ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

 Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất cần thiết  Nếu ta chọn động cơ có số vòng quay lớn thì tỉ số truyền động chung tăng dẫn đến việc tăng khuôn khổ kích thớ

Hä Tªn Sinh Viªn : Quyền Thị Thu Trang líp : Cơ Giới Hóa – K50

§êng kÝnh trong D(mm) 420 350 400 350 400 450 420 500 350 300ChiÒu réng b¨ng t¶i B(mm) 400 400 400 350 390 390 450 400 350 240

khèi l îng thiÕt kÕ

- Mét b¶n thuyÕt minh kho¶ng 30-40 trang khæ giÊy 190x270

- Mét b¶n vÏ l¾p hép gi¶m tèc Khæ Ao

- Mét hoÆc hai b¶n vÏ t¸ch chi tiÕt KhæA3

Chó ý: Ph¶i d¸n ®Çu bµi nµy vµo trang ®Çu cña tËp thuyÕt minh

( )

1000

*V KW P

t

N ct

V P

N t       n k ol3  b2

Trong đó :

 : Hiệu suất chung của bộ truyền:

K = 1 : Hiệu suất của khớp nối

ol = 0.99 : Hiệu suất của cặp ổ lăn :

brt = 0,97 :Hiệu suất của bộ truyền bỏnh răng trụ

brt = 0.97 : Hiệu suất của bánh răng nón

  =10.993 0 , 97 2 0 , 913





Thay tất cả các giá trị vào công thức (1) ta đợc: N ct = 0 1 . . 913 21  1 33 (kW).

 Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất cần thiết

 Nếu ta chọn động cơ có số vòng quay lớn thì tỉ số truyền động chung tăng dẫn đến việc tăng khuôn khổ kích thớc của máy và giá thành thiết bị (trừ động cơ điện cũng tăng theo nhng động cơ có số vòngquay lớn thì giá thành hạ hơn và ngợc lại

 Nếu ta chọn sốvòng quay nhỏ thì tỉ số truyền chung nhỏ do đó kích thớc khuôn khổ của máy nhỏ dẫn

Nđt : là cụng suất động cơ ( KW )

 : là hiệu suất truyền động.

Vậy: 0,5 0,6 .0,5 0 , 82

2 2

t t

t T

T

3,1

• Kiểm tra điều kiện quỏ tải:

3,1

1 

 Thay cỏc số liệu tớnh toỏn được vào (2) ta được: Nđt = 1 , 087

913 , 0

21 , 1 82 , 0





đm

M M

2

Phân phối tỷ số truyền.

 Xác định tỉ số truyền chung i:

Tỷ số truyền chung của bộ truyền là: i = ndc/nt

nt là số vòng quay của trục máy công tác

420 14 , 3

1 , 1 1000 60

1000 60

phỳt vũng D

Trong đó : ibn là tỷ số truyền của bánh răng nún cấp chậm

i bc: tỷ số truyền bộ bánh răng trụ cấp nhanh

55,

1 6

27 , 1 10 55 , 9 10

55 ,

2

2 6

2102

55,

3 3 6

 Số chu kỳ làm việc của bánh răng đợc tớnh theo công thức sau:

u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đợc 1 vòng

Mi, ni ,Ti : Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời gian làm việc ở chế độ i

_ 4

Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô men quá tải trong thời gian ngắn)

- Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

Ntd2 = i N2=60.1.5.300.8.210  12.0,5 + 0,62 0,5)=102,8.106

- Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

Ntd1 =i N1 =3.102,8.106 =308,4.106

Vậy đơng nhiên là số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn số chu kỳ cơ sở N0=107

Do N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đờng cong mỏi tiếp xúc nên khi tính ứng suất cho phép củabánh nhỏ và bánh lớn lấy KN’ = 1 K’N = K”N = 1

 Ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau:

[]tx1 =[]Notx*K’

N (CT 4/38)[]Notx : ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm2]

Theo bảng (3-9) ta cú Notx = 2,6 HB

-Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ:

[]tnltx1 = 2.6*210 = 546(N/mm2)-Ứng suất tiếp xúc của bánh lớn:

[]nltx2 = 2.6*170 = 442 (N/mm2)

-Để tính sức bền ta dùng thông số nhỏ: []tx2 =442 (N/mm2)

Do Ntx1 và Ntx2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đờng cong mỏi uấn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy KN = 1

Để xác định ứng suất uấn cho phép lấy hệ số an toàn n = 1.5 và hệ số tập chung ứng suất ở chân răng

K= 1.8 (Vì là phôi rèn và thép tụi cải thiện)

 Đối với thộp -1 = (0,4 - 0,45)bk , chọn -1 = 0,45bk

- Giới hạn mỏi của thép làm bỏnh nhỏ là: -1 = 0.45*620 = 266 (N/mm2)

- Giới hạn mỏi của thép làm bỏnh lớn là: -1 = 0.45*540= 243 (N/mm2)

 Ứng suất uấn của bánh răng làm việc một mặt tính theo công thức sau:

K K

*

*]

* 5 1

266

* 5 1 ]

* 5 1

243

* 5 1 ]

L =

A

b

=0 35) Tính chiều dài nún sơ bộ theo (3.11 )

3

2

2 6

2

* 85 , 0

*

* ]

[ ) 5 , 0 1 (

10 05 1 1

(

n

N K i

i L

L tx L

n2 = 210(vg/ph) số vũng quay trong 1 phỳt của bỏnh răng bị dẫn

N = 1,32 (KW): cụng suất trờn trục 1

210 3 , 0 85 ,

0 1,3 1,32

2 442 3 3 , 0 ) 8 0 5 , 0 1 (

6 10 05 , 1 1

Chọn chiều dài nún sơ bộ: Lsb=96 (mm)

6) Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng theo (3-180):

V =

13100060

)

5,01( 2

2 1

630)

3,05,01(9614.3

2 , 1

Chọn L = 94 (mm)8) Xác định mô đun, số răng của banh răng:

2

2

i m

L

S

1 3 5 , 2

94 2

b L

9) KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn cña r¨ng

 Góc mặt nón lăn bánh răng nhỏ tính theo công thức trogn bảng (3-5):

3

1 1

N K

tđ tb u

85,0

10.1,19

n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính

mtb: Mô đun trên tiết diện trung bình của bánh răng

ZtđSố răng tương đương trên bánhb: Bề rộng tại chân răng

 Ứng suất tại chân bánh răng nhỏ:

_ 7

) / ( 2 , 43 28 630 24 13 , 2 429 , 0 85 , 0

32 , 1 3 , 1 10 1 ,

[8,35517,0

429,02,

2 2

1 1

y

y

u u

u        



10) Kiềm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá trong thời gian ngắn:

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)

+ Bánh răng nhỏ:

txqt1 = 2,5.Nltx1 = 2,5.546 = 1365 (N/mm2)+ Bánh răng lớn

32,1.2,1.)13(.3)

26.5,085(

10.05,1

.85,0

)(.)

.5,

0

(

1005

,

2

2 6

mm N n

b

N K i i i b

 uqt2  uqt2  Thoả mãn

Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng nón răng thẳng

• Mô đun pháp tuyến ms= 2,5

94

)28.5,094(.5,2).5,0

L

b L

dc2 = mS.Z2= 2,5.72= 180(mm)

• Đường kính trung bình:

)(14394

22.5,01.(

162

5,01(

)(4694

28.5,01.(

54

5,01(

2 2

1 1

mm L

b d

mm L

b d

5 , 2 ) cos ( 2 2

25,12

32 , 1 10 55 , 9 2

10 55 , 9 2

1

6

N d

M

tb tb

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

• Bánh răng nhỏ: thép 45 thường hóa:

+ Giới hạn bền kéo: bk = 580 Nmm2

+ Giới hạn chảy: ch = 290 N/mm2

+ Độ rắn HB = 190

+Phôi rèn, giả thiết đừong kính phôi 100-300 mm

• Bánh răng lớn: thép 35 thường hóa:

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ: Ntd1 =5.300.8.60.50= 3,6.107

- Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn: Ntd2 =ich.N2= 3,6.107.4,2=15,1.107

Theo bảng (3-9) ta chon số chu kỳ cơ sở No = 107

 Ntd1 > No

Ntd2 > No

_ 10

b-Xác định ứng suất uốn cho phép:

Lấy hệ số an toàn n= 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K = 1,8 9 vì là phôi rèn, thép thườnghóa), giới hạn mỏi của thép 45 là  1= 0,43.580 = 249,4 (N/mm2)

4 , 249 5 , 1

4 , 206 5 , 1

10.05,1.1

n

K i

210

 : tỉ số truyền

n2 = 50 (vg/ph) số vòng quay trong 1 phút của bánh răng bị dẫn

N = 2,17 (kW): Công suất của bộ truyền

_ 11

50 4 , 0

27 , 1 3 , 1 2 , 4 416

10 05 , 1 ).

1 2 , 4

2 6

6 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

- Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức

(3-17)

) 1 2 , 94 1000 60

210 161 14 , 3 2 ) 1 (

1000 60

14 , 3 2 ) 1 (

1000 60

1 , 1

Chọn A = 150(mm)

8 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng

Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính mô đun pháp:

• Xác định mô đun : m = ( 0,01 – 0,02).A= (1,52-3,04) mm



i m

A

= 29 , 04

) 1 2 , 4 (

2

151 2

10

1 1 1

y

N K

•Ứng suất tại chân bánh răng lớn:

2 2

451,0.3,37

d n.

.10.55,9

60

210

27 , 1 10 55 , 9

 (N)

- Lực hướng tâm Pr : Pr = P.tg = 1925 tg20 =700,7 (N)

PHẦN III: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ TRỤC NTHE

A Đường kính sơ bộ của các trục then:

C – Hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép đối với đầu trục vào và trục truyền chung, lấy C =120

P – Công suất truyền của trục

n – Số vòng quay trong 1 phút của trục

n2 = 210 (vg/ph)  d2  120 21 , 8

210

27 , 1

 Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp  =10 (mm)

 Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn l2= 10 mm

 Chiều cao bu lông ghép nắp ổ và chiều dày nắp l3=15 (mm)

 Khe hở giữa mặt bên bánh đai và đầu bu lông lấy l4 = 10

 Chiều dài phần mayơ lắp với trục l5=1,2d = 26 (mm)

 Chiều rộng bánh răng cấp nhanh b1 = 28 (mm), b2 = 22 (mm)

 Khoảng cách giữa các gối đỡ trục bánh răng nón : l’=(2,5-3).d Lấy l’ = 60 mm

1622

222

62 2

222,115152

1622

5 4

Pr P

P 2

2

36556

228

9820 20009

1

1

M M

M

16 (-)

(+)

(+)

RAyAx

Bx By

1 1 a1

ux

uy

l=42 B

0

) ( 1351 76

) 42 76 (

870 ) (

0 ) (

0

1 1

1 1

N P

R R R

P R F

N l

l l P R l

l P l R M

Bx Ax Bx

Ax x

A

B A Bx

B A A

Bx Ax

3

30 0

2 97 0

0

) (

2 97 76

) 2

4 6 (

10 0

1 18

3 00

2 )

( 0

2 )

.(

0

1 1

1 1

1 1

1 1

N P

P R

R P

R F

N

l

l P

l l

P R

l P

l l

P l

R M

r By

Ay By

r Ay

y

A

tb a

B A

r By

tb a

B A

r A

By Ay

16 (

) ( 9820 2

46 100 42 297 118 3 2

) (

) ( 16 42 1351 118

481

) (

) 2 2

mm N M

mm N

d P l R l l R

M

mm N l

R l l R

M

u

tb a B By B

A Ay

uy

B Bx B

A Ax

 Đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm theo (7-3): 3

4).[ ]1

.(

1,

0   

 M tb d

Mtd = M  u2 0,75.M x2

Trong đó: Mtđ : Là mômen tương đương

Mu, Mx : mômen uốn và mô men xoắn tại tiết diện tính toán

:

d

d o



 d o: Đường kính trong của trục rỗng

[ ] : Ứng suất cho phép (N/mm2) Tra bảng (7-2)

 2 0.75 2 36556,72 0,75.200092 40455,7( )

) 1

1 , 0

7 , 404556

0

3 , 19917

28963

MM35968,3

 Tính mô men uốn tại những điểm nguy hiểm:

Ở tiết diện (3-3):

2 2

, 28926 2

, 53968

) ( 3 , 28926 39

7 , 191 2

143 300

2

) ( 2 , 53968 39

8 , 1383

2 2

) 3 3 (

2 2

mm N M

Nmm a

R

d P M

mm N a

R M

u

Cy

tb a uy

Cx ux

) ( 409 59

57 39

39 100 ) 57 39 (

7 , 700

) (

) (

) (

0

) ( 8 , 1383 2

, 1411 870

1925 0

) ( 2 , 1411 59

57 39

39 870 ) 57 939 1925

) (

0 ) (

) (

0

2 3

2 3

3 2

3 2

2 3

2 3

N R

P P R

N d

b a

a P b a P R

b a P d b a R a P M

N R

P P R F

N c

b a

a P b a P R

a P b a P d b a R M

Dy r

r cy

r r

dy

R Dy

cy

Dx Cx

x Dx

Dx Cx

Ở tiết diện (4-4):

) ( 86688 24131

8 , 83260

) ( 24131 59

409

) ( 8 , 83260 59

2 , 1411

2 2

R

M

mm N c

.75,061232

75

2 )

4 , 121317

,75,040908

75

2 )

7 , 404556

R

Pr

5 p3 R

a+b=96 d=59 P3 45240

15930

M

(+) (+)

(-) (+)

0 x y

15930 233020

M

M uy

x

ux

kn Ex Ey

3 Fy

Fx 3

l =52 kn

Lực tác dụng do khớp nối Rkn : R kn  ( 0 , 2  0 , 3 ) 2 M3 /D t3

Với Dt3 là đường kính vòng tròn qua tâm chốt.chon Dt3= 100 (mm)

Chọn Rkn=950 (N)

_ 19

) ( 270 6 , 430 7 , 700 0

) ( 6 , 430 96

59 7 , 700

0 ) (

0

) ( 1560 1342

950 1952 0

) ( 1342 155

59 192 ) 52 59 96 (

950

) (

0 ) (

) (

0

3 3

3 3

3 3

3

3

N R

P R P

R

R

N b

a

d P R d

P b a R M

N R

R P R R

P

R

R

N d

b a

d P l d b a R

R

d P d b a R l d b a R M

Ey r Fy r

Ey

Fy

r Ey r

Ey Ey

Ex kn Fx

Fx Ex

kn

C kn

Ex

Ex C kn

) ( 49400 52

950

) 5 5

M M

mm N l

R M

u uy

C kn ux

.75,049400

75

2 )

15930 92040

(

) ( 15930 59

270

) ( 92040 59

1560

2 2

Nmm d

R

M

Nmm d

R

M

M M

.75,093408

75

2 )

Kiểm tra hệ số an toàn của trục tại các tiết diện nguy hiểm

Hệ số an toàn tính theo công thức (7-5) ta có:

n hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

m = 0

Theo công thức (7-7) ta có

n =

m a

-1 : là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với 1 chu kỳ đối xứng

a : biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện của trục

W : mômen cản uốn của tiết diện

Wo : mômen cản xoắn của tiết diện

K : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn tra bả

 : hệ số tăng bền bề mặt trục

 : hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi

m : là trị số trung bình của ứng xuất tiếp

Mu, Mx : là mômen uốn và mômen xoắn

mm N W

20009

mm N

55,1

;8,189,0

65,1

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P  30 N/mm2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Đường kính của trục là 32 (mm) tra bảng (7-3b) ta có :

131881

 (N/mm)Chọn hệ số  và  theo vật liệu đối với thép các bon trung bình lấy  = 0,1;  = 0,05; hệ số  = 1

Theo bảng (7-4) lấy  = 0,86;  = 0,75

Theo bảng (7-8) hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then K = 1,6; K = 1,45

xét tỷ số:

86,186,0

6,1

45,1

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:





 n = 44,1,12.3.32 2,4 n = (1,5 - 2,5)

Như vậy tiết diện (3-3) đảm bảo độ an toàn cho phép

+ Xét tại tiết diện (4-4)

Đường kính của trục là 34 (mm) tra bảng (7-3b) ta có :

W = 3330 (mm3), wo = 7190 (mm3); b  h = 18  11

Mu = 86687 N.mm, Mx = 7190 N.mm

_ 23

Theo bảng (7-4) lấy  = 0,86;  = 0,75

Theo bảng (7-8) hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then K = 1,6; K = 1,45

xét tỷ số:

86,186,0

6,1

45,1

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

+ Xét tại tiết diện (5-5)

Đường kính của trục là 38 (mm) tra bảng (7-3b) ta có :

 (N/mm)Chọn hệ số  và  theo vật liệu đối với thép các bon trung bình lấy  = 0,1;  = 0,05; hệ số  = 1

Theo bảng (7-4) lấy  = 0,85;  = 0,73

Theo bảng (7-8) hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then K = 1,5 :K = 1,4

xét tỷ số:

76,185,0

5,1

4,1

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp suất trên bề mặt lắp là P = 30 N/mm2

Tra bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

Như vậy tiết diện (5-5) đảm bảo độ an toàn cho phép

 Kết luận : Tất cả các trục đều đảm bào an toàn

Chiều dài then l = 0,8.lm

Trong đó: lm – chiều dài mayơ: lm = (1,2 -1,5)

• Kiểm nghiệm độ bền dập trên mặt cạnh làm việc của then theo công thức (7-11)

d = x  d

l k d

M





.2

20009 2

 (N/mm2) < d

• Kiểm nghiệm bền cắt theo công thức (7-12)

c = x  c

l b d

M





 < c

Như vậy then trên trục I thoả mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt

2 Tính then lắp trên trục II

Ta chọn 2 then cùng kích thước ,đường kính trục II để lắp then là d2 = 32 mm ; d 3= 33 mm

• xét tại tiết diện (3-3)

Chọn đường kính lắp then là d2= 33mm

_ 26

Theo bảng (7-23)

Chọn then b = 10 ; h = 8 ; t = 5,2 ;t1 = 2,6 ; k = 3,5

Chiều dài then: l = 0,8.1,4.33=37 (mm)

• Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức (7-11) có :

d =

l k d

M x

.2

= 61 , 7 ( / )

37 33 5 , 3

131881

mm N

 < d

• Kiểm nghiệm cắt theo công thức (7-12):

l b d

M

][6,2137.10.33

131881

2

.2









3.Tính then lắp trên trục III

• Xét tại tiết diện (6-6)

Đường kính lắp then là d3= 30 mm

Theo bảng (7-23)Chọn then b = 10 ; h = 8 ; t = 4,5 ;t1 = 3,6; k = 3,5

Chiều dài then: l = 0,8.1,4.30 = 33,6 (mm)

• Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức (7-11) có :

d =

l k d

M x

.2

= 74 , 8 ( / )

6 , 33 30 5 , 3

13188

2  N mm2 < d

• Kiểm nghiệm cắt theo công thức (7-12):

l b d

M

] [ 2 , 46 6 , 33 10 30

233020

2

2









Như vậy trục III thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt

Kết luận: Then trên các trục đều thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt.

_ 27

Kt = 1 : tải trọng va đập vừa Quá tải ngắn hạn đến 150% so với tải trọng tính toán (bảng 8-3)

Kn = 1 : nhiệt độ làm việc dưới 100oC (bảng 8-4)

Kv = 1 : vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)

RA = R2Ax R2Ay  4812 31 481(Nmm)

)(3,17916

.481.3,1

.1383.3,1