Đang tải... (xem toàn văn)
- hiệu suất ổ lăn được che kín: ηo.l=0,99 - hiệu suất truyền của một cặp bánh răng được che kín: ηbr=0,97 - hiệu suất nối trục đàn hồi: ηk=0,98 - hiệu suất xích để hở: ηxích = 0,92
I Tính toán hệ dẫn động 1.1 Chọn động cơ 1.1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ Công thức xác định P ct = . 1000 F v = 7750.0,52 1000 =4,03 Kw Hiệu suất hệ dẫn động: η=∏ η i mi Theo sơ đồ đề bài cho: η=∏ η i mi = η xích . η o.l m . η br k . η k m: số cặp ổ lăn,m=4 k: số cặp bánh răng,k=2 Tra bảng 2.3 được các hiệu suất: - hiệu suất ổ lăn được che kín: η o.l =0,99 - hiệu suất truyền của một cặp bánh răng được che kín: η br =0,97 - hiệu suất nối trục đàn hồi: η k =0,98 - hiệu suất xích để hở: η xích = 0,92 Vậy hiệu suất của toàn bộ hệ thống: η = η xích . η o.l 4 . η br 3 . η k =0,92.0,99 4 .0,97 2 .0,98=0,81 Công suất tương đương của động cơ: P td = ct P η = 4,03 0,81 =4,98 Kw 1.1.2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ Chọn sơ bộ tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống là U sb . Theo bảng 2.4 ( trang 21 ), truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc hai cấp. Bộ truyền ngoài bằng xích. U sb =U sbh .U sbx =12.3=36 số vòng quay của trục xích tải: n lv = 60000. . v z p = 60000.0,52 9.100 =34,67 vg/ph Trong đó: V: vận tốc xích tải Z: số răng đĩa xích P: bước xích tải Số vòng quay sơ bộ của động cơ: U sbdc =n lv .U sb =34,67.36=1248,12 vg/ph Chọn động cơ: P tđ ≤ P dc ; n dc ≈ n sbdc ; Tmm T ≤ Tk Tdn ; Ta có: P tđ = 4,98 Kw; n sbdc = 1248,12 vg/ph; Tmm T =1,4 Theo bảng phụ lục P1.3 ta chọn đông cơ là: 4A112M4Y3 Có các thông số: P dc =5,5 Kw; n dc =1425 vg/ph; Tk Tdn =2,0 1.2 Phân phối tỷ số truyền. tỷ số truyền chung: u c = dc lv n n = 1425 34,67 =41,10 chọn u x =3,125 suy ra: u hộp = 41,10 3,125 =12 ta có: u h =u 1 .u 2 trong đó: u 1 : tỷ số truyền cấp nhanh u 2 : tỷ số truyền cấp chậm Mặt khác ta lại có: u 1 =(1,2÷1,3).u 2 chọn u 1 =4 u 2 =3 Tính lại u xích : u x = 1 2 u .u c u = 41,10 4.3 =3,43 1.3 Xác định số vòng quay trên các trục P ct =4,03 kw P III = ct o.l x ch P . í η η = 4,03 0,99.0,92 =4,42 kw P II = o.l P . III br η η = 4,42 0,99.0,97 =4,60 kw P I = o.l P . II br η η = 4,60 0,99.0,97 =4,79 kw P dc = o.l P . I k η η = 4,79 0,99.0,98 =4,94 kw; 1.3.1 Số vòng quay trên các trục. n dc =1425 vg/ph n I = n dc =1425 n II = I 1 n u = 1425 4 = 365,25 vg/ph n III = 2 II n u = 365,25 3 = 118,75 vg/ph n lv = III xich n u = 118,75 3,43 = 34,67 vg/ph 1.3.2 Mômen trên các trục động cơ ( I,II,III) của hệ dẫn động. T dc =9,55.10 6 . dc dc P n =9,55.10 6 . 4,94 1425 =33106 Nmm T 1 = 9,55.10 6 . P n I I = 9,55.10 6 . 4,79 1425 =32101 Nmm T 2 =9,55.10 6 . P n II II = 9,55.10 6 . 4,60 356,25 =123312 Nmm T 3 = 9,55.10 6 . P n III III =9,55.10 6 . 4,42 118,75 =355461 Nmm T ct =9,55.10 6 . P n ct ct =9,55.10 6 . 4,03 34,67 =1110680 Nmm 1.4 Bảng kết quả tính: T r ục Thông số I II III trục công tác U Khớp nối u 1 =4 u 2 =3 u x =3,43 P (Kw) 4,94 4,79 4,60 4,42 4,03 n (vg/ph) 1425 1425 356,25 118,75 34,67 T (Nmm) 33106 32101 123312 355461 1110080 II Thiết kế bộ truyền xích 2.1 Các thông số đầu vào: Công suất trục chủ động 4,42 Kw Số vòng quay đầu vào 118,75 vòng/phút Tỷ số truyền 3,43 Góc nối tâm bộ truyền 0 0 Số ca làm việc 2 Đặc tính làm việc Va đập nhẹ Tải mở máy T mm = 1,4T 1 2.2 Chọn loại xích Do tải trọng nhỏ, số vòng quay thấp ⇒ chọn xích con lăn. 2.3 Xác định thông số bộ truyền Theo bảng 5.4 với u=3,43. Chọn số răng đĩa xích nhỏ: Z x1 =25 Số răng đĩa xích lớn Z x2 =Z x1 .u x =25.3,43=85,75< 120=Z max . Theo công thức 5.3 công suất tính toán: P t =p.k.k z .k n k z =25/Z 1 =1 k n =n o /n 1 =50/118,75=0,42 Theo công thức 5.4: k=k o. k a .k dc .k d .k c .k bt =1.1.1.1,2.1,25.1,3=1,95 Trong đó: k o =1, đường tâm của đĩa xích nằm ngang k a =1, chọn a=40p k dc =1, điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích k d =1,2 va đập nhẹ k c =1,25 bộ truyền làm việc 2 ca k bt =1,3 môi trường làm việc có bụi, ở chế độ bôi trơn II Do đó: p t =4,42.1,95.1.0,42=3,62 Kw Theo bảng 5.5 với n 01 = 50 vòng/ phút, chọn bộ truyền xích một dãy có bước xích: p=31,75 mm. thoả mãn điều kiện bền mòn p t < [p]=5,03 Kw Khoảng cách trục:a=40p=40.31,75=1270 mm Theo công thức 5.12 số mắt xích: x= 2a p + 0,5.(z 1 +z 2 ) + ( ) 2 1 2 2 z z .p 4 .a π − = = 80 + 0,5.(25+86) + ( ) 2 2 25 86 .31,75 4.3,14 .1270 − = 80 + 55,5 + 2,36 = 137,86 Lấy số mắt xích là 138 Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 a=0,25.p.{x c -0,5.(z 1 +z 2 )+ ( ) ( ) 2 2 c- 1 2 1 2 x 0,5. z z 2.[ z z / ] π − + − − } =0,25.31,75.{138-0,5.(25+86)+ ( ) ( ) 2 2 138 0,5. 25 86 2.[ 25 86 / ] π − + − − } =1272,31 mm Để xích không quá căng, giảm a một lượng Δa=0,003.a=3,82 mm do đó: a=1268,50 Số lần va đập của xích theo công thức 5.14 i= 1 1 z n 15.x = 25.118,75 15.138 =1,43 < [i] = 20 ( thoả mãn ) Kiểm nghiệm xích về độ bền: Theo 5.15 hệ số an toàn của xích S= Q/( k d .F t +F 0 +F v ) Theo bảng 5.2 tải trọng phá huỷ ứng với p=31,75 là Q=88500 N, khối lượng của 1m xích là q=3,8 kg. chọn k d =1,2 do Tmm=1,4T1 v= 1 1 z .p.n 60000 = 25.31,75.118,75 60000 =1,57 m/s F t = q.v 2 = 3,8.1,57 2 = 9,36 N F 0 = 9,81.k f .q.a=9,81.6.3,8,1,27=284 N Trong đó k f =6 ứng với bộ truyền nằm ngang S= ( ) 88500 1,2.2815 9,36 284+ + =24 Theo bảng 5.10 [s]=8,5. Kết luận: đảm bảo bền cho xích. 2.5 Đường kính đĩa xích Theo công thức 5.17 & bảng 13.4 d 1 =p/sin( π /z 1 )=31,75/sin(3,14/25)=253,45 mm d 2 =p/sinh( π /z 2 )=31,75/sin(3,14/86)=869,78 mm da 1 =p.[0,5+cotg( π /z 1 )]=31,75.[0,5+cotg(3,14/25)] =267,33 mm da 2 = p.[0,5+cotg( π /z 2 )]= 31,75.[0,5+cotg(3,14/86)] =885,07 mm r=0,5025.d 1 +0,05=0,5025.19,05+0,05=9,622 mm ( theo bảng 5.2 có d 1 =19,05 mm ) df 1 =d 1 -2r=253,45-2.9,62=234,21 mm df 2 =d 2 -2r=869,78-2.9,62=850,54 mm Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức: б H1 =0,47. ( ) 5 0,42. 2815.1 4,94 .2,1.10 262.1 + =457,9 Mpa F vd =13.10 -7 .n 1. p 3 .m=13.10 -7 .118,75.31,75 3 .1=4,94 Kr=0,42 E=2,1.10 5 Mpa A=262 mm 2 theo bảng 5.12 k d =1, xích 1 dãy Vậy ta dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất cho phép [б H ]=600 Mpa đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho đĩa 1. 2.6 Lực tác dụng lên trục Theo công thức 5.20: Fr=k x .F t =1,15.2815=3237 N với k x =1,15 do bộ truyền nằm ngang, hoặc bé hơn 40 0 2.7 Bảng kết quả tính: Các thông số Đĩa xích 1 Đĩa xích 2 Số răng Z 25 86 Đường kính vòng chia d(mm) 253,45 869,78 Đường kính vòng đỉnh răng d a (mm) 267,33 885,07 Đường kính vòng đáy răng d f (mm) 234,21 850,54 Bước xích p (mm) 31,75 Số mắt xích 138 Khoảng cách trục (mm) 1268,50 Hệ số an toàn S 24 Lực vòng F t (N) 2815 Lực tác dụng lên trục (N) 3237 III Tính bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc Các thông số: P I (kw) 4,79 n 1 ( vg/ph) 1425 P II (kw) 4,60 n 2 (vg/ph) 356,25 T I (Nmm) 32101 u 1 4 T II (Nmm) 123312 u 2 3 Thời gian phục vụ: l h =14000 giờ A. Phần tính toán chung. Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong các khâu thiết kế nên ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau. 3.1 Chọn vật liệu. Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241÷285 có б b1 =850 Mpa; б ch1 = 580 Mpa. Chọn HB1= 245 (HB). Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192…240 có б b2 =780 Mpa; б ch2 =450 Mpa. Chọn HB2=230 (HB). 3.2 Xác định ứng suất cho phép. [б H ]=( б 0 Hlim / S H ).Z R .Z V .K xH .K HL chọn sơ bộ: Z R .Z V .K xH =1 → [б H ]= б 0 Hlim .K HL / S H S H : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc; S H =1,1 б 0 Hlim : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở б 0 Hlim = 2.HB+ 70 suy ra: б 0 Hlim1 = 2.245+70=560 Mpa б 0 Hlim2 =2.230+70=530 Mpa б 0 Flim1 =1,8.245=441 Mpa б 0 Flim2 =1,8.230=414 Mpa K HL = H m HO HE N / N với m H =6 m H : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc. N HO : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: N HO =30.H 2,4 HB H HB : Độ rắn Brinen. N Ho1 =30.245 2,4 = 1,6.10 7 N Ho2 =30.230 2,4 =1,4.10 7 N HE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương: N HE = 60. j j c.n u i t ∑ ( ) 3 i 1 i ck T / T .t / t ∑ c: Số lần ăn khớp trong một vòng quay T i ;n i ;t i : Lần lượt là mômen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. N HE =60. 1 1 c.n u i t ∑ ( ) 3 i 1 i ck T / T .t / t ∑ N HE2 =60.1. 356,25 3 .14000.(1 3 .4/8+0,6 3 .3/8)=16,2.10 7 > N H02 =1,4.10 7 Do đó k HL2 =1 Suy ra: N HE1 > N H01 nên k HL1 =1. [...]... khớp atw (độ) Hệ số dịch chỉnh x Khoảng cách trục bộ truyền cấp nhanh Bánh nhỏ Bánh lớn 2 2 25 100 0,3 0,3 37,5 37,5 50 200 50 200 56 206 47 197 46,98 187,94 0 0 20 20 0,5 0,5 125 bộ truyền cấp chậm Bánh nhỏ Bánh lớn 2,5 2,5 31 93 0,4 0,4 62 62 77,5 232,5 77,5 232,5 82,5 237,5 71,25 226,25 72,82 218,48 0 0 20 20 0 0 155 Phần IV Tính toán và thiết kế trục 4.1 Thông số khớp nối trục đàn hồi Khớp nối trục... ⇒ atw=200 3.10 Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền Yêu cầu cần được đảm bảo: бH=ZM.ZH.Zε 3 2.T1.K H ( u m + 1) ≤ [бH] b w d w 2 u m ZM: Hệ số xét đến cơ tính vật liệu ZM= 274 Mpa1/3 ZH: Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng? kH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc bw: chiều rộng của vành răng , bw1= Ψ ba aw1=0,3.125=37,5 mm dw: đươờng kính vòng lăn của bánh răng nhỏ (bánh chủ động) dw=2 aw/(um+1)=2.125/(4+1)=50... 2.125 ⇒ atw=200 3.5 Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền Yêu cầu cần được đảm bảo: бH=ZM.ZH.Zε 3 2.T1.K H ( u m + 1) ≤ [бH] b w d w 2 u m ZM: Hệ số xét đến cơ tính vật liệu ZM= 274 Mpa1/3 ZH: Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng? kH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc bw: chiều rộng của vành răng , bw1= Ψ ba aw1=0,3.125=37,5 mm dw: đươờng kính vòng lăn của bánh răng nhỏ (bánh chủ động) dw=2 aw/(um+1)=2.125/(4+1)=50... aw2=155 mm 3.9 Xác định các thông số ăn khớp Môđun m: m = (0,01÷0,02) aw1=(0,01÷0,02).153,33=1,5÷3,0 Chọn m=2,5 mm Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ: 2.a w2 2.153,33 z1= m ( u + 1) = 2.(3 + 1) =30,66 2 Lấy z3=31, Số răng của bánh lớn: z4=u1.z3=3.31=93 Z4=100 tổng số răng của cả hai bánh: zt=z3+z4=31+93=124 tỷ số truyền thực tế là 3, sai số tỷ số truyền = 0 Khoảng cách trục được tính lại: aw2=m.zt/2=2,5.124/2=155... 4.0,3 3.4 Xác định các thông số ăn khớp Môđun m: m = (0,01÷0,02) aw1=(0,01÷0,02).125,04=1,25÷2,5 Chọn m=2 mm Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ: 2.a w1 2.125,04 z1= m ( u + 1) = 2.(4 + 1) =25,01 1 Lấy z1=25, Số răng của bánh lớn: z2=u1.z1=4.25=100 z2=100 tổng số răng của cả hai bánh: zt=z1+z2=25+100=125 tỷ số truyền thực tế là 4, sai số tỷ số truyền = 0 Khoảng cách trục được tính lại: aw=m.zt/2=2.125/2=125... :[бH]=[бH].ZR.ZV.ZxH=448.0,9.1.1=403 Mpa Như vậy бH