Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí nôi dung thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư khí

MỞ ĐẦU ! Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nơi dung khơng thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư khí nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sở kết cấu máy trình thiết kế máy.Trong q trình học mơn Chi tiết máy em dã làm quen với kiến thức kết cấu máy , tính chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy kết đánh giá thực chất q trình học tập mơn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai… Hộp giảm tốc thiết bị thiếu máy khí,nó có nhiêm vụ biến đổi vận tốc vào hay nhiều vận tốc tùy thuộc vào công dụng máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em tìm hiểu cố gắng hồn thành đồ án mơn học Trong q trình làm em tìm hiểu đề sau: _ Cách chọn động điện cho hộp giảm tốc _ Cách phân phối tỉ số truyền cho cấp hộp giảm tốc _ Các tiêu tính tốn thơng số hộp giảm tốc _ Các tiêu tính toán,chế tạo bánh trục _ Cách xác định thông số then _ Kết cấu, công dụng cách xác định thông số vỏ hộp chi tiết có liên quan _ Cách lắp ráp chi tiết lại với thành kết cấu máy hồn chỉnh _ Cách tính tốn xác định chế độ bôi trơn cho chi tiết tham gia truyền động PHẦN TÍNH ĐỘNG HỌC I.Chọn động cơ: 1.1 Xác định công suất đặt trục động : Trong : Pct = F v 1000 Pyc = Ptd = Pct  (KW) (KW) Với : F lực kéo băng tải (N), v vận tốc dài băng tải (m/s) ⇒Pct = 2500 ⋅ 0,6 = 1,5 (KW) 1000 k  : hiệu suất truyền động :  = ∏i =1i =  kn  ol br  x m 1 Tra bảng 2.3[I] - trang 19 ta có :  x = 0,92 Hiệu suất truyền xích để hở  kn = Hiệu suất khớp nối  ol = 0,992 Hiệu suất cặp ổ lăn che kín  br = 0,97 Hiệu suất truyền bánh trụ che kín ⇒ = 0,9923 0,92 0,97 = 0,8711 ⇒Pyc = 1,5 = 1,722 0,8711 (KW) 1.2 Xác định tốc độ đồng động điện : nsb = nct.Usb Trong nct : tốc độ phận công tác Usb = Usbh Usbng :Tỷ số truyền sơ hệ thống Với Usbng = Ux < 2,5 ⇒ chọn Ux = 2,0 Tra bảng 2.4[I] - trang 21,ta chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc cấp bánh trụ: Usbh = ⇒Usb = 2,0 = 8,0 ⇒ nsb = nct.Usb = 79,12 8,0= 632,96 (vòng/phút) Chọn tốc độ đồng động điện : nđb = 750(vòng/phút) 1.3 Chọn động Ta chọn động thoả mãn : Pđc ≥ Pyc (KW) , nđc ≈ nđb (vòng/phút) Tra bảng P1.1[I] - trang 234,ta chọn loại động điện có kí hiệu : 4A112MA8Y3 , với thơng số : +Công suât động cơ: Pđc = 2,2 KW +Vận tốc quay: n = 705 (vòng/phút) +% = 76,5 +Cos ϕ = 0,71 T max + Tdn + = 2,2 ; TK = 1,8 Tdn II Phân phối tỷ số truyền 1730705 = 8,91 2.1 Xác định tỉ số truyền chung cho hệ thống : U c = ndc = 2.2 Phân phối tỉ số truyền hộp giảm tốc : Chọn tỷ số truyền : Ux = 2,30 nct 79,12 ⇒U br = U c = 8,91 = 3,87 U x 2,30 Vậy ta có: Uc = 8,91 Ux = 2,30 Ubr = 3,87 III Xác định thông số trục : 3.1 Số vòng quay Số vòng quay trục động là: ndc = 705 (vòng/phút) Số vòng quay trục I : n1=ndc=705 (vòng/phút) Số vòng quay trục II: n1 705 n2 = ubr= 3,87 =182,2 (vòng/phút) * n2 182, Số vịng quay trục cơng tác: n ct = u x = 2,30 =79,2 (vòng/phút) 3.2 Công suất trục Công suất trục công tác: Công suất trục II: Pct =1,5 (KW) Pct 1,5 P2= ol.x = 0,92.0,992 =1,64 (KW) P2 1,64 P1= ol.br= 0,992.0,97 =1,70 (KW) P1 = 1,70 = 1,72 (KW) Công suất thực trục động cơ: Pdc* = 0,992.1 ηol η kn Cơng suất trục I: 3.3 Tính momen xoắn trục Áp dụng công thức : Pi Ti=9,55.106 ni ta có: Mơ men xoắn trục động : Pdc 1,72 Tđc = 9,55 106 ndc= 9,55.10 705 = 23299 (N.mm) Mô men xoắn trục I: 9,55.10 1, 70 = 23028 = 9,55.10 705 n1 P1 T 1= Mô men xoắn trục II: P2 (N.mm) 1,64 T2 = 9,55.10 n 2= 9,55.10 182,2 = 85960 (N.mm) Mô men xoắn trục công tác: Tct = 9,55 106 Pct = 9,55.10 n ct 1,5 = 181054 (N.mm) 79,12 3.4 Bảng thông số động học Từ kết tính tốn ta có bảng sau: Trục Thông số T.S truyền Động I II Cơng tác Trục Thơng số PHẦN TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH Các thơng số ban đầu: P2=1,64 KW; n2=182,2 vịng/phút ; T2=85960 N.mm ; ux=2,3;  =0 1.1Chọn loại xích Vì tải trọng không lớn vận tốc nhỏ, nên ta chọn xích ống lăn.Xích ống lăn có ưu điểm là: độ bền mịn xích ống lăn cao xích ống, chế tạo khơng phức tạp; đó, dùng rộng rãi kĩ thuật 1.2.Chọn số đĩa xích Với ux=2,3, ta chọn số đĩa xích nhỏ là: Z1 = 29-2 ux=29-2.2,3 = 24,4> Zmin =19 Chọn Z1 = 25 (răng) Số đĩa xích lớn: Z2 = ux.Z1 =2,3.25 = 57,5< > Zmax =120 Chọn Z2 = 57 (răng) 1.3.Xác định bước xích p Để đảm bảo tiêu độ bền mịn truyền xích ta có: Pt= P.k.kn .kz ≤ [P] Với + P : Là công suất cần truyền qua truyền xích.P= P2=1,64 KW +kn:Là hệ số vòng quay Chọn số vòng quay đĩa sở đĩa nhỏ là: n01=200 (vòng/phút) → kn=n01/n1=200/182,2 = 1,1 Z 01 25 + kz:Là h s : kệ ố z = 125 ==Z +k = kđ.k0.ka.kđc.kbt.kc ; đó: kđ: hệ số tải trọng động Đề cho tải trọng va đạp nhẹ, nên ta chọn kđ = 1,35 k0 : hệ số ảnh hưởng kích thước truyền.Do đường nối tâm đĩa xích trùng với phương ngang Nên k0 = ka: hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích ;chọn a = 38.p; suy ka = kđc: hệ số kể đến việc điều chỉnh lực căng xích Do điều chỉnh đĩa xích Nên kđc = kbt: hệ số kể đến ảnh hưởng bơi trơn Vì mơi trường làm việc có bụi, bôi trơn đạt yêu cầu nên chọn kbt =1,3 kc : hệ số kể đén chế độ làm việc truyền ; kc = 1,25 (làm việc ca) ⇒k = 1 1,35 1,3 1,25 = 2,19375 Như ta có : Pt = 1,64.1,1.1.2,19375= 3,958 kW Tra bảng 5.5 tttk hdđck, với n01 =200 vòng/phút.chọn truyền xích dãy có: bước xích : p = 19,05 mm ; đường kính chốt : dc=5,96mm ; chiều dài ống : B=17,75 mm ; công suất cho phép : [P]=4,80 kW Thỏa mãn điều kiện mòn: Pt ≤ [P]=4,80 kW Đồng thời nhỏ bước xích cho phép : p < pmax 1.4.Xác định khoảng cách trục số mắt xích Khoảng cách trục sơ bộ: a=38p=38.19,05=723,9 mm Theo cơng thức 5.12 số mắt xích: Lấy số mắt xích chẵn : Xc =118 Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13: a*= 0,25 p X c − 0,5( Z + Z1 ) + [ X c − 0,5( Z1 + Z )] − 2 Z − Z1 Để xích khơng chịu lực căng lớn ta phải giảm khoảng cách trục lượng ∆ a = 0,003 a* = 0,003 727=2,181 mm Vậy lấy khoảng cách trục : a = a* - ∆ a= 727 – 2,181 = 724,819 (mm) Chọn a = 725 (mm) Số lần va đập lề xích giây, tính theo cơng thức (5.14): i= Z1.n1 15.X = 25 182, = 2,57 15.118 < imax=35 (bảng 5.9) 1.5.Tính kiểm nghiệm độ bền xích Kiểm nghiệm q tải theo hệ số an tồn (chịu tải trọng lớn mở máy chịu va đập vận hành) Q = dk t.F 0+ Fv + F ≥ Theo công thức (5.15) : S [S] Trong Theo bảng ( 5.2 ) tttk hdđ ck T1, ta có: Q = 31800 N ; q1 = 1,9 kg ; Hệ số tải trọng động: kđ = 1,2 Ft –lực vòng ; v= Z Pn1 60000 = 25.19,05.182,2/60000=1,45 m/s Ft =1000P/v = 1000.1,64/1,45 = 1131 N Fv :lực căng lực li tâm gây ra: Fv = q.v2= 1,9 1,452 = 3,995 N F0 :lực căng trọng lượng nhánh xích bị động gây : F0 = 9,81.kf q.a = 9,81.6.2,6 725.0,001 = 81.08 N (hệ số võng : kf = truyền nằm ngang) Do đó: S Q 31800 = kd t.F 0+ F0 + F = 1, 2.1131 + 81,08 + 3,995 = 22, 05 ⇒S >[S] = 8,2 (theo bảng 5.10) Vậy truyền xích làm việc đủ bền 1.6 Xác định thơng số đĩa xích Theo cơng thức ( 5.17 ) bảng (3.4), Đường kính vịng chia: p 19,05 d1 = sin ( 180 / Z ) 1= sin ( 180 / 25) = 151,99 mm p 19, 05 d2 = sin ( 180 / Z2) = sin ( 180 / 57) = 345,81 mm Đường kính vịng đỉnh đĩa xích: da1 = p.[0,5 + cotg(180/Z1)] =19,05.[ 0,5 + cotg(180/25)] = 160,32 mm da2 = p.[0,5 + cotg(180/Z2)] = 25,4.[ 0,5 + cotg(180/57)] = 354,81 mm Bán kính đáy: r = 0,5025dl + 0,05 =0,5025.11,91+0,05 = 6,03 mm Với dl = 11,91 mm ( tra bảng 5.2/78) Đường kính vịng chân đĩa xích: df1 = d1- 2r = 151,99 – 2.6,03 = 139,93 (mm) df2 = d2- 2r =345,81- 2.6,03 = 333,75 (mm) -Kiểm nghiệm đĩa xích độ bền tiếp xúc: Theo cơng thức (5.18) : ⌠ H1= 0,47 K r ( Ft K d + Fvd ).E ≤ [⌠H1 ] A.k d Trong đó: [⌠H1 ]- Ứng suất tiếp xúc cho phép Chọn vật liệu thép 45 , cải thiện đạt độ rắn HB=210 ta có [⌠H1]=600 Mpa Lực va đập : Fvd = 13.10-7.n1.p3.m = 13.10-7.182,2.19,053.1 = 1,638N Hệ số tải trọng động : Kđ=1,35 (bảng 5.6) kđ=1(sử dụng dãy xích) Hệ số ảnh hưởng số đến đĩa xích : Kr = 0,42 (vì Z1 =25 ) Diện tích lề : A = 106 mm2 (tra bảng (5.12)với p=19,05 mm, xích ống lăn dãy) Mô dun đàn hồi: E = 2,1.105 Mpa ⇒⌠ H1 = 0,47 0,42.(1131.1,35 + 1,638) 2,1.10 =530 MPa 106.1 ⇒⌠H1 NHO1 = 9,99 106 Suy KHL1 = NHE2 = 24,2 107 > NHO2 = 8,83 106 Suy KHL2 = NFE1 = 930,6 107 > NFO1 = 9,99 106 Suy KFL1 = 10 truyền phận 3.3.Điều chỉnh ăn khớp Để lắp bánh lên trục ta dùng mối ghép then với bánh lớn chọn kiểu lắp H7/k6 chịu tải vừa va đập nhẹ.Để điều chỉnh ăn khớp hộp giảm tốc bánh trụ ta chọn chiều rộng bánh nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh lớn IV BẢNG THỐNG KÊ CÁC KIỂU LẮP VÀ DUNG SAI Tại tiết diện lắp bánh không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích chọn bảng sau : Kiểu ES ( ∝ es ( ∝m) Trục Vị lắp m) ei ( ∝m) trí EI ( ∝m) +12 lắp ∅17k Trục-vòng ổ bi Vỏ-lắp ổ ∅40H +25 I Trục-bánh Trục-bánh D11 +160 T ∅15 k +50 r H ụ +21 ∅30 k c b c + + +1 +15 12 Trụ ∅25k6 cvòn g tro ng ổ bi Vỏ-vịng ∅52H7 +30 IIngồi ổ bi Trụ ∅2 D11 +195 k6 +65 c5 D 11 +195 bạc k6 +65 Trụ ∅2 c- bạc +2 +15 +2 +15 +2 +15 +2 38 MỤC LỤC Trang Mở đầu Phầ n 1: Tín h tố n độ ng học I.C họ n độ ng 1 X c đị n h c ô n g s u ất đ ặt tr ê n tr ục động 1.2.Xác định tốc độ đồng động điện 1.3.Chọn động II.Phân phối tỷ số truyền 2.1.Xác dịnh tỷ số truyền chung cho hệ thống 2.2.Phân phối tỷ số truyền hộp giảm tốc III.Xác định thơng số trục 3.1.Số vịng quay 3.2.Cơng suất trục 3.3.Tính mơmen xoắn trục 3.4.Bảng thơng số động học Phần :Tính tốn thiết kế chi tiết máy I.Tính truền xích 1.1 Chọn loại xích 1.2 Chọn số đĩa xích 1.3 Xác định bước xích p 1.4.Xác định khoảng cách trục số mắt xích 1.5 Tính kiểm nghiệm độ bền xích 1.6 Xác định thơng số đĩa xích 1.7 Xác định lực tác dụng lên trục 1.8 Các thông số truyền xích II.Tính tốn thiết kế truyền bánh trụ nghiêng 2.1 Chọn vật liệu bánh 2.2 Xác định ứng suất cho phép 2.2.1.Ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép 2.2.2Ứng súat uốn cho phép tải 2.3.Xác định sơ khoảng cách trục 2.4.Xác định thông số ăn khớp 2.4.1Xác định mô đun pháp m 2.4.2.Xác định số 2.4.3.Xác dịnh góc nghiêng 39 2.5.XÁc định hệ số số thông số động học 2.6.Kiểm nghiệm truyền bánh 2.6.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 2.6.2.Kiểm nghiệm độ bền uốn 2.6.3 Kiểm nghiệm tải 2.7.Các thong số hình học cặp bánh 2.8 Bảng tổng kết thông số truyền bánh nghiêng III.Chọn khớp nối 3.1.Mô men xoắn cần truyền 3.2.Chọn vật liệu 3.3.Kiểm nghiệm sức bền đập vòng cao su 3.4.Kiểm nghiệm sức bền uốn chốt 3.5.Lực tác dụng lên trục IV.Tính trục 4.1.Tính sơ đường kính trục 4.2.Xác định lực tác dụng lên trục bánh 4.3.Xác định sơ khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 4.3.1 Với trục I 4.3.2.Với trục II 4.5.Tính thiết kế trục 4.5.1.Tính sơ trục II 4.5.2.Tính chi tiết trục I 4.6.Kiểm nghiệm trục I theo độ bền mỏi V.Tính chọn kiểm nghiệm ổ lăn 5.1.Chọn ổ lăn cho trục II 5.2.Chọn ổ lăn cho trục I 5.2.1.Chọn loại ổ lăn 5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn 5.2.3.Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn 5.2.4.Lực dọc trục hướng tâm sinh ổ 5.2.5.Tính tỷ số 5.2.6.Tính tải trọng quy ước, tải trọng tương đương ổ bi đỡ chặn 5.2.7.Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả tải động 5.2.8.Kiểm nghiệm theo khả tải tĩnh Phần : Kết cấu vỏ hộp I.Vỏ hộp 1.1.Tính kết cấu vỏ họp 1.2.Kết cấu nắp hộp II.Tính tốn thíêt kế chi tiết khác 2.1.Kết cấu chi tiết chuyển động 40 2.2.Kết cấu ổ ống lót 2.3.Cửa thăm 2.4.Nút thơng 2.5.Nút tháo dầu 2.6.Kiểm tra mức dầu 2.7.Chốt định vị 2.8.Ống lót nắp ổ 2.9.Bu lơng vịng III.Bơi trơn điều chỉnh ăn khớp 3.1.Bôi trơn hộp giảm tốc 3.2.Bôi trơn hộp 3.3.Điều chỉnh ăn khớp IV.Bảng thống kê kiểu lắp dung sai 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1-Tinh t t toan t tc ̃ thiêt c tckê hêc dân đông khi, tâp 1[TK1], tâp 2[TK2] – Trinh –nLê Văn Uyên c Chât t t Nhà xuât bann giaó ducc – 1999 2-Chi tiêt Trong Hiêp, nha xuât ban giao duc t tmay, c c tâp 1, ̃ tâp c c 2[3] ̀ t n– tNguyên c 3-Hướng dân ̃ ̀ lam ̀c bai tâp dung t ̃ sai c ̀– Ninh Đức Tôn – Nguyên Trong Hung Trường Đaic Hoc c t Bachc Khoa Hà Nơi, năm 2000 4-B tâpc kĩ thṭ đo Ninh Đức Tôn, Nguyên Thị Câm Tu t Nguyên ̃ c ̀ Trong ̃ n Hung, t t Nhà xuât bann giaó ducc 42 ... (N.mm) 79,12 3.4 Bảng thơng số động học Từ kết tính tốn ta có bảng sau: Trục Thơng số T.S truyền Động I II Công tác Trục Thông số PHẦN TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH Các thơng... tiết: Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh với ∆ ≥ ( 1,2). = (1 1,2)7 = 8,4 mm II.TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT KHÁC 2.1.Kết cấu chi tiết chuyển động D0 D di... IV .Tính trục 4.1 .Tính sơ đường kính trục 4.2.Xác định lực tác dụng lên trục bánh 4.3.Xác định sơ khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 4.3.1 Với trục I 4.3.2 .Với trục II 4.5 .Tính thiết kế trục 4.5.1.Tính