❖ Thông số yêu cầu:
- Thời gian làm việc: ℎ = 4800 (giờ)
- Số vòng quay: 2 = 256,51 (vòng/phút)
1 = 20 = 3245,22 ( )
2 = 21 = 2681,87 ( )
- 1 = 20 = 879,76 ( ) { 2 = 21 = 618,96 ( )
• Lực hướng tâm tác dụng lên trục tại ổ lăn 1 (bên trái bánh răng trụ thẳng) và ổ lăn 2 (bên phải bánh răng trụ nghiêng).
1 = √ 1 2 + 1 2 = √3245,222 + 879,762 = 3362,35 ( ) 2 = √ 2 2 + 2 2 = √2681,872 + 618,962 = 2752,37 ( ) • Lực dọc trục: 1 = 2 = 661,83 ( ) →
• Chọn sơ bộ ổ lăn: Với ổ bi đỡ 1 dãy, cấp chính xác 0, tra bảng P2.7 trang 254-
[1] ta chọn sơ bộ ổ lăn cỡ trung với các thông số sau:
Ký hiệu ổ
307 ❖ Kiểm nghiệm khả năng tải động:
= . √
Trong đó:
- là bậc của đường cong mỏi. Với ổ bi ta có:= 3. - là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:
=
- là tải trọng quy ước (kN). Với ổ bi đỡ 1 dãy, cho bởi công thức:
= ( + ) đ
81
Với:
+ là tải trọng hướng tâm (kN).
+ là tải trọng dọc trục (kN).
+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, ta chọn= 1
+ đ là hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Tra bảng 11.3 trang 215-[1], ta đượcđ = 1,3
+ là hệ số kể đến vòng nào quay. Do vòng trong quay nên = 1
+ , là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục, chọn = 1, = 0
Thay vào công thức tải trọng quy ước tính cho ổ lăn 1 và ổ lăn 2: 1= 1,3. 1 = 1,3.3362,35 = 4371,06 ( ) 2 = 1,3. 2 = 1,3.2752,37 = 3578,08 ( ) ⇒ = 1 = 4371,06 ( ) Vậy: 3 = 4371,06. √73,87 = 18,34 ( ) < = 26,2 ( )
=> Vậy ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động ❖ Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh
Khả năng tải tĩnh 0là trị số lớn hơn trong hai trị số 0 tính bởi hai công thức sau:
{0=0 +0
0=
Trong đó, 0 và 0 là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục. Tra bảng 11.6 trang 221-[1] với ổ bi đỡ 1 dãy, ta chọn 0 = 0,6 và 0 = 0,5.
Thay số tính cho ổ 1 và ổ 2: { 01 = 0 1 +0 1 = 0,6.3362,35 + 0,5.661,83 = 2348,33 ( ) 0= 1 = 3362,35 ( ) { 02= 0 2 +0 2 = 0,6.2752,37 + 0,5.661,83 = 1982,34 ( ) 0= 2 = 2752,37 ( ) ⇒ 0 = 3362,35 ( ) = 3,4 ( ) < 0 = 17,9 ( )
Vậy ổ lăn đã chọn thỏa mãn chỉ tiêu về khả năng tải động và khả năng tải tĩnh.
82
❖ Sơ đồ kết cấu ổ lăn.
3. Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 3
❖ Thông số yêu cầu:
-Thời gian làm việc: ℎ = 4800 (giờ)
-Số vòng quay: 3 = 87,49 (vòng/phút)
❖ Đảo chiều lực khớp nối ( cùng chiều ) để tính lực tác dụng lên ổ lăn.
83
Σ = − 33 + 30 − 32 + 31 = 0 Σ = − 30 + 32− 31 = 0 Σ ( ) = − 33. 33 + 32. 32 − 31. 31 = 0 {Σ ( ) = − 32. 32 + 31. 31 = 0 Σ = −1229,95 + 30 − 3756,57 + 31 = 0 Σ = − 30 + 1367,28− 31 = 0 Σ ( ) = −1229,95.82,5 + 3756,57.59 − 31. 183 = 0 {Σ ( ) = −1367,28.59 + 31. 183 = 0 30= 4329,87( ) 30= 926,46( ) 31= 656,65( ) { 31 = 440,82( )
Xét 2 trường hợp ta thấy lực cùng chiều với 32 sẽ làm cho lực tác dụng lên ổ lăn lớn hơn vì vậy ta sẽ chọn cùng chiều với 32 để tính toán ổ lăn.
• Lực hướng tâm tác dụng lên trục tại ổ 1 (bên trái bánh răng) và ổ 2 (bên phải bánh răng) là: 1 = √ 1 2 + 1 2 = √4329,872 + 926,462 = 4427,88 ( ) 2 = √ 2 2 + 2 2 = √656,652 + 440,822 = 790,89 ( ) • Lực dọc trục: 1 = 2 = 0 Ta có min (
• Chọn sơ bộ ổ lăn: Với ổ bi đỡ 1 dãy, cấp chính xác 0, tra bảng P2.7 trang 254-
[1] ta chọn sơ bộ ổ lăn cỡ trung với các thông số sau:
Ký hiệu ổ
309
❖ Kiểm tra khả năng tải động:
= √
Trong đó:
- là bậc của đường cong mỏi. Với ổ bi, = 3.
84
-là tuổi thọ tính bằng triệu vòng:
=
-là tải trọng quy ước. Với ổ bi đỡ 1 dãy, cho bởi công thức:
= ( + ) đ
Với:
+ là tải trọng hướng tâm (kN).
+ là tải trọng dọc trục (kN).
+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, ta chọn= 1
+ đ là hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Tra bảng 11.3 trang 215-[1], ta đượcđ = 1,3
+ là hệ số kể đến vòng nào quay. Do vòng trong quay nên = 1
+ , là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục, chọn = 1, = 0. Thay vào công thức tải trọng quy ước tính cho ổ 1 và ổ 2:
1= 1,3. 1 = 1,3.4427,88 = 5756,24 ( ) 2 = 1,3. 2 = 1,3.790,89 = 1028,16 ( ) ⇒ = 1 = 5756,24 ( ) Vậy: 3 = 5756,24. √25,2 = 16,88 ( ) < = 37,8 ( )
=> Vậy ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động ❖ Kiểm tra khả năng tải tĩnh
Khả năng tải tĩnh 0là trị số lớn hơn trong hai trị số 0 tính bởi hai công thức:
{0=0 +0
0=
Trong đó,0 và0 là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục. Tra bảng 11.6 trang 221-[1] với ổ bi đỡ một dãy, ta chọn0 = 0,6 và0 = 0,5.
85
Thay số tính cho ổ 1 và ổ 2: { 01 = 0 1 +0 1 = 0,6.4427,88 + 0,5.0 = 2656,73 ( ) 0= 1 = 4427,88 ( ) { 02= 0 2 +0 2 = 0,6.790,89 + 0,5.0 = 474,54 ( ) 0= 2 = 790,89 ( ) ⇒ 0 = 4427,88 ( ) = 4,43 ( ) < 0 = 26,7 ( )
Vậy ổ lăn đã chọn thỏa mãn chỉ tiêu về khả năng tải động và khả năng tải tĩnh. ❖ Sơ đồ kết cấu ổ lăn.
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP
1. Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc. 1.1. Kết cấu vỏ hộp
Hộp giảm tốc để đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tại trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bẩn. Chi tiết cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ.
Chọn vật liệu làm hộp giảm tốc là gang xám GX15-32.
Chọn bề mặt ghép ráp và thân đi qua tâm trục song song với đáy.
86
1.2. Thiết kế vỏ hộp
Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.
Bảng 1: Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc
Tên gọi
Chiều Thân hộp δ
dày
Nắp hộp δ1
Gân Chiều dày e
tăng Chiều cao h
cứng Độ dốc Đường Bulông nền d1 kính Bulông cạnh ổ d2 Bulông ghép mặt bích nắp và thân d3 Vít ghép nắp ổ d4 Vít ghép nắp của thăm dầu d5
Mặt Chiều dày bích thân
bích hộp S3
ghép Chiều dày bích nắp
nắp và hộp S4
thân Chiều rộng bích nắp
Kích Đường kính ngoài và thước tâm lỗ vít D3, D2 gối trục Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ K2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ E2 và C (k là khóa cách từ tâm bulông đến mép lỗ) Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ Chiều cao h
Mặt đế Chiều dày khi không
hộp có phần lồi S1
Chiều dày khi có phần lồi S1, S2 và Dd
Bề rộng mặt đế K1 và q
Khe hở Giữa bánh răng với
giữa thành trong hộp
88
các chi Giữa đỉnh bánh răng
tiết lớn với đáy hộp
Giữa mặt bên của các bánh răng Số lượng bulông nền, Z
1.3. Kết cấu các chi tiết
a) Nắp ổ
D 3
D2
D4
Đường kính nắp ổ được xác định theo công thức: D3 = D + 4,4d4
D2 = D + (1,6÷2) d4
Trục 1: D2 = 74,8 ÷ 78 (mm), D3 = 97,2 (mm) Trục 2: D2 = 92,8 ÷ 96 (mm), D3 = 115,2 (mm) Trục 3: D2 = 112,8 ÷ 116 (mm), D3 = 135,2 (mm)
Kết hợp bảng 18.2 trang 88- [2] và công thức theo d4 và D của ổ lăn, ta chọn:
Vị trí D (mm)
Trục 1 Trục 2 Trục 3
b) Bánh răng
Kết cấu bánh răng 1( cặp bánh răng nghiêng) : Tên kích thước
Đường kính trong moay ơ Đường kính ngoài moay ơ Chiều dài moay ơ
Chiều dày bánh răng Chiều dày vành răng
Đường kính trong vành răng Đường kính tâm lỗ
Đường kính lỗ Chiều dày của đĩa Đường kính đỉnh răng Tên kích thước
Đường kính trong moay ơ Đường kính ngoài moay ơ Chiều dài moay ơ
Chiều dày bánh răng Chiều dày vành răng
Đường kính trong vành răng Đường kính tâm lỗ
Đường kính lỗ Chiều dày của đĩa Đường kính đỉnh răng
90
Kết cấu bánh răng 1( cặp bánh răng thẳng): Tên kích thước
Đường kính trong moay ơ Đường kính ngoài moay ơ Chiều dài moay ơ
Chiều dày bánh răng Chiều dày vành răng
Đường kính trong vành răng Đường kính tâm lỗ
Đường kính lỗ Chiều dày của đĩa Đường kính đỉnh răng
Kết cấu bánh răng 2( cặp bánh răng thẳng): Tên kích thước
Đường kính trong moay ơ Đường kính ngoài moay ơ Chiều dài moay ơ
Chiều dày bánh răng Chiều dày vành răng
Đường kính trong vành răng Đường kính tâm lỗ
Đường kính lỗ Chiều dày của đĩa Đường kính đỉnh răng
c) Vòng móc
Chiều dày vòng móc: S = (2 ÷ 3) δ = (16 ÷ 24), chọn S = 20 (mm). Đường kích: d = (3 ÷ 4) δ = (24 ÷ 32), chọn d = 25 (mm).
d) Chốt định vị
Đảm bảo vị trì tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi nắp ghép, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ
= 6( )
Chọn chốt định vị là chốt trụ {
= 1( )
= 40 ( )
91
e) Cửa thăm
Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Dựa vào bảng 18.5 trang 92-[2], ta chọn kích thước như sau:
A B
100 75
f) Nút thông hơi
Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp 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 ở vị trí cao nhất của nắp hộp. Tra bảng 18-6 ta được:
A B M27x2 15 N C E D G O M P L I R Q K A B H A 92
g) Nút tháo dầu
Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chưa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu. Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu. Tra bảng 18.7 trang 93-[2], ta được: m D 0 d b M20x2
h) Kiểm tra mức dầu
Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ:
6
i) Các chi tiết liên quan khác
Lót kín bộ phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phòng mỡ chảy ra ngoài.
93
• Vòng phớt được dùng để lót kín và là chi tiết được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao. Ta chỉ cần chọn vòng phớt cho trục vào và ra và tra bảng 15.17 trang 50-[2]. Tra theo đường kính bạc:
d d1 30 40 d b a D 2 a t a • Để ngăn cách mỡ trong bộ phận vòng chắn mỡ (dầu). Kích thước t= 2mm, a = 6mm.
ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòng chắn mỡ (dầu) cho như hình vẽ:
2. Bôi trơn hộp giảm tốc
• Chọn phương pháp bôi trơn: ngâm dầu, do bánh răng quay trong hộp giảm tốc với vận tốc vòng = 2.3 / < 12 / . • Chọn loại dầu:
-Tra bảng 18.11 trang 100-[2], với bánh răng làm bằng thép, có = 470 … 1000 , vận tốc vòng = 2.3 / được dầu có độ
nhớt 186
16 ở 50℃.
-Tra bảng 18.13 trang 101-[2] được loại dầu ô tô máy kéo AK-15.
94
• Bôi trơn ổ lăn:
Do vận tốc vòng của bánh răng = 2.3 / < 4 / nên chọn phương pháp bôi trơn bằng mỡ. Tra bảng 15.15a trang 45-[2] chọn loại mỡ
2.
3. Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai.
• Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then với bánh lớn và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịu tải vừa và va đập nhẹ.
• Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn. • Dung sai lắp bạc lót trục
Chọn kiểu lắp trung gian D8/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp • Dung sai và lắp ghép ổ lăn
Để các vòng ổ không trơn trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc cần 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 dôi hở
Chính vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ thì ta chọn H7
• Dung sai lắp ghép nắp ổ lăn
Chọn kiểu lắp H7/d11 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp • Dung sai khi lắp vòng chắn dầu
Chọn kiểu lắp trung gian D8/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp • Dung sai lắp then trên trục
Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là H9 trên bạc là D10
95
Bảng dung sai lắp then: Kích thước tiết diện then Bxh 8x7 (Trục 1) 6x6 (Trục 1) 10x8 (Trục 2) 14x9 (Trục 3) 12x8 (Trục 3) Bảng dung sai lắp ghép ổ, bạc và trục Trục Vị trí lắp Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp 1 Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục
96
Bánh răng – trục Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp 2 Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Bánh răng thẳng – trục Bánh răng nghiêng – trục Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp 3 Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục
Bánh răng – trục
97
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1)- PGS TS. Trịnh Chất-TS. Lê Văn Uyển
[2]: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 2)- PGS TS. Trịnh Chất-TS. Lê Văn Uyển
GVHD: TS. Trương Văn Thuận
GVHD: TS. Trương Văn Thuận