tieu luận nguyên lý máy spkt CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

MỤC LỤC SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN: I Chọn động điện 1.1 Công suất trục động điện: Gọi Pct - Công suất cần thiết trục động Pt - Công suất trục công tác - Hiệu suất chung Ta có cơng thức: Pt = - Ft = 2F = 3500 (N) Lực vòng tải xích - V = 1,5 (m/s) Vận tốc xích tải  Pt = = 5,25 (kW) Công suất tương đương: Ptđ = = = 4,95 (kW) Công suất cần thiết trục động cơ: Pct = (1) với Trong đó, theo bảng 2.3, trị số hiệu suất loại bộ truyền ổ: = hiệu suất nối trục = 0,995 hiệu suất cặp ổ lăn = 0,97 = 0,93  hiệu suất cặp bánh trụ hiệu suất truyền xích = 0,9954.0,973.0.93 = 0,831 => Pct = = = 6,32 (kw) - Theo nguyên lý làm việc cơng suất động phải lớn SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN công suất làm việc Do ta phải chọn động có 1.2 Pđc ≥ Pt Số vòng quay sơ động điện: nbs = ut.nlv nsb - số vòng quay sơ động điện ut - tỉ số truyền hệ thống dẫn nlv - số vòng quay trục công tác nlv = với v = 1,5 (m/s) Z = 11 (răng) (3) Vận tốc xích tải Số đĩa xích = 100 (mm) Bước xích tải Thay vào (3), ta có: nlv = = 81,80(vòng /phút) 1.3 Tỉ số truyền hệ thống ut = un.ubr Trong đó, theo bảng 2.4: Ubr = 10 Tỉ số truyền truyền động bánh trụ hộp giảm tốc cấp Ux = Tỉ số truyền động xích  ut = 10.3 = 30 thay vào (2) ta có: nsb = 30 81,80 = 2454 (vòng/phút)  Chọn nđb = 3000 (vòng/phút) Vậy, với Pđc > Pt nđb = 3000 (vòng/phút) Theo bảng 1.3, ta chọn động 4A112M2Y3, có nđc = 2922 (vòng/phút), Pđc = 7,5 (kw) > Pt SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Phân phối tỉ số truyền: 2.1 Tỉ số truyền thực tế u= Trong đó: uđc số vòng quay động ulv số vòng quay trục cơng tác  u = = = 35,72 (vòng/phút) Mặt khác, u = uh.ux xích => uh = với ux tỉ số truyền động ux = = = 3,572 (vg/ph) => uh = = 10 (vg/ph) Mà uh = un.uc (với un = 1,2.uc) Suy ra: uc = = 2,887 (vg/ph) => un = 1,2.2,887 = 3,464(vg/ph) - Kiểm tra: un.uc.ux = 3,464 2,887.3,572 = 35,73 Ta có: = = 0,01 0,01 [ 0,01;0,09] Vậy, ta chấp nhận kết quả: un = 3,464 (vg/ph) uc = 2,887 (vg/ph) 2.2 Công suất trục: Ta có Pct = 6,32 (kW) Trục I: PI = Pct = 6,32.1.0,995 = 6,29 (kW) SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Trục II: PII = PI = 6,29.0,995.0,97 = 6,07 (kW) Trục III: PIII = PII = 6,07.0,995.0,97 = 5,86 (kW) Trục IV: PIV = PIII = 5,86.0,96.0,97 = 5,46 (kW) 2.3 Số vòng quay trục: Ta có nđc = 2922 (vòng/phút) Trục I: nI = = = 2922 (vòng/phút) Trục II: nII = = = 843,53 (vòng/phút) Trục III: nIII = = = 292,2 (vòng/phút) Trục IV: nIV = = = 81,80 (vòng/phút) 2.4 Momen xoắn trục: Ta có cơng thức: Trục I: T= TI = = = 20557,677 (N.mm) Trục II: TII = = =68721,33 (N.mm) Trục III: TIII = = = 191522,93(N.mm) Trục IV: TIV = = = 637444,987 (N.mm) Vậy, ta có bảng số liệu sau: SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Trục Động I II III IV Thông số Tỉ số truyền un = uc = unt = ux = 3,571 u 3,468 2,887 Công suất 6,32 6,29 6,07 5,86 5,46 P, (kW) Số vòng quay n 2922 2922 843,53 292,2 81,8 (vg/ph) Mômen 20655,7 20557,6 191522,9 637444,9 xoắn T, 68721,33 15 77 87 (Nmm) II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Chọn xích: Vì tải trọng va đập nhẹ, vận tốc thấp nên ta chọn xích ống lăn Xác định thong số xích truyền: Ta có: ux = Theo bảng 5.4, ta chọn số đĩa xích dẫn Z1 = 25  Số đĩa xích bị dẫn: Z2 = ux.Z1 = 3.25 = 75 < Zmax = 120 Chọn Z2 = 75 (răng) Theo công thức 5.3, công suất tính tốn: Pt = P.k.kz.kn Trong đó, với Z1 = 25, kz = 25/Z1 = (hệ số răng) Với n01 = 200 vòng/phú, kn = n01/nIII = 200/292,2 = 0,68 (tra bảng 5.5) Hệ số sử dụng: k = k đ.ka.ko.kđc.kbt.kc = 1,2.1.1.1.1,3.1,25 = 1,95 - kđ = 1,2 Tải trọng va đập nhẹ ka = Chọn khoảng cách trục a = 40.p k0 = Đường tâm đĩa xích làm với phương nằm SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN - Suy ra, ngang góc < 40o Điều chỉnh đĩa xích Mơi trường có bụi, chất lượng boi trơn loại kđc = kbt = 1,3 II kc = 1,25 Bộ truyền làm việc ca Pt = P.k.kz.kn = 5,86.1,95.1.0,68 = 7,77 (kW) Tra bảng 5.5, với n01 = 200 (vg/ph), chọn truyền xích dãy có bước xích p = 25,4 (mm) thỏa điều kiện bền mòn: Pt < [P] = 11,0 (kW) Đồng thời theo bảng 5.8, p < pmax Khoảng cách trục a = 40p = 40.25,4 = 1016 (mm); - Theo công thức (5.12) số mắc xích: x = = 2.40 + + = 132,1 lấy số mắc xích chẵn xc = 132, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13): a* = 0,25.25,4{ 132 – 0,5(75 + 25) + } = 1021 mm Để xích khơng chịu lực căng q lớn khoảng cách trục a tính cần giảm bớt lượng a = (0,002 0,004)a Chọn a = 0,003a = 0,003.1021 (mm) Do đó, a = 1021 – = 1018 (mm) - Số lần va đập xích: theo (5.14) i = = < [i] = 30 (bảng 5.9) Tính kiểm nghiệm xích độ bền Theo (5.15); s= SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN - Tra bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 56700 (N), khối lượng mét xích q = 2,6kg kđ = 1,7 hệ số tải trọng động , chế độ làm việc nặng v = = = 3,09 (m/s) Ft = = = 1896 N Fv = q.v2 = 2,6.3,092 = 24,83 N F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81.1.2,6.1,018 = 25,9N Trong đó, kf = (bộ truyền thẳng đứng) Do đó, s = = 17,32 Theo bảng 5.10 với n = 200 vg/ph, [s] = 8,2 Vậy s > [s]: truyền xích đảm nảo độ bền Đường kính đĩa xích: Theo công thức 5.17; d1 = = = 202,66 mm d2 = = = 606,56 mm da1 = p(0,5+cotg ) = 25,4(0,5 + cotg) = 213,76 mm da2 = p(0,5+cotg ) = 25,4(0,5 + cotg) = 618,73 mm df1 = d1 – 2r = 202,66 – 2.8,03 = 186,6 mm df2 = d2 – 2r = 606,56 – 2.8,03 = 590, 50 mm với r = 0.5025dl + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 dl = 15,88 mm (bảng 5.2) Các kích thước lại tính theo bảng 13,4 - Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa theo công thức (5.18) [ứng suất tiếp súc cho phép MPa Fvđ lực va đập dãy xích (m=1 Số dãy xích) Fvđ = 13.10-7.nIII.p3.m = 13.10-7.292,2.25,43.1 = 6,22 N SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Kd = hệ số phân bố không tải trọng cho dãy Ft = 1896 N Kr= 0,42 Hệ số kể đến ảnh hưởng số đĩa xích (z1=25) A= 180 (mm2) Diện tích chiếu mặt tựa lề A (bảng 5.12) E= 2,1 105 (MPa) Mođun đàn hồi  = =453,76 (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  Tương tự với với vật liệu nhiệt luyện Lực tác dụng lên trục: Theo công thức 5.20 Fr= Kx.Ft Trong Kx= 1,05 hệ số kể đến trọng lượng xích truyền nằm ngang nghiêng góc < 40o Ft = 1896 N  Fr = 1896 1,05 = 1990,8 N III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC Chọn vật liệu cấp bánh răng: Bánh nhỏ : chọn thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB241…285 có Giới hạn bền: SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Giới hạn chảy: Bánh lớn : chọn thép 45 cải thiện đạt độ cứng HB192…240 có Giới hạn bền: Giới hạn chảy: Phân phối tỉ số truyền: Uh= 10 (vg/ph) Un = 3,464 (vg/ph) Uc = 2,887 (vg/ph) 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 tồn tính tiếp xúc = 1,8 HB ( MPa) SH=1,75 hệ số an tồn tính uốn Chọn độ bánh nhỏ HB1 = 245, độ rắn bánh lớn HB2= 230, đó: 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) Theo (6.5); NHO = 30, đó: NHO1 = 30.2452,4 = 1,63.107; NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107 Theo (6.7); NHE = 60c)3niti NHE2 = 60c )3 Trong c=1 Số lần ăn khớp vòng quay n=2922 Số vòng quay phút ti=5.300.2.6 Tổng số làm việc  NHE2 = 60.1 5.300.2.6.(13.0,7 + 0,83.0,3) = 77,8.107 > NHO2 KKL2 = Suy ra, NHE1 > NHo1 => KHL1 =1 10 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN - Ứng suất tiếp xúc cho phép: = KHL/SH = 560.1/1,1 = 509MPa = 530.1/1,1 =481,8MPa Theo sơ đồ hệ thống tải trọng ta có hệ thống bánh cấp nhanh sử dụng nghiêng, the (6.12) ; = = = 495,4 MPa  < 1,25 Với hệ thống tải trọng : bánh cấp chậm sử dụng thẳng, tính NHE > NHO => KHL1 = 1.Khi đó, = =481,8 MPa Theo (6.7); NFE = 60c NFE2 = 60.1 5.300.6.2(1 0,7 + 0,86.0,3) = 70,9.107 MPa Vì NFE2=70,9.107 > NFo =4.106 (N) đó; KFL2 = 1, tương tự: KFL1 = Do đó, theo (6.2a) với bọ truyền quay chiều K FC = 1, ta được: -Ứng suất tiếp xúc cho phép ; = = = = 252 MPa = = = 236,5 MPa -Ứng suất tải cho phép: Theo công thức (6.10) & (6.11); = 2,8 = 2,8.450 = 1260 MPa = 0,8 = 0,8.580 = 464 MPa = 0,8 = 0,8.450 = 360 Mpa Tính tốn cấp nhanh: Bộ truyền bánh trụ nghiêng: 4.1 Xác định sơ khoảng cách trục: theo (6.15a) : = Ka(un+1) Ka = 43 hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh & loại (răng nghiêng) T1 = 20557,677 (Nmm) momen xoắn trục chủ động 11 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN [495,4 (MPa) ứng suất tiếp xúc cho phép = 0,4 Bánh đối xứng với ổ hộp giảm tốc KH hệ số kể đến phân bố không điều tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc Theo (6.16) ; = 0,5.(un + 1) = 0,5.0,4(3,468 + 1) = 0,9, theo bảng 6.7, KH = 1,12 (sơ đồ 3);  aw1 = 43(3,464 + 1) = 78,2 (mm) Vậy lấy aw = 80 (mm) 4.2 Các thông số ăn khớp : Theo (6.17) : m = (0,01 0,02)aw = (0,01 0,02).80 = (0.8 1,6) mm Theo bảng 6.8 chọn mođun m=1,5 Chọn sơ = 30o => cos = 0.866 Số bánh nhỏ: Z1 = = = 20,7 Lấy Z1 = 21 Số bánh lớn: Z2 = un.Z1 = 3,464.21 = 72,7; lấy Z2 = 73 Do tỉ số truyền thực um = 73/21 = 3,476 cos = = = 0,8625  = 30,40150 = 30024’5,57’’ 4.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Ứng suất tiếp xúc mặt làm việc = ZMZHZ 1/3 Trong ZM= 274 MPa 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 tg = cos.tg Với tính theo cơng thức bảng 6.11 - Đối với nghiêng không dịch chỉnh = arctg(tg/cos) Theo tiêu chuẩn TCVN1065-71 = 20o  = = arctg() = 22,9o  tg = cos(22,9o).tg(30,4015o) = 0,5405 12 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN  = 28,39o  ZH = = 1,567 -Hệ số trùng khớp dọc = = = 3,43 -Hệ số kể đến trùng khớp Z = = = 0,829 Với = [1,88 – 3,2()]cos = [1,88 – 3,2()]cos(30.4015) = 1,452 -Đường kính vòng lăn bánh nhỏ = = = 35,746 - Vận tốc vòng, theo (6.40) v = = = 5,47 (m/s) -Với v = 5,47 (m/s) tra bảng 6.13 ta cấp xác -Với v < 10 (m/s), tra bảng (6.14) ta chọn: K H = 1,13 Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi -Theo công thức 6.42 VH = go.v -Trong đó, theo bảng (6.15) = 0,002 Dạng nghiêng , độ rắn mặt bánh chủ động bị động HB2 350HB go= 56 Theo bảng (6.16) trị số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước vh = 0,002.56.5,47 = 2,94 (m/s) -Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp KHv = + Trong đó, KH = 1,13 Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi K H = 1,37 hệ số kể đến phân bố không điều tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc  KHv = + = + = 1,052 Hệ số tải trọng tính tiếp xúc ; theo (6.39) : KH = KH.KH KHV = 1,37.1,13.1.052 = 1,63 Thay giá trị vừa tìm vafp (6.33) ta : = 274 1,567 0,829 = 517,1 MPa -Xác định xác ứng suất tiếp cho phép -Theo (6.1) với V= 5,47 (m/s) < 10(m/s) 13 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Zv=1 hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng Với cấp xác động học Chọn mức xác mức tiếp xúc , cần gia công độ nhám R a= 2,5… 1,25 , Z R = 0,95 với da < 700mm KxH= theo (6.1) & (6.1a): = Zv ZR KxH = 495,4 0,95.1.1 = 470,6 (MPa) -Như vậy; > 4.3 Kiểm nghiệm độ bền uốn Theo công thức (6.43) =2 1,24 Hệ số phân bố không điều tải Theo bảng (6.7)chọn KF = trọng chiều rông vành Theo bảng (6.14) v = 5,47 < 10 (m/s) cấp xác chọn K Fα = 1,37 / Theo công thức (6.47): VF = go.v Trong đó, = 0,006; go = 56 (tra bảng 6.15 6.16)  VF =0,006.56.5,47 = 8,83 (m/s) - Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp tính vế uốn KFV = 1+ = + = 1,14 Do hệ số tải trọng tính uốn KF = = 1.24.1.37 1,14 = 1,94 -Với = 1,452 = 1/ = 1/1,452 = 0,689 -với = 30,40150 = - = - = 0,783 -Số tương đương: = z1/cos3 = 21/(0,8625)3 = 32 = z2/cos3 = 73/(0,8625)3 = 113 Theo bảng 6.18 ta trị số hệ số dạng YF1 = 3,8 ; YF2 = 3,6 -m = 1,5 14 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Ys = Yr = 1,08 – 0,0695 ln(m) = 1,08 – 0,0695 ln(1,5) = 1,052 Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân KXF = (da < 400 mm) Hệ số xét đến kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn - Ứng suất uốn cho phép; = Yr Ys KXF = 252.1.1,052.1 = 265.1 MPa = 248, MPa Thay vào công thức = = = 95,3 MPa 4.4 4.5 < = = = 90,1 MPa Kiểm nghiệm tải: Theo (6.48) Kqt = Tmax/T = - Ứng suất tiếp xúc cực đại : = = 470,7.1 = 470,7 MPa < = 1260 MPa - Ứng suất uốn cực đại: = Kqt = 95,3 = 95.3 MPa < = 464 MPa = Kqt = 90,1 = 90,1 MPa < = 360 MPa Các thông số kích thước truyền cấp nhanh: -Khoảng cách trục aw1 = 80 mm -Moodun pháp m = 1,5 -Tỉ số truyền u = 3,476 -Góc nghiêng = 30024’5,57’’ -Chiều rộng vành bw = 0,4.80 = 32 (mm) -Số bánh Z1 = 21 (răng), Z2 = 73 (răng) -Hệ số dịch chỉnh X = X2 = Theo công thức bảng 6.11: -Đường kính vòng chia d1 = = = 36,52 (mm) -Đường kính đỉnh 39,52 (mm) d2 = = 126.96 (mm) da1 = d1 + 2m = 36,52 +2.1,5 = da1 = 126,96 +2m = 129.96 (mm) 15 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN -Đường kính đáy = 32,77(mm) df1 = d1- 2,5m= 36,52 - 2,5.1,5 df2 = 126,96 - 2,5.1,5 =123,21 (mm) 5) Tính truyền cấp chậm: 5.1 Xác định sơ khoảng cách trục = Ka(uc+1) Trong đó; Ka = 49,5 (loại thẳng theo bảng 6.5) Uc = 2,887 = 0,53 (uc+1) = 0,53.0,4.(2,887+1) = 0,8 Với = 0,4 (tra bảng 6.6) T2 = 68721,33 (Nmm) (MPa) k Hβ Tra bảng 6.7, chọn = 1,12 Hệ số phân bố không điều tải trọng chiều rộng vành  aw2 = 49,5(2,887 + 1) = 127 (mm) b) Xác định thông số ăn khớp m= (0,01 = (0,01.127= (1,27 ) (mm) Theo tiêu chuẩn bánh cấp chậm modun cấp nhanh m=1,5 (mm) - số bánh nhỏ (răng thẳng) Z1 = = = 43,6 Chọn Z1 = 43  Z2= Z1=2,887.43= 124,14 Chọn Z2 = 124 Do khoảng cách trục a tính lại = = 125,2(mm) Chọn aw2= 126 (mm) cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 125,2 (mm) lên 126 (mm) - Hệ số dịch tâm theo 6.22 ; Y= - 0,5= - 0,5(43 + 124) = 0,5 Theo công thức 6.23 16 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN 1000 y z1 + z = = = =3 Theo bảng 6.10a ta chọn = 0,064 Do theo cơng thức 6.24 hệ số giảm đỉnh = == 0,01 Theo công thức 6.25 tổng hệ số dịch chỉnh Xt= y+∆y = 0,5+0,01 = 0,51 - Hệ số dịch chỉnh bánh 1: = 0,5.[0,51 - ] = 0,133 - Hệ số dịch chỉnh bánh 2: X2=Xt – X1= 0,51 – 0,133 = 0,377 Theo (6.27) góc ăn khớp : = = 0,934 => = 20,920 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Theo công thức 6.33 = ZM.ZH.Z 5.2 Trong ZM= 274 MPa1/3 hệ số ảnh hưởng đến tính vật liệu bánh ăn khớp theo bảng 6.5 Theo công thức 6.34 - Hệ số kễ đến hình dạng tiếp xúc ZH = = = 1,732 βb góc nghiêng 0o - Hệ số kể đến trùng khớp = 1,88 - 3,2.(1/Z1 + 1/Z2)cos = 1,88 - 3,2 = 1,78 Z = = = 0,86 - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw1 = 2.aw2/(um + 1) = 2.126/(124/43 + 1) = 64,89 mm Theo công thức 6.40 V= = = 2,8 (m /s) Theo bảng 6.13 chọn cấp xác 17 SVTH ĐẶNG THÀNH NHÂN Theo bảng 6.16 chọn go=56 Hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước Theo công thức 6.42 VH=.go.v Trong = 0,006 (tra bảng 6.15 )Hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp  VH = 0,006.56.2,8 = 6,22 (m/s) - Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp tính uốn KHV= 1+ bw = = 0,4.126 = 50,4 Theo bảng 6.14 với cấp xác v < m/s chọn kHα=1,09 KHv = + = 1,1 - Hệ số tải trọng tính tiếp xúc Hβ k HV k Hα KH=k =1,09.1,27.1,1 = 1,5 Thay kết vừa tìm vào công thức = 274.1,732.0,86 = 467 MPa Theo cơng thức 6.1 V= 2,8 (m/s) Zv=1 Với cấp xác động học Chọn cấp xác tiếp xúc Khi cần gia cơng độ nhám RZ=1040 Do ZR=0,9 với da 4. 3 Kiểm nghiệm độ bền uốn Theo công thức (6 .43 ) =2 1, 24 Hệ số phân bố không điều tải Theo bảng (6.7)chọn KF = trọng chiều rông vành Theo bảng (6. 14) ... vùng ăn khớp tính vế uốn KFV = 1+ = + = 1, 14 Do hệ số tải trọng tính uốn KF = = 1. 24. 1.37 1, 14 = 1, 94 -Với = 1 ,45 2 = 1/ = 1/1 ,45 2 = 0,689 -với = 30 ,40 150 = - = - = 0,783 -Số tương đương: = z1/cos3