Tính toán thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài cho hệ thống

NỘI DUNG: Tính toán thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài cho hệ thống. Thời gian làm việc Lh = 16000h, làm việc 3 ca. Công suất P= 17,5(kW), và vận tốc bộ phận công tác n= 107( vòngphút). Hệ số tải trọng và sơ đồ hệ thống hình vẽ.

Mục lục CHƯƠNG : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Công suất cần thiết trục động 1.2 Phân phối tỉ số truyền CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1 Tính tốn thiết kế truyền xích 2.1.1 Chọn loại xích 2.2 Tính kiểm nghiệm xích độ bền 2.3 Xác định lực tác dụng lên trục 11 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 11 3.1 Cặp bánh trụ nghiêng cấp chậm: 12 3.1.1 Chọn vật liệu: 12 3.1.2 Xác định ứng suất cho phép: .12 3.1.3 Xác định sơ khoảng cách trục 14 3.1.4 Xác định thông số ăn khớp 15 3.1.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 15 3.1.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn: 17 3.1.7 Kiểm nghiệm tải 19 3.2 Cặp bánh trụ nghiêng cấp nhanh: 20 3.2.1 Chọn vật liệu: 20 3.2.2 Xác định ứng suất cho phép 20 3.2.3 Xác định sơ khoảng cách trục: .22 3.2.4 Xác định thông số ăn khớp 22 3.2.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: 23 3.2.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn 25 3.2.7 Kiểm nghiệm tải 27 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN TRỤC VÀ CHỌN THEN .28 4.1 Tính trục, then 28 4.1.1 Chọn vật liệu xác định sơ đường kính trục 28 4.1.2 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 29 4.1.3 Bánh tác dụng lên trục 30 4.1.4 Lực tác dụng truyền 30 4.1.5 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính đoạn trục 31 4.1.6 Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi then 37 CHƯƠNG 5: 41 I CHỌN Ổ LĂN : 41 5.1 trục .41 5.2 TRỤC II: .43 5.3 TRỤC III: 45 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC 47 6.1 THIẾT KẾ VỎ HỘP .47 6.2 CÁC PHỤ KIỆN KHÁC .48 6.2.1 Nút thông 48 6.2.2 Que thăm dầu 49 6.2.3 Vịng móc .49 6.2.4 Chốt định vị: 49 6.2.5 Cửa thăm 50 6.2.6 Nút tháo dầu 50 6.2.7 Vòng phớt 51 6.2.8 Vòng chắn dầu .51 6.3 DUNG SAI VÀ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 52 Dung sai lắp ghép bánh trục: 52 6.3.1 Dung sai lắp ghép ổ lăn: 52 6.3.2 Dung sai lắp vòng chắn dầu trục: 52 6.3.3 Dung sai lắp ghép nắp ổ thân hộp .52 6.3.4 Dung sai lắp ghép then lên trục: 52 CHƯƠNG : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN NỘI DUNG: Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc truyền cho hệ thống Thời gian làm việc L h = 16000h, làm việc ca Công suất P= 17,5(kW), vận tốc phận cơng tác n= 107( vịng/phút) Hệ số tải trọng sơ đồ hệ thống hình vẽ 1.1 Cơng suất cần thiết trục động Theo công thức 2.8 tr 19[1], ta có: (1.1) Trong đó: : Công suất cần thiết trục đông (kW) Pt: Công suất tính tốn trục máy cơng tác (kW) : Hiệu suất truyền động • Chọn hiệu suất truyền động: Từ công thức 2.9 tr 19[1], ta có: (1.2) Với hiệu suất truyền cặp ổ hệ thống dẫn động, chọn theo bảng 2.3 • Suy hiệu suất truyền động: (1.3) Trong đó: : hiệu suất nối trục đàn hồi : hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng : : hiệu suất truyền xích ống lăn : hiệu suất ổ lăn Dựa vào bảng 2.3 tr19[1] ta chọn hiệu suất truyền =0,97, =0,98, =1 , =0,995 = (0,98)2.(0,995)3.0,97.1 = 0,918 • Tính cơng suất cần thiết: Cơng suất tính tốn: Theo cơng thức 2.12 2.14 trang 20[1], ta có: (1.4) Trong đó: : Công suất lớn công suất tác dụng lâu dài lên trục Pi : Công suất tác dụng thời gian t i, (kW) 17,5 • Suy cơng suất cần thiết: = (1.5) Trong đó: : Công suất cần thiết trục đông (kW) : Công suất tính tốn (kW) : Hiệu suất truyền động Xác định số vịng quay sơ động • Theo cơng thức 2.18 trang 21[1]: (vịng/phút) Trong đó: nsb: Số vòng quay sơ động điện, (vòng/phút) nlv: Số vịng quay trục máy cơng tác, (vịng/phút) ut : Tỉ số truyền toàn hệ thống dẫn động • Số vịng quay trục cơng tác: (vịng/phút) • Chọn sơ tỷ số hệ thống: Theo công thức 2.15 trang 21[1], ta có: (1.6) Suy ra: Trong đó: : tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh trụ cấp (8÷40) : tỷ số truyền ca b truyn xớch (2ữ5) ã S vũng quay s động cơ: (vịng/phút) Chọn động điện • Động điện có thơng số phải thỏa mãn: (vịng/phút) Theo bảng P 1.1 trang 234 [1] (kW) vòng /phút) Thỏa điều kiện 1.2 Phân phối tỉ số truyền •Xác định tỷ số truyền hệ dẫn động: Theo công thức 3.23 trang 48: (1.7) Trong đó: :số vòng quay động chọn (vòng/phút) : số vòng quay máy cơng tác (vịng/phút) Suy ra: • Dựa vào bảng 2.4 trang 21[1], ta chon sơ tỷ số truyền: =  • Tỷ số truyền bánh răng: (Áp dụng cơng thức 3.14, trang 44, [1] ) • Vậy tỷ số truyền truyền xích: Xác định cơng suất, mơmen số vịng quay trục Tính tốn cơng suất • Cơng suất trục III: • Công suất trục II: • Công suất trục I: • Cơng suất trục động cơ: Tính tốn số vịng quay trục • Số vịng quay trục I: (vịng/phút) • Số vịng quay trục II: • Số vịng quay trục III: Tính tốn mơmen xoắn trục • Momen xoắn trục động cơ: • Momen xoắn trục I: • Momen xoắn trục II: • Momen xoắn trục III: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1 Tính tốn thiết kế truyền xích Ta có thơng số để tính tốn thiết kế truyền xích: P3=18.04 (kW) 2.1.1 Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên dùng xích ống lăn 2.1.2 Xác định thơng số xích truyền - Số đĩa xích dẫn tính theo công thức: (2.1) - Số đĩa lớn, theo cơng thức 5.1 trang 80[1]: (2.2) - Cơng suất tính tốn: Theo cơng thức 5.3/81[1], ta có: Pt = P.K.Kz.Kn ≤ [P] Trong đó: (2.3) công suất tính tốn, cơng suất cần truyền, cơng suất cho phép, kW; – hệ số – hệ số vòng quay 1.1.1.1,3.1.1,45 =1,885 Với: : tính từ hệ số thành phần cho bảng 5.6 : đặt truyền xích nằm ngang nên : chọn nên : điều chỉnh đĩa xích nên : mơi trường bụi, chất lượng bôi trơn II bảng 5.7 nên : tải trọng tĩnh, làm việc êm: : làm việc ca nên Như vậy: Pt = P.K.Kz.Kn (Kw) Ta chọn lại bước xích theo cơng thức 5.5tr83[1] pd = Pt/Kđ =41.49 /2.5 = 16,6 (mm) (2.4) Trong đó: Kđ = 2.5, hệ số phân bố không tải trọng cho dãy,khi số dãy Theo bảng 5.5/81[1] Tài liệu với (vịng/phút), có bước xích thỏa mãn điều kiện bền mòn: đồng thời theo bảng 5.8/83[1], - Khoảng cách trục a: (2.5) - Theo công thức 5.12/81[1] ta có số mắt xích: (2.6) - Lấy số mắt xích chẳn =98, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức (5.13)/85[1], ta có: Để xích khơng chịu lực căng q lớn, giảm a lượng bằng: - Do đó khoảng cách trục a: - Số lần va đập xích: Theo (5.14)/85[1] , ta có: (2.7) (Theo bảng 5.9 trang 85 tài liệu) 2.2 Tính kiểm nghiệm xích độ bền - Hệ số an tồn: Theo cơng thức 5.15 trang 85[1], ta có: (2.8) Trong đó: - Tải trọng phá hỏng, khối lượng 1m xích q =7,5 (kg) (theo bảng 5.2 trang 78[1]) – hệ số tải trọng động, (tải trọng tĩnh, làm việc êm) – lực vòng, N; Với: = 3,5 (m/s) Suy ra: – lực căng lực li tâm sinh ra, N; (2.9) – Lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, N; (2.10) (Với truyền nằm ngang nghiêng góc 6mm δ1 = 0,9δ 12 mm 11 mm Trong a khoảng cách tâm a= aw1+aw2=160+160=320 mm Gân tăng cứng : Chiều dày, e Chiều cao, h Độ dốc Đường kính : Bu lơng nền, d1 Bu lơng cạnh ổ, d2 Bu lơng ghép bích nắp thân, d3 Bu lông ghép nắp ổ, d4 Bu lơng 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 ghép bulông cạnh ổ : K2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ : E2, C (k khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ) Chiều cao h Mặt đế hộp : Chiều dày : khơng có phần lồi S1 e = (0,8÷1)δ h < 58 khoảng 20 10 mm d1 = 0,04a + 10 > 12mm d2 = (0,7÷0,8)d1 d3 = (0,8÷0,9)d2 d4 = (0,6÷0,7)d2 d5 = (0,5÷0,6)d2 23 mm 16 mm 12 mm 10 mm mm S3 = (1,4÷1,8)d3 S4 = (0,9÷1)S3 K3 ≈ K2 - (3÷5)mm 16 mm 14 mm 45 mm Tra bảng 18.2[2] trang 88 - K2 = E2 + R2 + (3÷5)mm E2 ≈ 1,6d2 ; R2 ≈ 1,3d2 : C ≈ D3/2 (k ≥ 1,2d2) Phụ thuộc tâm lỗ bulông kích thước mặt tựa 48 mm 25 mm 20 mm k ≥ 20mm S1 ≈ (1,3÷1,5)d1 30 mm - có phần lồi : Dd S1 S2 Bề rộng mặt đế hộp : K1 Và q Khe hở chi tiết : Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bulông Dd = ddao khoét S1 = (1,4÷1,7)d1 S2 = (1÷1,1)d1 K1 ≈ 3d1 q ≥ K1 + 2δ 32 mm 23 mm 69 mm 93 mm Δ ≥ (1÷1,2)δ Δ1 ≥ (3÷5)δ Δ≥δ Z = (L+B)/(200÷300) L,B:Chiều dài rộng hộp 12 mm 36 mm 12 mm Bảng 6.2 Kích thước gối trục: đường kính ngồi tâm lỗ vít (bảng 18-2 trang 88 [2]) cơng thức trang 88 [2]: D3 ≈ D + 4,4d4; D2 ≈ D + (1,6 ÷ 2)d4 Trục I II III D 62 100 130 D2 75 120 150 D3 90 150 180 6.2 CÁC PHỤ KIỆN KHÁC 6.2.1 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 thông thường lắp nắp cửa thăm vị trí cao nắp hộp Hình 6.2.1 Nút thơng Bảng 5.3 Kích thước nút thông A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27x 6.2.2 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 Que thăm dầu  Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu Hình 6.2.2 Que thăm dầu 6.2.3 Vịng móc  Để nâng hay vận chuyển HGT người ta dùng vịng móc  Chiều dày S = (2 ÷ 3)δ = (2 ÷ 3).12 = 24 mm (công thức trang 90 [2])  Đường kính d = (3 ÷ 4)δ = (3 ÷ 4).12 = 36 mm (công thức trang 90 [2]) 6.2.4 Chốt định vị:  Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục 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 bu lơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ, loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng  Ta chọn chốt định vị hình cơn: Hình 6.2.4 Chốt định vị 6.2.5 Cửa thăm  Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp Trên nắp có lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5 trang 92 [2] Hình 6.2.5 Cửa thăm Bảng 5.4 Kích thước nắp quan sát A 100 B 75 A1 150 B1 100 C 125 C1 - K 87 R 12 Vít M8x22 Số lượng 6.2.6 Nút tháo dầu  Sau thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bụi bặm, hạt mài,… cần phải thay lớp dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc bịt kín nút tháo dầu Các kích thước tra bảng 18-7 trang 93 [2] Hình 5.2.6 Nút tháo dầu Bảng 5.6 Kích thước nút tháo dầu trụ d M20 x b 15 M f L 28 C 2,5 q 17,8 D 30 S 22 D0 25,4 6.2.7 Vịng phớt  Có tác dụng khơng cho dầu mỡ chảy hộp giảm tốc ngăn khơng cho bụi từ bên ngồi vào bên hộp giảm tốc Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc nhiều vào vòng phớt Vòng phớt sử dụng rộng rãi có kết cấu đơn giản, thay dễ dàng Nhưng có nhược điểm chóng mịn ma sát lớn bề mặt trục có độ nhám cao Hình 6.2.7 Vịng phớt 6.2.8 Vịng chắn dầu  Không cho dầu mỡ hộp tiếp xúc với phận ổ lăn Hình 6.2.8 Vịng chắn dầu 6.3 DUNG SAI VÀ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải chi tiết hộp giảm tốc mà ta chọn kiểu lắp ghép sau: Dung sai lắp ghép bánh trục:  Chịu tải vừa, thay đổi va đập nhẹ ta chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 6.3.1 Dung sai lắp ghép ổ lăn: Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:  Lắp vòng trục theo hệ thống lỗ, lắp vịng ngồi vào vỏ theo hệ thống trục  Để vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục lỗ hộp làm việc, chọn kiểu lắp trung gian có độ dơi cho vịng quay  Đối với vịng khơng quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở  Vì lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7 6.3.2 Dung sai lắp vòng chắn dầu trục:  Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho trình tháo lắp 6.3.3 Dung sai lắp ghép nắp ổ thân hộp  Chọn kiểu lắp lỏng H7/e8 để thuận tiện cho trình tháo lắp điều chỉnh 6.3.4 Dung sai lắp ghép then lên trục:  Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trục H9 kiểu lắp bạc D10  Theo chiều cao ta chọn kiểu lắp trục N9 kiểu lắp bạc Js9  Theo chiều dài ta chọn kiểu lắp trục P9 kiểu lắp bạc P9 Bảng 6.7 Dung sai lắp ghép Chi tiết Bánh Bánh Kích thước (mm) Mối lắp ES EI es ei Độ (μm) (μm) (μm) (μm) dôi Độ hở 50 H7/js6 +25 +9,5 -9,5 9,5 34,5 55 H7/js6 +30 +9,5 -9,5 9,5 39,5 Bánh 55 H7/js6 +30 +9,5 -9,5 9,5 39,5 Bánh 65 H7/js6 +30 +9,5 -9,5 9,5 39,5 Ổ bi đỡ chặn D Ổ vịng ngồi Trục I 85 H7 +30 - - - - Trục II 100 H7 +35 - - - - Trục III 130 H7 +40 - - - - d Ổ vòng Trục I 25 H7/k6 +25 +18 +2 18 23 Trục II 35 H7/k6 +25 +18 +2 18 23 Trục III 50 H7/k6 +30 +21 +2 21 28  Bảng 6.8 Dung sai lắp ghép then Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Chiều sâu rãnh then Kích thước tiết diện then bxh Trên trục H9 10x8 +0,043 Trên bạc Sai lệch giới Sai lệch giới hạn trục hạn bạc t1 t2 D10 +0,120 +0,2 +0,2 +0,050 +0,120 12x8 +0,043 +0,2 +0,2 +0,2 +0,2 +0,050 +0,120 16x10 +0,043 +0,050 ... CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1 Tính tốn thiết kế truyền xích Ta có thơng số để tính tốn thiết kế truyền xích: P3=18.04 (kW) 2.1.1 Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp... nắp ổ thân hộp .52 6.3.4 Dung sai lắp ghép then lên trục: 52 CHƯƠNG : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN NỘI DUNG: Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc truyền cho hệ thống Thời... Có tác dụng khơng cho dầu mỡ chảy hộp giảm tốc ngăn khơng cho bụi từ bên ngồi vào bên hộp giảm tốc Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc nhiều vào vòng phớt Vòng phớt sử dụng rộng rãi có kết cấu đơn giản,