HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG - PHÂN ĐÔI ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O45,bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc

Mục lục

                                                                                                               Trang

Phần I  Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền                                                  2

1. Tính toán động học                                                                                                 2

2. Phân phối tỷ số truyền                                                                                            3

3. Tính toán các thông số và điền vào bảng                                                           4

Phần II Thiết kế các bộ truyền                                                                                    5

A. Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng nghiêng)                                  5

1. Chọn vật liệu                                                                                                             5

2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép,                      5

với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm                                                                      5

3. Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng                           7         

B. Tính toán bộ truyền cấp chậm                                                                      11

C. Tính toán bộ truyền ngoài                                                                              15

Phần III Thiết kế trục và chọn ổ lăn                                                                     17

1. Chọn vật liệu chế tạo                                                                                        17

2. Xác định đường kính sơ bộ                                                                              17

3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực                              18

4. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục             19

Tính toán trục I                                                                                                           20

Tính toán trục II                                                                                                          22

Tính toán trục III                                                                                                        25

Phần IV: Tính toán chọn ổ lăn cho 3 trục                                                    27

1. Chọn loại ổ lăn cho trục I                                                                           27

2. Chọn loại ổ lăn cho trục II                                                                          28

3. Chọn loại ổ lăn cho trục III                                                                           29

   Phần V: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc                                                                 30

   bôI trơn và đIều chỉnh ăn khớp.                                                                    

   1. Tính kết cấu của vỏ hộp                                                                              31

   2. Bôi trơn trong hộp giảm tốc                                                                       31

   3. Dầu bôi trơn hộp giảm tốc                                                                          31

   4. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp                                  31

   5. Điều chỉnh sự ăn khớp                                                                                 31

   Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc               31

Phần VI:  bảng thống kê các kiểu lắp                                                                 33

Đề số:13                  Thiết kế hệ dẫn động băng tải

3. Hộp giảm tốc          5. Xích tải

2. Nối trục đàn hồi   4. Bộ truyền xích

Số liệu cho trước:

1. Lực kéo băng tải:                   F=9000 (N)
2. Vận tốc băng tải:                     v=0.45 (m/s)
3. Đường kính tang                     D=320(mm)
4. Thời hạn phục vụ:                   l =22.000 (h)
5. Số ca làm việc:                        soca= 1
6. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài:

8. Đặc tính làm việc:        

þ va đập nhẹ     

Khối lượng thiết kế:

 

• 1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc – khổ A
•  
• 1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc – khổ A
•  
• 1 bản thuyết minh
• 

 

 

 

Phần I  Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

 

1.1 Tính toán động học

 Công suất làm việc trên trục công tác là:

 

 

Trong đó:     F: lực kéo băng tải (N) ;  v: vận tốc băng tải (m/s)

Thay số:

Do băng tải làm việc tải trọng thay đổi nên ta có công suất tương đương :

................................................

1.2 Phân phối tỷ số truyền

Tính tỷ số truyền của hệ

...........................................

* Momen xoắn trên các trục

.

Trục	Động cơ	I		II	III		Công tác
P(kw)	.	.		.	..
TS truyền	.
N(vg/ph)	1445	.		.	.
T(mm)	.			.	.

Phần II                                   Thiết kế các bộ truyền

2.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: (Bánh trụ răng nghiêng, tính cho hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh).

2.1.1 Chọn vật liệu

- Do công suất truyền tải không lớn lắm, không có yêu cầu đặc biệt gì về vật liệu, để thống nhất trong thiết kế ở đây chọn vật liệu hai cấp như nhau : cụ thể chọn thép 45 tôi cải thiện, phôi rèn. Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 ¸15 đơn vị

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độn rắn HB₁= 245.

Bánh lớn :   HB₂= 230 

2.1.2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm .

Trong đó : : hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc, :     hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng, : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng, : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.

Trong bước tính thiết kế sơ bộ lấy  và

Do đó:là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, : Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.

* Với bánh nhỏ:

Theo bảng 6.2 ta có:

Trong đó: c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, n: số vòng quay trong một phút,

t: tổng số giờ làm việc.

Theo bảng 6.2

* Với bánh lớn tính toán tương tự

* ứng suất quá tải cho phép

2.1.3. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh (do hộp giảm tốc phân đôi nên tải trọng phân đôi cho mỗi bánh ).

Trong đó: : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, : mômen xoắn trên trục bánh chủ động (N.mm), : ứng suất tiếp xúc cho phép MPA, :tỷ số truyền cấp nhanh.

                                                        : chiều rộng vành răng

Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – Thép

Tra bảng 6.6       

Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3   

Xác định các thông số ăn khớp

Theo bảng 6.8 chọn m = 1,5(mm)

Chọn sơ đó cosb = 0,7660

Þ số răng bánh nhỏ

Þ số răng bánh lớn

Tỷ số truyền mới là :

Khi đó ta có góc  là :

* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

trong đó  Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

Tra bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Góc nghiêng trên hìn trụ cơ sở :

vì theo TCVN góc profil

: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

ường kính vòng lăn bánh nhỏ

theo bảng 6.13

với v=1,15 (m/s) dùng cấp chính xác 9,với cấp chính xác 8  ta có (theo bảng 6.14)

Tra bảng 6.15

Tra bảng 6.16

Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với (m/s)

:hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng khi v£10 (m/s)

Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám

Khi đường kính vòng đỉnh bánh răng

Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Số răng tương đương

 

Tra bảng 6.18 ta có được

 Với hệ số dịch chỉnh

Bánh răng phay 

Ta có

Kiểm nghiệm răng về quá tải với

* Các thông số kích thước của bộ truyền:

Khoảng cách trục 

Môdun pháp

Chiều rộng vành răng

...................................................................................................

2.2. Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng)

Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

                             a_w2 = K_a(u₂+1)

Với:

       T₂: Mômen xoắn trên trục bánh  chủ động(Nmm);T₂=477500Nmm)

        K_a : hệ số phụ thuộc vào loại răng ; K_a=49,5(răng thẳng )

        Hệ số Y_ba = b_w/a_w;

 Tra ở sơ đồ 7 (bảng 6.6, trang 98) ta được K_Hb=1,03 ;u₂= 3,2; [s_H]=481,8( MPa ).

Thay số ta định được khoảng cách trục :

a_w1= 49,5.(3,2+1). (mm)

Chọn  a_w1 = 265 mm

2.2.1 Xác định các thông số ăn khớp

* Môđun : m                                   

m = (0,01 ¸ 0,02). a_w1 = Chọn  m = 2

 * Số răng Z₁ = 2 a_w1/ (m(u₁ +1)) = 2.265/ 2.(3,2+1) = 63.09

 Chọn Z₁ = 63;

           Z₂ = u₁ Z₁ = 3,2.63 = 201.6 răng.

                  Chọn Z₂=202 (răng)

           Z_t = Z₁ + Z₂ = 63+ 202 = 265 răng ;

Tính lại khoảng cách trục : a_w1^' = m.Z_t/ 2 = 2. 265/ 2 = 265( mm).

a_w1^’ = a_w1 .Do đó không cần dịch chỉnh .

Chọn a_w1= 180 (mm)

 

2.2.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu để đảm bảo độ bền tiếp xúc :s_H  [s_H] ,

                                           s_H  = Z_M Z_H Z_e ;

Trong đó :  - Z_M  : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;

                   - Z_H  : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

                   - Z_e  : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

                   - K_H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

                   - b_w  : Chiều rộng vành răng.

                   - d_w : Đường kính vòng chia của bánh chủ động;

T₂ 176934=  (Nmm) ;

Ta có

Z_M = 274 Mpa^1/3 (tra bảng 6.5 ) ;

Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

                    cosa_tw=

=> a_tw = 20^o

                    Z_H =  =  = 1,76   ; 

 

d_w1 =  (mm).

                    e_a = 1,88 – 3,2 ;

                    Z_e =  = 0,86

K_H = K_Hb.K_HVK_Ha ; K_Hb = 1,03 ; K_Ha = 1( bánh răng thẳng )

Vận tốc bánh dẫn : v =  m/s;

vì v < 6 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9, tra bảng 6.16 chọn g_o= 73 ; tra bảng 6.14 ta có K_Ha = 1,13 ; K_Fa= 1,37.

Theo công thức 6.42

                           

theo bảng 6,15:răng thẳng , không vát đầu răng  => d_H =0,006

                         

K_HV = 1,06 Þ  K_H = 1,03.1,0.1 = 1,08

Thay số : s_H = 274.1,76.0,86.= 425,9( Mpa)

Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [s_H] = [s_H]. Z_RZ_VK_xH.

 Với v =2,2 m/s Þ     Z_V = 1 (vì v < 5m/s ) ,    Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là  R_a = 10...40 mm. Do đó Z_R = 0,9 ; với d_a< 700mm Þ K_xH = 1.

                              [s_H] = 481,8.0,9.1.1 = 433,64 MPa ,

       s_H  [s_H] ;

Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.

 

2.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Tra bảng 6.7  ( và sơ đồ 7)

Tra bảng 6.15    

Tra bảng 6.14

Do đó:

Với   

Với   

Số răng tương đương

           

Tra bảng 6.18 ta có được

             (Bánh răng phay)

           

2.2.4 Kiểm nghiệm răng về quá tải

2.2.5 Các thông số kích thước của bộ truyền:

Khoảng cách trục 

Môdun pháp m=2(mm)

Chiều rộng vành răng

Tỷ số bộ truyền

Số răng của bánh răng

Bánh răng không dịch chỉnh.

Đường kính vòng chia và đường kính vònh lăn.

Đường kính đỉnh răng

 

Đường kính đáy răng

 

2.3. Tính toán bộ truyền ngoài

2.3.1 Chọn loại xích:

Vì vận tốc thấp dùng xích con lăn

2.3.2  Xác định các thông số của bộ truyền xích

Tra bảng 5.4 với  

Chọn  do đó số răng đĩa lớn

 (đối với xích con lăn)

Công suất tính toán

Trong đó: P: công suất cần truyền

 hệ số số răng

 hệ số vòng quay

 với ( đường tâm các đĩa xích làm với phương nằm ngang 1 góc ) hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền.

(chọn a = 40.p) hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

 đĩa căng hoặc con lăn căng xích.

 tải trọng va đập nhẹ.

 bộ truyền làm việc 2 ca (Tra bảng 5.6).

 (môi trường có bụi, chất lượng bôi trơn II) (Theo bảng 5.7).

 thì            

Ta có

           

Tra bảng 5.5  chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước p=31,75(mm) thoả mãn điều kiện bền mòn

Đồng thời theo bảng 5.8

Khoảng cách trục a=40p =40.31,75=1270(mm)

Xác định số mắt xích x

Lấy số mắt xích chẵn x=132

Tính lại khoảng cách trục

Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm  lượng bằng

Số lần va đập của xích

Tra bảng 5.9 

* Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

Q tải trọng phá hỏng (N)

Tra bảng 5.2 Q=88500(N)

Khối lượng 1 mét xích q = 3,8 (kg)

hệ số tải trọng động với chế độ làm việc trung bình

 lực vòng (N)

           

Trong đó  (bộ truyền nằm ngang)

Tra bảng 5.10 n=200(vg/ph) [s]=8,5

Vậy s>[s] bộ truyền đảm bảo điều kiện bền

* Đường kính đĩa xích

2.3.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Trong đó  ứng suất tiếp xúc cho phép (MPA)

 lực vòng (N)  =4684(N)

 lực va đập trên m dãy xích

 hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6

A diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12 A= 262()

E modun đàn hồi 

Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1

Tương tự  với cùng vật liệu nhiệt luyện

2.3.4 Xác định lực tác dụng lên trục

Trong đó: : hệ số kể đến trọng lượng xích,  do bộ truyền nằm ngang.

 

Phần III       Thiết kế trục và chọn ổ lăn

 

3.1. Chọn vật liệu chế tạo

 Các trục là thép 45 có  ứng suất xoắn cho phép là: [t]= 12 ¸ 20(MPA)

3.2. Xác định đường kính sơ bộ:

Trong đó: : mômen xoắn N.mm, [t]: ứng suất xoắn cho phép MPA [t]= 15¸50 (MPA) lấy trị số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn trục ra theo kết quả trong thực tế người ta thường dùng công thức sau với hộp giảm tốc chọn c=160:

d_i         là đường kính chỗ lắp bánh răng trên trục thứ i (i=1,2,3).

ở đầu vào trục I có lắp nối trục đàn hồi. ở đầu ra trục III có lắp bánh xích.

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

Dựa theo đường kính các trục sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn  chiều rộng ổ lấy theo đường kính sơ bộ của trục trung gian

Xác định chiều dài may ơ, may ơ đĩa xích, may ơ bánh răng trụ:

Xác định chiều dài may ơ của nửa khớp nối đối với trục vòng đàn hồi.

Tra bảng 10.3 ta được:

Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp 

Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành nắp ổ

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông 

...................................................................................................................................................