Đồ án Chi Tiết Máy: Thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh trụ răng thẳng

Chương 1: Chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền và mômen xoắn trên các trục động cơ 1.1, Chọn động cơ 1.1.1, Xác định công xuất động cơ Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ (kw) Pt: công suất tính toán trên trục máy công tác (kw) Với :Lực kéo băng tải F=11000 N Vận tốc băng tải V=0,35 ms  Pt = 11000.0,35. = 3,85 kw Hiệu suất truyền động: η¬ =η¬đ..ηb¬r. . ηk .ηot Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta có: Hiệu suất bộ truyền đai ηđ = 0,96 Hiệu suất 1 cặp bánh răng ηbr =0,97 ¬Hiệu suất 1 cặp ổ lăn ηol =0,99 Hiệu suất khớp nối ηk =0,99 Hiệu suất 1 cặp ổ trượt ηot =0,995  η = 0,96.0,97.0,99 .0,99.0,995 = 0,9  β = =  β = =0,74  = 5,78 kw

ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Lớp :CTM2_K12 Môn Học: Đồ án Chi Tiết Máy Đề tài : Thiết kế hộp giảm tốc cấp bánh trụ thẳng Chương 1: Chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền mômen xoắn trục động 1.1, Chọn động 1.1.1, Xác định công xuất động Pct = Pt ηβ Trong đó: - Pct công suất cần thiết trục động (kw) - Pt: công suất tính toán trục máy công tác (kw) Pt = F v.10 −3 Với :Lực kéo băng tải F=11000 N Vận tốc băng tải V=0,35 m/s − Pt = 11000.0,35 10 −3 = 3,85 kw Hiệu suất truyền động: - η =ηđ ηbr η ol ηk ηot - Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta có: Hiệu suất truyền đai ηđ = 0,96 Hiệu suất cặp bánh ηbr =0,97 Hiệu suất cặp ổ lăn ηol =0,99 Hiệu suất khớp nối ηk =0,99 Hiệu suất cặp ổ trượt ηot =0,995 − η = 0,96.0,97.0,99 0,99.0,995 = 0,9 − β= = − β = 12 2,5 4,5 + 0,65 =0,74 8 3,85 − Pct = 0,9.0,74 = 5,78 kw 1.1.2 Xác định sơ số vòng quay động SV:Lê Văn Hiệp -1- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 - Tỷ số truyền hệ thống dẫn động Ut = Uh.Un Trong đó: - Uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc - Un: Tỷ số truyền truyền Theo bảng 2.4_TTTKHTDĐCK ta chọn sơ bộ: Uh= Ubr= Un= Uđ =5  Ut= 4.5 = 20 - Số vòng quay trục máy công tác: nlv = 60000.v π D Với vận tốc băng tải v =0.35 m/s Đường kính tang D= 175mm  nlv = 60000.0,35 3,14.175 =38,22 (vg/ph) - Số vòng quay sơ động :  nsb=nlv.ut = 38,22.20 = 764,4 (vg/ph) 1.1.3 Chọn động - Momen mở máy động 1,68.T1 Tmm 1,68 = = T T1 + T2 1,65 = 1,1 - Theo kết tính toán : • Công suất cần thiết Pct = 5,78 kw • Số vòng quay đồng tạm chọn động cơ:nsb = 978(vg/ph) T T mm max • Tải trọng phải thỏa mãn: T < T dn Theo phần phụ lục P1.3_TTTKHTDĐCK ta chọn đông cơ: Tên động SV:Lê Văn Hiệp Công suất động (kw) nđb (vg/ph) -2- Hệ số cosϕ Tmax Tdn GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 4A132S6Y3 7,5 968 0,8 2,2 1.2.Phân phối tỷ số truyền - Tỷ số truyền hệ thống dẫn động : n đb 968 Ut = Uh.Uđ = n = 38,22 = 25,32 lv - Phân phối tỷ số truyền: Tỷ số truyền hộp giảm tốc Uh = Ubr =  Tỷ số truyền truyền Un = Uđ = 6.33 1.3.Xác định công suất,số vòng quay mômen xoắn trục hệ thống dẫn động: Gồm trục: − Trục động − Trục bánh nhỏ: trục − Trục bánh lớn : trục 1.3.1,Trục bánh lớn: Theo sơ đồ hệ thống dẫn đông đề 185 ta có: P2 = Plv Pt = η ot η k η 0l η ot η k η 0l Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: − ηot= 0,995 − ηk= 0,99 − ηo l= 0,99 3,84  P2 = 0,995.0,99.0,99 = 3,93 kw n2= nlv = 38,22 (vg/ph) P2 3,93 T2 = 9,55.10 n = 9,55.10 38,22 = 981985,87 N.mm 1.3.2,Trục bánh nhỏ: Theo sơ đồ hệ thống dẫn động đề 76 ta có: P1 = SV:Lê Văn Hiệp P2 η ol η br -3- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: − nlt= 0,99 − nbr= 0,97 3,93  P1 = 0,99.0,97 = 4,09 kw n đc 968 n1= U = 6,33 = 153(vg/ph) đ P1 T1 = 9,55.10 n = 9,55.10 4,09 = 255290,84 N.mm 153 1.3.3,Trục động cơ: Theo sơ đồ hệ thống dẫn động ta có: Pđc = P1 η br η đ Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: − nbr= 0,97 − nđ= 0,96 4.09  Pđc = 0,97.0,96 = 4,39 kw nđc =968(vg/ph) Pđc Tđc = 9,55.10 n = 9,55.10 đc 4,39 = 43310,43 N.mm 968 Bảng tổng kết số liệu: Thông số trục Công suất P(kw) Động 4,39 4,09 3,93 Tỷ số truyền U 4,9 Số vòng quay n (vg/ph) 968 153 Mômen xoắn T (N.mm) 43671,35 199283,16 SV:Lê Văn Hiệp -4- 38,22 767201,55 GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Chương 2.Thiết kế truyền ngoài_Bộ truyền đai thang 2.1,Chọn loại đai Căn công suất động P = 7,5kw, tỷ số truyền Uđ = 4,87 điều kiện làm việc va đập nhẹ ta chọn Loại đai đại vải cao su 2.2,Xác định thông số truyền 2.2.1,Đường kính bánh đai nhỏ Theo công thức thực nghiệm ta có : d1 = (5.2 6.4) Tđc : mômen xoắn trục động Tđc = 43671,35 N.mm đường kính bánh đai nhỏ d1  d1 = (5.2 6.4) 43671,35 =183,1 225,3 mm Theo tiêu chuẩn bảng 15_tập bảng tra chi tiết máy ta chọn :d1 = 200 mm 2.2.2,Đường kính bánh đai lớn d2 = d1 U d 200.4,9 = − 0,01 = 989,9 mm 1−ξ Theo tiêu chuẩn bảng 15_ tập bảng tra chi tiết máy ta chọn :d2 = 1000 mm Tỷ số truyền thực tế : d2 1000 Utt= d (1 − ξ ) = 200.(1 − 0.01) =  Sai lệch tỷ số truyền : ∆U = U đ − U tt − 4.9 100 = 100 = % < 5% ⇒ đảo bảo Uđ 4.9 2.2.3,Khoảng cách trục chiều dài đai • khoảng cách trục : a ≥ (1,5 2)(d1 + d ) =1,5.(200 + 1000) = 1800 mm • chiều dài đai : ( d − d1 ) π 3,14.(1000 + 200) (1000 − 200) = 2.1800 + + L = 2a + ( d1 + d ) + 4a 4.1800 = 5572,8 mm • tăng dây đai lên lượng l = 127,2 mm để dễ nối đai.Vậy chiều dài đai L =5,7m SV:Lê Văn Hiệp -5- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 • Nghiệm đai tuổi thọ : i = v L Với chiều dài đai L = 5,7m vận tốc đai v = π d1 nđc 3,14.200.960 = = 10m / s 60.10 60.10 10  i = 5,7 = 1,75 < ⇒ đảm bảo độ bền đai • Nghiệm góc ôm α1: α1 = 180° − 57 d − d1 1000 − 200 = 180° − 57 = 154,6° > [α ] = 150° Thỏa a 1800 mãn điều kiện góc ôm 2.3,Xác định tiết diện đai • Diện tích tiết diện đai dẹt xác định từ tiêu khả kéo đai : A = b.δ = Ft k đ F k ⇒b= t đ [δ F ] [δ F ].δ Trong : δ chiều dày đai.Với đai vải cao su δ 1 200 ≤ ⇒δ ≤ d1 = = 5mm d1 40 40 40 Theo bảng tra 4.1_TTTKHTDĐCK ta chọn δ = ⇒ z = Lưc vòng Ft = 1000.Pct V Với vận tốc đai V = π d1 nđc 3,14.200.960 = = 10m / s 60.10 60.10  Ft = 1000.Pđc 1000.5,5 = = 550 N V 10 • Theo bảng 4.7_TTTKHTDĐCK ta có :Hệ số tải trọng động kđ = 1,1 • Ứng suất có ích cho phép [δ F ] xác định theo công thức: [δ F ] = [δ F ] Cα Cv C Trong đó:  Ứng suất có ích cho phép xác định thực nghiệm [δ F ] = k1 − k 2.δ d1 SV:Lê Văn Hiệp -6- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185  Góc nghiêng đường nối tâm truyền 50° ⇒ Ứng suất căng ban đầu σ = 1.8MPa Theo bảng 4.9_TTTKHTDĐCK ta chọn : k1 = 2,5; k2 = 10 => [δ F ] = 2,5 − 10 = 2,25 (MPa) 200 Theo bảng 4.10_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có: − Hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm : Cα = 0,9208 Theo bảng 4.11_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có: − Hệ số kể đến ảnh hưởng vận tốc góc : Cv = 1,0094 Theo bảng 4.12_TTTKHTDĐCK với Góc nghiêng đường nối tâm truyền 50° − Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền C = ⇒ [δ F ] = 2,25.0,9208.1,0094.1 = 2,09 (MPa) Hệ số tải trọng động kđ = 1,35 F k 550.1,35 t đ => b = δ [δ ] = 5.2,09 = 71,05mm F Theo tiêu chuẩn bảng 21_tập bảng tra chi tiết máy : b =71 (mm) ⇒ B = 80( mm ) 2.4,Tính lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục − Lực căng ban đầu : F0 = σ b.δ = 1,8 71 5= 639 (N) − Lực tác dụng lên trục: α   154,6  Fr = 2.F0 sin   = 2.639 sin   = 1208,6 (N)    2 Chương Thiết kế bánh 3.1,Chọn vật liệu Chọn vật liệu cấp bánh với: − Bánh nhỏ: Thép 45 cải thiện có độ cứng HB 241…285 SV:Lê Văn Hiệp -7- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Chọn độ cứng HB = 245 Giới hạn bền σ b1 = 850 (MPa) Giới hạn chảy σ ch1 = 580 (MPa) − Bánh lớn: Thép 45 thường hóa có độ rắn HB 192…240 Chọn độ cứng HB = 230 Giới hạn bền σ b = 750 (MPa) Giới hạn chảy σ ch = 450 (MPa) 3.2,Định ứng suất cho phép − Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ H ] = σ H lim K HL SH + Tính ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ sở : σ lim = 2.HB + 70 H Theo bảng 6.2_TTTKHTDĐCK ta có:SH =1,1 ⇒ σ 0H lim1 = 2.245 + 70 = 560 (MPa) ⇒ σ 0H lim = 2.230 + 70 = 530 (MPa) + Hệ số tuổi thọ xét đến thời hạn phục vụ chế độ tải trọng truyền: KHL = mH N HO Với bậc đưởng cong mỏi thử tiếp xúc m H = N HE o Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc N HO = 30.HB 2, ⇒ N HO1 = 30.230 2, = 1,39.10 ⇒ N HO = 30.180 2, = 7,76.10 o Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương N HE  T = 60.c.∑  i  Tmax   ni t i  Với c, ni , Ti , t i số lần ăn khớp trông vòng quay, số vòng quay, mômen xoắn, tổng số làm việc chế độ i bánh xét SV:Lê Văn Hiệp -8- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội N HE Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185  T n = 60.c ∑ t i ∑  i u1  Tmax ⇒ N HE = 60.1  ti   ∑ ti 196  2,8 4,2  1 + 0,77 .10000 = 1,7.10  8  Vì N HE > N HO ⇒ N HE = N HO Tương tự N HE1 > N HO1 ⇒ N HE1 = N HO1 Nên suy KHL = Như sơ xác định : [σ H ]1 = 560 = 509MPa [σ H ] = 530 = 481,8MPa 1,1 1,1 [σ H ] = [σ H ] + [σ H ] 2 = 509 + 481,8 = 495,4 MPa < 1,25[σ H ] ⇒ thỏa mãn − Ứng suất uốn cho phép: [σ F ] = σ lim F K FC K FL SF Theo bảng 6.2_TTTKHTDĐCK ta có:;SF = 1,75 + Tính ứng suất uốn cho phép với chu kỳ sở : σ lim = 1,8.HB F [ ] ⇒ [σ ] ⇒ σ Flim = 1,8.245 = 441MPa Flim = 1,8.230 = 414 MPa + Hệ số xét đến ảnh hưởng tải:KFC = 1(vì tải đặt phía) + Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng thời hạn phục vụ chế độ tải trọng truyền: KFL = mF N FO Với bậc đưởng cong mỏi thử uốn mF = N FE o Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn N FO = 4.10 o Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: mF N FE  T  = 60.c.∑  i  ni t i  Tmax  Với c, ni , Ti , t i số lần ăn khớp trông vòng quay, số vòng quay, mômen xoắn, tổng số làm việc chế độ i bánh xét SV:Lê Văn Hiệp -9- GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội ⇒ N FE Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185  T n = 60.c ∑  i u1  Tmax  196  2,8 4.2   t i = 60.1 + 0,77 1 .10000 = 1,3.10  8   Vì N FE = 8,4.10 > N FO = 4.10 KFL2 = 1.Tương tự KFL1 = Như sơ xác định : [σ F ]1 = 441 1.1 = 252MPa [σ F ] = 414 1.1 = 236,5MPa 1,75 1,75 − Ứng suất tải chọ phép: [σ H ] max = 2,8σ ch = 2,8.450 = 1260MPa [σ F ] max = 0,8σ ch1 = 0,8.480 = 464MPa [σ F ] max = 0,8σ ch = 0,8.450 = 360MPa 3.3, Xác định thông số truyền 3.3.1Xác định sơ khoảng cách trục: a w = K a (u ± 1).3 T1 K Hβ [σ H ] u.ψ ba Trong :  Hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh loại răng: Theo bảng 6.5_TTTKHTDĐCK: K a = 49,5MPa 1/  Mômen xoắn trục bánh chủ động :T1 = 199283,16N.mm  Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ H ] = 495,4MPa  Hệ số xác định theo công thức : ψ bd = 0,53.ψ ba (u ± 1) Theo bảng 6.6_ TTTKHTDĐCK: chọn ψ ba = 0,3 ⇒ ψ bd = 0,53.0,3(4 + 1) = 0,795  Hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc:KHβ Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK phương pháp nội suy : KHβ = 1,02975  a w = 49,5.(4 + 1).3 199283,16.1,02975 = 219,4mm 495,4 2.4.0,3  Ta lấy aw = 219mm SV:Lê Văn Hiệp - 10 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Mômen tổng uốn mômen tương đương Mtđkj ứng với tiết diện M 20 = M x21 + M y21 =0Nmm; Mtđ10=0; M 21 = M x21 + M y21 = + 265506 = 265506 Nmm M td 21 = M 112 + 0,75.T = 265506 + 0,75.767201,55 = 715501,3 Nmm M 22 = M x22 + M y22 = 494912 + 267957 = 272434,8 Nmm M td 22 = M 122 + 0,75.T = 272434,8 + 0,75.767201,55 = 718101,2 Nmm M20=0 Mtđ20= M 132 + 0,75.T = + 0,75.767201,55 = 664416,0 Nmm -Đường kính trục tiết diện tương ứng tính sơ với [σ ] =63N/mm2 tra bảng 10.5/195 -Tại tiết diện lắp bánh 2-2: d 22 = M td 22 718101,2 =3 = 50mm 0,1[σ ] 0,1.56 -Tại tiết diện lắp ổ lăn: d 21 = M td 21 715501,3 =3 = 50mm 0,1[σ ] 0,1.56 -Tại tiết diện nối khớp: d 20 = M td 20 664416 =3 = 49mm 0,1[σ ] 0,1.56 Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn đảm bảo điều kiện lắp ghép: D21= d23 d20< d21= d23 < d22 Suy ta chọn được: d22= 55 mm d21= d23 =50 mm d20= 48mm Chọn then: +Do trục nằm hộp giảm tốc nên ta chọn loại then Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống trục Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số loại then sử dụng sau: SV:Lê Văn Hiệp - 29 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Tiết diện Đường kính trục Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Kích thước tiết Chiều sâu diện rãnh then Bán kính góc lượn rãnh b h t1 t2 Nhỏ Lớn 22 55 10 3,3 0,16 0,25 23 50 2,8 0,16 0,25 +Kiểm nghiệm độ bền then: a Tại tiết diện 2-2 -Kiểm tra độ bền dập mặt tiếp xúc trục then Chọn lt=(0,8… 0,9)lm22=31mm Với then làm thép, tải va đập êm ta chọn [σ ] d = 100MPa [τ ] c = 20 30MPa 2T 2.767201,55 Công thức (9.1) ta có: σ d = dl (h − t ) = 55.31.(10 − 5) = 60,59 MPa < [σ ] d = 100 MPa t Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2): τc = 2T 2.7672101,55 = = 15,93 < [τ ] c = 20 30MPa dl t b 55.31.10 b Tại tiết diện 23 -Kiểm tra độ bền dập mặt tiếp xúc trục then Chọn lt=(0,8… 0,9)lm23=27mm Với then làm thép, tải va đập nhẹ ta chọn [σ ] d = 100MPa [τ ] c = 20 30MPa 2T 2.767201,55 Công thức (9.1) ta có: σ d = dl (h − t ) = 50.23.(8 − 7) = 71,1MPa < [σ ] d = 100MPa t Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2): τc = 2T 2.767201,55 = = 26,67 < [τ ] c = 20 30 MPa dl t b 50.23.8 SV:Lê Văn Hiệp - 30 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi Với thép 45 có: σb = 600 MPa , σ −1 = 0,436.σ b = 0,436.600 = 261,6MPa τ −1 = 0,58.σ −1 = 0,58.261,6 = 151,728MPa theo bảng 10.7 ta có: ψ σ = 0,05 , ψ τ = Các trục hộp giảm tốc quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng ta có : σ aj = σ max j = Nên: Mj σ mj = ; với W j = Wj σ aj = σ max j = Mj Wj = π d 3j − 32 bt1 ( d j − t1 ) 2.d j (trục có rãnh then) Mj π d 3j 32 − b.t1 ( d j − t1 ) 2.d j Trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động ta có : τ mj = τ aj = nên τ max j = τ mj = τ aj = Tj 2.Woj với W0 j = τ max j Tj = = 2.Woj π d 3j 16 − bt1 ( d j − t1 ) 2.d j Tj  π d bt1 ( d j − t1 )  −  16 2.d j  j     Với thông số then, kích thước trục vị trí nguy hiểm Ta có: Tiết diện Đường kính trục b*h t1 W W0 20 48 8*7 2155,13 4310,265 10,02 21 50 8*7 2650,72 5301,44 34,94 8,15 22 55 10*8 4209,24 8418,49 14,38 5,13 σa τa Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục Dựa vào biểu đồ mômen uốn mômen xoắn trục I ta thấy tiết diện nguy hiểm tiết diện lắp bánh tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hế số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: s = s σ s τ / s 2σ + s 2τ ≥ [ s] Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5 sσ , sτ - hệ số an toàn xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp ứng suất tiếp, tính theo công thức sau: SV:Lê Văn Hiệp - 31 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 τ −1 σ −1 sσ = kτσ σ τa + ψ σ τ m kσ σ a + ψ σ σ m ; Trong : σ-1, τ-1: giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kì đối xứng σa, τavà σm, τm biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diên xét Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trục theo k6, lắp bánh răng, đĩa xích, nối trục theo k6 kết hợp lắp then Phương pháp gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 …0,63 µm, theo bảng 10.8, hệ số tập chung ứng suất trạng thái bề mặt: Kx = 1,06 Không dùng phương pháp tăng bền bề mặt hệ số tăng bền Ky=1 Xác định trị số Kσd Kτd theo công thức( 10.25) (10.26) sσ = K σdj  Kσ   + K x − 1 ε  = σ Ky K τdj  Kτ   + K x − 1 ε  = t Ky Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp sσ tính theo công thức(10.20) sσ = σ −1 K σd σ a + ψ σ σ m Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp sτ theo công thức (10.21) sτ = τ −1 K τd τ a + ψ τ τ m Kết tính toán hệ số an toàn S tiết diện trục II : Tiết diện Đường kính trục d(mm) Kσ/εσ Rãnh then Kτ/ετ Lắp căng Rãnh Lắp then căng Kσdj Kτdj sσ sτ S 20 48 2,06 1,64 2,12 1,7 - 8,9 21 50 2,06 1,64 2,12 1,79 3,54 10,39 3,35 22 55 2,06 1,64 2,12 1,73 4,41 17,1 4,27 Vậy tiết diện nguy hiểm trục I đảm bảo an toàn mỏi S> [S] = 1,5…2,5 SV:Lê Văn Hiệp - 32 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 V TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1 Chọn ổ lăn cho trục I Để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp chọn ổ bi đỡ dãy.Chọn kết cấu ổ lăn theo khả tải động Đường kính trục chỗ lắp ổ lăn : D21= d23 = 30 mm Tra bảng P2.12/264, với loại ổ cỡ nhẹ hẹp, ta chọn loại ổ bi đỡ chặn có kí hiệu 306 có thông số sau : d= 30 mm ; D= 72 mm ; b= 19 mm ; r= 2mm ; C= 22 kN ; C0 =15,1kN 5.2.Chọn ổ lăn cho trục II 5.2.1.Chọn loại ổ lăn Phản lực hướng tâm lên ổ : Fr = R x210 + R y210 = 535,535 + 2236,38 = 2299,61N Fr1 = R x211 + R y211 = 535,535 + 1201,512 = 1315,5 N Để đảm bảo tính đồng ổ lăn ta chọn ổ bi đỡ dãy Vì hệ thống ổ lăn hộp giảm tốc nên ta chọn cấp xác bình thường độ đảo hướng tâm 20 micrô mét, giá thành tương đối 5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn Đường kính trục chỗ lắp ổ lăn : D21= d23 = 50 mm Tra bảng P2.12/264, với loại ổ cỡ nhẹ hẹp, ta chọn loại ổ bi đỡ chặn có kí hiệu 306 có thông số sau : d= 30 mm ; D= 72 mm ; b= 19 mm ; r= 2mm ; C= 22 kN ; C0 =15,1kN Bố trí dạng chữ O SV:Lê Văn Hiệp - 33 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 5.2.3 Tính tải trọng quy ước, tải trọng tương đương ổ bi đỡ chặn Q0 = ( X0.V.Fr0 + Y0.Fa0 ) kt kd =(1.1.2299,61+0.0).1.1= =2299,61 N Q1 = ( X1.V.Fr1 + Y1.Fa1 ) kt kd =(1.1.1315,5+ 0)= = 1315,5 N Tải quy ước Q = max(Q0 , Q1 )= 2299,61 N 5.2.4 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả tải động Ta có: C d = Q.m L Với : m: bậc đường cong mỏi, m=3 tiếp xuc điểm ; L: Tuổi thọ ổ bi đỡ Với Lh = 15500 Tuổi thọ ổ lăn: L = Lh.n1.60.10-6 = 15500 316,67 60 10-6 = 294,5 (triệu vòng) Q = 2299,61 N Cd = 2299,61 294,5 = 15299,69 N= 15,3kN < C = 22 kN Thoả mãn điều kiện tải động 5.2.5.Kiểm nghiệm theo khả tải tĩnh Theo CT11.18[1]/219 : Qt ≤ C Tra bảng 11.6[1]/221, với ổ bi đỡ chăn dãy X0 = ; Y0 =0 Theo CT11.19 CT11.20 ta có: +Với ổ (1-0) ta có : Qt0 = ( X0.Fr0 + Y0.Fa0 )= 0,5.605+ 0,47.454,4= 516 N Qt0 = 0,516 kN < Co = 6,24(kN) +Với ổ (1-1) ta có : Qt1 = ( X0.Fr1 + Y0.Fa1 ) =1.2299,61 + 0= 2299,61 N Qt1 = 2,3 kN < Co = 15,1(kN) Vậy khả tải tĩnh ổ đảm bảo SV:Lê Văn Hiệp - 34 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Như vậy, ổ bi đỡ chặn có kí hiệu 306 thoả mãn khả tải động tải tĩnh có thông số sau : d= 30 mm ; D= 72 mm ; b= 19 mm ; r= 2mm ; C= 22 kN ; C0 =15,1 kN PHẦN 3: KẾT CẤU VỎ HỘP I.VỎ HỘP 1.1Tính kết cấu vỏ hộp Chỉ tiêu hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc gang xám có kí hiệu GX15-32 Chọn bề mặt ghép nắp thân qua tâm trục 1.2 Kết cấu nắp hộp Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu GX15-32 Các kích thước phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc : Tên gọi Chiều dày: Thân hộp, δ Nắp hộp, δ1 Gân tăng cứng: Chiều dày, e Chiều cao, h Độ dốc Đường kính: Bulông nền, d1 Bulông cạnh ổ, d2 Bulông ghép bích nắp thân, d3 Vít ghép nắp ổ, d4 SV:Lê Văn Hiệp Biểu thức tính toán δ = 0,03.a + = 0,03.112 + ≈ mm > 6mm δ1 = 0,9 δ = 0,9 7=6,3 mm, chọn δ1 =7 mm e =(0,8 ÷ 1)δ = 5,6 ÷ 7, chọn e = mm h < 5.δ = 35 mm, chọn h= 30 mm Khoảng 2o d1 = 0,04.a+10 = 0,04.112+10 =14,48mm> 12mm ⇒Chọn d1 =14 mm, chọn bu lông M14 d2 = 0,7.d1 = 0,7 14 = 9,8 mm ⇒Chọn d2 =10 mm, chọn bu lông M10 d3 = (0,8÷ 0,9).d2 =8,0…9,0 mm ⇒chọn d3 =8mm, chọn bu lông M8 d4 = (0,6 ÷ 0,7)d2=(0,6 ÷ 0,7)10 = 6,0-7,0(mm) - 35 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Chọn d4 = 6mm chọn vít M6 d5 =( 0,5 ÷ 0,6)d2=( 0,5 ÷ 0,6)10= 5,0-6,0(mm) Chọn d5 = 5mm chọn vít M5 Vít ghép nắp cửa thăm dầu, d5 Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, S3 S3 =(1,4-1,8)d3 = (1,4-1,8)8= 11,2– 14,4(mm) Chọn S3 = 14mm S4 = ( 0,9 ÷ 1) S3 =( 0,9 ÷ 1)14 = 12,6-14(mm) Chọn S4 = 14mm K3 = K2 – ( 3÷5 ) mm = 36 – = 31mm Chiều dày bích nắp hộp, S4 Bề rộng bích nắp hộp, K3 Kích thước gối trục: Đường kính tâm lỗ vít,D3, D2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 Định theo kích thước nắp ổ E2= 1,6.d2 = 1,6 10 = 16mm K2 =E2 + R2 + (3÷5) mm = 16 + 13 + = 34mm (R2 = 1,3 d2 = 1,3 10=13 mm) k khoảng cách từ tâm bulông đến k ≥ 1,2.d2 =12 ⇒ k = 14 mm mép lỗ Chiều cao h h: phụ thuộc tâm lỗ bulông kích thước mặt tựa Mặt đế hộp: Chiều dày: Khi phần lồi S1 =(1,3 ÷ 1,5) d1=(1,3 ÷ 1,5)14 S1 = 18,2-21(mm).Chọn S1 = 20 mm Bề rộng mặt đế hộp, K1 q K1 ≈ 3.d1 ≈ 3.14 = 42 mm q = K1 + 2δ = 42 + 2.7 = 56 mm; Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành ∆ ≥ ( 1,2).δ = (1 1,2)7 = 8,4 mm hộp Chọn ∆ = 8mm Giữa đỉnh bánh lớn với đáy ∆1 = (3…5) δ = (3…5).7 = 21…35 mm hộp Chọn ∆1 = 25 [mm] Giữa mặt bên bánh với ∆2 ≥ δ = mm lấy ∆2 = mm Số lượng bulông Z Z = ( L + B ) / ( 200 ÷ 300) ≈ 600+200/ 200; chọn Z = Sơ chọn L=600, B=200(L,B:chiều dài rộng hộp SV:Lê Văn Hiệp - 36 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT KHÁC 2.1.Kết cấu chi tiết chuyển động D0 D di l b C 5° R4.00 d0 s Dv df d da Kết cấu bánh trụ đối xứng Ta có : Các độ dốc ϕ = ( ÷ ) chọn ϕ = 5o o Các bán kính r;R tính sau: r=0.05 × h+ ( 0.5 ÷ 1) ( mm ) R = 2.5 × r + ( 0.5 ÷ 1) ( mm ) ;R=4(mm) Với h: kích thước rãnh thoát dao D = ( 1.5 ÷ 1.8 ) × d ; l = ( 0.8 ÷ 1.8 ) × d ; s = ( 2.5 ÷ ) × m ; C = ( 0.2 ÷ 0, 3) × b ; d = ( 12 ÷ 25 ) ( mm ) ; D0 = 0.5 × ( D + Dv ) ; b = ψ ba aw SV:Lê Văn Hiệp - 37 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Bảng :Thông số kết cấu bánh l s C b Thông số Bánh 35 35 50 42 D Dv D0 df d 32 20 23,8 29,4 39,8 20 32 20 146,8 98,4 162,8 30 d0 2.2 Kết cấu nắp ổ cốc lót D3 D2 D4 2.2.1 Nắp ổ Đường kính nắp ổ xác định theo công thức : D3 ≈ D + 4.4 × d D2 ≈ D + ( 1.6 ÷ ) × d Trong D đường kính lắp ổ lăn Căn vào bảng Vị trí Trục I Trục II 18.2 [ 2] ta có: 88 D ( mm ) D2 ( mm ) D3 ( mm ) D4 ( mm ) d ( mm ) Z 52 72 75 79 95 108 58 69 M8 M8 4 h 8 2.2.2 Cốc lót Dùng cho ổ bố trí hình chữ “ O “ 2.3.Cửa thăm Để kiểm tra qua sát chi tiết máy lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Dựa vào bảng B 18.5 [ 2] ta chọn kích thước 92 cửa thăm hình vẽ sau SV:Lê Văn Hiệp - 38 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 A1 B1 C1 A B C K R Vít (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 100 75 150 100 125 87 12 M8×22 Số lượng 2.4.Nút thông Khi làm việc, nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hòa không khí bên hộp, người ta dùng nút thông Nút thông thường lắp nắp cửa thăm Tra bảng B A B C D E G H M27×2 15 30 15 45 36 32 SV:Lê Văn Hiệp I - 39 - 18.6 [ 2] ta có kích thước nút thông 93 K L M N O P Q R S 10 22 32 18 36 32 GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 2.5.Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp, bị bẩn (do bụi bặm hạt mài), bị biết chất, cần phải thay dầu Để thay dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ bịt kín nút tháo dầu Dựa vào bảng B 18.7 [ 2] ta có kích thước nút tháo dầu 93 d b M16×1.5 12 m f L 23 c q 13,8 D 26 S 17 Do 19,6 2.6.Kiểm tra mức dầu Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ 30 12 Φ6 Φ12 Φ18 2.7.Chốt định vị SV:Lê Văn Hiệp - 40 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chữa đường tâm trục Lỗ trụ lắp thân hộp & nắp gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, ta dùng chốt định vị, nhờ chốt định vị xiết bulong không làm biến dạng vòng ổ 2.8.Ống lót lắp ổ Ống lót dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện lắp điều chỉnh phận ổ đồng thời trái cho ổ khỏi bụi băm, chất bẩn ống lót làm vật liệu GX15-32 ta chọn kích thước ống lót sau Chiều dày: δ = ÷ 8(mm) , ta chọn δ = 8( mm) Chiều dày vai δ1 chiều dày bích δ δ1 = δ = δ = 8(mm) Đường kính lỗ lắp ống lót D ' = D + 2δ = 68 + 2.8 + 84(mm) 2.9.Bulông vòng Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc nắp thân thường lắp thêm bulong vòng Kích thước bulong vòng chọn theo khối lượng hộp giảm tốc Với a= 105 mm , hộp giảm tốc bánh trụ cấp, tra bảng B 40(Kg), ta chọn bulông vòng M8 d1 d2 d3 Ren d M8 36 20 18.3b [ 2] ta có Q = 89 d4 d5 h h1 h2 20 13 18 Q(Kg) 40 l≥ f b c x r r1 r2 18 10 1,2 2,5 4 SV:Lê Văn Hiệp - 41 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 III.BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP 3.1.Bôi trơn hộp giảm tốc Do truyền bánh hộp giảm tốc có v ≤ 12(m / s) nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu Với vận tốc vòng bánh nghiêng v = 1,6 m/s < 12 m/s tra bảng B 18.11 [ 2] ta độ nhớt dầu 186/16 ứng với 100 100oC Tra bảng B 18.11 [ 2] ta chọn loại dầu là: AK-15 có độ nhớt 20 100 Centistic 3.2.Bôi trơn hộp Với truyền hộp làm việc dính bụi bặm hộp không che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì mỡ Bảng thống kê dành cho bôi trơn Tên dầu mỡ Dầu ôtô máy kéo AK-15 Mỡ T Thiết bị cần bôi trơn Lượng dầu mỡ Thời giant hay dầu mỡ Bộ truyền 0,6 lít/KW tháng Tất ổ truyền 2/3 chỗ hổng phận năm 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 : SV:Lê Văn Hiệp - 42 - GVHD:Nguyễn Tuấn Linh ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 185 Kiểu lắp Trục Vị trí lắp Trục-vòng ổ bi Vỏ-lắp ổ I Trục-bánh Trục-bạc Trục-bánh Trục-vòng ổ bi Vỏ-vòng ổ bi Trục-bạc Trục- bạc SV:Lê Văn Hiệp ∅25k6 ∅52H7 H7 k6 H7 ∅30 k6 H7 ∅35 k6 ∅30 ∅30k6 ∅72H7 H7 k6 H7 ∅25 k6 ∅35 - 43 - ES ( µm ) EI ( µm ) -10 +25 +21 +21 +25 0 -12 +30 +25 +0 +21 +0 es ( µm ) ei ( µm ) +12 +1 -15 +15 +2 +15 +2 +15 +2 +15 +2 -20 +18 +2 +15 +2 Khe hở độ dôi -1 -22 +40 +19 -15 +19 -15 +23 -15 -27 +50 +23 -18 +19 -15 GVHD:Nguyễn Tuấn Linh