HỘP GIẢM TỐC  TRỤC VÍT ĂN KHỚP VỚI BÁNH VÍT ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O65, bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc

  Lời nói đầu

      Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển như vũ bão. Và là cơ sở để học nhưng môn như dao cắt, công nghệ…

     Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế.

     Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt,bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hướng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất cao và được ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Băng tải là một loại máy thường được sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu như : than đá, cát, sỏi, thóc… 

      Băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải. Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít .

ưu nhược điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhưng băng tải còn có một số hạn chế như: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 24⁰) , không vận chuyển được theo hướng đường cong.

     Để làm quen với việc đó em được giao Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải),với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo,sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè.Em đã hoàn thành được đồ án được giao.

    Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót.

Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn thầy giáo

và bộ môn Cơ sở thiết kế máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

 

Mục lục.

                                                                                                trang

  Lời nói đầu.                                                                                              2

PhầnI.Tính động học hệ dẫn động.                                                      3

  I.Chọn động cơ.                                                                                      3

  II.Phân phối tỷ số truyền.                                                                       5        

  III.Tinh toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục       

  6 dẫn động.

  IV.Bảng kết quả.                                                                                       7

PhầnII.Thiết kế chi tiết.                                                                            7

  I.Thiết kế bộ truyền.                                                                                 7

   A.Thiết kế bộ truyền bánh răng.                                                           7

   B.Thiết kế bộ truyền trục vít.                                                                16

   C.Thiết kế bộ truyền xích.                                                                    22

  II.thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối.                                       26

   A.Chọn khớp nối.                                                                                 26

   B.Thiết kế trục.                                                                                     27

   C.Chọn ổ lăn.                                                                                        45

PhầnIII.Thiết kế kết cấu.                                                                      52

  I.Kết cấu vỏ hộp.                                                                                    52

  II.Kết cấu một số chi tiết.                                                                      53

  III.Bôi trơn, điều chỉnh, bảng dung sai.                                                 56

PhầnIV.Tài liệu tham khảo.                                                                  59

PhẦnI.Tính động học hệ dẫn động.

I.Chọn động cơ.

1.Chọn loại động cơ.

      Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ,

là giai đoạn dầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy.

     Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần được dẫn động.Hệ dẫn động băng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc.

     Loại động cơ này có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhược điểm là hiệu suất và cos(j) thấp (so với động cơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc được.

     Ta chọn sơ đồ khai triển hệ đãn động sau:

1. Động cơ điện.

.                2. Bộ truyền bánh răng.

                 3. Bộ truyền trục vít – bánh vít

                 4. Băng tải.

                5. Khớp nối.

2.Tính công suất động cơ.

Tra bảng 2.3 (trang 19…).ta

Thay tất cả vào công thức 1.2 ta được

-Vì tải trọng là thay đổi ta có:                                                                

-Tính tải trọng ngoài.

3.Chọn n_sb của động cơ.

-Ta có:      (1.3)

-u_h là tỉ số truyền của hộp giả tốc bánh răng trục vít:u_h=45460

-u_x là tỉ số truyền của bộ truyền xích: u_x=245

-Tốc độ quay của bánh công tác

Vậy ta chọn n_sb của động cơ là :n_sb=1500(v/ph).

*Kết luận:Vì động cơ đặt nằm ngang nên chỉ tiêu về khối lượng của động cơ không phải làchỉ tiêu được quan tâm đầu tiên ,mà chỉ tiêu đặt cao hơn là mô men mở máy phải lớn .Do đó ta chọn động cơ loại k.Cụ thể tra bảng (P1.1).Ta chọn động cơ K132M4 có các thông số sau đây:

    +Pđc=5,5(KW).

    +n_đc=1445(v/ph).

    +h=0,86

   +Khối lượng của động cơ m=72(kg).

   +tra bảng 1.4 ta được đường kính của động cơ là:D=32mm.

II.Phân phối tỉ số truyền.

-Ta có tỉ số truyền trong hệ dẫn động cơ khí:

Chọn sơ bộ u_x=2,5

Để chọn u_br ta dựa vào hình 3.24(trang 46).Vì là cặp bánh răng thẳng ta chọn C=0,9.Dựa vào u_h=53,77 gióng lên ta có được u_br=2,2.Thay lại công thức (1.5) ta được.Ta chọn

-Thay công thức(1.4) ta được tỉ số truyền chính xác của bộ truyền xích

 III.Tính toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục của hệ dẫn động.

  1.Tính công suất (P).

2.Tính số vòng quay n.

3.Tính mô men xoắn trên các trục (T).

-Ta có công thức tổng quát liên hệ giữa mô men xoắn(T) và tốc độ quay n là:  

-Trên trục động cơ:

-Trên trục bánh răng 1:

-Trên trục 2(bánh răng trục vít).

-Mô men xoắ trên trục 3.

-Mô men trên trục ra (trục 4). 

IV.Lập bảng tổng kết.

Phần II.Thiết kế chi tiết.

I.Thiết kế bộ truyền.

A.Thiết kế bộ truyền bánh răng.

  1.Chọn vật liệu.

-Vì công suất trên bánh dẫn P=4,96 (KW) không quá lớn.Bộ truyền không có yêu cầu gì đặc biệt về .vậy theo quan điểm thông nhất hoá và dựa vào bảng 6.1/91 ta chọn.

     +Bánh nhỏ làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=2414285,có ú_b1=850MPa, ú_ch1=580MPa.

     +Bánh răng lớn cũng làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=1924240, ú_b2=750MPa, ú_ch2=450MPa.

Thoả mãn điều kiện H₁ ≥ H₂+(10415).

2.Tính các ứng suất cho phép.

 2.1Ứng suất tiếp xúc cho phép.

  Công thức xác ứng suất tiếp xúc cho phép [ú_H]và ứng suất tiếp xúc cho phép [ú_F].

     [ú_H]= (ú_Hlim⁰ /s_H).Z_R.Z_V.k_xH.K_HL

     [ú_F]=( ú_Flim⁰/s_F).Y_R.Y_S .K_XF.K_FL

-Trong bước tính thiết kế ta chọn sơ bộ.

     Z_R.Z_V.k_xH=1

     Y_R.Y_S .K_XF =1

Vậy các công thức trên trở thành.

     [ú_H]= (ú_Hlim⁰ /s_H). K_HL                            (II.1)

     [ú_F]=( ú_Flim⁰/s_F). K_FL                              (II.2)                                                                                                                                                                                                                                                                       

+ú_Hlim⁰, ú_Flim⁰  là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với số chu kỳ cơ sở.Tra bảng 6.2/92 ta có được

      ú_Hlim⁰ =2.HB+70 ,  s_H=1,1                   (II.3)

      ú_Flim⁰=1,8.HB      ,  s_F=1,75                 (II.4)

Ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB₁=245

Ta chọn độ rắn bánh lớn HB₂=230

Thay lại các công thức (I.3),(I.4) ta được.

      ú_Flim1⁰=2.HB₁+70=2.245+70=560 (MPa)

      ú_Flim2⁰=2.HB₂+70=2.230+70=530 (MPa)

      ú_Flim1⁰=1,8.HB₁=1,8.245=441 (MPa) 

      ú_Flim2⁰=1,8.HB₂=1,8.230=414 (MPa)

+ K_HL, K_FL hệ số tuổi thọ.

*Ta có số chu kỳ cơ sở N_H0=30.HB^2,4

     → N_H01 =30. HB₁^2,4=30.245^2,4=1,6.10⁷

     → N_H02 =30.HB₂^2,4=30.230^2,4=1,39.107

Số chu kỳ ứng suất tương đương N_HE,N_FE.

ta có c₁=c₂=1,n₁=1445(v/ph),n₂=656,82(v/ph)

Mà ta có:

      →K_HL2=1.

-Thay toàn bộ lại công thức (I.3).ta có

Mà bánh răng là bánh trụ răng thẳng

      →  [ú_H]=min[[ú_H1],  [ú_H2]]=481,82(MPa).

*Tương tự ta có số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về ứng suất uốn của thép C45 là N_F0=4.10⁶.

N_FE chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương.

        (II.5)

Tra bảng vật liệu 6.4/93.ta được m_F=6 vậy (I.5)có dạng

Ta có C₁=C₂=1,n₁=1445(v/ph))≥n₂→N_FE1≥N_FE2

Mà ta có:

   N_EF2=185.10⁶≥_NEF0=4.10⁶. →K_FL2=1.

   N_EF1≥ N_EF2=185.10⁶≥N_EF0=4.10⁶. →K_FL1=1.

-Thay lại công thức (II.4).Ta có

2.2.ứng suất quá tải cho phép.

3.Xác định các thông số của bộ truyền.

  Tính khoảng cách trục aw.

-Vì là hộp giảm tốc nên thông số cơ bản là khoảng cách trục  được xác định như sau.

         (I.6).Vì hai bánh răng ăn khớp ngoài.

+ka hệ số phụ thuộc vào vật liêu của cặp bánh răng và loại răng.vì là bánh răng thẳng nên ta lấy ka=49,5 (bảng 6.5/94).

+T₁ mô men xoắn trên trục bánh chủ động T₁=32781[MPa]

+ [ú_H]=481,82[MPa]

+u=2,2.

+Tra bảng 6.6/95 ta được  

+Tra bảng 6.7,sơ đồ bánh răng ứng với sơ đồ 6 →k_HB=1,015.

Thay toàn bộ lại công thức (I.6) được

Quy tròn ta lấy

4.Xác định các thông số ăn khớp.

 4.1.xác định mô đun (m).

Ta có Tra theo dãy tiêu chuẩn 6.8/97 ta chọn m=1,5 (mm).

 4.2.Xác định số răng .

-Bánh răng thẳng b=0.

   Có

Ta chọn Z₁=41(răng).

Mà Z₂=u.Z₁=2,2.41=90,2.Ta chọn Z₂=90 răng.

Khi đó  thoả mãn.

4.3.Xác định hệ số dịch chỉnh(x).

   Z₁=41>30.Nhưng yêu cầu về dịch chỉnh để đảm bảo về khoảng cách trục cho trước.

+y là hệ số dịch chỉnh tâm.

+Hệ số

Dựa vào ky,ttra ở bảng 6.10a→kx=0,568.

Mà

       →tổng hệ số dịch chỉnh  (mm).

-Hệ số dịch chỉnh của bánh 1.

5.Kiểm nghiệm răng.

5.1.Kiểm nnghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

-ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức

          (II.6)

+z_M hệ số cơ tính vật liệu tra theo bảng 6.5/94 ta đươc z_M=274(MPa)^(1/3)

+z_H hệ số kể dến hình dánng bề mặt tiếp xúc trrong bảng 6.12/104.với

     →z_H=1,68.

+.Hệ số kể đến sự trùng khớp xủa răng.Theo công thức (6.36a/103)

Thay lại ta có

+k_H:Hệ số quá tải

Với hệ số  kể đến sự phân bố tải trọng trên chiều rông vành răng.Tra bảng 6.7/96 được.

       hệ số kể đến sự phân bố khônng đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.Vì là bánh răng thẳng

    Tra bảng 6.15/105 có ọ_H=0,006.g₀=56

Thay lại ta được

            Tra bảng 6.17/106.

-mặt khác ta lại có:

   +Ta chọn cấp chính xác là cấp 8,Ra=2,541,25(μm) →ZR=0,95.

   +Z_V=0,85.V^0,1=0,85.4,73^0,1=0,99.

   +Đường kính vòng đỉnh răng da1<da2=m.Z2+2.(1+x2)/m

                                                               =1,5.90+2.(1+0,84)/1,5

                                                               =138(mm)<700(mm).

        →K_XH=1

        →[ú_H].Z_R.Z_V.K_XH=481,82.0,95.0,99.1=453(MPa)> ú_H=410,3(MPa).

Vậy (II.6),điều kiện về độ bền tiếp xúc thoả mãn.

5.2.Kiểm nghiệm về độ bền uốn.

*Bánh răng 1.

 Để thoả mãn về độbền uốn thì

              (II.7)

T1=32781(MPa),b_W =30(mm).d_W1=62,5(mm).

+Bánh răng thẳng

+Y_F1:hệ số dạng răng bánh 1.Tra bảng 6.18/107→Y_F1=3,48

+K_F:hệ số tải trọng uốn.

        KF=K_Fb.K_Fỏ.K_FV

        K_Fb=1,04(tra ở bảng 6.7/96).

        K_Fỏ =1(vì bánh răng thẳng).

       Tra bảng6.15và 6.16/105có

   hay lại (II.7)

+Ta lại có [ú_F1]=252(MPa).

     Y_R=1.

     Y_S=1,08-0,0695.ln(m)=1,08-0,0695.ln1,5=1,05.

Vì

     → [ú_F1].Y_R.Y_S.K_XF=252.1,05.1.1=265(MPa)> ú_F1=85,25(MPa).

Vậy điều liện về độ bền uốn được thoả mãn.

*Bánh răng 2.

    [ú_F2]= [ú_F1].Y_F2/Y_F1. Tra bảng 6.18→Y_F2=3,56.

    →[ú_F2]=85,25.3,56/3,48=87,21(MPa).

Có [ú_F2]=236,57(MPa)

    → [ú_F2].Y_R.Y_S.K_XF=236,57.1,05.1.1=148,4(MPa).>ú_F2=87,21(MPa).    Vậy điều kiện bền uốn trên bánh 2 được thoả mãn.

5.3.Kiểm nghiệm răng về quá tải.

-Đề phòng dạng dư và gẫy răng thì.

       +Ta có  

  +Tra ở bảng 6.13/104 

                                                                                            Thoả mãn.

-Để đề phòng dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng thi cần có:

 Ta có 

 Tra bảng 6.14/105 

*Vậy các điều kiện bền được thoả mãn.

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

7.Tính các lực trong bộ truyền bánh răng.

B.Thiết kế bộ truyền trục vít.

1.Chọn vật liệu.

-Tính sơ bộ vận tốc trượt ntheo công thức 7.1/145

→Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không thiếc và đồng thau. Cụ thể là dùng đồng thanh nhôm _sắt_niken.úpmh 10_4_4.TảI trọng là trung bình →chọn vật liệu làm trục vít là thép C45,tôi bề mặt đạt độ rắn HRC=45.

2.Xác định ứng suất cho phép.

    Vì bánh vít làm bằng đồng thanh có cơ tính thấp hơn nhiều so với trục vít bằng thép, nên để thiết kế chỉ cần sác định ứng tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít.Ta tiến hành kiểm tra cho bánh vít.

2.1Ứng suất tiếp xúc cho phép [ú_H].

-Vì bánh vít làm băng đồng thanh không thiếc nên [ú_H] được tra theo bảng 7.2/146.Với vận tốc trượt của trục vít được tính theo công thức

  →[ú_H]=212(MPa).

2.2.Ứng suất uốn cho phép [ú_F].

-[ú_F] đươc tính theo theo công thức

           [ú_F]= [ú_F0].K_FL

+[ú_F0] ứng duất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ.Vì trục vít được tôi,bộ truyền quay 1 chiều

       →[ú_F0]=0,25.ú_b+0,08.ú_ch

Vật liệu làm bánh vít là úp AmH 10-4-4,đúc ly tâm.Tra ở bảng 7.1 ta có được ú_b=600(MPa),ú_ch=200(MPa).

       →[ú_F0]=0,25.600+0,08.200=166(MPa).

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

III.Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

1.Bôi trơn.

1.1Bôi trơn các bộ truyền trọng hộp.

  -Vì trong hộp giảm tốc là bộ truyền bánh răng trục vít. Có vận tốc dài trên trục vít v_{TRụC VíT}=3,2 (m/s) <10 (ms),vận tốc dài trên bánh răng trên trục I v_{BáNH RĂNG I} =5,3 (m/s)<12 (m/s).

 Nên chọn phương pháp bôi trơn bàng dầu.Ngâm bộ truyền bánh răng trục vít trong dầu mức dầu tối đa là ngập tăng trục vít, mức dầu tối thiểu là ngập răng bánh răng 10 mm.Vì khi mứt đầu cao nhất đạt được thì cung vừa ngập giữa con lăn của ổ lăn lắt trên trục vít nên ta chọn cách vung dầu để đảm bảo bôi trơn cho trục vít.

  -Bôi trơn bằng dầu có ưu điểm hệ thống tra dầu vào hộp ,tháo dầu ra và kiểm tra dầu đơn giảm dễ dàng.Các bộ truyền đảm bảo luôn luôn được ngâm trong dầu trong suốt quá trình làm việc.Các cấn kim loại được tạo ra do mòn vì ma sát giữa các bề mặt được đưa ra ngoài ngay sau đó.

  -Bôi trơn bằng dầu có nhược điểm không gian trong hộp giảm tốc dùng để chứa dầu lớn làm cho hộp giảm tốc cồng kềnh.Có một lượng công suât mất mát do khuấy dầu,dầu dễ bị biến chất do bắn tung toé,mặt khác các chất cạn bã ở đáy hộp dễ bị khuấy động và hắt vào chỗ ăn khớp làm cho răng nhanh chóng bị mài mòn.

1.2Bôi trơn ổ lăn.

 -Tính vận tốc tại chỗ lắp ổ lăn trên các trục.

 v₁=2,27(m/s).v₂=1,03(m/s).v₃=0,01(m/s).

   Ta chọn bôi trơn bằng dầu cho các ổ lăn trên các trục I và trục II.Tuy vận tốc trên các trục này thấp nhưng ổ lăn luôn luôn tiếp xúc với dầu vì quá trình bôi trơn các bộ truyền.Bôi trơn bằng dầu được thực hiện cùng với quá trình bôi trơn các bộ truyền điều này tạo thuận lợi lớn.

    Các ổ lăn trên trục III vì quay với vận tốc thấp và khó tiếp xúc được với dầu do đó ta bôi trơn bằng mỡ.So với bôi trơn bằng dầu trên trục III thì bôi trơn bằng mỡ được giữ trong ổ dễ dàng hơn,đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm.Mỡ có thể làm cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm),độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.Trên ổ bôi trơn bằng mỡ ta phải có vòng chắn mỡ để cho dầu không vào ổ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Điều chỉnh ăn khớp.

*Điều chỉnh ăn khớp dọc trục.

 -Trong bộ truyền bánh răng trụ sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác .Nó được khắp phục bằng cách lấy chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn.

 -Đối với bộ truyền trục vít bánh vít,để đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa ren trục vít và răng bánh vít cần đảm bảo khoảng cách trục,góc giữa trục vít và bánh vít,và đảm bảo mặt trung bình của bánh vít đi qua trục của trục vít.

-Vì trục vít vàn bánh vít không đặt trong cùng một vỏ hộp nên vị trí của trục vít và bánh vít được điều chỉnh khi lắp vào hộp.

*Điều chỉnh ăn khớp.

 -Trong bộ truyền bánh răng trẳng.

  Sự ăn khớp có thể điều chỉnh khi lắp vào hộp,điều chỉnh bánh răng nhỏ nhờ vít điều chỉnh M10.

 -Điều chỉnh ăn khớp của bộ truyền trục vít bánh vít.Có hai phương pháp điều chỉnh:

  +Dịch chuyển trục vít cùng với bánh răng đã cố định trên trục nhờ  vít điều chỉnh M10.