Đồ án cơ sở thiết kế máy thiết kế hộp giảm tốc

CHƯƠNG I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I. Tìm hiểu hợp giảm tốc Đây là sơ đồ hợp giảm tốc loại đồng trục 2 cấp: - Ưu điểm của sơ đồ này là: cho phép giảm kích thước chiều dài, trọng lượng của hợp giảm tốc bé hơn so với các loại khác. - Nhược điểm: + khả năng chịu tải của cấp nhanh chưa dùng hết vì lực sinh ra trong quá trình ăn khớp của bánh răng cấp chậm lớn hơn nhiều so với bánh răng cấp nhanh,trong khi đó khoảng cách của 2 trục lại bằng nhau. + Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung của thiết bị dẫn động vì chỉ có 1 đầu trục vào và 1 đầu trục ra. + Khó bôi trơn bộ phận ổ trục ở giữa hộp + Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn do dó muốn bảo dảm trục đủ bền và cứng phải tăng đường kính trục. - Một trạm dẫn động băng tải gồm các cơ cấu chủ yếu sau: động cơ điện có tác dụng tạo ra công suất để các bộ phận khác có thể làm việc, bộ truyền động đai dùng để truyền công suất từ động cơ điện đến hộp giảm tốc, hộp giảm tốc gồm hai bộ truyền bánh răng: bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (cấp nhanh) và bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (cấp chậm), tạo thành một tổ hợp để giảm số vòng quay và truyền công suất đến máy công tác, trục tang và băng tải là các bộ phận công tác. - Trong một phân xưởng yêu cầu trang bị một hệ thống dẫn động băng tải để vận chuyển các chi tiết máy từ chỗ này tới chỗ khác với các số liệu tính toán như sau: + Lực vòng trên băng tải(N): P= 5000 + Vận tốc trên băng tải(m/s): V= 0.9 M(Nmm) M 0.8M 0.9M + Đường kính tang (mm): D= 300 + Thời gian sử dụng(năm): 5 +Chiều rộng băng tải(mm): B= 400 +Chế độ làm việc: Đồ thị đặc tính tải trọng 16 giờ/ngày 300 ngày/năm + Trục tang ngang + Đặc tính tải trọng: Va đập TB, quay 2 chiều Theo đồ thị II. Chọn động cơ 1. Chọn loại và kiểu động cơ: Ta chọn động cơ điện xoay chiều không dồng bộ ba pha kiểu lồng sóc vì nó có những ưu điểm: làm việc đảm bảo, giá rẻ, cấu tạo vận hành đơn giản, mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều không cần biến đổi dòng điện. 2. Chọn công suất của động cơ: Động cơ điện cần chọn sao cho có thể lợi dụng được toàn bộ công suất động cơ. Khi làm việc nó phải thỏa mãn 3 điều kiện:+động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép,+có khả năng quá tải trong thời gian ngắn,+có momen mở máy đủ lớn để thắng momen cản ban đầu của phụ tải khi mới khởi động. Do trên băng tải có tải trọng thay đổi và động cơ làm việc ở chế độ dài hạn nên công suất cần thiết được tính theo phương pháp momen đẳng trị. Ta chọn công suất định mức lớn hơn hoặc bằng công suất đẳng trị. - Momen cực đại trên băng tải: M max = = = 750000 Nmm = 750 Nm - Momen đẳng trị trên băng tải: :(theo công thức 2-3,TLTK) M dt = 321 3 2 32 2 21 2 1 ttt tMtMtM ++ ++ + M 1 = 0,8M = 0.8.750 = 600 (Nm); t 1 = 1 (h). + M 2 = M = 750 (Nm); t 2 = 6 (h). + M 3 = 0,9M = 0,9.750 = 675 (Nm); t 3 = 1 (h).  M dt = 161 1.6756.7501.600 222 ++ ++ = 723,8 (Nm). - Công suất đẳng trị trên băng tải: :(theo công thức 2-4,TLTK) Ta có: n tg = D v π .1000.60 = 300.14,3 9.0.1000.60 = 57,3 (vòng/phút).  N dt = 9550 M dt tg n = 9550 3,57.8,723 = 4,34 (kW). - Công suất cần thiết của động cơ điện: :(theo công thức 2-1,TLTK) N ct = η dt N Với η là hiệu suất chung của các bộ truyền: η = η 1 . η 2 . η 2 3 .η 5 4 . η 5 Ta chọn η 1 , η 2 , η 3 , η 4 trong bảng 2-1, TLTK: η 1 = 0,96 - hiệu suất của bộ truyền đai . η 2 = 0,93 - hiệu suất của bộ truyền xích η 3 = 0,96 - hiệu suất của 1 cặp bánh răng . η 4 = 0,99 - hiệu suất của 1 cặp ổ lăn . η 5 = 1 - hiệu suất của khớp nối. ⇒ η = 0,96.0,93.0,96 2 .0,99 5 .1 = 0,782 N ct = 782.0 34.4 = 5,5 (kW). - Ta cần phải chọn động cơ điện có: ctđm NN ≥ - Trong tiêu chuẩn động cơ điện (bảng 2P - TLTK) có nhiều loại thỏa mãn điều kiện này, tuy nhiên ở đây ta chọn loại động cơ điện có ký hiệu A02-51-2 có công suất động cơ Nđc = 7,5kW, động cơ có số vòng quay là nđc= 2910 vòng/phút, là loại động cơ dễ tìm ngoài thị trường, kiểu động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế và có lợi ích về kinh tế. Công suất kW n vòng/phút Hiệu suất % đm m M M đm M M max đm M M min Khối lượng kg 7.5 2910 88 1,6 2,2 0,8 68 III. Phân phối tỉ số truyền - Tỉ số truyền chung: i ch = tg đc n n = 3,57 2910 = 50,79 Mà: i = i đ .i x i bn .i bc - Trong đó: i đ : Tỷ số truyền của bộ truyền đai, ta chọn i đ = 2 (bảng 2-2, TLTK) i x : Tỷ số truyền của bộ truyền xích, ta chọn i x = 2 (bảng 2-2, TLTK) i bn - tỷ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh. i bc - tỷ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp chậm.  i bn *i bc = 2.2 79,50 = 12,7 - Để đảm bảo điều kiện đồng trục:    = = bcbn bcbn nii ii 7,12* - Trong hộp giảm tốc đồng trục nằm ngang để bánh răng cấp nhanh và cấp chậm ngâm trong dầu như nhau, ta phải chọn n =1, ta có hệ phương trình:     = = bcbn bcbn ii ii 7,12*  i bn = i bc = 3.56 - Kiểm nghiệm lại điều kiện đồng trục ta có: i bn =3,56; i bc =3,56; i đ =2; i x =2 - Công suất và số vòng quay của từng trục: + Trục I: N I = N đc . 1 η . 4 η = 5,5.0,96.0,99= 5,23 (kW) n I = đ đc i n = 2 2910 = 1455 (vòng/phút) + Trục II: N I = N I . 2 η . 4 η = 5,23.0,93.0.99 = 4,82 (kW) n II = x I i n = 2 1455 = 727,5 (vòng/phút) + Trục III: N III = N II . 3 η . 4 η = 4,82.0,96.0,99= 4,58 (kW) n III = bn II i n = 56,3 5,727 = 204,4 (vòng/phút) + Trục IV : N IV = N III . . 3 η . 4 η = 4,58.0,96.0,99 = 4,35 (kW) n IV = bc III i n = 56,3 4,204 = 57,4 (vòng/phút) + Trục tang: N t = N III * 5 η * 4 η = 4,35*0.99*1 = 4.31 (kW) n t = n III = 57.4 (vòng/phút) - Tính moment xoắn trên các trục : Gọi moment xoắn trên các trục I, II, III, IV, lần lượt là M I , M II , M III , M IV . Ta có kết quả sau: + Trục động cơ: 18050 2910 5,5 .10.55,9.10.55,9 66 === đc đc đc n N M (N.mm). + Trục I : 34327 1455 23,5 .10.55,9.10.55,9 66 === I I I n N M (N.mm). + Trục II : 63273 5,727 82,4 .10.55,9.10.55,9 66 === II II II n N M (N.mm). + Trục III : 213987 4,204 58,4 .10.55,9.10.55,9 66 === III III III n N M (N.mm). + Trục IV : 723737 4,57 35,4 .10.55,9.10.55,9 66 === IV IV IV n N M (N.mm). + Trục tăng : 717082 4,57 31,4 .10.55,9.10.55,9 66 === tg tg tg n N M (N.mm). Bảng thống kê: Thông số Trục động cơ Trục I Trục II Trục III Trụ c IV Trục tang i 2 2 3,56 3,56 1 n (vòng/phút) 2910 1455 727,5 204,4 57,4 57,4 N (kW) 5,5 5,23 4.82 4,58 4,35 4.31 Moment (N.mm) 18050 34327 63273 213987 723737 717082 CHƯƠNG II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I. Bộ truyền đai : 1. Chọn loại đai : - Truyền động đai thường được dùng để truyền dẫn giữa các trục tương đối xa nhau và yêu cầu làm việc êm. Bộ truyền có kết cấu khá đơn giản và có thể giữ an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải đột ngột. Tuy nhiên vì có trượt giữa đai và bánh đai nên tỉ số truyền không ổn định. Cho biết các thông số ban đầu như sau: - Công suất cần thiết của động cơ Nct = 5,5 (KW). - Số vòng quay của trục động cơ : n đc = 2910 (vòng/phút). - Tỉ số truyền : i = 2 - Giả thuyết vận tốc đai : v > 5 (m/s). - Ta chọn được 2 loại đai : hoặc loại A , hoặc loại Б [Bảng 5-13, Giáo trình THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY]. Ta sẽ tính toán cả 2 loại đai này và chọn loại đai nào có lợi hơn. 2. Trình tự thiết kế tính toán: CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN LOẠI ĐAI TÀI LIỆU (theo GT thiết kế CTM) A Б 1. Tiết diện đai : Kích thước tiết diện đai : a*h (mm) 13*8 17*10,5 [Bảng 5- 11] Diện tích tiết diện đai : F ( mm 2 ) 81 138 2. Định đường kính bánh đai nhỏ D 1 : 100 140 [Bảng 5- 14] Kiểm nghiệm vận tốc đai : V= = = 0,15229D 1 (m/s) 15,2 21,3 [Công thức 5-18] Vận tốc này thỏa mãn : v ≤ v max = (30÷35) (m/s) 3. Tính đường kính D 2 của bánh lớn : D 2 = (1 - ε )*i*D 1 = 1,96*D 1 (mm) (Trong đó 02,0≈ ε là hệ số trượt của đai thang và tỉ số truyền i đ = 2) 196 274 [Công thức 5-4] Lấy D 2 theo tiêu chuẩn. 200 280 [ Bảng 5- 15] Số vòng quay thực n 2 của trục bị dẫn: n 2 = (1- 0,02).n 1 . = 2851,8. (vòng/phút) n 2 = sai lệch rất ít so với yêu cầu. 1425,9 1425,9 Tỉ số truyền của bộ truyền động đai : i = 2 1 n n 2.04 2,04 4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục : A ≈ 1,2D 2 (mm) 240 336 [ Bảng 5- 16] Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ : ( ) 2 1 1 2 2 .( ) 2. 2 4. D D D D L A A π − + = + + 961,4 1346 [Công thức 5-1] Ta lấy L theo tiêu chuẩn :nhưng do L nhỏ hơn 1700 nên ta cần công vào 1 lượng: đối với A= 33; với Б = 40 983 1320 [ Bảng 5- 12] Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1s : 10max =≤= u L v u ( không thỏa mãn ) 15.46 16,1 [Công thức 5-20] Chọn lại L: Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1s : 10max =≤= u L v u ( thỏa mãn ) 1633 9,3 2240 9,51 [ Bảng 5- 12] 6. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn : ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 1 2 2 2 2. . 2 . 8. 8 L D D L D D D D A π π     − + + − + − − = 578,8 787,2 [Công thức 5-2] Khoảng cách trục A thỏa mãn điều kiện : ( ) ( ) 1 2 1 2 0,55 2 . .D D h A D D + + ≤ ≤ + 173A600 242A840 [Công thức 5-19] Khoảng cách cần thiết nhỏ nhất để mắc đai : LAA 015,0min −= (mm) 554,3 753,6 Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng : LAA 03,0 max += (mm) 627,8 854,4 7. Tính góc ôm : α 1 = 180 - A DD 0 12 57*)( − Ta thấy góc ôm thỏa mãn điều kiện : o 120 1 ≥ α 170 o 170 o [Công thức 5-3] 8. Xác định số đai cần thiết : Chọn ứng suất căng ban ban đầu là : 2,1 0 = σ N/mm 2 và theo trị số D 1 , ta được : [ ] O P σ (N.mm2) 1,51 1,51 [Bảng 5- 17]  Các hệ số : - Hệ số xét đến ảnh hướng của chế độ tải trọng : C t 0,9 0,9 [Bảng 5-6] - Hệ số xét đến ảnh hướng của góc ôm : α C 0,98 0,98 [Bảng 5- 18] - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc : C v 0.94 0,82 [Bảng 5- 19] Số đai cần thiết tính theo công thức : F v CC t C o p v N Z .1000 α σ       = F : tiết diện đai (mm 2 ). v : vận tốc đai (m/s). 3.5 1,7 [Công thức 5-22] Ta lấy số đai Z : 4 2 9. Định kích thước chủ yếu của bánh đai :  Chiều rộng của bánh đai : ( ) StZB d 21 . +−= t A = 16, S A = 10 t Б = 20, S Б = 12,5 68 45 [Bảng 10- 3]  Đường kính ngoài cùng của bánh đai : [Công thức 5-24] - Bánh đai dẫn : 1 1 2. . n o D D h= + (mm) (h oA = 3,5, h oБ = 5) [Bảng 10-3] 107 150 - Bánh đai bị dẫn: 2 2 2. n o D D h= + (mm) (h oA = 3.5, h oБ = 5) 207 290 10. Lực căng ban đầu S o và lực tác dụng lên đai R đ :  Lực căng ban đầu : FS o . 0 σ = ( N ) 97,2 165,6 [Công thức 5-25]  Lực tác dụng lên đai R đ : 2 .3 1 sin α ZS đ R o≈ (N) 1162 990 [Công thức 5-26]  Kết luận : Từ kết quả tính toán 2 loại đai ở bảng trên ta thấy nên dùng loại đai A, vì bộ truyền đai loại A có khuôn khổ nhỏ gọn hơn. 3. Các thông số chính của bộ truyền đai thang loại Б CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA BỘ TRUYỀN ĐAI GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN Kích thước tiết diện đai: a.h (mm) 13.8 Diện tích tiết diện đai : F (mm 2 ) 81 Đường kính bánh đai nhỏ : D 1 (mm) 100 Đường kính bánh đai lớn : D 2 (mm) 200 Khoảng cách trục : A (mm) 578.8 [...]... nhất của nối trục: Từ đó ta có: 1 1 A = 488 > ( Dx + D) = (328 + 165) = 246,5 2 2 (mm) Vậy, khớp nối và bánh xích không chạm vào nhau Sơ đồ các kích thước của hộp giảm tốc: D = 165mm Hình 3.1 Sơ đồ các kích thước của hộp giảm tốc Hình 3.2 Sơ đồ phân bố lực của hộp giảm tốc - Trục II: Hình 3.3 Sơ đồ phân bố lực trên trục II Pr1 = 437 (N) P1 = 1182,7 (N) Rx = 440 (N) Pa1 = 208,5 (N) - Tính phản lực tại... dụng lên trục R 440 (N) III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG THẲNG CẤP CHẬM : a Chọn vật liệu chế tạo :Do hộp giảm tốc hai cấp chịu tải trọng nhỏ có thể dùng thép tôi cải thiện, thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB . CHƯƠNG I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I. Tìm hiểu hợp giảm tốc Đây là sơ đồ hợp giảm tốc loại đồng trục 2 cấp: - Ưu điểm của sơ đồ này là: cho phép giảm kích thước chiều dài,. các cơ cấu chủ yếu sau: động cơ điện có tác dụng tạo ra công suất để các bộ phận khác có thể làm việc, bộ truyền động đai dùng để truyền công suất từ động cơ điện đến hộp giảm tốc, hộp giảm tốc. KẾ CHI TIẾT MÁY]. Ta sẽ tính toán cả 2 loại đai này và chọn loại đai nào có lợi hơn. 2. Trình tự thiết kế tính toán: CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN LOẠI ĐAI TÀI LIỆU (theo GT thiết kế CTM) A Б 1.