Đề tài: Thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp (hộp khai triển)

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Đề tài: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP Giáo viên hướng dẫn : Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực : Nguyễn Văn Phú Lớp : ĐHCK4AND Nam Định :20/10/2013 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ LỜI NĨI ĐẦU Đồ án môn học chi tiết máy môn học cần thiết cho sinh viên nghành khí nói chung để giải vấn đề tổng hợp công nghệ khí, chế tạo máy Mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học, nghiên cứu làm quen với công việc thiết kế chế tạo thực tế sản xuất khí Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ” Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, cịn có mảng chưa nắm vững dù cố gắng, song làm em tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cơ, giúp em có kiến thức thật cần thiết để sau trường ứng dụng cơng việc cụ thể sản xuất Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy, cô môn đặc biệt thầy Đỗ Anh Tuấn tận tình giúp đỡ em hồn thành nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Sinh viên: Nguyễn Văn Phú Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nam Định, ngày 20 thág 10 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP I KHOA: CƠ KHÍ Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) T III II Tmm = 1,8 T1 T2 = 0,7 T1 t t1 = t2 = 4,2 I tck = F v 1, Động 2, Nối trục đàn hồi II Hộp giảm tốc bánh trụ răng: Thẳng Các số liệu ban đầu: Lực kéo băng tải: Vận tốc băng tải: Nghiêng 4, Bộ truyền đai 5, Băng tải F = 12000 (N) v = 0,52 (m/s) Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Đường kính tang: D = 340 mm Thời hạn phục vụ: lh = 14000 Số ca làm việc: Số ca = Góc nghiêng đường nối tâm truyền ngồi: 300 Đặc tính làm việc: Va đập êm Phần I – Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền mômen xoắn trục Công suất cần thiết Gọi Pt - công suất tính tốn trục máy cơng tác (Kw) Pct - công suất cần thiết trục động (Kw) – hiệu suất chuyền động Ta có: Pt =  Pt = Vậy cơng suất tính tốn trục máy công tác là: Pt = 6,24 (Kw) Áp dụng công thức Pct = với = Trong đó: , , , tra bảng trị số hiệu suất loại truyền ổ = 0,96 – hiệu suất truyền đai = 0,98 – hiệu suất truyền bánh trụ = 0,995 – hiệu suất cặp ổ lăn = – hiệu suất khớp nối  Pct = = 7,05 (Kw) Vậy công suất cần thiết trục động là: Pct = 7,05 (Kw) Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Tính số vịng quay trục tang Ta có số vịng quay trục tang là: nt = nt = = 29,22 (vòng/phút) Chọn số vòng quay sơ cho động Tra bảng Chọn sơ tỷ số truyền hộp giảm tốc cấp ta có số vịng quay sơ động là: Áp dụng công thức: nsb = nt.ihgt.id = 29,22.12.2 = 701 (vịng/phút) Trong đó: ihgt – tỷ số truyền hộp giảm tốc id – tỷ số truyền đai thang ihgt id tra bảng tỷ số truyền ta chọn ihgt = 12; id = Chọn động Động cần chọn chế độ làm việc dài, phụ tải khơng thay đổi nên động phải có Pdm Pct = 7,05 (Kw) Theo bảng 2P1(TKCTM trang 322) ta chọn động số hiệu AO2 - 52 - có thơng số kỹ thuật sau: + Cơng suất định mức: + Tốc độ quay: Pdm = 7,5 (Kw) ndc = 970 (Vòng /phút) 1.5 Phân phối tỷ số truyền - Với động chọn ta có: Pdm = 7,5 (Kw) ndc = 970 (Vịng /phút) Theo cơng thức tính tỷ số truyền ta có: ic = = = 33,19 Ta có ic = ihgt.id Trong đó: ic – tỷ số truyền chung Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ ihgt – tỷ số truyền hộp giảm tốc id – tỷ số truyền đai Chọn sơ tỷ số truyền hộp giảm tốc Ta tính được: id = ic inh.ich= id = = 16,6 Với lược đồ dẫn động đề cho ta chọn inh = 1,3.ich Trong đó: inh - tỷ số truyền nhanh hộp giảm tốc ich – tỷ số truyền cấp chậm hộp giảm tốc   ich = = 3,6 inh =1,3.3,6 = 4,7 1.6 Công suất động trục - Công suất động trục I là: PI = Pct = 7,05 0,96 = 6,768 (Kw) - Công suất động trục II là: PII = PI = 6,768.0,98.0,99 = 6,566 (Kw) - Công suất động trục III là: PIII = PII = 6,5661 0,99.1 = 6,5 (Kw) -Công suất động trục IV là: PIV = PIII = 6,5 (Kw) 1.7 Tốc độ quay trục Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Tốc độ quay trục I là: n1 = = = 485 (vòng/phút) - Tốc độ quay trục II là: n2 = = = 103,2 (vòng/phút) - Tốc độ quay trục III là: n3 = = = 28,67 (vòng/phút) - Tốc độ quay trục IV là: n3 = n4 = 28,67 (vịng/phút) 1.8 Xác định mơmen xoắn trục - Mômen xoắn trục động tính theo cơng thức: Mdc = 9,55 = 9,55 = 69409,8 (N.mm) - Mômen xoắn trục I là: M1 = 9,55 = 9,55 = 132266 (N.mm) - Mômen xoắn trục II là: M2 = 9,55 = 9,55 = 607609 (N.mm) -Mômen xoắn trục III là: Trục Động I II III IV 6,84 6,64 6,38 6,38 Thông số Công suất (Kw) Tỉ số truyền i 4,7 3,6 Vận tốc vòng n (vòng/phút) 970 485 103,2 28,67 28,67 Mômen (N.mm) 69409,8 132266 607609 2165155 2165155 M3 = 9,55 = 9,55 = 2165155 (N.mm) Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Mơmen xoắn trục IV là: M4 = M3 =2165155 (N.mm) Ta có bảng thơng số sau: PhầnII – Tính tốn truyền đai 2.1 Chọn loại đai Thiết kế truyền đai cần phải xác định loại đai, kích thước đai bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L lực tác dụng lên trục Do công suất động Pct = 7,05 (Kw) id = < 10 yêu cầu làm việc êm nên ta hồn tồn chọn đai thang Ta nên chọn đai làm làm vải cao su chất liệu vải cao su làm việc điều kiện môi trường ẩm ướt, có súc bền tính đàn hồi cao Đai vải cao su thích hợp truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ 2.2 Xác định thơng số hình học chủ yếu truyền đai 2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ D1 Từ công thức kiểm nghiện vận tốc: Vd = Vmax = (30 ÷ 35) m/s  D1 = = 689,5 (mm) Theo ( bảng 5.14 ) ( bảng 5.15 ) chọn D1 = 140 mm => Vd = = 7,1 ( m/s) < Vmax = (30 ÷ 35) m/s 2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lớn D2 Theo cơng thức (5-4) ta có đường kính bánh đai lớn: Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ D2 = id.D1.(1 – ) Trong đó: id – hệ số truyền đai - Hệ số trượt truyền đai thang lấy = 0,02( trang 84 sách TKCTM )  D2 Chọn: = 2.140.(1 – 0,02) = 274,4 (mm) D2 = 280 mm Số vòng quay trục bị dẫn: = (1 – 0,02) 970 = 475,3 (vòng/phút) Kiểm nghiệm n = 100% = 100% = (%) Sai số n 5%, nằm phạm vi cho phép 2.2.3 xác định tiết diện đai Với đường kính đai nhỏ D1 = 140 , vận tốc đai Vd = 7,1 (m/s) Pct = 7,05 (Kw) tra bảng (5-13) ta chọn đai loại B với thông số (bảng 5-11) sau: Sơ đồ tiết diện đai b y0 h Kí hiệu Kích thước tiết diện đai (mm) at 11 A 13 y0 2,8 H F (mm2) 81 bt 2.3 Chọn sơ khoảng cách trục A 10 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ 2.M x σd = d k l = = 82,08 (N/mm2) C Đường kính ổ D = 130 mm, chiều rộng ổ B = 25 mm 55 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Bảng thơng số Đường kính trục dI = 40(mm) dII = 45(mm) dIII = 75(mm) Đường kính ngồi D1 = 68(mm) D2 = 110(mm) D3 = 130(mm) Chiều rộng B1 = 15(mm) B2 = 22(mm) B3 = 25(mm) 6.2 Chọn kiểu lắp ổ lăn Phương án chọn kiểu lắp: - Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ vỏ hộp theo hệ trục - Sai lệch cho phép vòng ổ âm, sai lệch cho phép lỗ theo hệ lỗ dương - Chọn kiểu lắp độ dơi để vịng ổ khơng thể trượt theo bề mặt trục 6.3 Cố định trục theo phương dọc trục Để cố định trục theo phương dọc trục ta dùng nắp ổ điều chỉnh khe hở ổ đệm kim loại giứa nắp ổ thân hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc vít, loại dễ chế tạo dễ lắp ghép 6.4 Che kín ổ lăn Để che kín đầu trục nhơ ra, tránh xâm nhập môi trường vào ổ ngăn mỡ chảy ngồi ta dùng loại vịng phớt Chọn theo bảng (8-29) (sách TKCTM) 6.5 Bôi trơn ổ lăn 56 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Bộ phận ổ bơi trơn mỡ, vận tốc truyền bánh thấp dùng phương pháp bắn toé để dẫn dầu hộp vào bôi trơn phận ổ Theo bảng (8-28) dùng mỡ loại “T” ứng với nhiệt độ làm việc 60o ữ 100oC vận tốc 1500 vg/ph Lượng mỡ 2/3 chỗ rỗng phận ổ Phần – Cấu tạo vỏ hộp chi tiết máy khác Chọn vỏ hộp đúc vật liệu gang, mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường làm trục để lắp ghép dễ dàng theo bảng (10-9) cho phép ta xác định kích thước phần tử vỏ hộp - Chiều dày thân hộp: δ = 0,025.A + ; A khoảng cách trục δ = 0,025.252 + = 9,3 mm Chọn δ = 10 mm - Chiều dày thành nắp hộp: δ1 = 0,02.A + = 0,02.252 + = 8,04 mm Chọn δ1 = mm 57 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Chiều dày mặt bích thân: b = 1,5 δ = 1,5.10 = 15 mm lấy b = 14 mm - Chiều dày mặt bích nắp: b1 = 1,5 δ1= 1,5.9 = 13,5 mm - Chiều dày đế hộp phần lồi P = 2,35.δ = 2,35.10= 24 mm Có thể lấy P = 24 mm - Chiều dày gân thân hộp m = 0,85.δ = 0,85.10 = mm Có thể lấy m = mm - Chiều dày gân nắp hộp m1 = 0,85.δ1 = 0,85.9 = mm Có thể lấy m1 = mm - Đường kính bu lơng nền: dn = 0,036.A + 12 mm = 0,036.252 + 12 = 21,072 mm Có thể chọn dn = 22 mm 58 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ - Đường kính bu lơng khác: + cạnh ổ : d1 = 0,7.dn = 0,7.22 = 15,4 mm + Ghép nắp ổ: d3 = 0,45.dn≈ 0,45.22 = 10 mm + Ghép nắp cửa thăm: d4 = 0,37.dn = mm Đường kính bu lơng vịng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc, với khoảng cách trục A , cấp chuyền 201 ×252 Tra bảng (10-11a) (10-11b) chọn bu lông M24 - Số lượng bu lông nền: theo bảng (10-13) ta lấy n = PHẦN 8: NỐI TRỤC Mômen xoắn nối trục: N Mx = 9,55.106 n = 9,55.106 = 1964975,3 (N.mm) Mt = k Mx = 1,3 1964975,3 = 2554467,5 (N.mm) Trong : Mx : Mômen xoắn danh nghĩa Mt : Mômen xoắn tính tốn K = 1,2 ÷ 1,5 Hệ số tải trọng động ( tra bảng 9-1) Để đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với mômen xoắn trục Chọn nối trục nối trục đĩa + Cấu tạo: hình vẽ 59 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ + Vật liệu làm nối trục: Do vận tốc vòng đĩa v ≥ 30 m/s nên ta chọn vật liệu nối trục thép đúc 35π + Các kích thước chủ yếu nối trục đàn hồi theo bảng (9-2) ta có : d = 50 mm, D2 = 100 mm; D = 200 mm; Do = 160 mm; l = 160 mm; S = 40 mm; Bulông cỡ M16; số lượng bulông z = 6; mômen xoắn lớn Mmax = 2500 N.mm • Với bu lơng lắp có khe hở, lực siết V cần thiết với bu lông theo công thức (9-3) : 2.k M x V ≥ z f Do = = 3547,8(N.mm) (f : hệ số ma sát) PHẦN VIII: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 60 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Để giảm mát cơng suất ma sát, giảm mài mịn, đảm bảo nhiệt tốt đề phòng chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn cho trục truyền Hộp Giảm Tốc Vì vận tốc bánh nhỏ nên ta chọn cách bôi trơn ngâm dầu cách ngâm bánh răng, trục vít, bánh vít chi tiết phụ khác ta dùng dầu công nghiệp 45 để bôi trơn hộp giảm tốc Khi vận tốc nhỏ lấy chiều sâu ngâm 1/6 bán kính bánh cấp nhanh cấp chậm 1/3 bán kính, 0,4 – 0,8 lít cho Kw Chọn độ nhớt dầu 50oC với bánh thép σb = 600 N/mm2 Ta chọn dầu theo bảng 10 – 20 61 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CƠNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Mơmen xoắn nối trục: N Mx = 9,55.10 n = 9,55.106 = 1964975,3 (N.mm) Mt = k Mx = 1,3 1964975,3 = 2554467,5 (N.mm) Trong : Mx : Mơmen xoắn danh nghĩa Mt : Mơmen xoắn tính tốn K = 1,2 ÷ 1,5 Hệ số tải trọng động ( tra bảng 9-1) Để đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với mômen xoắn trục Chọn nối trục nối trục đĩa + Cấu tạo: hình vẽ + Vật liệu làm nối trục: Do vận tốc vòng đĩa v ≥ 30 m/s nên ta chọn vật liệu nối trục thép đúc 35π + Các kích thước chủ yếu nối trục đàn hồi theo bảng (9-2) ta có : d = 50 mm, 62 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ D2 = 100 mm; D = 200 mm; Do = 160 mm; l = 160 mm; S = 40 mm; Bulông cỡ M16; số lượng bulông z = 6; mơmen xoắn lớn Mmax = 2500 N.mm • Với bu lơng lắp có khe hở, lực siết V cần thiết với bu lông theo công thức (9-3) : 2.k M x V ≥ z f Do = = 3547,8(N.mm) (f : hệ số ma sát) PHẦN VIII: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC Để giảm mát cơng suất ma sát, giảm mài mịn, đảm bảo nhiệt tốt đề phịng chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn cho trục truyền Hộp Giảm Tốc Vì vận tốc bánh nhỏ nên ta chọn cách bôi trơn ngâm dầu cách ngâm bánh răng, trục vít, bánh vít chi tiết phụ khác ta dùng dầu công nghiệp 45 để bôi trơn hộp giảm tốc Khi vận tốc nhỏ lấy chiều sâu ngâm 1/6 bán kính bánh cấp nhanh cịn cấp chậm 1/3 bán kính, 0,4 – 0,8 lít cho Kw Chọn độ nhớt dầu 50oC với bánh thép σb = 600 N/mm2 Ta chọn dầu theo bảng 10 – 20 Lời kết: 63 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, đặc biệt thầy Đỗ Anh Tuấn bạn giúp đỡ em trình thực tập đồ án môn học thiết kế chi tiết máy Trong q trình làm đồ án em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em kính mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, Ngày 20 tháng 10 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Văn Phú MỤC LỤC Phần I: chọn động phân phối tỷ số truyền Phần II: Tính tốn truyền đai 10 Phần III: Thiết kế truyền bánh 15 Phần IV: Tính tốn trục 36 Phần V: Tính then 52 Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục .56 Phần VII: Cấu tạo vỏ chi tiết máy khác 52 64 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Phần VIII: Nối trục 64 Phần IX: bôi trơ hộp giảm tốc 65 Tài liệu tham khảo: sách thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm) – Nhà xuất giáo dục 65 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú ... NGHIỆP I KHOA: CƠ KHÍ Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) T III II Tmm = 1,8 T1 T2 = 0,7 T1 t t1 = t2 = 4,2 I tck = F v 1, Động 2, Nối trục đàn hồi II Hộp giảm tốc bánh trụ răng:... kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ” Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, cịn có mảng chưa nắm... Chọn sơ tỷ số truyền hộp giảm tốc cấp ta có số vịng quay sơ động là: Áp dụng công thức: nsb = nt.ihgt.id = 29,22.12.2 = 701 (vịng/phút) Trong đó: ihgt – tỷ số truyền hộp giảm tốc id – tỷ số truyền