BÀI tập lớn THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG XÍCH tải

Đây là bài tập lớn mẫu về chủ đề tính toán thiết kế hệ thống dẫn động xích tải của bộ môn chi tiết máy. Đây là bài tập lớn mẫu về chủ đề tính toán thiết kế hệ thống dẫn động xích tải của bộ môn chi tiết máy. Đây là bài tập lớn mẫu về chủ đề tính toán thiết kế hệ thống dẫn động xích tải của bộ môn chi tiết máy.

Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI Đề số 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG Phương án số: 11 XÍCH TẢI Hệ thống dẫn động xích tải gồm: – Động điện; – Bộ truyền đai thang; – Hộp giảm tốc bánh trụ; – Nối trục đàn hồi; – Bộ phận cơng tác – Xích tải Số liệu thiết kế: Lực vịng xích tải, F (N): 7000 Vận tốc xích tải, v (m/s): 3,25 Số đĩa xích tải dẫn, Z (răng): 11 Bƣớc xích tải, p (mm): 110 Thời gian phục vụ, L (năm): Quay chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) Chế độ tải: T1 = T ; t1 = 45s ; T2 = 0,8T ; t2 = 44s Sai số vịng quay trục máy cơng tác so với yêu cầu  5% Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy PHẦN 1: Chọn động điện, phân phối tỉ số truyền I TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Hiệu suất truyền động:   ñbrknol4  0,95  0,96  0,99  0,994  0,87 Tra bảng 2.3 [1], ta chọn đƣợc hiệu suất sau: ñ  0,95 : Hiệu suất truyền đai br  0,96 : Hiệu suất truyền bánh trụ kn  0,99 : Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi ol  0,99 : Hiệu suất cặp ổ lăn  Vậy, hiệu suất truyền động là:   0,87 Cơng suất tính tốn:  Trƣờng hợp tải trọng thay đổi thì: Pt = Ptđ (Cơng suất tƣơng đƣơng)  “Công suất tƣơng đƣơng” đƣợc xác định công thức: 2 2  T1   T2  T   0,8T    t1    t2   45    44 T T T T      Ptđ = Pm  22,75  20,63 kW = Pt t1  t2 45  44 Trong đó: Tm = T T1 = T; T2 = 0,8T; t1 = 45s t2 = 44s F v 7000  3,25 Pm  t   22,75 (I.2.2) 1000 1000  Vậy, công suất tính tốn là: Pt = 20,63 kW Cơng suất cần thiết trục động cơ:  Công suất cần thiết trục động điện đƣợc xác định bởi: P 20,63 Pct  t   23,71 kW  0,87  Vậy, công suất cần thiết trục động là: Pct = 23,71 kW Xác định số vòng quay sơ động cơ:  Số vòng quay sơ động đƣợc xác định bởi: nsb  nlvut  161,2   1450,8 vòng/phút Trong đó: 60000v 60000  3,25 Số vịng quay trục đĩa xích tải: nlv    161,2 vịng/phút zp 11 110 Tỉ số truyền toàn hệ thống dẫn động: ut  uñ ubr    Trong tra bảng 2.4 [1], ta chọn: uđ = ubr = Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy  Vậy, số vòng quay sơ động điện là: nsb = 1450,8 vòng/phút Chọn động điện: Ở đây, ta chọn động thõa mãn điều kiện sau:  Pñc  23,71 kW  Pñc  Pct , tức ta phải tìm động thỏa mãn   nñb  1500 vg / ph nñb  nsb Tra bảng P1.3 [1], ta chọn đƣợc động sau: Tmax Kiểu động Công suất Vận tốc cos % kW quay, vg/ph Tdn 4A180M4Y3 30 1470 0,90 91 2,2 TK Tdn 1,4 II PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tỉ số truyền chung hệ thống dẫn động: n 1470 ut  ñc   9,12 nlv 161,2 Trong đó: nđc = 1470 vịng/phút; nlv = 161,2 vòng/phút Chọn ubr = 3,1  Tỉ số truyền truyền đai thang: u 9,12 uñ  t   2,94 ubr 3,1 Trong đó: ut = 9,12; ubr = 3,1 III LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Tính tốn cơng suất trục: P 20,63 PII  lv   20,84 kW kn 0,99 PI  PII  20,84  21,93 kW 0,96  0,99 PI  21,93  23,32 kW 0,95  0,99 brol Pdc  dol Tính tốn số vịng quay trục:  Số vòng quay trục I đƣợc xác định bởi: n 1470 nI  ñc   500 vịng/phút 2,94  Số vịng quay trục II đƣợc xác định bởi: n 500 nII  I   161,3 vòng/phút ubr 3,1  Vậy: - Số vòng quay trục I là: nI = 500 vòng/phút Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy - Số vòng quay trục II là: nII = 161,3 vịng/phút Sai số vịng quay trục cơng tác so với u cầu 0,062% Tính tốn moment xoắn trục:  Moment xoắn trục động cơ: P 23,32 Tñc  9,55.106 ñc  9,55.106  151500,7 Nmm nđc 1470 Trong đó: Pđc = 23,32 kW; nđc = 1470 vòng/phút  Moment xoắn trục I: P 21,93 TI  9,55.106 I  9,55.106  418863 Nmm nI 500 Trong đó: PI = 21,93 kW; nI = 500 vòng/phút  Moment xoắn trục II: P 20,84 TII  9,55.106 II  9,55.106  1233862,4 Nmm nII 161,3 Trong đó: PII = 20,84 kW; nII = 161,3 vịng/phút Bảng đặc tính: Thơng số/Trục Động Trục I Trục II Công suất (kW) 23,32 21,93 20,84 Tỉ số truyền 2,94 3,1 Moment xoắn (Nmm) 151500,7 418863 1233862,4 Số vòng quay (vòng/phút) 1470 500 161,3 Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy PHẦN 2: Thiết kế truyền đai thang I II THÔNG SỐ KĨ THUẬT THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Công suất truyền: P1 = 23,32 kW Số vòng quay bánh dẫn: n1 = nđc = 1470 vòng/phút Tỉ số truyền: uđ = 2,94 Moment xoắn: T1 = 151500,7 Nmm THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Chọn dạng đai:  Theo hình 4.22 [2], dựa vào công suất 23,32 kW số vòng quay n1 = 1470 vòng/phút Ta chọn đƣợc loại đai là: C  Dựa vào bảng 4.3 [2], ta có bảng sau: Dạng đai Ký hiệu bp, mm bo, mm h, mm yo, mm A, mm2 Chiều dài đai, (mm) T1, Nm d1, mm Đai thang C 19 22 13,5 4,8 230 1800  10600 110  550 250  400 Tính đƣờng kính bánh đai nhỏ d1 Theo tiêu chuẩn, ta chọn d1 = 250 mm Vận tốc đai:  d1n1   250  1470 v1    19,24 m/s 60000 60000 Giả sử ta chọn hệ số trƣợt tƣơng đối   0,02 Đƣờng kính bánh đai lớn: d2  ud1 1     2,94  250  1  0,02   720,3 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 710mm d2 710 Tỷ số truyền thực tế: u    2,9 d1 1    250  1  0,02  Sai lệch so với giá trị chọn trƣớc 1,36% < 4% Khoảng cách trục nhỏ xác định theo công thức:  d1  d2   a  0,55 d1  d2   h  250  710   a  0,55 250  710   13,5 1920  a  541,5 mm Ta chọn sơ a = d2 = 710mm Chiều dài tính tốn đai: L  2a    d2  d1    710  d   d1    710  250  4a  710  250   3002,5 mm  710 Chọn theo tiêu chuẩn L = 3150 mm = 3,15m Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Số vòng chạy đai giây: v 19,24 i   6,108 s-1 ; [i] = 10s-1, điều kiện đƣợc thỏa L 3,15 Tính tốn lại khoảng cách trục a: k  k  8 , đó: a d  d2 250  710 k  L   3150    1642,04 mm 2 d  d 710  250    230 mm 2 1642,04  1642,042   2302  787,4 mm Giá trị a thỏa khoảng cho phép Góc ơm bánh đai nhỏ: a d2  d1 710  250  180o  57  146,7o  2,56 rad a 787,4 10 Các hệ số sử dụng: - Hệ số xét đến ảnh hƣởng góc ơm đai:  /110 C  1,24  e  1,24  e146,7/110  0,91 1  180o  57     - Hệ số xét đến ảnh hƣởng vận tốc: Cv   0,05 0,01v2    0,05 0,01 19,242   0,86     - Hệ số xét đến ảnh hƣởng tỉ số truyền u: Cu  1,14 u = 2,94 > 2,5 - Hệ số xét đến ảnh hƣởng số dây đai Cz, ta chọn sơ - Hệ số xét đến ảnh hƣởng chế độ tải trọng (làm việc hai ca) : Cr = 0,8 - Hệ số xét đến ảnh hƣởng chiều dài đai: L 3150   1,1 Lo 2240 11 Theo đồ thị hình 4.21b [2], ta chọn [Po] = kW d = 250mm, v = 19,24 m/s đai loại C 12 Số dây đai đƣợc xác định theo công thức: P1 23,32 z   3,3 [Po ]C CuCLCzCrCv  0,91  1,14  1,1   0,8  0,86 Ta chọn z = đai (thỏa điều kiện z  ) 13 Lực căng đai ban đầu: Fo  A o  zA1 o   230  1,5  1380 N Lực căng dây đai: CL  Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Fo  690 N Lực vịng có ích: 1000P1 1000  23,32 Ft    1212,1 N v1 19,24 Lực vịng dây đai 606,05 N 14 Từ cơng thức: Ft e f   Fo  e f  f suy ra: 2Foe f   Fe  Ft ; t e f   2Fo  Ft   2Fo  Ft ; e f   2Fo  Ft 2Fo  Ft từ suy ra: 2F  Ft  1380  1212,1 f '  ln o  ln  0,37  2Fo  Ft 2,56  1380  1212,1 Hệ số ma sát nhỏ để truyền khơng bị trƣợt trơn (giả sử góc biên dạng bánh đai   38o ): fmin  f 'sin   0,37  sin19o  0,12 15 Lực tác dụng lên trục:  146,7 Fr  2Fo sin   1380  sin  2644,28 N 2 16 Ứng suất lớn dây đai:  max  1   v   u1   o  0,5 t   v   u1  max  Fo Ft 2y    v2 106  E A 2A d1 690 606,05  4,8   1200  19,242.106  100  8,6 MPa 230  230 250 17 Tuổi thọ đai xác định theo công thức (4.37) [2]  m  r    7   10  8,6  10  max     Lh    327,13  3600i  3600  6,108 Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy PHẦN 3: Thiết kế truyền bánh trụ Thời gian làm việc tính theo giờ: 16 300 Lh  Kng  24  Kn  365  L   24   365   19200 h 24 365 Chọn vật liệu cho hai bánh nhỏ bánh lớn (theo bảng 6.1 [1]) a Bánh nhỏ: thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có  b1  850 MPa,  ch1  580 MPa; b Bánh lớn: thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có  b2  750 MPa,  ch2  450 MPa; Xác định ứng suất cho phép: Theo bảng 6.2 [1] với thép 45, cải thiện đạt độ rắn HB 180…350,  Ho lim  2HB  70 ; SH = 1,1;  Fo lim  1,8HB ; SF = 1,75 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245; độ rắn bánh lớn HB2 = 230,  Ho lim1  2HB1  70   245  70  560 MPa  Fo lim1  1,8HB1  1,8  245  441 MPa  Ho lim  2HB2  70   230  70  530 MPa  Fo lim  1,8HB2  1,8  230  414 MPa 2,4 Theo (6.5) [1] N Ho  30HHB , đó: N Ho1  30  2452,4  1,6.107 N Ho2  30  2302,4  1,4.107 Theo (6.7) [1]: N HE  T   60c  i  niti  Tmax  N HE  T  60cn  Ln  ti   i  u  Tmax  ti t i  60   500 45 44  19200  13   0,83    1,41.108 > NHo2 KHL2 = 3,1 89 89   Suy NHE1 > NHo1 KHL1 = Nhƣ theo (6.1a) [1], sơ xác định đƣợc:  Ho lim  KHL  H   SH   H   560   509,1 MPa 1,1 Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy 530   481,8 MPa 1,1 Theo (6.12) [1], ta có:      509,1  481,8  H    H   H    495,45MPa  1,25  H  2 Theo (6.7) [1]:  H    T  N FE  60c  i  niti  Tmax   60   500 45 44  N FE  19200 16   0,86    1,18.108 3,1 89 89   Vì NFE2 = 1,18.10 > NFO = 4.10 KFL2 = 1, tƣơng tự KFL1 = Do theo (6.2a) [1] với truyền quay chiều KFC = 1, ta đƣợc: 441    F1    252 MPa 1,75 414    F    236,6 MPa 1,75 Ứng suất tải cho phép: Theo (6.10) (6.11):  H   2,8 ch  2,8  450  1260 MPa max  F1   0,8 ch1  0,8  580  464 MPa max  F   0,8 ch  0,8  450  360 MPa max Xác định sơ khoảng cách trục: Theo (6.15a) [1]: aw  Ka  u  1 T1KH   H  u ba  43  3,1  1 418863  1,02  217,26 495,452  3,1  0,3 mm theo bảng 6.6 [1], chọn  ba  0,3 ; với nghiêng Ka = 43 (bảng 6.5 [1]); theo (6.16) [1]:  bd  0,5 ba  u  1  0,5  0,3  3,1  1  0,615 , theo bảng 6.7 [1], KH   1,02 (sơ đồ 6); Lấy aw = 250mm theo tiêu chuẩn Xác định thông số ăn khớp Theo (6.17) [1]: m   0,01  0,02  aw   0,01  0,02   250  2,5  mm Theo bảng 6.8 [1], chọn môđun pháp mn = mm Chọn sơ   10o , cos   0,9848 , theo (6.31) [1] số bánh nhỏ: Trang 10 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy MtdC  388606,03 Nmm MtdC 388606,03 dC  3  39,10 mm 0,1  65 0,1   Đƣờng kính trục lắp ổ lăn A chọn giống nhƣ tiết diện C Nhƣ vậy, đƣờng kính trục ta vừa chọn để lắp ổ lăn thỏa điều kiện 14 Kiểm tra tiết diện lắp bánh đai: MtdD  362746 Nmm MtdD 362746 dD  3  38,21 mm 0,1  65 0,1   Nhƣ vậy, đƣờng kính trục ta vừa chọn để lắp bánh đai thỏa điều kiện 15 Thiết kế then lắp trục: Khi thiết kế thƣờng dựa vào đƣờng kính trục để chọn kích thƣớc tiết diện then:  Dựa vào đƣờng kính trục ta chọn then vị trí lắp bánh (dựa vào bảng 9.1a [1]) Đƣờng kính trục: d = 50mm Kích thƣớc tiết diện then: b = 14mm; h = 9mm Chiều sâu rãnh then: trục t1 = 5,5mm; lỗ t2 = 3,8mm Bán kính góc lƣợn rãnh then r: nhỏ 0,25mm; lớn 0,4mm  Dựa vào đƣờng kính trục ta chọn then vị trí lắp bánh đai (dựa vào bảng 9.1a [1]) Đƣờng kính trục: d = 40mm Kích thƣớc tiết diện then: b = 12mm; h = 8mm Chiều sâu rãnh then: trục t1 = 5mm; lỗ t2 = 3,3mm Bán kính góc lƣợn rãnh then r: nhỏ 0,25mm; lớn 0,4mm TRỤC II 16 Chọn vật liệu chế tạo trục thép C45 thƣờng hóa có  b  800 MPa,  F   75 MPa Chọn sơ ứng suất xoắn cho phép    30 MPa 17 Xác định đƣờng kính sơ trục: Theo công thức: d2  T2 1233862,4 3  59,03 mm 0,2  30 0,2    Chọn theo tiêu chuẩn: d2 = 60mm 18 Khoảng cách ổ bánh răng: l  l2  x  w Trong l2 = bw = 75mm (kết tính truyền bánh răng) x = 10 – khe hở bánh thành hộp giảm tốc Trang 20 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy w: tra bảng 10.2 [2] với T2 = 1233862,4 Nmm = 1233,8624 Nm Chọn w = 105mm Suy ra: l = 75 + 20 + 105 = 200mm Khoảng cách từ khớp nối đến ổ lăn gần nhất: f = 140mm (tra bảng 10.2 [2]) 19 Chiều dài dọc trục lực tác dụng lên trục II đƣợc phát thảo nhƣ hình bên dƣới: 20 Dời lực dầm sức bền, ta đƣợc nhƣ hình bên dƣới: 21 Giá trị lực tác dụng lên trục II: Fr2 = 2540,9 N Fa2 = 1243,8 N Ft2 = 6869,4 N Fr3 = 3084,7 N Trang 21 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy T2 = 1233862,4 Nmm d 378,05 M2  Fa   1243,8   235109,3 Nmm 2 22 Tính phản lực RBy, RBx, RDy RDx  Xét mặt phẳng yOz, ta có: - Tổng momen B trục x 0: MxB  Fr  100  M2  RDy  200  Fr  100  M2 2540,9  100  235109,3   94,9 N 200 200 - Tổng lực theo phƣơng y 0:  Fy   RBy  Fr  RDy  RDy  RBy  Fr  RDy  2540,9  94,9  2446 N Xét mặt phẳng xOz, ta có: - Tổng momen B trục y 0: MyB  Fr  140  Ft  100  RDx  200   Fr  140  Ft  100 3084,7  140  6869,4  100   5594 N 200 200 - Tổng lực theo phƣơng x 0:  Fx   Fr  RBx  Ft  RDx  RDx  RBx  Fr  Ft  RDx  3084,7  6869,4  5594  1809,3 N Vậy: RBy = 2446N; RBx = 1809,3N; RDy = 94,9N; RDx = 5594N 23 Biểu đồ momen uốn, xoắn:  Biểu đồ momen Mx: Trang 22 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy 24 Biểu đồ momen My: Trang 23 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy 25 Biểu đồ momen xoắn T: 26 Tính momen tƣơng đƣơng tiết diện A, B, C D  Tại tiết diện A: MtdA      M xA  MyA    0,75 T A    0,75  1233862,42  1068556,2 Nmm  Tại tiết diện B: MtdB  M   M  B x B y    0,75 T B   4318582  0,75  1233862,42  1152524,9 Nmm  Tại tiết diện C: MtdC  M   M  C x C y    0,75 T C  2446002  5594002  0,75  1233862,42  1230678,6 Nmm  Tại tiết diện D: MtdD      M xD  MyD    0,75 T D  000 0 27 Xác định đƣờng kính trục tiết diện nguy hiểm (tại C): MtdC 1230678,6 dC  3  54,75 mm 0,1  75 0,1   Vì C có lắp bánh nên dC tăng thêm 5%, ta chọn đƣờng kính trục cho dC  57,49 mm Theo tiêu chuẩn ta nên chọn dC = 65mm 28 Phác thảo sơ đồ trục II: Trang 24 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy 29 Kiểm tra tiết diện lắp ổ lăn: Momen tƣơng đƣơng tiết diện lắp ổ lăn: MtdB  1152524,9 Nmm MtdB 1152524,9 dB  3  53,56 mm 0,1  75 0,1   Đƣờng kính trục lắp ổ lăn D chọn giống tiết diện B Nhƣ vậy, đƣờng kính trục ta vừa chọn để lắp ổ lăn thỏa điều kiện 30 Kiểm tra tiết diện lắp khớp nối đàn hồi: Momen tƣơng đƣơng tiết diện lắp khớp nối: MtdA  1068556,2 Nmm MtdA 1068556,2 dA  3  52,23 mm 0,1  75 0,1   Nhƣ vậy, đƣờng kính trục ta vừa chọn để lắp khớp nối thỏa điều kiện 31 Thiết kế then lắp trục: Khi thiết kế thƣờng dựa vào đƣờng kính trục để chọn kích thƣớc tiết diện then:  Dựa vào đƣờng kính trục ta chọn then vị trí lắp bánh (dựa vào bảng 9.1a [1]) Đƣờng kính trục: d = 65mm Kích thƣớc tiết diện then: b = 18mm; h = 11mm Chiều sâu rãnh then: trục t1 = 7mm; lỗ t2 = 4,4mm Bán kính góc lƣợn rãnh then r: nhỏ 0,25mm; lớn 0,4mm  Dựa vào đƣờng kính trục ta chọn then vị trí lắp khớp nối (dựa vào bảng 9.1a [1]) Đƣờng kính trục: d = 55mm Kích thƣớc tiết diện then: b = 16mm; h = 10mm Chiều sâu rãnh then: trục t1 = 6mm; lỗ t2 = 4,3mm Bán kính góc lƣợn rãnh then r: nhỏ 0,25mm; lớn 0,4mm TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo đƣợc độ bền mỏi, hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: s s s j   j  j   s  (1) s2 j  s2j Trang 25 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép ta chọn [s] = 2,5…3 (khi cần tăng độ cứng, khơng cần kiểm nghiệm độ cứng trục) s j s j – hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện j:  1 (2) K dj aj     mj s j  s j   1 K dj aj    mj (3) Với  1  1 – giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần  1  0,436 b  0,436  600  261,6 MPa  1  0,58 1  151,728 MPa    j (4)  aj  max j  mj   max j   j (5) Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: M  mj  0; aj   max j  j (6) Wj M j  Myj2  M xj2 (7) Do yêu cầu làm việc trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động:  T  mj   aj  max j  j (8) 2Woj Wj Woj momen cản uốn momen cản xoắn tiết diện j trục, đƣợc xác định theo công thức: W  W0   d3  bt  d  t   d3 32  bt  d  t  2d (9); (10) (chọn tiết diện trục có then) 2d Hệ số     – hệ số kể đến ảnh hƣởng trị số ứng suất trung bình đến 16 độ bền mỏi Tra theo bảng 10.7 [1] có    0,1 ,    0,05 (  b thuộc 700  1000 MPa) K dj K dj đƣợc xác định theo công thức: Trang 26 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM K K dj   K K dj   Bài tập lớn Chi tiết máy  Kx  (11) Ky  Kx  Ky (12)  Hệ số K x K y tra theo bảng 10.8 10.9 [1]      – hệ số kích thƣớc kể đến ảnh hƣởng kích thƣớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi, trị số cho bảng 10.10 [1]  K K – hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn, trị số chúng phụ thuộc vào loại yếu tố gây tập trung ứng suất Tra theo bảng 10.11, 10.12 10.13 [1] Ký hiệu tiết diện trục I nhƣ sau: Ký hiệu tiết diện trục II nhƣ sau: Từ công thức (7)(9)(10) ta có Bảng 1: Tiết diện 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 Đƣờng kính trục d(mm) 45 50 45 40 55 60 65 60 b*h t1 W 14*9 12*8 16*10 18*11 - 5,5 - 8946,2 10747,1 8946,2 5364,4 14238,4 21205,8 23700,8 21205,8 W0 M T 17892,4 418863 23018,9 344213,8 418863 17892,4 139391,5 418863 11647,6 1233862,4 30572,2 42411,5 431858 1233862,4 50662 610538,7 1233862,4 42411,5 Trang 27 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Từ công thức (4)(5)(6)(8) ta có Bảng 2: Tiết diện 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4  aj  mj  aj  mj 32,03 15,58 0 20,37 25,76 0 0 0 0 0 9,1 11,7 18 20,2 14,5 12,2 0 9,1 11,7 18 20,2 14,5 12,2 Bảng 3: bảng số     tiết diện trục có rãnh then:   12   14   21   23 0,81 0,85 0,8 0,77  12  14  21  23 0,76 0,78 0,76 0,75 Bảng 4: bảng số K K trục có rãnh then cắt dao phay: K 12 K 14 K 21 K 23 1,54 1,54 1,54 1,54 K 12 K 14 K 21 K 23 1,71 1,71 1,71 1,71 Theo công thức (11)(12), ta có Bảng 5: Đƣờng Tỉ số K /   Tỉ số K /  Tiết diện 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 kính trục d(mm) 45 50 45 40 55 60 65 60 Rãnh then 1,9 1,81 1,93 1,95 - Lắp căng 2,25 2,25 2,25 2,25 2,75 2,75 2,75 2,75 Rãnh then 2,3 2,2 2,3 2,3 - Lắp căng 1,75 1,75 1,75 1,75 2,15 2,15 2,15 2,15 K dj K dj 2,31 2,31 2,31 2,31 2,81 2,81 2,81 2,81 1,81 2,36 1,81 2,26 2,36 2,21 2,31 2,21 Từ cơng thức (1)(2)(3) ta có Bảng 6: bảng hệ số an tồn Tiết diện 1-1 1-2 1-3 Đƣờng kính trục d(mm) 40 50 40  aj  mj  aj  mj K d K d s s s 32,03 15,58 0 0 9,1 11,7 9,1 11,7 2,31 2,31 2,31 1,81 2,36 1,81 3,54 7,27 6,92 6,97 3,15 5,03 Trang 28 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 39 53 54 60 54 0 20,37 25,76 0 0 0 Bài tập lớn Chi tiết máy 18 20,2 14,5 12,2 18 20,2 14,5 12,2 2,31 2,81 2,81 2,81 2,81 2,26 2,36 2,21 2,31 2,21 4,57 3,61 - 3,65 3,12 4,63 5,27 - 3,65 3,12 3,25 3,1 - + Các trục đƣợc gia công máy tiện tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5…0,63  m , theo bảng 10.8 [1], hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Kx = 1,06 Không dùng phƣơng pháp tăng bền bề mặt hệ số tăng bền Ky = + Theo bảng 10.11 [1], ứng với kiểu lắp chọn,  b = 600MPa đƣờng kính tiết diện nguy hiểm ta tra đƣợc tỉ số K /  K /  lắp căng tiết diện Trên sở dùng giá trị lớn giá trị K /  để tính K d giá trị lớn giá trị K /  để tính K d Các hệ số an tồn tính đƣợc thỏa điều kiện s   s  với [s] = ([s] = 2,4…3) Nhƣ khơng cần kiểm nghiệm độ cứng trục PHẦN 5: Thiết kế cặp ổ lăn hộp giảm tốc Các thơng số tính tốn cho trƣớc: Trục I (ổ lăn A C) Trang 29 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Với: RAy = 747,4N; RAx = 4396N; RCy = 1793,5N; RCx = 1261,3N; Fa1 = 1243,8 N Trục II (ổ lăn B D) Với: RBy = 2446N; RBx = 1809,3N; RDy = 94,9N; RDx = 5594N Fa2 = 1243,8 N Số vịng quay đƣờng kính vịng ổ Trục I: Đƣờng kính d = 45mm, số vòng quay n1 = 500 vòng/phút Trục II: Đƣờng kính d = 60mm, số vịng quay n2 = 161,3 vòng/phút Điều kiện làm việc thời gian làm việc: Trang 30 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy - Quay chiều, làm việc ca, năm làm việc 300 ngày, ngày làm việc giờ, nhiệt độ làm việc ổ dƣới 100 oC, vòng quay, làm việc năm - Thời gian làm việc ổ: 16 300 Lh  Kng  24  Kn  365  L   24   365   19200 24 365 Thiết kế ổ trục I: Lực hƣớng tâm tác động lên ổ: a Ổ A 2 FrA  RA  RAx  RAy  43962  747,42  4459,1 N b Ổ C 2 FrC  RC  RCx  RCy  1261, 32  1793,52  2192,6 N F  FrC Do rA Lập tỉ số: Fa1 1243,8   0,28  0,3 FrA 4459,1 Nên ta chọn ổ bi đỡ dãy Đƣờng kính d = 45mm, suy chữ số cuối kí hiệu ổ lăn 09 Dựa vào bảng P2.7 [1] ta chọn cỡ nặng 409 có C = 60,4 kN Co = 53 kN Tính kiểm nghiệm khả tải ổ: tiến hành cho ổ A ổ chịu tải lớn F 1243,8 - Tỉ số a   0,0235 Theo bảng 11.4 [1], e  0,21 Vì vịng Co 53000 Fa 1243,8   0,28  e  0,21 Vậy, theo bảng VFr 4459,1 11.4 [1], ta tra đƣợc X = 0,56 Y = 2,09 - Theo (11.3) [1], tải trọng quy ƣớc: Q   XVFr  YFa  kt kd   0,56  1 4459,1  2,09  1243,8  1 1,3 quay nên V = 1, đó:  6625,6 N = 6,6256 kN Trong đó: kd tra bảng 11.3 [1], kd = 1,3 kt = - Tuổi thọ ổ tính theo triệu vòng: 60nLh 60  500  19200 L   576 triệu vòng 106 106 - Tải trọng động: Cd  Q m L  6,6256 576  55,13 kN < [C] = 60,4 kN Trang 31 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy Trong đó: m = (ổ bi) Do ta chọn ổ đỡ cỡ nặng 409 hợp lý Và ta chọn ổ đỡ A C giống - Tính tốn lại tuổi thọ ổ lăn theo Cd = 60,4 kN Cd  Qm L  6,6256 L  60,4  60,4  L    757,6 triệu vòng 6,6256   Theo bảng P2.7 [1] ta có bảng thơng số ổ đỡ cỡ nặng 409 cho bảng bên dƣới: Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm r, mm 409 45 120 29 3,0 Đường kính bi, mm 23,02 C, kN Co, kN 60,4 53,0 Thiết kế ổ trục II: Lực hƣớng tâm tác động lên ổ: a Ổ B 2 FrB  RB  RBx  RBy  1809,32  24462  3042,4 N b Ổ D 2 FrD  RD  RDx  RDy  55942  94,92  5594,8 N Do FrD  FrB Lập tỉ số: Fa 1243,8   0,22  0,3 FrD 5594,8 Nên ta chọn ổ bi đỡ dãy Đƣờng kính d = 60mm, suy chữ số cuối kí hiệu ổ lăn 12 Dựa vào bảng P2.7 [1] ta chọn ổ cỡ trung 312 có C = 64,1 kN C o = 49,4 kN 10 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ: tiến hành cho ổ D ổ chịu tải lớn F 1243,8  0,025 Theo bảng 11.4 [1], e  0,21 Vì vịng - Tỉ số a  Co 49400 Fa 1243,8   0,22  e  0,21 Vậy, theo bảng VFr 5594,8 11.4 [1], ta tra đƣợc X = 0,56 Y = 2,09 - Theo (11.3) [1], tải trọng quy ƣớc: Q   XVFr  YFa  kt kd   0,56  1 5594,8  2,09  1243,8  1 1,3 quay nên V = 1, đó:  7452,4 N = 7,4524 kN Trong đó: Trang 32 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy kd tra bảng 11.3 [1], kd = 1,3 kt = - Tuổi thọ ổ tính theo triệu vịng: 60nLh 60  161,3  19200 L   185,8 triệu vòng 106 106 - Tải trọng động: Cd  Q m L  7,4524 185,8  42,53 kN < [C] = 64,1 kN Nếu chọn ổ 212 Cd = 41,5 > [C] = 41,1 kN Trong đó: m = (ổ bi) Do ta chọn ổ đỡ cỡ trung 312 hợp lý Và ta chọn ổ đỡ B D giống - Tính tốn lại tuổi thọ ổ lăn theo Cd = 64,1 kN Cd  Qm L  7,4524 L  64,1  64,1  - L    636,33 triệu vòng 7,4524   11 Theo bảng P2.7 [1] ta có bảng thơng số ổ đỡ cỡ trung 312 cho bảng bên dƣới: Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm r, mm 312 60 130 31 3,5 Đường kính bi, mm 22,23 C, kN Co, kN 64,1 49,40 Nhƣ vậy: Đối với trục I ta chọn cặp ổ lăn cỡ nặng 409 Đối với trục II ta chọn cặp ổ lăn cỡ trung 312 Trang 33 Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính tốn thiết kế Hệ dẫn động khí – Tập – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – Nhà xuất giáo dục [2] Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc – Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh [3] Tính tốn thiết kế Hệ dẫn động khí – Tập – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – Nhà xuất giáo dục Trang 34 ... ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính tốn thiết kế Hệ dẫn động khí – Tập – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – Nhà xuất giáo dục [2] Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu... Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy PHẦN 2: Thiết kế truyền đai thang I II THÔNG SỐ KĨ THUẬT THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Cơng suất truyền: P1 = 23,32 kW Số vịng quay bánh dẫn: n1 = nđc =... số truyền tồn hệ thống dẫn động: ut  uñ ubr    Trong tra bảng 2.4 [1], ta chọn: uđ = ubr = Trang Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Bài tập lớn Chi tiết máy  Vậy, số vòng quay sơ động điện là: nsb