H = δ H g o v aw u Tra bảng 6.15 bảng 6.16 ta đợc : H = 0,002 go=73 Thay giá trị vào ta cã: 125 =1,91 4,25 1,91.47,62.25 =1+ =1,034 2.28314,5.1,046.1,13 υ H =0,002.73.2,41 VËy K HV ⇒ KH = KHβ.KHα.KHV =1,046.1,13.1.034 = 1,222 ⇒ σH = 274.1,536.0,841 2.28314,5.1,222(4,25 + 1) = 434,64(MPa) 47,62 25.4,25 .Xác định xác ứng suất tiếp xúc cho phép : Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ ¸n chi tiÕt m¸y Theo (6.1) víi v=2,41m/s,cÊp chÝnh x¸c động học 8, chọn cấp xác tiếp xúc cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,51,25m Do hệ số ảnh hởng đến độ nhám ZR = 0,95 ; Hệ số ảnh hởng đến vận tốc vòng: ZV=0,85.V0,1=0,85.2,410,1=0,9282 với da [s] Vì chổ lắp bánh có lắp then đó: Tra bảng(10.12) Với trơc cã r·nh then c¾t b»ng dao phay ngãn , σ b =600MPa Ta cã: kσ =1,76 vµ kτ =1,54 Tra bảng (10.10) =0,798 =0,752 Vậy ta cã: 261,6 sσ = 1,76 =6,42 29,56 + 0,05.0 1,6.0,798 151,7 sτ = 1,54 =11,82 10 + 0,05.0 1,6.0,752 ⇒ s= s σ s τ / sσ + sτ ⇒ s= 6,42.11,821 6,42 + 11,82 =5,64>[s] Vậy trục thoả mÃn bền *Tại chổ lắp ổ lăn M U= M X + M Y MU= 395272,8 + 228206 =456419,28(Nmm) W0= Π.d 32 = 3,14.50 =12265,63(mm3) 32 M 451649,28 σa = U = =37,21(N/mm2) W0 12265,63 σ m =0; M« men cản xoắn: WoA = .d WoA 16 = 3,14.50 =24531,25(mm3) 16 Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 42 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam §å ¸n chi tiÕt m¸y τ a = τ m = τ max / = 0,5 τ a = τ m = 0,5 T3 víi T3=611541Nmm W0 611541 =25,5(N/mm2) 24531,25 Tại chổ lắp bánh chọn kiểu lắp k6 Do tra bảng (10.11): k k =2,52và =2,03 Hệ số tăng bền =1,6 Vậy ta cã: 261,6 sσ = 2,52 =4,46 37,21 + 0,05.0 1,6 151,7 sτ = 2,03 =4,68 25,5 + 0,05.0 1,6 ⇒ s= s σ s τ / sσ + sτ ⇒ s= 4,46.4,68 4,46 + 4,68 =3,23>[s] Vậy trục thoả mÃn bền *Tại chổ lắp xích MU=0 σa = MU =0(N/mm2) W0 σ m =0; M« men cản xoắn: WoA = .d 16 Tại chổ lắp xích chọn kiểu lắp k6 Do tra bảng (10.11): kσ k =2,06vµ τ =1,64 εσ ετ HƯ sè tăng bền =1,6 Vậy ta có: s = 261,6 2,06 =∞ + 0,05.0 1,6 ⇒ s= s σ s τ / sσ + sτ ⇒ s= ∞ >[s] Nh vËy nÕu xÐt trơc l¾p then ,ta tra đợc giá trị Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 43 giáo viên hớng dẫn Đỗ §øc Nam §å ¸n chi tiÕt m¸y kσ , kτ Thay vào công thức ta đợc s>[s] Vậy trục thoả mÃn bền III.Tính toán chọn ổ lăn : 1.Tính ổ lăn cho trục I : Trục I trục vào trục động cơ.Do lực dọc trục Fa bị triệt tiêu,do ta chọn ổ bi đỡ dÃy cỡ trung cho gối đỡ Với đòng kính ngõng trục d = 30mm tra b¶ng phơ lơc P2.7_I ta chän ổ bi đỡ dÃy có kí hiệu 305 khả tải động [Cd] = 22 kN khả tải tÜnh Co = 15,1kN Trơc I lµ trơc vµo có khớp nối,ta phải đảo chiều lực Fk tính lại phản lực ổ lăn để chọn ổ đợc khả dĩ,đúng xác Sơ đồ lực: l 11 O l 14 l X 13 Fx0 o Fk ndc l Fy0 Fr1 F'r1 Fa1 F'a1 12 Ft1 Fx1 Y Fy1 F't1 Xác định phản lực gối đỡ : Phơng trình lực với trục X mô men lên trục Y: FX =-FX0-FX1+ Ft1+ F’t1 +Fk=0 (1) ∑ mY = -Ft1.l13- F’t1.l14+Fk.l12+Fx1.l11=0 (2) (2) ⇒ Fx1= Thay sè: Ft1.l13 +F't1.l14 − Fk l12 l11 Fx1= 1189,2.(225 + 65) − 297,3.80 =1107,19(N) 290 Thay vµo (1) ta có: FX0= Ft1+ Ft1+ Fk- FX1 Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 44 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Z Đồ án chi tiết máy =1189,2+1189,2-1107,19+297,3 =1568,51(N) Giá trị FY0 FY1 không đổi: FY0= FY1 =613,43(N) Sơ đồ kết cấu: Fr0 Fr1 Lực hớng tâm tác dụng ổ đỡ đảo chiều Fk: Tại ổ 0: Fr0= F X + F 2Y = 1568,512 + 613,432 =1684,19(N) T¹i ỉ 1: Fr1= F X + F 2Y = 1107,192 + 613,432 =1265,77(N) Lực hớng tâm tác dụng ổ đỡ cha đảo chiều Fk: Tại ổ 0: Fr0= F X + F 2Y = 809,92 + 613,432 =1015,99(N) T¹i ỉ 1: Fr1= F X + F 2Y = 1271,22 + 613,432 =1411,47(N) Chän Fr=max(Fri)=1684,19N VËy ta kiĨm tra t¹i ỉ 0: Với Fr=1684,19N Kiểm nghiệm khả tải ổ Q:t¶i träng quy íc Víi ỉ bi d·y Q=V.X.Fr.Kt.Kd Với ổ bi đỡ 1dÃy X=1(hệ số tải trọng hớng tâm) Kd:hệ số đặc tính tải trọng Kd=1,2 Kt:hệ số ảnh hởng nhiệtđộ Kt=1 V:hệ số ảnh hởng đến vòng quay,với vòng quay V=1 Vậy ta có: Q=1.1.1.1,2.1684,19=2021,03N Tải trọng động tơng đơng tính theo c«ng thøc: m m QE=Q m Q01 t1 + Q02 t2 Q t 01 ck Q01 tck Víi ỉ bi m=3 Thay tÊt giá trị vào công thức ta đợc: QE=2021,03 + 0,83 =1889,35N 8 Khả tải động ổ: m Cd= QE L Với ổ bi m=3 Võ Đình Phúc_ điện tử 2_k49 45 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ ¸n chi tiÕt m¸y L:ti thä tÝnh b»ng triƯu vßng quay L=Lh.10-6.60.n N: sè vßng quay trơc I n=968(vg/ph) L=19000 10-6.60.968=1013,52 (triƯu vßng) VËy ta cã: 1013,52 Cd= 1889,35 =18,98(KN) Cd