Đồ án thiết kế máy thiết kế thang cuốn

Ngoài những yêu cầu về khả năng làm việc chủ yếu, hộp giảm tốc được thiết kế cần thõa mãn những điều kiện kĩ thuật cơ bản: + Những yêu cầu về tháo lắp, sữa chữa như tháo lắp điều chỉnh

Cầu thang cuốn là thiết bị vận chuyển người, hàng hóa dạng băng tải Thang cuốn bao gồm hệ thống những bước thang có thể chuyển động lên trên hay xuống dưới liên tục luân phiên nhau thành vòng tròn khép kín, ăn khớp với nhau bằng những khe sâu trên bề mặt Đường đi của thang cuốn chủ yếu là đường thẳng nhưng một số khác được thiết kế theo dạng xoắn ốc để tiết kiệm diện tích .Mô hình cầu thang cuốn thực tế trên thị trường được thể hiện trên hình 1.1.

Hình 1.1: Mô hình cầu thang cuốn thực tế

1.1.2 Ứng dụng cầu thang cuốn

Cầu thang cuốn thường được lắp đặt tại các siêu thị, trung tâm thương mại,các ga tàu sân bay, nhà hàng, khách sạn… để vận chuyển hàng hóa và hành khách Hiện nay, cầu thang cuốn còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà ở dân dụng

Ngoài ý nghĩa là thiết bị vận chuyển hàng hóa và người cầu thang cuốn còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của mỗi công trình.

Thang cuốn hiện đại được sử dụng từng đôi với một chiều lên và một chiều xuống

1.1.3 Phân loại cầu thang cuốn

Thang cuốn hiện nay được thiết kế, chế tạo rất đa dạng với nhiều kiểu loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình.

1/ Phân loại theo công dụng:

2/ Phân loại theo hình dạng đường đi:

thị, trung tâm thương mại

3/ Phân loại theo các thông số cơ bản:

+ Theo độ cao+ Theo góc nghiêng+ Theo chiều dài thang

+ Theo dung lượng vận chuyển

4/ Phân loại theo mức độ tự động

+ Bán tự động

1.1.4 Lịch sử phát triển cầu thang cuố n

Cầu thang cuốn ngày nay có mục đích sử dụng và hình dáng tương đồng với các loại cầu thang trong ngành kiến trúc Cầu thang là một trong những phần kiến trúc trong nhà có lịch sử lâu đời nhất trong lịch sử ngành kiến trúc.Và rất khó có thể nói chính xác năm nào đã có cầu thang, nhưng người ta vẫn tin rằng chúng xuất hiện vào khoảng năm 6000 trước công nguyên Cầu thang luôn thay đổi hình dáng qua nhiều thời kì kiến trúc khác nhau.

Mẫu cầu thang đầu tiên trong lịch sử được chế tạo bằng gỗ cây Với hình dáng thô sơ đơn giản Trong lịch sử cầu thang gần đây, mẫu cầu thang xoắn ốc ra đời sử dụng với mục đích tiết kiệm diện tích.

Có thể nói cầu thang cuốn ra đời trong thế kỉ thứ 19, khi động cơ hơi nước (1860), động cơ điện một chiều (1870), động cơ điện xoay chiều (1889) ra đời Vào cuối thế kỉ 19, Peter Nicholson đã phát trển một hệ thống toán học cho cầu thang

và thanh cây vịn.

Năm 1920 hệ cơ khí và truyền động điện ra đời Những kĩ thuật và phương pháp điều kiển động cơ điện không ngừng phát triển, cầu thang cuốn dùng hộp giảm tốc bánh răng kết hợp với động cơ điện đã được ra đời

Năm 1935, hệ cơ khí với điều khiển tự động ra đời với những hệ điều khiển

cung cấp toàn bộ năng lượng cho cả hệ thống hoạt động Đối với cầu thang cuốn nguồn động lực được sử dụng đó là động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha 380– 220V, pha đơn 220V với tần số 50 – 60Hz Vì động cơ giữ vai trò rất quan trọng nên việc lựa chọn động cơ cho hệ thống cầu thang cuốn phải đảm bảo các điều kiện sau:

+ Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết của cả hệ thống

+ Tốc độ của động cơ phải phù hợp để đơn giản trong việc thiết kế các bộ giảm

hưởng rất lớn đến giá thành, khối lượng và kích thước của động cơ).

+ Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn

+ Momen khởi động phải đủ lớn để có thể thắng được momen cản ban đầu

+ Động cơ không quá nóng khi làm việc trong thời gian dài.

+ Hộp giảm tốc được thiết kế phải thảo mãn những chỉ tiêu làm việc chủ yếu như sức bền, độ bền mòn, độ cứng…

+ Giá thành chế tạo rẻ nhất, nhỏ gọn và thẩm mĩ

Ngoài những yêu cầu về khả năng làm việc chủ yếu, hộp giảm tốc được thiết

kế cần thõa mãn những điều kiện kĩ thuật cơ bản:

+ Những yêu cầu về tháo lắp, sữa chữa ( như tháo lắp điều chỉnh thuận lợi, giảm khối lượng các nguyên công bằng tay khi lắp ráp và thời gian tháo láp…)

+ Hình dạng cấu tạo của chi tiết phù hợp với phương pháp chế tạo phôi gia công cơ và sản lượng cho trước.

+ Tiết kiệm nguyên vật liệu.

Ngoài ra, khi thiết kế cần lưu ý đến vấn đề an toàn lao động và tính thẩm mỹ của sản phẩm

Tóm lại, việc thiết kế hộp giảm tốc là quá trình sáng tạo Để đạt được yêu cầu của thiết kế có thể có rất nhiều phương án khác nhau Người thiết kế vận dụng những hiểu biết lý thuyết và kinh nghiệm thực tế để lựa chọn phương án hợp lý và cao hơn là phương án tối ưu nhất Mục đích cuối cùng là tạo ra chi tiết máy móc đảm bảo yêu cầu kĩ thuật,tính thẩm mỹ ,tính kinh tế, an toàn và làm việc tin cậy…

Do đó trong suốt quá trình thiết kế sản phẩm phải luôn tuân thủ các mục đích và yêu cầu của sản phẩm.

3/ Băng thang (Hình 1.1.3b)

Gồm các mắc xích thang ăn khớp với nhau bằng các khe sâu trên bề mặt và có thể trượt lên nhau Mỗi mắc xích thang có hai dãy con lăn Nhờ vào hai dãy con lăn này khi trượt trên hai băng dẫn hướng khác nhau mà các mắc xích thang có thể tạo nên các bậc thang khi di chuyển trên đoạn đường làm việc của thang.

4/ Lan can tay vịn cầu thang cuốn (Hình 1.1.3c)

Khác với các loại lan can của cầu thang cố định truyền thống Lan can cầu thang cuốn được thiết kế gồm có bộ lan can cố định và bố trí thêm hệ thống băng đai chạy thành vòng khép kín với cùng vận tốc với bậc thang Chính nhờ băng đai này giúp cho hành khách cảm thấy an toàn khi đi trên thang, đồng làm tăng thêm tính thẩm mỹ của toàn bộ hệ thống cầu thang cuốn

Băng đai hoạt động dựa vào hai bánh xe trụ chốt tay vịn cầu thang cùng với hai bánh dẫn và bộ căng đai tạo nên chuyển động thành vòng khép kín của băng đai

5/ Lớp áo bọc cầu thang cuốn

Lớp áo bọc này có nhiệm vụ che chắn toàn bộ hệ thống truyền động của hệ thống Nó giúp ngăn cản bụi rơi vào các cơ cấu ăn khớp bên trong Có thể làm giảm tiếng ồn phát ra bên ngoài khi hệ thống làm việc

Lớp áo bọc này còn là phần quan trọng để tạo nên yếu tố thẩm mỹ cho toàn bộ cầu thang cuốn

6/ Cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ là thiết bị dùng để kiểm tra tốc độ của thang Sau đó, đưa

trung tâm để xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ đảm bảo vận tốc làm việc của thang theo yêu cầu khi các điều kiện bên ngoài thay đổi.

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ gồm có:

+ Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto.

+ Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ bằng cách thay đổi điện

áp stato

+ Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực(p).

tần số của điện áp Thông thường khi thay tần số f để điều chỉnh tốc độ động cơ người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stato.

1.1.6 Một số thiết kế và lưu ý của hành khách để đảm bảo an toàn cho hành khách khi đi trên cầu thang cuốn

1.1.6.1 Một số thiết kế đảm bảo an toàn cho hành khách:

Để giảm bớt tai nạn, các thang cuốn hiện đại được thiết kế thêm các phần sau:

+ Đa số, thanng cuốn có tay vịn chuyển động theo kịp sự chuyển động của bước thang để giúp người đi giữ thăng bằng khi thang dừng đột ngột bởi lý do nào đó.(Hình 1.1.4a)

Hình 1.1.4a: Tay vịn chuyển động cùng bước thang

+ Có tấm đệm chân ở đầu trên và đầu dưới chiều dài thang giúp người đi giữ thăng bằng khi kết thúc.( Hình 1.1.4b)

1.1.6.2 Một số lưu ý đối với hành khách:

Một số tai nạn thang cuốn cơ học có thể tránh bằng việc tuân thủ một số khuyến cáo an toàn đơn giản sau:

+ Giữ tay vịn

+ Không sử dụng thang cuốn với mục đích vận chuyển các kiện hàng lớn hay đẩy hàng trên các thiết bị có bánh xe

+ Không nên sử dụng thang cuốn khi đi bằng nạn

+ Kiểm tra y phục như váy, cà vạt, khăn choàng, dây giày … để tránh bị quấn vào khe thang

+ Trẻ em cần phải có người lớn đi kèm

+ Nhìn thẳng về hướng đi

+ Khi kết thúc lượt đi nên ra khỏi khu vực thang để tránh ùn tắc

+ Đứng nép về một bên thang để người khác có thể đi qua khi họ cần

1.2 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ MÁY

1.2.1 Các nguyên lý cơ bản khi thiết kế máy

1.2.1.1 Nguyên lý sức bền đều

Tất cả các chi tiết máy có sức bền tương đương nhau, đảm bảo bền,đảm bảo thời gian mỏi xấp xỉ nhau,thời gian phục vụ như nhau (tức là hỏng cùng một thời điểm) Trong thực tế, các chi tiết máy có điều kiện làm việc khác nhau, có vật liệu khác nhau, tải trọng tác động khác nhau Nhưng bị ràng buộc về mặt hình học (kích thước) do đó không thể đảm bảo nguyên lý sức bền đều cho tất cả các chi tiết máy Biện pháp để chúng ta có thể thực hiện được nguyên lý:

+ Phân nhóm các chi tiết máy theo thời hạn phục vụ

+ Thiết kế sao cho các chi tiết máy mau hỏng ở vị trí dễ thay thế Trong hồ sơ của máy phải quy định thời gian sữa chữa bảo trì và thay thế các chi tiết đó

+ Trong mọi trường hợp ta phải luôn luôn nghiên cứu kỹ vật liệu để chọn vật liệu phù hợp nhất

Để đảm bảo nguyên lý trọng lượng bé nhất ta cần thực hiện các biện pháp sau:

+ Chọn nguyên lý làm việc thích hợp.

+ Chọn vật liệu thích hợp.

+ Quy định trọng lượng máy để tạo tư duy chọn cơ cấu tối ưu

1.2.1.3 Nguyên lý công nghệ kết cấu

+ Chế tạo và lắp ráp được

+ Sử dụng các cơ cấu phải tìm hiểu kỹ phân tích và nắm bắt các cơ cấu truyền động

+ Tìm hiểu về công nghệ chế tạo như tìm hiểu và thực hành trên các máy công

cụ, các trang bị công nghệ và các cơ sở gia công kim loại

+ Thiết kế ra bản vẽ chế tạo chi tiết thích hợp để có thể tạo ra sản phẩm.

+ Quan tâm đến trình tự lắp ráp, tháo để sữa chữa

1.2.2 Các chỉ tiêu để đánh giá thiết kế

1.2.2.1 Chỉ tiêu về độ tin cậy

Chỉ tiêu về độ tin cậy nhằm đánh giá thiết bị có duy trì được tính năng làm việc của nó hay không Để đánh giá về chỉ tiêu này ta thông qua tần suất hỏng hóc bất thường của thiết bị

Từ nhận định trên ta có các biện pháp để đảm bảo độ tin cây như sau:

+ Máy càng ít chi tiết thì độ tin cậy càng cao

+ Thực hiện nghiêm túc việc bảo trì sữa chữa và thay thế các chi tiết máy theo đúng thời gian quy định

+ Vận hành máy đúng chế độ hiểu về công nghệ đối với người thiết kế máy Quy định đầy đủ các chế độ làm việc của máy và có cơ cấu đảm bảo đúng chế độ đó

+ Đảm bảo an toàn cho các cơ cấu hoạt động

1.2.2.2 Chỉ tiêu về độ chính xác

Chỉ tiêu về độ chính xác có nhiều cách đánh giá:

+ Độ chính xác động học: Độ chính xác về tốc độ chuyển động của các xích truyền động quan hệ với các thiết bị mà chuyển động của nhiều cơ cấu có ràng buộc lẫn nhau, và quan hệ với các thiết bị có yêu cầu tốc độ chuyển động của khâu cuối cùng là hằng số, hoặc thay đổi theo quy luật nhất định.

+ Độ chính xác hình học: Độ chính xác xét đến kết cấu hình học của khâu chấp hành về kích thước, kích thước tương quan, hình dáng hình học và hình dáng hình học tương quan

+ Độ chính xác về ổn định động và động lực học: Tần số dao động riêng, tần số dao động cưỡng bức và chế độ làm việc khi có tải

Tiêu chuẩn độ chính xác được xây dựng nên dựa trên các cơ sở chủ yếu sau:

+ Điều kiện làm việc thực sự của máy: Tiêu chuẩn về độ chính xác cho từng loại máy hoặc xây dựng tiêu chuẩn cho ngành sản xuất.

+ Tốc độ chuyển động chính: Sai lệch của tốc độ thực do máy tạo ra so với tốc

độ cắt cần thiết không vượt quá 50%.

ứng suất xuất hiện trong toàn bộ thiết bị phải nhỏ hơn ứng suất cho phép.

Khi thiết bị bị mòn sẽ làm giảm độ bền, giảm độ chính xác, giảm hiệu suất, tăng tải trọng động và tiếng ồn.

Cường độ mòn phụ thuộc vào trị số ứng suất tiếp xúc hoặc áp suất, vận tốc trượt tương đối, sự bôi trơn, hệ số ma sát, và tính chống mòn của vật liệu.

Nguyên nhân mòn gồm có: Mòn cơ học , mòn hóa học và mòn điện hóa, mòn

do tróc vì mỏi ( trong bộ truyền bánh răng )

Các biện pháp nâng cao độ bền mòn: Bôi trơn bề mặt tiếp xúc, chọn vật liệu giảm ma sát, nhiệt luyện tăng độ rắn bề mặt làm việc, bảo đảm chế độ bôi trơn ma sát ướt.

+ Chỉ tiêu độ bền mỏi: Độ bền mỏi là khả năng của thiết bị cản lại sự phá hủy mỏi Đối với mọi kết cấu kim loại, hợp kim nếu thõa mãn điều kiện mỏi thường thỏa mãn độ bền

1.2.2.4 Chỉ tiêu về độ cứng vững và chỉ tiêu về hệ số sử dụng các phần tử tiêu chuẩn hóa, thống nhất hóa

+ Chỉ tiêu về độ cứng vững: được xác định bằng chuyển vị của các phần tử thuộc máy trong phạm vi giới hạn đàn hồi.

Biện pháp tăng cường độ cứng vững: Chọn hình dáng kết cấu thích hợp, bố trí các bộ phận vị trí truyền động , tạo cơ hệ siêu tĩnh.

+ Chỉ tiêu về hệ số sử dụng các phần tử tiêu chuẩn hóa, thống nhất hóa: Tiêu chuẩn hóa là các phần tử có số lượng lớn được dùng phổ biến, tổ hợp phần tử tạo thành một bộ phận máy hoạt động độc lập Tính toán tối ưu, tạo ra các kết cấu công nghệ tối ưu, quy trình chế tạo tối ưu Qui định bắt buộc cho các bộ phận hoặc phần

tử đó gọi là tiêu chuẩn Ví dụ: ổ lăn, vít đai ốc,vòng chặn đàn hồi,kích thước đường kính tiêu chuẩn, các thiết bị thủy lực, khí nén…Mục đích là đê hạ giá thành sản phẩm và giảm thời gian thiết kế, chế tạo Còn thống nhất hóa là các phần tử được dùng thường xuyên lâu dài cho một ngành hoặc một lĩnh vực nào đó.

1.2.3 Cách tiến hành thiết kế

Trong bản thuyết minh đồ án này, ta chỉ nghiên cứu và trình bày quá trình thiết

kế một hệ thống dẫn động từ động cơ đến máy công tác, mà ở đây chính là từ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha đến hệ thống bước thang chuyển động lên trên hay xuống dưới liên tục luân phiên nhau thành vòng tròn khép kín.

Quá trình thiết kế có thể tiến hành theo các bước sau

Bước 1: Nghiên cứu đề tài, tham khảo những cấu tạo của của các loại máy tương tự, chuẩn bị phương tiện làm việc… Từ đề tài ta xác định các thông số kỹ thuật cần thiết, thiết kế nguyên lý của toàn bộ hệ thống cầu thang cuốn Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống.

Bước 2: Xác định các kích thước chủ yếu của hệ thống

Giai đoạn này được tiến hành như sau: Xác định công suất cần thiết để chọn động cơ điện; chọn động cơ ; xác định tỷ số truyền chung và phân phối cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động; tính số vòng quay,công suất, mômen xoắn trên các trục; tính các kích thước chủ yếu của bộ truyền ( khoảng cách trục, đường kính và chiều rộng bánh răng, trục vít,bánh đai,đĩa xích v.v…).

Chương 2 : THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ

2.1 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ

2.1. 1 Xác định các thông số kỹ thuật:

Theo đề tài:

Chiều cao thang: H = 4m

Tham khảo thực tế ta chọn được các thông số kĩ thuật sau:

2 1.2.1.Xây dựng sơ đồ động hệ thống cầu thang cuốn

Từ việc phân tích các thiết bị và cơ cấu chính sử dụng trong cầu thang cuốn

và qua quá trình tìm hiểu các mô hình cầu thang cuốn thực tế tại các siêu thị, nhà sách trên địa bàn.Ta xây dựng được sơ đồ động của cầu thang cuốn như hình 2.2

Từ mô hình sơ đồ động trên cho ta thấy rõ hơn được các thành phần và thiết bị

cơ bản của thang cuốn Giải thích các ký hiệu trong sơ đồ

1: Khung gia cố

2: Hộp giảm tốc ( bao gồm bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích)

3: Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha

15: Bánh dẫn động đai lan can

16: Bàn lược đầu và cuối bậc thang

Hình 2.2: Sơ đồ động của hệ thống cầu thang cuốn.

2.1.2.2 Mô tả nguyên lý hoạt động

Động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha khi được khởi động sẽ quay Khi

đó, thông qua hộp giảm tốc sẽ đưa tốc độ cao của động cơ về tốc độ thấp Tốc độ thấp này sẽ được đưa đến bánh chủ động thông qua bộ truyền xích của thang cuốn Bánh dẫn động mắc xích của thang cuốn ăn khớp với băng tải thang theo kiểu xích con lăn Cụm mắc xích bậc thang sẽ nhờ vào các băng dẫn hướng và khuôn dẫn hướng sẽ dẫn hướng con lăn, cùng với khe sâu ăn khớp của bậc thang và tạo ra các bậc thang trên đoạn làm việc của thang.

Điều chỉnh chiều quay của động cơ ta sẽ điều chỉnh chiều lên hoặc xuống của băng tải thang đưa hành khách đi lên hoặc đi xuống.

2. 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

2.2.1 Tính toán các thông số băng thang

Băng thang chuyển động luân phiên lên trên hay xuống dưới liên tục là nhờ vào

sự ăn khớp của các mắc xích bậc thang với tang băng thang theo kiểu ăn khớp xích con lăn Do đó, các thông số của của băng thang được tính dựa theo kiểu truyền động xích

Bước mắc xích thang t là thông số chính của xích, thông số này đã được các hãng sản xuất thang cuốn tiêu chuẩn hóa

Ta chọn bước mắc xích thang: t t = 300 (mm) theo tiêu chuẩn bước thang của hãng Hitachi.

2.2.1 1 Khoảng cách sơ bộ giữa hai tang của băng thang.

Ta có, độ dài đoạn làm việc của băng thang (L):

0

9500

19000( ) sin 30 0.5

H

Để đảm bảo an toàn cho hành khách ta chọn hai bước mắc xích thang đầu và cuối của đoạn làm việc sẽ tạo mặt bằng phẳng Đồng thời để che tang băng thang ta chọn khoảng cách từ bước thang làm việc đến tâm tang là 1m.

Vậy ta có khoảng cách(A) giữa hai tang băng thang là:

0

1 2 300

2 19000 2 1200 21400( ) sin 30

2.2.1 .2 Đường kính vòng chia của tang băng thang.

Do hai tang của băng thang có cùng đường kính và số răng Ta chỉ cần tính cho một tang Đồng thời, bước mắc xích thang lớn nên ta chọn chế độ làm việc cứ 4 răng trên tang băng thang sẽ ăn khớp với một mắc xích thang.

Công thức tính đường kính vòng chia của tang băng thang là:

'

180sin

t ct

t

t d

t

t = = = mm

Zt là số răng của tang băng thang.

Số răng của tang băng thang càng ít thì mắc xích băng thang càng bị nhanh mòn, va đập của mắc xích vào răng tang càng tăng băng thang làm việc ồn Dựa vào bảng 6-3 trang 105 của sách Thiết kế chi tiết máy Ta chọn số răng cho tang băng thang ứng với tỷ số truyên bằng 1 là: Z t = 36

Như vậy ta có đường kính vòng chia của tang băng thang là:

2.2.2 Tính toán sơ bộ công suất trên băng thang.

Với bước mắc xích thang là 300mm(lấy theo hệ thống bước cầu thang cuốn Hitachi dùng cho bề rộng thang 1200mm, đi được hai người cùng một bậc), ta có số bậc tối đa(T) trên đoạn làm việc của thang:

2.2.3 Phân loại và chọn sơ đồ hộp giảm tốc:

2.2.3.1.Phân loại hộp giảm tốc.

Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít, tạo thành một tổ hợp biệt lập để giảm số vòng quay và truyền công suất từ động cơ đến máy công tác Ưu điểm của hộp giảm tốc hiệu suất cao có khả năng truyền những công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc và sử dụng đơn giản

Có rất nhiều loại hộp giảm tốc, được phân chia theo các đặc điểm chủ yếu sau đây:

- Loại truyền động ( hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh răng – trục vít )

Hình 2.2.3c: Sơ đồ hộp giảm tốc Hình 2.2.3d: Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp nằm ngang bánh răng nón một cấp thẳng đứngHình 2.2.3c và hình 2.2.3.d là sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng nón nằm ngang và thẳng đứng.

Hộp giảm tốc bánh răng trụ tròn hai cấp và ba cấp

Thường có các loại sơ đồ sau:

Sơ đồ đồng trục: ( Hình 2.2.3e) Ưu điểm của loại sơ đồ này là cho phép giảm kích thước chiều dài, trọng lượng so với các loại khác.Nhưng nhược điểm chính của loại này là khả năng chịu tải trọng của cấp nhanh chưa dùng hết vì lực sinh ra trong quá trình ăn khớp của các bánh răng cấp chậm lớn hơn nhiều so với các bánh răng cấp nhanh trong khi đó khoảng cách trục của hai cấp lại bằng nhau Ngoài ra thì nó còn có các nhược điểm:

a) Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung của thiết bị dẫn động

vì chỉ có một đầu trục vào và một đầu trục ra

b) Khó bôi trơn bộ phận ổ trục ở giữa hộp

c) Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, do đó muốn bảo đảm trục đủ bền và cứng cần phải tăng đường kính trục

Do những nhược điểm trên, sơ đồ hộp giảm tốc đồng trục rất ít dùng

Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đôi dùng bánh răng nghiêng (Hình 2.2.3f)

Ở cấp chậm dùng bánh răng chữ V hoặc bánh răng thẳng

Hộp giảm tốc có cấp tách đôi được dùng rất rộng rãi nhờ những ưu điểm sau đây:

a) Tải trọng phân bố đều trên các trục

b) Sử dụng hết khả năng của vật liệu chế tạo các bánh răng cấp chậm và cấp nhanh

c) Bánh răng phân bố đối xứng với ổ, sự tập trung tải trọng theo chiều dài răng ít hơn so với sơ đồ khai triển thông thường.

Hộp giảm tốc có cấp chậm tách đôi cũng có những ưu điểm như hộp giảm tốc

có cấp nhanh tách đôi.

Hộp giảm tốc có cấp tách đôi có nhược điểm là chiều rộng của hộp tăng lên một ít, cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng.

Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp và ba cấp khai triển Hộp giảm tốc hai cấp ( Hình 2.2.3g) thường được dùng với phạm vi tỉ số truyền i = 8 ÷ 30; ở các hộp giảm tốc

có thể dùng hộp giảm tốc ba cấp ( Hình 2.2.3h) ở đây i = 50 ÷ 400 Khuyết điểm chủ yếu của loại này là bánh răng phân bố không đối xứng với gối tựa Vì thế tải trọng phân bố không đều trên các ổ trục Các ổ trục được chọn theo phản lực lớn nhất, nên trọng lượng hộp giảm tốc có tăng hơn so với các loại sơ đồ khác.

Hộp giảm tốc bánh răng nón – trụ có thể là hai cấp hoặc ba cấp Bánh răng nón

có răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng xoắn Bánh răng trụ có răng thẳng hoặc răng nghiêng

Hộp giảm tốc trục vít

Hộp giảm tốc bánh răng nón – trụ hai cấp ( Hình 2.2.3i và 2.2.3j) có tỉ số truyền thông thường i = 8 ÷ 15 Hộp giảm tốc ba cấp ( một cấp bánh răng nón và hai cấp bánh răng trụ, hình 2.2.3k ) được dùng khi i = 25÷ 75 Nếu dùng bánh răng nón răng nghiêng hoặc răng xoắn thì tỉ số truyền i có thể lớn hơn các giá trị số nêu ở trên

Tùy theo vị trí tương đối giữa rục vít và bánh vít, sơ đồ hộp giảm tốc trục vít chia làm ba loại chính: trục vít đặt trên, đặt dưới và đặt cạnh Ở hộp giảm tốc trục vít đặt dưới (hình 2.2.3l) xác suất rơi của bột kim loại, sản phẩm của mài mòn vào chỗ ăn khớp ít hơn so với các loại trục vít đặt trên ( hình 2.2.3m).

Hình 2.2.3k: Hộp giảm tốc bánh răng Hình 2.2.3l: Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít

nón – trụ ba cấp đặt dưới

Hộp giảm tốc có trục bánh vít đặt đứng trục vít đặt cạnh (hình 2.2.3n) được dùng

để dẫn động cơ cấu xoay; thí dụ ở cần trục, nhưng nói chung rất ít dùng Suy cho cùng thì việc chọn sơ đồ này hoặc sơ đồ khác là do sự thuận tiện về bố trí các thiết bị của hệ thống dẫn động quyết định

Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít, trục vít – bánh răng và trục vít hai cấp

Hình 2.2.3o là sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng – trục vít Tỉ số truyền của hộp giảm tốc này tới 150, trường hợp cá biệt có thể lớn hơn Hình 2.2.3p là sơ đồ hộp

thể tới 250 Hình 2.2.3q là sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp Tỉ số truyền của loại này có thể tới 70 ÷ 2500.

Hình 2.2.3o: Hộp giảm tốc bánh Hình 2.2.3p: Hộp giảm tốc trục Hình 2.2.3q: Hộp

răng trục vít vít – bánh răng giảm tốc trục vít

hai cấp

Trong thiết kế môn học chi tiết máy, để tránh các kích thước của hộp giảm tốc lớn và cấu tạo phức tạp, tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và trục vít – bánh răng nên giới hạn trong phạm vi i = 25 ÷ 80, còn hộp giảm tốc trục vít hai cấp: i = 150 ÷ 400.

2.2.3.2 Chọn sơ đồ nguyên lý hộp giảm tốc:

Từ sự phân loại hộp giảm tốc trên kết hợp với việc tính toán các thông số của

cần chọn nhiều bộ truyền để có được một tỷ số truyền tương đối lớn Ta chọn bộ truyền xích gắn với tang băng thang với hộp giảm tốc và động cơ đặt liền với hộp giảm tốc Sở dĩ chọn bộ truyền xích vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo có thể làm việc với tải lớn và vận tốc chậm Hộp giảm tốc có thể chọn hộp giảm tốc trục vít để kích thước được nhỏ gọn và tự hãm tốt, song việc chế tạo bộ truyền trục vít tương đối khó khăn hơn bộ truyền bánh răng, phải dùng kim loại màu để làm vành bánh vít, cấu tạo bộ phận ổ phức tạp, điều chỉnh khó khăn Mặt khác cầu thang cuốn đặt

giảm tốc bánh răng trụ tròn răng nghiêng hai cấp khai triển.

Sơ đồ động học được chọn được trình bày trên hình 2.2.3.2.

Giải thích kí hiệu trong sơ đồ:

1) Động cơ xoay chiều ba pha

Hình 2.2.3.2: Sơ đồ nguyên lý hộp giảm tốc

2.2. 4 Chọn động cơ điện, phân phối tỉ số truyền, xác định số vòng quay, công suất và mômen các trục của hộp giảm tốc.

2.2.4.1 Chọn động cơ điện

Động cơ điện được chọn phải tận dụng được toàn bộ công suất của động cơ Khi làm việc không quá nóng, có khả năng quá tải trong thời gian ngắn, có momen khởi động đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu của phụ tải

Để chọn động cơ điện, cần tính công suất cần thiết

ct

N N

ix là tỷ số tryền của bộ truyền xích.

in là tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

ic là tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm

c

n

i = 121

3.69 = 33(vg/ph) + Trục băng thang: nt =

+ Trục I : PI = Pđc η3 = 17×0,995 = 16,915(kW)

+ Trục II : PII = PI η2.η3 = 16,915×0,97×0,995 = 16,326 (kW)

+ Trục III : PIII = PII η2.η3= 16,326×0,97×0,995 = 15,757 (kW)

+ Trục tang : P t = P III η1 = 15,757×0,97 = 15,284 (kW)

3) Xác định momen xoắn trên các trục:

Công thức để xác định mômen xoắn trên các trục là: Mx = 9,55×106

i

n

Pi

Trong đó: Pi và ni là công suất và vận tốc (vg/ph) của trục thứ i (i = iđc÷iIII)

+ Trên trục động cơ: Mxđc = 9,55.106× 17

585 = 277521 (Nmm)+ Trên trục thứ I : MxI = 9,55.106×16,915

585 = 276134 (Nmm)+ Trên trục thứ II : MxII = 9,55.106 ×16,326

121 = 1288540 (Nmm)+ Trên trục thứ III : MxIII = 9,55.106×15,757

33 = 4559980 (Nmm)+ Trên trục tang : Mxt = 9,55.106×15, 284

1) Chọn loại xích :

Do vận tốc làm việc thấp dưới 10 m/s nên dùng xích con lăn Xích con lăn có giá thành rẻ, vả lại không yêu cầu bộ truyền làm việc êm.

2) Định số răng của đĩa xích

Theo bảng 6 – 3 ( TKCTM – Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẩm ) với tỉ số truyền ix = 3 chọn số răng đĩa dẫn Z1 = 25 Số răng đĩa bị dẫn

kđc = 1,25 trục không điều chỉnh được

kb = 1.5 bôi trơn gián đoạn

n

n = = 1,51 (lấy n01 =50 vg/ph)

Công suất tính toán: CT 6 – 7 (tr 106 – TKCTM )

N t = P t k k Z k n = 15,284.2.175.1.1,51 = 50,2 (kW)

Tra bảng 6 – 4 (TKCTM) với n0 = 50 vg/ph chọn được xích con lăn một dãy có

23,9(kW) Với loại xích này theo bảng 6 – 1 (TKCTM) tìm được kích thước chủ yếu của xích, tải trọng phá hỏng Q = 70000 (N), khối lượng 1 mét xích q = 3,73kg.

Số dãy xích con lăn x:

[ ]N t

x

N

= [CT 6 – 10 (tr 107 – TKCTM)]

Trong đó: Nt = 50,2(kW) Công suất tính toán

N = 23,9 (kW) Công suất cho phép

23,9

Vậy ta chọn số dãy xích x = 3

Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện n1 < n gh theo bảng 6 – 5 với t =

đến 760 vg/ph >33 vg/ph như vậy thõa mãn điều kiện.

3.1.2 Tính đường kính vòng chia của đĩa xích và lực tác dụng lên trục.

1) Tính đường kính vòng chia của đĩa xích [ CT 6 – 1 ( tr102 – TKCTM)]

Giả thiết phôi để làm bánh răng là phôi rèn ,có đường kính phôi từ 100 ÷ 300 đối với bánh răng nhỏ và 300 ÷ 500 đối với bánh răng lớn.

1) Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Ta có chu kỳ làm việc của bánh răng lớn xác định theo công thức:

Mi: Mômen xoắn

Mmax: Mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bộ truyền

ni: số vòng quay trong một phút của bánh răng

Ti: Tổng số giờ bánh răng làm việc ở chế độ i

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ là

Nn = in.N = 4,81×8,8.107 = 4,2328.108

Ta có số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn của bộ truyền bánh răng cấp nhanh đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường cong mỏi uốn N0 = 107.

[б]tx1 = 2,6.HB = 2,6.210 = 546 (N/mm2)

Ứng suất tiếp xúc cho phép trên bánh răng lớn:

[б]tx2 = 2,6.HB = 2,6.200 = 520 (N/mm2)

2) Ứng suất uốn cho phép:

Bộ truyền làm việc một chiều nên các răng trên bánh răng chỉ làm việc một mặt,vật liệu bánh răng là phôi rèn thép thường hóa nên ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức:

[б]u =

K n

K N

.)6,14,1

Kб = 1,8 Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

б-1 = 0,43.бb Giới hạn mỏi của thép (N/mm2)

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ:

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

6

]

)10.05,1[(

)1

≥

Vậy:

A

6 2

6) Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:

Vận tốc vòng của bánh răng trụ được xác định theo [CT 3–17(tr 46 – TKCTM)]:

V =

1000 60

.d1n

π

= 60.1000.(4,81 1)2.3,14.265.585+ = 2,79 (m/s)Với vận tốc này ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng theo bảng [3-11] là cấp 9

7) Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A:

Hệ số tải trọng K được xác định theo:

K = Ktt Kđ [ CT 3 – 19 (tr 47 – TKCTM)]Trong đó Ktt: Hệ số tập trung tải trọng

Kđ: Hệ số tải trọng động

Ta có chiều rộng bánh răng:

b = ΨA.A = 0,3.265 = 79,5(mm)Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:

d1 =

1

2 +

i

A

= 4,81 12.265+ = 91,22 (mm)Nên Ψd =

1

d

b

=91, 2279,5 = 0,87Dựa vào Ψd tra bảng [3-12] [TKCTM]

b

β

≥ với cấp chính xác 9 và vận tốc vòng v ≤ 3 m/s tra bảng [3-14] tìm được Kđ = 1,2

⇒ K = 1,2.1,15 = 1,38

Định lại khoảng cách trục A theo [ CT 3 – 21 (tr 49 – TKCTM)]

8) Xác định môđun (mn) ,số răng (z) ,chiều rộng bánh răng (b) và góc nghiêng của bánh răng (β):

Giá trị môđun xác định theo khoảng cách trục [ CT 3 – 22 (tr 49 – TKCTM )]:

.2

Vậy điều kiện được thoả mãn

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

u

n Z b n m

y

N K

] [

10 1 , 19

N = Ni = 16,915 Công suất của bộ truyền lấy theo trục I

y Hệ số dạng răng đối với mỗi loại răng được chọn theo số răng tương

đươngVới bánh răng nghiêng

Ztđ = cosβ

1

Z

= 0,98530 = 30(răng) [ CT 3 – 38 (tr 52 – TKCTM)]

[σ ]u = 138,6 > σ 1Kiểm nghiệm sức bền uốn trên bánh răng lớn theo [CT 3 – 40 (tr 52 – TKCTM)]:

Vậy điều kiện được thoả mãn

9) Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn:

Hệ số quá tải: Kqt =

M

M qt

- Với: M: Mômen xoắn danh nghĩa

Mqt: Mômen xoắn quá tải

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra theo công thức:

qt tx

σ = σtx. K qt ≤[σ ]txqt [CT 3 – 41 (tr 53 – TKCTM)] Trong đó:

i A.

10.05,

1 /

3

)1(

n b

K N i

Vậy điều kiện được thoả mãn