Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt có dạng sau đây:
σd = 2T
dlt(h − t1) ≤ [𝜎𝑑]
τc = 2T
dltb≤ [𝜏𝑐]
Trong đó:
σd và τc - ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán, MPa; d – đường kính trục, mm, xác định được khi tính trục; T – moment xoắn trên trục, Nmm;
[𝜎𝑑] - ứng suất dập cho phép, MPa, trị số cho trong bảng 9.5;
[𝜏𝑐] - ứng suất cắt cho phép, MPa
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 44 d lt b x h t1 T σd τc 28 37,8 8 x 7 4 11870 7,47 2,8 28 22 29,7 6 x 6 3,5 23740 29,07 12,1 34 45,9 10 x 8 5 35110 15 4,5 38 51,3 10 x 8 5 35110 12 3,6 34 45 60,75 14 x 9 5,5 175572 36,7 9,17 30 40,5 8 x 7 4 175572 96,34 36,13
Theo bảng 9.5, với tải va đạp nhẹ :
[𝜎𝑑] = 100 𝑀𝑃𝑎
[𝜏𝑐] = 40 … 60 𝑀𝑃𝑎
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 45
CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN Ổ LĂN
6.1 CHỌN LOẠI Ổ LĂN
Trục I :
Chọn ổ bi đỡ một dãy, chịu được lực hướng tâm, đồng thời chịu được lực dọc trục không lớn, cho phép vòng ổ nghiêng dưới ¼ độ, làm việc với số vòng quay cao, giá thành ổ thấp nhất.
Trục II :
Chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ để chịu lực hướng tâm là chủ yếu nhưng có thể tiếp nhận lực dọc trục 2 phía khá nhỏ (kiểu 42000)
Trục III :
Chọn ổ bi đỡ một dãy, chịu được lực hướng tâm, đồng thời chịu được lực dọc trục không lớn, cho phép vòng ổ nghiêng dưới ¼ độ, làm việc với số vòng quay cao, giá thành ổ thấp nhất.
6.2 Chọn ổ theo khả năng tải động
Trục I :
Khả năng tải động 𝐶𝑑 được tính theo công thức :
𝐶𝑑 = 𝑄𝐸𝑚√𝐿
Trong đó :
𝑄𝐸 – tải trọng tương đương khi tải trọng thay đổi
𝑄𝐸 = √∑ 𝑄𝑖𝑚𝐿𝑖
∑ 𝐿𝑖
𝑚 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó :
Q – tải trọng quy ước, KN ;
L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay ;
m – bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, m = 3 đối với ổ bi. Gọi Lh là tuổi thọ của ổ tính bằng giò thì :
𝐿ℎ =10
6𝐿 60𝑛
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 46
𝐿 = 60𝑛𝐿ℎ
106 = 1963 (𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔)
Với : 𝐿ℎ = 23040 𝑔𝑖ờ n =1420 vòng / phút Xác định tải trọng quy ước :
Dối với ổ bi đỡ :
𝑄 = (𝑋𝑉𝐹𝑟+ 𝑌𝐹𝑎)𝑘𝑡𝑘𝑑
Vì trên đầu trục có lắp nối trục vòng đàn hồi nên cần chọn chiều của Fr ngược với chiều đã dùng khi tính trục tức là cùng chiều với lực. Khi đó phản lực trong mặt phẳng
Cân bằng lực tại gối A theo phương x:
RDx =401,7 × 49,5 + 401,7 × 167,3 + 202,9 × 283,3
216,8 = 666,84 (𝑁)
RAx = 2𝐹𝑡1− 𝑅𝐷𝑥+ 𝐹𝑟 = 339,46 (𝑁)
Trong khi đó theo đầu bài phản lực tại gối đỡ khi tính trục là :
RDx =401,7 × 49,5 + 401,7 × 167,3 − 202,9 × 283,3
216,8 = 136,56 (𝑁)
RAx = 2𝐹𝑡1− 𝑅𝐷𝑥− 𝐹𝑟 = 463,94 (𝑁)
Lực tại gối A theo phương y:
RDy = 174,58 (𝑁) RAy = 174,58 (𝑁)
Vậy ta tiến hành tính kiểm nghiệm tại ổ chịu tải lớn hơn với Fr ngược với chiều đã dung.
𝐹𝑟 = √666,842+ 174,582 = 689,31 (𝑁)
Theo công thức với 𝐹𝑎 = 0, tải trọng quy ước:
𝑄 = 𝑋𝑉𝐹𝑟𝑘𝑡𝑘𝑑 = 1 × 1 × 689,31 × 1 × 1,2 = 827,172𝑁
Trong đó đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm X =1 ; V =1 ( vòng trong quay) ;
𝑘𝑡 = 1 nhiệt độ 𝑡 ≤ 100℃ ; 𝑘𝑑 = 1,2 tải trọng va đập nhẹ. Tải trọng động tương đương
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 47 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
𝑄𝐸 = √∑ 𝑄𝑖𝑚𝐿𝑖
∑ 𝐿𝑖
𝑚
= 827,172√13 3× 0,6 + 0,63× 0,12 + 0,23× 0,28= 708,41 𝑁
Theo khả năng tải động của ổ :
𝐶𝑑 = 𝑄𝐸𝑚√𝐿 = 708,41 × √19633 = 8870 𝑁 Với d = 25 mm ta chọn ổ 205 vơi𝐶𝑑 ≤ [𝐶] = 11 𝑘𝑁 Ký hiệu d, mm D, mm B, mm r, mm D bi, mm C, kN Co, kN 205 25 52 15 1,5 7,94 11 7,09
Kiểm nghiệm khả năng tải ổ :
Với 𝐹𝑎 = 0 , 𝑄0 = 𝑋0𝐹𝑟 = 0,6 × 689,31 = 413,586 𝑁 với 𝑋0 = 0,6 bảng 11.6
Như vậy 𝑄0 < 𝐹𝑟0 = 689,31 nên 𝑄0 = 689,31 𝑁
Vậy 𝑄0 = 0,68931 𝑘𝑁 < 𝐶0 = 7,09 𝑘𝑁
Trục II :
𝐿 =60𝑛𝐿ℎ
106 = 637,34 (𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔)
Với : 𝐿ℎ = 23040 𝑔𝑖ờ n =461,04 vòng / phút Xác định tải trọng quy ước :
Dối với ổ đũa :
𝑄 = (𝑋𝑉𝐹𝑟+ 𝑌𝐹𝑎)𝑘𝑡𝑘𝑑 Lực hướng tâm : REy = 173,15 (𝑁) RAy = 173,15 (𝑁) REx= 1357,084(𝑁) RAx= 1357,084(𝑁)
Vậy ta tiến hành tính kiểm nghiệm tại ổ chịu tải lớn hơn với:
𝐹𝑟 = √173,152+ 1357,0842 = 1364 (𝑁)
Theo công thức với 𝐹𝑎 = 0, tải trọng quy ước:
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 48
Trong đó đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm X =1 ; V =1 ( vòng trong quay) ;
𝑘𝑡 = 1 nhiệt độ 𝑡 ≤ 100℃ ; 𝑘𝑑 = 1,2 tải trọng va đập nhẹ. Tải trọng động tương đương
𝑄𝐸 = √∑ 𝑄𝑖𝑚𝐿𝑖
∑ 𝐿𝑖
𝑚
= 1636,810/3√110/3× 0,6 + 0,610/3× 0,12 + 0,210/3× 0,28
= 1420,3 𝑁
Theo khả năng tải động của ổ :
𝐶𝑑 = 𝑄𝐸𝑚√𝐿 = 1420,3 × 10/3√637,34= 9855,8 𝑁 Với d = 30 mm ta chọn ổ 2206 vơi𝐶𝑑 ≤ [𝐶] = 17,3 𝑘𝑁 Ký hiệu d, mm D, mm B, mm r1, mm r2,mm D bi, mm C, kN Co, kN 2206 30 62 16 1,5 1 7,5 17,3 11,4
Kiểm nghiệm khả năng tải ổ : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với 𝐹𝑎 = 0 , 𝑄0 = 𝑋0𝐹𝑟 = 0,6 × 1364 = 818,4 𝑁 với 𝑋0 = 0,6 bảng 11.6
Như vậy 𝑄0 < 𝐹𝑟0 = 818,4 nên 𝑄0 = 818,4 𝑁
Vậy 𝑄0 = 0,8184 𝑘𝑁 < 𝐶0 = 11,4 𝑘𝑁 Trục III : 𝐿ℎ =10 6𝐿 60𝑛 𝐿 =60𝑛𝐿ℎ 106 = 245 (𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔) Với : 𝐿ℎ = 23040 𝑔𝑖ờ n =177,323 vòng / phút Xác định tải trọng quy ước :
Dối với ổ bi đỡ :
𝑄 = (𝑋𝑉𝐹𝑟+ 𝑌𝐹𝑎)𝑘𝑡𝑘𝑑
Lực tại gối theo phương y:
RDy= 977,8 (𝑁) RBy= 2276,483 (𝑁)
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 49
Lực tại gối theo phương x:
RDx = 955,384 (𝑁) RBx= 955,384 (𝑁)
Vậy ta tiến hành tính kiểm nghiệm tại ổ chịu tải lớn hơn với Fr ngược với chiều đã dung.
𝐹𝑟 = √2276,4832+ 955,3842 = 2468,83 (𝑁)
Theo công thức với 𝐹𝑎 = 0, tải trọng quy ước:
𝑄 = 𝑋𝑉𝐹𝑟𝑘𝑡𝑘𝑑 = 1 × 1 × 2468,83 × 1 × 1,2 = 2962,6𝑁
Trong đó đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm X =1 ; V =1 ( vòng trong quay) ;
𝑘𝑡 = 1 nhiệt độ 𝑡 ≤ 100℃ ; 𝑘𝑑 = 1,2 tải trọng va đập nhẹ. Tải trọng động tương đương
𝑄𝐸 = √∑ 𝑄𝑖𝑚𝐿𝑖
∑ 𝐿𝑖
𝑚
= 2962,6√13 3× 0,6 + 0,63× 0,12 + 0,23× 0,28 = 2537,25 𝑁
Theo khả năng tải động của ổ :
𝐶𝑑 = 𝑄𝐸𝑚√𝐿 = 2537,25 × √2453 = 15876,4 𝑁 Với d = 35 mm ta chọn ổ 207 vơi𝐶𝑑 ≤ [𝐶] = 20,1 𝑘𝑁 Ký hiệu d, mm D, mm B, mm r, mm D bi, mm C, kN Co, kN 207 35 75 17 2 11,11 20,1 13,9
Kiểm nghiệm khả năng tải ổ :
Với 𝐹𝑎 = 0 , 𝑄0 = 𝑋0𝐹𝑟 = 0,6 × 2468,83 = 1481,3 𝑁 với 𝑋0 = 0,6 bảng 11.6
Như vậy 𝑄0 < 𝐹𝑟0 = 2468,83 nên 𝑄0 = 2468,83 𝑁
Vậy 𝑄0 = 2,46883 𝑘𝑁 < 𝐶0 = 13,9𝑘𝑁
6.3 Tính Toán Nối Trục Vòng Dàn Hồi
- Moment xoắn : T = 23740,493 N.mm - Đường kính trục động cơ : d đc = 28 mm - Đường kính trục đầu: d = 22 mm.
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 50
-Kích thước nối trục đàn hồi: T, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nm
d D dm L l d1 D0 Z nmax B B1 l1 D3 l2
63,0 28 100 50 124 60 48 71 6 5700 4 28 21 20 20
- Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:
T,Nm dc d1 D2 l l1 l2 l3 h
63 10 M8 15 42 20 10 15 1.5
-Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:
σd = 2𝑘𝑇 𝑍. 𝐷0. 𝑑𝑐. 𝑙3 = 2 × 2 × 23740,493 6 × 71 × 10 × 15 = 1,49 < [σ]d = (2 ÷ 4) MPa σu = 𝑘𝑇𝑙0 0,1. 𝑑𝑐3𝑍. 𝐷0 = 2 × 23740,493 × 25 0,1 × 103× 6 × 71 = 27,86 < [σ]u = (60 ÷ 80) MPa Với:l0 = l1 +0,5.l2 = 20+0,5.10 = 25 mm, k = 2 : hệ số chế độ làm việc. Vậy vòng đàn hồi và chốt thỏa điều kiện bền
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 51
CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ THÂN MÁY VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC
7.1 Thiết kế vỏ hộp 7.1.1 Chọn vật liệu 7.1.1 Chọn vật liệu
Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đế, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi
Ta chọn vật liệu là gang xám GX-1532
Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua các trục để lắp các chi tiết thuận tiện và dễ dàng hơn
Bề mặt lắp nắp và thân được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít, khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặc biệt
Mặt đáy lỗ dốc về phía lỗ tháo dầu từ 10…30 và ngay tại chỗ tháo dầu lõm xuống
7.1.2 Kết cấu hộp giảm tốc Chiều dày hộp : Chiều dày hộp : Thân hộp : 𝛿 = 0,03a + 3 = 0,03.132 + 3 = 6,96 mm > 6 mm Ta chọn 𝛿 = 7 mm Nắp hộp 𝛿1 : 𝛿1 = 0,9𝛿 = 0,9.7 = 6,3 mm Ta chọn 𝛿1 = 6,5 mm Gân tăng cứng : Chiều dày e : (0,8÷1). 𝛿 = (0,8÷1). 7 = 5,6÷7 mm Ta chọn e = 6 mm Chiều cao h : h < 5𝛿 = 5.7 = 35 mm Ta chọn h = 30 mm Độ dốc : khoảng 20 Đường kính : Bulông nền 𝑑1 : 𝑑1 > 0,04a + 10 = 0,04.132 + 10 = 15 > 12 mm Chọn 𝑑1 = 16 mm (M16) Bulông cạnh ổ : 𝑑2 = (0,7÷0,8) 𝑑1 ,ta chọn 𝑑2 = 12 mm (M12)
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 52
Vít ghép nắp : 𝑑4 = (0,6÷0,7) 𝑑2 ,ta chọn 𝑑4 = 8 mm (M8)
Vít ghép nắp cửa thăm :𝑑5 = (0,5÷0,6) 𝑑2 ,ta chọn 𝑑5 = 6 mm (M6)
Mặt bích ghép nắp và thân :
Chiều dày bích thân hộp : 𝑆3 = (1,4÷1,8) 𝑑3 ,ta chọn 𝑆3 = 16 mm Chiều dày bích nắp hộp : 𝑆4 = (0,9÷1) 𝑆3 ,ta chọn 𝑆4 = 15 mm Bề rộng nắp bích và thân : 𝐾3 = 𝐾2 - (3÷5) = 38 – 4 = 34 mm Với : 𝐾2 = 𝐸2 + 𝑅2 + (3÷5) = 19+15 + 4 = 38 mm 𝐸2 = 1,6𝑑2 = 1,6.12 = 19,2 mm ,ta chọn 𝐸2 = 19 mm 𝑅2 = 1,3𝑑2 = 1,3.12 = 15,6 mm ,ta chọn 𝑅2 = 15 mm Kích thước gối trục : Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ : 𝐾2 = 38 mm Tâm lỗ bulông cạnh ổ : 𝐸2 = 19 mm C = 𝐷3 2
k là khoảng cách từ tâm bu lông đến nắp lỗ phải đảm bảo k > 1,2𝑑2 = 14,4 mm Chiều cao h : xác định theo kết cấu ,phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thước mặt
tựa Trục I : Đường kính ngoài : 𝐷3 = 80 mm Đường kính tâm lỗ vít : 𝐷2 = 65 mm Trục II : Đường kính ngoài : 𝐷3 = 90 mm Đường kính tâm lỗ vít : 𝐷2 = 75 mm Trục III : Đường kính ngoài : 𝐷3 = 115 mm Đường kính tâm lỗ vít : 𝐷2 = 90 mm Mặt đế hộp :
Chiều dày khi không có phần lồi 𝑆1= (1,3÷1,5) 𝑑1 ,ta chọn 𝑆1 = 24 mm Chiều dày khi có phần lồi : 𝐷𝑑: xác định theo đường kính dao khoét 𝑆1= (1,4÷1,7) 𝑑1 ,ta chọn 𝑆1 = 25 mm 𝑆2= (1÷1,1) 𝑑1 ,ta chọn 𝑆1 = 13 mm
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 53
Bề rộng mặt đế hộp : 𝐾1= 3𝑑1 = 36 mm
q ≥𝐾1 + 2𝛿 = 36 + 2.7 = 50 mm
Khe hở giữa các chi tiết :
Giữa bánh răng với thành trong hộp : ∆≥ (1÷1,1) 𝛿 ,ta chọn ∆ = 8 mm Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp : ∆1≥ (3÷5) 𝛿 ,ta chọn ∆1 = 30 mm Giữa mặt bên các bánh răng với nhau : ∆2≥𝛿 ,ta chọn ∆2 = 7 mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số lượng bulông nền :
Z = (L + B)/(200÷300) = (483+ 273)/(200÷300) = 3,78 ta chọn Z = 4,ta chọn sơ bộ chiều dài và rộng của hộp giảm tốc là L = 500mm ,B = 300 mm
7.2 Một số chi tiết khác 7.2.1 Cửa thăm 7.2.1 Cửa thăm
Để kiểm tra, quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có lắp cửa thăm. Dựa vào bảng 18.5 trang 92[2] ,ta chọn kích thước của cửa thăm như hình vẽ:
A B 𝑨𝟏 𝑩𝟏 C 𝑪𝟏 K R Vít Số
lượng
100 75 150 100 125 - 87 12 M8x22 4
7.2.2 Nút thông hơi
Khi làm việc nhiệt độ tronghộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi. Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm hoặc vị trí cao nhất của nắp hộp. Theo bảng 18.6 trang 93 [2] ta chọn
A B C D E G H I K L
M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10
M N O P Q R S
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 54
7.2.3 Nút tháo dầu
Sau 1 thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn hoặc bị biến chất, do đó phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu. Lúc làm việc lỗ được bít kín bằng nút tháo dầu. Dựa vào bảng 18.7 trang 93 [2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước như hình vẽ:
d b m f L c q D S 𝑫𝟎
M16x1.5 12 8 3 23 2 13.8 26 17 19,6
7.2.4 Chốt định vị
Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục. Lỗ trụ lắp ở trên nắp và thân hộp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ có chốt định vị khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 55
CHƯƠNG 8 :
CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 8.1 Bôi trơn hộp giảm tốc
8.1.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc
Do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v < 12m/s nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu.Với vận tốc vòng của bánh răng nghiêng v = 5,59 m/s và bánh răng trụ v = 2,58 m/s, tra bảng 18-11 trang 100 [2] ta được độ nhớt là 57)
8 Với tử số chỉ độ nhớt Centistoc, mẫu số chỉ độ nhớt Engle, trong ngoặc chỉ độ nhớt tương ứng ở 1000C, bên ngoài tương ứng 500C
Theo bảng 18-13 trang 103 [2] ta chọn được loại dầu bôi trơn là tuabin 57
8.1.2 Bôi trơn ngoài hộp
Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị che đậy, hay bị bụi bặm bám vào, ta chọn bôi trơn định kì bằng mỡ.
8.2 Dung sai các mối lắp
8.2.1 Chọn dung sai lắp ghép (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dựa vào kết cấu và yêu cầu làm việc, chế đọ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp như sau :
Mối lắp bánh răng : chịu tải vừa, thay đổi ,va đập nhẹ ta chọn kiểu lắp trung gian theo hệ thống lỗ H7
k6 (Theo bảng 20-4 trang 121[2])
Mối lắp ổ lăn :
Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý :
Lắp vòng trong theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài theo hệ thống trục
Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay
Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở
Vậy khi lắp ổ lăn trên trục ta chọn kiểu lắp k6
Vòng trong ổ chịu tải tuần hoàn, va đập nhẹ. Để vòng ổ không bị trượt trên bề mặt trục khi làm việc ,ta chọn chế độ lắp k6, lắp trung gian có độ dôi. (Theo bảng 20- 9,10,11 trang 130,131 [2])
Nguyễn Minh Tiến: 21203825 56
Vòng ngoài không quay nên chịu tải cục bộ. Để ổ mòn đều và có thể dịch chuyển khi làm việc do nhiệt độ tăng, ta chọn kiểu lắp H7 (Theo bảng 20-9,10,11 trang 130,131 [2])
Mối lắp vòng chắn trên đầu trục : chọn kiểu lắp trung gian H7
js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp
Mối lắp bạc chắn trên trục : vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp trung gian H8
h7
Lắp nắp ổ, thân : chọn kiểu lắp H7
e8 để dễ dàng tháo lắp
Lắp then trên trục :
Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là H9
h9 và kiểu lắp trên bạc là D10