Đồ án Chi tiết máy: + Chọn Động cơ điện + Phân phối tỉ số truyền +Thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp Đồ án cung cấp kiến thức cơ bản về môn học Nguyên lý chi tiết máy hệ không chuyên. Có đề giúp bạn hiễu rõ hơn về vấn đề.
I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Công suất trục động điện Gọi Pct: Công suất cần thiết trục động Pt công suất trục công tác η : hiệu suất chung Ta có công thức Ft.V = 1000 Pt (kw) Ft=F=6600 (N) Lực vòng tải xích V=0,85 (m/s) Vận tốc xích tải => (kw) Công suất cần thiết trục động = Pt η Pct với η= Trong theo bảng 2.3 trị số hiệu suất loại truyền ổ η nt = : hiệu suất nối trục η ol = 0,99 hiệu suất cặp ổ lăn ηbr ηx =0,97 hiệu suất cặp bánh hộp giảm tốc = 0,93 hiệu suất truyền xích η== 0.875 Vậy công suất cần thiết trục động là: = Pct Pt η (kw) Số vòng quay sơ động điện : nsb=u.nlv Tốc độ quay trục công tác tính theo công thức: n= 60000v πD (v/ph) nsb:Số vòng quay sơ động điện nlv:Số vòng quay máy công tác v=0,85 (m/s) vận tốc xích tải D= Đường kính tang tải (mm) => nlv = (v/ph) Tỉ số truyền hệ thống u=uh.un Tra bảng 2.4 ta chọn uh=3 Tỉ số truyền truyền động bánh trụ hộp giảm tốc cấp un=3 Tỉ số truyền động xích =>u=3.3=9 =>nsb=9.67,64=609 (v/ph) Tra bảng 1.3 với Pct=6,41 (kw) nsb=609 (v/ph) Chọn động 4A160S8Y3 có Pđc=7,5 (kw); nđc=730 (v/ph); cosφ=0,75; η=86% PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tỉ số truyền thực tế Ta có utt = uh => uh = Ta có uh = unh uch mà unh = (1,2 ÷ 1,3 ) uch chọn unh =1,2 uch => uch = = =1,732 Tỉ số truyền cấp chậm => unh =1,2.1,732= 2,078 Tỉ số truyền cấp nhanh Kiểm tra tỉ số truyền u’= unh.uch.un= 1,732.2,078.3= 10,79 ∆u=utt- u’= 10,8-10,79 =0,01 Sai lệch khoảng cho phép(2%÷3%) Số vòng quay trục 1,2,3 =730 (v/ph) n1 (vòng/phút) n2 (vòng/phút) n3 (vòng/phút) Công suất trục 1,2,3 P III =Plv= (kw) II P = ==6,09(kw) I P = ==6,406(kw) = = =6,47 (kw) Momen xoắn trục động Ti = Tđc= 9,55.10 6.Pi Nmm ni Thông số Tỉ số truyền u Công suất P (kw) Số vòng quay (v/ph) Momen xoắn trục (Nmm) Trục động UNT= 6,47 730 I II 6,406 6,1 730 203 III 69 II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ va đập nhẹ nên chọn xích lăn Xác định thông số xích truyền Với tỉ số truyền u=3 Chọn số đĩa xích dẫn z1 = 29-2u =29–2.3 =23 Số đĩa lớn (đĩa bị tải) z2 = u.z1=3.23=69 < zmax =120 - Công suất tính toán Pt =p.k.kzkn Trong P=6,1 kw Kz = = = 1,09 n n 01 Kn = = = 0,98 Với n01 = 200 (tra bảng 5.5) n1 = 203 số vòng quay xích tải Theo công thức 5.4 bảng 5.6 K= k0.ka.kdc.kd.kc.kbt Trong K0=1 đường nối tâm đĩa xích so với phương ngang < 600 Ka=1 a nằm khoảng 30p< a< 50p ( chọn a =40p) Kdc=1 vị trí trục điều chỉnh đĩa xích Kd=1,35 tải trọng va đập nhẹ Kc=1,25 truyền làm việc ca Kbt=1,3 môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn II Vậy k= 1,35.1,25.1,3= 2,19 => Pt= 6,1.2,19.1,09.0,98=14,97 (kw) Theo bảng (5-5) với n01=200 (v/ph) chọn truyền xích dãy có bước xích p=31,75 (mm).Thỏa mãn điều kiện mòn Pt < [p] =19,3 (kw) - khoảng cách trục a=40p=40.31,75=1270(mm) - số mắt xích Theo công thức 5.12 X= + ( z1+z2) + (z2-z1)2 = 2.40 + (23+69) + (69-23) =127,33 Chọn x= 128 Tính lại khoảng cách trục a = 0,25.p.{xc -0,5(z1+z2)+} = 0,25.31,75.{128 -0,5.92+} = 1281 (mm) - Để xích không chịu lực căng lớn khoảng cách trục a tính cần giảm bớt lượng = (0,002÷0,004) a Chọn =0,004.a=0,004.1281=5 (mm) Do a= 1281 -5 = 1276 (mm) Số lần va đập xích Theo công thức 5.4 z n 1 15.x i= == 2,43< [i]= 35 (theo bảng 5.9) Tính kiểm nghiệm xích độ bền Theo công thức 5.15 S= Theo bảng 5.2 với p=31,75(mm)ta chọn tải trọng phá hủy Q= 88500(N) Khối lượng 1m xích q= 3,8 Kg Kd = 1,7 chế độ làm việc nặng Ft: lực vòng F t= z1 p.n1 60000 Ta có v= ==2,47 (m/s) Ft== 2470 (N) Fv : lực căng lực ly tâm sinh Fv= q = 3,8 = 23,18 (N) Fo : lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh Fo= 9,81 Kf.q.a = 9,81 1.3,8.1,27=47,34 (N) Kf= truyền nằm ngang => S == 20,73 Theo bảng 5.10 với n=200v/ph chọn [S]=8,5 S=20,73 > [s]= 8,5 Vậy truyền xích đảm bảo độ bền Đường kính đĩa xích d1= == 233,17 (mm) d2= == 697,58 (mm) da1= p(0,5+cotg ) = 31,75(0,5+cotg) = 246,9 (mm) da2 = p( 0,5+ cotg ) = 31,75(0,5+cotg) = 712,73(mm) Với r = 0,5025 d1’+0,05 = 0,5025.19,05+0,05= 9,62 (mm) Tra bảng 5.2 với p=31,75 ta chọn d1= 19,05 df1= d1-2r= 233,17 - 2.9,62= 213,93 (mm) df2= d2-2r= 712,73 - 2.9,62= 693,49 (mm) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích Theo công thức 5.18 σ H = 0, 47 kr ( Ft.k®+ Fv®) E A.k ® ≤ [σH ] ] ứng suất tiếp súc cho phép MPa Fvđ lực va đập dãy xích (m=1 Số dãy xích) Fvđ = 13 n1.p3.m = 13 203.= 8,44 (N) Kđ = hệ số phân bố không tải trọng cho dãy Ft = 2470 (N) E= 2,1 105 (MPa) Mođun đàn hồi Kr= 0,42 Hệ số kể đến ảnh hưởng số đĩa xích (z1=25) A= 262 (mm2) Diện tích chiếu mặt tựa lề A => = 0,47 =452 (MPa) Như dùng thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB170 đạt ứng suất tiếp xúc cho phép ] = 500 MPa đảm bảo độ bền tiếp xúc cho đĩa Lực tác dụng lên trục Theo công thức 5.20 Fr= Kx.Ft Trong Kx= 1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích truyền nằm ngang nghiêng góc < Ft= 2470 (N) => Fr= 2470.1,15= 2840,5 (N) Các thông số xích Khoảng cách trục Số đĩa xích dẫn Số đĩa xích dẫn Tỷ số truyền Số mắt xích Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn Bước xích a (mm) u x p (mm) 1270 23 69 128 233,17 697,58 31,75 III THIẾT KẾ HỢP GIẢM TỐC Chọn vật liệu cấp bánh Bánh nhỏ : chọn thép 45 cải thiện đạt độ cứng HB241…285 có σ b1 = 850MPa σ ch1 = 580MPa Bánh lớn : chọn thép 45 cải thiện đạt độ cứng HB192…240 có σ b = 750MPa σ ch = 450MPa Phân phối tỉ số truyền uh= unh=u1= 2,078 uch=u2=1,732 Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 với thép 45 cải thiện đạt độ cứng HB180…350 = 2HB + 70 ( MPa) sH= 1,1 hệ số an toàn tính tiếp xúc = 1,8 HB ( MPa) sF=1,75 hệ số an toàn tính uốn Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 =245 Độ rắn bánh lớn HB2= 230 Khi = 2HB1 + 70 =2.245+70= 560 (MPa) = 2HB2 + 70 = 2.230+70=530 (MPa) = 1,8 HB1= 1,8.245= 441 (MPa) = 1,8 HB2= 1,8.230= 414 (MPa) - Số chu kì thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc Nho1 = 30 H 2, H 2, HB1 HB1 =30 = 1,62 = Nho2 = 30 30 = 1,39 - Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương NHE=60c T ∑ T i max ti ∑ ti T n1 ∑ ti ∑ i u1 Tmax ti ∑ ti NHE2=60.c Trong c=1 Số lần ăn khớp vòng quay n=730 Số vòng quay phút ti=5.300.2.8 Tổng số làm việc =>NHE2= => NHE2= Ta có NHE2 > NHo2 KHL2 =1 NHE1 > NHo1 - Ứng suất tiếp xúc cho phép σ HLim1 [σ H ]1 = sH [σ H ] k σ HLim = sH HL1 KHL1 =1 = =509 (MPa) HL k = =481,8 (MPa) Theo sơ đồ hệ thống tải trọng ta có hệ thống bánh cấp nhanh sử dụng nghiêng Theo 6.12 ]= = 509 + 481,8 ] < 1,25 [σ H ] = 495,4 (MPa) Với hệ thống tải trọng : bánh cấp chậm sử dụng thẳng Tương tự ta tính NHE > NHo nên KHL=1 [σ H ] Do ]‘= =481,8 (MPa) Số chu kỳ thay đổi ứng suất NFE =60c NFE2 =60.c T ∑ T i max T ∑ ti ∑ T i max ni t i ti ∑ ti = 60.1.5.300.2.8.(0,7+ = 36,12 (N) Vì NFE2=36,12 > NFo =4 (N) NFo =4 tất loại thép (số chu kỳ thay đổi ứng suất sở khử uốn) Do đó: KFL2=KFL1=1 - Ứng suất tiếp xúc cho phép Bộ truyền quay chiều KFC=1 = = 252 (MPa) = (MPa) Ứng suất tải cho phép Theo công thức 6.10& 6.11 ]max= 2,8 = 2,8.450 = 1260 (MPa) = 0,8 = 0,8.580 = 464 (MPa) = 0,8 = 0,8 450 = 360 (MPa) Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh trụ nghiêng Xác định sơ khoảng cách trục Theo 6.15a = Ka(u1+1) Ka = 43 hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh & loại (răng nghiêng) T1= 87389 (Nmm) momen xoắn truc chủ động ] = 495,4 ứng suất tiếp xúc cho phép Hβ K hệ số kể đến phân bố không điều tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc Theo bảng 6.7 ta có Hβ K = 1,12 Theo công thức 6.16 = 0,53 (u1+1) Theo bảng 6.6 = 0,3 Bánh đối xứng với ổ hộp giảm tốc = 0,53 0,3.(4,686+1) =0,9 = 43.(2,078+1) = 90,52 (mm) Lấy = 100 (mm) Thông số ăn khớp Mođun m= (0,01 = (0,01.100 = (1 2) (mm) Theo bảng 6.8 chọn mođun m=1,5 Chọn sơ = 0,866 Số bánh nhỏ Z1= = =37,51 Lấy Z1=38 Số bánh lớn Z2= u z1=2,078.38= 78,964 Chọn Z =79 Do tỉ số truyền thực um= =2,0789 Theo công thức 6.18 = = =0,8775 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh trụ nghiêng Xác định sơ khoảng cách trục Theo 6.15a = Ka(u1+1) Ka = 43 hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh & loại (răng nghiêng) T1= 87389 (Nmm) momen xoắn truc chủ động ] = 495,4 ứng suất tiếp xúc cho phép Hβ K hệ số kể đến phân bố không điều tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc Theo bảng 6.7 ta có Hβ K = 1,12 Theo công thức 6.16 = 0,53 (u1+1) Theo bảng 6.6 = 0,3 Bánh đối xứng với ổ hộp giảm tốc = 0,53 0,3.(4,686+1) =0,9 = 43.(2,078+1) = 90,52 (mm) Lấy = 100 (mm) Thông số ăn khớp Mođun m= (0,01 = (0,01.100 = (1 2) (mm) Theo bảng 6.8 chọn mođun m=2 Chọn sơ = 0,866 Số bánh nhỏ Z1= = =28,13 Lấy Z1=28 Số bánh lớn Z2= u z1=2,078.28=58,46 Chọn Z =59 Do tỉ số truyền thực um= =2,107 Theo công thức 6.18 = = =0,87 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ứng suất tiếp xúc mặt làm việc ZM.ZH.Z < Trong ZM= 274 hệ số ảnh hưởng đến tính vật liệu bánh ăn khớp theo bảng 6.5 Theo công thức 6.34 ZH= ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc góc nghiêng bánh hình trụ sở β β tg = tg Với , tính theo công thức bảng 6.11 Đối với nghiêng không dịch chỉnh = = arctg Theo tiêu chuẩn TCVN1065-71 = = arctg= 0 βb ) ) tg =cos(22,7 tg(29,54 = 27,6 ZH= = =1,58 Hệ số trùng khớp dọc = == 2,35>1 Hệ số kể đến trùng khớp Z= Mà = [ 1,88- 3,2( = [ 1,88- 3,2 0,87= 1,734 Z== 0,76 - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ = ==64,96 - Vận tốc vòng V= = Với v=2,48 (m/s) tra bảng 6.13 ta cấp xác Với v