HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ 2 CẤP  KHAI TRIỂN đường kính trục dẫn 54

Hệ thống dẫn động xích tải gồm :

1-     Động cơ điện 3 pha không đồng bộ ; 2- Bộ truyền đai thang ; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4-Nối trục đàn hồi ; 5- xích tải

Số liệu thiết kế :

Lực vòng trên xích tải F,N : 7500 N

Vận tốc xích tải : v= 1,25m/s

Số răng đĩa xích dẫn, z : 9
Bước xích p=110 mm

Thời gian phục vụ L, năm : 8

Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ

( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ )
t₁= 60; t₂=22; t₃=12
T₁= T; T₂= 0,5T; T₃= 0,2T

 

PHẦN I:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

 

I-      TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ.

a) Chọn Hiệu Suất Của Hệ Thống.

• Hiệu suất truyền động.

⁴

* Trong đó:

            = 0,96        : Hiệu suất của bộ truyền đai.

                                    = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

                                    = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

= 0,99 : Hiệu suất truyền của nối trục đàn hồi

= 0,99        : Hiệu suất ổ lăn ( có 4 cặp ổ lăn )

ð      = 0,96.0,97.0,97.0,99.0,99⁴ = 0,86

b) Tính Công Suất động cơ

• Công suất tính toán

    

                    

• Công suất cần thiết trên trục động cơ.

 

c)     Xác Định Số Vòng Quay Sơ Bộ Của Động Cơ.

• Số vòng quay của trục công tác.

        
(vòng/phút)

• Chọn tỉ số truyền.

Trong đó: = 8 : Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển.

                                          = 2,5 : Tỉ số truyền bộ truyền đai thang.

• Số vòng quay sơ bộ của động cơ.

(v/ph)

d)     Chọn Động Cơ Điện, Bảng Thông Số Động Cơ Điện.

Điều kiện chọn động cơ : P_đc ≥ P_ct và n_đc ≈ n_sb

Tra phụ lục bảng 1.3 sách “ Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập một “ của Trịnh Chất – Lê Văn Uyển “ ta chọn động cơ 4A132M4Y3

Kiểu động cơ	Công suất (kW)	Vận tốc quay (v/ph)	Cos φ	η%
4A132M4Y3	11	1458	0,87	87,5	2,2	2,0

 

II-  PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

Tỉ Số Truyền chung của hệ .

 

Ta chọn

=> Tỉ số truyền của bộ truyền đai thang là:

 

Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển:

   u₁ = 1,5 u­₂

u₂= = 2,31

u₁ = 1,5 .2,31 = 3,47

III- LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH.

a)     Tính Toán Công Suất Trên Trục

 

 

b)     Tính Toán Số Vòng Quay Các Trục.

       (v/ph)

       (v/ph)

       (v/ph)

(v/ph)

 

(v/ph)

 

 

c)     Tính Monen Xoắn Trên Các Trục.

 

 

 

• Bảng đặc tính.

	Trục động cơ		Trục 1		Trục 2		Trục 3		Trục 4
Công suất (kw)	10,6		10,18		9,78		9,39		9,2
Tỷ số truyền		2,4		3,47		2,31		1
Số vòng quay(v/p)	1458		607,5		175,1		75,8		75,8
Moment xoắn Nmm

 

 

 

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

 

A/ TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

• Thông số đầu vào để thiết kế bộ truyền đai :

P = 10,6 kW

n =1458v/ph

T = 69430,7 Nmm

U_đ = 2,4

Quay một chiều làm việc 2 ca,tải va đập nhẹ

1. Chọn loại đai và các thông số kĩ thuật của đai

-Theo hình 4.22 trang 153 sách Nguyễn Hữu Lộc,ta thấy công suất P=10,6 kW, n=1458v/ph ta nên chọn đai loại B

-Theo bảng tra 4.3 trang 128 sách Nguyễn Hữu Lộc,ta có

bp= 14mm , b0 = 17mm , h = 10,5mm , y0 = 4mm , L = 800÷6300mm , d1 =

140÷280mm , A = 138mm²

2. Chọn đường kính bánh đai nhỏ

Tính toán sơ bộ : d₁= 1,2d_min = 1,2 .140 = 168mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 160 mm

Vận tốc của đai :

3. Chọn hệ số trượt và tính d2

Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối =0,01

Đường kính bánh đai lớn : d₂=u.d₁­.(1-)=2,4.160.(1-0,01)=380,2mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn d₂ = 400

4. Tính khoảng cách trục a và chiều dài đai

 

_-Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức :

Ta có thể chọn sơ bộ

 

 

Ta có thể chọn sơ bộ a = 1,1 d₂ = 1,1. 400 = 440 mm

Chiều dài tính toán của đai :

Ta chọn đai có chiều dài :

L=1800mm

Số vòng chạy của đai trong 1 giây

Thỏa điều kiện cho phép

• Tính toán lại khoảng cách trục a

Giá trị a thỏa mản trong khoảng cho phép.

5. Tính góc ôm đai

Góc ôm đai bánh răng nhỏ :

Thỏa điều kiện cho phép

6. Tính số đai

- Các hệ số sử dụng : Theo hình 4.21a trang 151 sách thầy Nguyễn Hữu Lộc ta có

d₁ = 160mm , v = 12,21m/s từ đó suy ra [P₀] = 4kW , L₀ = 2240mm

-Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai :

-Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc :

-Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền :

C_u=1,14 vì u=2,5(bảng 4.9 trang 152 sách thầy Nguyễn Hữu Lộc)

-Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng :

C_r=0,85 ( bảng 4.8 trang 148 sách thầy Nguyễn Hữu Lộc)

-Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai :

-Hệ số ảnh hưởng tới dây đai :

Chọn sơ bộ C_z=1

• Số đai được xác định theo công thức :

Chọn z=4 => C_z=0,9

Thử lại z

Vậy z = 4

7. Tính chiều rộng của các đai và đường kính ngoài của các bánh đai

- Tra bảng 4.4 trang 129 sách Nguyễn Hữu Lộc ta có b = 4,2 , e =19 , f = 12,5

Chiều rộng bánh đai : B=(z-1).e+2f=(2,5-1).19+2.12,5=53,5mm

Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ: d_a1=d₁+2b=160+2.4,2=168,4mm

Đường kính ngoài của bánh đai lớn : d_a2=d₂+2b=400+2.4,2=408,4mm

8. Xác đính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

-Theo trang 139 sách Nguyễn Hữu Lộc thì

Lực căng ban đầu :

Lực căng mỗi dây đai :

Lực vòng có ích :

Lực vòng trên mỗi dây đai

Lực tác dụng lên trục :

9. Tính hệ số ma sát

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn (giả sử góc biên dạng bánh đai γ = 38⁰)

 

1. Ứng suất trong dây đai

Ứng suất do lực căng đai ban đầu :

Ứng suất có ích sinh ra trong đai :

Ứng suất do lực căng phụ gây ra :

Ứng suất uốn :

E là modul đàn hồi của đai: chọn E=100 N/m²

 

1. Tính tuổi thọ của đai

Giới hạn mỏi của đai : = 9 MPa.

Số mũ đường cong mỏi của đai thang: m= 8

 

 

 

B/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC

• Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn:

Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. bảng 6.13 trang 220 sách Nguyễn Hữu Lộc .Đối với bánh răng dẫn ,ta chọn độ rắn trung bình HB₃=HB₁=300 ; đối với bánh răng bị dẫn ,ta chọn độ rắn trung bình HB₄ =HB₂ =280. Vật liệu này có khà năng chạy rà tốt !

• Số chu kì làm việc cơ sở:

N_HO1 = N_HO3= 30 = 30. 300^2.4 = 26437005,78 chu kì

N_HO2 = N_HO4 =30 = 30. 280^2.4 = 22402708,6 chu kì

N_FO1 = N_FO2 = N_FO3 = N_FO4=5.10⁶ chu kì

 

      I.            TÍNH TOÁN CẤP NHANH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

Thông số đầu vào :

• n = 607,5 vòng / phút
• u₁ = 3,47
• T = 160031,3 Nmm

 

1. Số chu kì làm việc tương đương:

Số bánh răng bị động ăn khớp với bánh răng chủ động c = 1

Số vòng quay n = 607,5v/p

Tuổi thọ: L_h = 8.300.8.2 = 38400 giờ

m_H = 6

N_HE1 = 60c n_it_i

    

= 60.1.607,5. . 38400             

   = 93,58.10⁷ chu kì

 

               N_HE2 = = = 26,97.10⁷ chu kì

 

N_FE1 = 60c n_it_i

    

= 60.1.607,5. . 38400

       

= 89,85.10⁷ chu kì

 

               N_FE2 = = = 25,89.10⁷ chu kì

2. Hệ số tuổi thọ:

Do N_HE1 > N_HO1 ,N_HE2 > N_HO2 ,N_FE1 > N_FO1 ,N_FE2 > N_FO2

nên chọn K_HL1 = K_HL2 = K_FL1 = K_FL2 = 1

3. Xác định ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép

Theo bảng 6.13,giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của các bánh răng xác định như sau :

σ_OHlim= 2HB+70 ,suy ra

σ_OHlim1= 2.300 +70 =670 M

σ_OHlim2= 2.280 + 70 =630 M

σ_OFlim = 1,8 HB , suy ra

σ_OFlim1 = 1,8 .300 =540 MPa

σ_OFlim2 = 1,8.280 = 504MPa

-Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép :

Khi dùng tôi cải thiện s_H =1,1

[σ_H1] = σ_OHlim1 = 670. = 548,18 Mpa

 

[σ_H2] = σ_Ohlim2 = 630. = 515,45 Mpa

-Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán :

[σ_H] = [σ_H2] = 515,45 Mpa

 

-Ứng suất uốn :

Chọn sF =1,75,ta có :

[σ_F1] = K_FL1 = .1 = 308,57 Mpa

 

[σ_F2] = K_FL2 = .1 = 288 Mpa

-ứng suất uốn cho phép tính toán :

[σ_F] = [σ_F2] = 288 Mpa

4. Chọn hệ số tải trọng tính:

Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên chọn

ψ_bα = 0,3 -0,5, chọn ψ_ba = 0,3 theo tiêu chuẩn.

Ta có:

ψ_bd = = = 0,6705

Ứng với ψ_bd vừa chọn, tra bảng 6.4(ứng với ψ_bd = 0,6705 và HB <350) ta có:

K_Hβ = 1,02

K_Fβ = 1,03

5. Tính khoảng cách trục:

a_w = 43(u+1) =

     =43.(3,47+1) =161,23 mm

 

Theo tiêu chuẩn chọn a_w = 160 mm

6. Chọn modul răng, và số răng

m= (0.01÷0.02) a_w = (0.01÷0.02) .160 = 1,6 ÷ 3,2

Theo tiêu chuẩn ta chọn m=2,5

-Xác định số răng và góc nghiêng răng:

Từ điều kiện 8⁰ ≤ β ≤ 20⁰

Suy ra: ≤ z₁ ≤

                       26,9≤ z₁ ≤ 28,36

Chọn z₁ = 28 răng

z₂ = 28. 3,47 = 97,16 răng

chọn z₂ = 97 răng

-Góc nghiêng răng: β = arccos = 12,09 ⁰

-Tính lại tỉ số truyền:

u = = = 3,46 ; Δu < 2% (thỏa)

7. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:

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

CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC

1. Vòng phớt : không cho dầu hoặc mỡ chảy ra ngoài hộp giảm tốc và ngăn không cho bụi từ bên ngoài vào hộp giảm tốc.
2. Vòng chắn dầu: không cho dầu trong hộp giảm tốc bắn vào ổ bi và có tác dụng ngăn cách và cố định các ổ bi với bánh răng.
3. Chốt định vị: dùng định vị chính xác vị trí của nắp hộp và thân hộp giảm tốc, tạo thuận lợi cho việc cố định khi lắp chi tiết.

 

4. Nút thông hơi: làm giảm áp suất, điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp giảm tốc, và cũng có thể dùng để thay dầu làm việc khi dầu cũ bị dơ.

Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm.

 

5. Cửa thăm: Có tác dụng để kiểm tra , quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc khi lắp ghép và đổ dầu vào trong hộp , được bố trí trên đỉnh hộp.Cửa thăm được đậy bằng nắp.Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi.
6. Nút tháo dầu: có tác dụng để tháo dầu cũ vì sau một thời gian làm việc,dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi hoặc do hạt mài hoặc bị biến chất.

 

7. Vít tách nắp và thân: có tác dụng dùng để tác nắp và thân .
8. Que thăm dầu: kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc.
9. Ống lót : nhằm hạn chế các bánh răng trên trục và vai ổ lăn.

Các phương pháp bôi trơn hộp giảm tốc :

       + Bôi trơn ngâm dầu.

       + Bôi trơn lưu thông.

-         Đối với bộ truyền hở của những máy không quan trọng,bôi trơn định kỳ bằng mỡ.

Dầu bôi trơn HGT:

         - Dầu công nghiệp được dùng rộng rãi nhất.Bôi trơn lưu thông dùng dầu công nghiệp 45.

-Dầu tuabin dùng bôi trơn các bộ truyền bánh răng quay nhanh.

-Dầu ôtô,máy kéo AK10,AK15 dùng bôi trơn các loại HGT.

10.Thiết kế Bu lông Vòng

Trọng lượng hộp giảm tốc : Q = 300kg ( tra bảng 18-3b/89 sách Trịnh Chất-Lê Văn Uyển)

Nên ta chọn bu lông vòng M12

            11.Bu lông tách nắp : Dùng để tách nắp hộp giảm tốc dễ dàng khi sữa chữa. Chọn bu lông tách nắp M8

PHẦN III:CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP

- Chọn dầu bôi trơn :

Bôi trơn hộp giảm tốc : Bằng cách ngâm dầu cho bánh răng ở nhiệt độ 50⁰c ứng với vận tốc của bộ truyền v >3 m/s. Dầu có độ nhớt là 57centipois.Tra bảng ta chọn được dầu bôi trơn AK.Dầu AK có thể dùng để bôi trơn các loại hộp giảm tốc.

Vòng trong của ổ lăn lắp lên trục theo hệ lỗ, còn vòng ngoài lắp lên vỏ theo hệ trục.

            Mối lắp theo kiểu H7/k6 là mối lắp trung gian được dùng để cố định các chi tiết ghép với nhau và các chi tiết này nhất thiết phải được cố định thêm bằng then, bulông, vít, chốt, vòng hãm …

           

Chi tiết (1)	Mối lắp (2)	es (m) (3)	ei (m) (4)	ES m) (5)	EI (m) (6)
Bánh răng – trục I	H7/k6	+18	+2	+25	0
Bánh răng(d=48mm) Bánh răng(d=52mm) Trục II	H7/k6	+18 +21	+2 +2	+25 +30	0 0
Bánh răng – trục III	H7/k6	+21	+2	+30	0
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)
Ổ bi đỡ chặn trục I với trục	k6	+18	+2
Ổ bi đỡ trục II với trục	k6	+18	+2
Ổ bi đỡ trục III với trục	k6	+21	+2
Nối trục đàn hồi – trục III	H7/k6	+21	+2	+30	0
Vòng chắn dầu – trục I	H7/k6	+18	+2	+25	0
Vòng chắn dầu – trục II	H7/k6	+18	+2	+25	0
Vòng chắn dầu – trục III	H7/k6	+21	+2	+30	0
Nắp ổ lăn –Vỏ Hộp(Trục I)	H7/h6	0	-22	+30	0
Nắp ổ lăn –Vỏ Hộp(TrụcII)	H7/h6	0	-22	+35	0
Nắp ổ lăn–Vỏ Hộp(TrụcIII)	H7/h6	0	-25	+40	0
Then bằng – trục I	N9/h9	0	-62	0	-62
Then bằng – trục II	N9/h9	0	-62	0	-62
Then bằng – trục III	N9/h9	0	-74	0	-74
Then bằng – bánh răng I	D10/h9	0	-62	+200	+80
Then bằng – bánh răng II	D10/h9	0	-62	+180	+80
Then bằng – bánh răng III	D10/h9	0	-74	+220	+100
Then bằng – bánh răng IV	D10/h9	0	-74	+220	+100
Chốt định vị – vỏ hộp	H7/r6	+28	+19	+15	0
Nắp ổ – vỏ hộp	H11/d11	-120	-340	+220	0

 

 

PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

[1].   Trịnh Chất – Lê Văn Uyển , Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 , NXB Giáo Dục , [I]

[2].   Trịnh Chất – Lê Văn Uyển , Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2 , NXB Giáo Dục , [II]

[3].   Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2009 , [III]

[4].   Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2008

[5].   Vũ Tiến Đạt, Vẽ cơ khí, Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, 1993

[6].   Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1994

[7].   Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cừ, Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Tập 1 và 2, NXB Giáo Dục, 2003

[8].   Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2000

[9].   Nguyễn Hữu Lộc, Sử dụng AutoCAD 2000, Tập 1 và 2, NXB TP. Hồ Chí Minh, 1999

[10].   Nguyễn Hữu Lộc, Thiết kế cơ khí với AutoCAD Mechanical, NXB TP. Hồ Chí Minh, 2003