THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN.

Với bánh răng trụ răng nghiêng,theo 6.12[2]trang 95 Thỏa mãn điều kiện Ứng suất quá tải cho phép: 3.3 Tính toán cặp bánh răng cấp chậm 3.3.1.Xác định khoảng cách trục Trong đó: +:Bánh r

MỤC LỤC

Lời nói đầu………Page 2

1.Xác định công suất động cơ và

phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động……….Page 32.Thiết kế bộ truyền xích……… Page 63.Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng nghiêng……….…Page 124.Tính toán thiết kế trục……… ….Page 29

5 Tính toán ổ lăn và nối trục……… Page 49

6 Chọn thân máy,bulông và các chi tiết phụ khác……… Page 547.Dung sai lắp ghép……… Page 54

Tài liệu tham khảo……… Page 57

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việcrất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rấtcần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Hưởng ứng tinh thần trên, em đã cố gắng vận dụng những kiến thức về thiết kế để hoàn thành việc thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn Phương án được lựa chọn là hệ thống gồm: Một hộp giảm tốc bánh đồng trục, một bộ truyềnxích ống con lăn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Đăng Danh và các thầy cô Khoa

Cơ khí,cùng các bạn trong lớp CK08CD1 đã giúp em hoàn thành đồ án này

SVTH

Hồ Văn Thạch

1.Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.

1.1 Chọn động cơ.

Công suất động cơ được xác định tùy theo chế độ tải trọng và đặc tính làm việc của động cơ

*Công suất tương đương

*Hiệu suất của hệ thống

Với ηkn - hiệu suất khớp nối

ηol - hiệu suất một cặp ổ lăn

ηbr - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

ηx - hiệu suất bộ truyền xích

Trị số của các hiệu suất tra ở bảng 3.3 trang 88[1]

*Công suất cần thiết trên trục động cơ

*Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Với uhs=12;ux=2 là giá trị ta chọn ban đầu

Chọn tỉ số truyền ban đầu theo bảng 3.2 trang 88[1].

Với điều kiện chọn động cơ điện như sau:

Từ Pđc và nsb ta chọn động cơ điện 3 pha không đồng bộ với các thông số nhưsau:

Kiểu động cơ:4A132M4Y3,11kW,vận tốc quay 1458vg/ph

Chọn động cơ theo bảng P1.3 trang 236[2]

1.2 Phân bố tỉ số truyền

*Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động

Trong đó: -u1:Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp nhanh

-u2:Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp chậm

*Moment trên các trục

*Đặc tính kỉ thuât của bộ truyền

2.Thiết kế bộ truyền xích

* Các thông số ban đầu

2.1.Chọn loại xích ống con lăn 1 dãy

2.2.Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích dẫn theo công thức

Để xích mòn đều nhằm tăng thời gian sử dụng,ta nên chọn số răng đĩa

xích là số lẻ,và tra bảng 5.4[2]trang 80.Vậy chọn z1=25 răng

2.3.Xác định số răng đĩa xích lớn và tính lại tỷ số truyền

Với điều kiện z2zmax=120(đối với xích con lăn).Chọn z2=65 răng

Tỷ số truyền của bộ truyền xích được tính lại

2.4.Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K và các hệ số K z ,K n Chọn

số dãy xích và hệ số K x

Theo công thức 5.4[2] trang81,ta có

Trong đó:

+K0 –Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền

K0=1:Đường nối hai tâm đĩa xich lệch so với đường nằm ngang từ 0o đến 60o.+Ka – Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

Ka=1:Khoảng cách trục a=(3050)pc.Chọn a =40

+Kđc – Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

Kđc=1:Vị trí được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích

+Kbt – Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn

Kbt=1:Bôi trơn nhỏ giọt

Kđ – Hệ số tải trọng động,kể đến tính chất của tải trọng

Theo bảng 5.8[2] trang 83,bước xích pc vừa chọn thỏa mản pcpmax để hạnchế ảnh hưởng có hại của va đập đối với bộ truyền.

2.6.Tính toán và kiểm nghiệm bước xích p c

Theo 5.26[1]trang 183:

Vậy pc đã chọn thỏa mãn yêu cầu

2.7.Tính toán các thông số của bộ truyền xích.

*Vận tốc trung bình của xích,theo 5.10[1] trang 175

*Lực vòng có ích,theo 5.23[1]trang 182

2.8.Chọn khoảng cách trục sơ bộ

*Số mắt xích,theo 5.8[1]trang 175

*

Ta chọn X=126 mắt xích.

*Tính lại khoảng cách trục,theo 5.9[1]trang 175

Để bộ truyền xích có độ chùng bình thường,ta giảm khoảng cách trục mộtđoạn Chọn

Q:Tải trọng phá hủy cho phép,tra bảng5.2[2]trang 78,Q=127kN=127000N

F1:Lực căng trên nhanh căng.Theo 5.18[1]trang 177,lấy F1=Ft=4580,09N

Fo:Lực căng xích ban đầu,bằng trọng lượng nhánh xích tự do,theo

5.17[1]trang 177.

Với Kf:Hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích.Kf=6 khi xích nằm ngang a:Chiều dài của đoạn xích tự do,a1,436m.

g:gia tốc trọng trường,g=9,81m/s2

qm:khối lượng của một mét xích,qm=5,5kg/m

Fv:Lực căng do lực ly tâm gây ra

2.11.Tính toán các lực tác dụng lên trục

Theo 5.19[1]trang 177,và Km=1,15 do xích nằm ngang

2.12.Đường kính của đĩa xích

*Bánh răng chủ động:

+Đường kính vòng chia của đĩa xích dẫn,theo 5.1[1]trang 173

+Đường kính vòng ngoài đĩa xích dẫn,theo 5.2[1]trang 173

*Bánh răng bị động:

+Đường kính vòng chia của đĩa xích bị dẫn,theo 5.1[1]trang 173

+Đường kính vòng ngoài đĩa xích bị dẫn,theo 5.2[1]trang 173

2.13.Bảng thông số của bộ truyền xích:

Từ các thông số ban đầu,ta chọn vật liệu cho các bánh răng như sau

+Bánh răng nhỏ:Thép 45 tôi cải thiện HB241…285,với .Tra theo bảng

Zv:Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

KxH:Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

SH:Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc,tra bảng 6.2[2] SH=1,1

:Ứng suất tiếp xúc cho phép với ch kỳ cơ sở

Bánh răng nhỏ:

Bánh răng lớn:

KHL:Hệ số tuổi thọ,xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế

độ trọng của bộ truyền.Theo 6.3[2]trang 93.

mH:Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc,mH=6

NOH:Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp

Vì NHE2NHo2,NHe2NHO1 nên lấy KHL1=KHL2=1

Với do tính toán thiết kế ban đầu.Vậy ta có ứng suất tiếp xúc cho phép:

*Ứng suất uốn cho phép Theo 6.2[2]trang 91

Trong đó:

YR:ỵHệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Ys:Hệ số xét đến độ nhay của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KxF:Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Với tính toán thiết kế ban đầu:

:Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở.Theo bảng 6.2[2]trang

94

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

SF:Hệ số an toàn khi tính ứng suất uốn.Theo bảng 6.2[2]trang 94 SF=1,75

KFC:Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải,KFC=1 khi đặt tải một phía

KFL:Hệ số tuổi thọ,xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tảitrọng

Với:

mH:bậc của đường cong mõi khi thử về uốn.mH=6

NFO:Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.NFO=4.106

Vì KFE1KFO1,và KFE2KFO2 nên lấy KFL1=KFL2=1

Với bánh răng trụ răng nghiêng,theo 6.12[2]trang 95

Thỏa mãn điều kiện

Ứng suất quá tải cho phép:

3.3 Tính toán cặp bánh răng cấp chậm

3.3.1.Xác định khoảng cách trục

Trong đó:

(+):Bánh răng tiếp xúc ngoài

(-):Bánh răng tiếp xúc trong

Ka:Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại

răng.Theo bảng 6.5[2]trang 96,Ka=43MPa1/3

T2:moment xoắn trên trục chủ động,T2=217937,59Nmm

=0,4;

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về tiếp xúc theo bảng 6.7[2].

:Ứng suất tiếp xúc cho phép,

Chọn theo tiêu chuẩn:aw1=180mm

3.3.2.Xác định các thông số ăn khớp

*Xác định môđun

Theo bảng 6.8[2]trang 99,chọn m theo tiêu chuẩn m=3mm.

*Xác định số răng,góc nghiêng răng và hệ số dịch chỉnh

Tính lại góc nghiêng răng:

Không cần phải dịch chỉnh cho bánh răng

3.3.3.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Phép tính kiểm nghiệm nói chung được tiến hành khi biết thông số của bộ truyền và điều kiện làm việc của chúng

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền:

Nên

KH:Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó:

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về tiếp xúc theo bảng 6.7[2].

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

Vậy bánh răng thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.

3.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Trong đó:

T1:moment xoắn trên bánh chủ động,T1=Nmm

KF:Hệ số tải trọng khi tính về uốn

Thỏa mãn điều kiện

Vậy bánh răng thỏa mãn điều kiện bền uốn

3.3.5.Kiểm nghiệm quá tải

Trong đó:

Nên

Thỏa mãn điều kiện

Kết luận:Cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn độ bền tiếp xúc,độ bền

uốn và quá tải

3.3.6 Các thông số của bộ truyền cấp chậm,theo bảng 6.11[2]trang 104.

Góc prôfin răng Góc ăn khớp

Hệ số trùng khớp ngang

3.4 Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh

3.4.1.Xác định khoảng cách trục,và các thông số ăn khớp

Tất cả các thông số của bộ truyền going như cấp chậm chỉ thay hệ số

=0,36.Tính lại

Tính lại các điều kiện bền:

3.4.3.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Phép tính kiểm nghiệm nói chung được tiến hành khi biết thông số của bộ truyền và điều kiện làm việc của chúng

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền:

Nên

KH:Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó:

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về tiếp xúc theo bảng 6.7[2].

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

Thỏa mãn điều kiện:

Vậy bánh răng thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Trong đó:

T1:moment xoắn trên bánh chủ động,T1=68415,47Nmm

KF:Hệ số tải trọng khi tính về uốn

Thỏa mãn điều kiện

Vậy bánh răng thỏa mãn điều kiện bền uốn

3.3.5.Kiểm nghiệm quá tải

Trong đó:

Nên

Thỏa mãn điều kiện

Kết luận:Cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn độ bền tiếp xúc,độ bền

uốn và quá tải

3.4.6 Các thông số của bộ truyền cấp nhanh,theo bảng 6.11[2]trang 104.

Đường kính đỉnh răng,mm da1=88,28;da2=283,33Đường kính đáy răng,mm df1=74,78;df2=269,83Góc prôfin gốc

Góc prôfin răng Góc ăn khớp

Hệ số trùng khớp ngang

3.5 Kiểm tra điều kiện bôi trơn và kiểm tra sai số tỉ số truyền

*Vì hộp giảm tốc đồng trục nên điều kiện bôi trơn được thỏa

*Tính lại tỉ số truyền:

ubd=2,6.3,35.3,35=29,18

utt=2,6.3,37.3.37=29,53

Sai số của tỉ số truyền trong điều kiện cho phép

4.Tinh toán thiết kế trục

4.1.Chọn vật liệu

Chọn thép 45 có:

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

*Sơ đồ tính của hộp giảm tốc hai cấp đồng trục.

*Chiều dài mayơ

Theo bảng 10.2[2]trang 189,chọn chiều rộng ổ bo1=19;bo2=23;bo3=29

Theo bảng 10.3[3]trang 189,chọn các trị số khoảng cách:

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của vỏ hộp và giữacác chi tiết quay.k1=12mm.

Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp k2=10mm

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15mm

Chiều cao nắp ổ và bulông hn=15mm

+Chiều dài mayơ nữa nối khớp

+Chiều dài mayơ bánh răng trụ trục I

+Chiều dài mayơ bánh răng trục II

+ Chiều dài mayơ bánh răng trục III

+ Chiều dài mayơ đĩa xích trục III

4.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

Chọn dB theo tiêu chuẩn của ổ lăn,dB= 30mm.

Chọn dC=35mm do có tính đến rảnh then

*Biểu đồ moment M x ,M y ,T(Nmm)của trục I:

4.4.2 Xác định trục II

*Lực tác dụng lên trục

4.4.3 Xác định trục III

*Lực tác dụng lên trục

Theo phần 2,ta có:

Ta có:

Chọn dB =60mm.

Chọn dC=55mm theo tiêu chuẩn của ổ lăn

*Biểu đồ moment M x ,M y ,T(Nmm)của trục III:

4.4.4 Bảng liệt kê đường kính các trục

Tiết diện A Tiết diện B Tiết diện C Tiết diện D

Tiết diện

Đườngkính trục

Tiết diệnbxh

C.s trên trục Chiều dài lTrên trục t1 Trên lỗ

Tra bảng 9.5[2]trang 178,ta có:

với vật liệu làm then bằng thép C45,tải va đập nhẹ

Các then đều thỏa mãn điều kiện bền

4.6 Kiểm nghiệm trục tại các tiết diện nguy hiểm

Đối với trục quay,theo 10.22[2] trang 196

Theo 10.25[2] tr197 thì Với Kx=1,06(theo bảng 10.8[2] trang 197)

Ky=1,4(theo bảng 10.9[2]tr197)

theo 10.10[2]tr198

Theo 10.11[2] tr198,.Chọn kiểu lắp h6

Nên

Ta có:

Trong đó:

theo 10.23[1]tr196 theo bảng 10.7[2]tr197

Vậy tiết diện 1B thỏa mãn điều kiện bền mõi

*Tiết diện 1C:

Theo 10.19[2]trang 195,ta cần:

Trong đó:

+:Hệ số an toàn cho phép,+:Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

Đối với trục quay,theo 10.22[2] trang 196

Theo 10.25[2] tr197 thì Với Kx=1,06(theo bảng 10.8[2] trang 197)

theo 10.23[1]tr196 theo bảng 10.7[2]tr197.

Vậy tiết diện 1C thỏa mãn điều kiện bền mõi

4.6.2 Kiểm tra trục II

Tiến hành tương tự như khi kiểm tra trục I

Tiết diện 2B:

Tiết diện 2C:

Vậy trục II thỏa mãn điều kiện bền mõi

4.6.2 Kiểm tra trục III

Tiết diện 3B:

Tiết diện 2C:

Vậy trục III thỏa mãn điều kiện bền mỏi

5 Tính toán ổ lăn và nối trục

5.1 Tính toán ổ lăn

5.1.1 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục I

Lực dọc truc:

Lực hướng trục:

Ta chọn ổ lăn theo ổ tại D,ổ tại B lấy giống như ổ tại D

Vậy chọn ổ đỡ 1 dãy cỡ trung có các thông số như sau

Ký hiệu ổ d,mm D,mm B,mm r,mm Dk bi,mm C,kN Co,kN

*Kiểm nghiệm ổ:

*điều kiện tải trọng động:

Tra bảng 11.4 [2] trang 215 chọn e=0,22.Vì nên chọn X=1,Y=0.

Với chế độ làm việc trung bình,chọn KHE=0,25,ta có:

Tuổi thọ tương đương của ổ :

Thời gian tính bằng triệu vòng qua

Vậy

 ổ thỏa mãn điều kiện làm việc tải trọng động

*Điều kiện tải trọng tỉnh:theo 11.19 [2] trang 221

Với hệ số Xo,Yo tra theo bảng 11.6[2] trang 221.

Kết luận:Ổ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc

5.1.2 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục II

Lực dọc truc:

Lực hướng trục:

Ta chọn ổ lăn theo ổ tại D,ổ tại A lấy giống như ổ tại D

Vậy chọn ổ đỡ 1 dãy cỡ trung có các thông số như sau

Ký hiệu ổ d,mm D,mm B,mm r,mm Dk bi,mm C,kN Co,kN

*Kiểm nghiệm ổ:

*điều kiện tải trọng động:

Tra bảng 11.4 [2] trang 215 chọn e=0,22.Vì nên chọn X=1,Y=0.

Với chế độ làm việc trung bình,chọn KHE=0,25,ta có:

Tuổi thọ tương đương của ổ :

Thời gian tính bằng triệu vòng qua

Vậy

 ổ thỏa mãn điều kiện làm việc tải trọng động

*Điều kiện tải trọng tỉnh:theo 11.19 [2] trang 221

Với hệ số Xo,Yo tra theo bảng 11.6[2] trang 221.

Kết luận:Ổ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc

5.1.3 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục III

Lực dọc truc:

Lực hướng trục:

Ta chọn ổ lăn theo ổ tại C,ổ tại A lấy giống như ổ tại C.

Vậy chọn ổ đỡ 1 dãy cỡ trung có các thông số như sau

Ký hiệu ổ d,mm D,mm B,mm r,mm Dk bi,mm C,kN Co,kN

*Kiểm nghiệm ổ:

*điều kiện tải trọng động:

Tra bảng 11.4 [2] trang 215 chọn e=0,19.Vì nên chọn X=1,Y=0.

Với chế độ làm việc trung bình,chọn KHE=0,25,ta có:

Tuổi thọ tương đương của ổ :

Thời gian tính bằng triệu vòng quay

Vậy

Ổ vừa chọn thõa mãn điều kiện tải trọng động

*Điều kiện tải trọng tỉnh:theo 11.19 [2] trang 221

Với hệ số Xo,Yo tra theo bảng 11.6[2] trang 221.

Kết luận:Ổ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc

5.2 Tính toán khớp nối trục

Ta sử dụng nối trục vòng đàn hồi với các thông số như sau

Các kích thước trên theo hình 16-6[3] trang 67.

Kiểm nghiệm điều kiện bền vòng đàn hồi

Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

Điều kiện sức bền của chốt

Trong đó: trang 70[3]

Vậy vòng đàn hồi đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc

6 Chọn thân máy,bulông và các chi tiết phụ khác

Vỏ hộp bao gồm thành hộp,nẹp,gân,mặt bích,gối đỡ…Ta lần lượt thiết kế cho từng bộ phận

Theo bảng 18-1[3] trang 85

Chiều dày nắp hộp(mm)

Chiều dày gân tăng cứng(mm) Chọn e= 10

-Các vị trí lắp ghép bánh răng dùng kiểu lắp H7/k6,các vị trí ổ lăn dùng k6

Trục cấp nhanh

Bánh răng chủđộng cấpnhanh.d=35

Trục cấp chậm

+2Bánh răng trên

trục cấpchậm.d=60

0

-Dung sai then

Lắp ghép then theo hệ thống trục.trên trục H9/h9,trên bạc D10/h9

Kích thước

then bxh

Sai lệch giới hạn chiều rộng

rãnh then,mm Sai lệch giới hạn chiều

sâu rãnh then,mmTrên trục H9 Trên bạc D10

Tài liệu tham khảo 1.Cơ sở thiết kế máy-Nguyễn Hữu Lộc-Nhà xuất bản đại học quốc gia