BÀI TẬP LỚN

MÔN: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

NỘI DUNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít

1. NỘI DUNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Loại hộp giảm tốc: Hộp giảm tốc trục vít – bánh vít

1. Động cơ	3. Hộp giảm tốc	4. Nối trục
2. Bộ truyền đai: dẹt	5. Băng tải

Các số liệu cho trước:

1. Lực kéo băng tải	: F = 12000 N
2. Vận tốc băng tải	: v = 0,46 m/s
3. Đường kính tang	: D = 160 mm
4. Thời hạn phục vụ	: lh = 12000 giờ
5. Số ca làm việc	: 3 ca
6. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài	: 45

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN DỘNG CƠ KHÍ

1.1.         Chọn động cơ

Công suất cần thiết:

-        Công suất trên trục công tác: 

-      Hiệu suất truyền động:

-        Trong đó: h_o: là hiệu suất của ổ

-        h_tv: hiệu suất của bộ truyền trục vít

-        h_d: hiệu suất của bộ truyền đai

-        h_k: hiệu suất của khớp nối

Theo bảng 2.1chọn: ;  ;  ; :

Do đó h =0,95.0,82.1.0,995³ = 0,76

-        Công suất cần thiết trên trục của động cơ:

 (kW)

 * Số vòng quay đồng bộ của đ/cơ:

-  Số vòng quay trên trục công tác:

 (vòng/phút)

-  Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động (sơ bộ): u_sb = u_n.u_h = 3,15.20 = 63

  (Chọn sơ bộ TST bộ truyền đai u_n = u_đ = 3,15 của HGT TV-BV trụ 1 cấp u_h = 20)

 -  Số vòng quay trên trục động cơ: n_sb=n_lv.u_t = 54,94.63 = 3461,22 v/ph

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: n_đb = 2922 (vòng/phút)       

* Chọn động cơ: sử dụng loại đ/cơ 4A (chế tạo trong nước, dễ kiếm, giá thành không cao),  tra bảng P1.3, chọn được động cơ với thông số sau:

Bảng 1: Thông số động cơ

Kiểu động cơ	Công suất (Pđc) KW	Vận tốc quay (nđc) ,v/p	cos	η(%)
4A112M2Y3	7,5	2922	0,88	87,5	2,2	2,0

*      Kiểm tra điều kiện quá tải của động cơ:

Điều kiện:               Ta có 

ðVậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc

1.2.         Phân phối tỷ số truyền:

*      Tính lại TST chung: 

*      Phân phối TST:

Theo dãy ở trang 49 [1]: Chọn tỷ số truyền đai theo tiêu chuẩn u_đ  = 5

 Khi đó:

1.3.         Tính các thông số trên các trục:

*      Công suất trên các trục:

-       = P_t = 5,52 kW (đã tính)

-        Trục II:  (kW)

-        Trục I:  (kW)

-        Trục động cơ: P_đc =  (kW)

*      Số vòng quay trên các trục:

-        Trục động cơ: n_đc = 2922 (v/ph)

-        Trục I:  (v/ph)

-        Trục II: (v/ph)

-        Trục công tác: n_ct = n₂ = 54,92 (v/ph)

*      Mô men xoắn trên các trục

-        Mô men xoắn trên trục động cơ:

 (N.mm)

-        Mô men xoắn trên trục 1:

 (N.mm)

-        Mô men xoắn trên trục 2:

 (N.mm)

-        Mô men xoắn trên trục công tác:

 (N.mm)

1.4.         Bảng kết quả tính toán:

 

Bảng 2: Bảng thông số kĩ thuật trên các trục

Trục Thông số	Động cơ	I		II		Công tác
Tỷ số truyền u	5		10,64		1
Số vòng quay n, v/ph	2922	584,4		54,92		54,92
Công suất P, kW	7,19	5,55		6,8		7,19
Mômen xoắn T, Nmm	23499	111123		965086		959869

 

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

2.1. Chọn loại đai:

Bộ truyền đai dẹt, chịu tải trọng va đập vừa phải và đường nối tâm 2 trục bánhđainghiêngsovớiphươngngang1góc45⁰.Chọnđaivảicaosucólớp lót.

Thông số yêu cầu:

- Công suất trên trục chủ động:

- Mô men xoắn trên trục chủ động:

- Số vòng quay trên trục chủ động:

- Tỷ số truyền bộ truyền đai:

2.2. Xác định thông số của bộ truyền:

- Theo (4.1),

                                    mm

Chọn  tiêu chuẩn:,

- Vận tốc:

    (thỏa mãn)

- Đường kính bánh đai lớn:      

  Lấy trị số tiêu chuẩn

- Tỷ số truyền thực tế:

- Sai lệch tỷ số truyền:

  (thỏa mãn)

- Theo (4.3),

                                 mm, lấy

- Theo (4.4),  

Cộng thêm mm tùy cách nối đai.

Vậy mm

• Chọn l= 5000 mm

- Số vòng chạy của đai  (1/s)  (1/s)

- Ta có   là góc ôm tối thiểu của bánh đai nhỏ để đai có thể làm việc

Theo (4.7),

2.3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:

- Theo (4.9),

- Theo bảng 4.8[1], tỷ số nên dùng  (đai vải cao su)

do đó

- Theo bảng 4.1[1], dùng loại đai Ƃ-800 có lớp lót, trị số tiêu chuẩn  (với số lớp là 3)

- Ứng suất có ích cho phép theo (4.10) :

[

Trong đó:

 Với bộ truyền đai vải cao su, góc nghiêng của đường tâm bộ truyền so với phương nằm ngang là 45, điều chỉnh định kì lực căng, chọn

Theo bảng 4.9[1], , , do đó:

 

: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm

: hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bán của đai trên bánh đai

.  

trong đó: sử dụng đai cao su nên

: hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng 4.12 với góc nghiêng của bộ truyền  ta được

- Theo công thức (4.8),  

trong đó theo bảng 4.7: (Vì va đập vừa, có 3 ca làm việc)

- Chọn chiều rộng đai theo tiêu chuẩn

- Chiều rộng bánh đai  (bảng 21.16)

2.4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Theo (4.12),

- Theo (4.13),

 

Bảng 2.1 : Thông số bộ truyền đai

Thông số	Ký hiệu	Giá trị
Loại đai	Đai dẹt
Đường kính bánh đai nhỏ		160
Đường kính bánh đai lớn		800
Chiều rộng đai		50
Chiều dày đai		4,5
Chiều rộng bánh đai		63
Chiều dài đai		5000
Khoảng cách trục		1600
Góc ôm bánh đai nhỏ		157,2
Lực căng ban đầu		405
Lực tác dụng lên trục		794,02

 

 

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT BÁNH VÍT

3.1.  Chọn vật liệu

- Tính sơ bộ vận tốc trượt

    

+      n₁ là số vòng quay trục vít

+      là momen xoắn trên trục bánh vít

Với V_s < 5 m/s dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau để chế tạo bánh vít, dùng thép C45 tôi bề mặt đạt độ rắn

Chọn vật liệu bánh vít : đồng thanh nhôm - sắt – niken (Bảng 7.1- HDĐCK 1)

+  Kí hiệu БpAЖH10-4-4

          +  Cách đúc: đúc li tâm

          +   _b = 600 Mpa ; _ch = 200 MPa

-        Chọn vật liệu trục vít : thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn  

3.2. Xác định ứng suất cho phép

- Tra bảng 7.1 với bánh vít bằng БpAЖH10-4-4 đúc li tâm_b = 600 MPa ;         _ch = 200 Mpa

- Tra bảng 7.2 với cặp vật liệu БpAYH10-4-4 và thép tôi

                   [_H ] = 232,3 MPa

Với bộ truyền làm việc 1 chiều ta có,  tính theo (7.7) :

 MPa

Hệ số tuổi thọ :

Trong đó : 

                

                       

             

Do đó theo công thức (7.6) :

Theo công thức (7.14) :

3.3. Tính và thiết kế

3.3.1. Xác định khoảng cách trục

Chọn sơ bộ K_H = 1,2

Với u=10,64 ; z₁=4  z ₂ = u . z ₁ = 10,64.4 = 42,56 (răng) 

Chọn  z₂ = 43

-        Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm:

q = 0,3. z ₂ = 0,3. 43 = 12,9 theo bảng 7.3 chọn q = 14

T₂ = 965086 Nmm

-        Khoảng cách trục sơ bộ:

 

      

=> Chọn  a_w = 170 (mm)

-        Tính môđun m:

   lấy m =6,3 (Bảng 7.3/150)

=>   

 

Lấy a_w = 180  tính hệ số dịch chỉnh theo (7.18):

 

Thỏa mãn điều kiện -0,7  0,7 để tránh cắt chân răng và nhọn bánh vít trong thực tế.

3.3.2. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc :

Chọn θ theo bảng 7,5 ta được θ =123

Theo (7.20):

Trong đó :

                   

Với V_s = 2,83 (m/s) chọn cấp chính xác 8 ( bảng 7.6)

Tra bảng 7.7:    K_Hv   = 1,19

Theo công thức (7.19) ứng suất tiếp xúc:

                   

Đảm bảo điều kiện tiếp xúc

3.3.3.  Kiểm nghiệm độ bền uốn:

 

Với  là modun pháp của bánh vít

là hệ số tải trọng

, ,  là đường kính vòng chia bánh vít.

b₂ là chiều rộng vành răng bánh vít.

Y_F là hệ số dạng răng.

-        Chiều rộng bánh vít ( bảng 7.9 ): Khi  

 Lấy b₂ = 65 mm

Tra bảng 7.8 – Tính toán thiết kế KHDĐCK tập 1

 (mm)

 Mpa  <  MPa

Điều kiện bền uốn thỏa mãn

3.4. Tính nhiệt truyền động trục vít

         

Trong đó :

Chọn : hệ số tản nhiệt

: hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống đế máy

 = 39,43 (ứng với n_q = 2922 v/p : hệ số hệ số tỏa nhiệt của phần hộp được quạt

Thừa nhận t_đ = 90^oC (trục vít đặt dưới bánh vít), t_o = 20^oC

Với V_s = 2,59theo bảng 7.4 – TTTKHDĐCK tập 1 ta được góc ma sát  do đó theo (7.23) :

 kW

Thay số vào ta được:  (m²)

3.5. Các thông số cơ bản của bộ truyền

 

 

Bảng 3: Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền trục vít – bánh vít

Thông số	Ký hiệu	Công thức	Giá trị
Khoảng cách trục	aw	aw = 0,5m(q + z2 + 2x)	aw = 180 mm
Tỷ số truyền	u		u = 10,64
Mô đun	m		m= 6,3
Hệ số đường kính	q		q = 14
Số đầu mối ren trục vít	Z1		Z1 = 4
Số răng bánh vít	Z2		Z2 = 43
Hệ số dịch chỉnh	x	x = aw/m – 0,5(q + z2)	x = 0,07
Đường kính vòng chia	d	d1 = qm ; d2 = mz2	d1 = 88,2 mm d2 = 270,9 mm
Đường kính vòng đỉnh	da	da1 = d1 + 2m = m(q + 2) da2 =m(z2 + 2 + 2x)	da1 = 100,8 mm da2 = 284,4 mm
Đường kính vòng đáy	df	df1 = m(q – 2,4) df2 = m(z2 – 2,4 + 2x)	df1 = 73,08 mm df2 = 256,7 mm
Đường kính ngoài của bánh vít	daM2	daM2 ≤ da2 + 2m     Khi z1 = 1 daM2 ≤ da2 + 1,5m  Khi z1 = 2 daM2 ≤ da2 + m       Khi z1 = 4	daM2 = 290(mm)
Chiều rộng bánh vít	ba	b2 ≤ 0,75da1           Khi z1 = 1; 2 b2 ≤ 0,67da1           Khi z1 = 4	b2 = 65 mm
Góc ôm	d	d = arcsin[b2/(da1 - 0,5m)]	d = 41,73