Tài liệu đồ án thiết kế trạm dẫn động cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Đề tài: THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH: MSSV: Lớp: GVHD: Nguyễn Mai Đạt 1311040068 13DCK03 Phạm Bá Khiển Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18, tháng 01, năm 2015 O GVHD: Phạm Bá Khiển MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 6 CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ............. 7 1. Sơ đồ động:.................................................................................................. 7 2. Tính toán chọn động cơ: .............................................................................. 8 2.1. Công suất của bộ phận công tác là băng tải: .............................................. 8 2.2. Tính công suất định mức và chọn động cơ: ............................................... 8 3. Phân phối tỉ số truyền: ................................................................................. 8 3.1. Tính tỉ số truyền chung: ............................................................................ 8 3.2. Số vòng quay, công suất, moment xoắn trên các trục: ............................... 9 3.3. Bảng số liệu: ........................................................................................... 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN .................................................... 10 1. Bộ truyền đai: ............................................................................................ 10 1.1. Chọn đai thang ........................................................................................ 10 1.2. Đường kính bánh đai nhỏ: ....................................................................... 11 1.3. Vận tốc dài:............................................................................................. 11 1.4. Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối: ξ = 0,01 ......................................... 11 1.5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: .............................. 11 1.6. Chiều dài tính toán của đai: ..................................................................... 11 1.7. Số vòng chạy của đai trong 1s: ................................................................ 11 1.8. Tính toán lại khoảng cách trục a: ............................................................ 12 1.9. Góc ôm đai bánh đai nhỏ: ....................................................................... 12 Đồ án chi tiết máy 2 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.10. Các hệ số sử dụng: ................................................................................ 12 1.11. Chọn loại đai:........................................................................................ 12 1.12. Số dây đai được xác định theo công thức: ............................................. 13 1.13. Lực căng đai ban đầu: ........................................................................... 13 1.14. Tù công thức: ........................................................................................ 13 1.15. Lực tác dụng lên trục: ........................................................................... 13 1.16. Ứng suất lớn nhất trong dây đai: ........................................................... 13 1.17. Tuổi thọ đai xác định theo công thức: ................................................... 14 1.18. Bề rộng bánh đai: .................................................................................. 14 2. Bánh răng côn: ........................................................................................... 14 2.1. Chọn vật liệu:.......................................................................................... 14 2.2. Xác định số chu kì làm việc tương đương NHE và hệ số tuổi thọ KL ........ 14 2.3. Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép:............................................ 15 2.4. Ứng suât uốn cho phép: .......................................................................... 15 2.5. Tỉ số truyền: ............................................................................................ 16 2.6. Đường kính vòng chia ngoài bánh dẫn: ................................................... 16 2.7. Số răng:................................................................................................... 16 2.8. Mô đun vòng chia ngoài: ........................................................................ 16 2.9. Đường kính vòng chia ngoài bánh bị dẫn: ............................................... 17 2.10.Chiều dài côn ngoài: .............................................................................. 17 2.11. Chiều rộng vành răng: ........................................................................... 17 2.12. Góc mặt côn chia: ................................................................................. 17 2.13.Đường kính vòng chia trung bình:.......................................................... 17 2.14. Vận tốc vòng:........................................................................................ 17 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TRỤC ................................................................ 17 1. Trục 1: ....................................................................................................... 17 Đồ án chi tiết máy 3 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.1. Chọn vật liệu:.......................................................................................... 17 1.2. Đường kính sơ bộ của trục: ..................................................................... 18 1.3.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: ........................................................... 18 1.4. Xác định các kích thước dọc trục ............................................................ 18 1.5. Vẽ sơ đồ moment: ................................................................................... 18 1.6. Chọn then: .............................................................................................. 20 1.7.Kiểm tra độ bền then: ............................................................................... 21 1.8. Kiểm tra bền trục: ................................................................................... 21 1.9. Hệ số an toàn: ......................................................................................... 21 2. Trục II:....................................................................................................... 22 2.1. Chọn vật liệu:.......................................................................................... 22 2.2. Đường kính sơ bộ của trục: ..................................................................... 22 2.3. Tính kích thước dọc trục: ........................................................................ 22 2.4.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: ........................................................... 22 2.5. Vẽ sơ đồ moment: ................................................................................... 22 2.6. Chọn then: .............................................................................................. 24 2.7. Kiểm tra độ bền then: .............................................................................. 25 2.8. Kiểm tra bền trục: ................................................................................... 25 2.9. Hệ số an toàn: ......................................................................................... 25 CHƯƠNG 4: CHỌN KHỚP NỐI .................................................................. 26 1. Chọn khớp nối: .......................................................................................... 26 2. Kiểm nghiệm độ bền khớp nối: .................................................................. 26 2.1. Kiểm nghiệm độ bền uốn theo công thức: ............................................... 26 2.Kiểm tra độ bền dập giữa chốt và vòng cao su: ........................................... 26 3. Thiết kế gối đỡ trục: ................................................................................... 27 3.1.Gối đỡ trục 1: ........................................................................................... 27 Đồ án chi tiết máy 4 GVHD: Phạm Bá Khiển 3.2. Gối đỡ trục II: ......................................................................................... 28 4. Thiết kế vỏ hộp: ......................................................................................... 29 4.1. Chiều dày: ............................................................................................... 30 4.2. Gân tăng cứng: ........................................................................................ 30 4.3. Đường kính bulong: ................................................................................ 30 4.4. Mặt bích ghép nắp và thân: ..................................................................... 30 4.5. Mặt đế hộp: ............................................................................................. 30 4.6. Khe hở giữa các chi tiết: ......................................................................... 31 4.7. Số lượng bulong nền: z = 4 ..................................................................... 31 5. Hệ thống bôi trơn: ...................................................................................... 31 5.1. Chọn dầu bôi trơn: .................................................................................. 31 5.2. Kiểm tra điều kiện bôi trơn: .................................................................... 31 6. Các chi tiết phụ: ......................................................................................... 32 6.1. Chốt định vị: ........................................................................................... 32 6.2. Chọn nút tháo dầu: .................................................................................. 32 6.3.Chọn nút thông hơi: ................................................................................. 32 6.4. Chọn bulong vòng:.................................................................................. 32 6.5. Vòng chắn dầu: ....................................................................................... 33 7. Dung sai lắp ghép: ..................................................................................... 33 KẾT LUẬN ................................................................................................... 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 35 Đồ án chi tiết máy 5 GVHD: Phạm Bá Khiển LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kĩ thuật đang phát triển rất nhanh, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả những lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên toàn thế giới. Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa. Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là cơ khí chế tạo máy vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến. công nghệ tự động hóa theo dây chuyền trong sản xuất. Nhằm thực hiện được mục tiêu đó, sinh viên chúng em luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỉ mới. Đồ án chi tiết máy 6 GVHD: Phạm Bá Khiển CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1. Sơ đồ động: 1 2 3 4 5 *** Chú thích: 1. Động cơ 2. Bộ truyền đai 3. Hộp giảm tốc 4. Khớp nối 5. Tang và băng tải Đồ án chi tiết máy 7 GVHD: Phạm Bá Khiển 2. Tính toán chọn động cơ: 2.1. Công suất của bộ phận công tác là băng tải: Ta có: 𝑃𝑐𝑡 = 𝐹𝑡 ×𝑣 1000 = 7550.1,35 1000 = 10,1925 (𝑘𝑊) Pct: công suất bộ phận công tác (kW) Ft: lực kéo băng tải v: vận tốc băng tải 2.2. Tính công suất định mức và chọn động cơ: Ta có: 𝑃𝑑𝑐 = 𝑃𝑐𝑡 𝑐ℎ Với: Pdc: công suất cần thiết của động cơ ch: hiệu suất chung hệ thống truyền động Ta có: 𝑐ℎ = 𝑐𝑡 . 𝑏𝑟 . 𝑜𝑙 . 𝑘𝑛 Chọn: => ct = 0,95: hiệu suất bộ truyền đai br = 0,96: hiệu suất bộ truyền bánh răng côn ol = 0,99: hiệu suất 1 cặp ổ lăn kn = 0,99: hiệu suất khớp nối 𝑐ℎ = 0,95.0,96. 0,993 . 0,99 = 0,876 => 𝑃𝑑𝑐 = 10,1925 0,876 = 11,635 (𝑘𝑊) Tra bảng P1.1/234 sách tính toán thiết kế hộp dẫn động cơ khí *** Chọn động cơ loại K180M4 có công suất động cơ Pdc = 15 kW, số vòng quay ndc = 1450 vg/ph, hiệu suất dc = 87,5%. 3. Phân phối tỉ số truyền: 3.1. Tính tỉ số truyền chung: Ta có: Đồ án chi tiết máy 8 GVHD: Phạm Bá Khiển 𝑢𝑐ℎ = 𝑛𝑑𝑐 𝑛𝑐𝑡 Với : ndc = 1450 (vg/ph): số vòng quay của động cơ nct = số vòng quay của trục công tác Trong đó: 𝑛𝑐𝑡 = => 𝑢𝑐ℎ = 60000.𝑣 𝜋.𝐷 1450 92,08 = 60000.1,35 𝜋.280 = 92,08 (𝑣𝑔⁄𝑝ℎ) = 15,74 Mặt khác 𝑢𝑐ℎ = 𝑢đ . 𝑢𝑏𝑟 . 𝑢𝑘𝑛 Với: ubr = 3: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn uđ: tỉ số truyền bộ truyền đai ukn = 1: tỉ số truyền của khớp nối => 𝑢đ = 𝑢𝑐ℎ 𝑢𝑏𝑟 .𝑢𝑘𝑛 15,74 = 3.1 = 5,246 * Chọn uđ = 5,24 Kiểm tra: 𝑢𝑠𝑏 = 𝑢𝑏𝑟 . 𝑢đ . 𝑢𝑘𝑛 = 3.5,24.1 = 15,72 |𝑢𝑐ℎ − 𝑢𝑠𝑏 | = |15,74 − 15,72| = 0,02 (thỏa mãn) 3.2. Số vòng quay, công suất, moment xoắn trên các trục: *Số vòng quay trên các trục: 𝑛1 = 𝑛2 = 𝑛𝑑𝑐 𝑢đ 𝑛1 𝑢𝑏𝑟 = = 1450 = 276,72 (𝑣𝑔⁄𝑝ℎ) 5,24 276,72 3 = 92,24 (𝑣𝑔⁄𝑝ℎ) Với: n1: số vòng quay của trục dẫn n2: số vòng quay của trục bị dẫn * Công suất trên các trục: Công suất trên trục công tác: Pct = 10,1925 (kW) Công suất trên trục động cơ: Pdc = 11,635 (kW) Công suất trên trục bị dẫn: 𝑃2 = 𝑃𝑐𝑡 𝑘𝑛 .𝑜𝑙 = 10,1925 0,99.0,99 = 10,4 (𝑘𝑊) Công suất trên trục dẫn: Đồ án chi tiết máy 9 GVHD: Phạm Bá Khiển 𝑃1 = 𝑃2 𝑜𝑙 .𝑏𝑟 = 10,4 0,99.0,96 = 10,94 (𝑘𝑊) * Moment xoắn trên các trục: 𝑇𝑐𝑡 = 9,55. 106 . 𝑃𝑐𝑡 𝑛𝑐𝑡 6 𝑃2 𝑇2 = 9,55. 10 . 𝑇1 = = 9,55. 106 . = 𝑛2 𝑃 9,55. 106 . 1 = 𝑛1 6 𝑃𝑑𝑐 𝑇𝑑𝑐 = 9,55. 10 . 𝑛𝑑𝑐 10,1925 = 1057106,59 (𝑁𝑚𝑚) 92,08 10,4 9,55. 106 . = 92,24 6 10,94 9,55. 10 . 1076756,29 (𝑁𝑚𝑚) = 377554,93 (𝑁𝑚𝑚) 276,72 6 11,635 = 9,55. 10 . 1450 = 76330,52 (𝑁𝑚𝑚) Với Tct, T2, T1, Tdc lần lượt là moment xoắn trên các trục công tác, trục bị dẫn 2, trục dẫn 1 và trục động cơ. 3.3. Bảng số liệu: Trục Động cơ Dẫn 1 Bị dẫn 2 Công tác 11,635 10,94 10,4 10,1925 Thông số Công suất (kW) Tỉ số truyền u 5,24 3 1 Số vòng quay 1450 276,72 92,24 92,08 76330,52 377554,93 1076756,29 1057106,59 (vg/ph) Moment xoắn T (Nmm) CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN 1. Bộ truyền đai: 1.1. Chọn đai thang Theo hình 4.22 (CSTKM) phụ thuộc công suất Pdc = 11,635 kW và số vòng quay n = 1450 vg/ph theo bảng 4.3 (CSTKM) ta chọn đai loại B với Đồ án chi tiết máy 10 GVHD: Phạm Bá Khiển bp = 14 mm, b0 = 17 mm, h = 10,5 mm, y0 = 4 mm, A1 = 138 mm, d1 = 140 ÷ 280 mm. 1.2. Đường kính bánh đai nhỏ: 𝑑1 = 1,2. 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 1,2.140 = 168 𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn ta chọn đai d1 = 180 mm (trang 148/CSTKM) 1.3. Vận tốc dài: 𝑣1 = 𝜋.𝑑1 .𝑛1 60000 = 𝜋.180.1450 60000 = 13,67 𝑚/𝑠 1.4. Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối: ξ = 0,01 Đường kính bánh đai lớn: 𝑑2 = 𝑢. 𝑑1 . (1 − 𝜉) = 5,25.180. (1 − 0,01) = 935,55 𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 900 mm Tỉ số truyền: 𝑢= 𝑑2 𝑑1 .(1−𝜉) = 900 180.(1−0,01) = 5,05 => sai lệch so với giá trị cho trước 3,8% 1.5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: 2. (𝑑1 + 𝑑2 ) ≥ 𝑎 ≥ 0,55. (𝑑1 + 𝑑2 ) + ℎ 2. (180 + 900) ≥ 𝑎 ≥ 0,55. (180 + 900) + 10,5 2160 ≥ 𝑎 ≥ 604,5 𝑚𝑚 Ta có thể chọn a = d2 = 900 mm khi u = 5 1.6. Chiều dài tính toán của đai: 𝐿 = 2. 𝑎 + 𝜋.(𝑑2 +𝑑1 ) = 2.900 + + (𝑑2 −𝑑1 )2 2 4.𝑎 𝜋.(900+180) (900−180)2 2 + 4.900 = 3640,5 𝑚𝑚 Theo bảng 4.3 (CSTKM) ta chọn đai có chiều dài L = 4000 mm = 4m 1.7. Số vòng chạy của đai trong 1s: 𝑣 13,67 𝐿 4 𝑖= = = 3,4175𝑠 −1 < [𝑖] = 10𝑠 −1 Do đó điều kiện được thỏa mãn Với: v: vận tốc đai (m/s) L: chiều dài đai (m) Đồ án chi tiết máy 11 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.8. Tính toán lại khoảng cách trục a: 𝑎= 𝑘+√𝑘 2 −8.∆2 4 trong đó: 𝑘 = 𝐿 − 𝜋. ∆= => 𝑎= (𝑑2 −𝑑1 ) 2 (𝑑2 +𝑑1 ) = = 4000 − 𝜋. 2 900−180 2 (900+180) 2 = 2303,5 𝑚𝑚 = 360 2303,5+√2303,52 −8.3602 4 = 1092,4 𝑚𝑚 Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép. 1.9. Góc ôm đai bánh đai nhỏ: 𝛼1 = 180 − 57. = 180 − 57. (𝑑2 −𝑑1 ) 𝑎 (900−180) 1092,4 = 142,4° = 2,48 𝑟𝑎𝑑 1.10. Các hệ số sử dụng: Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai: 𝐶𝛼 = 1,24. (1 − 𝑒 −𝛼1 ⁄110 ) = 1,24. (1 − 𝑒 −142,4⁄ 110 ) = 0,9 Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: 𝐶𝑣 = 1 − 0,05. (0,01. 𝑣 2 − 1) = 1 − 0,05. (0,01. 13,672 − 1) = 0,96 Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền u: 𝐶𝑢 = 1,14 vì u = 5,25 > 2,5 Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: 𝐶𝑟 = 0,8 (làm việc 3 ca giảm 0,2) Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: 6 𝐿 6 4000 𝐶𝐿 = √ = √ = 1,1 𝑚𝑚 𝐿 2240 0 Với: L0: chiều dài đai thực nghiệm (H4.21/CSTKM) L: chiều dài thật của đai (mm) 1.11. Chọn loại đai: Theo đồ thị hình 4.21b/CSTKM chọn P0 = 3,8 kW khi d = 180 mm và đai loại B Đồ án chi tiết máy 12 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.12. Số dây đai được xác định theo công thức: 𝑃1 𝑧 ≥ [𝑃 ].𝐶 𝛼 .𝐶𝑢 .𝐶𝐿 .𝐶𝑧 .𝐶𝑟 .𝐶𝑣 0 = 11,635 3,8.0,9.1,14.1,1.1.0,8.0.96 = 3,53 Chọn z = 4 đai. 1.13. Lực căng đai ban đầu: 𝐹0 = 𝐴. 𝜎0 = 𝑧. 𝐴1 . 𝜎0 = 4.138.1,5 = 828 𝑁 Trong đó: A1: diện tích mặt cắt ngang của một sợi dây đai Lực căng mỗi dây đai: 𝐹01 = 𝐹0 4 828 = = 207 𝑁 4 Lực vòng có ích: 𝐹𝑡 = 1000.𝑃 𝑣1 = 1000.11,635 13,67 = 851,1 𝑁 Lực vòng trên mỗi dây đai là 212,8 N 1.14. Tù công thức: 𝐹0 = 𝐹𝑡 𝑒 𝑓.𝛼 +1 . 2 𝑒 𝑓.𝛼 −1 ⇔ 2. 𝐹0 . 𝑒 𝑓.𝛼 = 𝐹𝑡 . 𝑒 𝑓.𝛼 + 𝐹𝑡 ⇔ 𝑒 𝑓.𝛼 . (2𝐹0 − 𝐹𝑡 ) = 2. 𝐹0 + 𝐹𝑡 2𝐹0 + 𝐹𝑡 ⇔ 𝑒 𝑓𝛼 = 2𝐹0 − 𝐹𝑡 Từ đây suy ra: 1 2𝐹0 +𝐹𝑡 𝛼 2𝐹0 −𝐹𝑡 𝑓 ′ = . 𝑙𝑛 = 1 2,48 2.828+851,1 . 𝑙𝑛 ( ) = 0,46 2.828−851,1 Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn (giả sử góc biên dạng bánh đai 𝛾 = 380 ) 𝛾 38 2 2 𝑓𝑚𝑖𝑛 = 𝑓 ′ . sin( ) = 0,46. sin( ) = 0,15 1.15. Lực tác dụng lên trục: 𝐹𝑟 = 2. 𝐹0 . sin( 𝛼1 2 ) = 2.828. sin( 142,4 2 ) = 1567,65 𝑁 1.16. Ứng suất lớn nhất trong dây đai: 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎1 + 𝜎𝑣 + 𝜎𝑢1 Với: 𝜎1 = Đồ án chi tiết máy 𝐹1 𝐴 = 𝐹0 𝐴 + 𝐹𝑡 𝐴 = 207 138 + 212,8 138 = 3,04 𝑀𝑃𝑎 13 GVHD: Phạm Bá Khiển là ứng suất kéo nhánh căng và nhánh chùng 𝜎𝑣 = 𝐹𝑣 𝐴 = 𝜌. 𝑣 2 . 10−6 = 1200. 13,672 . 10−6 = 0,224 𝑀𝑃𝑎 là ứng suất do lực căng phụ gây nên 𝜎𝑢1 = 𝜉. 𝐸 = 2.𝑦0 𝑑1 .𝐸 = 2.4 180 . 100 = 4,4 𝑀𝑃𝑎 là ứng suất sinh ra khi bao đai vòng quanh bánh đai => 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 3,04 + 0,224 + 4,4 = 7,664 𝑀𝑃𝑎 1.17. Tuổi thọ đai xác định theo công thức: 𝐿ℎ = trong đó: ( 𝜎𝑟 𝜎𝑚𝑎𝑥 𝑚 ) .107 2.3600.𝑖 = ( 8 9 ) .107 7,664 2.3600.3,4175 = 1469,79 𝑔𝑖ờ σr = 9MPa, i = 3,4175s-1, m = 8 1.18. Bề rộng bánh đai: 𝐵 = (𝑧 − 1). 𝑒 + 2. 𝑓 = (4 − 1). 19 + 2.12,5 = 82 𝑚𝑚 với b0 = 17 mm, e = 19 mm, f = 12,5 mm. 2. Bánh răng côn: 2.1. Chọn vật liệu: Bánh răng Vật liệu Dẫn 1 Bị dẫn 2 C45 C45 Giới hạn bền (MPa) 850 750 Giới hạn chảy (MPa) 580 450 Độ bền (HB) 260 220 2.2. Xác định số chu kì làm việc tương đương NHE và hệ số tuổi thọ KL * Đối với bánh dẫn: Khi bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi không đáng kể 𝑁𝐻𝐸1 = 𝐾𝐻𝐸 . 𝑁𝛴 = 𝑁𝐻𝐸 . 60. 𝑐. 𝑛1 . 𝐿ℎ Với KHE = 1: hệ số chế độ tải trọng c = 1: số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng Lh: tổng số thời gian làm việc tính bằng giờ 𝐿ℎ = 3.300.24 = 21600 𝑔𝑖ờ => 𝑁𝐻𝐸1 = 1.60.1.276.21600 = 3,6. 108 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì Số chu kì làm việc cơ sở NHO: 𝑁𝐻𝑂1 = 30. 𝐻𝐵2,4 = 30. 2602,4 = 1,9. 107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì Đồ án chi tiết máy 14 GVHD: Phạm Bá Khiển Vì 𝑁𝐻𝐸1 > 𝑁𝐻𝑂1 do đó hệ số tuổi thọ: 6 𝑁𝐻𝑂1 𝐾𝐻𝐿1 = √ 𝑁 𝐻𝐸1 =1 Đối với bánh bị dẫn: 𝑁𝐻𝐸2 = 𝐾𝐻𝐸 . 𝑁𝛴 = 𝑁𝐻𝐸 . 60. 𝑐. 𝑛2 . 𝐿ℎ = 1.60.1.92.21600 = 1,2. 108 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑁𝐻𝑂2 = 30. 𝐻𝐵2,4 = 30. 2202,4 = 1,3. 107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì Vì 𝑁𝐻𝐸2 > 𝑁𝐻𝑂2 nên ta chọn 𝐾𝐻𝐿2 = 1 2.3. Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép: [𝜎𝐻 ]1 = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚 . 1 [𝜎𝐻 ]2 = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚 . 2 0,9.𝐾𝐻𝐿1 𝑆𝐻 0,9.𝐾𝐻𝐿2 𝑠𝐻 = 590. = 510. 0,9.1 1,1 0,9.1 1,1 = 483 𝑀𝑃𝑎 = 417 𝑀𝑃𝑎 Trong đó sH = 1,1: hệ số an toàn 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 , 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 : giới hạn mỏi bánh dẫn và bị dẫn 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2. 𝐻𝐵1 + 70 = 2.260 + 70 = 590 𝑀𝑃𝑎 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2. 𝐻𝐵2 + 70 = 2.220 + 70 = 510 𝑀𝑃𝑎 Theo bảng 6.13 CSTKM Đối với bánh răng côn thẳng thì ứng suất tiếp xúc cho phép khi tính toán chọn theo giá trị nhỏ nhất từ 2 giá trị [𝜎𝐻 ]1 , [𝜎𝐻 ]2 , do đó [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ]2 = 510𝑀𝑃𝑎 2.4. Ứng suât uốn cho phép: [𝜎𝐹 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚 . 𝐾𝐹𝐿 .𝑌𝑅 .𝑌𝑋 .𝑌𝛿 .𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹 Vì các hệ số YX, Yδ, YR trong giai đoạn thiết kế sơ bộ chưa chính xác được nên công thức có thể viết dưới dạng: [𝜎𝐹 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚. 𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹 . 𝐾𝐹𝐿 Trong đó giới hạn mỏi uốn 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚 đối với thép tôi cải thiện xác định theo công thức 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 = 1,8. 𝐻𝐵1 = 1,8.260 = 468 𝑀𝑃𝑎 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 = 1,8. 𝐻𝐵2 = 1,8.220 = 396 𝑀𝑃𝑎 Hệ số an toàn đối với ứng suất uốn sF = 1,75 Đồ án chi tiết máy 15 GVHD: Phạm Bá Khiển Hệ số xét đến ảnh hưởng khi làm việc một chiều KFC = 1 Số chu kì làm việc tương đương bánh dẫn: 𝑁𝐹𝐸1 = 60. 𝑐. 𝑛1 . 𝐿ℎ = 60.1.276.21600 = 3,6. 108 Vì 𝑁𝐹𝐸1 > 𝑁𝐹𝑂 = 5. 106 => 𝐾𝐹𝐿1 = 1 Số chu kì làm việc tương đương bánh bị dẫn: 𝑁𝐹𝐸2 = 60. 𝑐. 𝑛2 . 𝐿ℎ = 60.1.92.21600 = 1,2. 108 Vì 𝑁𝐹𝐸2 > 𝑁𝐹𝑂 = 5. 106 => 𝐾𝐹𝐿2 = 1 Thay vào công thức xác định [σF] ta có: 468.1 [𝜎𝐹 ]1 = [𝜎𝐹 ]2 = . 1 = 267,4 𝑀𝑃𝑎 1,75 396.1 1,75 . 1 = 226,3 𝑀𝑃𝑎 2.5. Tỉ số truyền: 𝑢= 𝑛1 𝑛2 = 276 92 =3 2.6. Đường kính vòng chia ngoài bánh dẫn: Chọn Ψbe = 0,285 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng KH = KHβ = 1,3 (dựa vào bảng 6.4/CSTKM) 𝑇1 .𝐾𝐻 3 𝑑𝑒1 = 95. √ 0,85.(1−0,5.𝛹𝑏𝑒 )2 .𝛹𝑏𝑒 .𝑢.[𝜎𝐻 ]2 377555.1,3 3 = 95. √ 0,85.(1−0,5.0,285)2 .0,285.3.4172 = 165,4 𝑚𝑚 2.7. Số răng: Theo bảng 6.19/CSTKM ta chọn z1p = 22 răng và do HB1 và HB2 < 350HB => số răng bánh dẫn z1 = 1,6.z1p = 1,6.22 = 35 răng số răng bánh bị dẫn z2 = z1.u = 35.3 = 105 răng 2.8. Mô đun vòng chia ngoài: 𝑚𝑒 = 𝑑𝑒1 𝑧1 = 165,4 35 = 4,73 Theo tiêu chuẩn chọn me = 5 Do đó de1 = me.z1 = 5.35 = 175 mm Đồ án chi tiết máy 16 GVHD: Phạm Bá Khiển 2.9. Đường kính vòng chia ngoài bánh bị dẫn: de2 = me.z2 = 5.105 = 525 mm 2.10.Chiều dài côn ngoài: 𝑅𝑒 = 0,5. 𝑚𝑒 . √𝑧1 2 + 𝑧2 2 = 0,5.5. √352 + 1052 = 276,7 𝑚𝑚 2.11. Chiều rộng vành răng: b = Ψbe.Re = 0,285.276,7 = 78,86 mm 2.12. Góc mặt côn chia: 1 1 𝑢 3 𝛿1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 = 18,43° 𝛿2 = 90 − 18,43 = 71,57° 2.13.Đường kính vòng chia trung bình: 𝑏 𝑑𝑚1 = 𝑑𝑒1 . (1 − 0,5. 𝛹𝑏𝑒 ) = 𝑑𝑒1 . (1 − 0,5 ) 𝑅 𝑒 = 175. (1 − 0,5. 𝑑𝑚2 = 525. (1 − 0,5. 78,86 ) = 150,1 𝑚𝑚 276,7 78,86 276,7 ) = 450,2 𝑚𝑚 2.14. Vận tốc vòng: 𝑣= 𝜋.𝑑𝑚1 .𝑛1 60000 = 𝜋.150,1.276 60000 = 2,17 𝑚⁄𝑠 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TRỤC 1. Trục 1: 1.1. Chọn vật liệu: Thông số đầu vào P1 = 10,94 kW, T1 = 377555 Nmm, n1 = 276,72 vg/ph. Trục đầu vào của hộp giảm tốc ta chọn thép C45 có σb = 750 MPa, σch = 450 MPa, τch = 324 MPa, σ-1 = 383 MPa, τ-1 = 226 MPa. Chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép là [τ] = 25 MPa, ứng suất uốn cho phép là [σ] = 67 MPa. Đồ án chi tiết máy 17 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.2. Đường kính sơ bộ của trục: 3 5.𝑇 3 𝑑1 > √ [𝜏]1 = √ 5.377555 25 = 42,27 𝑚𝑚 Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 42 mm tại vị trí thân trục lắp bánh đai. 1.3.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: Lực tác dụng lên bộ truyền đai: 𝛼 𝐹đ = 2. 𝐹𝑜 . sin ( 1 ) = 2.828. sin ( 2 142,4 2 ) = 1567,65 𝑁 Lực tác dụng lên bánh răng 1: 𝐹𝑡1 = 2.𝑇1 𝑑𝑚1 = 2.377555 150,1 = 5030,71 𝑁 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑡1 . tan 𝛼 . cos 𝛿1 = 5030,71. tan20. cos21,8 = 1700,1 N 𝐹𝑎1 = 𝐹𝑡1 . tan 𝛼 . sin 𝛿1 = 5030,71. tan20. sin21,8 = 679,99 N => 𝑀𝑎1 = 𝐹𝑎1 .𝑑𝑚1 2 = 679,99.150,1 2 = 51033,25 𝑁𝑚𝑚 1.4. Xác định các kích thước dọc trục Dựa vào bảng 10.2 (CSTKM), chọn w = 60 mm, x = 10 mm còn lại thể hiện như hình vẽ. 1.5. Vẽ sơ đồ moment: Xét theo phương y: ↑+ 𝛴𝐹𝑦 = 𝐹đ − 𝑓𝐵𝑦 − 𝐹𝐶𝑦 − 𝐹𝑟1 = 0 ⤿+ 𝑀𝐷𝑦 = −𝐹đ . 300 + 𝐹𝐵𝑦 . 210 + 𝐹𝐶𝑦 . 100 − 𝑀𝑎1 = 0 <=> 𝐹𝐵𝑦 + 𝐹𝐶𝑦 = 𝐹đ − 𝐹𝑟1 = 1567,65 − 1700,1 = −132,45 (1) 𝐹𝐵𝑦 . 210 + 𝐹𝐶𝑦 . 100 = 𝐹đ . 300 + 𝑀𝑎1 (2) = 1567,65.300 + 51033,25 = 521328,25 Từ (1), (2) suy ra FBy =4859,76 N, FCy = -4992,21 N Đồ án chi tiết máy 18 GVHD: Phạm Bá Khiển F r1 y z A C B F t1 Fa1 D x 90 110 100 FBy Fd F Cx FB x F Cy F r1 Ma1 Fa 1 Ft1 170010 Mx 51033,25 141088,5 My 503070,7 T = 440187,13 Nmm Moment xoắn : 𝑇 = 𝐹𝑡1 . Đồ án chi tiết máy 175 2 = 5030,71. 175 2 = 440187,13 𝑁𝑚𝑚 19 GVHD: Phạm Bá Khiển Xét theo phương x: ↙+ 𝛴𝐹𝑥 = 𝐹𝐵𝑥 − 𝐹𝐶𝑥 − 𝐹𝑡1 = 0 ⤿+ 𝑀𝐷𝑥 = 𝐹𝐵𝑥 . 210 − 𝐹𝐶𝑥 . 100 = 0 <=> 𝐹𝐵𝑥 − 𝐹𝐶𝑥 = 𝐹𝑡1 = 5030,71 𝐹𝐵𝑥 . 210 − 𝐹𝐶𝑥 . 100 = 0 <=> 𝐹𝐵𝑥 = −4573,73 𝑁 𝐹𝐶𝑥 = −9604,08 𝑁 *** Mặt cắt nguy hiểm tại C: 3 𝑑𝑐 ≥ √ 𝑀𝑡đ𝐶 3 =√ 0,1.[𝜎] 653687,3 0,1.67 = 46,03 𝑚𝑚 𝑀𝑡đ𝐶 = √𝑀𝑥𝐶 2 + 𝑀𝑦𝐶 2 + 0,75. 𝑇𝐶 2 = √1700102 + 503070,72 + 0,75. 440187,132 = 653687,3 𝑁𝑚𝑚 Trục có rãnh then nên: d1 = dc + 0,05dc = 1,05dc = 1,05.46,03 = 48,33 mm Chọn trục theo tiêu chuẩn dc = 50 mm 42 52 100 50 45 110 50 45 42 90 1.6. Chọn then: Chọn then cho trục tại vị trí A lắp bánh đai và vị trí D lắp bánh răng có đường kính dA = dD = 42 mm. Tra phụ lục 13.1 (CSTKM) ta chọn then bằng đầu tròn có chiều rộng b = 12 mm, chiều cao h = 8 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 5 mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t2 = 3,3 mm. * Chọn vật liệu là thép C45 Chiều dài then l ≤ 1,5.d = 1,5.42 = 63 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn l = 63 mm Đồ án chi tiết máy 20