hop giam toc dong truc

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU MỤC LỤC Mục lục PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.3 Lập bảng đặc tính PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG .7 PHẦN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 10 3.1 Cặp bánh trụ thẳng cấp chậm 10 3.2 Cặp bánh trụ nghiêng phân đôi cấp nhanh: 18 PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 19 PHẦN TÍNH TỐN NỐI TRỤC .33 PHẦN 6: TÍNH TỐN Ổ LĂN 34 PHẦN CHỌN VỎ HỘP, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP .41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ: * Chọn hiệu suất hệ thống: - Hiệu suất truyền động: η = η𝑘𝑛 ηđ η2𝑏𝑟 η3𝑜𝑙 - Trong đó: ηkn = 1: Hiệu suất khớp nối ηđ = 0,96: Hiệu suất truyền đai ηbr = 0,97: Hiệu suất că ̣p bánh trụ ηol = 0,99: Hiệu suất ổ lăn - Ta được: η = 1.0,95.0,972.0,993 = 0,88 * Tính cơng suất đẳng trị (Cơng suất tính tốn): - Cơng suất tính tốn: 𝑃𝑡𝑡 = 𝑃𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑇1 𝑇2 ( ) 𝑡 + ( √ 𝑇 𝑇 ) 𝑡2 𝑡1 + 𝑡2 𝑇 0,6 ( ) 15 + ( 𝑇 ) 25 = 3,1 (𝑘𝑊) = 4√ 𝑇 15 + 25 - Công suất cần thiết trục động cơ: 𝑃𝑐𝑡 = 𝑃𝑡𝑡 3,1 = = 3,52 (𝑘𝑊) 𝜂 0,87 * Xác định số vòng quay sơ động cơ: - Tỉ số truyền: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ 𝑢đ = 16.2,2 = 35,1 Trong đó: 𝑢ℎ = 16 tỉ số truyền hộp giảm tốc 𝑢đ = 2,2 tỉ số truyền truyền đai thang - Số vòng quay sơ động cơ: SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑢𝑐ℎ = 40.35,2 = 1408(vòng⁄phút) * Chọn động điện, bảng thơng số động điện: Dựa vào bảng P1.3/trang 236 sách “Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập Một” “Trịnh Chất – Lê Văn Uyển”, ta chọn động 4A100L4Y3 có cơng suất 4,0 (kW) số vòng quay trục 1420 (vòng/phút) 1.2 Phân phối tỉ số truyền: 𝑛đ𝑐 1420  𝑢𝑐ℎ =  𝑢1 = 𝑢2 = √𝑢ℎ = tỉ số truyền cặp bánh = 𝑛𝑙𝑣 40 = 35,5 Vậy tỉ số truyền truyền đai thang là:  𝑢𝑐ℎ 𝑢đ = 𝑢 𝑢2 = 35,5 42 = 2,22 1.3 Lập bảng đặc tính: * Tính tốn cơng suất trục: 𝑃3 = 𝑃𝑙𝑣 = = 4,04 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 𝜂𝑘𝑛 0,99.1 𝑃2 = 𝑃3 4,04 = = 4,21 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 𝜂𝑏𝑟 0,99.0,97 𝑃1 = 𝑃2 4,21 = = 4,38 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 𝜂𝑏𝑟 0,99.0,97 𝑃đ𝑐 = 𝑃1 4,38 = = 4,61 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 𝜂đ 0,99.0,96 * Tính tốn số vòng quay trục: 𝑛đ𝑐 = 1420 (𝑣/𝑝ℎ) 𝑛1 = 𝑛đ𝑐 1420 = = 645,45 (𝑣/𝑝ℎ) 𝑢đ 2,2 𝑛2 = 𝑛1 645,45 = = 161,36 (𝑣/𝑝ℎ) 𝑢1 𝑛3 = 𝑛2 161,36 = = 40,34 (𝑣/𝑝ℎ) 𝑢2 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU * Tính tốn Momen xoắn trục: 𝑇đ𝑐 = 9,55.106 𝑃đ𝑐 4,61 = 9,55.106 = 31004 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛đ𝑐 1420 𝑇1 = 9,55.106 𝑃1 4,38 = 9,55.106 = 64803 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛1 645,45 𝑇2 = 9,55.106 𝑃2 4,21 = 9,55.106 = 249167 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛2 161,36 𝑇3 = 9,55.106 𝑃3 4,04 = 9,55.106 = 956420 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛3 40,34 𝑇𝑐𝑡 = 9,55.106 𝑃𝑐𝑡 = 9,55.106 = 946951(𝑁𝑚𝑚) 𝑛𝑐𝑡 40,34 * Bảng đặc tính: Trục Động I II III Công tác 4,61 4,38 4,21 4,04 Thông số Công suất (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n (vòng/phút) Momen xoắn T (Nmm) 2,2 4 1420 645,45 161,36 40,34 40,34 31004 64803 249167 956420 946951 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 2.1 Chọn loại đai tiến diện đai: Căn vào truyền đai truyền công suất 4,61 kW, quay với tốc độ 1420 vòng/phút, dựa vào hình 4.1 bảng 4.13 trang 59, tài liệu [I], ta chọn đai thang thường, tiết diện A 2.2 Tính thơng số truyền đai: 2.2.1 Đường kính bánh đai, khoảng cách trục, chiều dai dây đai: 1.Đường kính bánh đai - Đường kính bánh đai nhỏ d1 chọn theo bảng 4.13 tài liệu [I], đai thang thường, đường kính bánh nhỏ 100 ÷ 200mm Ta chọn d1= 112mm Xác định vận tốc đai: 𝑣= - 𝜋 𝑑1 𝑛1 𝜋 112.1420 = = 8,33 (m/s) < 25(m/s) 60000 60000 Đường kính bánh đai lớn d2: Đường kính bánh đai lớn theo công thức 4.2 sau: 𝑑2 = 𝑢đ 𝑑1 /(1 − 𝜀) Với 𝜀 = 0,01 hệ số trượt Vậy 𝑑2 = 2,2.112/(1- 𝜀) = 248,89 (mm) Chọn d2 theo tiêu chuẩn bảng 4.21 tài liệu [I]/ trang 63, ta chọn d2= 250 mm Tính lại tỉ số truyền thực tế: 𝑢= 𝑑2 (1 − 𝜀) 250.0,99 = = 2,475 𝑑1 100 ∆𝑢 = 2,475−2,2 2,2 = 1,25% < 3% 2.Tính khoảng cách trục sơ bộ: - Theo bảng 4.14[1]/trang 60, với tỉ số truyền 2,475, chọn a/d2 = 1,2 Vậy 𝑎𝑠𝑏 = 1,2.250 = 300 𝑚𝑚 Theo công thức 4.14: 0,55(𝑑1 + 𝑑2) + ℎ < 𝑎 < 2(𝑑1 + 𝑑2) ⇔ 202,4 < 𝑎 < 724 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU ⇒ Thỏa điề u kiê ̣n Tính chiều dài đai: - Theo công thức 4.4 tài liệu [I], ta có 𝑙 = 2𝑎 + (𝑑2 − 𝑑1 )2 (250 − 112)2 𝜋(𝑑1 + 𝑑2 ) 𝜋(112 + 250) + = 2.300 + + 4𝑎 4.300 = 1184,5 𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn bảng 4.13, ta chọn 𝑙 = 1250 𝑚𝑚 Kiểm nghiệm đai tuổi thọ: 𝑣 8330 Số vòng chạy 1s: 𝑖 = 𝑙 = 1800 = 6,67 < 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 10 (thoả thỏa điều kiện tuổi thọ) Tính lại khoảng cách trục a: Từ 𝑙0 , ta xác định lại khoảng cách trục a theo công thức 4.6, trang 54, tài liệu [I]: 𝑎 = (𝜆 + √𝜆2 − 8𝛥2 )/4 Với: 𝜆 = 𝑙0 – 𝛥 = 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) = 1250 − 𝜋.(112+250) = 681,37(𝑚𝑚) 𝑑2 − 𝑑1 250 − 112 = = 69 (𝑚𝑚) 2 Vậy: 𝑎 = (920,35 + √920,35 − 1702 )/4 = 333,55 (𝑚𝑚) 5.Góc ơm đai: Góc ơm 𝛼1 = 180° – 57° (𝑑2 – 𝑑1)/𝑎 = 156,42° ≥ 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 120° 2.2.2 Tính số đai: Dựa theo tài liệu [I], trang 60, xác định số đai: 𝑧= 𝑃1 𝐾đ [𝑃0 ]𝐶𝛼 𝐶𝑙 𝐶𝑢 𝐶𝑧 Kđ: Hệ số tải động, tra theo bảng 4.7: Kđ = 1,1(Tải va đâ ̣p nhe ̣) Theo bảng 4,15: 𝐶𝛼 = 0,92 Theo bảng 4.17: Cu = 1,13 Theo bảng 4.16 4.19: l/lo = 1250/1700 =0,74 => Cl = 1,12 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Theo bảng 4.19 với v = 8,33 m/s, d1= 112 mm, Nội suy từ bảng ta tính [Po] = 1,59 kW 𝑃1 [𝑃𝑜 ] 4,61 = 1,59 = 2,9 Giả sử số đai 2, chọn Cz = 0,95 Thế số, ta có 𝑧 = 4,61.1,1 1,59.0,92.1,12.1,13.0,95 = 2,88 Vậy ta chọn số đai Vậy Cz= 0,95 thoả Với e =10; t = 15 ho = 3,3 (Tra bảng 4.21) Xác định chiều rộng bánh đai: 𝐵 = (𝑧 − 1) 𝑡 + 2𝑒 = 2.15 + 20 = 50 (𝑚𝑚) Đường kính ngồi bánh đai nhỏ: da1 =d1 +2h0 = 112 + 2.3,3= 118,6 (mm) Đường kính ngồi bánh đai lớn: da2 =d2 +2h0 = 250 + 2.3,3 = 256,6 (mm) 2.2.3 Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục: Theo công thức 4.19 tài liệu [I], lực căng đai: F0 = 780 𝑃1 𝐾đ 𝑣𝐶𝛼 𝑧 + Fv , Với Fv = qmv2 Tra bảng 4.22, tiết diện đai A, ta có qm = 0,105 kg/m Với v=8,33 m/s tính Fv = 0,105.8,32 =7,29 N Suy F0 = 780.4,61.1,1 8,33.0,92.3 + 7,29 = 179,33 N Lực tác dụng lên trục Fr = 2F0zsin(α1/2) = 2.179,33.3 sin (156,42/2) = 1053,28 N SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG  Thông số kỹ thuật: - Thời gian phục vụ: L = (năm) - Quay chiều, tải va đập nhẹ, làm việc 280 ngày/năm, ca/ngày, tiếng/ca - Cặp bánh cấp nhanh (bánh trụ nghiêng): + Tỷ số truyền: u1 = + Số vòng quay trục dẫn: n1 = 645,45 (vòng/phút) + Momen xoắn T trục dẫn: T1 = 64803 (Nmm) - Cặp bánh cấp chậm (bánh trụ nghiêng): + Tỷ số truyền: u2 = + Số vòng quay trục dẫn: n2 = 161,36 (vòng/phút) + Momen xoắn T trục dẫn: T2 = 249167 (Nmm 3.1 Cặp bánh trụ cấp chậm 3.1.1 Chọn vật liệu: - Do u cầu đặc biệt, ta thống hóa thiết kế, chọn vật liệu bánh - Theo bảng 6.1 [1]/ trang 92, ta chọn: + Bánh dẫn: Thép 45, thường hóa, độ rắn HB 170 217 𝜎𝑏1 = 600(𝑀𝑃𝑎), 𝜎𝑐ℎ1 = 340(𝑀𝑃𝑎), ta chọn độ rắn bánh nhỏ 𝐻𝐵1 = 215(HB) + Bánh bi ̣dẫn: Thép 45, cải thiện, độ rắn HB 170 217 𝜎𝑏2 = 600(𝑀𝑃𝑎), 𝜎𝑐ℎ2 = 340(𝑀𝑃𝑎), ta chọn độ rắn bánh nhỏ 𝐻𝐵2 = 195(HB) 3.1.2 Xác định ứng suất cho phép:  Số chu kỳ làm việc sở: 𝑁𝐻𝑂1 = 30𝐻𝐵12,4 = 30 2152,4 = 1,19 107 (chu kỳ) 𝑁𝐻𝑂2 = 30𝐻𝐵22,4 = 30 1952,4 = 0,94.107 (chu kỳ) 𝑁𝐹𝑂1 = 𝑁𝐹𝑂2 = 106 (chu kỳ) Tuổi thọ: 𝐿ℎ = 4.280.8.1 = 8960 (giờ)  Số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo tải trọng SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU 𝑁𝐻𝐸1 = 60𝑐 ∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇 )3 𝑛𝑖 𝑡𝑖 0,6𝑇 15 = 60.1 [(𝑇) 15+25 + ( 𝑁𝐻𝐸2 = 𝑁𝐻𝐸1 𝑢2 = 4,42.107 𝑁𝐹𝐸1 = 60𝑐 ∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇 = 1,105 107 (chu kỳ) )6 𝑛𝑖 𝑡𝑖 𝑇 15 0,6𝑇 = 60.1 [(𝑇) 15+25 + ( 𝑁𝐹𝐸2 = 𝑁𝐹𝐸1 𝑢2 3,51.107 = 25 ) 15+25] 161,36.8960 = 4,42 107 (chu kỳ) 𝑇 25 ) 15+25] 161,1.8960 = 3,51 107 (chu kỳ) = 0,88 107 (chu kỳ) NHE1  NHO1 ; NHE  NHO ; NFE  NFO ; NFE  NFO nên ta chọn NHE  NHO để tính tốn  KHL1  KHL  K FL1  K FL  Ta thấy  Ứng suất cho phép: * Theo bảng 6.2 [1]/ trang 94, với thép 45, thường hóa: *Giới hạn mỏi tiếp xúc: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚 = 2𝐻𝐵 + 70; 𝑆𝐻 = 1,1 - Bánh chủ động: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2𝐻𝐵 + 70 = 2.215 + 70 = 500(𝑀𝑃𝑎) - Bánh bị động: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2𝐻𝐵 + 70 = 2.195 + 70 = 460(𝑀𝑃𝑎) *Giới hạn mỏi uốn: - Bánh chủ động: 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚1 = 1,8𝐻𝐵1 = 1,8.210 = 387(𝑀𝑃𝑎) - Bánh bị động: 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚2 = 1,8𝐻𝐵2 = 1,8.190 = 351(𝑀𝑃𝑎) * Ứng suất tiếp cho phép: - Tính tốn sơ bộ: [ H ]  OH lim K HL với sH  1,1 : sH [𝜎𝐻1 ] = 510 = 454,54(𝑀𝑃𝑎) 1,1 [𝜎𝐻2 ] = 490 = 418,18(𝑀𝑃𝑎) 1,1 [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻1 ] + [𝜎𝐻2 ] 454,54 + 418,18 = = 436,36 (𝑀𝑃𝑎) 2 * Ứng suất uốn cho phép: oF lim K Fc [ F ]  K FL sF Với K FC  (do quay chiều), chọn SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 sF  1,75 theo bảng 6.2 [1: 11 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU [𝜎𝐹1 ] = 378 = 221,14(𝑀𝑃𝑎) 1,75 [𝜎𝐹2 ] = 342 = 200,57(𝑀𝑃𝑎) 1,75 * Ứng suất tải cho phép: [𝜎𝐻 ]𝑚𝑎𝑥 = 2,8𝜎𝑐ℎ2 = 2,8.340 = 952 (𝑀𝑃𝑎) [𝜎𝐹1 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8𝜎𝑐ℎ1 = 0,8.340 = 272(𝑀𝑃𝑎) [𝜎𝐹2 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8𝜎𝑐ℎ2 = 0,8.340 = 272 (𝑀𝑃𝑎) 3.1.3 Xác định sơ khoảng cách trục: Theo cơng thức (6.15a) [1], ta có: 249167.1,08 𝑇2 𝐾𝐻𝛽 √ (4 𝑎𝑤 = 𝐾𝑎 (𝑢2 + 1) √ = 43 + 1) = 230,26 (𝑚𝑚) Ѱ𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2 𝑢2 0,3 436,362 Với: 𝐾𝛼 = 43: hệ số phụ thuộc vào cặp bánh loại (Bảng 6.5 [1]/ trang 96) T2 = 249167 (Nmm): momen xoắn trục bánh chủ động Ѱ𝑏𝑎 = 0,3 (bánh đối xứng với ổ hộp giảm tốc); Ѱ𝑏𝑑 = 0,53Ѱ𝑏𝑎 (𝑢2 ± 1) = 0,53.0,3 (4 + 1) = 0,795 (ăn khớp ngoài) 𝐾𝐻𝛽 = 1,08: trị số phân bố không tải trọng chiều rộng vành Với Ѱ𝑏𝑑 = 0,795, tra bảng 6.7 [1]/ trang 98 Theo tiêu chuẩn, ta chọn 𝑎𝑤 = 250 (𝑚𝑚) 3.1.4 Xác định thông số ăn khớp:  Mơ-đun răng: 𝑚 = (0,01 ÷ 0,02)𝑎𝑤 = 2,25 ÷ 4,5(𝑚𝑚), theo bảng trị số tiêu chuẩn 6.8 [1]/ trang 99, chọn 𝑚 = 3(𝑚𝑚)  Cho ̣n sơ bô ̣ góc nghiêng 𝛽 = 13° (bánh tru ̣ nghiêng) 𝑧3 = 2𝑎𝑤 𝑐𝑜𝑠13° 𝑚.(𝑢+1) = 32,48 ⇒ Cho ̣n z3= 32  Số bánh lớn: 𝑧4 = 𝑧3 𝑢2 = 30.4 = 128(răng) 120  Tỉ số truyền thực là: 𝑢𝑡 = 30 =  Góc nghiêng răng: 𝛽 = 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 𝑚(𝑢+1)𝑧3 2𝑎𝑤 3.5.29 = 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 2.225 = 16,26° 12 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY  GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Do tất trục hộp giảm tốc quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng m  0; a  max  M với W moment cản uốn (Tính theo bảng W  10.6[1]), M moment uốn tổng Do trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động m  a  max T  với W0 moment cản xoắn (Tính theo bảng 10.6[1]), T 2W0 moment xoắn     0,05;  t  : hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi vật liệu – cacbon mềm (Trang 411 [3])    ,  r : hệ số kích thước (bảng 10.4 [3])    1, : hệ số tăng bề mặt  (phun bi) (bảng 10.5 [3]) 4.7.2 Độ bền tĩnh Để đề phòng trục bị biến dạng dẻo lớn bị gãy tải đột ngột, ta cần phải kiểm nghiệm trục theo điều kiện bền tĩnh Công thức thực nghiệm: td    3.2  [] Trong đó:   M T  a ;    2.a ;[]  0,8ch  0,8.340  272( MPa) W W0 4.7.3 Bảng kết tính tốn: Trục I II III Tiết diện (12) (13) (22) (23) (32) (33) W W0 a a td  5364.43 1251.74 10747.04 24864.31 18256.28 29488.65 11647.61 2785.72 23018.88 51825.53 39462.02 63162.57 26.83 63.24 33.22 20.77 36.37 28.09 3.92 16.41 6.42 2.85 9.71 6.07 30.07 85.02 39.99 23.01 49.55 35.08 0.85 0.85 0.88 0.88 0.88 0.81  s 0.78 11.55 0.81 0.81 6.81 0.81 5.01 0.81 0.76 9.88 s s 26.54 15.48 8.77 12.20 4.78 8.26 10.59 5.38 4.64 6.34 Từ kết ta thấy trục thỏa mãn hệ số an toàn điều kiện bền mỏi điều kiện bền tĩnh SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 31 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN TÍNH TỐN NỐI TRỤC * Moment xoắn nối trục: +Moment xoắn danh nghĩa: T = 956420 (Nmm) +Moment xoắn tính tốn: Tt = kT=1,5.956420=1434630(Nmm)=1434,63(Nm) Chọn hệ số chế độ làm việc: k=1,3 theo bảng 16.1 [2]/trang 58 * Đường kính trục đầu: d = 60 (mm)  Ta chọn nối trục vòng đàn hồi  Kích thước nối trục vòng đàn hồi (theo bảng 16-10a [2]) T,Nm d 1000 63  dc 18 l 140 d1 110 D0 160 Z nmax B 2850 B1 70 l1 40 D3 36 l2 40 d1 M12 D2 25 l 80 l1 42 l2 20 l3 36 h Kiểm nghiệm sức bền dập vòng đàn hồi: d   dm 120 Kích thước chốt (theo bảng 16-10b [2]) T, Nm 1000  D 210 2kT 2.1,5.956420   3,5( MPa)  []d   4( MPa) ZD0 d cl3 8.160.18.36 Kiểm nghiệm sức bền chốt: u  kTl0 1,5.956420.52   69, 4( MPa)  []u  60  80( MPa) 0,1.dc D0 Z 0,1.183.160.8 Với: l0  l1  l2 20  42   52(mm) 2 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN TÍNH TỐN Ổ LĂN Thời gian làm việc Lh  8960(h) 6.1 Trục I: n1  645,45(vg / ph)  Số vòng quay:  Tải trọng tác dụng lên ổ: - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A: 2 FAR  RAX  RAY  648.032  1494,332  1628,8( N ) - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B: 2 FBR  RBX  RBY  648.032  953, 062  1152,5( N ) - Lực dọc trục: Fa  378( N ) Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn, chọn cỡ trung hẹp, theo bảng phụ lục P2.12[2] ta có bảng thơng số: Ký hiệu ổ 305 d (mm) 25 D (mm) 62 B (mm) 17 C (kN) 17,6 C0 (kN) 11,6 Lực phân bố hình vẽ  Chọn hệ số e: - Ta có tỷ số Fa 378   0, 037 => theo bảng 11.3[1] với   12 ta chọn e = 0,23 Co 10, 2.103  Chọn hệ số X,Y: - Lực dọc trục tác động vào ổ A,B lực hướng tâm FR gây ra: S A  e.FrA  0, 23.1628,8  374,62 N S B  e.FrB  0, 23.1152,5  265,1N - Vì S0>S1 Fa>0 nên ta có: FaA  S A  374,62N FaB  S A  Fa  374,62  378  752,62 N SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 33 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY - GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Hệ số: K t  : hệ số ảnh hưởng nhiệt độ K  1, : hệ số kể đến đặc tính tải trọng va đập nhẹ Tra bảng 11.3[1] - V  : vòng quay Ta có: FaA  023  e nên ta chọn X=1 Y=0 V FrA FaB  0,65  e nên ta chọn X=0,56 Y=1,92 V FrB  Tải trọng quy ước: - Tại A: QA  ( XVFr  YFa )Kt K  (1.1.1928,8  0.374,62).1.1,2  1954,56 N - Tại B: QB  ( XVFr1  YFa1 )Kt K  (0,56.1.1628,8  1,92.752,62).1.1,2  2508,51N Từ kết tính tốn ta nhận thấy ổ B chịu tải trọng lớn nên ta tính tốn theo ổ B  Thời gian làm việc: L 60 Lh n 60.8960.645, 45   347 triệu vòng 106 106  Khả tải động tính toán: Ct  QB m L  2508,513 347  11579 N Vì Ct < C = 17,6 KN nên ổ đảm bảo khả tải động  Tuổi thọ ổ: m  17,6.103  106  C  106 Lh        8918, 60n  QB  60.645, 45  2508, 51   Kiểm tra tải tĩnh: Qo  Fr  1628,8 N  Qo  X o Fr  Yo Fa  0, 6.1628,8  0,5.378  1262,32 N  Qo  1628,8 N Như ta có: Qo  Co  11,6.10 N nên ổ lăn đảm bảo độ bền tĩnh  Số vòng quay tới hạn ổ: - Theo bảng 11.7[1] với ổ bi đỡ dãy bôi trơn dầu:  Dpw n   5,5.105 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 34 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU - Đường kính tâm lăn: Dpw  D  d  62  25  43,5mm  Dpw n  Suy ra:  n   D  5,5.105  8871 vòng/phút > n1 = 645,45 vòng/phút thỏa 62 mãn 6.2 Trục II: n2  161,36(vg / ph)  Số vòng quay:  Tải trọng tác dụng lên ổ: - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C: 2 FBR  RBX  RBY  194,312  52, 452  201, 26( N ) - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ D: FCR  2 RCX  RCY  349,97  2427, 032  2452,13( N ) - Lực dọc trục: Fa  1453,45  378  1075,45N Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn, chọn cỡ trung hẹp, theo bảng phụ lục P2.12[2] ta có bảng thơng số: Ký hiệu ổ 46309 d (mm) 45 D (mm) 100 B (mm) 25 C (kN) 48,1 C0 (kN) 37,7 Lực phân bố hình vẽ: Góc tiếp xúc   12  Chọn hệ số e: Ta có tỷ số Fa 1075, 45   0, 035 => theo bảng 11.3[1] với   12 ta chọn e = 0,35 Co 37, 7.103  Chọn hệ số X,Y: SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 35 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY - GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Lực dọc trục tác động vào ổ A,B lực hướng tâm FR gây S B  e.FrB  0,35.201, 26  70, 44 N SC  e.FrC  0,35.2452,13  858, 25 N - Vì SBSC-SB nên ta có: FaB  SC  858,25N FaC  SC  Fa  1937,7 N - Hệ số: K t  : hệ số ảnh hưởng nhiệt độ K  1, : hệ số kể đến đặc tính tải trọng va đập nhẹ Tra bảng 11.3[1] - V  : vòng quay Ta có: FaB 858, 25   4, 26  e nên ta chọn X=0,45 Y=1,57 V FrB 1.201, 26 FaC 1937,   0, 79  e nên ta chọn X=0,45 Y=1,57 V FrC 1.2452,13  Tải trọng quy ước: Tại B: QB  ( XVFrB  YFaB )Kt K  (0,45.1.201,26  1,57.858,25).1.1,2  1725,62N Tại C: QC  ( XVFrC  YFaC )Kt K  (0,45.1.2452,13 1,57.1937,7).1.1,2  4948, 4N Từ kết tính toán ta nhận thấy ổ C chịu tải trọng lớn nên ta tính tốn theo ổ C  Thời gian làm việc: L 60 Lh n 60.8960.161,36   86, 75 triệu vòng 106 106  Khả tải động tính tốn: Ct  QC m L  4948, 86, 75  21905 N Vì Ct < C = 48,1 KN nên ổ đảm bảo khả tải động  Tuổi thọ ổ: m 106  C  106  48,1.103  Lh        21905 60n  QC  60.161,61  4948,  Với ổ bi đỡ dãy   12 ta chọn Xo=0,6 Yo=0,5 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 36 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU  Kiểm tra tải tĩnh: Qo  Fr  2452,13N  Qo  X o Fr  Yo Fa  0, 6.2452,13  0,5.1937,  2198 N  Qo  2452,13N Như ta có: Qo  Co  37, 7.10 N nên ổ lăn đảm bảo độ bền tĩnh  Số vòng quay tới hạn ổ: - Theo bảng 11.7[1] với ổ bi đỡ chặn bôi trơn dầu:  D pw n   1,8.105 - Đường kính tâm lăn: Dpw  D  d  100  45  72,5mm  Dpw n  Suy ra:  n   D  1,8.105  2482, 76 vòng/phút > n1 = 161,36 vòng/phút thỏa 72,5 mãn 6.3 Trục III: n2  40,36(vg / ph)  Số vòng quay:  Tải trọng tác dụng lên ổ: - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C: 2 FCR  RCX  RCY  3604,882  2812,102  4572( N ) - Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ D: FDR  2 RDX  RDY  621,512  844,382  1048, 47( N ) - Lực dọc trục: Fa  1453,45 Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn, chọn cỡ nhẹ he ̣p, theo bảng phụ lục P2.12[2] ta có bảng thơng số: Ký hiệu ổ 46213 d (mm) 65 D (mm) 120 B (mm) 23 C (kN) 54,4 C0 (kN) 21,7 Lực phân bố hình vẽ: SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 37 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Góc tiếp xúc   12  Chọn hệ số e: - Ta có tỷ số Fa 1453, 45   0, 022 => theo bảng 11.3[1] với   12 ta chọn e = 0,32 Co 48,8.103  Chọn hệ số X,Y: - Lực dọc trục tác động vào ổ A,B lực hướng tâm FR gây ra: SC  e.FrC  0,32.4572  1463,04 N S D  e.FrD  0,32.1048, 47  335,5 N - Vì SC>SD Fa> S1-S0 nên ta có: FaC  SC  1463,04N FaD  SC  Fa  1463,04  1453,45  2916,5N - Hệ số: K t  : hệ số ảnh hưởng nhiệt độ K  1, : hệ số kể đến đặc tính tải trọng va đập nhẹ Tra bảng 11.3[1] - V  : vòng quay Ta có: FaC 1463, 04   0,32  e nên ta chọn X=1 Y=0 V FrC 1.4572 FaD 2916,5   2,78  e nên ta chọn X=0,45 Y=1,715 V FrD 1.1048, 47  Tải trọng quy ước: - Tại C: QC  ( XVFrC  YFaC )Kt K  (1.1.4572  0.1463,04).1.1,2  5846,4N Tại D: QD  ( XVFrD  YFaD ) Kt K  (0,45.1.1048,47 1,715.2916,5).1.1,2  6787,02N Từ kết tính tốn ta nhận thấy ổ D chịu tải trọng lớn nên ta tính tốn theo ổ D  Thời gian làm việc: L 60 Lh n 60.8960.40,36   21, triệu vòng 106 106  Khả tải động tính tốn: Ct  QD m L  6787, 02 21,  18930 N SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 38 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Vì Ct < C = 54,4 KN nên ổ đảm bảo khả tải động  Tuổi thọ ổ: m 106  C  106  54, 4.103  Lh        646306 60n  Q1  60.40,36  6787,02  Với ổ bi đỡ dãy   12 ta chọn Xo=0,6 Yo=0,5  Kiểm tra tải tĩnh: Qo  Fr  1048,5 N  Qo  X o Fr  Yo Fa  0, 6.1048, 47  0,5.2916,5  2274,15 N  Qo  2274,15N Góc tiếp xúc   12 Như ta có: Qo  Co  46,8.10 N nên ổ lăn đảm bảo độ bền tĩnh  Số vòng quay tới hạn ổ: - Theo bảng 11.7[1] với ổ bi đỡ chặn bôi trơn dầu:  D pw n   1,8.105 - Đường kính tâm lăn: Dpw  D  d  120  65  92, 5(mm)  Dpw n  Suy ra:  n   D  1,8.105  1945,95 (vòng/phút) > n1 = 40,36 (vòng/phút) 92,5 thỏa mãn SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 39 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU PHẦN CHỌN VỎ HỘP, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 7.1 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc:        Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bào đảm vị trí tương đối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ chi tiết máy tránh bụi bặm Chỉ tiêu vỏ hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp gân, mặt bích, gối đỡ,… Vật liệu dùng để đúc hộp giảm tốc gang xám GX15-32 Bề mặt ghép vỏ hộp qua đường tâm trục để việc lắp ghép chi tiết thuận tiện Bề mặt lắp nắp thân cạo mài, để lắp sít, lắp có lớp sơn lòng sơn đặc biệt Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng phía lỗ tháo dầu với dộ dốc khoảng 2o chổ tháo dầu lõm xuống Kích thuớc vỏ hộp: Tên gọi Chiều dày thân hộp δ Chiều dày nắp hộp δ1 Tính tốn 10,65(mm) 9,9(mm) Chọn 11(mm) 10(mm) 8,8-11(mm) 10(mm) Gân tăng cứng : Chiều dày, e Chiều cao ,h h Vít ghép nắp cửa thăm, d5 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 40 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Đường kính ngồi tâm lỗ vít: D3, D2 Trục Trục D2 D3 80(mm) 140(mm) D2 140(mm) 100(mm) D3 Trục 160(mm) 160(mm) D2 D3 Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 50-53(mm) Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 50(mm) 26(mm) 49(mm) 69(mm) 79(mm) C1 C2 C3 Chiều cao h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulơng kích thước mặt tựa Chiều dày: khơng có phần lồi S1 26,-30(mm) 44(mm) >60(mm) 26(mm) Giữa mặt bên bánh với Δ2 >11-13,2(mm) >11(mm) 11(mm) 11(mm) Số lượng bu lông Z 4,02-6,03 Bề rộng mặt đế hộp, K1 q 65(mm) 82(mm) Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp Δ 7.2 Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp: 7.2.1 Bulông vòng: SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 41 ĐỜ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU Dựa vào bảng 18-3b [3], ta tra trọng lượng hộp giảm tốc Q = 330(kG) Tra bảng 18-3a [3], ta chọn bulông vòng có kích thước sau: (mm)  Ren d1 d2 d3 d4 d5 h h1 d M16 63 35 14 35 22 30 12  Ta sử dụng bulơng vòng chọn h2 l≥ f b c x r r1 r2 32 16 6 7.2.2 Chốt định vị: Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trụ (đường kính D) lắp nắp thân hộp gia công đồng thời Để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, dùng chốt định vị Nhờ có chốt định vị, xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân), loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Ta dùng chốt định vị hình có thơng số sau: d=6(mm), c=1(mm), L=46(mm) 7.2.3 Cửa thăm: - Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp Trên nắp có lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5[2]: A 150 B 100 A1 190 B1 140 C 175 K 120 R 12 Vít Số lượng M8x22 7.2.4 Nút thông hơi: - Khi làm việc, nhiệt dộ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hòa khơng khí bên bên ngồi hộp, ta dùng nút thông Nút thông thường lắp nắp cửa thăm - Kích thước nút thơng (Bảng 18-6[2]): A B M27x2 15 C 30 D 15 E 45 G 36 H 32 I K L 10 M N 22 O P 32 Q 18 R 36 S 32 7.2.5 Nút tháo dầu: - Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn, bị biến chất, cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ bịt kín nút tháo dầu - Kết cấu kích thước nút tháo dầu tra bảng 18-7[2] (nút tháo dầu trụ): D b m f SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 L c q D S D0 42 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY M20x2 15 GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU 28 2,5 17,8 30 22 25,4 7.2.6 Kiểm tra mức dầu: - Để kiểm tra mức dầu hộp, ta dùng que thăm dầu 7.3 Bơi trơn hộp giảm tốc: Vì hộp giảm tốc đồng trục nên không cần kiểm tra bôi trơn 7.4 Dung sai lắp ghép: Căn vào yêu cầu làm việc chi tiết hộp giảm tốc, ta chọn kiểu lắp ghép sau: 7.4.1 Lắp ghép ổ lăn: Vòng ổ lăn chịu tải tuần hoàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vòng ổ khơng bị trượt bề mặt trục làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dơi, tạo điều kiện mòn ổ (trong q trình làm việc quay làm mòn đều) Vòng ngồi ổ lăn không quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ Để ổ di chuyển dọc trục nhiệt độ tăng trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7 7.4.2 Lắp ghép bánh lăn trục: Bánh lắp trục chịu tải vừa, tải trọng thay đổi, va đập nhẹ, ta chọn kiểu lắp ghép H7/k6 7.4.3 Lắp ghép nắp ổ thân hộp: Để dễ dàng cho việc tháo lắp điều chỉnh, ta chọn kiểu lắp lỏng H7/e8 7.4.4 Lắp ghép vòng chắn dầu trục: Để dễ dàng cho tháo lắp, ta chọn kiểu lắp trung gian H7/Js6 7.4.5 Lắp ghép then: Theo chiều rộng, chọn kiểu lắp trục P9/h8 kiểu lắp bạc Js9/h8 Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then h11 Theo chiều dài, sai lệch giới hạn kích thước then h14 Chi tiết Bánh Bánh Bánh Bánh Kích thước (mm) 55 50 80 75 Mối lắp ES (µm) EI (µm) es (µm) ei (µm) H7/k6 H7/k6 H7/k6 H7/k6 +25 +25 +35 +30 0 0 +18 +18 +25 +25 Ổ lăn +2 +2 +3 +3 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 Độ dôi lớn 18 18 25 25 Độ hở lớn 23 23 32 27 43 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Trục I Trục II Trục III Trục I Trục II Trục III Trục I Trục II Trục III Bạc lót khớp nối Bạc lót đĩa xích Bạc chặn trục II Bạc chặn trục III GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU H7/h6 H7/h6 H7/h6 +30 +30 +40 0 H7/k6 H7/k6 H7/k6 +25 +25 +30 0 P9/h8 P9/h8 P9/h8 P9/h8 P9/h8 P9/h8 -15 -18 -18 -18 -18 -22 -51 -61 -61 -61 -61 -74 Ổ vòng ngồi 0 Ổ vòng +18 +18 +21 Then (trục) 0 0 0 32 D11/k6 +240 +80 60 D11/k6 +290 45 D11/k6 65 D11/k6 d 62 90 140 d 32 40 65 bxh 7x8 12 x 14 x 14 x 18 x 11 20 x 12 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 -19 -22 -25 0 49 52 65 +2 +2 +2 18 18 21 23 23 28 -22 -27 -27 -27 -27 -33 51 61 61 61 61 74 9 9 11 +18 +2 - - +100 +21 +2 - - +240 +80 +18 +2 - - +290 +100 +21 +2 - - 44 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển- TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ - tâ ̣p tâ ̣p 2, năm 2006 [3] Nguyễn Hữu Lộc- CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY, năm 2016 [4] Ninh Đức Tốn – DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP, năm 15 [4] Trần Hữu Quế – VẼ KỸ THUẬT CƠ KHÍ - tập 1, tập 2, năm 2002 SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240 45