Thuyết minh đồ án

Đề tài Thiết kế Đồ Án Tốt Nghiệp -Thiết kế Hệ Thống Dẫn Động Vít Tải xi Măng

bộ giáo dục và đào tạo

đại học thái nguyên trờng đại học kỹ thuật công nghiệp

khoa cơ khí – chế tạo máy chế tạo máy

  

đồ án tốt nghiệp

Trờng đại học kỹ thuật

-000 -công nghiệp thái nguyên

Đề tài Thiết kế đồ án tốt nghiệp

Ngời thiết kế: Phạm anh Sơn Lớp : K37ME

Ngành : Cơ khí - Chế tạo máy

Cán bộ hớng dẫn ThS - Vũ Ngọc Pi

ThS - Vũ Quý Đạc

Ngày giao đề tài : 1/12/2001

Ngày hoàn thành đề tài : 4/03/2002

Đề tài thiết kế :

Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải xi măng với năng suất Q =12m3/h,chiều dài vít tải L =12m, dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Lập quy trình công nghệ gia công trục số 1 với sản lợng 200 ct/năm

Sơ đồ tải trọng : P

- Thời gian phục vụ : 5 năm.

- Tỉ lệ số giờ làm việc trong ngày : 2/3 P.Kbđ

- Tỉ lệ số ngày làm việc trong năm : 2/3 Plv

01: Bản vẽ hộp giảm tốc trụ hai cấp khai triển

01: Bản vẽ chi tiết lồng phôi

03: Bản vẽ sơ đồ nguyên công

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.

- Phần I : Thiết kế vít tải

- Phần II: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí

- Phần III: Thiết kế hộp giảm tốc

- Phần V : Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục số 1

Bản thuyết minh thiết kế tốt nghiệp đã đợc thông qua.

Ngày 10 tháng 03 năm 2002.

Tổ trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn TL/Hiệu trởng

(Ký tên) (Ký tên) Chủ nhiệm khoa

(Ký tên đóng dấu)

nhận xét của giáo viên hớng dẫn

nhận xét của giáo viên chấm

Tài liệu tham khảo

[1]: Máy nâng chuyển -Tập I, II, III

NXB KHKT Hà Nội 1986 - Đào Trọng Thờng, Nguyễn Đăng Hiếu

[2]: Cơ học vật liệu rời - Tập II

NXB KHKT Hà Nội 1998 - Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam

[3] : Máy nâng chuyển , át lát kết cấu

Trờng ĐH Mỏ Địa Chất Hà Nội 1985

[4] : Tính toán và thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí - Tập I, II

NXB GD Hà Nội 1998 - Trịnh Chất , Lê Văn Uyển

[5] : Thiết kế chi tiết máy

NXB ĐH và THCN Hà Nội 1979 - Nguyễn Trọng Hiệp , Nguyễn Văn Lẫm

[6] : Tối u hoá phân phối tỷ số truyền cho động cơ - hộp giảm tốc bánh răng trụ.Báo cáo Hội Nghị Khoa Học Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên 1999

Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình

[7] : Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y trêng §HBK Hµ Néi1976 - TËp I, II

[8] : Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y trêng §HBK Hµ Néi 2000

[9] : Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y

NXB KHKT - NguyÔn §¾c Léc , Lª V¨n TiÕn, Ninh §øc Tèn, TrÇn Xu©nViÖt[10] : C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y - TËp I , II

[15] : A new and effective method for optimal caculation of total transmission ratio

of to step bevel - helical gearboxes

Internation colloquium in mechanics of solids, fluids, structures and interaction,Nha Trang 2000

Vu Ngoc Pi

[16] TÝnh to¸n vÝt t¶i

Trêng §¹i Häc Kü ThuËt C«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn 2001 – Vò Ngäc Pi

Lời nói Đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nớc, các ngành kinh tế nóichung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹ thuật có kiến thứctơng đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyếtnhững vấn đề thờng gặp trong thực tế

Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trởthành ngời kỹ s Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn

về những kiến thức đã đợc tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khảnăng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng nh công tác saunày

Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp

em đợc giao nhiệm vụ: ''Thiết kế hệ dẫn động vít tải xi măng với năng suất

Q=12m 3 /h dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển, chiều dài vít tải L=12m Lập QTCN gia công trục số 1” Đây là một đề tài mới và khó đối với em.

Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ án tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tìnhcủa thầy giáo hớng dẫn: Thầy giáo ThS Vũ Ngọc Pi và ThS Vũ Quý Đạc Đồ án tốtnghiệp của em gồm có phần thuyết minh và phần bản vẽ mà ở đó đã trình bày đầy

đủ quy trình công nghệ gia công, chế độ cắt và đồ gá dùng để gia công

Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đótrong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót Vậy em rất mong nhận đợc sự chỉ bảocủa các thầy và các bạn để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng nh các phơng ánkhác hợp lý hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Vũ Ngọc Pi và ThS Vũ Quý Đạccùng các thầy giáo trong khoa cơ khí - Trờng ĐHKTCNTN đã tận tình hớng dẫn emhoàn thành đồ án đúng thời hạn Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tớicác thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt 5 năm học qua cũng nh trongthời gian làm đồ án tốt nghiệp

I- Tài liệu tham khảo 6

II- Lời nói đầu 8

III- Phần I: Thiết kế vít tải 11

-Giới thiệu chung về vít tải 12

-Kết cấu các bộ phận vit tải 14

-Tính toán vít tải 15

IV- Phần II: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí 19

-Chọn động cơ điện 20

-Phân phối tỷ số truyền 26

-Xác định thông số trên các trục 27

V- Phần III: Thiết kế hộp giảm tốc 30

a)Phần A: Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 31

-Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 31

-Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm 44

-Kiểm tra chạm trục 58

-Kiểm tra bôi trơn 59

-Kiểm tra sai số thực trên vít tải 60

b)Phần B: Thiết kế các chi tiết máy đỡ nối 61

-Tính toán thiết kế trục 61

-Tính chọn then 84

-Tính chọn ổ lăn 86

-Tính chọn khớp nối 95

c)Phần C: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc - bôi trơn 97

-Kết cấu vỏ hộp giảm tốc 97

-Chọn các chi tiết máy tiêu chuẩn liên quan đến cấu tạo vỏ hộp 99

-Bôi trơn hộp giảm tốc 100

V-Phần IV: Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục số I 102

-Phân tích chi tiết gia công 103

-Xác định dạng sản xuất 106

-Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi 108

-Thiết kế quy trình công nghệ gia công : 111

+Phân tích việc chọn chuẩn định vị 111

+Lập quy trình công nghệ 116

-Tra lợng d cho các bề mặt 128

-Tra chế độ cắt của nguyên công 129

Phần I:

Thiết kế vít tải

I-Giới thiệu chung về vít tải

Vít tải thuộc nhóm máy chuyển liên tục không có bộ phận kéo Bộ phậncông tác của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín tiết diệntròn ở dới Khi vít chuyển động, cánh vít đẩy vật liệu di chuyển trong vỏ Vật liệuchuyển động không bám vào cánh xoắn là nhờ trọng lợng của nó và lực ma sát giữavật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý truyền

động vít-đai ốc Vít tải có thể có một cánh xoắn hoặc nhiều cánh xoắn, với nhiềucánh xoắn thì vật liệu chuyển động êm hơn Chất tải cho vít tải qua lỗ trên lắpmáng, còn dỡ tải qua lỗ ở phía dới của ống.Vít tải thờng dùng để vận chuyển vậtliệu nóng và độc hại.

Các u điểm của vít tải :

Vật liệu chuyển động trong máng kín, có thể nhận và dỡ tải ở trạm trung gian khôngtổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn khi làm việc và sử dụng, rất thuận lợi cho việc vậnchuyển vật liệu nóng và độc hại

Các nhợc điểm của vít tải :

Nghiền nát một số phần vật liệu vận chuyển, chóng mòn cánh xoắn và máng khivận chuyển vật liệu cứng và sắc cạnh, tổn thất năng lợng lớn và không dùng đợc đểvận chuyển vật liệu dính và ẩm Mặc dù có những nhợc điểm nh vậy, vít tải vẫn đợcdùng rộng rãi trong các nhà máy xi măng, các nhà máy tuyển khoáng hoặc trongcác xí nghiệp hoá chất

-Vít tải thờng đợc chia làm 2 loại theo phơng vận chuyển vật liệu:

+Vít tải nằm ngang

+Vít tải thẳng đứng

-Theo hình dạng cánh xoắn ta phân loại Vít tải ra thành:

+Loại cánh xoắn liên tục liền trục

+Loại cánh xoắn liên tục không liền trục

+Loại cánh xoắn dạng lá

Vít tải cánh xoắn liên tục liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng bột khô, cókích thớc nhỏ hay trung bình Loại cánh xoắn này không cho vật liệu chuyển độngngựơc lại, do đó khi cùng vận tốc quay và đờng kính vít xoắn, năng suất của nó đạtcao hơn các loại khác

Vít tải liên tục không liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng hạt có kích thớclớn, hoặc vật liệu dính

Vít tải loại cánh xoắn dạng lá dùng cho vật liệu kết dính, hoặc khi cần kết hợp quátrình trộn khi vận chuyển vật liệu.

Qua phân tích trên ta thấy loại vít tải nằm ngang có cánh xoắn liên tục liền trục làphù hợp với đề tài thiết kế nên chọn loại này

Cấu tạo của vít tải nằm ngang đợc mô tả nh hình vẽ:

Cấu tạo gồm một máng cố định 7, phần dới của nó có dạng nửa hình trụ, phía trên

đợc đậy bằng nắp 3 Trục quay 8 trên đó có gắn vít tải đợc đỡ bằng hai ổ đỡ hai đầu2,6 và ổ đỡ trung gian 4 Trục quay đợc truyền động bằng động cơ 1 Vật liệu đợcnhập qua máng nhập liệu 5 và đợc tháo ra qua bộ phận tháo liệu 9

II-Kết cấu các bộ phận vít tải

Kết cấu của vít tải cố định công dụng chung phải thoả mãn các yêu cầu sau: Thuận tiện cho việc kiểm tra xem xét, bôi trơn các bộ phận quay dễ dàng, tháolắp bộ phận dẫn động và vit xoắn độc lập với nhau Các chi tiết và các bộ phận củavít tải phải đảm bảo tính đổi lẫn

-Vật liệu dùng để chế tạo vít xoắn và máng của vít tải là:

+Nếu vít tải dùng để vận chuyển các vật liệu gây gỉ thì phải chế tạo bằng cácloạithép chống gỉ

+Nếu vít tải dùng để vận chuyển vật liệu cứng sắc cạnh phải chế tạo bằng các loạithép bền mòn

+Nếu dùng để vận tải các vật liệu nóng trên 2000 phải chế tạo bằng gang hoặc théplá.

-Bộ phận chủ yếu của vít tải là vít xoắn dùng để đẩy vật liệu chuyển động dọc theománg Vít xoắn gồm nhiều đoạn vít nối với nhau, chiều dài mỗi đoạn không quá3m Mỗi đoạn vít xoắn gồm có trục và cánh xoắn hàn với trục Cánh xoắn gồmnhiều đoạn hàn với nhau chiều dài mỗi đoạn bằng một bớc xoắn Ngời ta chế tạocánh xoắn bằng cách dập Trục vít xoắn đợc chế tạo từ thép ống, đầu mỗi đoạn ống

có hàn một mặt bích bằng thép có các lỗ để bắt với các mặt bích của ổ treo trunggian

-Máng của vít tải chế tạo bằng dập từ thép lá, mỗi đoạn có chiều dài khoảng 4m.Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát ra ngoàikhi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc

Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện vuông Chúng

đợc hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải) Để quan sát sự làm việc của các

ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng nh quan sát sự phân bố vật liệu vận chuyển

ở đoạn máng có ổ treo, ngời ta hàn các lố quan sát có nắp ở trên nắp máng gần các ổtreo vít xoắn

III-Tính toán vít tải

1)Xác định đờng kính vít tải

-Năng suất của vít tải Q(tấn/h) đợc xác định qua công thức sau:

) 1 ( 4

Q 

Trong đó:

D: Đờng kính vít tải (m)

p: Bớc vít tải (m) , theo [4] lấy p = 0,8.D (2)

P: Khối lợng riêng của vật liệu vận chuyển (tấn/m3)

Với vật liệu là xi măng khô p = 1-1,3 tấn/m3 chọn p = 1,2 (tấn /m3)

N: số vòng quay vít tải(vòng / phút) , n xác định theo công thức:

12

.

7

,

37

5 2 5

2

mm m

k k k

Q

D

n c v

Theo tiêu chuẩn ta chọn: D=300(mm)

2) Xác định sốvòng quay của vít tải

Sau khi xác định đờng kính vít tải D ta tính số vòng quay trục vít tải n

) / ( 77 , 54 3

30

ph v D

C0: Hệ số lực cản xác định theo bảng 2:

Với vật liệu là xi măng C0 = 4,0

) ( 6 , 1 360

12 12

.

P lv  



4)Xác định mô men xoắn trên vít tải

Mô men xoắn tác dụng lên vít tải Tv (N.mm) xác định theo công thức :

) ( 3 , 270583 60

7 , 1 10 55 , 9 10

v

Kiểm tra điều kiện Tv  [T]

[T] mô men xoắn cho phép trên vít tải ( Tra trong TCLX 2037-65)

, 0 105

: góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ) tg  = f

f: Hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít

Với vật liệu vận chuyển là xi măng khô : f = 0,65   = 330

Thay tÊt c¶ c¸c th«ng sè vµo (9)

) ( 9 , 1941 )

33 20 (

105

3 , 270583

N tg

F av 







Phần II:

Tính toán động học hệ dẫn động

cơ khí

I-Chọn động cơ điện

Chọn động cơ điện để dẫn động máy hoặc các thiết bị là giai đoạn đầu tiên trongquá trình thiết kế hệ dẫn động cơ khí Chọn động cơ bao gồm các công việc sau:-Chọn kiểu loại đông cơ

-Chọn công suất động cơ

-Chọn tốc độ đồng bộ động cơ

-Chọn động cơ sử dụng thực tế

-Kiểm tra điều kiện mở máy quá tải cho động cơ.

b)Động cơ điện xoay chiều: gồm loại 1 pha và 3 pha

-Động cơ 1 pha có công suất tơng đối nhỏ có thể mắc vào mạng điện chiếu sáng,nên thờng dùng cho các thiết bị dân dụng nh quạt, máy giặt…

-Động cơ 3 pha đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, gồm 2 loại:

+Động cơ 3 pha đồng bộ : có tốc độ quay không đổi, không phụ thuộc vào trị số tảitrọng và không điều chỉnh đợc So với động cơ không đồng bộ thì loại này có hiệusuất và cos cao, hệ số quá tải lớn Tuy nhiên giá thành của chúng tơng đối cao vàphải có thiết bị khởi động động cơ, do vậy thờng dùng khi công suất động cơlớn( trên 100 kw)

+Động cơ 3 pha không đồng bộ : có 2 loại: Rô to dây cuốn và Rô to lồng sóc

Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận tốc trongphạm vi ngắn (Khoảng 5%) có dòng mở máy nhỏ nhng cos  thấp, đắt, kích thớclớn và vận hành phức tạp, thờng dùng khi điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi hẹp

Động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc (còn gọi là rô to ngắn mạch) có kếtcấu đơn giản , giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy Tuy nhiên loại này cónhợc điểm là hiệu suất và hệ số cos  thấp hơn ( so với động cơ đồng bộ ) không

đièu chỉnh đợc vận tốc

Nhờ có các u điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc đợc sửdùng rất phổbiến trong các ngành công nghiệp Với hệ số dẫn động cơ khí (hệ dẫn động băng tải,xích tải, vít tải … dùng với các hộp giảm tốc) ta nên sử dụng loại động cơ này.

Vậy ta chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc

2) Chọn công suất động cơ

Công suất của động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ - đảm bảo cho động cơ khilàm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép Muốn vậy đièu kiện sau phảithoả mãn:

P / P d/c(kw)

dt c d

: hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống

Khi sử dụng sơ đồ gồm các bộ truyền mắc nối tiếp :

Trong đó:

k= 1 Hiệu suất của bộ truyền khớp nối

ổ=0,993 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn

BRT = 0,97: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ

Khi này tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống Usb đợc xác định :

47 , 26 77

,

54

1450

) 11 2 ( 1450

db

sb

U

n n

n

U

nc/t =54,47v/ph là số vòng quay của vít tải

So sánh Usb với các giá trị nên dùng và giới hạn của hệ thống ( bảng 1.2) Với hộpgiảm tốc bánh răng trụ 2 cấp thì tỷ số truyền nên dùng là 8 – 40 và tỷ số truyềngiới hạn là 4 – 60 ta thấy Usb nằm trong khoảng U nên dùng thì nđb = 1500v/ph

4) Chọn động cơ

Từ (2.2) chọn Pđtđc = Plvđc = 1,749 (kw)

Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ có công suất

định mức thoả mãn điều kiện (2.1)

Pđmđc  Pđtđc và số vòng quay đồng bộ của động cơ là giá trị đã đợc xác định nđb =1500v/ph

Hiện nay trên thị trờng có một số loại động cơ nh: động cơ nhãn hiệu DK do nhàmáy điện cơ Hà Nội chế tạo, động cơ nhãn hiệu K do nhà máy động cơ Việt - Hungchế tạo và động cơ nhãn hiệu 4A do Liên Xô cũ chế tạo Các động cơ 4A đợc chếtạo theo GOST 19523-74 có phạm vi công suất lớn , số vòng quay đồng bộ rộngkhối lợng nhẹ hơn động cơ DK và K Vậy ta chọn động cơ loại 4A

Tra bảng P1.3( TTTKHD ĐCK Tập 1) chọn động cơ :

Kiểu động

cơ

Công suất(kw)

Vận tốc quay (v/

p)

Cos  % Tmax/Tdn Tk/Tdn

5)Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ

a)Kiêm tra điều kiện mở máy cho động cơ

Khi khởi động động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ì của

hệ thống Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức :

Vậy Pbdđc = 2,9733  Pmmđc = 4,4 kw nên công suất động cơ đủ để mở máy

b) Kiểm tra quá tải cho động cơ

Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra quá tải cho động cơ

II-Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống U đợc xác định theo:

) 14

+ nđc = 1420 v/p : Số vòng quay của động cơ đã chọn

+nc/t = 54,77 v/p : Số vòng quay của trục công tác

93 , 25 77

Trong đó: U1 là tỷ số truyền của bộ bánh răng cấp nhanh

Theo hàm đa mục tiêu với thứ tự u tiên các hàm đơn mục tiêu sau: Khối lợng các bộtruyền, mô men quán tính thu gọn và thể tích các bánh răng lớn nhúng dầu nhỏnhất Khi này U1 đợc xác định theo công thức :

59 , 3 23 , 7

93 , 25

23 , 7 93 , 25 825 , 0

h

h

U2: tỷ số truyền cấp chậm

III-Xác định thông số trên các trục

Kí hiệu các chỉ số tính toán nh sau: Chỉ số “đc” kí hiệu trục động cơ, các chỉ số “I”,

“II”, “III”, chỉ số trục I, II, III

1)Tính tốc độ quay của các trục

-Tốc độ quay của trục I: 1420 ( / )

1

1420

p v U

n n

I dc

dc



Uđc-I : tỷ số truyền của bộ truyền khớp nối nối giữa trục động cơ và trục I

Tốc độ quay của trục II: 196 , 40 ( / )

23 , 7

1420

p v U

n n

II I

Thông số

-Tốc độ quay của trục III: 54 , 71 ( / )

59 , 3

4 , 196

p v U

n n

III II

II



UII-III : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm

2)Tính công suất danh nghĩa trên các trục

Với tải ổn định công suất đợc tính theo công thức sau:

-Công suất danh nghĩa trên trục động cơ :

3)Tính mô men xoắn trên các trục

-Mô men xoắn trên trục thứ k đợc xác định theo công thức sau:

) ( 10 812 , 2 71

, 54

611 , 1 10 55 , 9

10 55 , 9

) ( 10 813 , 0 4

, 196

673 , 1 10 55 , 9

10 55 , 9

) ( 10 117 , 0 1420

737 , 1 10 55 , 9

10 55 , 9

) ( 10 118 , 0 1420

749 , 1 10 55 , 9

10 55 , 9

) ( 10 55 , 9

5 6

6

5 6

6

5 6

6

5 6

6 6

mm N n

P T

mm N n

P T

mm N n

P T

mm N n

P T

mm N n

p T

III

III III

II

II II

I

I I

dc

dc lv dc

k

k k

4 5

Đối với hộp giảm tốc có công suất trung bình hoặc nhỏ chỉ cần chọn vật liệu nhóm I

có độ rắn HB  350 (bảng 6.1) bánh răng đợc tôi cải thiện hoặc thờng hoá Nhờ có

độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền

có khả năng chạy mòn Để tăng khả năng chạy mòn của răng nên nhiệt luyện bánhrăng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ (25-75)HB

Hl xh v R H

H cx

SH : Hệ số an toàn khi tính về sức bền tiếp xúc Tra bảng 6.2 có SH =1,1

KHL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọngcủa bộ truyền Xác định theo công thức :

KHL = (NHO / NHE )1/Mh (6.3)Trong đó: mH: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc

Vì độ rắn mặt răng HB < 350 thì mH =6

NHO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO =30.HHB2,4 (6.5)Với HHB : Độ rắn Brinen

NH01 = 30.2102,4 = 1,12.107

NH02 = 30.1802,4 = 0,77.107

NHE: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng

Vì bộ truyền chịu tải trọng tĩnh :

NHE = NHE1= NHE2 = N = 60.c.n.t Với c =1: Số lần ăn khớp trong một vòng quay

+ n = 1420 : Số vòng quay trong một phút

t : Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

t = 2/3.24.2/3.365.5 = 19566(h)

NHE = 60.1.1420.19466 = 165,85 107

Vậy NHE1 > NHO1 thì lấy NHE1 = NHO2 để tính, do đó KHL1 =1

NHE2 > NHO2 thì lấy NHE2 = NHO2 để tính, do đó KHL2 =1

Theo (6.1a) có:

1 , 1

1 430

) ( 45 , 445 1

, 1

1 490

2

0 2 lim 2

1

0 lim 1

MPa S

k

MPa S

k

H

HL H

H

H

Hl H H

9 , 390 45 , 445

) 12 6 (

25 , 1 2

min 2

min

min 2

1

MPa

MPa

H H

H

sb

H

H H

H sb

Thoả mãn điều kiện (6.12)

b)ứng suất uốn cho phép [F ]

Theo công thức (6.2): [F] = Flim0/SF YR.YS.KxF.KFl.KFl

Trong đó: YR : Hệ số xét tới ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng

Ys : Hệ số xét tới độ nhậy của vật liệu với tập trung ứng suất

KxF : Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng tới độ bền uốn

Trong thiết kế sơ bộ lấy YR.YS.KxF = 1

F

FL FC F F



Trong đó: Flim0 : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở

Tra bảng 6.2 có: Flim0 = 1,8.HB (MPa)

Flim10 = 1,8 210 = 378(MPa)

Flim20 = 1,8.180 = 324 (MPa)

SF : Hệ số an toàn khi tính về sức bền uốn Tra bảng 6.2 có SF =1,75

KFC : Hệ số xét tới ảnh hởng đặt tải Khi tải đặt 1 phía ( bộ truyền quay mộtchiều) thì KFC =1

KFL : Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọngcủa bộ truyền Xác định theo công thức :

+ n = 1420 : Số vòng quay trong một phút

t : Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

t = 2/3.24.2/3.365.5 = 19466(h)

NFE = 60.1.1420.19466 = 165,85 107

Vậy NFE1 > NFO1 thì lấy NFE1 = NFO2 để tính, do đó KFL1 =1

NFE2 > NFO2 thì lấy NFE2 = NFO2 để tính, do đó KFL2 =1

Theo (6.1a) có:

75 , 1

1 1 324

.

) ( 216 75

, 1

1 1 378

.

2

0 2 lim 2

1

0 1 lim 1

MPa S

k k

MPa S

k k

F

FC FL F

FH

F

FC Fl F F

1

1 2

1 1

u

k T u

k

a

ba H

H a

[H]: øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp, [H ] = 418,17 MPa.

U1= 7,23: Tû sè truyÒn cÆp b¸nh r¨ng cÊp nhanh

5) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

-ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn điềukiện:

KH  :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ănkhớp, phụ thuộc vào vận tốc vòng và cấp chính xác

v=  dw1.n1/60000 (m/s) (6.40)

dw1: Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ Theo bảng (6.11)

dw = 2.aw/(u1+1) = 2.118/(7,21+1) = 28,74(mm)

Theo (6.40) : v =  28,74.1420/60000 = 2,14(m/s)

Theo bảng (6.13) với bánh răng trụ nghiêng v < 4m/s chọn cấp chính xác 9

Theo bảng 6.14với cấp chính xác 9 thì kH  = 1,13

KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.

KHV = 1+H.bw.dw1/(2.T1.kH  .kH ) (6.41)

Với H = H.g0.v.(aw/u)1/2 (6.42)

H: Hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp Tra bảng 6.15

)39.6(

04,113,1.24,1.10.117,0.2

74,28.94,38.26,1

k

Thay các giá trị trên vào (6.33)

) ( 12 , 41 )

71 , 28 (

21 , 7 94 , 38

) 1 21 , 7 (

46 , 1 10 117 , 0 2 79 , 0 727 , 1

% 100









Do đó ta giữ nguyên kết quả tính và chỉ cần tính lại chiều rộng vành răng bw

  397 , 26 ( ) 2

, 397

) ( 2 , 397 )

74 , 28 (

21 , 7 7 , 41

) 1 21 , 7 (

46 , 1 10 117 , 0 2 79 , 0 727 , 1 274

) ( 7 , 41 26

, 397

12 , 411 94 , 38

2 5

2 2

MPa

MPa

mm b

b

H H

H

H

H cu w

6/Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng phảithoả mãn:

KF: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ănkhớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 có KF = 1,37.

KFv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn.Tra bảng P2.3 có KFv = 1,07

Vậy KF = 1,5 1,37 1,07 = 2,2

) ( 32 , 44 26

, 4

6 , 3 45 , 52

) ( 45 , 52 2

74 , 28 7 , 41

26 , 4 91 , 0 63 , 0 2 , 2 10 117 , 0 2

2

5 1

Do đó thảo mãn điều kiện uốn

7/Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Khi làm việc, bánh răng có thể bị quá tải (Lúc mở máy, hãm máy…) Để tránhbiến dạng d và gẫy dòn lớp bề mặt ứng suất tiếp xúc cực đại Hmax không đợc vợt quámột giá trị cho phép

Hmax = H kqt1/2 [Hmax] (6.48)

Kqt : Hệ số quá tải; Kqt = Kbđ =1,7

Theo (6.13) [Hmax] = 952 MPa

Hmax = 397,2.1,71/2 = 517,88 MPa < [H]max

Đồng thời để đề phòng biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng, thì

Fmax = F.Kqt  [Fmax] (6.49)

F1max = 52,45.1,7 = 89,16 MPa < [F1]max = 360MPa

F2max = 44,32.1,7 = 75,34 MPa < [F2]max = 272MPa

8) Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Đối với hộp giảm tốc có công suất trung bình hoặc nhỏ chỉ cần chọn vật liệu nhóm I

có độ rắn HB  350 (bảng 6.1) bánh răng đợc tôi cải thiện hoặc thờng hoá Nhờ có

độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền

có khả năng chạy mòn Để tăng khả năng chạy mòn của răng nên nhiệt luyện bánhrăng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ (25-75)HB

Hl xh v R H

H cx



Trong đó: Hlim0 là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở

Tra bảng 6.2 có: Hlim0 =2HB+70

Với bánh răng nhỏ: Hlim30 = 2.225 + 70 = 520 (MPa)

Với bánh răng lớn: Hlim40 = 2.195 + 70 = 460 (MPa)

SH : Hệ số an toàn khi tính về sức bền tiếp xúc Tra bảng 6.2 có SH =1,1

KHL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọngcủa bộ truyền Xác định theo công thức :

KHL = (NHO / NHE )1/Mh (6.3)Trong đó: mH: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc

Vì độ rắn mặt răng HB < 350 thì mH =6

NHO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO =30.HHB2,4 (6.5)Với HHB : Độ rắn Brinen

NH01 = 30.2252,4 = 1,32.107

NH02 = 30.1952,4 = 0,94.107

NHE: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng

Vì bộ truyền chịu tải trọng tĩnh :

NHE = NHE3= NHE4 = N = 60.c.n.t (6.6)Với c =1: Số lần ăn khớp trong một vòng quay

+ n = 196,4: Số vòng quay trong một phút

t : Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

t = 2/3.24.2/3.365.5 = 19566(h)

NHE = 60.1.196,4.19466 = 22,94 107

Vậy NHE3 > NHO3 thì lấy NHE3 = NHO3 để tính, do đó KHL3 =1

NHE4 > NHO4 thì lấy NHE4 = NHO4 để tính, do đó KHL4 =1

Theo (6.1a) có:

 

1 , 1

1 460

) ( 73 , 472 1

, 1

1 520

4

0 4 lim 4

3

0 3 lim 3

MPa S

k

MPa S

k

H

HL H

H

H

Hl H

18 , 418 73 , 472

) 12 6 (

25 , 1 2

min 4

min

min 4

3

MPa

MPa

H H

H

sb

H

H H

Ta thấy thoả mãn điều kiện (6.12)

b)ứng suất uốn cho phép [F ]

Theo công thức (6.2): [F] = Flim0/SF YR.YS.KxF.KFl.KFl

Trong đó: YR : Hệ số xét tới ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng

Ys : Hệ số xét tới độ nhậy của vật liệu với tập trung ứng suất

KxF : Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng tới độ bền uốn

Trong thiết kế sơ bộ lấy YR.YS.KxF = 1

F

FL FC F F



Trong đó: Flim0 : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở

Tra bảng 6.2 có: Flim0 = 1,8.HB (MPa)

Flim30 = 1,8 225 = 405(MPa)

Flim40 = 1,8.195 = 351 (MPa)

SF : Hệ số an toàn khi tính về sức bền uốn Tra bảng 6.2 có SF =1,75

KFC : Hệ số xét tới ảnh hởng đặt tải Khi tải đặt 1 phía ( bộ truyền quay mộtchiều) thì KFC =1

KFL : Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọngcủa bộ truyền Xác định theo công thức :

+ n = 196,4 : Số vòng quay trong một phút.

t : Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

NFE = 60.1.196,4.19466 = 22,94 107

Vậy NFE3 > NFO3 thì lấy NFE3 = NFO3 để tính, do đó KFL =1

NFE4 > NFO4 thì lấy NFE4 = NFO4 để tính, do đó KFL4 =1

Theo (6.1a) có:

75 , 1

1 1 351

.

) ( 43 , 231 75

, 1

1 1 405

.

4

0 4 lim 4

3

0 3 lim 3

MPa S

k k

MPa S

k k

F

FC FL F

F

F

FC Fl F