1 ) Chọn động cơ : Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc thiết bị công nghệ là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy . Trong rất nhiều trường hợp dung hộp giảm tốc và động cơ biệt lập ,việc chọn đúng loại động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp . Muốn chọn đúng loại động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việc cụ thể của các thiết bị cần được dẫn động → Để chọn động cơ ta tiến hành theo các bước sau : Tính công suất cần thiết của động cơ Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ Dựa vào công suất và số vòng quay đồng bộ kết hợp với các yêu cầu về quá tải , mômen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế a ) Xác định công suất động cơ : Do động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải thay đổi nên ta chọn công suất của động cơ sao cho trong thời gian làm việc động cơ lúc chạy quá tải , lúc chạy non tải một cách thích hợp để nhiệt độ động cơ đạt giá trị ổn định . Như vậy ta coi động cơ làm việc với phụ tải đẳng trị không đổi . Bằng phương pháp mômen đẳng trị ta xác định công suất của động cơ.
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số : V –Phương án THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Lời nói đầu Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo kỹ sư khí đặc biệt kỹ sư nghành chế tạo máy Thiết kế môn học chi tiết máy mơn học giúp cho sinh viên hệ thống lại kiến thức môn học : Chi tiết máy , Sức bền vật liệu , Nguyên lý máy , Vẽ kỹ thuật… Đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau Nhiệm vụ thiết kế giao : THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp cịn có mảng kiến thức chưa nắm vững dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng mơn có liên quan song làm em cịn có thiếu sót Em mong giúp đỡ bảo thầy cô môn để em củng cố kiến thức hiểu sâu , nắm vững kiến thức học … Cuối em xin trân thành cảm ơn thầy cô môn hướng dẫn & bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Một lần em xin trân thành cảm ơn !!! Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Các số liệu phục vụ cho công việc thiết kế : Sơ đồ hướng dẫn Chế độ làm việc : ngày làm việc ca , ca Mỗi năm làm việc 300 ngày, tải trọng va đập nhẹ Phương án Thứ nguyên Lực vòng băng tải P 110 KG Vận tốc băng tải 1,2 m/s Đường kính 400 mm Chiều rộng băng tải B 400 mm Năm Thời hạn phục vụ Tỷ số M1/ M Sai số vận tốc cho phép 0,5 % Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Phần I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ) Chọn động : Chọn động điện để dẫn động máy móc thiết bị cơng nghệ giai đoạn q trình tính tốn thiết kế máy Trong nhiều trường hợp dung hộp giảm tốc động biệt lập ,việc chọn loại động ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn thiết kế hộp giảm tốc truyền hộp Muốn chọn loại động cần hiểu rõ đặc tính phạm vi sử dụng loại đồng thời cần ý đến yêu cầu làm việc cụ thể thiết bị cần dẫn động → Để chọn động ta tiến hành theo bước sau : - Tính cơng suất cần thiết động - Xác định sơ số vòng quay đồng động - Dựa vào cơng suất số vịng quay đồng kết hợp với yêu cầu tải , mômen mở máy phương pháp lắp đặt động để chọn kích thước động phù hợp với yêu cầu thiết kế a ) Xác định công suất động : Do động làm việc chế độ dài hạn với phụ tải thay đổi nên ta chọn công suất động cho thời gian làm việc động lúc chạy tải , lúc chạy non tải cách thích hợp để nhiệt độ động đạt giá trị ổn định Như ta coi động làm việc với phụ tải đẳng trị không đổi Bằng phương pháp mômen đẳng trị ta xác định cơng suất động Ta có : Mđt = = Mđt = 0,863 M ; Trong M mơmen hệ thống truyền động Với M = = = 227,5 (Nm) Mđt = 0,863 M = 0,863 227,5 = 196,33(Nm) Công suất đẳng trị : Pđt = (KW) Với nt – vận tốc băng tải = = = 54,60 (v/ph) Công suất đẳng trị : Pđt = = 1,122 (KW) Hiệu suất truyền động : =br×ổ×khớp nối Với : br – hiệu suất cặp bánh ổ - Hiệu suất cặp ổ lăn khớp nối - Hiệu suất nối trục di động Tra bảng 2-3 “ trị số hiệu suất” (sách TTTKHDD khí trang 19) ta có : Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Hiệu suất truyền động : = 0,974×0,9954×0,99 = 0,859 Cơng suất trục động là: Pct = = 1,306 (KW) Cần phải chọn động điện có cơng suất lớn cơng suất cần thiết trục động b) Xác định sơ số vòng quay đồng động nsb Số vòng quay sơ động cơ: nsb = nlv ut Trong đó: nlv - Số vịng quay trục máy công tác phút ut – tỷ số truyền toàn hệ thống dẫn động Số vịng quay trục máy cơng tác (tang quay) phút : nlv = = = 54,60 (v/ph) Tỷ số truyền toàn hệ thống dẫn động : truyền bánh trụ hai cấp ta chọn ut = 24 Số vòng quay sơ động : nsb = 54,60 24= 1310,4 (v/ph) c) Chọn động : Qua việc tính tốn thơng số ta dựa vào bảng 2P sách “Thiết kế chi tiết máy” trang 322 để chọn động kiểu A02(A022) 31-4 có thơng số kỹ thuật sau: Công suất : Pđc = 2,2 KW Vận tốc : nđc = 1430 v/ph = 1,8 ; = 2,2 ; = 1,2 Phân phối tỷ số truyền : Việc phân phối tỷ số truyền cho cấp truyền hộp giảm tốc có ảnh hưởng lớn tới kích thước khối lượng hộp giảm tốc Tỷ số truyền chung : uh = = = 26 Mà uh = u1.u2 Với u1 – tỷ số truyền truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh u2 – tỷ số truyền truyền bánh trụ thẳng cấp chậm Để tạo điều kiện bôi trơn truyền bánh hộp giảm tốc đồng trục phương pháp ngâm dầu ta chọn u1 = u2 u1 = u2 = = = 5,1 Xác định cơng suất , mơmen số vịng quay trục : Trục động I : Pđc = 2,2 KW ; nđc = 1430 v/ph ; Tđc = = = 14692,31 Nmm Trục II : PII = = 0,97 0,995 = 1,062 KW Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY nII = = = 280,39 v/ph TII = = = 36103,28 Nmm Trục III : PIII = = 0,97 0,995 = 2,05 KW nIII = = = 54,98 v/ph TIII = = = 356084,03 Nmm Ta có bảng hệ thống số liệu tính : Trục Thông Số Tỷ số truyền u Công suất P Số vịng quay n Mơmen xoắn T Thứ ngun Động II III I 5,1 KW 2,2 5,1 v/ph 1430 ,06 280,39 Nmm 14692,3 36103, 28 2,05 54,98 356084 ,03 Phần II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG I .Chọn vật liệu chế tạo bánh : Vì hộp giảm tốc có cơng suất nhỏ truyền chịu tải trọng va đập nhẹ khơng có u cầu đặc biệt nên ta chọn vật liệu chế tạo hai cấp bánh sau : Bánh lớn : Thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB192… 240 chọn HB2 = 230 giới hạn bền : σb2 = 750 MPa ; giới hạn chảy : σch2 =450 MPa Bánh nhỏ : Thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB241… 285 ta chọn HB1 = 245 giới hạn bền : σb1 = 850 MPa ; giới hạn chảy : σch1 =580 Mpa II Xác định ứng suất cho phép : Theo bảng 6-2 ‘trị số σ σ0Flim ’ sách TKHDDCK trang 94 Với thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB 180… 350 ta có : σ0Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 σ0Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Hlim Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY : σ0Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa σ0Flim1 = 1,8HB1 = 1,8 245 = 441 MPa σ0Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa σ0Flim2 = 1,8HB2 = 1,8 230 = 414 MPa Theo cơng thức 6-5: NHO =30 NHO1 =30 2452,4 = 1,63.107 NHO2 =30 2302,4 = 1,40 107 Theo công thức (6-7 ) NHE = 60c = 60c.nII/u / NHE2 = 60.2.4.300.2.8.(280,39/5,1).(13.0,5+ 0,73.0,5) = 8,51.107 > NH02 NHE1 = 8,51.107.5,1= 43,40 107 > NH01 Do lấy KHL1 = hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng thời gian phục vụ chế độ tải truyền Như theo 6-1a sơ xác định : [σH] = σ0Hlim KHL/SH [σH]1 = 560.1/1,1 = 509,09 MPa [σH]2 = 530.1/1,1 = 481,82 MPa Với cấp nhanh sử dụng nghiêng theo 6-12 : [H] = ([H]1 + [H]2)/2 = = 495,46 MPa [H] < 1,25 min( [H]1 ; [H]2 ) = 1,25.481,82 = 602,28 MPa Với Cấp chậm sử dụng thẳng tính NHE lớn NHO nên KHL =1 : [H]’ =[H]2 = 481,82 MPa Theo (6-7) : NEF = 60c NEF2 = 60.2.4.300.2.8.(280,39/5,1).(16.0,5+ 0,76.0,5) = 7,08 107 > NFO Do :KLF2 =1 (Đối với tất loại thép: NFO =4.106 ) NFE1 = u NFE2 = 5,1 7,08.107 = 36,11 107 > NFO lấy KLF1 =1 Theo 6.2a: [F] = KFC KFL / SF Với : - ứng suất giới hạn mỏi tương ứng với chu kỳ sở KFC - hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với truyền quay chiều KFC =1 ta : [F]1 = 441.1.1/1,75 = 252,57 MPa [F]2 = 414 1.1/1,75 = 236,57 MPa Ứng suất tải cho phép : Theo (6-13) (6-14) [H]max = 2,8 ch2 = 2,8.450 = 1260 MPa [F1]max = 0,8 ch1 = 0,8 580 = 464 MPa [F2]max = 0,8 ch2 = 0,8 450 = 360 MPa Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN III BM : THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM :(bộ truyền bánh trụ thẳng) Xác định sơ khoảng cách trục: theo 6-15a : aw2 =Ka.(u2 + 1) : Ka – hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh dạng Tra bảng 6-5 sách TKHDDCK trang 96 ta có Ka = 49,5 (MPa1/3) �ba = bw/aw tra bảng 6-6 ta chọn ba = 0,3 Theo cơng thức(6-16)ta có:�bd = 0,53 ba(u2+1) = 0,53.0,3.(5,1+1) = 0,9699 KHβ – hệ số kể đến phân bố không tải chiều rộng vành tính tiếp xúc Với �bd = 0,9699 kết hợp tra bảng 6-7 sách TKHDCK trang 98 ta chọn KHβ =1,05 ứng với sơ đồ T2 : mômen xoắn trục chủ động (trục II) [H] : ứng suất tiếp xúc cho phép Thay số vào ta có: aw2 = 49,5.(5,1+1) = 138,95 (mm) Lấy aw2 = 143 mm Xác định thông số ăn khớp : Xác định mô đun : theo công thức (6-17) m = (0,01 0,02)aw = (0,010,02) 143 = 1,43 2,86 dựa theo tiêu chuẩn trị số mô đun (bảng 6-8) ta chọn mô đun pháp tuyến m n = Xác định số , góc nghiêng số dịch chỉnh x : Do truyền cấp chậm truyền bánh trụ nên = 00 Số bánh nhỏ : z1 = = = 23,61 Lấy z1 = 23 số bánh lớn theo cơng thức (6-20) ta có : z2 = u2 z1 = 5,1 23 = 117,3 lấy z2 = 117 Ta tiến hành tính lại khoảng cách trục : theo (6-21) ta có aw = = = 140 mm với bánh thẳng có z1 = 23 theo bảng (6-9) chọn hệ số dịch chỉnh bánh : bánh lớn : x2 = ; bánh nhỏ : x1 = Kiểm nghiệm bánh sức bền tiếp xúc : Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Theo (6-33) ứng suất tiếp xúc xuất bề mặt làm việc : σH = ZM ZH Zε [σH ] : ZM - hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp tra bảng (6-5) chọn ZM = 274 MPa1/3 ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH = Zε – hệ số kể đến trùng khớp T1 = mô men xoắn trục bánh chủ động KH – hệ số tải trọng tính tiếp xúc bw - chiều rộng vành dw1 - đường kính vịng lăn bánh nhỏ Đối với bánh trụ thẳng ta có : góc prơfin :tarctg (tgα / cosβ) = arctg(tg20 / cos00) = 200 Khoảng cách trục chia : a = 0,5.m(z1+ z2) = 0,5.2.(23+117) = 140 Góc ăn khớp : tw = arccos(acost / aw ) = arccos(140.cos200 / 140) = 200 hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : ZH = = = 1,76 Chiều rộng vành : bw = �ba aw = 0,3 140 = 42 mm Theo công thức hệ số trùng khớp dọc : εβ = bw sinβ / m = 42 sin00 / = Theo cơng thức 6-36a ta có : Zε = Với εα – hệ số trùng khớp ngang Theo cơng thức 6-38b ta có : εα = [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2 ) ] cosβ = [1,88- 3,2 (1/23 + 1/117)] cos00 = 1,714 Zε = = = 0,762 Đường kính vịng lăn bánh nhỏ : dw1 = aW/( u2 + 1) = 2.140 /(5,1+1)= 45,9 mm Vận tốc vòng : v = = = 0,674 m/s dựa theo vận tốc bảng 6-13 cấp xác bánh Hệ số tải trọng tính tiếp xúc theo cơng thức (6- 39) ta có : KH = KHβ KHα KHv Trong : KHβ – hệ số kể đến phân bố tải trọng không chiều rộng vành KHβ = 1,05 KHα – hệ số kể đến phân bố tải trọng không cho đôi đồng thời ăn khớp với bánh thẳng KHα =1 KHv – hệ số kể đến tải động xuất vùng ăn khớp Theo công thức (6-41) ta có: KHv = 1+ Trong : = g0.v – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp.Tra bảng 6-15 ta chọn =0,006 g0 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước bánh bánh Tra bảng 6- 16 ta chọn g0 = 73 = 0,006 73 0,674 = 1,55 Vậy : KHv = 1+ = 1+ = 1,039 Trang TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY KH = KHβ KHα KHv = 1,05 1,039 = 1,091 Vậy ứng suất tiếp xúc xuất bề mặt làm việc : σH = ZM ZH Zε = 274 1,76 0,762 = 268,13 MPa Xác định xác ứng suất tiếp xúc cho phép : Theo công thức (6-1) [σH] = ( / SH ).ZR Zv KxH KHL Zv – hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng Do v = 0,587 m/s nên lấy Zv =1 Với cấp xác động học , chọn cấp xác mức tiếp xúc ,khi cần gia công độ nhám Ra = 2,5 … 1,25 μm, ZR = 0,95 với da FY21 l21 - Fr23.l23 + Fr22.l22 + Fa22 r22 = FY21 = FY21 = = 42,72 N -Tính trục III: Ta có : Fr23 = Fr32 = 1573,13N Ft23 = Ft32 = 572,57 N - Lực từ khớp nối tác dụng lên trục hướng theo phương x: Fxk =( 0,2 ÷ 0,3) Fxk = 0,25 Trong Dt : đường kính vịng trịn qua tâm chốt nối trục vòng đàn hồi Với d = 40 (mm) => Dt = 105 => Fxk = 0,25 = 0,25 = 1695,64 ( N) Trị số chiều phản lực ổ tác dụng lên trục m0x = => Fxk l33 - Fx31 l31 = => Fx31 = Fxk l33/l31 = 1695,64 166 / 94,5 = 2978,58 (N) X = => Fx30 + Fxk – Fx31 = => Fx30 = Fx31 –Fxk = 2978,58 -1695,64 = 1282,94 (N) Trang 19 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY SƠ ĐỒ TRỤC I Trang 20 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY SƠ ĐỒ TRỤC II (II’) Trang 21 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY SƠ ĐỒ TRỤC III Trang 22 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Xác định đường kính chiều dài đoạn trục : Theo công thức (10.15) (10.16) xác định mô men uốn tổng mô men tương đương tiết diện j chiều dài trục : - Trục I : M10 = M12 = M13 = ; Mtd10 = Mtd12 = Mtd13 = 12723,91 Nmm - Trục II (II’) : M20 = 27935,01 Nmm ; Mtd20 = 41927,91 Nmm M21 = Nmm ; Mtd21 = Nmm M22 = 11522,55 Nmm ; Mtd22 = 33321,98 Nmm M23 = 53371,8 Nmm ; Mtd23 = 61855,75 Nmm - Trục III: M30 = Nmm ; Mtd30 = Nmm M31 = 121238,26 Nmm ; Mtd31 = 331354,18 Nmm M32 = 60618,92 Nmm ; Mtd32 = 314279,38 Nmm M33 = Nmm ; Mtd33 = 308377,82 Nmm Tính đường kính trục tiết diện j theo cơng thức (10.17) tính : dj = với [σ] ứng suất thép chế tạo trục , tra bảng 10.5 chọn [σ] = 63 MPa với thép 45 thường hóa : - Trục I : d10 = d12 = d13 = 12,6 mm chọn d12 = d13 = 15 mm d10 = 17 mm - Trục II(II’) : d20 = 18,8 mm chọn d20 = 20 mm d21 = mm chọn d21 = 20 mm d22 = 17,4 mm chọn d22 = 18 mm d23 = 21,4 mm chọn d23 = 22 mm - Trục III : d30 = mm chọn d30 = 40 mm d31 = 37,5 mm chọn d31 = 40 mm d32 = 36,8 mm chọn d32 = 42 mm d33 = 36,6 mm chọn d33 = 38 mm Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi : a) Thép thường hóa có giới hạn bền : σb = 600MPa giới hạn mỏi uốn : σ-1 = 0,436 σb = 0,436.600 = 261,6 MPa Giới hạn mỏi xoắn : τ-1 = 0,58 σ-1 = 0,58.261,6 = 151,728 MPa Theo bảng (10.7) ta có : với σb = 600MPa �σ =0,05 �τ = Trang 23 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY b) Các trục hộp giảm tốc quay , ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng Do theo cơng thức (10.22) : σmj = , σaj = σmaxj = trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động , theo cơng thức (10.23) : τ mj = τaj = = c) Chọn kiểu lắp ghép : ổ lăn lắp trục theo k6 , lắp bánh , nối trục theo kiểu k6 kết hợp với lắp then Kích thước then theo bảng 9.1 , trị số mô men cản uốn mơ men cản xoắn tính theo cơng thức tra bảng 10.6 với tiết diện trục nguy hiểm sau: T iết diệ n Đ ường kính trục h 2 ×6 2 t W Mj j W oj σ aj mj τ = τaj b ,5 ×7 42,47 ,5 5,01 27,57 2793 27,87 5337 1,80 14 3,48 18 72,93 2,64 4,49 ,64 6061 10 1 2 ×8 670,6 8,92 057,64 2,98 7,70 5 1212 11 1 ×8 364,44 38,26 647,62 2,60 5,29 d) Xác định hệ số Kσdj Kτdj tiết diện nguy hiểm theo công thức (10.25) (10.26) : Kσdj = (Kσ/εσ + Kx – 1)/Ky Kτdj = (Kτ/ετ + Kx – 1)/Ky Trong : Kx – hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt , phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bề mặt Ky – hệ số tăng bền bề mặt trục , phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt , tính vật liệu Các trục gia công máy tiện , tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 … 0,36 µm , theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Kx = 1,06 Không dùng biện pháp tăng bền bề mặt , hệ số tăng bền Ky =1 Theo bảng 10.12 dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất rãnh then với vật liệu có σb = 600 MPa Kσ = 1,76 ; Kτ =1,54 Theo bảng 10.10 ta tra hệ số kích thước ε σ ; ετ ứng với tiết diện nguy hiểm sau: Trang 24 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY d(mm) 20 22 42 40 0,92 0,89 0,82 0,85 εσ 0,89 0,83 0,76 0,78 ετ Từ xác định tỷ số Kσ/ εσ Kτ/ετ tiết diện Theo bảng 10.11 ứng với kiểu lắp ghép chọn , σ b = 600MPa , đường kính tiết diện nguy hiểm tra tỷ số Kσ/ εσ Kτ/ετ căng tiết diện Trên sở dùng giá trị lớn hai giá trị K σ/ εσ để tính Kσd giá trị lớn hai giá trị Kτ/ετ để tính Kτd Kết sau : Tiết diện d(mm) Tỷ số Kσ/ 20 23 32 31 20 22 42 40 1,91 1,98 2,15 2,07 Tỷ số K / 1,73 1,86 2,03 1,97 ετ K d 1,97 2,04 2,08 3,13 K d 1,79 1,92 1,99 2,03 S S S 4,46 1,99 9,69 3,70 6,71 8,20 4,31 4,89 3,71 1,93 3,94 2,95 Chọn hệ số an toàn [s] = 1,8 Như từ kết bảng hệ số an toàn [s] ta thấy trục đảm bảo độ bền mỏi Tính kiểm nghiệm độ bền then : Với tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập theo (9.1) (9.2) ta có: σd = [σd] τc = [τc] : σd τc ứng suất dập ứng suất cắt tính tốn (MPa) d (mm) – đường kính trục T (Nmm) - mơ men xoắn trục lt ,b; h; t1 – kích thước then [σd] = 150 MPa - ứng suất dập cho phép (tra bảng 9.5) [τc] = 60 … 90 MPa - ứng suất cắt cho phép lt = 1,35d Kết tính tốn sau : d(m lt b×h t1 T(N σd τd m) (mm) mm) (MPa) (MPa) 20 27 6×6 3, 361 53,4 22,2 03,28 9 22 30 8×7 3, 361 31,2 13,6 03,28 38 51 10× 356 122, 36,7 084,03 49 Trang 25 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN 40 54 12× BM : THIẾT KẾ MÁY 356 084,03 109, 90 27,4 Vậy tất mối ghép then đảm bảo độ bền dập độ bền cắt Phần IV TÍNH TỐN Ổ LĂN Trục I : Chọn loại ổ : ta có trục I chịu xoắn nên ta dùng loại ổ bi đỡ chặn Với kết cấu đường kính ngõng trục d = 17mm chọn ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ hẹp theo bảng P2.12 ta chọn ổ : 36203 với thơng số : Đường kính : d= 17mm Đường kính ngồi :D = 40mm Trục II : chọn loại ổ : trục vào hộp giảm tốc trục II(II’) chịu lực dọc trục Fa / Fr = 0,58 nên ta dùng ổ bi đỡ chặn với góc tiếp xúc bi đỡ: α = 120 chọn kích thước ổ : với kết cấu trục đường kính ngõng trục d = 20 mm ta chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp Theo bảng P2.12 ta chọn ổ 46304 với thông số :đường kính : d =20 mm Đường kính : D = 52mm Khả tải động : C = 14 KN Khả tải tĩnh: Co = 9,17KN tính kiểm nghiệm khả tải động ổ : Khả tải động Cd tính theo cơng thức (11.1): Cd = Q Trong : Q – tải trọng động quy ước L- tuổi thọ tính triệu vòng quay m - bậc đường cong mỏi , ổ ổ bi nên m = xác định tuổi thọ L ổ : Từ công thức (11.2 ) : Lh = 106.L / 60n Với Lh tuổi thọ ổ tính : hộp giảm tốc Lh = (10 …25).103 → L = 60Lh / 106 = 60.280,39.20.103 10-6 = 336,47 triệu vịng Theo cơng thức 11.3 ta có : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd Trong : V – hệ số kể đến vịng quay Với vòng quay V= kt – hệ số đến ảnh hưởng nhiệt độ , chọn kt = kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , tra bảng 11.3 : kd = 1,2 Trang 26 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY lực hướng tâm tác dụng lên ổ : Fr0 = = = 850,57 N Fr1 = = = 735,92 N Theo bảng (11.9a ) với α = 120 ta có : lge = [lg(Fr/C0) – 1,144]/4,73 → lgeo = [lg(850,57/9170) – 1,144]/4,73 → e0 = 0,35 lgeo = [lg(735,92/9170) – 1,144]/4,73 → e0 = 0,34 Lực dọc trục Fs lực hướng tâm sinh : theo (11.8) ta có Fs = e Fr → Fs0 = 0,35 850,57 = 297,70 N → Fs1 = 0,34 735,92 = 250,21 N Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ : Fa0 = 297,70 - 96,82 = 200,88 N Fa1 = 250,21 + 96,82 = 347,03 N Vậy ta có : Fa0 / VFr0 = 200,88/850,57 = 0,24 Fa1 / VFr1 = 347,03/735,92 = 0,47 Kết hợp với e tra bảng 11.4 ta : X0 = , Y0 = , X1 = 0,45 , Y1 = 1,13 Thay số liệu tính vào 11.3 ta có : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd → Q0 = (1.1.850,57+ 0) 1.1,2 = 1020,68 N Q1 = (0,45.1.735,92 + 1,13 347,03).1.1,2= 867,97 N Do Q0 > Q1 nên ta tính theo Q0 lấy kích thước ổ theo ổ Theo 11.12 ta xác định tải trọng động tương đương : QE = = Q01 → QE = 1020,68 = 893,80 N Theo (11.1) ta có khả tải động ổ : Cd = QE = 0,8938 = 6,22 < C = 14 KN Như ổ chọn đảm bảo khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ : Theo bảng 11.6 với ổ bi đỡ chặn dãy α = 120 : X0 =0,5 ; Y0 = 0,47 Theo công thức 11.19 khả tải tĩnh ổ : Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,5.850,57 + 0,47.347,03 = 588,35 N 850,57 N F r0 = Như : Qt = Fr0 = 850,57 C0 = 9170 N Trục III : Chọn loại ổ : trục III chịu lực hướng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ dãy Trang 27 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Chọn kích thước ổ : với kết cấu trục đường kính ngõng trục d = 40mm ta chọn ổ bi đỡ cỡ trung theo bảng P2.7 ổ có kí hiệu 308 , đường kính d = 40mm , đường kính ngồi D = 90mm , khả tải động C = 31,9 KN khả tải tĩnh : C0 = 21,70 KN tính kiểm nghiệm khả tải động ổ : Khả tải động Cd tính theo cơng thức (11.1): Cd = Q Trong : Q – tải trọng động quy ước L- tuổi thọ tính triệu vịng quay m - bậc đường cong mỏi , ổ ổ bi nên m = xác định tuổi thọ L ổ : Từ công thức (11.2 ) : Lh = 106.L /60n Với Lh tuổi thọ ổ tính : hộp giảm tốc Lh = (10…25).103 → L = 60Lh / 106 = 60.54,98.20.103 10-6 = 65,98 triệu vịng Theo cơng thức 11.3 ta có : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd Trong : V – hệ số kể đến vịng quay Với vòng quay V= kt – hệ số đến ảnh hưởng nhiệt độ , chọn kt = kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , tra bảng 11.3 : kd = 1,2 lực hướng tâm tác dụng lên ổ : Fr0 = = = 1282,94 N Fr1 = = = 2978,58 Vì Fr1 > Fr0 nên ta tính theo Fr1 lấy ổ theo ổ 1: Lực dọc trục Fa = tra bảng (11.4) ta : X = ; Y= Thay số liệu tính vào cơng thức : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd ta : Q = (1.1.2978,58 + 0) 1.1,2 = 3574,30 N Theo (11.12) ta xác định tải trọng động tương đương : QE = = Q01 → QE = 3574,30 = 3129,97 N Theo (11.1) ta có : Cd = QE = 3,12997 = 12,65 KN < C = 31,9 KN tính kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ : theo bảng (11.6) với ổ bi dãy : X0 = 0,6 ; Y0 = 0,50 theo công thức (11.9) khả tải tĩnh ổ : Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,6 2978,58 + 0,5 = 1787,15 N Qt = Fr = 2978,58 < 21700 N Vậy tất ổ đảm bảo khả tải tĩnh tải động Trang 28 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY IV BƠI TRƠN – CHE KÍN Ổ Chọn kiểu lắp ổ : để cố định ổ lăn ta dùng bạc chặn Cố định trục theo phương dọc trục : để cố định trục theo phương dọc trục ta dùng lắp ổ điều chỉnh khe hở ổ đệm kim loại nắp ổ thân hộp giảm tốc Nắp ổ với lắp hộp giảm tốc vít Bơi trơn ổ lăn : Bộ phận ổ bôi trơn mỡ vận tơc truyền bánh thấp khơng thể dùng phương pháp vung té để hất dầu hộp vào bơi trơn phận ổ Có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 600 ÷ 1000 vận tốc 1500 vg/ph Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng phận ổ Che kín ổ lăn : Để che kín đầu trục tránh xâm nhập bụi tạp chât vào ổ ngăn mỡ chảy Ở dùng loại vòng phớt đơn giản Phần V : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC Chọn vỏ hộp đúc , mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường tâm trục để việc lắp ghép dễ dàng, vật liệu gang xám , kích thước hộp chọn Chiều dày thành thân vỏ hộp lắp hộp ; δ 0,03.140 + = 7,2 mm chọn δ = 10 mm khe hở bánh thành hộp : ∆ = 1,2 δ = 12 mm khe hở đỉnh bánh lớn với đáy hộp : ∆1 = δ = 40 mm Chiều dày để hộp khơng có phần lồi : p = 2,35 δ = 2,35 10 = 23,5 mm → chọn p = 24mm Chiều dày gân lắp hộp thân hộp : m = (0,85 ÷ 1) δ = 10 mm Đường kính bu lơng : d1 = 16 mm Đường kính bu lông khác : Cạnh ổ : d2 = 0,8.d1 = 12,8 mm chọn d2 = 12 mm Bu lơng ghép bích nắp vào thân : d3= 0,8 d2 = 10 mm Vít ghép lắp ổ : d4 = 0,6.d2 = mm Vít ghép nắp thăm dầu : d5 = 0,5.d2 = 6mm Số lượng bu lông : Z = = Trang 29 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Chiều dày bích thân hộp : S3 = 1,4 d3= 1,4 10 = 14 mm Chiều dày bích nắp hộp : S = 0,9S3 = 12,6 mm Chiều dày gân tăng cứng : e = 0,9 δ = mm h< 58, độ dốc khoảng 20 bề rộng mặt đế hộp : K1 = 50 mm ; q = 70mm chiều dày đế : S1 = 1,5d1 = 24mm Bu lơng vịng : dùng để nâng di chuyển hộp giảm tốc Kích thước bu lơng vịng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc Ta có trọng lượng hộp giảm tốc hộp giảm tốc đồng trục hai cấp với kích thước khoảng cách trục 140mm : Q = 180KG → kích thước bu lơng vịng chọn theo bảng 18-3a: ta chọn M10 với kích thước cho bảng 18-3a Nút thông : làm việc nhiệt độ hộp tăng lên , để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp nên dùng nút thơng Nút thông lắp lắp cửa thăm hay vị trí cao lắp hộp Chọn nút thơng M27 (kích thước cụ thể tra bảng 18-6) Nút tháo dầu : Sau thời gian làm việc , dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất , cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ , đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ bịt kín nút tháo dầu Kết cấu nút tháo dầu tra bảng 18-7 Chọn M20 Phần VI : 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 rỉ Bôi trơn ngâm dầu : bánh , bánh vít trục vít ngâm dầu chứa hộp Chiều sâu ngâm dầu h = 10mm (mức dầu thấp ≤ 0,3 b mức dầu cao 1/3 đường kính bánh cấp chậm) *> Chọn dầu bôi trơn : Dùng dầu ô tô máy kéo AK10 AK15 Chọn độ nhớt bảng 18-12 với vận tốc trượt < Độ nhớt Tử số độ nhớt centistoc , mẫu độ nhớt engle ngoặc độ nhớt tương ứng 1000C Dùng dầu tơ máy kéo AK15 Có độ nhớt centistoc 500C : 135 1000C : 15 Độ nhớt engle 500C : 23,7 1000C : 1,86 Khối lượng riêng : 0,886 – 0,926 200C g/cm3 Trang 30 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY TÀI LIỆU THAM KHẢO : Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp & Nguyễn Văn Lẫm Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập – ) - Trịnh Chất & Lê Văn Uyển MỤC LỤC : Phần I : Chọn động điện phân phối tỷ số truyền Chọn động điện Phân phối tỷ số truyền Xác định công suất , mô men & số vòng quay trục Phần II : Thiết kế truyền bánh Thiết kế truyền bánh cấp chậm Thiết kế truyền bánh cấp nhanh Phần III: Tính tốn thiết thiết kế kiểm nghiệm độ bền trục then Phần IV : Tính tốn thiết kế gối đỡ trục (tính toán ổ lăn) Phần V : Thiết kế kết cấu hộp giảm tốc Phần VI : Bôi trơn hộp giảm tốc Trang 31 ... ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY SƠ ĐỒ TRỤC I Trang 20 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY SƠ ĐỒ TRỤC II (II’) Trang 21 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY... GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY Phần I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ) Chọn động : Chọn động điện để dẫn động máy móc thiết bị cơng nghệ giai đoạn q trình tính tốn thiết kế máy. .. g/cm3 Trang 30 TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN BM : THIẾT KẾ MÁY TÀI LIỆU THAM KHẢO : Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp & Nguyễn Văn Lẫm Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập – ) - Trịnh