Tính toán thiết kế bộ truyền xích trụ nghiêng

PHẦN 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG )TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH Các thông số ban đầu: =7,3(kw) =80,8(vp) =862809,4(N.mm) =3 2.1)Chọn loại xích Vì tải trọng không lớn và vận tốc nhỏ nên ta chọn xích ống con lăn.Xích ống con lăn có ưu điểm là độ bền mòn của xích ống con lăn cao hơn xích ống ,chế tạo đơn giản ,do đó nó được dùng rất rộng rãi trong kỹ thuật 2.2)Chọn số răng đĩa xích Với =3,ta chọn số răng đĩa xích nhỏ là: =292. =292.3=23 > =19 chọn =23 (răng) Số răng đĩa xích lớn : = . =23.3=69 < =120 chọn =69(răng) 2.3)Xác định bước xích p Để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mỏi của bộ truyền xích ta có: Với P : là công suất cần truyền qua bộ truyền xích P = =7,3(kw) :là hệ số vòng quay ,chọn số vòng quay của đĩa cơ sở của đĩa nhỏ là =200(vp) =2,47 :hệ số bánh răng = =1,08 Trong đó : :Hệ số tải trọng động .Đề bài cho tải trọng va đập êm nên ta chọn =1 :Hệ số ảnh hưởng của kích thước bộ truyền ,do đường nối tâm của xích trùng với phương nằm ngang nên =1( = ) :Hệ số ảnh hưởng dến khoảng cách trục và chiều dài xích :chọn a=40p suy ra =1 :Hệ số ảnh hưởng đến việc điều chỉnh lực căng xích ,nên ta chọn =1 :Hệ số ảnh hưởng đến việc bôi trơn ,vì môi trường làm việc có bụi ,chất lượng bôi trơn II ,bôi trơn đạt yêu cầu nên chọn =1 :Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền ,chọn =1,45(làm việc 3 ca) k= 1 .1 .1 .1 .1 . 1,45=1,45 Suy ra =7,3 .1,45 .1,08. 2,47=28,3(kw)

PHẦN 1 : HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

1.Tính toán động cơ điện

1.1) Tính toán xác định công suất động cơ

Pt :Là công suất tính toán trên trục máy

 :Là hiệu suất của bộ truyền động

β :Là hệ số đẳng trị

+Ta có Pt = F.v 3

10 Với F: là lực kéo băng tải,F=12500N

v :là vận tốc băng tải ,v =0,55(nếu β >1)m/s)

 Pt =13000.0,55 3

10

= 7,02(nếu β >1)kw)1.2)Hiệu suất truyền dẫn

     x .br ol2 . k ot

Tra bảng 2.3_TTTKHTDDCK ta có

-Hiệu suất bộ truyền xích x= 0,96

-Hiệu suất bộ tuyền 1 cặp bánh răng br = 0.97

-Hiệu suất bộ truyền 1 cặp ổ lăn ol=0,99

-Hiệu suất bộ truyền khớp nối k=1

-Hiệu suất bộ truyền 1 cặp ổ trượt ot= 0,995

Ut =Uh Un

Un :Là tỷ số truyền của bộ truyền ngoài

Uh :Là tỷ số truyền của hộp giảm tốc

 Trong đó : D là đường kính tang quay,D=190(nếu β >1)mm)

V là vận tốc dài của băng tải,V=0,55(nếu β >1)m/s)

Thay số vào ta được : n ==82,5(nếu β >1)kw) lv

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ là

T

T  T =0,98  k

dn

T T

Theo tính toán ở trên thì ta đã có

k dn

T T

Đường kính trục động cơ Khối lượng4A160S6Y3 11(nếu β >1)kw) 970(nếu β >1)v/p) 0,86 2 1,2 48mm 135kg

Đông cơ làm việc với tải trọng tĩnh ,đặc trưng làm việc êm nên :T T mm =0,98

T =0,98  Động cơ thỏa mãn được yêu cầu

2)Phân phối tỷ số truyền

2.1)Xác định tỷ số truyền Ut của động cơ ta có

Pđc = 1

x

P

 = 7,30,96=7,6(nếu β >1)kw)3.2)Tính vận tóc vòng quay trên các trục

T1 =

6 1 1

9,55.10 P

6

9,55.10 7,3323,3 =215635,6(nếu β >1)N.mm) +Trục 2

T2=

6 2 2

9,55.10 P

6

9,55.10 7,380,8 = 862809,4(nếu β >1)N.mm) +Trục công tác:

PHẦN 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Vì tải trọng không lớn và vận tốc nhỏ nên ta chọn xích ống con lăn.Xích ống con lăn có

ưu điểm là độ bền mòn của xích ống con lăn cao hơn xích ống ,chế tạo đơn giản ,do đó

nó được dùng rất rộng rãi trong kỹ thuật

2.2)Chọn số răng đĩa xích

Với U =3,ta chọn số răng đĩa xích nhỏ là: x

Z =29-2.1 U =29-2.3=23 > x Zmin=19  chọn Z =23 (nếu β >1)răng)1

P : là công suất cần truyền qua bộ truyền xích P =P =7,3(nếu β >1)kw)2

 k :là hệ số vòng quay ,chọn số vòng quay của đĩa cơ sở của đĩa nhỏ là n

n =200(nếu β >1)v/p) 01  01

1

20080,8

n

n k n

 k :hệ số bánh răng z  k = z

1

25 2523

 k k k k k k k đ .o a đc bt c Trong đó :

-k :Hệ số tải trọng động Đề bài cho tải trọng va đập êm nên ta chọn đ k =1 đ

-k :Hệ số ảnh hưởng của kích thước bộ truyền ,do đường nối tâm của xích o

trùng với phương nằm ngang nên k =1(nếu β >1)  = 60 o o)

-k :Hệ số ảnh hưởng dến khoảng cách trục và chiều dài xích :chọn a=40p suy a

ra k =1 a

-k :Hệ số ảnh hưởng đến việc điều chỉnh lực căng xích ,nên ta chọn c k =1c

-k :Hệ số ảnh hưởng đến việc bôi trơn ,vì môi trường làm việc có bụi ,chất bt

lượng bôi trơn II ,bôi trơn đạt yêu cầu nên chọn k =1 bt

-k :Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền ,chọn c k =1,45(nếu β >1)làm việc 3 ca) c

 k= 1 1 1 1 1 1,45=1,45

Suy ra  P =7,3 1,45 1,08 2,47=28,3(nếu β >1)kw) t

Theo bảng (nếu β >1)5.5) sách TTTKHTDDCK với n =200(nếu β >1)v/p) ta chọn bộ truyền xích 1 dãy có 01

các thông số sau:

 Bước xích p = 38,1 (nếu β >1)mm)

 Đường kính chốt d = 11,12 (nếu β >1)mm) c

 Chiều dài ống B= 35,46(nếu β >1)mm)

 Công suất cho phép : P =34,8(nếu β >1)kw)

a X

(nếu β >1)23 69) (nếu β >1)69 23) 38,12.40

1,18 =7.65(nếu β >1)N)

 1000.7,3

61861,18

t

F   (nếu β >1)N)  F0 9,81 .k q a f =9,81 1 5,5 1,532=82,65 Trong đó k =1 f

 d =1

1

38,1180sinsin

69

p d

H là ứng suất tiếp xúc cho phép vậy H = 600Mpa

k là hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích,ta chọn r k =0,48 r

Trong đó :

-Đối với bộ truyền nghiêng 1 góc trên 400so với phương nằm ngang thì kx =1,05

- Fr = 1,05 1200=1260(nếu β >1)N)

Phần 3 :tính toán bộ truyền bánh răng

.Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

+ Bánh răng lớn: - Thép 45 tôi cải thiện

-Độ rắn HB 192  240  chọn HB =230-Có b2 750MPa ;ch2 450MPa

b)Xác định ứng suất cho phép

Theo công thức (nếu β >1)6.1) và (nếu β >1)6.2)_TTTKHTDDCK

  lim

o H

 H olim=2HB+70 ; olim

F

 =1,8 HB ; SH =1,1 : SF =1,75Vậy ta có :

+Bánh nhỏ: - lim1

o H

 =2HB +70 =2 245 +70 =560(nếu β >1)Mpa)

- lim1

o F

 =1,8 245 = 441(nếu β >1)Mpa)

 KFC :hệ số ảnh hưởng của chiều quay bộ truyền quay 1 chiều KFC=1

 KHL và KFL lần lượt là hệ số tuổi thọ được tính theo CT (nếu β >1)6.3) và (nếu β >1)6.4)

- m H HO

HL

HE

N K

N

Trong đó:

+NHO ; NFO là chu kỳ quay cơ sơ khi thử về tiếp xúc uốn

Trong đó : c -Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay c=1

n-Tốc độ (nếu β >1)v/p)của bánh răng n1 = 323,3(nếu β >1)v/p);n2= 80,8(nếu β >1)v/p)

t tổng thời gian làm việc ;t =12.103(nếu β >1)giờ)

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

Tính toán thiết kế sơ bộ :

Z Z K R .V XH=1

YR: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước,độ nhám bề mặt răng

YS: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất

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

Tính toán thiết kế sơ bộ:

.Y Y K =1 R S XF

Như vậy ta có:

- 

0 lim1

-  lim 2

o H

Ứng suất tiếp cho phép:

H MinH1 ; H2 481,8(nếu β >1)MPa)

Ứng suát tải cho phép:

Hmax 2,8.ch2 28.450 1260(nếu β >1) MPa)

F1max 0,8.ch1 0,8.580 464(nếu β >1) MPa)

F2max 0,8.ch2 0,8.450 360(nếu β >1) MPa)

3.2)Tính toán nhanh :bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

a)Xác định khoảng cách trục theo CT(nếu β >1)6.15a-I)

1 3

.(nếu β >1) 1)

H a

  (nếu β >1)  là góc nghiêng răng)

Ta chọn sơ bộ  =100  c os =0.9848.Theo công thức (nếu β >1)6.31)

-Số bánh răng nhỏ:

1 w1

2 os 2.199.0,9848

31,35(nếu β >1) 1) 2,5(nếu β >1)4 1)

a c Z

Z

c)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức (nếu β >1)6.33-I) về ứng suất trên mặt răng làm việc:

2

2 (nếu β >1) 1)

w

2cossin 2

b H

t



Trong đó :t là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở ta có công thức

1 1

0,761,704

H Hv

v b d K

2 (nếu β >1) 1)

Xác định chính xác ứng suất tiếp cho phép ta có:H 481,8MPaH 420MPa

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

d)Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Tra bảng (nếu β >1)6.15) có  F 0,006.theo bảng (nếu β >1)6.16) có g  o 73

 Theo công thức (nếu β >1)6.47)

2

F Fv

v b d K

e)Kiểm nghiệm răng về quỏ tải:

Theo (nếu β >1)6.48) với max 2

qt

T K T

  =104,65 2 =209,3(nếu β >1)MPa)<F2max 360(nếu β >1)MPa)

7- Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Trên hình vẽ thể hiện lực pháp tuyến Fn nằm trong mặt phẳng pháp tuyến và vuông gócvới cạnh răng

Lực F đợc phân ra làm ba thành phần vuông góc: Lực vòng n F , lực hng tâm t F , lực d c r ọc

tr c ục F a

F n  F tFa F r

Sơ đồ tác dụng lên bộ truyền bánh khi làm việc-Lùc t¸c dông lªn b¸nh r¨ng nghiªng nhá

g)Các thông số và kích thước bộ truyền :

Phần 4: Tính Toán Thiết Kế Trục

1)Chọn vật liệu:

Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao,ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất,dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng.Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Việc chọn thép hợp kim hay thép cacbon tùy thuộc vào điều kiện làm việc của trục đó có tải trọng lớn hay không

Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọng trung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45 thường hóa cơ tính như sau : tra bảng 6.1 trang 92_I tập 1 ta có các thông số của trục như sau:

0,5(nếu β >1)50 23) 15 15 66,5      b 600Mpa(nếu β >1)Giới hạn bền)

ch 340Mpa(nếu β >1)Giới hạn chảy)

 Trong đó : - T :Momen xoắn của trục thứ k k

-   :Ứng suất xoắn cho phép ứng với vật liệu là thép C45

0, 2

T d

Với d =40(nếu β >1)mm) thì 1 b =23(nếu β >1)mm)01

Với d =60(nếu β >1)mm) thì 2 b =31(nếu β >1)mm)02

Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền:

Chiều dài may ơ bánh đai,may ơ đĩa xích,may ơ bánh răng trụ

l =(nếu β >1)1,2 …… 1,5) m d k

Trong đó d :đường kính của trục thứ k k

-Chiều dài may ơ đĩa xích :

l m22 (nếu β >1)1, 2 1,5).60=(nếu β >1)72……90).Lấy l m22=80(nếu β >1)mm)

-Chiều dài may ơ bánh đai bị dẫn:

l m12 =(nếu β >1)1,2…….1,5).40=(nếu β >1)48…….60).Lấy l m12=50(nếu β >1)mm)

Chiều dài may ơ bánh răng trụ răng nghiêng được xét theo ct:

l mki (nếu β >1)1, 2 1,5)d k

Trong đó d :đường kính của bánh răng trụ răng nghiêng k

-Chiều dài may ơ bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ:

l m13 (nếu β >1)1,2… 1,5).40 =(nếu β >1)48… 60)mm.Lấy l =50(nếu β >1)mm) m13

-Chiều dài may ơ bánh răng trụ răng nghiêng lớn:

l m23 =(nếu β >1)1,2….1,5).60 =(nếu β >1)72… 90)mm.Lấy l m23=80(nếu β >1)mm)

Tra bảng (nếu β >1)10.3-I)

-Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết máy quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết máy : k =(nếu β >1)8… 15)mm.Lấy 1 k =15(nếu β >1)mm)1

-Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp

k =(nếu β >1)5… 15)mm.Lấy 2 k =15(nếu β >1)mm)2

-Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết máy quay đến nắp ổ :

k =(nếu β >1)10….20)mm.Lấy 3 k =15(nếu β >1)mm)3

-Chiều cao nắp ổ và đầu bulong :

h =(nếu β >1)15….20)mm.Lấy n h =20(nếu β >1)mm) n

Xác định chiều dài của các đoạn trục:

Theo bảng 10.4-I xét vơi trường hợp hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp ta có kết quả sau:

Đối với trục 1:

L12 L o12 0,5(nếu β >1)l m12b o1)k3h n

 L 12 0,5(nếu β >1)50 23) 15 20 71,5    (nếu β >1)mm) Lấy L =72(nếu β >1)mm)12

L13 0,5(nếu β >1)L m13b o1)k1k2

 L130,5(nếu β >1)50 23) 15 15 66,5    (nếu β >1)mm) LấyL = 67(nếu β >1)mm)13

L11 2l13= 2.67 =134(nếu β >1)mm).Lấy L =134(nếu β >1)mm)11

Frd2

Phân tích lực đ t trên trục I và trụ II ặt trên trục I và trụ II

do đường nối tâm của bộ truyền xích làm với phương ngang 1 góc = 25o do đó lực

FR từ bánh xích tác dụng lên trục được phân tích thành hai lực

F x12 F R.sin =1260 sin 60=1091(nếu β >1)N)

F y12 F R.cos =1260.cos 60=630(nếu β >1)N)

Tính phản lực tại các gôi đỡ A và C :

-Giả sử chiều của các phản lực tại gối đỡ A và C theo phương x,y như hình vẽ.Ta tính toán được các thông số như sau :

Vậy chiều giả sử của X X là đúng C, A

Phản lực theo phương Y tạo gối đỡ A,C như sau :

(nếu β >1) ) 1.(nếu β >1)11 13) 11 (nếu β >1)12 11) 1 0

T T =215635,6(nếu β >1)N)-Momen tương đương trên mặt cắt D : 12

td

M =155011,40 (nếu β >1)Nmm)

-Kích thước của trục tại mặt cắt A:d = 29,08 (nếu β >1)mm); A

Do mặt cắt tại A có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là:

d = 29,08 + 0,04 29,08=30,24 (nếu β >1)mm); ta chọn A d = 30 (nếu β >1)mm) A

+ Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:

 Mô men uốnM = x B Y l =630.67=42679(nếu β >1)Nmm) A.13

 Mô men uốn M = y B Y l =1388.67=92996(nếu β >1)Nmm) C.13

 Mô men tương đương trên mặt cắt B:

B

td

M = 169474,99 (nếu β >1)Nmm);

 Kích thước của trục tại mặt cắt B: d =29,96 (nếu β >1)mm) ta chon B d =35mm B

+ Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp bánh răng nghiêng 1

Momen uốn bên trái C 13

M X l =3413.67=228677(nếu β >1)N.mm)Momen uốn bên phải C 12

F yxx F rx.sin 90 6495.1 6495  (nếu β >1)N)

Áp dụng phương trình cân bằng tĩnh học cho trục II:

-Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục ta có sb 40

II

d  (nếu β >1)mm),vật liệu chế tạo trục là thép C45,tôi cải thiện ,có b>600(nếu β >1)MPa) theo bảng 10 5 - tr 195 - Tài liệu [1], ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là:   =63(MPa)

Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức

+ Xét mặt cắt trục tại điểm F - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:

Momen uốn F 23 0(nếu β >1) )

Momen xoắn T =862809,4 (nếu β >1)Nmm)

§ường kính của trục tại mặt cắt G là:d  G 48,16.Kích thước của trục tại mặt cắtF 49,16

F

d 

Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng bộ khi chọn

ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại F và H là như nhau:

Momen xoắn T =862809,4 (nếu β >1)Nmm)

Kớch thước của trục tại mặt cắt E: dE = 45,75(nếu β >1)mm)

Do tại mặt cắt E cú lắp bỏnh xớch, cần cú rónh then nờn kớch thước của trục phải tăng thờm 4%, theo đú kớch thước của trục tại mặt cắt K là:

1.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi .

 Kết cấu của trục vừa thiết kế đảm bảo đợc độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau đây:

 s

s s

s s s

j j

j j





2 2

Với:  s  1  , 5 2 , 5 : hệ số an toàn cho phép

- Sj: hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất pháp.

mj aj

dj j

j

j Maxj

3 Xác định hệ số an toàn của các mặt cắt nguy hiểm.

Theo biểu đồ mômen trục ta nhân thấy các tiết diện cần được kiểm tra về độ bền mỏi là:

Trục 1: tiết diện 10 (nếu β >1) lắp xích)

tiết diện 12 (nếu β >1) lắp bánh răng)

Trục 2 : tiết diện lắp bánh răng 21 khớp nối trục 23

Tiết diện Đường kính

- Các trục được gia công bằng máy tiện,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám

Ra = 2,5÷0,63.Theo bảng 10.8 (nếu β >1)trang 197) ta có hệ số tập trung ứng suất Kx = 1,1

- Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

- Ta dùng dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 (nếu β >1) trang 199) ta có: Kσ

Từ bảng 10.11 trang 198 [1] với σb = 850 (nếu β >1)MPa) dùng phương pháp nội suy được:

Kσ = 2,01 và K = 1,9 tra được K



 và K



 do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm

Hệ số an toàn s tại các tiết diện nguy hiểm:

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

-Ta thấy các tiết diện nguy hiểm tren cả 2 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

IV Kiểm nghiệm độ bền của then.

Với các tiết diện trục dung mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập σd và độ bền cắt τdjc

2

[ ]2

Với lt = (nếu β >1)0,8÷0,9)lm = (nếu β >1)0,8÷0,9) (nếu β >1)1,2÷1,5)d

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

Tiết

diện

d lt bxh t1 T(nếu β >1)Nmm) σd(nếu β >1)MPa) τdjc(nếu β >1)MPa)

và [τdjc] = 20 ữ30 (nếu β >1)MPa) (nếu β >1)trang 174)

Nhận xột: then tại cỏc tiết diện 10 (nếu β >1)lắp bỏnh đai), 23(nếu β >1) lắp khớp nối) khụng đảm bảo an toàn Ta cú thể sử dụng hai then đặt cỏch nhau180o, khi đú mỗi then cú thể tiếp nhận 0,75T

Hộp giảm tốc có cấu tạo là bộ truyền bánh nghiêng một cấp Do có yêu cầu cao về

độ cứng vững của ổ nên ta dùng ổ đũa côn cho cả hai trục, vì giá thành ổ đắt hơn không nhiều so với ổ bi đỡ và có độ cứng vững cao, đảm bảo đợc độ chính xác vị trí tơng đối giữa các trục lên chi tiết quay trên trục

ổ lăn đợc chọn theo hai chỉ tiêu:10324,6

L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay;

m = 10/3 - bậc của đờng cong mỏi khi thử về ổ lăn;

Lh =24000 - tuổi thọ của ổ tính bằng giờ ,

Xác định tải trọng động quy ước :

Q = ( X V Fr + Y Fa ) kt kd (VI -2)

Fr , Fa - tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục;

V- hệ số kể đến vòng quay,do vòng trong quay nên: V = 1;

kt =1 -hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ ( = 1050C ) ;

kd =1,5 - hệ số kể đến đặc tính của tải trọng ( bảng 11 3[II] )

X, Y - hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục;

- Khả năng tải tĩnh được tính theo công thức :