c. Các kích thước cơ bản của tang
4.1.2 Các phương pháp cố địn hổ trên trục và trong vỏ hộp
Để cố định ổ trên trục ta dùng phương pháp “đệm chắn mặt đầu”. Đây là phương pháp đơn giản và chắc chắn cho trường hợp trục có chịu lực dọc trục .
a. Đối với trục I:
d = D0 = 30 (mm ) Theo (bảng 8-10 TKCTM) ta có:
Đối với trục: a = 10 (mm); d2 = 5 (mm); l1min = 5 (mm); l2min = 25 (mm) Đối với đệm áp: D = 40 (mm); H = 5 (mm); d2 = 5 (mm)
Đối tấm hãm: B = 25 (mm); L = 34 (mm); bmax= 4,5 (mm);C =13 (mm); S = 0,8 (mm) Kích thước bulông theo TCVN 93-63: dren = 3 (mm); l = 25 (mm)
b. Đối với trục II:
d = D0 = 40 (mm) Theo (bảng 8-10 – TKCTM) ta có:
Đối với trục: a = 15 (mm); d2 = 5 (mm); l1min= 5 (mm); l2min = 25 (mm) Đối với đệm áp: D = 50 (mm); H = 6 (mm); d2 = 5 (mm)
Đối tấm hãm: B = 30 (mm); L = 44 (mm);bmax= 4,5 (mm);C = 17 (mm); S = 1 (mm) Kích thước bulông theo TCVN 93-63: dren = 10 (mm); l = 32 (mm)
c. Đối với trục III:
d = D0 = 60 (mm) Theo bảng 8-10 ta có:
Đối với trục: a = 20 (mm); d2 = 6 (mm); l1min= 6 (mm); l2min = 32 (mm) Đối với đệm áp: D = 70 (mm); H = 8 (mm); d2 = 6 (mm)
Đối tấm hãm: B = 35 (mm); L = 56 (mm); bmax= 5,5 (mm); C = 21 (mm); S=2,5 (mm) Kích thước bulông theo TCVN 93-63: dren = 16 (mm); l =42 (mm)
4.1.2.2 Cố định ổ trong vỏ hộp
Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tỳ của nắp ổ và vòng chắn. Khi vỏ hộp liền ta dùng vòng chắn bằng một nửa, khi vỏ hộp ghép ta dùng vòng chắn lò xo.
Vì nắp vỏ hộp ghép do đó ta dùng vòng chắn lò xo, loại này có ưu điểm là đơn giản, chắc chắn, dễ gia công lỗ. a. Đối với trục I: d = 30 (mm) Theo (bảng 8-14 TKCTM) ta có: Lỗ vỏ máy: D = 30 (mm); D2 = 31,4 (mm); m = 1,3 (mm); n = 2 (mm) Vòng hãm: DK = 32,2 (mm); D1 = 27,5 (mm); d1 = 2 (mm); S = 1,2 (mm) b = 3 (mm); R = 13 (mm); l = 8 (mm); r = 2,5 (mm)
b. Đối với trục II:
d = 40 (mm) Theo bảng (8-14 TKCTM), ta có:
Lỗ vỏ máy: D = 40 (mm); D2 = 42,5 (mm); m = 1,7 (mm); n = 2 (mm) Vòng hãm: DK = 43,5 (mm); D1 = 37,3 (mm); d1 = 2,5 (mm); S = 1,5 (mm) b = 4 (mm); R = 18 (mm); l = 15 (mm); r = 3 (mm)
c. Đối với trục III:
d = 60(mm) Theo bảng (8-14 TKCTM), ta có:
Vòng hãm: DK = 66,2 (mm); D1= 58,8 (mm); d1 = 2,5 (mm); S = 2,5 (mm) b = 5 (mm); R = 29,2 (mm); l = 18 (mm); r = 3,5 (mm)
4.1.2.3 Chọn kiểu lắp và cấu tạo chổ lắp:
a. Chọn kiểu lắp:
Tuổi thọ của ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào việc lắp ghép các vòng ổ vào trục và vỏ hộp. Kiểu lắp ổ lăn trong trục và vỏ hộp phụ thuộc vào chế dộ làm việc và dạng chịu tải của ổ, trong bộ phận lắp thì trục quay truyền tốc độ do đó vòng trong ổ lăn quay cùng với trục còn vòng ngoài thì cố định với vỏ hộp, tải trọng tác dụng lên vòng ổ lăn (lực hướng tâm trong truyền động bánh răng) không thay đổi về hướng nhờ vậy mà vòng trong của ổ chịu tải chu kỳ còn vòng ngoài chịu tải cục bộ với điều kiện ổ lăn không tháo trong quá trình sử dung. Vật liệu làm vỏ hộp làm bằng gang ,ta chọn kiểu lắp cho vòng ngoài vỏ với vỏ hộp là T2ô. Kiểu lắp vòng trong ổ là T1ô.
b. Cấu tạo chổ lắp ổ:
Các vòng ổ là những chi tiết không đủ cứng. Khi di chuyển dọc trục vòng trong của ổ có thể bị biến dạng dưới tác động của ngoại lực ngoài hoặc lực ma sát. Vì vậy để vòng trong ổ đạt vị trí chính xác cần lắp sát vào mặt tỳ của vai (gờ trục). Mặt tỳ cần thật vuông góc với đường tâm ngõng trục. Vai trục và lỗ của võ hộp hoặc của ống lót cần đủ cao để vòng ổ có thể tựa một cách ổn định.
Nắp ổ: Thường được chế tạo bằng gang CH 15-32 có loại nắp ổ nắp ổ kín và nắp ô không kín để trục lắp xuyên qua.
Nắp ổ kín: Lấy bề mặt có đường kính D làm chuẩn định tâm theo kiểu lắp L1ô
Trong thực tế nắp ổ có thể dịch chuyển một ít (0,5÷1) mm mà không ảnh hưởng đến sự làm của bộ phận ổ.
Cách làm lỗ lắp vít : Lấy cách mép lỗ một khoảng (0,8÷1) d3 với d3 là đường kính vít .
Đường kính ngoài của mặt bích : Db = D + δ = D + 4,4d3 Chiều dày bích của nắp ổ lấy bằng 0,8 chiều dày vỏ hộp . Chiều dày thành nắp lấy bằng 0,6 chiều dày vỏ hộp
Tra bảng 10-13 ta có đường kính bulông nền dn = 16 (mm), số lượng 6 con. Đường kính bulông ghép nắp ô: d3 = 0,5dn = 0,5.16 = 8 (mm)
Chiều dày vỏ hộp: δ = 0,025.A + 3 = 0,025.320 + 3 = 11 (mm) Chiều dày mặt bích: δb = 0,7.11 = 8 (mm) Chiều dày thành nắp: δn = 0,6.11 = 6,5 (mm) Các kích thước nắp ổ: Thông số Trục I Trục II Trục III D mm D1 mm D2 mm d3 mm Số lượng 72 90 130 M10 4 80 110 130 M10 4 80 110 130 M10 6
Nắp ổ không kín: có cấu tạo hoàn toàn như nắp kín nhưng chiều dày thành hộp của nắp phải thích hợp để tạo rãnh nhằm lắp phớt dầu vào ngăn kín mỡ trong ổ.
4.1.2.4 Cố định trục theo phương dọc trục
Để cố định ổ ta dùng nắp ổ và điều chỉnh khe hở ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp và thân hộp giảm tốc. Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít.
Chiều dài trục cố định được tính theo công thức: ( ) ( )
6 1 2 10 . mm 12 a l t t− =
Trong đó: a = 1 - khe hở giữa ổ và nắp, được đo khi trục không làm việc. t1 = 70o - nhiệt độ làm việc của trục
t2 = 25o - nhiệt độ làm việc của vỏ hộp
Khi trục làm việc sẽ có sự biến dạng (giãn nở) do nhiệt độ
⇒ để ổ không bị chênh khi trục biến dạng tự do trong ổ tức là tự do dịch chuyển theo sự nở dài.
4.1.2.5 Bôi trơn ổ lăn
Bôi trơn bộ phận ổ nhằm mục đích giảm ma sát giữa các chi tiết lăn, chống mòn, tạo điều kiện thoát nhiệt tốt, bảo vệ bề mặt làm việc của chi tiết không bị han gỉ, giảm tiếng ồn và bảo vệ ổ khỏi bụi bặm.
Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp. Dùng mỡ loại M có nhiệt độ làm việc (60÷100)oC, lượng mỡ chiếm 2/3 chổ trống của bộ phận ổ. Để mỡ không bị chảy ra ngoài và để ngăn không cho dầu chạy vào bộ phân ổ ta dùng vòng chặn dầu.
Lót kín bộ phận ổ nhằm mụa đích bảo vệ bộ phận ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, phoi kim loại. Để che kín các đầu trục ta dùng vòng phớt cao su loại dơn giản nhất Kích thước vòng phớt: (theo bảng 8-29 TKCTM) Trục d d1 d2 D a b So I 30 21 19 33 6 4,3 9 II 40 43 41 59 9 6,5 12 III 60 63,5 61 79 9 6,5 12 D a d b D So d2 d1 Hình 4-3
4.5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT MÁY BÔI TRƠN VÀ LẮP GHÉP HỘP GIẢM TỐC HỘP GIẢM TỐC
4.5.1 Vỏ hộp giảm tốc:
Chọn vỏ hộp đúc bằng gang, mặt ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng đi qua đường tâm các trục để việc lắp ghép dễ dàng.
Bất kỳ loại vỏ hộp nào cũng có cấu trúc như sau:
• Thành hộp
• Nẹp
• Mặt bích • Gối đỡ ổ
Hình dạng của nắp và thân hộp dược xác định chủ yếu bởi số lượng và kích thước của các bánh răng, vị trí mặt ghép và sự phân bố của trục trong hộp.
Trước khi thiết kế cấu tạo vỏ hộp chúng ta đã biết kích thước của các bánh răng và trục. Sau khi quyết định các vị trí tương đối của trục trong không gian, trên hình vẽ biểu diễn các cặp bánh răng ăn khớp với nhau.
Giữa thành trong của hộp và bánh răng cần có khe hỏ. Đối với vỏ hộp đúc bằng gang, khe hở trên lấy bằng: ∆ = 1,1.δ = 12 (mm).
Các kích thước của các phần tử cấu tạo vỏ hộp đúc bằng gang: Chiều dày thành thân hộp: δ = 0,025.A + 3 = 11 (mm)
Chiều dày thành nắp hộp: δ1 = 0,02.A + 3 = 9 (mm)
Chiều dày mặt bích dưới của thân hộp: b = 1,5.δ = 16,5 (mm) Chiều dày mặt bích trên của nắp hộp: b1 = 1,5.δ1= 13,5 (mm) Chiều dày mặt đế có phần lồi: p1 = 1,5.δ = 16,5 (mm)
p2 = 2,5.δ = 27,5 (mm) Chiều dày gân ở thân hộp: m = 1.δ = 11 (mm) Chiều dày gân ở nắp hộp: m1 = 1.δ1= 9 mm Đường kính các bulông:
- Ở cạnh ổ: d1 = 0,7.dn = 12 (mm)
- Ghép nắp ổ: d3 = 0,5.dn = 8 (mm)
- Ghép nắp cửa thăm: d4 = 0,4.dn = 6,4 (mm) (lấy d4 = 8 mm) Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ đến tâm bulông dn, d1, d2 Theo (bảng 10-10a TKCTM)
Bulông C1min C2min Do Romaxx rmax
M16 22 19 32 8 5 M12 18 15 26 5 3 M10 16 13 20 5 3 C1 = 1,2.d + 5 (mm) dn = 16 ⇒ C1 = 24 (mm) d1 = 12 ⇒ C1 = 19 (mm) d2 = 10 ⇒ C1 = 17 (mm) Hình 4-4
Để bụi bặm trong dầu đã lắng xuống đáy hộp không bị khuấy động, khe hở giữa bánh răng và đáy hộp ta chọn 5.δ = 55 (mm). d Ro Do b C2 C1 δ
4.5.2 Ghép nắp và thân hộp:
Nắp hộp và thân hộp được ghép bằng bulông. Kích thước chỗ ghép bulông như đã trình bày ở trên.
Phần vỏ hộp làm gối đỡ trục có lỗ hình trụ tròn có cấp chính xác là 2. Khi xiết bulông để ghép nắp và thân hộp có thể làm cho vị trí tương đối giữa nắp và thân bị sai lệch chút ít và có thể làm cho vòng ngoài của ổ có độ cứng thấp bị biến dạng. Đây là nguyên nhân làm cho ổ chóng hỏng. Ngoài ra mặt mút của gối đỡ cũng có thể không trùng nhau do dó nắp ổ tỳ vào vòng ngoài bị sai lệch. Để khắc phục hiện tượng này ta dùng 2 chốt định vị.
Mối ghép nắp và thân hộp được mài hoặc cạo để lắp sít, khi lắp giữa hai mặt này không dùng đệm lót (vì cần đảm bảo kiểu lắp của ổ vào vỏ hộp) mà thường tráng một lớp thủy tinh lỏng hoặc một lớp sơn đặc biệt.
Chiều dài của phần gối đỡ không những phụ thuộc vào chiều dày của thành hộp, chiều rộng của mặt bích để ghép bulông mà còn phụ thuộc vào cấu tạo của bộ phận ổ như chiều rộng ổ, chiều cao của nắp ổ, chiều rộng vòng chắn dầu khi bôi trơn ổ bằng mỡ.
Để tháo lắp khỏi thân hộp một cách dễ dàng ta dùng 2 hoặc 4 vít lắp vào nắp hộp, đầu vít tỳ vào thân. Khi tháo cần vặn vít, đầu vít sẽ tách rời nắp và thân hộp.
4.5.3 Bánh răng n×45° lm Do De Dm d δo Dl B n×45° δο Do d De Dm C r lm
Hình 4-5: Bánh răng trụ rèn Hình 4-6: Bánh răng trụ đúc đĩa thẳng
Các thông số của bánh răng: đường kính, chiều rộng, môdun, số răng...được xác định khi tính sức bền của bộ truyền. Dưới đây chỉ xem xét các vấn đề có liên quan đến cấu tạo của chúng.
Bánh răng gồm có 3 phần: vành răng, mayơ và đĩa hoặc nan hoa để nối liền vành răng và mayơ
Vành răng chịu tải trực tiếp do răng truyền đến, vì vậy cần đủ bền. Mặc khác vành răng cũng cần đủ dẻo để có thể biến dạng một ít dưới tác động của tải trọng và nhờ đó tải trọng phân bố đều theo chiều dài răng.
Mayơ lắp vào trục và truyền moment xoắn từ trục đến bánh răng và ngược lại. Để vị trí bánh răng trên trục không bị sai lệch và chiều dài mayơ lớn hơn chiều dài then ta lấy chiều dài mayơ là lm = 1,5.d (d là đường kính trục lắp bánh răng). Đường kính ngoài của mayơ dm = 1,6.d.
a. Bánh răng 1:
Ta chọn bánh răng trụ rèn có các thông số sau: Đường kính trong lắp trục: d = 36 (mm)
Đường kính ngoài của mayơ: Dm = 1,6.d = 62 (mm) Chiều dài mayơ: lm = 2d = 72 (mm)
δo = 4mn = 4×2 = 8 (mm) n = 0,5mn = 0,5×2 = 1 (mm) Vì De1 nhỏ nên ta không làm lỗ.
b. Bánh răng 2:
Ta chọn bánh răng trụ đúc đĩa thẳng có các thông số sau: Đường kính trong lắp trục: d = 62 (mm)
Đường kính ngoài của mayơ: Dm = 1,6d = 99 (mm) Chiều dài mayơ: lm = 1,6d = 99 (mm)
δo = 4mn = 4×3 = 12 (mm) n = 0,5mn = 0,5×2 = 1 (mm) C = 0,2B = 0,2×60 = 12 (mm) Dl = 0,5(Do+ Dm) = 135(mm)
dl = 25 (mm)
4.5.4 Bánh vít
Góc ăn khớp: α =20o
Góc vít: λ ≈10 18'o
Khoảng cách trục A=105,75(mm)
Đường kính vòng chia (vòng lăn) của trục vít: dc1=49,5(mm) Đường kính vòng đỉnh của trục vít: De1 =58,5(mm) Đường kính vòng chân ren trục vít: Di1 =38,7(mm)
4.5.5 Trục vít
Đường kính vòng chia (vòng lăn) của trục vít: dc1=49,5(mm) Đường kính vòng đỉnh của trục vít: De1 =58,5(mm) Đường kính vòng chân ren trục vít: Di1 =38,7(mm)
Chiều dài phần có ren của trục vít: L=85(mm)
4.5.6 Những vấn đề khác của cấu tạo vỏ hộp4.5.6.1 Bulông vòng 4.5.6.1 Bulông vòng
Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc ta lắp các bulông vòng trên nắp hoặc làm vòng móc. Vòng móc có thể làm trên nắp hoặc trên thân hộp.
Đường kính d và chiều dày s của vòng móc được chọn d = s = 2.δ = 22 (mm). Bảng 10-11a cho ta chọn kích thước bulông vòng theo khối lượng hộp giảm tốc ở bảng 10-11b: Bulông vòng M12 có các thông số sau:
d d1 d2 d3 d4 h h1 h2 l f c
Hình 4-6
Để quan sát các chi tiết máy trong hộp và rót dầu vào hộp, trên đỉnh nắp hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm đậy lại bằng nắp, kích thước nắp cửa thăm chọn theo bảng 10-12. Trên nắp có gắn lưới lọc dầu.
Để có định hộp giảm tốc trên bệ máy, ở thân hộp có làm chân đế. Mặt chân đế không làm phẳng mà làm 2 dãy lồi song song hoặc những phần lồi nhỏ nhằm giảm tiêu hao vật liệu, giảm thời gian gia công và tạo khả năng lưu thông không khí qua đáy hộp để thoát nhiệt tốt hơn.
Mặt chân đế mặc dầu đã làm dày hơn thành hộp nhưng khi vận chuyển có thể làm đế bị gãy, hơn nữa do sự khác nhau về tiết diện phôi đúc có thể xảy ra những khuyết tật như rỗ khí, rạn nức...Vì vậy để tăng độ cứng của đế và của vỏ hộp nên làm thêm các đường gân.
Thân hộp chứa dầu để bôi trơn. Sau một thời gian làm việc, dầu bị bẩn (do bụi bặm hoặc mòn) hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ ta làm ở đáy hộp một lỗ tháo dầu, lúc bình thường lỗ được đậy kín bằng nút tháo dầu. Đáy hộp làm nghiêng 2o về phía lỗ tháo dầu và ngay chỗ lỗ tháo dầu làm lõm xuống một ít. Theo bảng 10-14 ta có kích thước nút tháo dầu:
120° d3 h2 d d d4 c f h d2 d1 h1 l
d b m a f L e q D1 D s l
M16×15 12 8 3 3 23 2 13,8 16 26 17 19,6
Hình 4-7
4.5.7 Bôi trơn hộp giảm tốc4.5.7.1 Bôi trơn bộ phận ổ 4.5.7.1 Bôi trơn bộ phận ổ
Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ vì vận tốc của bộ truyền bánh răng thấp, không thể dùng phương pháp phun tóe dầu để hút dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ. Có thể dùng mỡ loại M có nhiệt độ làm việc từ 60 ÷ 100°C và số vòng quay của ổ đạt từ 1500 ÷ 3000 vòng/phút.
Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ trống của bộ phận ổ. Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu bôi trơn vào bộ phận ổ ta dùng vòng chặn dầu.
4.5.7.2 Bôi trơn hộp giảm tốc
Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc.
Việc chọn hợp lý loại dầu, độ nhớt và hệ thống bôi trơn sẽ làm tăng tuổi thọ của các bộ truyền tức là nâng cao thời gian sử dụng máy.
Ở đây là bôi trơn bộ truyền bánh răng. Do vận tốc nhỏ nên ta chọn phương pháp ngâm các bộ truyền bánh răng trong dầu với mức thấp nhất của dầu không cao hơn 1/3 bán kính của bánh răng lớn nhất.
Hmin = 55 + 1/3×247 = 137 (mm).
Theo (bảng 10-20 TKCTM), ta chọn loại dầu AK-20.
D a e f b L S D1 l d q m
4.6 CHỌN KIỂU LẮP VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP
Hệ thống lắp ghép: Có 3 loại mối ghép + Mối ghép có độ hở
+ Mối ghép trung gian + Mối ghép có độ dôi
4.6.1 Ghép có độ hở
Ghép có độ hở thì trục và lỗ có chuyển động tương đối đối với nhau để bôi trơn, yêu cầu nở vì nhiệt là bằng nhau, nhiệt độ lắp bằng nhiệt độ làm việc.
Độ hở: S = D - d
Độ hở lớn nhất: Smax = Dmax - dmin Độ hở nhỏ nhất: Smin = Dmin - dmax Độ hở trung bình: 2 min max S S Stb = +
Dung sai lắp ghép: Smax - Smin = (ES - is)(IS - es)