Tài liệu Thiết kế hệ truyền dẫn cơ khí của hệ thống băng tải

Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Lời nói đầu Hệ thống truyền động cơ khí có một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế, nó được sử dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp và phục vụ đời sống hằng ngày. Được học môn Đồ án thiết kế truyền động cơ khí để em tiếp xúc tìm hiểu đi vào thiết kế thực tế một hệ thống truyền động cơ khí cũng là cơ hội để em củng cố lại kiến thức và học thêm phương pháp làm vệc khi tiến hành công việc thiết kế. Tập thuyết minh này chỉ dừng lại ở việc thiết kế, chưa thực sự có tính tối ưu trong việc thiết kế các chi tiết máy, và chưa thực sự mang tính kinh tế cao do kiến thức hạn chế của người thiết kế.Do lần đầu tiên làm đồ án thiết kế nên chắc chắn không tránh khỏi những sai xót, hạn chế rất mong được sự thông cảm của quí thầy. Em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Công nghệ chế tạo máy đã tạo điều kiện cho em được học môn này. Đặc biệt,em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hùng Thắng đã giúp em hoàn thành môn học này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đắc Thinh Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 1 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY -----------O0O------------- THIẾT KẾ ĐỀ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số 11 : Thiết kế hệ truyền dẫn cơ khí của hệ thống băng tải theo sơ đồ sau . CÁC SÔ LIỆU CHO TRƯỚC : Lực vòng định mức trên tang : P = 19.4 ( KN ). Vận tốc vòng băng tải : V = 0,59 ( m/s ). Đường kính tang : D = 390 ( mm ) . Thời gian làm việc : 7 năm x 260 ngày x 01 ca x 06 giờ . Tính chất tải trọng : Tĩnh . Điều kiện làm việc : Tĩnh tại với mạng điện công nghiệp _ 220V/380V . Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 2 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== PHẦN 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. Xác định công suất động cơ : 1. Công suất làm việc N lv : Do tính chất tải trọng không thay đổi. PV 19,4.10 3.0,59 =11,446 (kw) . Ta có : N lv = = 1000 1000 Trong đó : P = 19,4.103 - Lực vòng định mức trên tang ( N ) . V = 0,59 - Vận tốc vòng băng tải ( m/s ). 2. Công suất của động cơ N lv Xác định theo công thức : N ycđc = Trong đó η ht η N : ht là hiệu suất chung của hệ thống truyền động . η = η .η .η .η .η .η 4 Ta có : ycđc ht đai tđ br kn bt ô . Trong đó : η đai η = 0,96 Hiệu suất bộ truyền đai. = 0,97 Hiệu suất một cặp bánh răng. br k ∑N η = ∑N η i =1 k td i =1 i i i = N +N N +N η η 1 2 1 2 1 = 0,98 (Do 2 cặp bánh răng này nhận công suất từ 2 trục II thông qua cặp bánh răng trụ thẳng nên: η =η 1 η kn η bt ≈ 2 N =N 1 2 và chọn = 0,98 - Hiệu suất tương đương của hai cặp bánh răng nối song song nhau). 1 Hiệu suất khớp nối. = 0,88 Hiệu suất băng tải. Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 3 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== η = 0,99 Hiệu suất cặp ổ lăn. ô Các giá trị của η i được tra theo tiêu chuẩn (Bảng 1[1]). ⇒ η = 0,96.0,97.0,98.1.0,88.0,99 4 ≈ 0,77 ht N ycđc = 11,446 0,77 = 14,86 ( kw ) . II. Xác định tốc độ động cơ : 1. Tốc độ làm việc của trục tang Xác định theo công thức : nlv = nlv : 6.10 4.0,59 6.10 .V = 3,14.390 = 28,89 ( v/ph ) π.D 4 Trong đó : V = 0,59 là vận tốc vòng băng tải ( m/s ) . D = 390 là đường kính tang ( mm ) . 2. Tốc độ yêu cầu của động cơ n ycđc . Là tốc độ quay của trục động cơ . n ycđc = iht. nlv Với iht là số truyền chung của hệ thống . Tỉ số truyền trung bình của bộ truyền đai thang i đ = 2 ÷ 6. Hộp giảm tốc 2 cấp tách đôi có khả năng làm việc tốt với tỉ số truyền trong khoảng i h = 8 ÷ 25 . Chọn tỉ số truyền sơ bộ: i đ = 2.6 và i h = 19 ⇒ iht = iđ.ih = 2,6.19 = 49,4. Vậy vận tốc quay sơ bộ của động cơ là : ⇒ nsb = 28,89.49,4 = 1427,166 ( v/ph ). 3. Chọn động cơ điện : 3.1. Công suất định mức của động cơ N dm : Phải thoả mãn điều kiện : N đm Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 4 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== ≥ N đm N ycđc = 14,86 ( kw ) . 3.2. Chọn loại động cơ điện tiêu chuẩn : Ta chọn động cơ thoả mãn 2 điều kiện sau : nđc ≈ 1427,166 ( v/ph ) vận tốc sơ bộ của động cơ. ≥ 14,86 ( kw ) . N đm ⇒ Ta chọn động cơ điện không đồng bộ roto kiểu lồng sóc mômem mở máy lớn, sử dụng mạng điện công nghiệp 220v/380v mang số hiệu KĐ 72 – 4 có các thông số kỹ thuật sau đây (tra bảng 3[1]): + Công suất : 20 (Kw). + Vận tốc quay : 1460 (v/ph). + Hệ số cos ϕ =0.88. + Mômem bánh đà của roto GD2 : 1.5 (kg/m2) + Trọng lượng : 280 (kg). 3.3. Kiểm tra động cơ điện : a) Kiểm tra thời gian khởi động t kd . A+B Theo điều kiện : t kd = M − M ≤ [tkd ] = (3 ÷ 5) giây. m đm Trong đó : M m là mô men mở máy của đông cơ . M đm Mm là mô men định mức của đông cơ. = βm .M đm βm = 9,55.106.N đm = βm . nđm Mm là hệ số mô men mở máy và được tra theo tiêu chuẩn. M đm Tra bảng 3[1] ta có : βm = 1,3. 6 ⇒ M m = 1,3. 9,55.10 .20 =170068,4 (Nm). 1460 ⇒ M dm = Mm = 130821.9 (Nm). 1,3 9,75.Pma× .V 2 9,75.19,4.103.0,592 = ≈ 58,57 . + Mà A = nđcη ht 1460.0,77 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 5 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== GD 2 .ndc 1,5.1460 = = 87,6 . B= 25 25 58,57 + 87,6 ≈ 3,65.10 −3 ( s ). ⇒ t kd = 6 6 0,17.10 − 0,13.10 ⇒ t kd < [t kd ] = 3 ÷ 5 (s). ⇒ Thoả mãn điều kiện thời gian khởi động . Trong đó : Pmax = 19400 Lực căng trên dây cáp (N). V = 059 Vận tốc kéo cáp trên tang (m\s). N = 1460 Tốc độ động cơ (vòng\phút). ηht = 0,77 Hiệu suất hệ thống. GD2 = 1,5 Mômem bánh đà của động cơ (kgm2). b) Kiểm tra mô men mở máy M m . Theo điều kiện : M m > M c Với M c là mô men cản ban đầu . Mc = M t + M đ ( M đ , M t lần lượt là mô men động và mô men tĩnh ) . Mt = Pma×. Mđ  2 36,5.Pma× .V 2  n =  δ .GD + . 2  37,5.t  n .η t    D 390.10 −3 = 3783 ( Nm ) . = 19,4.10 3 . 2 2 = 1,25.1,5 +  kd = 36,5.19,4.10 3.0,59 2 1460 2.0,77  1460  . 37,5.3,65.10 −3 = 91027( Nm)  ⇒ M c = 3783 + 91027 = 94810 ( Nm ). ⇒ M m = 170068,4 (Nm) > M c ⇒ Thoả mãn . ⇒ Vậy ta chọn động cơ (ĐC 74-4 ) , có các thông số sau : N dm n dm Mm Kiểu cos ϕ M động cơ ( KW ) M dm ( v/ph ) GD 2 ma× M dm (kg. m 2 Trọng lượng(kg) ) DK 20 1460 0,88 1,3 2,3 1,5 280 72_4 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 6 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 4. Phân phối tỷ số truyền : 4.1. Tỷ số truyền : n 1460 đc Tỷ số truyền chung : i = n = 28,89 ≈ 50,54 lv Mà iht = i đ .ih ih =i1.i2 .i3 ... i đ là tỷ số truyền hộp giảm tôc . là tỷ số truyền của bộ truyền động đai. - Chọn tỷ số truyền của truyền động đai iđ =2,6 . Mà : iht = iđ .ih = 50.54 ⇒ ih = 50,54/2,6 ≈ 19,43 Hộp giảm tốc cấp chậm tách đôi chọn in = ic = ih = 19,43 ≈4,4 để đảm bảo cho các bánh răng của các cấp đều được ngâm dầu hợp lí (mức dầu ngập hết chiều cao răng nhưng không quá 1/3 bán kính vòng đỉnh răng). in , ic là tỷ số truyền của bộ truyền nhanh và chậm . Với ih = i1−2 .i3 −4 =19,43 Vậy : iđ = 2,6 i2 −3 = i3 −4 = in = ic = 4,4 4.2. Công suất truyền trên các trục N i . N1 = N ycđc =14,86 ( kw ) . N 2 = η1− 2 .N1 = η .η ô .N1 = 0,96.0,99.14,86 = 14,122944 (KW ) đ N 3 =η2 −3 .N 2 =ηbr .ηô .N 2 = 0,97.0,99.14,122944 =13,56226312 (KW ) N 4 =η3 −4 .N 3 =ηtđ .ηô .N 3 = 0,98.0,99.1356226312 =13,5810768 (KW ) N 5 =η4 −5 .N 4 =ηknηô .ηbt .N 4 =1.0,99.0,88.13,5810768 =11,466 (KW ) = N lv Trong đó : N i là công suất trên các trục ( i = 1,2,3,4,5 ). 4.3. Tốc độ quay trên các trục ni . n1 = nđc = 1460 ( v/ph ). n2 = n1 1460 1460 = = ≈ 561,5 ( v/ph ). i1− 2 iđ 2,6 n3 = n2 561,5 = ≈ 127,6 ( v/ph ). i3 −4 4,4 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 7 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== n4 = η5 = 4.4. n3 127,6 = ≈ 29 ( v/ph ). i4 −5 4,4 Mô men xoắn trên các trục M x . M x1 = 9,55.106. N1 14,86 = 9,55.106. ≈ 97200 ( Nmm ) n1 1460 M x 2 = i1−2 .η1−2 .M x1 = i1−2 .ηđηô .M x1 = 2,6.0,96.0,99.97200 ≈ 240185 ( Nmm ) M x 3 = i2 −3 .η2 −3 .M x 2 = i2 −3 .ηbrηô .M x 2 = 4,4.0,97.0,99.240185 ≈1014858 ( Nmm ) M x 4 = i3 −4 .η3 −4 .M x 3 = i3 −4 .ηtđ .ηô .M x 3 = 4,4.0,98.0,99.1014858 ≈ 4332307 ( Nmm ) M x 5 = i4 −5 .η4 −5 .M x 4 = i4 −5 .ηkn .ηô .ηbt .M x 4 =1.0,99.0,88.4332307 ≈ 3774305 ( Nmm ) Bảng thông số động lực học các cấp của hệ truyền dẫn : Trục i N ( kw ) n (v/ph ) Mx (N.mm) Trục Ι 4 14,86 1460 97200 Trục II Trục III 3,55 14,12 561,5 240185 13,56 127,6 1014858 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ Trục IV 3,55 13,58 29 4332307 Trục V 1 11,46 29 3774305 8 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== PHẦN 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG (ĐAI _ BÁNH RĂNG) Thiết kế truyền động đai : 1. Chọn loại đai : Đai hình thang là chi tiết được tiêu chuẩn hóa, chúng thường được chế tạo hàng loạt từ vật liệu vải cao su theo chiều dài và tiết diện quy chuẩn. Do vậy ta cần chọn được tiết diện đai cho hợp lí. Chọn tiết diện đai có thể dựa vào vận tốc và công suất cần truyền, nhưng vì bước này giá trị đường kính bánh đai chưa được xác định nên giá trị vận tốc trượt ccaanf phải giả thiết trước. Điều này đẫn đến không ít khó khăn khi thiết kế. để giải quyết vấn đề này có thể chọn tiết diện đai thang theo giá trị mômem xoắn trên trục dẫn. ( Tra bảng ). Ta có : Mx1 = 97200 N.mm Tra bảng ta chọn được tiết diện đai thang có các thông số sau : Loại Kích thước tiết diện Diện Chiều dài đai L tiết tích (mm) diện b B 22 bc 19 h Yo 13,5 4,8 Đường Mômem kính xoắn bánh tiết bánh dẫn Mx1 diện đai (mm2) Dmin 230 1800÷10000 (mm) 200 (N.m) 120÷600 b y0 h bc Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 9 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 2. Xác định đường kính bánh đai : Đường kính bánh đai nhỏ D1 = 200 (mm) (Theo bảng 18[1]). Kiểm nghiện vận tốc đai : V= πD1n1 π .200.1460 = ≈ 15,28 (m\s) < ( 30 ÷ 50 ) m\s . 6.10 4 6.10 4 Tính đường kính bánh đai lớn D2 : D2 = i.D1 (1 - ξ) = 2,6.200.( 1 – 0,02 ) = 509,6 (mm). Trong đó : D1 – Đường kính bánh dẫn (mm). D2 – Đường kính bánh bị dẫn (mm) i – tỉ số truyền động đai i = iđ = 2,6. ξ - Hệ số trượt (đối với đai thang ξ ≈ 0,02). Chọn đường kính bánh bị dẫn D2 = 500 theo tiêu chuẩn. Kiểm tra số vòng quay thực tế n*2 : n*2 = (1 - ξ)D1.n1/D2 = (1 – 0,02)200.1460/500 = 572,32 (vòng/phút). Sai lệch : x = 100% - n*2.100%/n2 = 100% - 572,32 100% 561,5 = 1,9% ⇒ Thỏa mãn điều kiện sai lệch x ≤ (3 ÷5)%. ⇒ Vậy chọn : Đường kính bánh dẫn D1 = 200 mm. Đường kính bánh bị dẫn D2 = 500 mm. 3. Sơ bộ chọn khoảng cách trục Asb : Chọn khoảng cách trục sơ bộ : Asb = 0,95D2 = 0,95.500 = 475 mm (Theo bảng 19[1]). 4. Xác định chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A : Tính chiều dài sơ bộ Lsb = 2 Asb + π ( D − D1 ) 2 π (500 − 200) 2 ( D1 + D2 ) + 2 = 2.475 + (200 + 500) + ≈ 2096,4 2 4A 2 4.475 (mm). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 10 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Chọn chiều dài đai L = 2000 mm (Theo bảng 20[1]). Kiểm tra số vòng chạy của đai : u= V πD1n1 3,14.200.1460 = = ≈ 7,6 . Thỏa điều kiện u = 7,6 < 10 ⇒ Vậy chọn chiều L 60 L 60.2000 dài đai L = 2000 mm. Tính toán lại khoảng cách trục A : A= k + k 2 − 8∆ 4 Trong đó : k = L −π ∆= D1 + D2 200 + 500 = 2000 − 3,14 = 901 2 2 D2 − D1 500 − 200 = = 150 2 2 2 ⇒ A = 901 + 901 − 8.150 ≈ 450(mm) 4 Giá trị khoảng cách trục vẫn thỏa mãn giá trị cho phép : 0,55(D1 + D2) + h ≤ A ≤ 2(D1 + D2) ⇔ 398,5 ≤ A ≤ 1400. ⇒ Vậy chọn khoảng cách trục : A = 450 (mm) Chiều dài đai : L = 2000 (mm). 5. Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai : Theo điều kiện : α1 = 1800 − D2 − D1 0 500 − 200 0 57 = 1800 − 57 = 1420 > 1200 (Thỏa điều kiện). A 450 6. Xác định số đai cần thiết (z) : Số đai z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền : z≥ 1000 N 1000.14,86 = ≈ 4,3 V . σ p 0 .F .Ct .Cv .Cα 15,28.230.1,51.0,9.0,85.0,86 [ ] Trong đó : V = 15,28 Vận tốc đai (m\s). [σ ] p 0 = 1,51 Ứng suất có ích cho phép của đai (N\mm2).(Tra bảng 21[1]). F =230 Diện tích tiết diện đai (mm2). (Tra bảng 17[1]). Ct = 0,9 Hệ số tải trọng động.(Tra bảng 12[1]). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 11 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Cv = 0,85 Hệ số xét đén ảnh hưởng của vận tốc.(Tra bảng 23[1]). Cα = 0,86 Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của góc ôm.(Tra bảng 22[1]). ⇒ Vậy chọn z = 5. 7. Xác định kích thước bánh đai : Chiều rộng bánh đai : B = (z – 1)t + 2S = (6 – 1)26 + 2.17 = 164 (mm). Trong đó : B – Chiều rộng bánh đai S và t được tra bảng 87[1]. Đường kính ngoài của bánh đai : De1 = D1 + 2Y0 = 200 + 2.4,8 = 209,6 (mm). De2 = D2 + 2Y0 = 800 + 2.4,8 = 509,6 (mm). Tra bảng 17[1] tìm được Y0 = 4,8. 8. Xác định lực tác dụng lên trục : R ≈ 3σ 0 F .z.sin α 1 2 = 3.1,2.230.5.sin 142 ≈ 3914,4 (N). 2 Lực R này coi gần đúng có phương nằm trên đường nối tâm 2 bánh, chiều từ bánh này hướng tới bánh kia. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh . Truyền động bánh răng trụ được sử dụng rộng rãi trong các ngành chế tạo máy và cơ khí. Nó có các ưu điểm nổi bật như: Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tỉ số truyền ổn định, làm việc tin cậy và tuổi thọ cao. -Các bộ truyền động bánh răng có các thông số kĩ thuật chủ yếu sau. Z 1 , Z 2 - số răng bánh dẩn và bị dẫn. i= n1 Z 1 = tỉ số truyền động. n2 Z 2 t - bước răng đo trên vòng chia. t 0 = t. cos α - m= t π bước răng đo trên vòng cơ sở. - Mô đun ăn khớp. Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 12 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== b - chiều rộng bánh răng. β- góc nghiêng cuả răng, bánh răng thẳng β= 0. ξ1 , ξ2 - hệ số dịch dao trên bánh dẫn và bánh bị dẫn. A - khoảng cách trục. h - là chiều cao răng. De - đường kính vòng đỉnh răng. Di - đườmg kính vòng chân răng. α - góc ăn khớp. Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng kín tiêu chuẩn trong hộp giảm tốc . 1. Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện bánh răng . Bánh dẫn 1 C45 Thường hóa 220 560 280 300÷500 Vật liệu P2 nhiệt luyện Độ cứng δb(N/mm2) δch(N/mm2) Đường kính phôi Bánh bị dẫn 2 C35 Thường hóa 190 480 240 300÷500 2. Xác định ứng suất cho phép . a) Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σ tx ] = [σ tx ] N .K ' N 0 Trong đó : [σ tx ] N - ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài , giá trị tra 0 bảng 30[1]. ' KN = 6 N0 - hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc. N td Trong đó : N 0 = 107 - số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc , xác định theo bảng 30[1]. N td - số chu kì ứng suất tương đương. -Bánh răng chịu tải trọng tĩnh : N td = N = 60.u.n.t Trong đó : u – là số lần ăn khớp của bánh răng trong 1 vòng quay ( u = 1 ). n - số vòng quay trong 1 phút của bánh răng. t - tổng số giờ vàm việc ( tuổi thọ ) của bánh răng. t = ( số giờ / 1ca ) × ( số ca / 1 ngày ) × ( số ngày làm việc / 1 năm ) × số năm làm việc Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 13 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== = 6.1.260.7 = 10920 giờ . → Ntđ = 60.u.n.t. Bánh 1 Ntđ = 60.1.361,5.10920 Bánh 2 Ntđ = 60.1.127,5.10920 = 367894800 >107 = N0 = 83603520 > 107 = N0 ⇒K’N = 1 ⇒Ứng suất tiếp xúc cho phép [σtx ] : ⇒K’N = 1 Bánh dẫn 1 [σtx ] = [σ tx ] N . K’N Bánh bị dẫn 2 [σtx ] = [σ tx ] N . K’N 2,6.HB.1 2,6.HB.1 =2,6.220=572 =2,6.220=572 0 0 b) Ứng suất uốn cho phép . Khi bánh răng quay 1 chiều : (1,4 ÷1,6).σ−1.K N' ' [σu ] ≈ n.Kσ Trong đó : σ−1 ≈ (0,4 ÷ 0,45).σb - là giới hạn mỏi uốn đối với thép. →Chọn σ−1 = 0,45. σb Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 σ−1 = 0,45.560 = 252 σ−1 = 0,45.480 = 216 n =1,5 – là hệ số bền dự trữ của thép cán thường hoá. Kσ = 1,8 – là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng của thép thường hoá . K N'' = 6 N0 6 , N 0 = 5.10 , N td là số chu kì ứng suất tương đương đã tính ở mục trên. N td Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 6 5.10 K = ≈ 0,49 367894800 '' N1 K N' ' 2 = 6 6 5.106 ≈ 0,63 83603520 Vậy ứng suất uốn cho phép là [σu ] : Bánh dẫn 1 [σu ] = 1,6.252 .0,49 = 73,2 ( 1,5.1,8 N/ mm 2 ) Bánh bị dẫn 2 [σu ] = 1,6.216 .0,63 = 80,64 ( 1,5.1,8 N/ mm 2 ) c) Ứng suất quá tải cho phép . Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép : Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 14 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Vì HB ≤ 350 ⇒ [σ txqt ] ≈ 2,5.[σ tx ] N : 0 + Bánh 1 : [σtxqt1 ] = 2,5.572 = 1430 ( N/ mm 2 ) . + Bánh 2 : [σtxqt 2 ] = 2,5.494 = 1235 ( N/ mm 2 ) . - Ứng suất uốn quá tải cho phép : Vì HB ≤ 350 ⇒ [σuqt ] = 0,8.σch + Bánh 1 : [σuqt1 ] = 0,8.280 = 224 ( N/ mm 2 ) . + Bánh 2 : [σ qt 2 ] = 0,8.230 = 192 ( N/ mm 2 ) . 3. Chọn sơ bộ hệ số quá tải trọng K sb . Chọn hệ số quá tải trong : K sb =1,3 ÷1,5 . Vậy ta chọn K sb1 = K sb 2 = 1,4 4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ψ . Bộ truyền bánh răng trụ : ψ A = b A Ta chọn ψA = 0,35. 5. Xác định khoảng cách trục A . Giá trị của A được xác định theo điều kiền bền tiếp xúc :  1,05.10 6 A ≥ (i + 1).3   i.[σ tx ] 2  K sb .N  . = (4,4 +1).3  ψ A .n 2 1,05.106   4.494  2  1,4.14,12   . 0,35.127,6  = 263,4 ( mm ). 6. Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng . - Vận tốc vòng của bánh răng : V= π .d1.n1 6.10 4 = 2.π . A.n1 2.3,14.253,4.361,5 = = 1,74 ( m/s ) . 4 6.10 .(i + 1) 6.10 4.( 4,4 + 1) ⇒ Căn cứ vào V = 1,73 m/s tra bảng 31[1] chọn cấp chính xác chế tạo là cấp 9. 7. Xác định chính xác khoảnh cách trục A . - Xác định chính xác hệ số tải trọng K: K = K tt .K d Vì : HB < 350 , V <15 (m/s ) , tải trọng tĩnh . ⇒ K tt = 1-hệ số tập trung tải trọng Chọn cấp chính xác chế tao 9 ⇒ K d = 1,45 – hệ số tải trọng động tra bảng 33[1]. K 1,45 = 253,4.3 = 256,3 ( mm ). ⇒ Khoảng cách chính xác trục A = Asb .3 K sb 1,4 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 15 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 8. Xác định mô đun , số răng , chiều rộng và góc nghiêng răng của bánh răng . - Trị số mô đun m : m = ( 00,1 ÷ 00,2 ).A . Ta chọn chọn m = 0,018.A = 0,018.256,3 = 4,6134. ⇒ Chọn m = 5. - Số răng Z. 2. A 2.256,3 + Số răng bánh dẫn Z 1 = m.(i +1) = 4.(4,4 +1) =18,64 . ⇒ Z 1 = 19. + Số răng bánh bị dẫn Z 2 = i.Z1 = 4,4.19 = 83,6. Chọn Z2 = 84. - Chiều rộng bánh răng b. b = ψ A . A = 0,35.256,3 = 89,7 ( mm ). Chọn b1 =95 mm, b2 = 90 mm. 9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng . Kiểm tra theo công thức: σu = 19,1.10 6.K .N ≤ [σu ] , y.m 2 .Z .n.b với y là hệ số dạng răng (bảng 36). Hệ số dạng răng y được tính theo phương pháp nội suy. + Bánh răng 1 : y19 = y17 + 2 σu1 = y20 − y17 ≈ 0.38 3 19,1.106.1,45.14,12 = 63 < [σu ] = 73,2 ( N/ mm 2 ) ⇒ Thoả mãn . 0,38.52.19.361,5.95 + Bánh răng 2 : y84 = y80 + 4 σu 2 = y100 − y80 ≈ 0,5122 20 19,1.106.1,45.13,56 = 30,4 ( N/ mm 2 ) ≤ [σ u ] = 80,64 ( N/ mm 2 ) ⇒ Thoả mãn . 0,5122.52.84.127,6 10. Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột . Theo điều kiện : σtxqt =σtx . K qt ≤ [σtxqt ]. σ uqt = σ u .K qt ≤ [σ uqt ] . Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 16 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Trong đó: σu và σtx là giá trị ứng suất uốn và tiếp xúc của bộ truyền tính theo tải trọng danh nghĩa( σu đã xác định ở phần trên)  σ u1 = 63 Ta có :   σ u 2 = 30,4 σ tx = K qt = 1,05.10 6 . A.i ( i +1) 3 .K .N b.n 2 = M ma× . Tra bảng 3[1] ta được M + Vậy σtxqt = 480. 2,3 ( 4,4 +1)3 .1,45.14,12 1,05.106 . 256,3.4,4 95.127,6 K qt = ≈ 480 ( N/ mm 2 ). 2,3 . ≈ 728 ( N/ mm 2 ) < [σtxqt ] = 1235 ( N/ mm 2 ) ⇒ Thoả mãn . + σuqt1 = 63.2,3 =144,9 ( N/ mm 2 ) < [σ uqt1 ] = 216 ( N/ mm 2 ) ⇒ Thoả mãn . [ ] σuqt 2 = 30,4.2,3 = 69,92 ( N/ mm 2 ) < σ uqt 2 = 184 ( N/ mm 2 ) ⇒ Thoả mãn . 11.Xác định các thông số hình học của bộ truyền . Tên thông số Công thức xác định Khoảng cách trục Chiều cao răng Chiều cao đầu răng Độ hở hướng tâm Đường kính vòng A= Z1 + Z 2 19 + 94 m= .5 = 257,5 > Asb = 256,3(mm) 2 2 h = 2,25.m = 2,25.5 = 11,25.5 (mm) hđ = m = 5 (mm) C = 0,25.m = 1,25 (mm) dc1 = m.Z1 = 5.19 = 95 (mm) chia Đường kính vòng lăn Đường kính vòng dc2 = m.Z2 = 5.84 = 420 (mm) d1 = dc1 = 95 (mm) Di1 = dc1 - 2mn – 2C = 82,5 (mm) chân răng Đường kính vòng Di2 = dc2 - 2mn -2C = 407,5 (mm) De1 = dc1 + 2mn = 105 (mm) đỉnh răng De2 = dc2 + 2mn = 430 (mm) 12.Tính lực tác dụng . - Lực vòng p : p1 = p2 = 2.M x 2.240185 = = 5056,5 ( N ). d 95 - Lực hướng tâm p r : pr1 = pr 2 = p.tgα = 5056,5.tg 200 = 1840,4 ( N ). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 17 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Thiết kế cặp bánh răng cấp chậm . 1. Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện bánh răng . Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 Vật liệu C45 C35 2 P nhiệt luyện Thường hóa Thường hóa Độ cứng 220 190 2 560 480 δb(N/mm ) 2 280 240 δch(N/mm ) Đường kính phôi 300÷500 300÷500 2. Xác định ứng suất cho phép . a. Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σ tx ] = [σ tx ] N 0 .K ' N Trong đó : [σ tx ] N - ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài , giá trị tra 0 bảng 30[1]. ' KN = 6 N0 - hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc. N td Trong đó : N 0 = 107 - số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc , xác định theo bảng 30[1]. N td - số chu kì ứng suất tương đương. -Bánh răng chịu tải trọng tĩnh : N td = N = 60.u.n.t Trong đó : u – là số lần ăn khớp của bánh răng trong 1 vòng quay ( u = 1 ). n - số vòng quay trong 1 phút của bánh răng. t - tổng số giờ vàm việc ( tuổi thọ ) của bánh răng. t = ( số giờ / 1ca ) × ( số ca / 1 ngày ) × ( số ngày làm việc / 1 năm ) × số năm làm việc = 6.1.260.7 = 10920 giờ . → Ntđ = 60.u.n.t. Bánh 1 Ntđ = 60.1.127,5.10920 Bánh 2 Ntđ = 60.1.29.10920 = 83603520 > 107 = N0 = 19000800 > 107 = N0 ⇒K’N = 1 ⇒Ứng suất tiếp xúc cho phép [σtx ] : ⇒K’N = 1 Bánh dẫn 1 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ Bánh bị dẫn 2 18 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== [σtx ] = [σ tx ] N . K’N [σtx ] = [σ tx ] N . K’N 2,6.HB.1 2,6.HB.1 0 0 =2,6.220=572 b. Ứng suất uốn cho phép . =2,6.220=572 - Khi bánh răng quay 1 chiều : [σu ] ≈ (1,4 ÷1,6).σ−1.K N Chọn [σu ] ≈ 1,6.σ−1.K N n.K n.K '' '' σ σ Trong đó : σ−1 ≈ (0,4 ÷ 0,45).σb - là giới hạn mỏi uốn đối với thép. →Chọn σ−1 = 0,45. σb Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 σ−1 = 0,45.560 = 252 σ−1 = 0,45.480 = 216 n =1,5 – là hệ số bền dự trữ của thép cán thường hoá. Kσ = 1,8 – là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng của thép thường hoá . K N'' = 6 N0 6 , N 0 = 5.10 , N td là số chu kì ứng suất tương đương đã tính ở mục trên. N td Bánh dẫn 1 K N'' 1 = 6 6 5.10 ≈ 0,63 83603520 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ Bánh bị dẫn 2 K N' ' 2 = 6 5.106 ≈ 0,8 19000800 19 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Vậy ứng suất uốn cho phép là [σu ] : Bánh dẫn 1 [σu ] = 1,6.252 .0,63 = 94,08 1,5.1,8 Bánh bị dẫn 2 ( N/ mm 2 ) [σu ] = 1,6.216 .0,8 =102,4 ( 1,5.1,8 N/ mm 2 ) c. Ứng suất quá tải cho phép . - Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép : Vì HB ≤ 350 ⇒ [σ txqt ] ≈ 2,5.[σ tx ] N : 0 + Bánh 1 : [σtxqt1 ] = 2,5.572 = 1430 ( N/ mm 2 ) . + Bánh 2 : [σtxqt 2 ] = 2,5.494 = 1235 ( N/ mm 2 ) . - Ứng suất uốn quá tải cho phép : Vì HB ≤ 350 ⇒ [σuqt ] = 0,8.σch + Bánh 1 : [σuqt1 ] = 0,8.280 = 224 ( N/ mm 2 ) . + Bánh 2 : [σuqt 2 ] = 0,8.230 = 192 ( N/ mm 2 ) . 3. Chọn sơ bộ hệ số quá tải trọng K sb . Chọn hệ số quá tải trong : K sb =1,3 ÷1,5 . Vậy ta chọn K sb1 = K sb 2 = 1,4 4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ψ . - Bộ truyền bánh răng trụ : ψ A = b A Ta chọn ψ A = 0,4. 5. Xác định khoảng cách trục A . Giá trị của A được xác định theo điều kiền bền tiếp xúc :  1,05.106 A ≥ (i +1).   i.[σ ] tx  3 2  K sb .N 3   .ψ .n θ ' = ( 4,4 +1). A 2  1,05.106   4.494  2  1,4.14,12   . 0,4.12.29.1,3  = 270,8 ( mm ). Trong đó: θ’ = 1,3 – Hệ số phản ánh khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng. 6. Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng . - Vận tốc vòng của bánh răng : V= π .d1.n1 6.10 4 = 2.π . A.n1 2.3,14.253,4.127,6 = ≈ 0,67 ( m/s ) . 4 6.10 .(i + 1) 6.104.(4,4 + 1) Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. ================ 20