Đồ án chi tiết máy, thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1 Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2 Bộ truyềnđai thang; 3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4Nối trục đàn hồi; 5 Xíchtải. (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

TIỂU LUẬN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hoàng MSSV:18058961 Giáo viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Bộ Mơn CSTKM Khoa: Cơ Khí -oOo - BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hoàng MSSV: 18058961 Ngày nộp: 28/08/2021 Tên đề tài: Đề số 01: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Sơ đồ động hệ thống dẫn động xích tải Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động điện pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển; 4-Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải (Quay chiều, tải va đập nhẹ, ca làm việc giờ) Thông số ban đầu phương án 15: – Lực vịng xích tải F: 6200 N – Vận tốc vịng xích tải v: 1,1 m/s – Số đĩa xích xích tải z: – Bước xích p: 110 mm – Thời gian phục vụ: làm việc năm, năm làm việc 310 ngày, ngày làm việc ca – Sơ đồ tải trọng: t1 = 19 s; t2 = 12 s; t3 = 16 s T1 = T; T2 = 0,9T; T3 = 0,7T Giáo viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Thanh Nam NGUYỄN MINH HOÀNG Chữ ký:……… TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam MỤC LỤC CHƯƠNG I: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 10 Thông số đầu vào phương pháp chọn động 10 1.1 Thông số đầu vào 10 1.2 Phương pháp chọn động 10 Xác định công suất động 10 Xác định sơ số vòng quay đồng 11 Chọn động 12 Phân phối tỉ số truyền 12 Xác định cơng suất, momen số vịng quay trục 13 6.1 Tính cơng suất trục 13 6.2 Tính tốc độ quay trục 13 6.3 Tính momen xoắn trục 14 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 15 Các bước thiết kế truyền động đai 15 Chọn loại đai 15 Đường kính bánh đai nhỏ 15 Khoảng cách trục chiều dài đai 16 Kiểm nghiệm đai tuổi thọ 17 Tính góc ơm 17 Xác định số đai 17 Chiều rộng đường kính ngồi bánh đai 18 Lực tác dụng lên trục 18 10 Bảng thông số truyền đai 18 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 19 Các bước thiết kế truyền động bánh 19 Bánh cấp nhanh (Bánh Z1 Z2) 19 2.1 Chọn vật liệu 19 2.2 Xác định ứng suất cho phép 20 2.3 Xác định sơ khoảng cách trục 23 2.4 Xác định thông số ăn khớp 23 2.5 Xác định kích thước truyền bánh 24 2.6 Vận tốc vòng bánh 25 2.7 Lực tác dụng lên truyền 25 NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam 2.8 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 26 2.9 Kiểm nghiệm độ bền uốn 27 2.10 Kiểm nghiệm tải 29 2.11 Bảng thông số bánh cấp nhanh 29 Bánh cấp nhanh (bánh Z3 Z4) 30 3.1 Chọn vật liệu 30 3.2 Xác định ứng suất cho phép 30 3.3 Xác định sơ khoảng cách trục 33 3.4 Xác định thông số ăn khớp 33 3.5 Xác định kích thước truyền bánh 34 3.6 Vận tốc vòng bánh 35 3.7 Lực tác dụng lên truyền 35 3.8 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 35 3.9 Kiểm nghiệm độ bền uốn 37 3.10 Kiểm nghiệm tải 38 3.11 Bảng thông số bánh cấp chậm 39 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC, LỰA CHỌN THEN, KHỚP NỐI 40 Chọn vật liệu 40 Xác định sơ đường kính trục 40 Xác định lực tác dụng lên trục 41 3.1 Bộ truyền cấp nhanh 41 3.2 Bộ truyền cấp chậm 42 Xác định khoảng cách đoạn trục 42 Tính tốn lực tác dụng gối đỡ 44 5.1 Trục I 44 5.2 Trục II 47 5.3 Trục III 50 Kiểm nghiệm trục 53 Tính kiểm nghiệm độ bền then 55 Tính chọn khớp nối trục 56 8.1 Chọn khớp nối 56 8.2 Kiểm nghiệm điều kiện bền 57 NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam CHƯƠNG V: TÍNH TỐN LỰA CHỌN Ổ LĂN, THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC, BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 59 Tính tốn lựa chọn ổ lăn 59 1.1 Ổ lăn trục I 59 1.2 Ổ lăn trục II 64 1.3 Ổ lăn trục III 69 Thiết kế gối đỡ trục 73 Bôi trơn hộp giảm tốc 74 3.1 Bôi trơn bánh hộp giảm tốc 74 3.2 Bôi trơn ổ lăn 74 CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC 76 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 76 1.1 Chọn vật liệu 76 1.2 Xác định kích thước vỏ hộp 76 Các chi tiết phụ 77 2.1 Chốt định vị 77 2.2 Cửa thăm 77 2.3 Nút thông 78 2.4 Nút tháo dầu 78 2.5 Que thăm dầu 79 2.6 Vít vịng 79 2.7 Vòng phớt 80 2.8 Vòng chắn dầu 80 Dung sai lắp ghép 81 3.1 Lắp ghép bánh trục 81 3.2 Dung sai ổ lăn 81 3.3 Lắp ghép then 81 3.4 Bảng dung sai lắp gép 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đà phát triển khoa học kĩ thuật đóng vai trò quan trọng đời sống người Việc áp dụng khoa học kĩ thuật làm tăng suất lao động đồng thời góp phần khơng nhỏ việc thay sức lao động người lao động cách có hiệu nhất, bảo đảm an tồn cho họ q trình làm việc Đồ án môn học thiết kế chi tiết máy môn học giúp cho sinh viên ngành khí có thêm kiến thức việc thiết kế chi tiết máy hệ thống truyền động khí, để từ có cách nhìn hệ thống sản xuất, chi tiết máy Trong phạm vi đồ án, kiến thức từ môn sở như: Cơ kỹ thuật, Sức Bền Vật Liệu, Nguyên Lý Chi Tiết Máy, Vẽ Bằng Máy Tính, … Được áp dụng giúp sinh viên có nhìn tổng quan truyền động khí Trong trình thực đồ án, kỹ vẽ sử dụng phần mềm Auto CAD cải thiện rõ rệt Từ cộng với kiến thức chuyên ngành nhóm em tiếp cận với hệ thống thực tế, có nhìn tổng quan để chuẩn bị cho đồ án đồ án tốt nghiệp NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học môn chi tiết máy, em nắm vững cách phân tích cơng việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho toán thiết kế Vì đặc trưng nghiên cứu mơn học tính hệ truyền động nên qua giúp cho sinh viên có cách xử lý sát thực biết cách kết hợp với kiến thức học để tính tốn chọn phương án tối ưu cho thiết kế Dù cố gắng hoàn thành đồ án với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng có hướng dẫn cụ thể thầy GS.TS Nguyễn Thanh Nam hiểu biết hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án cịn có nhiều thiếu sót bất cập Vì vậy, em mong sửa chữa đóng góp ý kiến thầy để em rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy GS.TS Nguyễn Thanh Nam thời gian qua Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 Sinh viên thực Nguyễn Minh Hoàng NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Chọn loại tiết diện đai hình thang…………………………………………… 15 Hình 3.1: Sơ đồ tải trọng………………………………………………………… … 19 Hình 3.2: Các ký hiệu bánh răng……………………………………………………….19 Hình 4.1: Sơ đồ phân tích lực………………………………………………………… 41 Hình 4.2 Sơ đồ tính tốn đoạn trục……………………………………………… 42 Hình 4.3 Biểu đồ momen trục I……………………………………………………… 45 Hình 4.4 Biểu đồ momen trục II……………………………………………………… 48 Hình 4.5 Sơ đồ momen trục III…………………………………………………… … 51 Hình 4.6: Nối trục vịng đàn hồi……………………………………………………… 57 Hình 5.1 Sơ đồ tính tốn, hướng tác dụng tải trọng trục I…………………… 58 Hình 5.2: Sơ đồ bố trí ổ lăn trục I…………………………………………………… 59 Hình 5.3: Kết cấu ổ bi đỡ – chặn trục I……………………………………… …… 59 Hình 5.4: Sơ đồ tải trọng …………………………………………………………… 61 Hình 5.5 Sơ đồ tính tốn, hướng tác dụng tải trọng trực II……….………… 63 Hình 5.6: Kết cấu ổ bi đỡ dãy trục II…………………………………………… 64 Hình 5.7: Sơ đồ tải trọng…………………………………………………………… 66 Hình 5.8 Sơ đồ tính tốn, hướng tác dụng tải trọng trực III………………… 67 Hình 5.9: Kết cấu ổ bi đỡ dãy trục III………………………………………… 69 Hình 5.10: Sơ đồ tải trọng…………………………………………….……………… 70 Hình 6.1: Hình dạng chốt định vị hình cơn…………………………………………… 76 Hình 6.2: Hình dạng cửa thăm…………………………………………………… 77 Hình 6.3: Hình dạng nút thơng hơi…………………………………………………… 77 Hình 6.4: Hình dạng nút tháo dầu trụ………………………………………………… 77 Hình 6.5: Hình dạng kích thước que thăm dầu………………………………….78 Hình 6.6 Hình dạng vít vịng ………………………………………………………… 78 Hình 6.7: Hình dạng vịng phớt………………………………………………… 79 Hình 6.8: Hình dạng vịng chắn dầu……………………………………………….… 79 NGUYỄN MINH HỒNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thông số động chọn…………………………………………….… 12 Bảng 1.2: Bảng hệ thống số liệu……………………………………………………… 14 Bảng 2.1: Thông số truyền đai thang thường loại Ƃ…………………………………18 Bảng 3.1: Thông số bánh cấp nhanh………………………………………………29 Bảng 3.2: Thông số bánh cấp chậm…………………………………………… 39 Bảng 4.1: Bảng momen uốn momen xoắn tiết diện trục……………… 53 Bảng 4.2: Hệ số kích thước εσ ε𝜏 ứng với đường kính tiết diện nguy hiểm………54 Bảng 4.3: Biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suât tiếp…………….54 Bảng 4.4: Hệ số an toàn tiết diện trục……………………………………55 Bảng 4.5: Kết khiểm nghiệm then tiết diện hai trục………………55 Bảng 4.6: Thông số kích thước nối trục vịng đàn hồi, mm…………………56 Bảng 4.7: Kích thước vịng đàn hồi……………………………………… 56 Bảng 5.1: Thông số ổ bi đỡ – chặn trục I…………………………………………… 59 Bảng 5.2: Thông số ổ bi đỡ dãy trục II………………………………………… 64 Bảng 5.3: Thông số ổ bi đỡ dãy trục III…………………………………………69 Bảng 5.4: Kích thước gối trục………………………………………………………… 73 Bảng 5.5: Cơng suất trục………………………………………………………… 73 Bảng 6.1: Các kích thước kết cấu hộp giảm tốc……………………………75 Bảng 6.2: Thơng số chốt định vị hình cơn…………………………………………… 76 Bảng 6.3: Thơng số kích thước cửa thăm……………………………………………….76 Bảng 6.4: Thơng số kích thước nút thơng hơi…………………………………………77 Bảng 6.5: Thơng số kích thước nút tháo dầu trụ………………………………………77 Bảng 6.6: Thơng số kích thước vít vịng………………………………………………78 Bảng 6.7: Kích thước vịng phớt………………………………………………………79 Bảng 6.8: Kích thước vịng chắn dầu………………………………………………79 Bảng 6.9: Bảng dung sai lắp ghép trục với bánh răng…………………………………80 Bảng 6.10: Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn……………………………………………….80 Bảng 6.11: Bảng dung sai lắp ghép then……………………………………………….81 NGUYỄN MINH HOÀNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam CHƯƠNG I: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Thông số đầu vào phương pháp chọn động Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động điện pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển; 4-Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải 1.1 Thơng số đầu vào – Lực vịng xích tải F: 6200 N – Vận tốc vịng xích tải v: 1,1 m/s – Số đĩa xích xích tải z: – Bước xích p: 110 mm – Sơ đồ tải trọng: t1 = 19 s; t2 = 12 s; t3 = 16 s; T1 = T; T2 = 0,9T; T3 = 0,7T 1.2 Phương pháp chọn động Chọn động điện tiến hành theo bước sau đây: – 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, momen mở máy phương pháp lắp đặt động để chọn kích thước động phù hợp với yêu cầu thiết kế Xác định công suất động - Công suất xích tải: Plv = F.v 1000 = 6200.1,1 1000 = 6,82 kW (1.1) Trong đó: F – Lực vịng xích tải (N) V – Vận tốc vịng xích tải (m/s) - Tính hiệu suất truyền động: η = η2𝑏𝑟 ηđ ηnt.η4𝑜𝑙 (1.2) Trong đó: ηbr – Hiệu suất truyền bánh hình trụ Lấy ηbr = 0,97 ηđ – Hiệu suất truyền đai Lấy ηđ = 0,95 ηnt – Hiệu suất nối trục Lấy ηnt = ηol – Hiệu suất cặp ổ lăn Lấy ηol = 0,99 Các hiệu suất tra bảng 2.3 tài liệu [1] NGUYỄN MINH HOÀNG 10 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam dm – Đường kín vịng trịn qua tâm lăn Ta có: dm = d+D = 45 + 120 = 82,5 mm d – Đường kính vịng d = 45 mm D – Đường kính vịng ổ lăn Tra bảng P2.12 [1] với d = 45 mm ta có D = 120 mm k1 – Hệ số kích thước k1 = dm < 100 mm k2 – Hệ số cỡ ổ Tra bảng 11.8 [1] với cỡ ổ nặng ta có k2 = 0,8 k3 – Hệ số tuổi thọ k3 = 0,99 Số vòng quay tới hạn k1 k2 k3 1.0,8.0,99 nth = [dmn] = 4,5.105 82,5 = 4320 vòng/phút dm Kết luận: n = 193,5 vòng/phút < nth = 4320 vòng/phút 1.3 Ổ lăn trục III Thơng số cho trước: Hình 5.8 Sơ đồ tính tốn, hướng tác dụng tải trọng trực III Trong ta có: R30y = 1529,5 N R31y = 855,5 N R30x = 10 N R31x = 3643 N – Số vòng quay ổ lăn: 66,72 vịng/phút – Đường kính vịng d = 60 mm – Điều kiện làm việc kết cấu: tải trọng va đập nhẹ – Thời gian làm việc ổ lăn Lh = năm × 310 ngày × ca × = 37200 a) Chọn loại ổ lăn – Giá trị lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn vị trí 30: Fr30 = √R230y + R230x = √1529,52 + 102 = 1529,5 N NGUYỄN MINH HOÀNG 69 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam – Giá trị lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn vị trí 31: Fr31 = √R231y + R231x = √855,52 + 36432 = 3741 N – Ta thấy Fr30 < Fr3 ta xét tỷ số Fa3 Fr30 = 1529,5 = < 0,3  Do ta chọn ổ cho trục III ổ bi đỡ dãy Tra bảng P2.12 [1] : với d = 60 mm, chọn ổ cỡ nhẹ có thơng số sau: Bảng 5.3: Thơng số ổ bi đỡ dãy trục III Kí hiệu ổ d,mm D,mm 212 60 110 B mm 22 r mm Đường kính bi, mm C,KN C0,KN 2,5 15,88 41,1 31,5 Hình 5.9: Kết cấu ổ bi đỡ dãy trục III b) Chọn cấp xác ổ lăn Đối với hộp giảm tốc, chọn cấp xác 0, với độ đảo hướng tâm 20µm c) Tính kiểm nghiệm khả tải động ổ – Khả tải động ổ thoả mãn điều kiện Cd = Q m L  C Trong đó: Q – Tải trọng động quy ước (KN) L – Tuổi thọ tính triệu vòng quay m– Bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, với ổ bi m = – Gọi Lh tuổi thọ ổ lăn tính thì: 106 L Lh = 60.n Trong : n – Số vòng quay ổ (vòng/phút) NGUYỄN MINH HOÀNG 70 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam  L = Lh.60.n.10-6 = 37200.60.66,72.10–6 = 148,9 triệu vòng – Xác định tải trọng quy ước Q, với ổ bi đỡ chặn ta có cơng thức: Q = (X.V.Fr + Y.Fa).Kt.Kd Trong : V – Hệ số ảnh hưởng vòng quay, V = (vòng quay) X,Y – Hệ số tải trọng hướng tâm dọc trục Kt – Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, nhiệt độ hộp giảm tốc < 105 C nên Kt = Kd – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng 11.3 [1], với tải trọng va đập nhẹ ta có Kd = ÷ 1,2 Ta lấy Kd = 1,1 Fa, Fr – Tải trọng dọc trục tải trọng hướng tâm – Đối với ổ đỡ chịu lực hướng tâm ta có hệ số tải trọng hướng tâm X = – Tải trọng quy ước Q với Fa = Q30 = (X30.V.Fr30 + Y30.Fa).Kt.Kd = (1.1.1529,5).1.1,1 = 1682,5 N Q31 = (X31.V.Fr31 + Y31.Fa).Kt.Kd = (1.1.3741).1.1,1 = 4115 N – Vì tải thay đổi nên ta tính tải trọng tương đương m QE = ∑(Qm i Li ) √ ∑ Li Trong đó: Qi – Tải trọng quy ước Li – Thời gian, tính triệu vịng quay, chịu tải trọng Qi Li = 60.n.Lhi 106 Lhi – Thời hạn, giờ, chịu tải trọng Qi Hình 5.10: Sơ đồ tải trọng m – Hệ số mũ, m = ổ bi – Tải trọng tương đương ổ 30 31 ∑(Q3i Li ) QE30 = √ ∑ Li 19 = Q30 √1 19+12+16 + 0,93 12 19+12+16 + 0,73 16 19+12+16 = 1499 N = 1,499 KN NGUYỄN MINH HOÀNG 71 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam ∑(Q3i Li ) QE31 = √ ∑ Li 19 = Q31 √1 19+12+16 + 0,93 12 19+12+16 + 0,73 16 19+12+16 = 3666 N = 3,666 KN – Khả tải động ổ 30 31 Ctt 30 = QE 30 m L = 1, 499 148,9 = 7,9 KN < C = 41,1 KN Ctt 31 = QE 31 m L = 3, 666 148,9 = 19, KN  C = 41,1KN => Vậy, ổ chọn thoả mãn khả tải động d) Kiểm nghiệm khả tải tĩnh – Để tránh biến dạng dư dính bề mặt tiếp xúc ổ chọn cần thoả mãn điều Qt  Co kiện sau : Trong đó: C0 – Khả tải tĩnh ổ Qt – Tải trọng tĩnh quy ước – Tải trọng quy ước xác định theo công thức: Qt = X0.Fr + Y0.Fa Trong đó: X0 – Hệ số tải trọng hướng tâm Y0 – Hệ số tải trọng dọc trục Tra bảng 11.6 [1] với ổ bi đỡ dãy ta có: X0 = 0,6 Y0 = 0,5 – Tải trọng tĩnh quy ước ổ 30 31 Qt30 = X0.Fr30 + Y0.Fa = 0,6.1529,5 + 0,5.0 = 917,7 N = 0,9177 KN < Fr30 = 1,5295 KN  Qt30 = Fr30 = 1,5295 KN < C0 = 31,5 KN Qt31 = X0.Fr31 + Y0.Fa = 0,6.3741 + 0,5.0 = 2244,6 N = 2,2446 KN < Fr31 = 3,741 KN  Qt31 = Fr31 = 3,741 KN < C0 = 31,5 KN Kết luận: Vậy, ổ chọn thoả mãn khả tải tĩnh e) Tính lại tuổi thọ thực ổ + Tuổi thọ tính triệu vịng quay NGUYỄN MINH HOÀNG 72 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 C m 41100 Q 3666 L=( ) =( GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam ) = 1409 triệu vòng Trong đó: Q – Tải trọng động quy ước ta tính tốn theo tải trọng tương đương ổ lăn 31 QE31 > QE30 L – Tuổi thọ tính triệu vòng quay m – Bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, với ổ bi m = + Gọi Lh tuổi thọ ổ lăn tính 106 L 106 1409 Lh = = = 351968 60.n 60.66,72 Trong : n – Số vòng quay ổ (vòng/phút) f) Kiểm tra số vòng quay tới hạn – Số vòng quay tới hạn ổ tính theo cơng thức k1 k2 k3 nth = [dmn] dm Trong đó: [dmn] – Thơng số vận tốc quy ước Tra bảng 11.7 [1] với ổ bi đỡ dãy bôi trơn mỡ dẻo [dmn] = 4,5.105 mm vịng/phút dm – Đường kín vịng trịn qua tâm lăn Ta có: dm = d+D = 60 + 110 = 85 mm d – Đường kính vịng d = 60 mm D – Đường kính vịng ngồi ổ lăn Tra bảng P2.12 [1] với d = 60 mm ta có D = 110 mm k1 – Hệ số kích thước k1 = dm < 100 mm k2 – Hệ số cỡ ổ Tra bảng 11.8 [1] với cỡ ổ nhẹ ta có k2 = k3 – Hệ số tuổi thọ k3 = 0,99 Số vòng quay tới hạn k1 k2 k3 1.1.0,99 nth = [dmn] = 4,5.105 85 = 5241 vòng/phút dm Kết luận: n = 66,72 vòng/phút < nth = 5241 vòng/phút Thiết kế gối đỡ trục – Gối trục cần phải đủ cứng vững để không ảnh hưởng đến làm việc ổ Đường kính ngồi gối trục (D3) chọn theo đường kính nắp ổ Chiều dài gối trục khơng phụ thuộc vào chiều dày thành hộp mà phụ thuộc vào kết cấu phận ổ chiều rộng ổ, chiều cao nắp ổ, chiều rộng vòng chắn dầu ổ bơi trơn mỡ, đường kính bulong d2 NGUYỄN MINH HOÀNG 73 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam – Kích thước gối trục: Tra bảng 18-2 [1] theo D – Đường kính lỗ lắp ổ lăn, ta có: Bảng 5.4: Kích thước gối trục Trục D D2 D3 I 72 90 115 II 120 140 170 III 110 130 160 Trong đó: D3 – Đường kính ngồi gối trục D4 65 115 100 h 10 14 12 d4 M8 M10 M10 Z 6 D2 – Đường kính tâm lỗ vít h – Chiều cao d4 – Đường kính vít Z – Số lượng vít Bơi trơn hộp giảm tốc 3.1 Bôi trơn bánh hộp giảm tốc – Để giảm mát cơng suất ma sát, giảm mài mịn răng, đảm bảo nhiệt tốt đề phịng chi tiết máy bị han gỉ cần phải bơi trơn liên tục truyền hộp giảm tốc – Các phương pháp bôi trơn hộp giảm tốc: chọn phương pháp ngâm dầu – Bôi trơn ngâm dầu: bánh chi tiết máy phụ (bánh bôi trơn, vòng phun dầu) ngâm dầu chứa hộp Cách bôi trơn thường dùng nhiều vận tốc vòng v ≤ 12 m/s (đối với bánh răng) – Lượng dầu bôi trơn thường vào khoảng 0,4 đến 0,8 lít cho 1kW cơng suất truyền Bảng 5.5: Cơng suất trục Trục I II Công suất 7,47 7,17 – Tổng công suất: P = 7,47 + 7,17 + 6,89 = 21,53 KW III 6,89 – Lượng dầu bôi trơn: (0,4 ÷ 0,8).P = (0,4 ÷ 0,8).21,53 = (8,612 ÷ 17,224) lít – Dầu bơi trơn hộp giảm tốc: Theo bảng 18-11 [1] với δb = 600 MPa vận tốc nằm 186 (11) khoảng (1 ÷ 2,5) m/s ta có độ nhớt dầu 500 (1000)C 16 (2) Trong đó: Tử số độ nhớt Centistoc, mẫu số độ nhớt Engle Trong ngoặc độ nhớt trương ứng 100°C – Theo bảng 18-13 [1] ta chọn dầu ô tô máy kéo AK-20 3.2 Bôi trơn ổ lăn – Khi ổ lăn bôi trơn kỹ thuật khơng bị mài mịn chất bôi trơn giúp tránh không để chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với Ma sát ổ lăn giảm, khả chống mài mòn ổ tăng lên, khả tản nhiệt tốt hơn, giảm tiếng ồn, bảo vệ bề mặt không bị han rỉ NGUYỄN MINH HOÀNG 74 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam – Chất bôi trơn lựa chọn dựa nhiệt độ làm việc số vịng quay ổ Mỡ bơi trơn có nhiều ưu điểm dầu giữ ổ dễ hơn, làm việc lâu hơn, độ nhớt bị thay đổi nhiệt, tránh cho ổ khỏi tạp chất độ ẩm Chình ta chọn mỡ để bôi trơn ổ lăn – Tra bảng 15-15a [1] chọn loại mỡ LGMT2 để bôi trơn, mỡ cho vào chiếm 2/3 khoảng trống phận ổ Mỡ đưa vào nhờ vú tra mỡ lắp ổ – Lượng mỡ tra vào ổ lần đầu, xác định theo cơng thức: G = 0,005.D.B Trong đó: G – Lượng mỡ D, B - đường kính vịng ngồi chiều rộng ổ lăn – Ổ trục I: G = 0,005.72.19 = 6,84 g – Ổ trục II: G = 0,005.120.29 = 17,4 g – Ổ trục III: G = 0,005.110.22 = 12,1 g NGUYỄN MINH HOÀNG 75 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 1.1 Chọn vật liệu – Vỏ hộp giảm tốc đúc có nhiều dạng khác nhau, song chúng có chung nhiệm vụ bảo đảm vị trí tượng đối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ đến , đựng dầu bôi trơn, bảo vệ chi tiết máy tránh bụi bặm – Vật liệu làm hộp giảm tốc ta chọn gang xám GX 15-32 1.2 Xác định kích thước vỏ hộp Bảng 6.1: Các kích thước kết cấu hộp giảm tốc Tên gọi Chiều dày: – Thân hộp – Nắp hộp Gân tăng cứng: – Chiều dày, e – Chiều cao, h – Độ dốc Đường kính: – Bulong nền, d1 – Bulong cạnh ổ, d2 – Bulong 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: – Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ, K2 – Tâm lỗ bulong cạnh ổ: E2 – Chiều cao h Mặt đế hộp: – Chiều dày: khơng có phần lồi S1 – Bề rộng mặt đế hộp, K1 q Biểu thức tính tốn δ = 0,03.a + > mm δ1 = 0,9.δ 9,3 mm 8,4 mm e = (0,8 ÷ 1).δ h < 58 Khoảng 20 mm 50 mm 20 d1 > 0,04a + 10 > 12 mm d2 = (0,7 ÷ 0,8).d1 d3 = (0,8 ÷ 0,9).d2 d4 = (0,6 ÷ 0,7).d2 d5 = (0,5 ÷ 0,6).d2 19 mm 14 mm 12 mm mm mm S3 = (1,4 ÷ 1,8).d3 S4 = (0,9 ÷ 1).S3 K3 = K2 – (3 ÷ 5) mm 20 mm 19 mm 41 mm K2 = E2 + R2 + (3 ÷ 5) mm Ta có: R2 = 1,3.d2 E2 = 1,6.d2 (không kể chiều dày thành hộp) h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulong kích thước mặt tựa 44 mm S1 = (1,3 ÷ 1,5).d1 K1 = 3.d1 q ≥ K1 + 2.δ Khe hở chi tiết: – Giữa bánh với thành hộp Δ > (1 ÷ 1,2).δ – Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Δ1 ≥ (3 ÷ 5).δ – Giữa mặt bên bánh với Δ2 ≥ δ L+B Số lượng bulong z z= 200 ÷ 300 NGUYỄN MINH HỒNG Kết 22,4 mm 27 mm 57 mm 76 mm 11 mm 40 mm 10 mm bulong 76 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Trong đó: a – Khoảng cách tâm trục a = 210 mm L – Chiều dài hộp L = 2(δ + Δ) + aw1 + aw2 + 0,5(da1 + da4) + 2K3 = 2.(9,3 + 11) + 150 + 210 + 0,5(63,56 + 318) + 2.41 = 673,38 mm da1, da2 – Đường kính vịng đỉnh bánh chủ động bị động B – Chiều rộng hộp B = l31 + b03 + 2.K1 = 230 + 22 + 2.57 = 366 mm l31 – Chiều dài trục b03 – Chiều rộng ổ lăn trục Các chi tiết phụ 2.1 Chốt định vị – Để đảm bảo vị trí tương đối nắp, thân trước sau gia công, lắp ghép ta dùng chốt định vị Nhờ chốt định vị xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân), loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng hỏng – Ta dùng chốt định vị hình có thơng số sau Tra bảng 18-4b [1]: Bảng 6.2: Thông số chốt định vị hình d 10 c 1,6 l 30 ÷ 180 Hình 6.1: Hình dạng chốt định vị hình 2.2 Cửa thăm – Trên đỉnh hộp có làm cửa thăm để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp Cửa thăm đậy nắp, nắp lắp thêm nút thơng – Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5 [1] có thơng số sau: Bảng 6.3: Thơng số kích thước cửa thăm A 100 B 75 A1 150 B1 100 NGUYỄN MINH HOÀNG C 125 C1 – K 87 R 12 Vít M8x22 Số lượng 77 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Hình 6.2: Hình dạng cửa thăm 2.3 Nút thông – Khi làm việc, nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thơng Nút thơng lắp nắp cửa thăm – Kích thước nút thông tra bảng 18-6 [1]: Bảng 6.4: Thơng số kích thước nút thơng A B M27x2 15 C 30 D 15 E G 45 36 H 32 I K L M N O P Q R S 10 32 32 18 36 32 Hình 6.3: Hình dạng nút thơng 2.4 Nút tháo dầu – Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn (do bụi hạt mài) 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 –Kích thước nút tháo dầu tra bảng 18-7 [1] (nút tháo dầu trụ): Bảng 6.5: Thơng số kích thước nút tháo dầu trụ d M16x1,5 b 12 m f L 23 c q 13,8 D 26 S 17 D0 19,6 Hình 6.4: Hình dạng nút tháo dầu trụ NGUYỄN MINH HOÀNG 78 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam 2.5 Que thăm dầu – Khi làm việc bánh ngâm dầu theo điều kiện bôi trơn Để kiểm tra chiều cao mức dầu trong, ta dùng que thăm dầu Hình 6.5: Hình dạng kích thước que thăm dầu 2.6 Vít vòng – Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, lắp ghép,…) nắp thân thường lắp thêm bulong vịng vịng móc – Vật liệu bulong thép 20 thép 25 – Kích thước bulong vòng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc tra bảng 18-3b [1] với hộp giảm tốc bánh trụ cấp có khoảng cách trục a1 x a2 = 150x200 mm ta có trọng lượng Q = 300 kg Dựa vào trọng lượng Q ta tra bảng 18-3a [1] ta có thơng số kích thước bulong sau: Bảng 6.6: Thơng số kích thước vít vịng Ren d d1 d2 M20 72 40 d3 16 d4 40 d5 28 h h1 35 14 h2 l≥ 38 f b c 19 2,5 x r r1 r2 Hình 6.6 Hình dạng vít vịng NGUYỄN MINH HOÀNG 79 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam 2.7 Vòng phớt – Vòng phớt loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng tạp chất khác xâm nhập vào ổ Những chất làm ổ chóng bị mài mịn bị han gỉ Ngồi ra, vịng phớt cịn đề phịng dầu chảy Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc nhiều vào vòng phớt – Vòng phớt dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, thay dễ dàng Tuy nhiên có nhược điểm chóng mịn ma sát lớn bề mặt trục có độ nhám cao Tra bảng 15-17 [1] ta thông số sau: Bảng 6.7: Kích thước vịng phớt Trục I II III d1 29 44 59 b1 9 D1 43 64 79 Hình 6.7: Hình dạng vịng phớt 2.8 Vòng chắn dầu – Để ngăn cách mỡ phận ổ với dầu hộp thường dùng vịng chắn dầu Kích thước vịng chắn dầu chọn hình 6.8 Kích thước b lấy theo kết cấu, a = ( 6÷ 9), t = (2÷ 3).Vịng gồm từ đến rãnh tiết diện hình tam giác Khe hở vỏ (hoặc ống lót) với mặt ngồi vịng ren lấy khoảng 0.4 mm Bảng 6.8: Kích thước vòng chắn dầu Trục I II III d1 30 45 60 d2 62 80 90 b 8 k 23 18 18,5 a 6 L1 6,5 10,5 Hình 6.8: Hình dạng vịng chắn dầu NGUYỄN MINH HOÀNG 80 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Dung sai lắp ghép Căn vào yêu cầu làm việc chi tiết hộp giảm tốc, ta chọn kiểu lắp ghép sau: 3.1 Lắp ghép bánh trục – Bánh lắp lên trục chịu tải vừa, tải trọng thay đổi, va đập nhẹ, ta chọn kiểu lắp ghép H7/k6 3.2 Dung sai ổ lăn – Vòng ổ lăn chịu tải tuần hoàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vịng ổ khơng trượt bề mặt trục làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dơi, tạo điều kiện mịn ổ (trong q trình làm việc quay làm mịn đều) – Vịng ngồi ổ lăn khơng quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ Để ổ di chuển dọc trục nhiệt đô tăng trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7 3.3 Lắp ghép then – Theo chiều rộng ghép có độ hở, chọn kiểu lắp trục H9 kiểu lắp bạc D10 3.4 Bảng dung sai lắp gép Bảng 6.9: Bảng dung sai lắp ghép trục với bánh Chi tiết Bánh Bánh Bánh Bánh Kích thước (mm) Mối lắp 34 50 50 65 H7/k6 H7/k6 H7/k6 H7/k6 Sai lệch giới hạn (μm) ES EI +25 +25 +25 +30 Sai lệch giới hạn (μm) es ei +18 +2 +18 +2 +18 +2 +21 +2 Bảng 6.10: Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn Chi tiết Trục I Trục II Trục III Kích thước (mm) Mối lắp 30 45 60 H7/k6 H7/k6 H7/k6 NGUYỄN MINH HOÀNG Sai lệch giới hạn (μm) ES EI +25 +25 +30 Sai lệch giới hạn (μm) es ei +18 +2 +18 +2 +21 +2 81 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Bảng 6.11: Bảng dung sai lắp ghép then Kích thước tiết diện then bxh 8x7 10x8 14x9 16x10 18x11 Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Trên trục Trên bạc H9 D10 + 0,098 + 0,036 + 0,04 + 0,098 + 0,036 + 0,04 + 0,12 + 0,043 + 0,05 + 0,12 + 0,043 + 0,05 + 0,149 + 0,052 + 0,065 NGUYỄN MINH HOÀNG Chiều sâu rãnh then t1 t2 3,3 5,5 3,8 4,3 4,4 82 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 08/2021 GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí (Tập 1,2), NXB Giáo Dục, 2006 Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (tập 1&2), NXB Giáo Dục Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2004 Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập Chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2008 NGUYỄN MINH HOÀNG 83 ... HỌC: CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hoàng MSSV: 18058961 Ngày nộp: 28/08/2021 Tên đề tài: Đề số 01: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Sơ đồ động hệ thống dẫn động xích tải Hệ thống. .. thiết kế chi tiết máy hệ thống truyền động khí, để từ có cách nhìn hệ thống sản xuất, chi tiết máy Trong phạm vi đồ án, kiến thức từ môn sở như: Cơ kỹ thuật, Sức Bền Vật Liệu, Nguyên Lý Chi Tiết. .. ngày làm việc ca, ca làm việc Sơ đồ tải trọng hình vẽ, truyền quay chi? ??u Hình 3.1: Sơ đồ tải trọng Các bước thiết kế truyền động bánh Để thiết kế truyền động bánh cần tiến hành theo bước sau đây: