HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP CẶP BÁNH RĂNG CÔN  RĂNG THẲNG TRUYỀN ĐỘNG RĂNG THẲNG RĂNG NGHIÊNG ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O65,bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc

  Mục lục                                                                              Trang

Phần 1                                                                                                                    1                                                                  

 

        A Chọn động cơ                                                                                           1

        B Phân phối tỷ số truyền                                                                             2

        C Tính tốc độ quay, mômen, công suất trên các trục                            2

  Phần 2  Tính các bộ truyền                                                                              3

         A Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc                                               3

         B Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc                                                5

                 1  Chọn vật liệu chế tạo bánh răng                                                5

                 2 Tính bộ truyền bánh răng côn                                                      6

                 3 Tính bộ truyền bánh răng  trụ răng nghiêng                              9

 

Phần 3  Thiết kế các trục trong bộ truyền                                        12

         1 Thiết kế trục 1                                                                           12

         2 Thiết kế trục 2                                                                           16

         3 Thiết kế trục 3                                                                            22

         4 Kiểm nghiệm then trên các trục                                             27

         5 Chọn ổ lăn                                                                                  30

Phần 4 Thiết kế kết cấu                                                                         35

         A Kết cấu trục và kích thước rãnh then                                       35

                1 Bán kính góc lượn và chiều dài phần vát phần trục

                   lắp chi tiết                                                                               35

                2  Kích thước rãnh then                                                          35

         B Các chi tiết truyền động                                                             36

                1 Kết cấu bánh răng                                                               36

                2 Kết cấu bánh đai                                                                 36

         C Gối đỡ trục                                                                                  37

                1 Chọn loại gối đỡ trục                                                          37

                2 Kích thước gờ trên trục và trên lỗ lắp ổ                            37

                3 ống lót và nắp ổ                                                                   37

                4 Lót kín bộ phận ổ                                                                39

                5 Kết cấu vòng chắn mỡ                                                      40

          D  Khớp nối                                                                                  40

          E  Thiết kế vỏ hộp                                                                        40

               1  Chọn bề mặt ghép nắp và thân hộp                                      40

               2  Xác định kích thước cơ bản của vỏ hộp                                40

               3  Một số các kết cấu khác                                                           42

Phần 5  Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp                                                   43

           A  Bánh răng                                                                                      43

                   1 Điều chỉnh ăn khớp bánh răng                                           43

                   2  Bôi trơn hộp giảm tốc                                                          44

            B  ổ lăn                                                                                              44

                   1  Điều chỉnh khe hở ổ lăn                                                     44

                   2  Bôi trơn ổ lăn                                                                       45

Phần 6   Bảng thống kê các kiểu lắp                                                      46

Phần I :Chọn động cơ và Phân phối tỉ số truyền .

A  :  Chọn động cơ

   Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

   Dựa vào công suất cần thiết N_ct và số vòng quay sơ bộ của động cơ n_­sb kết hợp với các yêu cầu về momen mở máy và phương pháp đặt động cơ chọn qui cách động cơ

   Động cơ được chọn phải có công suất N_đc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện:

đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện

   Công suất trên tang P_tang= =3,2

F: Lực kéo trong băng tải

V: Vận tốc dài của băng tải

Do tải trọng sử dụng là taỉ  trọng động, va đập vừa nên phải kể đến hệ số tải trọng động b

Công suất cần thiết là    P­_ct=              : Hiệu suất bộ truyền

b: Hệ số tải trọng                   P_tg : Công suất trên tang

     h=h_đaih_cônh_trụh³_ổlănh_ôtrượth_khớp                      h_i : Hiệu suất trên các thành phần

        =  0,95.0,95.0,96.0,99³0,99.0,99=0,82

     P_ct=

   Số vòng trên tang là     n_tg=

Chọn tỷ số truyền sỏ bộ là    u_sb=48Þ n_sb=u_sb.n_tg=48.23,15=1111,2 v/ph

Chọn động cơ tốc độ quay  n=1500  v/ph

Căn cứ vào tính toán    P_ct=3,24 Kw         n_sb=1111,2  v/ph

Chọn động cơ  4A100L4Y3    Công suất  4Kw

Vận tốc quay 1420 v/ph  có   

B  :  Phân phối tỷ số truyền

U­_chung=

U_chung=U_ngoài.U_hộp=U_ngoài.U_cônU_trụ

U_ngoài: Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài

U_hộp : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

U_côn : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn

U_trụ  : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ

Chọn U_côn=3   U_trụ=5   U_ngoài=

C :  Tính tốc độ quay, mômen, công suất trên các trục

 

Công suất trên các trục

P₃=P_tang/(h_ôlănh_khớp) = 3,2/(0,99.0,99) = 3,26 Kw

P₂=P₃/(h_trụh_ổlăn) = 3,26/(0,96.0,99) = 3,43 Kw

P₁=P₂/(h_nónh_ôtrượt) = 3,43/(0,95.0,99) =3,65 Kw

Mômen trên các trục  

T₁=

T₂=

T₃=

	Trục1		Trục2		Trục3
u		3		5
n   (v/ph)	347,2		115,7		23,14
P   (Kw)	3,65		3,43		3,26
T   (Nmm)	100396		283155,8		1345419,2

 

 

 

 

 

 

 

  Phần 2 :    Tính các bộ truyền

A:   THiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc

         (Bộ truyền đai)

Dựa vào đặc tính làm việc của hệ thống va đập vừa ta chọn loại đai vải cao su làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt có sức bền và tính đàn hồi cao

P₁=4Kw   n₁=1420vòng/phút   u=4,09

Mômen trên trục động cơ  T₁=

Đường kính bánh đai nhỏ       d₁=(5,2¸6,4)

d₁=(5,2 ¸ 6,4) (155,8 ¸ 191,8)mm

Dựa vào bảng tiêu chuẩn về đường kính bánh đai 5.1

Chọn d₁=180mm     v₁=pd₁n₁/60000

v₁=p180.1420/60000=13,38m/s<v_max=25m/s

Đường kính bành đai lớn   d₂=ud₁(1 - e)

e : Hệ số trượt            Chọn e=0.01

d₂=4,09.180.(1- 0,01) = 728,8378    Lấy d₂=729mm

Tỷ số truyền thực   u_t=d₂/(d₁(1- e))=729/(180.0,99)=4.0909

Sai lệch tỷ số truyền   Du=(4,0909 - 4,09)/4,09.100%=0,022%<4% đạt yêu cầu

Xác định khoảng cách trục và chiều dài đai

Koảng cách trục a_s

a_s= (1,5 ¸ 2)(d₁ + d₂)= (1,5 ¸ 2)(180 + 729)= (1363,5 ¸ 1818)

Chọn a_s=1500  mm

Chiều dài đai l

l  = 2.a + 0,5p(d₁ + d₂) + (d₂ - d₁)²/(4.a)

   =2.1500 + 0,5.p(180 + 729) + (729 – 180)²/(4.1500) = 4478,09  mm

Chiều dài đai được cộng thêm từ  100 ¸ 400  mm  tuỳ theo cách nối đai

Số vòng chạy của đai   i = v/ l = 13,38/4,478 = 2,99  1/s

Kiểm nghiệm về góc ôm trên bánh đai nhỏ

Góc ôm   a₁=180 – 57.(d₂-d₁)/a=180-57.(729-180)/1500=159,138°

a₁>a_min=150°    Þ Góc ôm a₁ thoả mãn yêu cầu

Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

Lực vòng cần truyền   F­_t=P₁.1000/v=4.1000/13,38=298,95 N

Theo bảng 4.8 ta chọn   d/d₁=1/40  Þ d=d₁/40=180/40=4,5 mm

Þdùng loại đai                                      có lớp lót , số lớp 3 , chiều rộng đai        b=(20¸112)

ứng suất có ích cho phép [s_F]=[s_F].C_aC_vC₀      [s_F]=K₁-K₂d/d₁

Bộ truyền đai nằm ngang, ứng suất căng ban đầu chọn  s₀=1,8MPa

Điều chỉnh định kì lực căng Bảng 4.9  K₁=2,5   K₂=10

[s_F]₀=2,5-10/40=2,25MPa

C_a  Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm       Tra bảng  4.10  C_a=0,94 

C_v  Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc        Bảng4.11   C_v=0,93

C₀  Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí của bộ truyền     Bảng 4.12  C₀=1  

K_đ  Hệ số tải trọng động                               Bảng  4.7  K_đ=1,25

[s_F]=2,25.0,94.0,93.1=1,96695MPa

 

b =F_t.K_đ/([s_F].d)

   =298,95.1,25/(1,96695.4,5)=42,2   Chọn theo tiêu chuẩn   b=50 mm

Lực căng ban đầu  F₀=b.d.s₀=50.4,5.1,8=405 N

Lực tác dụng lên trục   F_r= 2F₀sin(a₁/2)

                                        = 2.405.sin(159/2)

                                        =768,37 N

B  :  Thiết kế bộ truyền trong bộ giảm tốc

       ( Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng và bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)

  1  :   Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế chọn vật liệu 2 cấp bành răng như sau:

Bánh răng nhỏ  thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241...285

Có   s_b1=850MPa           s_ch=580 MPa

Bánh răng lớn  thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192...240

Có   s₂=750  MPa            s_ch=450 MPa

Tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ  u=5

Xác định ứng suất cho phép

Bảng 6.2 Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn  HB180...350

  s⁰_Hlim= 2.HB +70      S_H=1,1

  s⁰_Flim=1,8.HB       S_F=1,75

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ  HB₁=270

Chọn độ rắn bánh răng lớn   HB₂=230   Khi đó ta có :

s⁰_Hlim1=2.HB₁+70 =2.270+70=610MPa

s⁰_Flim1=1,8HB₁=1,8.270=486MPa

s⁰_Hlim2=2.HB ₂+70=2.230+70=530MPa

s⁰_Flim2=1,8HB₂=1,8.230=414MPa

N_H0=30HB^2,4

N_H01=30HB₁^2,4=30.270^2,4=2,05.10⁷

N_H02=30HB₂^2,4=30.230^2,4=1,39.10⁷

N_HE=60.c.å(T_i/T_max)³n_it_i

N_HE2=60c(n₁/u₁).åt_iå(T_i/T_max)³(t_i/åt_i)    Thay số ta có :

N_HE2=60.1.(115,7/5).21000.(1³.4/8+0,7³.3/8)=1,83.10⁷

N_HE2>N_H02  ÞK_HL2=1  ÞN_HE1>N_H01 Þ K_HL1=1

Như vậy sơ bộ xác định được [s_H]=  s⁰_Hlim.K_HL/S_H

[s_H1]=s⁰_Hlim1K_HL1/s_H1=610.1/1,1=554,5 MPa

[s_H2]=s⁰_Hlim2K_HL2/S_H2=530.1/1,75=481,8 MPa

Do sử dụng bánh răng nghiêng nên     [s_H]=([s_H1]+[s_H2])/2

[s_H]=(554,5+481,8)/2=510,15 MPa

Theo 6.7   N_FE=60cå(T_i/T_max)⁶.n_i.T_i

N­_FE2=60.1.115,7.21000.(1⁶.4/8+0,7⁶.3/8)=1,586.10⁷

Vì N_FE2=1,586.10⁷>4.10⁶=N_FE0ÞK_FL2=1ÞK_FL1=1

[s_F1]=486.1/1,75=277,7 MPa

[s_F2]=414.1/1,75=236,5 MPa

ứng suất quá tảit cho phép

[s_F1]_max=0,8s_ch=0,8.580=464 MPa

[s_F2]_max=0,8s_ch2=0,8.450=360 MPa

2  :  Tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Với n1=347,2 v/ph , p=3,65 KN , T=100396Nmm

Tỷ số tuyến u=3

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và tính toàn ứng suất giới hạn tương tự như đối với bánh răng trụ

Các ứng suất tới hạn chính bằng các ứng suất tới hạn của bánh răng trụ

tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

• xác định chiều dài côn ngoài

    R_e=K_R.

R_e=50. =156

Với bộ truyền răng thẳng bằng thép Kr=0,5 Kd=0,5.100=50MP_d^1/3

Chọn Kbe=0,25(bảng 6.21)

2K_be.u/(2- K_be) = 2.3.0,25/(2-0,25) = 0,875  tra bảng ta có K_Hb= 1,25   K_Fb=1,35

R_e=50. =156

với R_e  =156 kiểm nghiệm thấy hộp giảm tốc không đạt điều kiện bôi trơn  d21/d22=1,1¸1,3

do đó chọn Rc=180

• xác định các thông số ăn khớp

số răng bánh nhỏ

d_e1=   =   =113,84

Tra bảng 6.22  ta có Z_1P=20

với H_b<350,z_c=1,6.z_1P=1,6.20=32

đường kính trung bình và mô đun trung bình

d_m1=(1-0,5K_be )d_e1  =99,61

m_tm=d_m1/Z₁= 99,61/32= 3,11

mô dun vòng ngoài:  m_te= m_tm/(1-0,5K_be) = 3,11/0,875= 3,55

lấy theo tiêu chuẩn m_te=3

m_tm= m_te. (1-0,5K_be) = 3.0,875 = 2,625

Z₁=d_m1/m_tm=99,61/2,625 = 37,95  Lấy Z₁ = 38

bánh răng lớn:Z₂=u.Z₁=3.38=114

u=Z₁/Z₂ = 114/38 = 3

Góc côn chia .δ₁=arctg(Z₁/Z₂)=arctg(1/3)=18,43⁰=18⁰26^’

 δ²=90⁰-δ₁=90⁰-18⁰26^’=71⁰34^’

với z₁=38 tra bảng 6.20 chọn hệ số định dao

x₁=0,25  ,  x₂=-0,25

đường kính trung bình bánh nhỏ d_w1=z₁.m_tm=38.2,625=99,75

chiều dài côn ngoài Rc=0,5m_te. = 0,5.3.  =180,25             

• kiểm  nghiệm về độ bền tiếp xúc

s_H= Z_M.Z_H.Z_e.

Bảng 6.45  Z_m=274MPa^1/3

Bảng 26.12 : x_t=x₁+x₂=0èz_tt=1,76

e_a=1,88-3,2(1/Z₁+1/Z₂) = 1,88- 3,2.(1/38+1/114) = 1,72

Z_e=  =  = 0,74

Ktt=K_Hα+K_Hβ+K_Hγ

K_Hα=1 với bánh răng côn thẳng

V= p.d.n./60000 = p.99,61.347,2/60000 = 1,81 m/s

Theo bảng 6.13 bộ bánh răng dùng cấp chính xác8

u_H=d_H.g₀v.   =  0,006.56.1,81.    = 6,97  

b = K_be.R_e = 0,25.180,25 =45,06

K_Hv= 1+       = 1+   =1,12

K_H= K_HaK_HbK_Hv =1.1,35.1,12= 1,512

s_H= Z_M.Z_H.Z_e. = =274.1,76.0,74. =327,47 MPa

s_H< [s_H] =510,15 MPa

d>kiểm tra điều kiện bền uốn

s_F1=2T₁R_FY_εY_βY_F1/(0,85b.m_tmd_m1)

Với K_be=b/R_e = 45,06/180,25 = 0,25

u_F=d_Fg₀v.   =  0,016.56.1,81.    = 18,69

K_Fv =1+       = 1+   =1,31

K_F=R_FαK_FβK_Fγ=1.1,35.1,31=1,77

răng thẳng Y_β=1      ε_α=1,75àY_ε=1/1,75=0,52

z_v1=z₁/cosδ₁=38/cos18,43=40,05àY_F1=3,53

z_v2=z2/cosδ₂=114/cos71,57=360,59àY_F2=3,63

      s_F1=2T₁R_FY_εY_βY_F1/(0,85b.m_tmd_m1)

          = 2.100396.1,77.0,57.1.3,53/(0,85.45,06.2,625.99,61) = 71,4 MPa

       s_F1< [s_F ] =277,4 MPa

   s_F2= s_F1.Y_F1/Y_F2 = 71,4.3,63/3,53 = 73,42b MPa

   s_F2 < [s_F ] =277,4 MPa

        e>kiểm nghiệm về quá tải

K_qt=T_max/T=1,4

s_H1max=s_H  =327,47. =387,57  MPa

s_H1max< [ s_Hmax] =1260  MPa

s_F1max=s_F1.  =71,4  .  =84,48  MPa

s_F1max<[s_F1max]=464  MPa

s_F2max=s_F2.  =73,42.  =86,87  MPa  <[s_F2max]=464  MPa

3  :   Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 

1. Tính khoảng cách trục sơ bộ

a_w1=K_a(u+1)

Bảng 6.6 chọn Y_ba=0,3  Bảng 6.5 chọn K_a=43

Y_bd=Y_ba.(u+1).0,5=0,3.(5+1).0,5=0,9  Theo bảng 6.7 chọn K_Hb=1,13

a_w1=43.(5+1).     Lấy a_w1=242