THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI,bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc
MỤC LỤC
PHẦN I : ĐỘNG HỌC HỆ BĂNG TẢI
I, Chọn động cơ 2
II, Phân phối tỷ số truyền 3
III, Xác định các thông số trên các trục 4
IV, Bảng tổng kết 5
PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
I, Tính bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 6
A, Tính thiết kế bộ truyền cấp nhanh (bánh răng côn răng thẳng) 6
B, Tính bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng) 13
II, Tính bộ truyền xích 19
III, Thiết kế trục 23
A, Chọn và kiểm tra khớp nối 23
B, Thiết kế trục 24
1, Sơ đồ đặt lực 24
2, Xác định sơ bộ đường kính trục 25
3, Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 25
4, Tính kiểm nghiệm kết cấu trục 27
a, Trục I 27
b, Trục trung gian II 31
c, Trục ra III 37
IV, Chọn và tính toán ổ lăn 41
1, Chọn và tính ổ lăn cho trục I 41
2, Chọn và tính ổ lăn cho trục II 42
3, Chọn và tính ổ lăn cho trục III 44
V, Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 45
VI, Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp 51
VII, Bảng thống kê các kiểu lắp 52
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG
PHẦN I : ĐỘNG HỌC HỆ BĂNG TẢI
I, CHỌN ĐỘNG CƠ
1, Xác định công suất cần thiết của động cơ
Công suất tương đương xác định theo công thức : P =b.....;
Trong đó :
+,Công suất công tác Pct :
.. KW
Với : v =0,58 m/s - vận tốc băng tải;
2F =6000 N - lực kéo băng tải;
+, Hiệu suất hệ dẫn động h :
h = Õ hnib .
Theo sơ đồ đề bài thì : h =hk.h5ôl.hbrcôn. hbrtrụ.hx;
Tra bảng( 2.3) TTTTKHDĐCK tập1 , ta được các hiệu suất:
hk = 0,99 - hiệu suất nối trục.
hol = 0,992 - hiệu suất một cặp ổ lăn;
hbrcôn= 0,96 - hiệu suất một cặp bánh răng côn;
hbrtrụ = 0,96 - hiệu suất một cặp bánh răng trụ;
hx = 0,90 - hiệu suất bộ truyền xích để hở ;
h = 0,99. 0,9925. 0,96.0,96. 0,902 = 0,703 ;
+, Hệ số xét đến sự phân bố tải không đều b :
b = ....
Công suất tương đương Ptđ được xác định bằng công thức:
2, Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là uc .Theo bảng 2.4, truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc đồng trục2 cấp, truyền động xích (bộ truyền ngoài):
Uc= usbh. usbx;
usbh: tỉ số truyền sơ bộ hộp giảm tốc ; usbh =(12..20);
usbx: tỉ số truyền sơ bộ của xích ; usbx =(2.5..3);
.Uc=(12..20).(2.5..3)= 30..60 ;
+, Số vòng quay của trục máy công tác là nlv :
nlv =. = 34,616 vg/ph
Trong đó :
v : vận tốc băng tải; v = 0,58 m/s ;
D : đường kính băng tải ; D=320 mm ;
.Số vòng quay sơ bộ của động cơ nsbđc:
nsbđc = nlv . usb = 31,42(30..60) = (942,6..1885,2) vg/ph ;
.Ta chọn số vòng quay đồng bộ : nđb=1500 v/ph ;
3, Chọn động cơ
Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện : Pđc .... Ptđ , nđc » nsb
và .... - hệ số quá tải;
Từ kết quả :
Ta chọn động cơ ký hiệu : 4A112M4Y3 (theo bảng P 1.3 tập 1)
Các thông số kĩ thuật của động cơ 4A112M4Y3 như sau :
Pđc = 5,5 kw ;
nđc = 1425 vg/ph ;
cosj = 0,85 ;
n %...... = 85.5 ;
.... .... ;
Theo bảng P 1.7 tập 1 TTTKHDĐCK có:
Đường kính trục động cơ : d T=32 mm ;
Khối lượng : m=56 kg;
Kết luận động cơ 4A112M4Y3 có kích thước phù hợp với yêu cầu thiết kế.
II, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Như đã biết tỷ số truyền chung : uc = usbh. usbx
mặt khác: .....
Do đó :
+, Chọn uxích = 2,5.... Þ uhộp =....;
mà uh= u1. u2
Trong đó : u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh cặp bánh răng côn ;
u2 : Tỉ số truyền cấp chậm cặp bánh răng trụ ;
Theo kinh nghiệm bộ truyền côn trụ : u1=(0,25..0,28). Uh;
và u1 .... 1,25.u2 ( hoặc có thể lấy u2 ... u1)
+, Chọn : u1 =115/25 = 4,600;
u2 =225/35 = 3,571;
III, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC
1, Công suất tác dụng lên các trục
+, Trục công tác : P’ct=....= 1,74 kw
+, Trục III :....= ...= 2,201 kw
+, Trục II : P2= .....=......= 4,621 kw
+, Trục I : P1= ....= ...= 5,011 kw
2, Số vòng quay trên các trục
+, Tốc độ quay của trục I : n1 = nđc = 1425 vg/ph
+, Tốc độ quay của trục II : n2 = ......= .....= 309,78 vg/ph
+, Tốc độ quay của trục III : n3 = .......= .....= 86,74 vg/ph
+, Tốc độ quay của trục công tác : nct =.... =.....=34,62 vg/ph
3, Mô men xoắn trên các trục Ti = 9,55.106.....
Trục I : .... N.mm
Trục II : .... N.mm
Trục III : N.mm
Trục công tác:
N.mm
IV, BẢNG TỔNG KẾT
|
Trục Thông số |
Động cơ |
I |
II |
III |
Công tác |
|||
|
Khớp = 1 |
U1 = 4,60 |
U2 = 3,57 |
Ux =2,51 |
|||||
|
Công suất: P(kW) |
4,724 |
5,011 |
4,621 |
2,201 |
1,740 |
|||
|
Số v/quay:n(vg/ph) |
1425 |
1425 |
309,78 |
86,74 |
34,62 |
|||
|
Mômen: T(N.mm) |
31659 |
33584 |
142470 |
242280 |
480035 |
|||
PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
I, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC
A, TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH (bánh răng côn)
1, Chọn vật liệu.
Để thống nhất hoá vật liệu , chọn vật liệu hai cấp (cấp nhanh và cấp chậm) như nhau ; theo bảng (6.1) TTTKHDĐCK tập 1; với chế độ làm việc êm, ta chọn vật liệu:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 . . . 240
Có : sb1 = 750 MPa ;
sch 1 = 450 MPa.
Bánh lớn : Thép 45, thường hóa độ rắn HB 170 . . 217
Có : sb2 = 600 Mpa ;
sch 2 = 340 MPa.
2, Xác định ứng suất cho phép
+, Ứng suất tiếp xúc cho phép :
+, Ứng suất uốn cho phép :
Tính sơ bộ chọn :
ZRZVKxH = 1 Þ
YRYSKxH = 1 và KFC =1 (do đặt tải một chiều) Þ
+, Dựa vào bảng (6.2) TTTKHDĐCK tập 1 ,với thép 45 tôi cải thiện và thường hoá ta chọn độ rắn bề mặt :
Bánh nhỏ HB = 230
Bánh lớn HB = 210
Þ soHlim1 = 2.HB1+ 70 = 2. 230 + 70 = 530 Mpa ;
soFlim1 = 1,8.HB1 = 1,8 . 230 = 414 Mpa ;
Þ soHlim2 = 2.HB2 + 70 = 2. 210 + 70 = 490 Mpa ;
soFlim2 = 1,8. HB2 = 1,8 . 210 = 378 Mpa ;
+, KHL, KFL : là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức :
..............................................................
3, Tính thiết kế các thông số của bộ truyền bánh răng côn
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh côn răng thẳng nên :
.......
a, Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re và đường kính chia ngoài de
- , Đường kính chia ngoài của bánh chủ động theo công thức (6.52a) :
Re = .......;
Trong đó:
+, KR : hệ số phụ thuộc bánh răng và loại răng,với bộ truyền bánh côn răng thẳng bằng thép;
KR = 0,5.Kd = 0,5. 100 = 50 MPa1/3 (do Kd=100 Mpa1/3 ) ;
+, Kbe : hệ số chiều rộng vành răng ,
Kbe=...... = 0,25…0,3 ,do u1 = 4,2 > 3 ® Kbe = 0,25 ;
+, KHb : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng côn. Theo bảng 6.21 , với:
Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4,6/(2 – 0,25) = 0,657 ;
với ổ đũa ® ta được : KHb = 1,144 ;
+, T1 =33584 Mpa - mômen xoắn trên trục I ;
+, [sH]=445,455 Mpa ;
Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ .... là:
..................................................................................
4, Tính kiểm nghiệm bộ truyền răng côn
a, Kiểm ngiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo công thức (6.58) :
(1)
Trong đó :
+, ZM : hệ số kể đến cơ tính của vật liệu bánh răng ăn khớp, vật liệu thép-thép , tra bảng (6.5 ), ta có : ZM =274 MPa1/3
+, ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, tra bảng (6.12) ;
ta có : ZH =1,76 (với b=0 và x1 + x2 =0 );
+, Ze : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng :
Theo (6.59a) , bánh răng côn thẳng :
.....
trong đó theo (6.60) có (do ..)
ea = 1,88 – 3,2.(1/Z1 + 1/Z2) = 1,88 – 3,2(1/25 + 1/115) = 1,724
+, KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc ;
Theo (6.61) : KH = KHb.KHa.KHn
Với :
KHb : hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng ; tra bảng (6.21), ta được : KHb =1,144 ;
KHa : hệ kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng động thời ăn khớp; bánh răng côn thẳng KHa = 1;
KHV : hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp ;
KHV =1 + nH .b.dm1 /(2.T1 . KHb . KHa) ;
Trong đó :
Vận tốc vòng :
v = p.dm1.n1/60.1000 = 3,14.54,688.1425/60.1000 = 4,080 (m/s)
Theo bảng (6.13) dùng cấp chính xác 8 .
Theo bảng (6.15) dH =0,006 (răng thẳng không vát đầu răng ),
Theo bảng (6.16) với cấp chính xác 8, tra được g0 = 56 ;
Theo công thức (6.64), ta có:
....................................................................................
TÍNH BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM (bánh răng trụ răng thẳng)
1, Chọn vật liệu : Do thống nhất hoá vật liệu nên chọn vật liệu cấp chậm như đối với cấp nhanh : thép 45.
Bánh lớn : Thép 45, thường hóa đạt độ rắn HB 170 . . .217
Có : sb2 = 600 Mpa ;
sch 2 = 340 MPa.
Bánh nhỏ : Thép 45, thường hoá đạt độ rắn HB 170 . . .217
Có : sb1 = 600 MPa ;
sch 1 = 340 MPa.
2, Xác định ứng suất cho phép
+, Ứng suất tiếp xúc cho phép :
;
+,Ứng suất uốn cho phép :
;
Tính sơ bộ chọn :
ZRZVKxH = 1 Þ ;
YRYSKxH = 1 và KFC =1 (do đặt tải một chiều) Þ ;
Vì cùng vật liệu và số vòng quay bánh trụ nhỏ bằng số vòng quay bánh
côn lớn (vì cùng lắp trên trục). Do đó ta có:
NHo3 = 111231753 ; NHo4 = 6763923 ; NFo = 4.107
NHE3 = NHE2 = 22,54.107 Þ NHE4 = NHE3/u2= 6,312.107
Þ KHL3 = 1
KHL4 = 1
NFE3 = NFE2 = 20,68.107 Þ NFE4 = NFE3/u2= 5,791.107
Þ KFL3 = 1
KFL4 = 1
+, Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép :
[sH]3 = 445,455 MPa [sF]3 = 216,000 MPa
[sH]4 = 372,727 MPa [sF]4 =174,857 Mpa
+, Ứng suất quá tải cho phép :
[sH]max3 = 952,000 Mpa
..................................................................................
c, Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo (6.48) ,với hệ số quá tải : Kqt = 1,6 :
Theo (6.49) : sF1max = sF1.Kqt = 58,736. 1,6 = 93,978 (MPa) < [sF1] max
sF2max = sF2.Kqt = 56,387. 1,6 = 90,219 (MPa) < [sF2] max
Þ Thoả mãn điều kiện về quá tải ;
5, Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng trụ
Khoảng cách các trục aw2 = 200 mm
Mô đun pháp m = 2,5 mm
Chiều rộng vành răng b = 60 mm
Tỷ số truyền u2 = 3,571
Góc nghiêng của răng b = 0o
Góc ăn khớp a = 20o
Số răng bánh răng Z3 =35 răng ; Z4 = 125 răng
Hệ số dịch chỉnh chiều cao x3 = 0 ; x4 = - 0
Đường kính vòng chia d3 = 87,500 mm ; d4 = 312,500 mm
Đường kính đỉnh răng da3 = 92,500 mm ; da4 = 317,500 mm
Đường kính đáy răng df3 = 81,250 mm ; df4= 306,250 mm
6, Tính lực ăn khớp : khi ăn khớp lực ăn khớp được chia làm 2 thành phần :
Ft3 = Ft4 =2.T2 /dw3 =2.142470/87,5 = 3256,451 (N)
Fr3 = Fr4 = Ft3. tgatw /cosb = 2793,8. tg20o/ cos0o = 1185,251 (N)
7, Kiểm tra điều kiện bôi trơn và kết cấu của hộp giảm tốc
- Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc
Điều kiện bôi trơn:
+, dae2: Đường kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh;
dae2 = 288,562 mm;
+, da4 : Đường kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm;
da4 = 317,5 mm;
Þ c =
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn.
- Kiểm tra điều kiện kết cấu của hộp giảm tốc
ta có : aw=
trong đó d3 là đường kính trục III; là khe hở giữa bánh răng côn lớn và trục III
chọn = 12 khi đó d3= 46,562 mm
= 200 – 288,562/ 2- 46,562/ 2 = 17,969 mm
Vậy hộp giảm tốc thỏa mãn điều kiện kết cấu.
II, TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH
Vì trục 3 kéo 2 xích như nhau nên chỉ tính toán cho một xích
Các thông số ban đầu :
P’ =..... Kw
ux = 2,506
n3 = 86,739 vg/ph
1, Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp nên ta chọn xích ống con lăn . Xích ống con lăn có độ bền cao hơn xích ống và chế tạo không phức tạp như xích răng. Do đó được dùng phổ biến .
2, Xác định các thông số của xích và bộ truyền
+, Theo bảng 5.4 TTTKHDĐCK tập 1 ,với ux =2,501
Þ Chọn số răng đĩa nhỏ : Z5 = 27
+, Do đó số răng đĩa lớn là : Z6 = ux.Z5 = 2,501. 27 = 67,655
Þ Chọn số răng đĩa lớn : Z6 = 68
Z6 < Zmax = 120 Þ thoả mãn điều kiện xích ăn khớp đúng
+, Theo công thức 5.3 công suất tính toán về mòn bản lề:
Pt=P’.k.kn. .kz
Trong đó :
P’: là công suất cần truyền qua bộ truyền xích
kz : là hệ số số răng , với Z5=25 ® kz= 25/Z5 = 0,926
kn : Hệ số số vòng quay, số vòng quay của đĩa cơ sở, chọn : n05=50vg/ph
® kn=n05/n5=50/ 86,739 = 0,576
Theo công thức (5.3) và bảng 5.6:
k = k0.ka.kđc.kbt. kđ.kc : tích các hệ số thành phần
Trong đó:
k0 : hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bộ truyền ;
k0= 1 (đường nối tâm các đĩa xích làm với phương ngang một góc < 60o)
ka: hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích ; ka =1 (a = 30..50 p)
kđc: hệ số kể đến việc điều chỉnh lực căng xích ;
kđc = 1,25 (vị trí trục không điều chỉnh được);
kbt =1,3 (môi trường làm việc có bụi , bôi trơn II );
kđ: hệ số tải trọng động kđ = 1 (tải trọng va đập vừa);
kc : hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền ; kc = 1,25 ( làm việc 2 ca);
Þ k = 1. 1. 1,25. 1,3. 1 .1,25 = 2,031
Như vậy : Pt = 2,201. 2,031. 0,926. 0,576 = 2,386 kW
Theo bảng 5.5 TTTKHDĐCK tập 1 ,với n01=50 vg/ph , chọn bộ truyền xích một dãy có bước xích p = 25,4 mm; dc= 7,95 mm; B = 22,61 mm ;
thoả mản điều kiện bền mòn: Pt < [P] = 3,2 kW đồng thời theo bảng 5.8
thoả mãn điều kiện bước xích: p < pmax
.........................................................
