THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Đồ án hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

                                                 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THÙNG TRỘN Đồ án hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh

        I)Chọn loại động cơ điện

            Chọn động cơ điện một chiều :Các yếu tố cần xác định

• Công xuất động cơ :P_đc  (kw)
• Tốc độ động cơ       :n_đc (vòng/phút)
• Tỉ số quá tải            :T_k/T_dn.
• Đường kính trục của động cơ

        1)Xác định công xuất đặt trên trục động cơ : Pđc > Pyc                                                                                        

             Pyc được xác định từ biểu thức :P_yc = P_tđ = P_ct×β

                            =  = 4,875 kw

             Hệ số tải trọng tương đương là:                                                      

                            β =  

                            β =     

　　　　　　　β =　　

                            β = 0,863.

           Hiệu suất của động cơ là:

                               n

                        η = ∏ η_i = η_0l³ × η_ot × η_x × η_kn × n_br³

                              i=1

           Trong đó :(Các hiệu xuất được tra từ tài liệu TTTKHDĐCK I)

                       η_0l là hiệu xuất ổ lăn                                chọn η_0l = 0,99

                       η_ot là hiệu suất ổ trượt                              chọn  η_ot = 0,98

                       η_x  là hiệu xuất của bộ truyền xích           chọn  η_x = 0,97

                       η_kn là hiệu xuất khớp nối                         chọn η_kn = 0,99

                       n_br là hiệu xuất của bộ truyền bánh răng  chọn n_br = 0,97

         Do đó

                  η = 0,99³ × 0,97 × 0,98 × 0,97³ × 0,99 = 0,825.

                          P_yc  == 5,099 kw.

2)Xác định tốc đọ đông bộ của động cơ điện

                  n_sb = n_ct × u_sb.

        n_ct được xác định từ biểu thức              

                  n_ct =  =  = 35,29

        Tỉ số truyền sơ bộ của hệ là

                  u_sb = u_sbh × u_sbbtn.

         Chọn  u_sbbtn = 2 và U_sbh = 20.Do đó u_sb = 20×2 = 40.

         Vậy n_sb = 35,29 × 40 = 1411,6 (vòng/phút).

         Hệ số quá tải của động cơ là  k = T_mm/T₁ = 1,5T₁/T₁ = 1,5.

  Kết luận

          Chọn động cơ điện một chiều có:

• Công xuất động cơ :P_đc = 7,5 (kw)
• Tốc độ động cơ       :nđc =  1425 (vòng/phút)
• Tỉ số quá tải            :T_k/T_dn = 2
• Hệ số cosβ = 0,85.

2) Phân phối tỉ số truyền :        

a)Tỉ số truyền chung là  u_ch =  = u_h× u_ng.

  chọn u_ng = 2 ta có  u_ch = =  = 40,378 .

                   u_h =  = 20,19.

                                 u_h = u₁ × u₂ (chọn u₁>u₂).

b)Phân phối tỉ số truyền

     Do hộp giảm tốc khai triển phân đôi cáp chậm (chọn theo kinh nghiệm ).

             u₁ =  (1,2 ;1,3)u₂ chọn u₁ = 1,2u₂.

             u_h = u₁ × u₂ = 1,2 (u₂)² = 20,19

     Do đó u₂ = 4,1 và u₁ = 4,92.Ta tính lai u_ng theo công

            u_ng =  =  = 2.

     Tính toán các thông số của động cơ :

                 =  = 4,875 kw

               = 5,128 kw.

               =5,505 kw.

              = 5,732 kw.

             =  = 5,849 kw.

         Tính ni:

              n₁ = n_đc = 1425 (vòng/phút).

              n₂ =  = 289,63 (vòng/phút).

              n₃ = = 70,64 (vòng/phút).

             n_ct = = 35,29  (vòng/phút).

Tính các mô men xoắn trên các trục

 Trên trục động cơ

           T_đc = 9,55 × 10^6 × = 9,55×10^6  × = 39198,56 Nmm

Trên truc 1

            T₁ = 9,55 × 10^6 ×  = 9,55×10^6  × = 38418,5 Nmm

Trên truc 2

            T₂ = 9,55 × 10^6 ×  = 9,55×10^6   = 181517Nmm

 Trên truc 3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                                                          T₃ = 9,55 × 10^6 ×  = 9,55 × 10^6 × = 693267,3 Nmm

  Trên truc  công tác

             T_ct = 9,55 × 10^6 ×  = 9,55×10^6 ×   =1318127,1 Nmm

Thông số	Động cơ	Trục 1		Truc 2		Truc 3		Công tác
Công suất     P’(kw)	5,849	5,732		5,505/2		5,128		4,875
Tỉ số truyền u	uk = 1		u1 =  4,92		u2 = 4,1		ux = 2
Số vòng quay    n (v/p)	1425	1425		289,6		70,64		35,29
Mômen xoắn   T(Nmm)	39198,56	38418,5		181517/2		693267,3		1318127.1

II) Tính toán các thông số cho bộ truyền ngoài – Bộ truyền xích.

       Yêu cầu :Bộ truyên  làm việc hai ca ;

                                                                    Thời gian phục  vụ là Lh=20000 giờ;

                      Đặc  tính làm việc :Va đập nhẹ

      Các thông số cho trước:

                Công suất trên trục 3 là   P = 5,128 kw (lấy từ bảng  thông số trên)

                            Tỉ số truyền là u = 2

                            Số vòng quay của đông cơ  n = 70,64 (vòng/phút)

1)    Chọn loại xích

Vì vận tốc không cao nên ta chọn loại xích con lăn

2)    Xác định các thông số của xích và  bộ truyền

Theo bảng 5.4 với u = u_ng = 2 ta chọn số răng đĩa nhỏ là Z₁ = 25

Do đó số răng đĩa lớn là Z₂ = uZ₁ = 2×25 = 50 răng < Z_max = 120

Tỉ số truyền thực của bộ truyền là u = Z₁/Z₂ = 50/25 = 2;

    3)Theo công thức (5.3) (TK1) công suất tính toán là  

                        P_t   = K . K_z . K_n . P

        Trong đó :

               P_t  công thức tính toán;

               K hê số điều kiện sử dụng xích  

               K_z hệ số răng đĩa dẫn  Kz = Z₀₁/Z₁ = 25/25 = 1

               K_n  hệ số vòng quay K_n =n₀₁/n₁=50/70,64 =0,708                                

                      (chọn n₀₁=50(v/p)

Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 ta có

               K = K_a.  K_đ. K_o. K_đc.K_c. K_b.

                 K_đ  hệ số xét đến dặc tính của tải trọng lấy K_đ = 1,2(va đập nhẹ)

               K_a   hệ số xét đến chiều dài xích lấy            K_a = 1

                     (vì lấy khoảng cách trục a = 40p)

               K_o  hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền        K_o = 1

                     (Đường nối hai tâm đĩa xích so với đường nằm ngang<60°)

               K_đc hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng của xích Kđc =  1

                    (bộ truyền có thể điều chỉnh được)

              K_bt   hệ số đièu kiện bôi trơn                         K_b = 1,3                       

           (môi trường làm việc có bụi bôi trơn đạt yêu cầu )

              K_c =1,25 (Do bộ truyền làm việc hai ca)

Vậy

                   K =1× 1×1,2×1×1,3×1,25 = 1,95.

Vậy 

                     P_t   = K . K_z . K_n . P (P là công suất trên đĩa dẫn)

            Công suất tính toán           

                        P_t = 1,95 . 1 . 0,708 . 5,128 = 7,079 kw

           Theo bảng 5.5(TK1) với n₀₁ = 50 vòng/phút ta chọn

          xích 2 dãy có bước xích p = 38,1,thỏa mãn điều kiện bền mòn      

           P_t ≤ [P ] =  10,5 kw. 

4)Định sơ bộ khoảng cách trục a  = 40t = 40 . 38,1 = 1524 mm

Tinh số mắt xích theo công thức 5.5(TK1)

   X = 0.5(Z₁+Z₂)+2a/p+(Z₂_Z₁)².p/(4².a)

   X = 0,5(25+50)+2.1524/38,1+(50-25)^2.38,1/(4×3,14².1524)

   X = 117,89 Lấy số mắt xích la X = 118

Tính chính xác khoảng cách tục a theo công thức 5.13(TK1)                                 

   a = 0,25p{X-0,5(Z₁+Z₂)+ }                          

   a = 0,25.38,1.{118-0,5.75+]}

   a = 1509,6 mm

    Để xích khỏi chịu lực căng quá lớn,ta rút bớt khoảng cách a một lượng là

         Δa= 0,002a = 0,002×1509,6 = 3,02

   Vậy lấy a = 1506,58mm.

   Số lần va đập của xích:Theo (5.14)

         i = Z₁×n₁/(15X) = 25×70,64/(15×118) = 0,99

5)Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

    Theo (5.15) s = Q/(K_đ × F_t + F₀ + F_v)

    Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q = 127000 N 9vì p = 38,1)

    Kđ la hệ số tải trọng động  lấy Kđ = 1,2 

        (Tải trọng mở máy =1,5 tải trọng danh nghĩa)

     F_t = 1000P/v (N) :lực vòng.

     v = Z₁×p×n/6000 = 25×38,1×70,64/6000 = 1,12(m/s).

     F_t = 1000P/v = 1000×5,025/1,12 = 4486,6

     F_v = qv² = 5,5×1,2² = 7,92 (N).(q là khối lương 1m xích bảng5.2)(TK1).

     F₀ = 9,81K_f.q.a = 9,81×4×1,50658 = 59,12(N).

    Trong đó K_f = 4(bộ truyền nghiêng góc <60°)

    Do đó s = 127000/(1,2×4486,6+59,12+7,92) = 23,3.

     Theo bảng 5.10 với n=50(v/p),[s] = 7 vậy s  > [s].

      bộ truyền xích đảm bảo đủ bền                                      

6)Tính đường kính các đĩa xích công thức(5.17) và bảng 13.4.

     Đường kính vòng chia

             d₁ = =  = 298,76 mm

             d₂ =  =  = 606,78 mm

     Đường kính vòng đỉnh

             d_a1 = 320,62 mm.

             d_a2 =  624,63 mm.                 

     Đường kính vòng chân răng.          

             d_f1 = d₁ – 2r = 298,76 - 2×11,22 = 274,34 mm.

             d_f2 = d₂ – 2r = 624,63 - 2×11,22 = 602,19 mm.

      Với r = 0,5025d1 + 0,05 = 0,5025 × 22,23 + 0,05 = 11,22 mm

             d₁ = 22,23 tra từ bảng 5.2 theo bước xích                 

7)Kiểm nghiệm độ bền đĩa xích theo công thức (5.18).

             σ_H1 =  [ σ_H]

      Trong đó với Z₁ = 25,K_r = 0,42 ,E = MPa ,A = 672 mm²

          σ_H1 =   = 360,87 MPa

     K_đ = 1,7 ( xích 2 dãy ), lực va đập trên một dãy xích là theo (5.19).

              Ta có   F_vđ = = ,7 = 8,633 (N).

      Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt 210 HB sẽ đạt đựơc

      ứng suất cho phép σ_H = 500 MPa đảm bảo độ  bền tiếp xúc cho răng đĩa                                       

      tương tự σ_H2< [σ_H] (với cùng vật liệu và nhiệt luyện )

8)Tính lực tác dụng lên trục theo công thức(12-16).Lấy hệ số k_t = 1,1

      Lực vòng xác định theo công thức (5.20)

                    F_r= K_x.F_t= 1,05×4486,6 = 4710,93Nmm

     Trong đó với bộ truyền nghiêng 1 góc lớn hơn 40°,K_x = 1,05.

III)Tính toán các thông số bánh răng trụ răng thẳng trong hộp giảm tốc

1)    chọn vật liệu :

      Chọn vật liệu hai bánh rằng là như nhau .

      Bánh răng nhỏ làm bằng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt là          
     HB241…285.Có  . 

     Bánhlớn là thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt là HB192…240 có                                            

 2)Xác định các ứng suất

    Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB180..3

          , ,,

  Chọn độ rắn bánh nhỏ là  độ rắn bánh lớn là   khi đó ta có

                   = 2 × 245 + 70 = 560 MPa

                      = 1,8 × 245 = 441 MPa

                      = 2 × 230 + 70 =  530 MPa

                      =  1,8 × 230 = 414 MPa

 Theo 6.5 thì   Do đó ta có :

       ,.

Theo 6.7  va do đó ta có

     .

Do nên   và  nên

Theo (6.1a) sơ bộ xác định được 

và

(n là vận tốc vòng trên trục một ) với cấp nhanh dùng bánh răng thẳng và tính ra  đều lớn hơn  nên   do đó

Theo (6.7)  nên ta có:

Vì   nên  tương tự :

Do đó theo (6.2a) với bộ truyền ngoài quay một chiều thì   ta được

       ( là hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải) và  là hệ số tuổi thọ.

ứng suất tải cho phép Theo (6.10) va (6.11) là:

      2,8 × 450 = 1260 MPa

      0,8 × 580  = 464 MPa

      0,8  ×  450 = 360 MPa

II) Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.

a)Xác định  sơ bộ khoảng cách trục    

Theo bảng 6.6 ta chọn  = 0,3 với răng thẳng  ta có = 49,5 theo (6.14) ta có

             = 0,5.0,4.(3,484+1) = 0,898 ta tra  theo phương pháp nội suy ta được

             = 1,02 với  = 20,19/4,92 = 4,1 Do đó             142,6 lấy  = 144mm

b) Xác định các thông số ăn khớp

                 m = (0,010,02)  = 1,442,88 chọn m = 2 (theo tiêu chuẩn)

Xác định số răng của các bánh:

               24,3 chọn  = 24 răng

                = 4,92 24 = 118,08 chọn  = 118 răng

Tính lại khoảng cach trục 142 do đó tỉ số truyên khi tính lại là  =  = 4,916  lấy   = 144 mm do đó cần dich chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 142 mm lên 144 mm

Tính hệ số dịch tâm theo (6.22) ta có 1.

                                                               = = 7,04.

Theo  bảng 6.10 ta có  = 0,3538 do đó theo 6.24 hệ số giảm đỉnh răng  là

                     = 0,05.

..........

Theo 6.25 tổng hệ số dịch chỉnh là 1+0,05 = 1,05.

Theo 6.256 hệ số dịch chỉnh b ánh 1  là

                         = 0,5 [1,05-(118-24) 1/142) = 0,194

                     v à  =  1,05 – 0,194 = 0,856

Theo (6.27) góc ăn khớp là: =  = 0,9329.do do đ ó =

Ki ểm nghi ệm răng về độ bền tiếp xúc

  Theo (6.33) ta có  trong đó

 = 1,69

 với bánh răng thắng ta dùng (6.34) để tính  ta có

= 0,872 trong đó  =

Đường kính vòng lăn bán nhỏ là =  = 55,43 mm

Theo (6.40)thì  =  = 4,136 (m/s).

Theo bảng (6.13) ta chọn cấp chính xác là 8 do đó theo bảng (6.16) ta có = 53

Theo (6.42) thì  =

 Trong đó g_o = 0.006tra bảng (6.15) do đó  ta chọn  thì = 0,3  144 = 43,2với bánh răng trụ răng thẳng thì  = 1

 

=  = 1,25

V ậy   

Thay gia trị vừa tính được vào 6.33 ta được     = 380,5 MPa

Theo 6.1v ới v = 3,45 (m/s)thì  =  = 0,98408 lấy = 1

với cấp chính xác động học là 8 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8khi đó cần gia công đạt độ nhám là  = 10…40do đó  với <700 mm thì  do đó theo (6.1)va (6.1a) = 481,8 0,9870,91 = 427,4 MPa

Như vậy < độ bền của bánh răng được thoả mãn

• Kiểm nghiệm bánh rang về độ bề uốn: ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá trị số cho phép

Trong đó  = 1,  = 0,582 Hệ số tải trọng 

 là hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng tra bảng P.2.3 ta có = 1,33

= 1,07 là hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các răng đồng thời ăn

khớp  

           trong đó  với  và  tra tư bảng 6.15 và 6.16 ta có = 0,016 và = 56 

và là hệ số dạng răng của hai bánh một và hai

 tra theo bảng 6.18 theo  =1

tra theo bảng 6.18 theo  =1

= 0,016563,45 = 13,79

= 1+ = 1,302

= 1,3021,331 = 1,7316