ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
I_Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền
1. Chọn động cơ
1.1. Xác định công suất đặt trên trục động cơ
Để đảm bảo cho bộ truyền động băng tải làm viêc đươc thì công suất động cơ (Pđc)
Pđc > Pyc
Với Pyc được tính theo công thức
Pyc=
Trong đó Pct : Công suất trên trục công tác
: Hệ số tảI trọng tương đương
: Hiệu suất của bộ truyền
Theo đề bài : Lực kéo của băng tải : F=6800 (N)
Vận tốc băng tảI : v=0,72 (m/s)
Do đó công suất trên trục công tác :
Pct= (kW)
Ta có
- : hiệu suất truyền động
: hiệu suất nối trục đàn hồi
: hiệu suất của một cặp bánh răng br=0,98(được che kớn)
: hiệu suất của một cặp ổ lăn ol=0,995
: hiệu suất của bộ truyền xích x=0,95
(Tra bảng 2.3/19 [I] )
Vậy hiệu suất chung của bộ truyền
= 0,95.0,892.0,9953.0,99.1=0,89
-Hệ số tảI trọng tương đương
=
Vậy công suất yêu cầu là :
(kW)
1.2. Xác định tốc độ quay đồng bộ của động cơ :
Vận tốc băng tải v=0,72 m/s
đường kính tang D=320 mm
Tốc độ quay đồng bộ của động cơ tính theo công thức
Với tốc độ quay cua trục công tác (v/phút)
Chọn tỉ số truyền sơ bộ usb
Trong đó usbh : tỉ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc
: tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài (xích)
Tra bảng [I] ta có :
Với truyền động bánh răng trụ hai cấp : 8
Truyền động xích :
Chọn , do đó
Suy ra (v/phút)
Tra bảng 1.3 TL [I] ta chọn động cơ loai 4A112M4Y3
Với các thông số cơ bản như sau:
+ Công suất động cơ : Pdc=5,5 kW
+ Tốc độ quay : v=1425 vòng/phút
+ Hiệu suất động cơ : %
Kiểm tra điều kiện mở máy ta có :
Với động cơ 4A112M4Y3 ta có > 1,4
Kết luân : động cơ 4A112M4Y3 đáp ứng được yêu cầu công suất , tốc độ và điều kiện mở máy.
2. Phân phối tỉ sô truyền
Xét tỉ số truyền chung
Ta có
Dựa vào bảng 2.4/21 [I] ta chọn được tỉ số truyền của xích:
Trong hộp giảm tốc
: tỉ số truyền cấp nhanh
: tỉ số truyền cấp chậm
Do hộp giảm tốc sử dụng BR trụ với sơ đồ khai triển nên thuận lợi cho việc bôI trơn cho cac bộ phận truyên bánh răng trong HGT bằng phương pháp ngâm dầu:
Khi đó u1=(1,21,3) u2
Ta lấy u1=1,3 u2
Uh=u1u2=1,3 u22=16,58 u2= 3,57 ; u1=4,64
Tính chính xác lại
+ Tính toán các thông số động học
Công suất trên trục công tác(trục tang) =4,9 kW
Mô men trên trục tang : (kNmm)
+ Công suất trên các trục
Công suất trên truc III
(kW)
Công suất trên trục II
(kW)
Công suất trên trục I
(kW)
Công suất trên trục động cơ:
(kW)
+ Vận tốc quay trên các trục
Ta có ndc=1425 (v/phút)
tỉ số truyền cấp nhanh : u1=4,64
tỉ số truyền cấp chậm : u2=3,57
Ta có n1=ndc/uk=1425/1=1425 (v/phút)
Tốc độ quay trục 2: n2=n1/u1=1425/4,64=307,11(v/phút)
Tốc độ quay trục 3: n3=n2/u2=307,11/3,57=86,04(v/phút)
Tốc độ quay trục tang : (v/phút)
+ Tính mô men xoắn trên các trục
áp dụng công thức i=1,2,3
Ta có
(Nmm)
(Nmm)
(Nmm)
(Nmm)
|
|
Động cơ |
Truc I |
Trục II |
Trục III |
Trục Tang |
|||
|
U |
Uk=1 |
U1=4,64 |
U2=3,57 |
Ux=2,00 |
||||
|
P (kW) |
5,48 |
5,48 |
5,34 |
5,21 |
4,90 |
|||
|
N(v/phút) |
1425 |
1425 |
307,11 |
86,02 |
43,01 |
|||
|
T(Nmm) |
36725,61 |
36725,61 |
166054,51 |
578417,81 |
1089015,6 |
|||
II. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp
Thiết kế bộ truyền xích truyền động từ hộp giảm tốc với số liệu
+ Mô men trên trục bi dẫn(trục tang): 1089015,6Nmm)
+ Tốc độ quay trục tang : nct=43,01 (v/phút)
+ Tỉ số truyền của bộ truyền xích :
- Chọn loại xích
+ Công suất bộ truyền xích
(kW)
Vận tốc bánh bị dẫn n3=86,02 (v/phút)
Do vân tốc không cao và công suất truyền nhỏ nên ta chọn xích con lăn
- Chọn số răng của đĩa xích
+Chọn số răng của đĩa xích dẫn
điều kiện z1=29-2 19
Chọn z1=25 thoả mãn đk trên
+Tính số răng trên bánh bị dẫn : z2=z1.=25.2,0=50
(thoả mãn đk z2=50
tỉ số truyền thực :
- Xác định bước xích p theo công suất
+ Công thức tính toán công suất tính toán theo đk đảm bảo độ bền mòn:
-Hệ số sử dụng xích :
+Góc nghiêng của đường nối hai trục ,chọn h/s xét đến cách bố trí tỉ số truyền k0=1
+Dẫn động là động cơ điện và bộ truyền làm việc êm, hệ số tảI động kd=1
+Chọn khoảng cách a=40p nên hệ số xét đến chiều dài xích ka=1
+Chọn hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích
(trục có khả năng điều chỉnh độ căng 1 trong cac đĩa xích)
+Bôi trơn định kì cho xích, chọn hệ số đk bôi trơn kbt=1
+Chọn bộ truyền 1 dãy xích , hệ số xét đến số dãy xích : kx=1
Vậy K=1.1.1.1.1.1=1
+Hệ số răng đĩa xích dẫn :
+Chọn giá trị gồm n3=86,02 (v/phút) gần nhất của n01 trong bảng 5.5/81 [I]
(v/phút)
Hệ số vòng quay :
Vậy (kW)
Tra bảng với n01=50 (v/phút), [P]=3,20 ta chọn được bước xích p=25,4 mm
Đây là xích con lăn 1 dăy với kí hiệu
Tra bảng 12.3/8[CTM II] với p=25,4 và z1=25
Ta có vận tốc giới hạn của đĩa xích (v/phút)
Ta có n3< (thoả mãn đk)
4. Tính toán hình học
+ Định khoảng cách sợ bộ trục
(mm)
+Tính số mắt xích theo công thức
Lấy x=118
+Tính chính xác khoảng cách trục a
Đặt
(mm)
Để xích khỏi chịu lực căng quá lớn ta giảm khoảng cách trục a đI một lượng
(mm)
Vậy lấy khoảng cách trục III và trục tang : a=1014 (mm)
-số lần va đập của xích :
I=z1n1/(15x)=25.86,02/(15.118)=1,2< [i]=30 (tra bảng 5.9)
- Tinh kiểm nghiệm xích về độ bền
s=Q/(kdFt+F0+Fv)
Theo bảng 5.2/78[I] ,tải trọng phá huỷ Q=56700N,khối lượng 1 mét xích q=2,6kg
-kd :Hệ số tảI trọng động; kd=1,2 ( tảI trọng mở máy bằng 1,5 lần tảI trọng danh nghĩa)
-v =z1pn3/60000=25.25,4.86,02/60000=0,91(m/s)
Lực vòng (N)
Lực căng do lưc li tâm sinh ra : (N)
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sỉnh ra :
(N)
Trong đó kf=4 ( với bộ truyền nghiêng môt góc <400)
Do đó : s=56700/(1,2.2725,27+8,54+2,15)=17,3
Theo bảng 5.10/86 [I] với n=86,02 vg/ph ,[s]=8,2 .Vậy s>[s] bộ truyền xích đảm bảo đk bền.
6. Tính toán đường kính đĩa xích
+ Đường kính đĩa xích dẫn
(mm)
+ Đường kính đĩa xích bị dẫn
(mm)
Ta có (mm); (mm)
Vậy a= 1014 mm (thoả mãn)
+Đường kính đỉnh răng
(mm)
(mm)
+ Tính đường kính vòng chân đĩa
Ta có
Với r=0,5025dl +0,05
Với p=25,4 .Theo bảng ta có dl=15,88 (mm)
r = 0,5025.15,88+0,05=8,03
Vậy (mm)
(mm)
-Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa theo công thức:
Hệ số phân bố không đều cho các dãy , kd=1 (xích một dãy)
Hệ số tảI trọng động ; Kd=1 ( đk làm việc êm)
Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích
, chọn
Lực va đập trên dãy xích :
(kN)
Với p=25,4 ,xích một dãy theo bảng 5.12 ta có A=180 mm2
: Lực vòng tính theo công thức
(N)
Trong đó
(MPa)
Như vậy dùng thép 45 tôi ,ram có độ cứng HRC=50 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép MPa . Đảm bảo độ bền cho đĩa 1
- Tính lực tác dụng lên trục
(N)
Trong đó với bộ truyền nghiêng một góc ,kx=1,15
III. Thiết kế bộ truyền trong hộp
- Bộ truyền cấp nhanh (Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng)
1.1.Chọn vật liệu
Theo bảng 6.1/92 [I] chọn:
- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cảI thiện đạt độ rắn HB 241-285, có giới hạn bền , giới hạn chảy .
- Bánh lớn : thép 45 tôI cảI thiện đạt độ rắn HB 192-240 , có giới hạn bền ,giới hạn chảy .
1.2.Xác định ứng suất cho phép
* ứng suất tiếp xúc cho phép
Sơ bộ ta có
Trong đó : là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB1=245, bánh lớn HB2=230 khi đó ta có:
(MPa)
(MPa)
-SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH1=SH2=1,1
-KHL : Hệ số tuổi thọ
Với NHO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO=30HB2,4
Do đó NHO1=30.2452,4=1,6.107 , NHO2=30.2302,4=1,39.107
- Số chu kì ứng suất tương đương
Với c : số lần ăn khớp trong một vòng quay ,lấy c=1 .
Số vòng quay bánh nhỏ : n1=1425 (v/ph),bánh lớn n2=307,11(v/ph)
Do đó ta có:
Ta thấy NHE1>NHO1 ; NHE2>NHO2 do đó ta chọn KHL1=KHL2=1.
Ta tính được (MPa)
(MPa)
Vậy ta tính được
(MPa)
(MPa)
Với bánh răng trụ răng thăng ta có:
(MPa)
*ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
*ứng suất uốn cho phép
Sơ bộ ta có:
Trong đó : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
(MPa)
(MPa)
- SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1,75
- KFL : hệ số tuổi thọ
Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4.106
MF : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
Ta có
(MPa)
(MPa)
Ta thấy NFE1>NFO , NFE2>NFO , ta lấy NFL1=NFL2=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:
(MPa)
(MPa)
* ứng suất uốn cho phép khi quá tải
1.3.Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
a.Khoảng cách sơ bộ trục :
Theo bảng 6.6/97 [I] chọn ;
Theo bảng 6.5/96 [I] ta chọn Ka=49,5 ( răng thẳng)
: Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành răng
Tra bảng 6.7/98 [I] suy ra =1,13
Với T1=36725,61; u1=4,64 ta có :
(mm)
Chọn
b.Xác định các thông số ăn khớp
- Chọn môđun pháp theo công thức
Chọn môđun theo bảng 6.8/99 [I] :
Số bánh răng nhỏ 1:
Lấy z2=4,64.20=92,8 chọn z2=92
Do đó
Do đó ta dùng dịch chỉnh chiều cao để đảm bảo chất lượng ăn khớp với x1=0,3 ; x2=-0,3
Góc ăn khớp :
Suy ra
c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo bảng
Do đó
Với bánh răng thẳng
Trong đó:
đường kính vòng lăn bánh nhỏ
Với um=92/20=4,60 ;
Vận tốc vành răng:
Theo bảng 6.13/106 [I] chọn cấp chính xác 8 ,; theo bảng 6.15,6.16 ta có
Suy ra
Ta có
Ta tính được
(MPa)
Ta có hệ số ảnh hưởng củavận tỗc vòng: với v<5m/s,
Với cấp chính xác động học là 8 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 , 5
Do đó
Do đó ta thấy nên bánh răng thoả mãn đk bền tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ta có tra bảng 6.7/97 [I] ta có
Với vận tốc v=3,73 m/s ,cấp chính xác 8 tra bảng 6.14/107 ta có
Ta có
Trong đó tra bảng 6.15,6.16 ta có
Hệ số xét đến tảI trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn :
Hệ số tảI trọng khi tính về uốn:
Với z1=20, z2=92, x1=0,3; x2=-0,3 theo bảng 6.18/109 [I] ta có
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Với bánh răng thẳng ta có
Vậy (MPa)
(MPa)
Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
: Hệ số xét đến kích thước bánh răng
: Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu
Do đó (MPa)
Vậy ,
e. Kiểm nghiệm về quá tải
Ta có
f. Các thông số của bộ truyền
- Khoảng cách trục:
- Môđun pháp : m=2,5 (mm)
- Chiều rộng vành răng
- Tỉ số truyền: u1=4,60
- Số răng: z1=20 ; z2=92
- Hệ số dịch chỉnh : x1=0,3 ; x2=-0,3
Theo bảng 6.11/104 [I] ta có:
+ Đường kính vòng chia: d1=mz1=2,5.20=50,0(mm); d2=mz2=2,5.92=230,0(mm)
+ Đường kính đỉnh răng:
+ Đường kính chân răng:
g. Tính các lực tác dụng
- Bộ truyền cấp chậm (Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)
2.1.Chọn vật liệu
Theo bảng 6.1/92 [I] chọn:
- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cảI thiện đạt độ rắn HB 241-285, có giới hạn bền , giới hạn chảy .
- Bánh lớn : thép 45 tôI cảI thiện đạt độ rắn HB 192-240 , có giới hạn bền ,giới hạn chảy .
2.2.Xác định ứng suất cho phép
* ứng suất tiếp xúc cho phép
Sơ bộ ta có
Trong đó : là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB3=260, bánh lớn HB4=245 khi đó ta có:
(MPa)
(MPa)
-SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH3=SH4=1,1
-KHL : Hệ số tuổi thọ
Với NHO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO=30HB2,4
Do đó NHO3=30.2602,4=1,9.107 , NHO4=30.2452,4=1,6.107
- Số chu kì ứng suất tương đương
Với c : số lần ăn khớp trong một vòng quay ,lấy c=1 .
Số vòng quay bánh nhỏ : n2=307,11 (v/ph),bánh lớn n3=86,02(v/ph)
Do đó ta có:
Ta thấy NHE1>NHO1 ; NHE2>NHO2 do đó ta chọn KHL3=KHL4=1.
Ta tính được (MPa)
(MPa)
Vậy ta tính được
(MPa)
(MPa)
Với bánh răng trụ răng nghiêng ta có:
(MPa)
*ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
*ứng suất uốn cho phép
Sơ bộ ta có:
Trong đó : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
(MPa)
(MPa)
- SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1,75
- KFL : hệ số tuổi thọ
Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4.106
MF : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
Ta có
(MPa)
(MPa)
Ta thấy NFE1>NFO , NFE2>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:
(MPa)
(MPa)
* ứng suất uốn cho phép khi quá tải
2.3.Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
a.Khoảng cách sơ bộ trục :
Theo bảng 6.6/97 [I] chọn ;
Theo bảng 6.5/96 [I] ta chọn Ka=43( răng nghiêng)
: Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành răng
Tra bảng 6.7/98 [I] suy ra =1,04
Với T1=166054,51; u1=3,57 ta có :
Chọn ;
b.Xác định các thông số ăn khớp
-Chọn môđun pháp theo công thức
Chọn môđun theo bảng 6.8/99 [I] :
Chọn sơ bộ góc nghiêng: ,cos
Số bánh răng nhỏ 1:
Lấy z4=3,57.28=99,96 chọn z4=100
Tỉ số truyền thực
c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo bảng 6.5/96,
Ta có
Với
Do đó
Ta có hệ số dọc trục >1
Với bánh răng nghiêng
Trong đó:
+Đường kính vòng lăn bánh nhỏ
Vận tốc vành răng:
Theo bảng 6.13/106 [I] với v=1,16 m/s ,chọn cấp chính xác 9,; theo bảng 6.15,6.16 ta có
Suy ra
Ta có
Ta tính được
(MPa)
Ta có hệ số ảnh hưởng củavận tỗc vòng: với v<5m/s,
Với cấp chính xác động học là 9 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9 ,
Do đó
Do đó ta thấy thoả mãn đk bền tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ta có tra bảng 6.7/98 [I] ta có
Với vận tốc v=1,16 m/s ,cấp chính xác 9 tra bảng 6.14/107 ta có
Ta có
Trong đó tra bảng 6.15,6.16 ta có
Hệ số xét đến tảI trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn :
Hệ số tảI trọng khi tính về uốn:
Số răng tương đương
Theo bảng 6.18/109 [I] ta có
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Với bánh răng nghiêng ta có
Vậy (MPa)
(MPa)
Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
: Hệ số xét đến kích thước bánh răng
: Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu
Do đó (MPa)
Vậy ,
e. Kiểm nghiệm về quá tải
