Đồ án Hộp Giảm Tốc côn trụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Thiện MSSV : 1919013 Ngành đào tạo : Cơ Khí Chế tạo máy Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Long Ngày bắt đầu : 17/03/2020 Ngày kết thúc : Ngày bảo vệ : Đề số 13 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm : 1- Động điện pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc cấp bánh trụ; 4- Bộ truyền xích ống lăn; 5- Thùng trộn Bảng số liệu Công suất trục thùng trộn P : 5,5 kW Số ngày làm ngày: ca Số vòng quay trục thùng trộn n: 45 vòng/phút t1 = 29 giây Thời gian phục vụ L : năm Số ngày làm/năm Kng: 260 ngày Quay chiều , tải va đập nhẹ, ca làm việc t2 = 22 giây 0,7T1 = T2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Chọn động cơ: I Xác định công suất động cơ: Xác định số vòng quay sơ bộ: Phân phối tỉ số truyền: II Tỉ số truyền chung hệ dẫn động: Tính cơng suất trục: Tính mơmen xoắn trục: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY Tính tốn truyền xích I Thông số Tính tốn truyền xích Kiểm nghiệm xích độ bền Xác định thơng số đĩa xích lực tác dụng lên trục Tính toán thiết kế bánh 10 II Chọn vật liệu tính ứng suất cho phép 11 Tính tốn cặp bánh côn cấp nhanh: 13 Tính tốn cặp bánh trụ cấp chậm: 17 III Tính tốn thiết kế trục then 21 Chọn vật liệu: 21 Tính sơ đường kính trục: 21 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 22 Khoảng cách điểm đặt lực chiều dài đoạn trục: 22 Xác định lực tác dụng lên trục: 23 Tính mối ghép then: 30 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi: 31 IV Tính tốn chọn ổ lăn 35 Chọn ổ cho trục I 35 Chọn ổ cho trục II: 37 Chọn ổ cho trục III: 38 Thiết kế vỏ hộp 39 V Xác định kích thước hộp 39 Các chi tiết phụ 40 VI Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu: 43 VII Chọn dung sai lắp ghép: 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I Chọn động cơ: Xác định công suất động cơ: Công suất động phải lớn công suất trục công tác: Pđc > Pct Công suất tương đương trục công tác: Pt  Ptđ = P  T    i  ti T  = 5,5   ti 1.29  0,72.22 = 4,857 kW 29  22 Công suất cần thiết động cơ: Pct  Pt 4,857 = = 5,89 kW η 0,824 Hiệu suất truyền động: η = η𝑘𝑛 η𝑏𝑟1 η𝑏𝑟2 η𝑥 η𝑜𝑙 = 0,99.0,96.0,97.0,93.0,994 = 0,824 Trong đó: Tra gíá trị hiệu suất bảng 2.3 tài liệu [1] η𝑘𝑛 : hiệu suất khớp nối đàn hồi η𝑏𝑟1 : hiệu suất truyền bánh côn thẳng η𝑏𝑟2 : hiệu suất truyền bánh trụ thẳng η𝑥 : hiệu suất truyền xích để hở η𝑜𝑙 : hiệu suất ổ lăn Xác định số vòng quay sơ bộ: Chọn sơ tỉ số truyền hệ thống: u𝑠𝑏 = u𝑥 uℎ𝑔𝑡 Với u𝑥 = 2: tỉ số truyền sơ bộ truyền xích ống lăn uℎ𝑔𝑡 = 16: tỉ số truyền sơ hộp giảm tốc bánh côn trụ  u𝑠𝑏 = 2.16 = 32 Số vòng quay sơ động cơ: n𝑠𝑏 = n𝑙𝑣 u𝑠𝑏 = 45.32 = 1440 vòng/phút Chọn động cơ: SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long { Pđ𝑐 > P𝑐𝑡 = 5,89 𝑘𝑊 nđ𝑐 ~ n𝑙𝑣 = 1440 𝑣/𝑝 Từ bảng P1.3 tài liệu [1] ta chọn động có thơng số sau: Kiểu động 4A132S4Y3, Công suất 7,5kW, Vận tốc quay 1455 vg/ph, cos𝜑 = 0,86 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝜂% = 87,5 II 𝑇𝑑𝑛 𝑇𝐾 = 2,2 𝑇𝑑𝑛 = 2,0 Phân phối tỉ số truyền: Tỉ số truyền chung hệ dẫn động: u𝑡 = nđ𝑐 n𝑙𝑣 = 1455 45 = 32,33 => uℎ𝑔𝑡 = u𝑥 = Tra bảng 2.4 tài liệu [1], ta chọn: u𝑡 u𝑥 = 32,33 = 16,17 Theo công thức (3.17) tài liệu [1], ta có: k= 2,25. bd K 02  1  K be K be K 01  ⇒  k= 2,25.1,2  12,86 1  0,3.0,3 [K01] = [K02] Ck = 1,1 k Ck3  12,86.1,13  17,11  u1  4,25  u  3,8 Theo đồ thị 3.21 tài liệu [1] ta tìm ta tính lại un=  bd2=1,2 chọn: Kbe = 0,3 uh 32,33 = 2 ,25.3,8 u1.u 2 Tính cơng suất trục: Công suất trục công tác Pct = 5,5 kW Công suất trục III là: PIII = Công suất trục II là: PII = Công suất trục I là: PI = Pct ol x  5,5 = 5,97 kW 0,99.0,93 PIII 5,97   6,22 kW br ol 0,97.0,99 PII 6,22   6,54 kW br1.ol 0,96.0,99 Công suất trục động Pđc= PI ol kn  6,54  6,67 kW 0,99.0,99 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Tính số vịng quay trục Số vịng quay trục động là: nđc =1455 v/ph Số vòng quay trục I là: n1 = nđc = 1455 v/ph Số vòng quay trục II là: n2 = n1 1455   342 v/ph u1 4,25 Số vòng quay trục III :n3 = n2 342   90 v/ph u2 3,8 Số vòng quay trục công tác là: nct = n3 90 = 45 v/ph  un Tính mơmen xoắn trục: Trên trục động cơ: Tđc = 9,55.106 Pđc 6,67  9,55.106  43779,03 Nmm nđc 1455 Trên trục I là: T1 = 9,55.106 P1 6,54  9,55.106  42925,8 Nmm n1 1455 Trên trục II là: T2 = 9,55.106 P2 6,22  9,55.106  173509,6 Nmm n2 342,35 Trên trục III là: T3 = 9,55.106 P3 5,97  9,55.106  632780,2 Nmm n3 90,1 Trên trục công tác: Tct = 9,55.106 Pct 5,5  9,55.106  1167222,2 N.mm nct 45 Bảng thông số: Trục Động Thông số Tỉ số truyền I II 4,25 III 3,8 Công tác Số vòng quay v/ph 1455 1455 342 90 45 Công suất kW 6,67 6,54 6,22 5,97 5,5 43779,03 42925,8 173509,6 632780,2 1167222,2 Momen Nmm xoắn SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY I Tính tốn truyền xích Thơng số Bộ truyền xích ống lăn dãy với : Cơng suất PIII = 5,97 kW Số vòng quay n3 = 90 vịng/ phút Tỉ số truyền ux = 2 Tính tốn truyền xích Chọn số đĩa xích dẫn theo công thức z1 = 29 – 2u = 29 – 2.2 = 25 Tính số đĩa xích lớn theo cơng thức z2 = uz1 = 2.25 = 50 Xác định bước xích p: Theo điều kiện đảm bảo tiêu độ bền mòn truyền xích: Pt = PIIIKKzKn ≤ [P] Trong đó: + P𝐼𝐼𝐼 = 5,97 kW công suất cần truyền + k 𝑧 = 25/z1 = 25/25 = 1: hệ số số + k 𝑛 = n01 / n1 =50/90,1 = 0,55: hệ số số vòng quay ( với n01 lấy trị số gần 90,1 bảng 5.5 tài liệu [1] ) + k = k k 𝑎 k đ𝑐 k 𝑏𝑡 k đ k 𝑐 ( hệ số tra bảng 5.6 tài liệu [1] ) Với: k = 1: đường nối tâm đĩa xích so với đường nằm ngang đến 60º k 𝑎 = 1: khoảng cách trục a=(30…50)p k đ𝑐 = 1: vị trí trục điều chỉnh đĩa xích k 𝑏𝑡 = 1,3: mơi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn Ⅱ đạt yêu cầu k đ = 1,2: tải va đập nhẹ k 𝑐 = 1: làm việc ca/ ngày =>k= 1.1.1.1,3.1,2.1 = 1,56 Vậy P𝑡 = 5,97.1,56.1.0,55 = 5,12 < [P] = 5,83 kW Tra bảng 5.5 tài liệu [1] SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Chọn bước xích p = 31,75 mm Đường kính chốt dc = 9,55 mm Chiều dài ống B = 27,46 mm Công suất cho phép [P] = 5,83 kW Sơ khoảng cách trục a= 40.p = 40.31,75 = 1270 mm Số mắc xích: X= 2 2a  z1  z2   z2  z1  p 2.1270 25  50  50  25 31, 75   + = +  117,89 31, 75 p 4 1270 4 a chọn X = 118 mắc xích Tính lại khoảng cách trục theo cơng thức:  z z  a  0, 25 p  X c     X c   25  50   = 0, 25.31, 75 118     0,5  z1  z2   118  0,5.75  2 z z   2   25  2        = 1271,66 mm   Để xích khơng chịu lực căng lớn, cần giảm bớt lượng ∆𝑎 = (0,002 0,004)𝑎 = 2,54 … 5,08 mm => a = 1268 mm Số lần va đập lề xích giây: i z1 n1 25.90,1  i  = = 1,27 < 25 ( tra bảng 5.9 tài liệu [1]/85) 15x 15.118 Kiểm nghiệm xích độ bền Với truyền xích bị tải lớn mở máy thường xuyên chịu tải va đập trình làm việc Cần tiến hành kiểm nghiệm tải theo hệ số an toàn S s= 𝑄 k𝑑 F𝑡 + F0 + F𝑣 ≥ [𝑠] Trong đó: - Q = 88,5 kN: tải trọng phá hủy ( tra bảng 5.2 tài liệu [1] ) - k 𝑑 = 1,7: hệ số tải trọng động với ứng với chế độ làm việc trung bình với T𝑚𝑚 T𝑑𝑛 = 2,2 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long - F𝑡 = 1000.P/v : lực vòng (N) Với v = => Ft = n z1 p 90,1.25.31,75 = = 1,2 m/s 60000 60000 1000.5,97  4975 (N) 1, - F𝑣 = 𝑞 𝑣 : lực căng lực li tâm sinh = 3,8.1,22 = 5,472 N ( với q = 3,8 kg/m : khối lượng 1m xích ( tra bảng 5.2 tài liệu [1] ) - F0 = 9,81.k𝑓 qa : lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh Với: k𝑓 = truyền nằm ngang => F0 = 9,81.6.3,8.1,268 = 283,6 N Vậy s = 88500 = 10,12 > [𝑠] = ( tra bảng 5.10 tài liệu [1] ) 1, 7.4975  283,  5, 472 Vậy s > [s] suy truyền xích đảm bảo đủ bền Xác định thơng số đĩa xích lực tác dụng lên trục a Thông số đĩa xích: - Đường kính vịng chia đĩa xích xác định theo công thức: p 31, 75    253,32 mm  d1     sin sin    z1   25   d  p  31, 75  505, 65 mm     sin sin    z2  50   - Đường kính đỉnh đĩa xích: da1=p(0,5+cotg(𝜋/z1))=31,75(0.5+cotg (𝜋/25)) = 267,20 mm da2=p(0,5+cotg(𝜋/z2))=31,75(0.5+cotg(𝜋/50)) = 520,53 mm - Đường kính vịng đáy: df1 = d1 - 2r với r = 0,5025d1 + 0.05 d1 = 19,05 mm đường kính lăn: tra theo bảng 5.2 tài liệu [1]  r = 0.5025d1 + 0.05=0,5025.19,05 + 0.05 = 9,623 mm  df1 = d1 - 2r = 253,32 – 2.9,623 = 234,07 mm SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long  df2 = d2 - 2r = 520,53 – 2.9,623 = 501,28 mm b Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: - Ứng suất tiếp xúc 𝜎𝐻 mặt đĩa xích phải thỏa điều kiện:  H  0, 47 k r  Ft K đ  Fvđ  E A k d   H  Trong đó: + k 𝑟1 = 0,42: hệ số kể đến ảnh hưởng số đĩa xích, phụ thuộc 𝑧1 = 25 + k 𝑟2 = 0,24: hệ số kể đến ảnh hưởng số đĩa xích, phụ thuộc 𝑧2 = 50 + F𝑡1 = F𝑡2 = 4975 N + K đ = 1,7: hệ số tải trọng động + F𝑣đ = 13.10−7 n1 𝑝3 m = 13.10−7 90,1 31,753 = 3,75N + E = 2,1 105 MPa: mô đun đàn hồi vật liệu lăn đĩa + A= 262 𝑚𝑚2 : diện tích chiếu lề ( tra bảng 5.12 tài liệu [1] ) + k 𝑑 = 1: hệ số phân bố tải trọng dãy ( dãy ) Vậy:  H  0, 47  H  0, 47 Với : 0, 42  4975.1,  3, 75  2,1.105 262.1 0, 24  4975.1,  3, 75  2,1.105 262.1  793, 23 MPa  599, 63 MPa 𝜎𝐻1 = 793,23 𝑀𝑃𝑎 kết hợp tra bảng 5.11 tài liệu [1] ta chọn thép C45 tôi, ram đạt độ rắn bề mặt HRC45 đáp ứng [𝜎𝐻1 ] = 800 MPa đảm bảo độ bền tiếp xúc cho đĩa dẫn động 𝜎𝐻2 = 599,63 𝑀𝑃𝑎 ta chọn thép C45 cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB210 đáp ứng [𝜎𝐻2 ] = 600 MPa đảm bảo độ bền tiếp xúc cho đĩa bị động c Xác định lực tác dụng lên trục: Lực tác dụng lên trục F𝑟 = F𝑡 k 𝑥 Trong đó: k 𝑥 = 1,15 truyền xích nằm ngang => F𝑟 = F𝑡 k 𝑥 = 4975.1,15 = 5721,25 N II Tính tốn thiết kế bánh 10 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Vậy : +𝐾𝜎𝑑𝑗 = (2,06 + 1,06 -1)/1 = 2,12 +𝐾𝜏𝑑𝑗 = (1,73 + 1,06 -1)/1 = 1,79 +𝜎𝑎 = 𝑀𝑗 𝑊𝑗 3591, 652  02 = 5,6 642, 47 = +𝜏𝑚 = 𝜏𝑎 = Tj/2.Woj = 42925,8 / 2.1427,87 = 15,03 => 𝑠𝜎𝑗 = => s = 𝜎−1 𝐾𝜎𝑑𝑗 𝜎𝑎 +ѱ𝜎 𝜎𝑚 𝑠𝜎𝑗 𝑠𝜏𝑗  𝜏−1 151, 261, = 22,04; 𝑠𝜏𝑗 = = = 5,64 𝐾 𝜏 +ѱ 𝜏 1, 79.15, 03 2,12.5, 𝜏𝑑𝑗 𝑎 𝜏 𝑚 = 5,46 > [s] √𝑠𝜎𝑗 +𝑠𝜏𝑗 7.2 Kiểm nghiệm trục II: - Tại vị trí lắp bánh d = 40 (tiết diện 21): Mối lắp k6, tra bảng 10.11 TL1 => Kσ/𝜀𝜎 = 2,06; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 1,64 Hệ số kích thước 𝜀𝜎 = 0,87; 𝜀𝜏 = 0,8 (tra bảng 10.10 TL1) Trục có rãnh then cắt dao phay ngón => Kσ = 1,76; 𝐾𝜏 = 1,54 Vậy Kσ/𝜀𝜎 = 1,76/0,87 = 2,02 ; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 1,54/0,9 = 1,925 So sánh giá trị với => chọn tính tốn theo Kσ/𝜀𝜎 = 2,06 ; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 1,925 Vậy : +𝐾𝜎𝑑𝑗 = (2,06 + 1,06 -1)/1 = 2,12 +𝐾𝜏𝑑𝑗 = (1,925 + 1,06 -1)/1 = 1,985 Wj = 𝜋.𝑑𝑗 W0j = 32 - 𝜋.𝑑𝑗 16 +𝜎𝑎 = 𝑀𝑗 𝑊𝑗 𝑏.𝑡1 (𝑑𝑗 −𝑡1 )2 2𝑑𝑗 - 𝑏.𝑡1 (𝑑𝑗 −𝑡1 )2 = 2𝑑𝑗 = 5364,4 (mm3) = 11647,6 (mm3) 101830,32  241027 = 48,78 5364, +𝜏𝑚 = 𝜏𝑎 = Tj/2.Woj = 173509,6/ 2.11647,6 = 7,45 => 𝑠𝜎𝑗 = 𝜎−1 𝐾𝜎𝑑𝑗 𝜎𝑎 = 𝜏 261, 151, = 2,53; 𝑠𝜏𝑗 = −1 = = 10,26 𝐾𝜏𝑑𝑗 𝜏𝑎 1,985.7, 45 2,12.48, 78 33 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế => s = GVHD : TS Lê Thanh Long 𝑠𝜎𝑗 𝑠𝜏𝑗 √𝑠𝜎𝑗 +𝑠𝜏𝑗 = 2,5 > [s] 7.3 Kiểm nghiệm trục III: - Tại vị trí lắp bánh d = 60 (tiết diện 31): Mối lắp k6, tra bảng 10.11 TL1 => Kσ/𝜀𝜎 = 2,52; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 2,03 Hệ số kích thước 𝜀𝜎 = 0,81 ; 𝜀𝜏 = 0,76 (tra bảng 10.10 TL1) Trục có rãnh then cắt dao phay ngón => Kσ=1,76; 𝐾𝜏 =1,54 Vậy Kσ/𝜀𝜎 = 1,76/0,81 = 2,17 ; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 2,03 So sánh giá trị với => chọn tính tốn theo Kσ/𝜀𝜎 = 2,52 ; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 = 2,03 Vậy : +𝐾𝜎𝑑𝑗 = (2,52 + 1,06 -1)/1 = 2,58 +𝐾𝜏𝑑𝑗 = (2,03 + 1,06 -1)/1 = 2,09 W31 = 18256,30 (mm3) W031 = 39462,05 (mm3) +𝜎𝑎 = 𝑀𝑗 𝑊𝑗 = 107600, 42  3697582 = 21,1 18256,3 +𝜏𝑚 = 𝜏𝑎 = Tj/2.Woj = 632780,2/ 39462,05 = 8,02 => 𝑠𝜎𝑗 = => s = 𝜎−1 𝐾𝜎𝑑𝑗 𝜎𝑎 = 𝑠𝜎𝑗 𝑠𝜏𝑗 √𝑠𝜎𝑗 +𝑠𝜏𝑗 261,6 2,58.21,1 = 4,8; 𝑠𝜏𝑗 = 𝜏−1 𝐾𝜏𝑑𝑗 𝜏𝑎 = 151,7 2,09.8,02 = 9,05 = 4,24 > [s] - Tại vị trí lắp ổ d = 55 (tiết diện 32): Mối lắp k6, tra bảng 10.11 TL1 => Kσ/𝜀𝜎 = 2,52; 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 =2,03 Với trục có tiết diện trịn (lắp ổ) ta có giá trị momen cản uốn xoắn sau: W32 =  553 32  16333,8 ; W032 =  553 16  32667, Vậy : +𝐾𝜎𝑑𝑗 = (2,52 + 1,06 -1)/1 = 2,58 34 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long +𝐾𝜏𝑑𝑗 = (2,03 + 1,06 -1)/1 = 2,09 𝑀𝑗 +𝜎𝑎 = 𝑊𝑗 02  506330, 6252 = 31 16333,8 = +𝜏𝑚 = 𝜏𝑎 = Tj/2.Woj = 632780,2/2.32667,6 = 9,68 => 𝑠𝜎𝑗 = => s = 𝜎−1 𝐾𝜎𝑑𝑗 𝜎𝑎 = 𝑠𝜎𝑗 𝑠𝜏𝑗 √𝑠𝜎𝑗 +𝑠𝜏𝑗 261,6 2,58.31 = 3,27 ; 𝑠𝜏𝑗 = 𝜏−1 𝐾𝜏𝑑𝑗 𝜏𝑎 = 151,7 2,09.9,68 = 7,5 = > [s] Bảng kết tính tốn: Tiết diện mm Đường kính, mm 12 13 21 31 32 30 20 40 60 55 IV Tỉ số Kσ/𝜀𝜎 Rãnh Lắp then căng 2,06 1,91 2,06 2,03 2,06 2,17 2,06 2,52 Tỉ số 𝐾𝜏 /𝜀𝜏 Rãnh Lắp then căng 1,64 1,73 1,64 1,94 1,64 2,03 1,64 2,03 𝐾𝜎𝑑𝑗 𝐾𝜏𝑑𝑗 𝑠𝜎𝑗 𝑠𝜏𝑗 s 2,12 2,12 2,12 2,23 2,58 1,7 1,79 2,09 2,09 3,69 22,04 2,53 4,8 3,27 22,04 5,64 10,26 9,05 7,5 3,64 5,46 2,5 4,24 Tính tốn chọn ổ lăn Chọn ổ cho trục I - Lực dọc trục Fa1 = 126,3 N - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ: FrA = √𝑅𝐴𝑦 + 𝑅𝐴𝑥 = 527, 32  2451, 62 = 2508 N FrB = √𝑅𝐵𝑦 + 𝑅𝐵𝑥 = 10622  3631,12 = 3783 N => ta tính chọn theo ổ B Ta có : => 𝐹𝑎1 𝐹𝑟𝐵  126,3  0,033 3783 Dùng ổ đũa côn cho hai tiết diện lắp ổ lăn để tăng độ cứng vững cho trục có lắp bánh cơn, giúp làm giảm bớt nghiêng trục, thuận lợi lắp bánh với u cầu ăn khớp đỉnh xác - Sơ đồ tính: 35 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Tra bảng PL 2.11 tài liệu [1] ta chọn sơ ổ đũa côn cho trục I : Cỡ trung, kí hiệu 7306, d = 30 , D = 72 , B = 19 , T = 20,25 , Vậy 𝐹𝑎1 𝐶0  = 13,50 , C = 40 kN , C0 = 29,9 kN = 0,007 tra bảng 11.4 tài liệu [1] => e = 1,5tg  = 0,36 Ta có lực dọc trục phụ: SA= 0,83e.FrA = 0,83.0,36.2508 = 749,4 N SB= 0,83e.FrB = 0,83.0,36.3783 = 1130 N Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ : 𝛴FA = |𝐹𝑎1 + 𝑆𝐵 |= 1256,3 N 𝛴FB = |𝐹𝑎1 − 𝑆𝐴 |= 623,1 N Vậy 𝐹𝐴 𝐹𝑟𝐵  1205,3  0,32 < e 3783 => X = 1, Y = - Tải trọng quy ước: Q = (XVFrA + YFa1)𝑘𝑡 kđ Với V=1 : trục quay ; X: hệ số tải trọng hướng tâm, Y: hệ số tải trọng dọc trục 𝑘đ = 1,1: hệ số xét đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng kt = : hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ Q = (1.1.3783 + 0).1.1,1 = 4161,3 N - Tuổi thọ tương đương: 𝐿ℎ = L 𝐾𝑛𝑔 số ca số = 3.260.3.8 = 18720 h - Tuổi thọ tính triệu vịng quay: L= 60.𝑛.𝐿ℎ𝐸 106 = 1634,256 triệu vòng - kiểm nghiệm khả tải động n = 1455v/p > Ctt = Q 𝑚√𝐿 = 4161,3 10/3 √1634,256 = 38302 < C = 40 kN Vậy ổ chọn thỏa điều kiện khả tải động - Tuổi thọ xác xác định: L = (C/Q)m =(40000/4161,3)10/3 = 1888,4 triệu vòng 36 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Tuổi thọ tính giờ: Lh= 106.L/ 60.n = 106.1888,4 / 60.1455 = 21631 h Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ đũa côn: Bảng 11.6 tài liệu [1]: X0 = 0,5; Y0 = 0,22tg  = 0,22tg13,50 = 0,053 Công thức 11.19: Qt = XoFr + YoFa = 0,5 3783 + 0,053.1256,3 = 1958,1 < FrB = 3783N  Chọn Qo = FrB = 3783 N ta tính chọn theo ổ A Ta có : 𝐹𝑎1 𝐹𝑟𝐴 = 534,7 3659 = 0,15 => Chọn ổ đũa côn Ta chọn sơ ổ bi đỡ cho trục II : Cỡ nhẹ, kí hiệu 7207, d = 35 , D = 72 , B = 17 ,  = 13,830 , C = 35,2 kN , C0 = 26,3 kN Vậy 𝐹𝑎1 𝐶0 = 0,013 tra bảng 11.4 tài liệu [1] => e = 1,5tg𝛼 = 0,37 Ta có lực dọc trục phụ: SA= 0,83e.FrA = 0,83.0,37.3659 = 1124 N SD= 0,83e.FrD = 0,83.0,37.2468 = 758 N Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ : 𝛴FaA = |𝐹𝑎2 − 𝑆𝐷 |= 223 N 𝛴FaD = |𝐹𝑎2 + 𝑆𝐴 |= 1659N 37 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế Vì 𝐹𝑎𝐷 𝐹𝑟𝐴 = GVHD : TS Lê Thanh Long 1659 3659 = 0,45 >e => X = 0,4, Y = 0,4cotg𝛼 = 1,62 - Tải trọng quy ước: Q = (XVFrA + YFaD)𝑘𝑡 kđ => Q = (0,4.1.3659 + 1,62.1659).1.1,1 = 4566 N Kiểm nghiệm khả tải động ổ: L= 60.𝑛.𝐿ℎ𝐸 106 = 60.342,5.18720 106 = 384,7 triệu vòng 10/3 Ctt = Q 𝑚√𝐿 = 4566 √384,7 = 27233 < C = 35,2 kN Vậy ổ chọn thỏa điều kiện khả tải động - Tuổi thọ xác xác định: L = (C/Q)m =(35200/4566)10/3 = 9056 triệu vịng Tuổi thọ tính giờ: Lh= 106.L/ 60.n = 106.905 / 60.342,5 = 44039 h Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Bảng 11.6 tài liệu [1]: X0 = 0,5; Y0 = 0,22cotg𝛼 = 0,95 Công thức 11.19: Qt = XoFr + YoFa = 0,5.3659 + 0,95.534,7 = 2337 < FrA = 2783,9 N  Chọn Qo = FrA = 3659 N ta tính chọn theo ổ D Ta có : Fa = 0, Fr > => Chọn ổ bi đỡ X = 1, Y = Ta chọn sơ ổ bi đỡ cho trục III : Cỡ nhẹ, kí hiệu 211, d = 55mm , D = 100mm , B = 21mm, C = 34 kN , C0 = 25,6 kN : 38 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long - Tải trọng quy ước: Q = (XVFrD + YFaD𝑘𝑡 kđ => Q = (1.1.6515 + 0).1.1,1 = 7167 N Kiểm nghiệm khả tải động ổ: L= 60.𝑛.𝐿ℎ𝐸 106 = 60.90,1.18720 = 101,2 triệu vòng 106 Ctt = QE 𝑚√𝐿 = 7167 3√101,2 = 33399 < C = 34 kN Vậy ổ chọn thỏa điều kiện khả tải động - Tuổi thọ xác xác định: L = (C/Q)m =(34000/7167)3 = 107 triệu vòng Tuổi thọ tính giờ: Lh= 106.L/ 60.n = 106.107 / 60.90,1 = 19815 h Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Bảng 11.6 tài liệu [1]: X0 = 0,6; Y0 = 0,5 Công thức 11.19: Qt = XoFr + YoFa = 0,6.7167 + 0,5.0 = 4300 < FrA = 6818,12 N  Chọn Qo = FrD = 7167 N 6mm δ1 = 0,9 δ = 0,9.10 Giá trị 10 mm mm e = (0,8 ÷ 1) δ = ÷ 10 h < 58 Khoảng 20 10mm 50 mm d1 > 0,04.a + 10 = 0,04.187,5 +10 = 17,5 M18 39 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế Bulơng cạnh ổ,d2 Bulơng ghép bích nắp thân,d3 Vít ghép nắp ổ, d4 Vít ghép nắp cửa thăm, d5 Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, S3 Chiều dày bích nắp hộp, S4 Bề rộng bích nắp thân, K3 Kích thước gối trục: Đường kính ngồi tâm lỗ vít D3,D2 Bề rộng mặt lắp ghép bu lông cạnh ổ:K2 Tâm lỗ bu lông cạnh ổ: E2 C (k khoảng cách từ tâm bu lông đến mép lỗ) GVHD : TS Lê Thanh Long d2 = (0,7  0,8).d1 = 12,6  14,4 d3 = (0.8  0.9).d2 = 11,2  12,6 d4 = (0.6  0.7).d2 = 8,0  9,8 d5 =( 0.5  0.6).d2 =  8,4 M14 M12 M8 M8 S3 = (1.4  1.8).d3 = 16,8  21,6 S4 = (0.9  1) S3 = 18  20 K3 = K2 – (3  5) = 39  41 20 mm 18 mm 40 mm Xác định kích thước nắp ổ, tra bảng 18.2 TL2 D2=84mm D3=110mm K2 = E2 + R2 + (35) = 22,4+18,2+(35) = 43,6 44 mm  45,6 23 mm E2 = 1,6.d2 = 1,6.14 18,2 mm R2 = 1,3 d2 = 1,3.14 C  D3 / = 55mm với k  1,2.d2 =16,8mm chọn k = 17 mm h = 14mm Chiều cao h Mặt đế hộp: Chiều dày khơng có phần lồi S1 = (1,3 1,5).d1 S1 = (1,3  1,5).18 = 23,4  27 Bề rộng mặt đế hộp K1 q K1  3.d13.18; q  K1 + 2. =54 +2.8,625 Khe hở chi tiết Giữa bánh thành hộp   (1÷1.2).δ = (1÷1,2).10 Giữa đỉnh bánh lớn với đáy Δ1  (3÷5) δ = 30 ÷ 50 hộp Giữa mặt bên bánh với Δ  δ Số lượng bu lông nền, Z Z = ( L + B ) / ( 200  300)  600+200/ 200 L B: chiều dài rộng hộp Chọn sơ L = 600, B = 200 26 mm 60 mm 80 mm 10 mm 40 mm 10 mm Các chi tiết phụ 2.1 Bulong vịng vịng móc: Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc ( gia công, lắp ghép ) nắp thân thường lắp thêm bulơng vịng Kích thước bulơng vịng chọn theo khối lượng hộp giảm tốc, khối lượng hộp giảm tốc xác định gần theo khoảng cách trục a Trọng lượng hộp giảm tốc bánh côn trụ với a = 187,5 => Q > 300kg => ta dùng bulong vòng M12 40 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long 2.2 Chốt định vị: Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trụ lắp nắp thân hộp gia cơng đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, ta dùng chốt định vị, nhờ có chốt định vị xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân) Do loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Ta dùng chốt định vị hình côn d c l 50 2.3 Cửa thăm: Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp giảm tốc lắp ghép để châm dầu bơi trơn vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp Trên nắp lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18.5 chọn theo kích thước nắp hộp 41 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long A B A1 B1 C C1 K R 100 75 150 100 125 - 87 12 Vít Số lượng M8×22 2.4 Nút thơng hơi: Khi làm việc, truyền hộp giảm tốc ăn khớp với tạo nên ma sát làm nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi vỏ hộp, người ta dùng nút thông Nút thông thường lắp nắp cửa thăm vị trí cao nắp hộp 2.5 Nút tháo dầu: Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn hộp giảm tốc nhiễm bẩn (do bụi từ bên lọt vào hạt mài từ truyền rơi ra), đồng thời dầu bị biến chất nhiệt độ Để đảm bảo bôi 42 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long trơn, ta phải thay dầu Điều yêu cầu dầu cũ phải tháo khỏi hộp giảm tốc thông qua lỗ tháo dầu nằm đáy hộp, bịt kín nút tháo dầu d M20 x b 15 m f L 28 c 2.5 q 17.8 D 30 S 22 D0 25.4 2.6 Kiểm tra mức dầu: Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ VI Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu: Do truyền bánh hộp giảm tốc có v < 12m/s nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu Điều kiện bôi trơn hộp giảm tốc bánh côn trụ hai cấp: Mức dầu thấp ngập (0,75…2) chiều cao h2 bánh côn lớn 43 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Khoảng cách mức dầu thấp cao hmax – hmin = 10…15mm Mức dầu cao khơng ngập q 1/3 bán kính bánh trụ lớn (da2/6) Tổng hợp điều kiện để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thõa mãn bất đẳng thức sau: 1 𝐻 = 𝑑𝑎𝑒2 − 10 − (10 … 15) > 𝑑𝑎2 với h2 303 = 101 Do hộp giảm tốc khảo sát thõa mãn điều kiện bôi trơn VII Chọn dung sai lắp ghép: Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện gây hư hại chi tiết ghép; khả định tâm mối ghép cao đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vịng ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; chi tiết cần đề phòng quay di trượt) Bảng dung sai lắp ghép bánh răng, khớp nối, đĩa xích: Thứ Tên mối tự ghép Bánh Kiểu lắp 𝐻7 20 𝑘6 côn trục Sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn Ghi lỗ trục + 21 m +15m Bánh côn nhỏ m +2m khớp nối có đường kính trục khớp nối Bánh côn bánh 𝐻7 + 25 m 𝑘6 m 40 + m Bánh lớn bánh trụ nhỏ có trụ đường kính trục trục Vịng ổ 30k6 Vịng ngồi ổ +18m - lăn với trục + 18 m +2m 72H7 lăn lắp với +30 m m - ống lót trục I 44 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Đĩa xích 𝐻7 + 25 m 𝑘6 m 50 trục III Trục vòng bạc chặn Vỏ hộp với ống lót + 25 m Vòng ổ 30 H7 h6 90 H7 h6 m + 35 m m 35k6 m Nằm bánh -13 m ổ lăn ( khớp - m -22 m +10m +1m + 30 m Vịng ngồi ổ lăn lắp với vỏ + m nối) lăn với trục + 18 m m 72H7 hộp trục 10 Bạc chặn 35 trục 11 Bánh trụ H7 h6 𝐻7 55 trục 12 Vòng ổ + 25 m m + 30 m m 𝑘6 55k6 Nối trục đàn Vịng ngồi ổ lăn với + 21 m + m +2 m 𝐻7 + 25 m 𝑗𝑠6 m 100H7 +45m 20 hồi trục 14 -16 m +27 m lăn trục 13 m ± 6,5 m m vỏ - hộp trục 15 Bạc trục 55 H7 h6 +30 m m m -16 m 45 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long Bảng dung sai lắp ghép then: Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh Kích thước tiết diện then then Trên trục Trên bạc bxh H9 D10 Chiều sâu rãnh then Sai lệch giới Sai lệch giới hạn trục hạn bạc t1 t2 +0,1 +0,1 +0,2 +0,2 +0,2 +0,2 +0,078 6x6 0,030 +0,030 +0,098 10x8 0,036 +0,040 +0,120 18x10 0,043 +0,050 46 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án Đồ án thiết kế GVHD : TS Lê Thanh Long TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập Nhà xuất giáo dục, 2016 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập Nhà xuất giáo dục, 2016 Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2016 Ninh Đức Tốn: Dung sai lắp ghép Nhà xuất giáo dục Việt Nam 47 SVTH: Nguyễn Ngọc Thiện Đề số 13 phương án ... theo kết cấu trục tính tốn, trục I tiết diện nguy hiểm: 11 lắp ổ, 12 lắp ổ 13 lắp bánh Trục II tiết diện nguy hiểm 21 lắp bánh côn, 22 lắp bánh trụ, trục III tiết diện nguy hiểm 31 lắp bánh , 32... Tên mối tự ghép Bánh Kiểu lắp