thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh răng côn trụ răng thẳng và bộ truyền xích

Đề tài sinh viên đợc giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốchai cấp bánh răng côn trụ răng thẳng và bộ truyền xích.. Dung sai và lắp ghép của GS.TSNI.NINH ĐỨC TỐN Do l

Lời nói đầu

Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí Môn họcnày không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối vớicác kiến thức đã đợc học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyênngành sẽ đợc học sau này

Đề tài sinh viên đợc giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốchai cấp bánh răng côn trụ răng thẳng và bộ truyền xích Hệ thống đợc dẫn độngbằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích sẽ truyềnchuyển động tới băng tải Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy chohộp giảm tốc sinh viên đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau:

Tập 1 và 2 chi tiết máy của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp.

Tập 1 và 2 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí của PGS.TS Trịnh

chất và TS Lê Văn Uyển

Dung sai và lắp ghép của GS.TSNI.NINH ĐỨC TỐN

Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biếtcòn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của cácmôn có liên quan song bài làm của sinh viên không thể tránh khỏi những sai sót.Kính mong đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong bộ môngiúp cho em ngày càng tiến bộ

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy

HOàNG XUÂN KHOAđã trực tiếp hớng dẫn, chỉ bảo tận tình để em hoàn thànhtốt nhiệm vụ đợc giao

Sinh viên: Thái Doãn Thuyết

THIếT Kế HộP GIảM TốC 2 CấP PHÂN ĐÔI CấP NHANH

Phần I TíNH CHọN đông cơ,phân phối tỉ số truyền và mômen xoắn trên các trục

ôl.ot 2

br.d;Tra bảng( 2.3) Ttttkhdđck tập1 , ta đợc các hiệu suất:

k = 0,99 - hiệu suất nối trục

ol = 0,99 - hiệu suất một cặp ổ lăn;

ot= 0,98 - hiệu suất một cặp ổ trợt;

br = 0,96 - hiệu suất một cặp bánh răng trụ;

đ = 0,95 - hiệu suất bộ truyền đai để hở;

2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là uc.Theo bảng 2.4, truyền độngbánh răng trụ hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh, truyền động đai (bộ truyềnngoài):

T

K dn

T T

dc c lv

n u n

Trong đó : u 1: Tỉ số truyền cấp nhanh cặp bánh răng trụ răng nghiêng;

u2: Tỉ số truyền cấp chậm cặp bánh răng trụ răng thẳng;

để thỏa mãn các chỉ tiêu ta chon u1,u2 theo bảng 3.1:

ot k

P P

ol br

P P

ol br

P P

dc d

n n u

Trôc I 1 6 1 6

1

6,39,55.10 9,55.10 82417.8

730

P T

110

P T

n

Trôc III 3 6 3 6

3

5,699,55.10 9,55.10 1873775,8

29

P T

lv

P T

4 TÝnh kho¶ng c¸ch trôc vµ chiÒu dµi ®ai

+ chän s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc theo b¶ng 4.14

LÊy L theo tiªu chuÈn: L=2500 mm

+ nghiÖm sè vßng ch¹y cña ®ai trong 1 s

Thông số đai thang thờng

đờng kính bánh đai nhỏ,d1,mm 160

đờng kính bánh đai lớn,d2,mm 630

Chiều rộng bánh đai,B,mm 50

Chiều dai đai,L,mm 2500

Khoảng cách trục,a,mm 582

Số đai z 2

Lực tác dụng lên trục,Fr,N 640

Phần III tính toán bộ truyền bánh răng A Tính toán bộ truyền cấp nhanh(bánh răng trụ răng nghiêng) 1 Chọn vật liệu Với chế độ làm việc êm ta chọn vật liệu: + bánh nhỏ:thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB1192 240

Có b 750MPa ch=450 MPa + bánh lớn: thép 45 thờng hóa đạt độ cứng HB2 170 217

Có  b 600Mpa ch= 340 Mpa Ta chọn độ cứng :bánh nhỏ HB1=230

bánh lớn HB2=210

2 Xác định ứng suất cho phép

* ứng suất tiếp xúc cho phép

VËy øng suÊt tiÕp cho phÐp  H =463,3Mpa

* øng suÊt uèn cho phÐp

  Flim .R S XF FC FL

F

F

Y Y K K K S

F FC FL F

F

K K

MPa S

F FC FL F

F

K K

MPa S





*

øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp

+ øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp khi qu¸ t¶i

F2 max 0,8.340 272 MPa

3 Tính thiết kế các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng

a Xác định sơ bộ khoảng cách trục:theo (6.15a)

w a z

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

theo(6.33),ứng suất tiếp xúc trên măt răng làm việc

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Nh vậy: điều kiện bền uốn đợc đảm bảo

e Kiểm nghiệm răng về quá tải

theo (6.48) Kqt=Tmax/T=1,7;

H1max H K qt 433 1,7 564,5 MPa Hmax 952MPa

Theo (6.49):

F1max F1K qt 78.1,7 132,6 MPa F1 max 630MPa

F1max F2K qt 70.1,7 119 MPa F2 max 272MPa

g Các thông số và kích thứớc bộ truyền

  Hlim

H

Z Z K K S

4

2

4,3.10

1,13.103,8

HE HE

N N

2

3.10

7,9.103,8

FE FE

N N

3 TÝnh thiÕt kÕ c¸c th«ng sè cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng.

V× bé truyÒn lµ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng nªn:

1

w

a z

lấy z4 nguyên: z4=129 răng

- Tỉ số truyền thực: 2 2

1

129 3,8 34

t

z u z

4 Tính kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ

a.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Yêu cầu cần phải đảm bảo: H  H

H w w Hv

H H

v b d K

 H H Z Z K R V xH 427,27.0,9.1.1 484,5( MPa)

Ta có: H   H nên bánh răng đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc

b Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

F w w Fv

F F

v b d K

F F F

F

Y

MPa Y



 F4 F4Y Y K S R xF 268,5.0,98.1.1 263,13( MPa)

Ta có: F4F4

Vậy bánh răng đảm bảo điều kiên uốn

c Kiểm nghiệm răng về quá tải

Theo (6.48) với k qt Tmax 1,7

T

H3max H k qt 388,4 1,7 506,4   H max 952(MPa)

Theo (6.49)

F3max F3k qt 50,9.1,7 86,53( MPa)F3 max 272(MPa)

F4max F4k qt 48,7.1,7 82,79( MPa) F4 max 272(MPa)

d Các thông số kích thớc của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

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

- khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong của hộp: k1=15

- khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp: k2=10

- khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3=18

- chiều cao nắp ổ và đầu bulông hn=20

* chiều dài mayơ

+ đối với trục I:

Chiều dài mayơ bánh đai: lm12=(1,2 1,5)d1=(1,2 1,5).30=(36 45)=40mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ:

lm33=155mm

Từ sơ đồ khoảng cách ứng với hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh và bảng 10.4

ta có khoảng cách lk1 là khoảng cách trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứi

- lùc b¸nh ®ai t¸c dông lªn trôc I: Fr=640N

V× bé truyÒn ®ai nghiªng mét gãc 75° so víi ph¬ng n»m ngang nªn ta ph©n tÝch Fr

thµnh 2 lùc Fxd vµ Fyd

Fx12=Fr.cos75°=640.cos75°=157N

Fy12= Fr.sin75°=640.sin75°=618N

Lực t¸c dụng khi ăn khớp của c¸c bộ truyền ưđư ợc chia làm 3 thành phần

z x

Fy12

Fy10 Fx10

236mm

306mm

92906Nmm 41715Nmm

10598Nmm

146615Nmm 152243Nmm

24177Nmm 48354Nmm

M d





Trôc I vËt liÖu thÐp 45 t«i c¶i thiÖn cã d=30mm =>   =67Mpa

+t¹i tiÕt diÖn 10:

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền,lắp ghép và công nghệ ta chọn đờng kính các

đoạn trục nh sau:

Fx20 Fy20

Fx22 Fz22 Fy22

M d

M d

vật liệu thép 45 tôi cải thiện có σb=750Mpa

giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn tinh gần đúng theo công thức:

[s]: hệ số an toàn cho phép, thờng [s]=1,5 2,5

sσj:hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mômen ta có các tiết diện cần đợc kiểm tra:

Trên trục I: tiết diện lắp bánh đai(10)

tiết diện lắp bánh răng (12,14)

Trên trục II: tiết diện lắp bánh răng nghiêng (21,23)

tiết diện lắp bánh răng trụ (22)

Trên trục III: tiết diện lắp bánh răng (32)

Tiết diện lắp nối trục (33)

Chọn lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng,bánh đai, nối trục theok6 kết hợp với lắp then

kích thớc then tra bảng 9.1,trị số của mômen cản uốn và mômen cản xoắn đợc tínhtheo công thức:

j j

j

j

bt d t d

o

j

bt d t d

Các trục của hộp giảm tốc đều quay và ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng nên

- trục gia công trên máy tiện tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám

Ra=2,5 6,3 μm Do đó theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt

Từ đó ta xác định đợc tỉ số Kσ/  và Kτ/  tại rãnh then trên các tiết diện nguyhiểm này.Theo bảng 10.11 với σb=750MPa và đờng kính tiết diện nguy hiểm ta đợc

tỉ số Kσ/  và Kτ/  do lắp căng tại các tiết diện này.Trên cơ sở đó dùng giá trị lớnhơn trong hai giá trị Kσ/  để tính Kσd và Kτ/  để tính Kτd

Ta tính Mj, σaj, σmj, τaj, τmj và kết quả tính đợc cho trong bảng sau:

then

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

Dựa vào kết quả trong bảng ta thấy tiết diện nguy hiểm trên cả 3 trục đều đảm bảo

an toàn về mỏi

Kết cấu trục đã chọn thỏa mãn

* Kiểm nghiệm độ bền của then

- Ta tiến hành kiểm nghiệm then về độ bền dập và độ bền cắt theo công thức:

Từ bảng trên ta thấy với [σd]=150MPa và [τc]=60 90MPa tất cả các mối ghép thenthỏa mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt.

Dựa vào đờng kính ngõng trục d=25 mm tra bảng p2.7 ta chọn ổ bi đỡ kiểu 305 cỡtrung có đờng kính trong d=25mm và đờng kính ngoài D=62mm,khẳ năng tải động

Trong đưã L=60nLh/106=60.730.11000/106=482 triệu vßng

Như vậy ổ đư· chọn đưảm bảo khả năng tải đưộng

b Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Tải trọng tĩnh ưđư ợc tÝnh theo c«ng thức (11.19) với Fa=0 ta cã:

Q0=X0Fr

Với X0=0,6 tra bảng 11.6

=> Q0=0,6.2291=1,374KN < Fr=2,291KN

Vậy Qt=2,291KN < C0=11,6KN

Vậy khả năng tải tĩnh của ổ ưđư ợc đưảm bảo

2 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc

Với n2=110 vg/ph,chọn ổ theo khả năng tải đưộng Do lực dọc trục bị triết tiªu

Fa=0,với ưđư ờng kÝnh ngâng trục d=35mm,chọn ổ bi ũđư a trụ ngắn đưỡ cỡ nhÑ kÝhiÖu 2207cã d=35mm, D=72mm, B=17mm, r=2mm

Khả năng tải đưộng C=26,5KN

Khả năng tải tĩnh C0=17,5KN

a kiểm tra khả năng tải đưộng

theo công thức (11.6) với Fa=0:

Với m=10/3 (đưối với ổ ũđư a)

Tuổi thọ của ổ lăn: L=Lh.n.60/106=11000.110.60/106=72,6 triệu vòng

=> khả năng tải đưộng

Vậy ổ lăn đưã chọn đưảm bảo khả năng tải đưộng

b Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ

Vậy ổ lăn đưã chọn đưảm bảo khả năng tải tĩnh

3 Chọn ổ lăn cho trục III hộp giảm tốc

Với ưđư ờng kính ngõng trục d=70mm chọn ổ bi đưỡ một dãy cỡ đặc biệt nhẹ,vừacó:

d=70mm

Vậy ổ lăn đưã chọn đưảm bảo khả năng tải đưộng.

b Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ lăn

Vậy ổ lăn đưó chọn đưản bảo khả năng tải tĩnh

Phần VI tính toán khớp nối trục đàn hồi

1 Xác định các thông số của khớp nối

Để truyền mômen xoắn từ trục III sang trục làm việc ta dùng nối trục đàn hồi có

cấu tạo đơn giản,dễ chế tạo,dễ thay thế,làm việc tin cậy

Ta có mômen xoắn tính toán Tt=k.T

k- hệ số chế độ làm việc,phụ thuộc vào loại máy công tác,tra bảng 16-1

k=1,2 1,5 lấy k=1,3

T là mômen xoắn trên trục III: T=1873775,8Nmm

=> Tt=1,3.1873775,8=2435908Nmm=2435,908Nm

Với đờng kính trục III ở đầu ra hộp giảm tốc d=65mm theo bảng 16-10a và bảng 16-10b ta

chọn đợc kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi nh sau:

-2 Kiểm nghiệm khớp nối

Để nối trục thỏa mãn ta phải tính kiểm nghiệm về điều kiện sức bền dập của vòng

đàn hồi và điều kiện sức bền của chốt

+ Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

2

Trong đó: k là hệ số chế độ làm việc tra bảng 16-1, lấy k=1,2

d - ứng suất dập cho phép của vòng cao su,có thể lấy  d  (2 4)MPa

- Vật liệu phổ biến nhất để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX15-32.

150 100 120

4

K13d13.24 72 mm

q K 12 72 2.13 98  mm

* khe hë gi÷a c¸c chi tiÕt

+ khe hë gi÷a b¸nh r¨ng víi thµnh trong hép:

l-îng

* Nút thông hơi

Khi làm việc nhiệt độ trong nắp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên

ngoài hộp, ta dùng nút thông hơi,theo bảng 18-6 tra đợc hình dạng và kích thớc nút thông hơi.

*

Nút tháo dầu

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn hoặc bị biến chất,do

đố cần phảI thay dầu mới,

để tháo dầu cũ ở đáy hộp có lỗ tháo dầu,

lúc làm việc lỗ tháo dầu đợc bịt

kín bằng nút tháo dầu có kết cấu

và kích thớc nh hình vẽ

kích thớc tra bảng 18-7

* Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu,vị trí lắp đặt nghiêng 55° sovới mặt bên,que thăm dầu có kích thớc và kết cấu nh hình vẽ

* Chốt định vị

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đờng tâm các trục, lỗ trụ lắptrên nắp và thân hộp đợc gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tơng đối của nắp vàthân trớc sau khi gia công cũng nh khi lắp ghép dùng 2 chooys định vị.Nhờ có chốt

định vị,khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ,do đó loại trừ đợcmột trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Hình dạng và kích thớc nh hình vẽ:

2 Bôi trơn hộp giảm tốc

- Để giảm mất công suất vì ma sát,giảm mài mòn răng,đảm bảo thoát nhiệt tốt và

đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trông hộp giảm tốc

2.1 Các phơng pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc

2.2.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Với vận tốc vòng của bánh răng cấp nhanh là v1=1,55m/s,bánh cấp chậm là

v2=0,78m/s

Theo cách dẫn dầu đến bôi trơn các chi tiết máy,ngời ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lu thông.Do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vậntốc v <12m/s nên ta bôi trơn trong hộp bằng phơng pháp ngâm dầu.bánh răng của cả hai cấp đều đợc ngâm trong dầu với chiều sâu ngâm dầu lấybằng 1/6 bán kính bánh răng cấp nhanh và khoản 1/4 bán kính bánh răng cấp chậm

- Theo bảng 18-13 ta chộn đợc loại dầu Ak-20 có độ nhớt 11 centertoc

2.1.2 Bôi trơn trong hộp

Với bộ truyền ngoài hộp không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bụi bám vào,

do đó ở bộ truyền ngoài ta thờng bôI trơn bằng mỡ định kỳ

ợc bề mặt và giảm đợc tiếng ồn.Thông thờng các ổ lăn đợc bôi trpwn bằng dầu hoặc mỡ nhng trong thực tế thì ngời ta thờng dùng mỡ bởi vì so với dầu thì mỡ bôi trơn đợc giữ trong ổ dễ dàng hơn,đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm.Ngoài ra mỡ đợc dùng lâu dài và ít bị ảnh hởng của nhiệt độ.

PHầN VIII BảNG DUNG SAI Và LắP GHéP

Dựa vào kết cấu làm việc và chế độ tảI của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà tachọn các kiểu lắp ghép sau:

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Chính vì vậy khi lắp ổ lăn trên trục ta chộn kiểu lắp ghép k6,còn lắp ổ lăn vào vỏ

ta chọn kiểu ghép H7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu

Chọn kiểu lắp H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

4 Dung sai lắp ghép then lên trục

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9, kiểu lắp trên bạc là D10

t2 Sai

lªch giíi h¹n

22x14 -0,074 +0,149

+0,065