Tính toán thiết kế hệ dẫn động tời kéo

Đồ án môn học Chi Tiết Máy Mục lục Trang Phần 1. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền I. Chọn động cơ 4 II. Phân phối tỷ số truyền 6 III. Xác định công xuất, momen, số vòng quay trên các trục 6 Phần 2. Thiết kế các bộ truyền I. Thiết kế bộ truyền đai 8 1. Chọn loại đai 8 2. Xác định một số thông số bộ truyền 8 3. Xác đinh tiết diện đai 9 4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dung lên trục 10 5. Thống kê các thông số bộ truyền 10 II. .Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 11 1. Chọn vật liệu 11 2. Xác định ứng xuất cho phép 11 1. Tính chọn một số thông số bộ truyền cấp nhanh 14 a. Xác định khoảng cách trục 14 b. Xác định một số thông số ăn khớp 15 c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 16 d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 18 e. Kiểm nghiệm quá tải 20 f. Các thông số bộ truyền cấp nhanh 20 4. Tính chọn một số thông số bộ truyền cấp nhanh 22 a. Xác định khoảng cách trục 22 b. Xác định một số thông số ăn khớp 23 c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 24 d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 26 e. Kiểm nghiệm quá tải 28 f. Các thông số bộ truyền cấp chậm 29 Phần 3. Tính thiết kế trục, then, ổ, khớp nối. I. Thiết kế trục 34 1. Vật liệu chế tạo trục 34 2. Thiết kế trục 34 - 2 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy 3. Kiểm nghiệm trục 43 II. Tính chọn then 48 1. Chọn then 48 2. Kiểm nghiệm mối ghép then 49 III. Tính chọn ổ 50 1. Chọn ổ lăn 51 2. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ 51 IV. Tính chọn khớp nối 52 1. Chọn nối trục vòng đàn hồi 52 2. Kiểm nghiệm đIều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt 54 Phần IV. Kết cấu vỏ hộp và các chi tiết HGT. I. Vỏ hộp giảm tốc 55 1. Vật liệu 55 2. Kết cấu và kích thớc cơ bản 55 II. Các chi tiét trong HGT 59 Phần V. Lắp gép, bôi trơn, điều chỉnh. I. Lắp gép 62 1.Xác định và chọn kiểu lắp 62 2.phơng pháp lắp ráp HGT 63 II. Bôi trơn 63 1. BôI trơn trong HGT 65 2.BôI trơn ổ lăn 66 3. Chọn chi tiết bôI trơn 66 III. Điều chỉnh 67 1. ĐIều chỉnh ăn khớp bánh răng 67 2. ĐIều chỉnh khe hở ổ lăn 68 Tài liệu tham khảo 68 - 3 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền . I- Chọn động cơ. 1-xác định công suất động cơ. T MM T2=0,3T1 T1=Tmax Tmm=1,3T1 40 15 15 1-3s T(Nmm) t Công suất cần thiết trên trục động cơ đợc xác định theo công thức: P ct = t P Trong đó: P ct là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW). P t là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW). là hiệu suất truyền động của bộ truyền. Xác định P ct : Tải trọng thay đổi theo chu kỳ nhng do thời gian làm việc tơng đối: ts = t t ck lv .100 = t tt ck 21 + .100 = 75% > 60% nên động cơ dẫn động dợc xem nh làm việc trong chế độ dài hạn với tải trọng thay đổi và P t đợc tính theo P tđ P t = P tđ P td = 2 21 2 2 02 1 2 01 tt t p t p + + P 0 : công suất trục tang lớn nhất : P 0 = 1000 . max V F - 4 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Với : F max lực kéo lớn nhất trên dây cáp ; F max = 5500 [N] V vận tốc kéo cáp ; V = 0,9 [m/s] . P 0 = 4,950 [Nmm] P 01 : Công suât trục tang trong thời gian t 1 = 15 [ph]. Do T 1 = T max nên : P 01 = P 0 = 4,940 [Nmm] P 02 : Công suất trục tang trong thời gian t 2 = 15 [ph] Do T 2 = 0,3T 1 nên : P 02 = 0,3P 01 = 1,485 [Nmm]. Thay vào CT trên ta có : P 1 = P tđ = 3,6542 [Nmm] Xác định : Hiệu suất truyền động: = D . 3 OL NBR . 2 Trong đó: D là hiệu suất của bộ truyền Đai. OL là hiệu suất của một cặp ổ lăn. BR là hiệu suất của bộ truyền HGT răng trụ 2 cấp. N là hiệu suất của khớp nối. Tra bảng 4.2/T1 ta chọn : Bộ truyền D OL BR N Hiệu suất 0,95 0,99 0,96 0,99 Thay vào công thức trên : = 0,95 . 0,99 3 . 0,96 2 . 0,99 = 0,8410 P ct = 4,3451 [kW] 2- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ. Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện. n sb = n lv . U t Trong đó : n sb : số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ n lv : số vòng quay của trục tang kéo U t : tỉ số truyền toàn bộ hệ thống Xác định n lv : n lv = ( ) pv D V /7147,53 320.141,3 9,0.60000 . .60000 == Xác định U t : - Tỉ số truyền của cơ cấu : U t = U D .U h Với : U h tỉ số truyền của đai. U D tỉ số truyền của HGT. Theo bảng 2.4/T1 chọn : U D = 2,24, bảng 3.1/T1 chọn U h = 12 U t = 26,880 - 5 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Vậy số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb = 1443,240 [v/ph] 3-Chọn quy cách động cơ. Tra bảng P.3.1 với P ct = 4,3451 [kW] và n sb = 1443,240 [v/ph] Chọn động cơ : Ký hiệu 4A112M4Y3 Công suất động cơ P đc =5,5 [kW] Vận tốc quay n đc =1425 [v/ph] 2= dn k T T II- Phân phối tỷ số truyền . 1-Tỷ số truyền U t của hệ thống dẫn động . U t = lv dc n n Thay số : U t = 7147,53 1425 = 26,5290 2- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động U t cho các bộ truyền . U t =U D .U h Chọn U h = 12 U D = h t U U = 12 5290,26 = 2,210 Từ bảng 3.1 phân phối tỉ số truyền cho các cấp bánh răng trong hộp giảm tốc : Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh U 1 = 4,32 Tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm U 2 = 2,78 III- Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục. Dựa vào công suất cần thiết P ct của động cơ và sơ đồ của hệ thống dẫn động ta tính đợc trị số công suất ,mômen và số vòng quay trên các trục. P I = P ct . kn . ôl P I = 4,3451.0,99.0,99 = 4,0866 [kw]. n I = 210,2 1425 = D dc U n = 645,092 [v/ph]. - 6 - Tỷ số Đồ án môn học Chi Tiết Máy T I = 9,55.10 6 . I I n P = 60498,39[N.mm] P II = P I . br . ôl P II = 4,0866.0,96.0,99 = 3,8839[kw]. n II = 1 U n I = 149,32[v/ph] T II = 9,55.10 6 . II II n P = 248389,73[N.mm] P III = P II . br . ôl P III =3,8839.0,96.0,99 = 3,6202[kw]. n III = 78,2 8,149326 2 = U n II = 53,714 [v/ph]. T III = 9,55.130 6 . III III n P = 656262,81 [N.mm] Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau: Trục Thông số Động cơ 1 2 3 Công suất P ( ) kw lv 4,3451 4,0866 3,8839 3,6912 Tỷ số truyền U 2,210 4,320 2,780 Số vòng quay n ( ) pv \ 1425 645,090 149,330 53,720 Mô men xoắn T(Nmm) 29119,8 60498,4 248389,7 656262,8 - 7 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phần II thiết kế các bộ truyền. I-Thiết kế bộ truyền đai. 1-Chọn loại đai. Căn cứ vào yêu cầu của bộ truyền, chon loại đai vải cao su vì các đặc tính : có độ bền mỏi và bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hởng của độ ẩm và sự thay đổi của nhiệt độ, 2-Xác định các thông số của bộ truyền . a-Đờng kính bánh đai: Bánh đai nhỏ : d 1 = (5,2 6,4). 3 0 Với T 0 là mô men xoắn trên trục động cơ : T 0 = 29.119,8 Nmm d 1 = ( 159,980 196,90 ) Theo Tiêu Chuẩn ta chọn: d 1 = 160 (mm). Bánh đai lớn: d 2 = d 1 U D .(1- ) Với là hệ số trợt của đai, với đai dẹt vải cao su = 0,01. d 2 = 350,064 Theo Tiêu Chuẩn chọn: d 2 = 355 (mm). Tỉ số truyền thực tế : U D = d 2 /[d 1 .(1- )] U D = 2,2410 Sai số % U D : %U D = 1,33% < 4% b-Khoảng cách trục: Với đai vải cao su truyền vận tốc trung bình : Khoảng cách trục : a = 2(d 1 +d 2 ) a = 1030 [mm] c-Chiều dài đai: Chiều dài đai đợc tính : L=2a+0,5(d 1 +d 2 )+ ( ) ( ) 2 1 2 4a dd Thay số ta có : L = 2878,189 [mm]. Vận tốc truyền đai : v= 60000 . 11 nd v = 11,9380 [m/s] Nghiệm số vòng chạy của đai trong l(s) : - 8 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy i = l v = 4,263 <5 thoả mãn. Tăng chiều dài đai lên: 200[mm] dể nối đai. c-Góc ôm 1 : Theo công thức góc ôm : 1 =180 o -57 o . a dd 12 1 =169,2087 o 3-Xác định tiết diện đai. a- Chiều dày đai : Để hạn chế ứng suất cuốn sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ cho đai thì : /d 1 (/d 1 ) Max Tra bảng 4.8 với đai vảI cao su : (/d 1 ) Max = 1/40 /d 1 1/40 40[mm] Trong bảng 4.1 chon loại đai :bKH-65 có 4 lớp không có lớp lót với : = 40[mm] b-chiều rộng đai: Theo công thức: b = [ ] . . F dt KF F t : Lực vòng : V P F t 1 .1000 = Với : P 1 = 4,0866[kw] ; V= 11,9380 [m/s] F t =363,972 [N] K đ : Hệ số tảI trọng động : Từ bảng 4.7/T1 với thiết bị dẫ động quay hai chiều : K đ = 1,25 + 0,1 = 1.35 (+0,1 do làm việc 2 ca) [ F ] :ứng suất cho phép . [ F ] = [ F ] o .C .C v . C o -[ F ] o : ứng suất cho phép , đợc xác định bằng thực nghiêm: - 9 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy [ F ] o = k 1 -k 2 ./d 1 ở đây sử dung bộ truyền đặt nằm ngang và đIều chỉnh định kỳ thì ứng suất ban đầu : [ F ] o = 1,8 [MPa] tra bảng 4.9/T1 ta chon đơc : k 1 = 2,5 ;k 2 = 10 Do dó : [ F ] o = 2,25 [MPa] -C : Hệ số ảnh hởng của góc ôm 1 tren bánh đai nhỏ đén khả năng kéo của đai : C = 1- l.0,03(180- 1 ) C = 0,9696 -C v : Hệ số ảnh hởng của lực ly tâm đến độ bám của đai : C v = 1- k v .(0,01v 2 -1) Với đai vảI cao su : k v = 0,04 C v = 0,9829 -C o : Hệ số ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gianvà phơng pháp căng đai. Bảng 4.12/T1 với đai thờng đặt nằm ngang chon : C o = 1 Thay các giá trị vào công thức trên ta có : [ F ] o = 2,1442 b =57,2897 Theo tiêu chuẩn bảng 4.1/T1 chọn : b =50 [mm]. c-Tiết diện đai : A = b. = 200 [mm]. d-chiều rộng đai : Tra bảng 26.16/T2 chọn đợc B = 63 [mm]. 4-Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục . a-Lực căng ban đầu: Đợc tính theo công thức : F o = 0 . b. F o = 360 [N] b-Lực tác dụng lên truc: Đợc tính theo công thức : F r =2.F 0 .sin( 1 /2 ) Với 1 =169,2087 o F r = 717,2026 [N]. - 10 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy 5-Bảng tóm tắt các thông số của bộ truyền đai . Thông số Giá trị Đờng kính bánh đai nhỏ (d 1 ,mm) 160 Đờng kính bánh đai lớn (d 2 ,mm) 355 Chiều rộng bánh đai (B, mm) 63 Chiều dàI đai (L,mm) 2878,189 Tiết diện đai(A, mm) 4ì50 Lực tác dung lên trục (F r ,mm) 717,2026 II. Thiết kế bộ truyền bánh răng trong HGT. 1-Chọn vật liệu. Để thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu ta chọn vật liệu hai bánh là nh nhau,vì ở đây tải trọng trung bình nên ta chọn vật liệu nh sau. a-Chọn vật liệu bánh nhỏ: Chọn thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn mặt răng HB 1 = 241 285 Có b1 = 850 [Mpa]. ch1 = 580 [Mpa]. b-Chọn vật liêu bánh lớn : Để tăng khả năng chạy mòn của răng ,nên nhiệt luyện bánh lớn có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15 HB. Chọn thép 45tôi cải thiện đạt độ rắn mặt răng HB 2 = 192 240 Có b2 = 750 [Mpa]. ch2 = 450[Mpa]. 2- Xác định ứng suất cho phép. ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ] và ứng suất uốn cho phép [ F ] đợc xác định theo công thức sau . [ H ] = H HLxHvrH S KKZZ 0 lim [ F ] = F FcFLxFsRF S KKKYY 0 lim . Trong đó : Z R - Hệ số xêt đến độ nhám của mặt răng làm việc. Z v - Hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng. K xH - Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng. Y R - Hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân - 11 - [...]... Chi Tiết Máy KF- Hệ số tuổi thọ khi tính về uốn KF= KF KF KFv K F- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn tra bảng 6.7/1/ trang 98 đợc K F = 1,176 KF- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, vì răng thẳng nên KF = 1 KFv- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn KFv =... , YF2 = 3,53 KF- Hệ số tuổi thọ khi tính về uốn KF= KF KF KFv K F- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn tra bảng 6.7/1/ trang 98 đợc K F = 1,176 KF- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, vì răng thẳng nên KF = 1 KFv- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn KFv =... Ys- Hệ số xét đến ảnh hởng của vật liệu đối với tập chung ứng suất KxF- Hệ số xét đến kích thớc của bánh răng ảnh hởng đến độ bền uốn KFc- Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải vì bộ truyền quay một Chiều nên KFc = 1 KHL,KFL -Hệ số tuổi thọ SH,SF- Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn 0Hlim- ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở 0Flim- ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở Khi thiết kế sơ... =0,866 3 Z = KH- Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KH.KH.KHv KH- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra bảng 6.7/T1/ với 1d = 0,8458 (tính ở trên ) tra đợc KH =1,12 KH- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với răng thẳng KH =1 KHv- Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp trị số của KHv tính theo công thức... =0,866 3 Z = KH- Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KH.KH.KHv KH- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra bảng 6.7/T1/ với 1d = 0,8458 (tính ở trên ) tra đợc KH=1,12 KH- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với răng thẳng KH=1 KHv- Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp trị số của KHv tính theo công thức... 84,364 mm mm độ mm Hệ số dịch chỉnh x d14= 235,198 X3=0 mm đờng kính chia d X4=0 d3= 84,364 mm dw d4=235,198 dw3= 84,565 mm da dw4=235,427 da3= 89,364 mm df da4= 239,198 df3= 79,656 mm Đờng kính lăn Đờng kính đỉnh răng Đờng kính chân răng df4= 230,427 - 28 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phần III thiết kế trục, then, ổ trục, khớp nối I Thiết kế trục 1 chọn vật liệu chế tạo trục Các trục thiết kế đều nằm trong... trọng động nên chu kỳ tơng đơng là: NHE = 60.c.(Ti/TMax)3.ni.ti NHE2 = 60.c.n1/u1.ti.((Ti/TMax)3 Với c, n, t lần lợt là số lần ăn khớp trong một phút, số vòng quay trong một phút, tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét Thay số tính ra ta có: NHE1 > NHO1 nên lấy hệ số tuổi thọ KHL1 = 1 NHE 2> NHO2 nên lấy hệ số tuổi thọ KHL2 = 1 NFE 1> NFO1 nên lấy hệ số tuổi thọ KFL1 = 1 NFE 2> NFO2 nên lấy hệ số... Momen xoắn trên trục bánh chủ động 3 m- môđun pháp bw- Chiều rộng vành răng - 24 - Đồ án môn học Chi Tiết Máy Y- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng 1 1 Y = = 1,7 = 0,59 (= 1,7 tính ở trên ) Y- Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, vì răng thẳng nên Y = 1 YF1,YF2- Hệ số biên dạng răng của bánh 3 và 4, tra bảng 6.18/1/ trang 109 với số răng tơng đơng Zv1= Z3 =22, Zv2= Z4=80 và hệ số dịch chỉnh x1= 0,1,... Trong đó : TII- Momen xoắn trên trục bánh chủ động 3 m- môđun pháp bw- Chiều rộng vành răng Y- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng 1 1 Y = = 1,7 = 0,59 (= 1,7 tính ở trên ) Y- Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, vì răng thẳng nên Y = 1 YF1,YF2- Hệ số biên dạng răng của bánh 3 và 4, tra bảng 6.18/1/ trang 109 với số răng tơng đơng Zv1= Z3 =22, Zv2= Z4=80 và hệ số dịch chỉnh x1= 0,1, x2=0,344 tra đợc... răng Tính lại khoảng cách trục : aw1 = m.Z t 2,5.(24 + 103) = = 158,75 [mm] 2 2 Với Zt là tổng số răng Tính lại tỷ số truyền : - 14 - trí của Đồ án môn học Chi Tiết Máy z U1= 2 Z1 = 103 = 4,291 24 +Xác định hệ số dịch chỉnh để đảm bảo aw=160 ( mm) Hệ số dịch tâm: y= Hệ số : ky= 160 aw 0,5( 24 + 103) =0,5 0,5( z1 + z 2 ) = 2,5 m 1000 y 1000.0,5 = =3,9370 zt 127 Tra bảng 6.10a/T1/ ta đợc: kx=0,1183 Hệ . 3. Tính thiết kế trục, then, ổ, khớp nối. I. Thiết kế trục 34 1. Vật liệu chế tạo trục 34 2. Thiết kế trục 34 - 2 - . quay trên các trục. Dựa vào công suất cần thiết P ct của động cơ và sơ đồ của hệ thống dẫn động ta tính đợc trị số công suất ,mômen và số vòng quay