Thiết kế truyền động đai thang

Đồ án Thiết kế truyền động đai thang

Phần 1 Chọn động cơ dẫn động hệ thống Tính toán động học.

Thiết kế truyền động đai thang

I Chọn động cơ điện:

1 Cơ sở tính toán chọn động cơ điện :

Động cơ điện gồm

+ 1 pha: Hiệu suất thấp, trong công nghiệp ít dùng

+ 3 pha: Trong công nghiệp hay dùng, gồm 2 loại :

Động cơ 3 pha không đồng bộ: gồm 2 kiểu :

+ Roto dây quấn: kích thớc lớn, vận hành phức tạp

+ Động cơ điện không đồng bộ 3 pha rô to ngắn mạch có u điểm kết cấu đơn giản dễ bảo quản , giá thành thấp làm việc tin cậy có thể mắc trực tiếp vào dòng 3 pha không cần biến đổi dòng điện

Ta chọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rô to ngắn mạch

2.Xác định công suất cần thiết của động cơ :

1

i

i i lv

td

t

t T

T P

Trong đó: ηđ: Hiệu suất đai

ηh : Hiệu suất của hộp

Ta chọn : ηđ = 0.95

Từ công thức : ηt = η2

o l ηbrt .ηđ

Trong đó : ηo l : Hiệu suất của ổ lăn

ηbrt : Hiệu suất của bánh răng

*nI = n®c / u® =1445 / 1.475 = 980 (v/ph)

*TI = 9,55 106 PI/nI = 9,55 106 .4.59 / 980 = 0.0447.106 (Nmm)

b C«ng suÊt trôc II

*PII = PI ηbrt

= 4.59 0,97 = 4.45 (kw)

*nII = nI/uh = 980 / 2.8 = 350 (v/ph)

*TII = 9,55 106 PII/nII = 9.55 106 4.45 / 350 = 0.1214.106 (Nmm)LËp b¶ng th«ng sè

iii - Thiết kế bộ truyền động đai hình thang

2.3 Chiều dài đai L

Từ khoảng cách trục ta tính đợc chiều dài đai L

L = 2a +∏(d1+ d2/ 2)+(d2-d1)2/4a = 2 336+3,14 (180+280)/2+(280-180)2/4.336 = 1401 (mm)

0 0

k p

α

0

1

=Ζ

4 Xác định kích thớc bánh đai

Chiều rộng bánh đai

Theo CT 4.17 : B = (Z-1)t+2 e

Tra bảng 4 -21 chọn : e = 12.5 ⇒ B = 2 12.5 = 25 (mm) Đờng kính ngoài bánh đai, theo bảng 4 -21 có : h0= 4.2

K P

α

7800

Phần 2 Tính toán thiết kế hộp giảm tốc

Trong đó: C -Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay (C = 1)

ni- Số vòng quay trong 1 phút của bánh răng

ti- Tổng số giờ làm việc của bánh răng : 16000 h

NHE 2=

i

i i

t

t T

t t u

3

max 1

1

YS: Hệ số xét đến độ nhậy của vâtl liệu đối với tập chung ứng suất

KXF: Hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ bền uốn

SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

σFlim: ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở

u

K T

Tính lại góc nghiêng

⇒ cosβ = m(z1+z2)/2aw

= 1.25(51+142)/2.125 = 0,965

⇒ β = arc cos0,965 = 15,2 = 1502’

5./Kiểm nghiêm độ bền tiếp xúc

Theo bảng 6 -33 ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

2 1

2

w w

H H

M H

ud b

u k T z z

Với V = 3,18 (m/s) theo bảng 6 -13 ta dùng cấp chính xác 9

Theo bảng 6-14 ta dùng cấp chính xác 9 và V< 5 m/s ⇒ kH α = 1,16 theo CT 6-42

2

bwudw

u k T

H

+Ζ

ΖΖ

T1 F F1

2 Κ ΥεΥβΥ

=471,721 Mpa < [σHmax]

σF1max = σF1.T1max/T1=256,713 Mpa< [σF1max]

σF2max = σF2.T1max/T1=255,294 Mpa < [σF2max]

§ñ søc bÒn uèn khi qu¸ t¶i

8./C¸c th«ng sè cña bé truyÒn

mức dầu thấp nhất là ngập chân răng bánh lớn cao nhất không quá 1/3 bán kính vòng đỉnh răng bánh lớn loại dầu đợc chọn dựa vào độ nhớt theo bảng 18-11 ta chọn độ nhớt bôi trơn

D0 - §êng kÝnh vßng trßn qua t©m c¸c chèt cña khíp nèi

Ti - M«men xo¾n trªn trôc b¸nh i(Nmm)

Dw1- §êng kÝnh vßng l¨n b¸nh 1

β - Gãc nghiªng vßng r¨ng

αtw - Gãc ¨n khíp

Phần III:tính toán Thiết kế trục

k1 : là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

k2: khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp

k3 : khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ

hn: chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

*Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực

10y

r11 11x

11y

R

F R

32292

11

12 13 l

l l

* ΣM0 =FY13..l13 – FY12.l12 + FlY11.l11 + Fz13.dw1/ 2 = 0

30y 31x

31y t34

l

l F l

=(420,339.139-1398,41.43)/86= -19,82(N)

*ΣFx = -Flx20 + Flx21 + Fx22-Fx23 = 0

⇒ Flx20 = 1398,41-19,82-420,339 = 958,251 (N)

c./ Xác định mômen tơng đơng và tính gần đúng đờng kính các đoạn trục

Mômen tơng đơng xác định theo thuyết bền 3 CT 10.15 và 10.16

d22 = 45 (mm) ; d23 = 30 (mm)

d./ Định kết cấu trục

Dựa theođờng kính các tiết diện trục vừa tính đợc và chiều dài tơng ứng đồng thời chú ý

đến các yêu cầu về lắp ghép là dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục và công nghệ là

đảm bảo độ chính xác và thuận tiện khi gia công để quyết định kết cấu trục ta có kết cấu trục nh hình vẽ trên

4./Kiểm tra điều kiện bánh răng liền trục

Để chế tạo bánh răng liền trục yêu cầu phải thoả mãn đk sau : X ≤ 2.5 (mm) đối với bánh răng hình trụ trong đó X là khoảng cách từ chân răng tới rãnh then trong trờng hơp này ta có

Trục I - Biết đờng kính vòng đáy bánh răng 1 : df1 = 62,937 (mm)

Biết đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng : d13 = 35(mm)

theo bảng 9 -1a thì chiều xâu rãnh then trên lỗ (trên bánh răng) là 2,8 (mm)

[σd] - ứng suất dập cho phép (Mpa) chọn [σd] = 150

[τc] - ứng suất cắt cho phép (Mpa) chọn [τc] = 60Mpa

*ứng suất dập và cắt

Tại tiết diện 12:

6./Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Trục đợc kiểm nghiệm về độ bền mỏi theo CT 10.19

dj j k

S

σσ

σ

σ σ

σ

Ψ +

mj aj

dj j k

S

ττ

τ

τ τ

j

d

t d bt d w

232

2 1 1

j

d

t d bt d w

216

2 1 1 3 0

−

−Π

=

Ψσ , Ψτ - hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

kx -hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuọc vào phơng pháp gia công

Vậy với [S] = 1,5 ữ 2,5 và theo kết quả tính toán ở trên ta thấy trục đảm bảo độ bền mỏi

7./Kiểm nghiệm về trục quá tải

Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

Công thức kiểm nghiệm có dạng : σtd = σ 2 + 3 τ 2 ≤[ ]σ

Trong đó : max3

1,

M,T- mômen tơng đơng lớn nhất và mômen xoắn tại tiết diện nguy hiểm

A,Trục I : tiết diện nguy hiểm là tiết diện 12,10 và 13

Tại tiết diện 12:

Mmax= 26899,185 ; T max= 0,46.105(Nmm)

⇒ σ10 =26899,185/0,1.303=9,96

τ10 = 0,46.1058,52/0,2 (30)3 = 8,52(Mpa)

⇒ σtđ10 = 17,8<[σ] = 272 (Mpa)

Tại tiết diện 13:

Mmax= 30013,052 (Mpa) ; T max= 0,46.105(Nmm)

⇒ σ13 =7

τ13 = 0,46.105/0,2 (35)3 = 5,36(Mpa)

⇒ σtđ13 = 11,62<[σ] = 272 (Mpa)

Vậy trục I thoả mãn đk quá tải

B,Trục II: tiết diện nguy hiểm là tiết diện 21,23 và 22

Tại tiết diện 21:

Mmax= 22277,967(Mpa) ; T max= 0,124.106(Nmm)

⇒ σ21 =5,2

τ21 = 0,124.106/0,2 (35)3 = 14,5(Mpa)

⇒ σtđ21 = 25,6<[σ] = 272 (Mpa)

Tại tiết diện 23:

Mmax= 0 (Mpa) ; T max= 0,124.106(Nmm)

⇒ σ23 =0

τ23 = 0,124.106/0,2 (30)3 = 22,963(Mpa)

⇒ σtđ23 = 39,77<[σ] = 272 (Mpa)

Tại tiết diện 22:

Mmax= 50293,243 (Mpa) ; T max= 0,124.106(Nmm)

2./Chọn sơ bộ loại ổ lăn và kích thớc ổ

Xét tỉ số Fz13/Frmin(Frmin là 1 trong 2 giá trị nhỏ nhất của Fr10 và Fr11)

⇒ FZ13/Fr11 = 379,94/704,732 = 0,539 > 0,3 chon ổ bi đỡ chặn cho trục I

ta có đờng kính ngõng trục I : d = 30 (mm) theo bảng P2.12(T264) chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp kí hiệu 46306 có:

d=30(mm); b=19(mm); C = 25,6(KN)

Xét tỉ số Fz13/c0 = 379,94/18170 = 0,021 theo bảng 11.4 (T215) ta lấy e = 0,34

Fz13/VFr10 = 379,94/1.1193,125 = 0,32 < e = 0,34

(V = 1 vì vòng quay trong)

Theo bảng 11-4 chọn : X0 = 1 ; Y0 =0

FZ13/VFr 11 = 0,54 > e = 0,34 Theo bảng 11-4 chọn : X1 = 0,45 ; Y1 = 1,62

Đối với ổ bi đỡ chặn theo CT 11.3: Q=(X.V.Fr+Y.Fa).Kđ.Kt

Trong đó: kt , kđ là hệ số ảnh hởng của nhiệt độ

3./ Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh

Vì ta có Q0 > Q1 nên ta kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh cho Q0

Điều kiện kiểm nghiệm có dạng :

Q0 = max(X0Fr + Y0Fa ; Fr)

= max(1.1193,125+0 ; 1193,125)

= 1193,125 (N) = 1,193(KN) < C0= 18,17(KN) Vậy trục I thoả mãn điều kiện

Fr21= F x21 +F y21 =144,559

2./Chọn sơ bộ loại ổ lăn và kích thớc ổ

Xét tỉ số FZ22/Frmin(Frmin là 1 trong 2 giá trị nhỏ nhất của Fr20 và Fr21)

⇒ FZ22/Fr21 = 379,94/144,559 = 2,63 > 0,3 chon ổ bi đỡ chặn cho trục II

ta có đờng kính ngõng trục II : d = 45 (mm) theo bảng P2.12(T264) chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp kí hiệu 46309 có:

d = 45(mm); b = 25(mm); C = 48,10(KN)

Xét tỉ số FZ22/C0 = 379,94/37700 = 0,01 theo bảng 11.4 (T215) ta lấy e = 0,34

FZ22/VFr 20 = 379,94/1.1169,61 = 0,325 < e = 0,34(V = 1 vì vòng quay trong)

Theo bảng 11-4 chọn: X0 = 1 ; Y0 =0

FZ22/VFr 21 = 2,63 > e = 0,34 Theo bảng 11-4 chọn : X1 = 0,45 ; Y1 = 1,81

Đối với ổ bi đỡ chặn theo CT 11.3: Q=(X.V.Fr+Y.Fa).Kđ.Kt

trong đó kt , kđ là hệ số ảnh hởng của nhiệt độ kt = 1 , kđ = 1,2 (vì va đập vừa)

3./ Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh

Vì ta có Q0 > Q1 nên ta kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh cho Q0

Điều kiện kiểm nghiệm có dạng :