intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án: Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí

Chia sẻ: Asdfcs Fsdfd | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

237
lượt xem
40
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí là một trong ba đồ án quan trọng của sinh viên ngành Kỹ thuật chế tạo. Đồ án này là được thực hiện nhằm mục đích rèn luyện cho sinh viên có được những kỹ năng chuyên môn trong quá trình thiết kế và trải nghiệm kiến thức của mình.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí

  1. Đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí
  2. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc LỜI NÓI ĐẦU Đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí là một trong ba đồ án quan trọng của sinh viên ngành Kỹ thuật chế tạo. Đồ án này là được thực hiện nhằm mục đích rèn luyện cho sinh viên có được những kỹ năng chuyên môn trong quá trình thiết kế và trải nghiệm kiến thức của mình. Trong quá trình thực hiện, sinh viên được giao thiết kế hệ thống dẫn động xích tải. Đây là một hệ thống dẫn động khá phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Tuy đơn giản về mặt kết cấu nhưng hệ thống này có đầy đủ những yêu cầu cơ bản để khi thực hiện, sinh viên nắm được những kỹ thuật then chốt làm nền móng cho quá trình học tập và đi sâu vào lĩnh vực Cơ Khí. Mục đích của bài tập này là làm cho sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của mình về Cơ khí để áp dụng thiết kế cho một bài toán thực tế trên cơ sở những gì đã học. Từ đó rút ra được những bài học kinh nghiệm đầu đời cho chính bản thân để sẵn sàng bước vào con đường Kỹ thuật chế tạo. Xin chân thành cám ơn những bài học kinh nghiệm quý báu của các Thầy Cô trong bộ môn Thiết kế máy và sự hướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc đã giúp cho sinh viên hoàn thành đồ án này ! Thành phố HCM, ngày 10 - 06 – 2010 SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 1
  3. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 01 I. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY 1. Tìm hiểu động cơ điện ba pha không đồng bộ ........................................... 04 2. Tìm hiểu nối trục vòng đàn hồi .................................................................. 04 3. Tìm hiểu hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển ............................ 05 4. Tìm hiểu bộ truyền đai thang ..................................................................... 05 II. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ-PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 2.1 Chọn động cơ điện ................................................................................... 07 2.2 Phân phối tỉ số truyền ............................................................................... 09 III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 3.1 Thiết kế bộ truyền đai ............................................................................... 11 3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ ............................................................... 15 3.3 Thiết kế trục và chọn then ......................................................................... 30 3.4 Chọn ổ lăn và nối trục ............................................................................... 46 3.5 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc, bu lông và các chi tiết phụ khác ..................... 53 IV. CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP ..................................................................... 57 V. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 2
  4. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc ĐỀ TÀI ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI PHƯƠNG ÁN: 28 Hệ thống dẫn động xích tải bao gồm: · Động cơ điện 3 pha không đồng bộ · Nối trục vòng đàn hồi · Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển · Bộ truyền đai thang · Xích tải Số liệu thiết kế: · Lực vòng trên xích tải, F (N) = 7300 · Vận tốc xích tải, v (m/s): = 1,08 · Số răng đĩa xích tải dẫn, z (răng) = 11 · Bước xích tải, p (mm) = 110 · Thời gian phục vụ, L (năm) =6 · Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) Lh= 6×300×2×8=28800 (giờ) · Chế độ tải: T1= T t1= 60 giây T2= 0.87T t2= 12 giây T T1 T2 + T 0,87T t 60 12 Sơ đồ tải trọng SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 3
  5. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc I. TÌM HIỀU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY: Dựa vào sơ đồ hệ thống dẫn động xích tải, ta thấy hệ thống bao gồm: một động cơ điện, một bộ truyền ngoài bằng đai thang, một bộ truyền trong kín (hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển), nối trục đàn hồi, bộ phận công tác (xích tải). Tại sao hệ thống lại phải có các bộ phận trên ? 1. Động cơ điện: 1.1 Ưu điểm của động cơ điện: · Biến đổi trực tiếp điện năng thành cơ năng. · Khởi động đơn giản, êm, có thể hãm và đảo chiều dễ dàng. · Không gây ra ôi nhiễm môi trường · Hiệu suất lớn. · Bảo trì dễ dàng. 1.2 Nhược điểm: · So với động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng dầu, động cơ điện thường có công suất thấp hơn, số vòng quay nhỏ hơn,… · Giá thành cao, riêng đối cới loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu. Nhưng do có nhiều ưu điểm phù hợp cho các nhà máy, xưởng làm việc trong nhà, bảo đảm các vấn đề sức khỏe cho công nhân…nên động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong các xí nghiệp, nhà máy,… Trong đồ án này, sinh viên lựa chọn động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch do ưu điểm mạnh của động cơ này là kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm của nó là: hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), không điều chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ dây quấn). Với yêu cầu thiết kế của đồ án không đòi hỏi quá khắt khe về vận tốc, nguồn điện, hiệu suất,…nên sinh viên đã sử dụng động cơ điện này để dẫn động hệ thống xích tải. 2. Nối trục vòng đàn hồi: 2.1 Ưu điểm: · Có thể nối các đầu trục có sai lệch về vị trí tương đối lớn. - Độ lệch tâm: ∆r = 2 ÷ 6 mm - Độ lệch góc: ∆α = 2 ÷ 60 - Độ di chuyển dọc trục: ∆a = 3 ÷ 6 mm · Có khả năng giảm chấn tốt. · Kết cấu đơn giản, lắp ghép thuận tiện 2.2 Nhược điểm: SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 4
  6. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc · Kích thước khuôn khổ lớn. · Tuổi thọ thấp. · 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển: 3.1 Ưu điểm: · Đơn giản nhất so với các loại hộp giảm tốc khác. · Tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường từ 8 ÷ 40. 3.2 Nhược điểm: · Các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên chiều dài răng. · Do đó cần chú ý thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt là trong trường hợp các bánh răng được nhiệt luyện đạt độ rắn cao và chịu tải trọng thay đổi, vì khi đó khả năng chạy mòn của bánh răng rất kém. Tuy nhiên vì kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụng nhiều trong thực tế. 4. Bộ truyền đai thang: 4.1 Ưu điểm: · Loại đai này có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai mặt bên tiếp xúc với các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa đai và bánh đai hình thang lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng lớn hơn · Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m).[3] · Làm việc êm và không ồn nhờ vào độ dẻo của đai, do đó có thể truyền vận tốc lớn · Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi nhờ vào tính chất đàn hồi của đai. · Kết cấu đơn giản, giá thành hạ. 4.2 Nhược điểm: · Do ma sát lớn nên hiệu suất của đai hình thang thấp hơn so với đai dẹt. · Kích thước bộ truyền lớn. · Tỷ số truyền làm việc thay đổi do hiện tượng trượt đàn hồi của đai và bánh đai, phải có cơ cấu căng đai khi sử dụng. · Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn. · Tuổi thọ thấp (từ 1000 ÷ 5000 giờ) [3]. Với ưu điểm mạnh mẽ về tỉ số truyền và khoảng cách trục, nên bộ truyền đai được sử dụng khá rộng rãi. SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 5
  7. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc v SỐ LIỆU THIẾT KẾ: · Hệ dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 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) = 7300 - Vận tốc xích tải v(m/s) = 1,08 - Số răng đĩa xích tải dẫn z(răng) = 11 - Bước xích tải p(mm) = 110 - Thời gian phục vụ L(năm) = 6 - Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) - Chế độ tải: T1=T , t1=60 s ; T2=0,87T , t2=12s T T1+1 T2 T 0,87T t 60 12 Hình 1: Sơ đồ tải trọng SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 6
  8. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc II. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG: 2.1 Chọn động cơ điện: Dựa vào hình 1 (Sơ đồ tải trọng), ta xác định động cơ làm việc trong trường hợp tải trọng thay đổi. Khi đó, công suất tính toán là công suất tương đương không đổi mà mất mát năng lượng do nó sinh ra trương đương với mất mát năng lượng do công suất không đổi gây nên trong cùng một thời gian. Pt = Ptd æ æ T ö2 æ T2 ö ö 2 ç ç ÷ .t1 + ç ÷ .t2 ÷ 1 Ptd = ( P .t 1 2 1 + P2 2 .t2 ) ç è T1 ø = P. è è T1 ø ÷ø (t1 + t2 ) (t1 + t2 ) 1 2 æT ö æ 0,87 ö 2 t1 + ç 2 ÷ .t2 60 + ç ÷ .12 = Ft .v . è T1 ø = 7300.1, 08 . è 1 ø ; 7, 72kW 1000 (t1 + t2 ) 1000 (60 + 12) v Hiệu suất chung của hệ thống truyền động: h ch = hbr .h d .h ol .h nt 2 4 Ø Tra bảng 2.3/19 – [1] hbr =0,96 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ được che kín h d =0,96 : hiệu suất bộ truyền đai h ol =0,99 : hiệu suất ổ lăn h nt =0,99 : hiệu suất nối trục đàn hồi Þ h ch = 0,96 2.0, 95.0,99 4.0,99 ; 0,83 v Công suất cần thiết trên trục động cơ: Pt 7, 72 Pct = = = 9,30kW h 0,83 v Phân phối tỉ số truyền: SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 7
  9. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc · Số vòng quay của trục máy công tác (trục xích tải) 60000.v 60000.1, 08 nlv = = ; 54 vòng/phút z. p 11.110 § Trong đó: v - vận tốc xích tải = 1,08m/s z - số răng đĩa xích tải = 11 răng p - bước xích = 110 mm · Tỉ số truyền toàn bộ ut của hệ thống dẫn động ut = ud .u1.u2 = ud .uhgt § Dựa vào B2.4/21 – [1] Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ có uhgt = 8÷40 Truyền động đai thang có ud = 3÷5 Chọn sơ bộ tỷ số truyền (24 £ ut £ 200) : ut = 27 Þ Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = ulv .ut = 54.27 = 1458 vòng/phút v Chọn động cơ: tra bảng phụ lục P1.3/ -[1] · Yêu cầu: động cơ được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện: ì Pdc ³ Pct = 9,30kW í îndb ; nsb = 1458v / ph Đồng thời momen mở máy thỏa điều kiện Tmm Tk £ T Tdn § Trong đó: Tmm : momen mở máy của thiết bị cần dẫn động Tk : momen khởi động của động cơ T : momen tải Tdn : momen danh nghĩa SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 8
  10. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc · BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ ĐIỆN Kiểu động cơ 4A132M4Y3 nđb 1500 vòng/phút cosφ 0,87 Công suất 11kW Vận tốc quay 1458 vòng/phút Tk 2 Tdn Hiệu suất 0,875 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động cơ điện 2.2 Tỉ số truyền tính lại: ndc 1458 ut = = = 27 nlv 54 · Ta sử dụng hộp giảm tốc khai triển trong bộ truyền và phân tỉ số truyền uh theo yêu cầu bôi trơn: Dựa vào B3.1/43-[1], ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ khai triển thỏa mãn đồng thời ba chỉ tiêu: § Khối lượng nhỏ nhất § Mô men quán tính thu gọn nhất § Thể tích các bánh răng lớn nhúng trong dầu ít nhất Chọn uh=8 3 ≤ ud ≤ 5 → u1 = 3,2 u2 = 2,5 → ud= 27/8 = 3,38 v Công suất trên các trục: Ptd 7, 72 o Trục 3: P3 = = ; 7,96kW h .h nt 0, 99 2.0,99 2 ol P 7, 96 o Trục 2: P2 = 3 = ; 8, 38kW h 2 .h ol 0, 96.0, 99 P 8,38 o Trục 1: P1 = 2 = ; 8,82kW h1.h ol 0,96.0,99 SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 9
  11. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc v Số vòng quay trên các trục: ndc 1458 o n1 = = = 431, 36 vòng/phút nd 3, 38 n 431,36 o n2 = 1 = = 134,80 vòng/phút u1 3, 20 n 134,80 o n3 = 2 = = 53,92 vòng/phút n2 2, 50 v Mô men xoắn trên các trục: P3 o T3 = 9, 55.10 6. = 1409826, 28 N.mm n3 P o T2 = 9,55.106. 2 = 593685, 64 N.mm n2 P o T1 = 9,55.106. 1 = 195268, 02 N.mm n1 Trục Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Thông số Công suất P (kW) 11 8,82 8,38 7,96 Tỷ số truyền u 3,38 3,20 2,50 Số vòng quay n 1458 431,36 134,80 53,92 (vòng/phút) Mô men xoắn T 72050,75 195268,02 593685,64 1409826,28 (N.mm) Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của hệ thống dẫn động xích tải SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 10
  12. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN: 3.1 Tính toán bộ truyền đai thang: v Thông số đầu vào: Pd = Pdc = 11 kW nd = ndc = 1458 vòng/phút ud = 3,38 3.1.1 Chọn dạng đai: Ta có Pdc = 11 kW Nd = 1458 vòng/phút Dựa vào H4.1/59-[1], chọn đai thang thường có tiết diện Ƃ Ký hiệu Bt B H Y0 A (mm2) D (mm) Chiều dài giới hạn l (mm) Ƃ 14 17 10,5 4,0 138 140-280 800-6300 Với d1≈ 1,2 dmin = 1,2.140 = 168 mm Với d1 = 168 mm, tra d1 theo dãy số tiêu chuẩn trong bảng 4.21/63-[1] →Chọn d1 = 160 mm p .d1.nd p .160.1458 → Vận tốc đai: v1 = = = 12, 21 m/s 60000 60000 Kiểm tra: ta thấy v1 = 12,21 < 25 m/s : thỏa điều kiện đai thường. 3.1.2 Chọn hệ số trượt tương đối và tính d2: d1.ud d2 = (1 - e ) § Trong đó: ε – hệ số trượt tương đối (0,01 ≤ ε ≤ 0,02) SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 11
  13. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc 160.3, 38 160.3, 38 Þ £ d2 £ 1 - 0, 01 1 - 0, 02 Û 546, 26 £ d 2 £ 551,84 · Theo tiêu chuẩn, chọn d2 = 560 mm · Tính lại tỉ số truyền đai: ud = d 2 d = 560 160 = 3,5 1 3, 5 - 3,38 300 £ .100 0 0 = 3, 55 0 0 £ 4 0 0 · Kiểm tra: 3,38 → thỏa điều kiện cho phép 3.1.3 Xác định khoảng cách trục ad: · Dựa vào bảng 4.14/60-[1] Ta có ud = 3,5 D2 = 560 mm a -1 3,5 - 3 d2 Þ = 4-3 0,95 - 1 Þ a = 0,975 Þ a = 0, 975.560 = 546( mm) d2 · Kiểm tra ad theo điều kiện 4.14/60-[1]: 0,55.(d1 + d 2 ) + h £ ad £ 2.(d1 + d 2 ) § Trong đó: h- chiều cao mặt cắt ngang của dây đai Û 0,55.(160 + 560) + 10,5 £ ad £ 2.(160 + 560) Û 406,5 £ ad £ 1440 Vậy ad =546 mm → thỏa điều kiện 4.14/60-[1] 3.1.4 Xác định chiều dài dây đai L: · Từ khoảng cách trục ad đã chọn: (d1 + d 2 ) (d 2 - d1 ) 2 = 2.546 + p . (160 + 560) + (560 - 160) 2 L = 2.ad + p . + 2 4.ad 2 4.546 L = 2296, 23(mm) SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 12
  14. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc · Chọn L đai theo tiêu chuẩn: tra bảng 4.13/49-[1]→chọn L = 2240 mm · Kiểm tra đai theo tuổi thọ: i = v £ imax = 10 = 12, 21 = 5, 45 L 2240.103 § Trong đó: i - số lần uốn của đai trong 1 s · Xác định lại khoảng cách trục ad theo L tiêu chuẩn: (theo CT 4.6/54-[1]) ( ad = l + l 2 - 8.D 2 ) · Trong đó: p .(d1 + d 2 ) p .(160 + 560) l = L- = 2240 - = 1109, 03 2 2 d - d 560 - 160 D= 2 1 = = 200 2 2 1109, 03 + 1109, 032 - 8.2002 Þa= = 515, 74(mm) 4 3.1.5 Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ: (theo CT 4.7/54-[1]) · Chọn vật liệu đai là sợi tổng hợp 0 0 a1 = 1800 - ( d 2 - d1 ). 57 = 1800 - (560 - 160). 57 = 135,80 ad ad Þ 135,80 > 1200 → thỏa điều kiện dành cho đai sợi tổng hợp. 3.1.6 Xác định số đai: (theo CT4.16/60-[1]) P .K d z= 1 ([ P0 ].Ca .Cl .Cu .Cz ) § Trong đó: P1 = Pdc = 11kW [P0]=3,37 kW (nội suy theo bảng 4.19/62-[1]) Kd = 1,1+0,1 : hệ số tải trọng động (làm việc 2 ca) Cα = 0,87 : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra B4.15/61-[1]) SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 13
  15. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Cl = 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai (tra B4.16/61-[1]) Cu = 1,14 : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền (tra B4.17/61-[1]) Cz = 0,95 : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng (tra B4.18/61-[1]) Þ z = 11.1, 2 = 4,1 ; 4 sợi (3,37.0,87.1.1,14.0, 95) 3.1.7 Xác định chiều rộng bánh đai và đường kính ngoài: B = ( z - 1).t + 2.e = (4 - 1).19 + 2.12,5 = 82( mm ) § Trong đó: (tra B4.21/63-[1]) t = 19 h0 = 4,2 e = 12,5 · Đường kính ngoài của bánh đai: Da1 = d1 + 2.h0 = 160 + 2.4, 2 = 168, 4(mm) Da2 = d 2 + 2.h0 = 560 + 2.4, 2 = 568, 4(mm) 3.1.8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: (theo CT4.19/63-[1]) P .K d F0 = 780. 1 + Fv · Lực căng trên 1 đai: (v.Ca .z ) § Trong đó: Fv = qm.v2 = 0,178.12,212 = 26,54(N) :lực căng do lực li tâm sinh ra qm = 0,178 kg/m (tra B4.22/64-[1]) v = 12,21 m/s P1 = 11kW : công suất trên trục bánh chủ động · Lực tác dụng lên trục: SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 14
  16. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Fr = 2.F0 .z.sin(a ) = 2.268,85.4.sin(136 ) = 1994,19( N ) 2 2 3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ: 3.2.1 Chọn vật liệu: Các bánh răng là những chi tiết máy đòi hỏi xác định chế độ gia công và tính toán sức bền khi thiết kế, vì thế vật liệu làm bánh răng thường thuộc nhóm thép kết cấu (thép cacbon chất lượng tốt; P,S thấp (P≤0,035%; S≤0,04%) được qui định về cơ tính và thành phần hóa học chặt chẽ. Do không có yêu cầu gì đặc biệt, và để giảm chi phí chế tạo, cho phép bộ truyền có khả năng chạy mòn sau khi gai công , ta chọn vật liệu cho 2 cấp bánh răng theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, cụ thể như sau: · Dựa vào B6.1/92-[1], chọn: Nhãn hiệu Nhiệt luyện Độ rắn σb (MPa) σch thép (HB) (MPa) Bánh dẫn C45 Tôi cải thiện 241÷285 850 580 động Bánh bị động C45 Tôi cải thiện 192÷240 750 450 Sở dĩ chọn bánh bị động (bánh răng lớn) có độ bền thấp hơn là nhằm mục đích tăng khả năng chạy mòn của răng, thường H1≥H2+(10÷15)HB 3.2.2 Xác định ứng suất cho phép: · Theo B6.2/94-[1], thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180÷350HB có: o Ứng suất tiếp xúc cơ sở: σ0Hlim = 2HB+70 o Hệ số an toàn (tiếp xúc): sH = 1,1 o Ứng suất uốn cơ sở: σ0Flim = 1,8HB o Hệ số an toàn (uốn): sF = 1,75 · Chọn độ rắn bánh dẫn động (bánh răng nhỏ): HB1 = 245, bánh bị động (bánh răng lớn): HB2 = 230 ìs 0 ï = 2.245 + 70 = 560 MPa, s F 1lim = 1,8.245 = 441MPa 0 Þ í H 1lim ïs H 2lim = 2.230 + 70 = 530MPa, s F 1lim = 1,8.230 = 414 MPa 0 0 î · Theo CT6.5/93-[1] : N HO = 30 H HB : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về 2,4 tiếp xúc SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 15
  17. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc N HO1 = 30H HB1 = 30.2452,4 = 1,63.107 2,4 N HO 2 = 30H HB 2 = 30.2302,4 = 1,39.107 2,4 · Theo CT6.6/93-[1]: N FO = 4.10 6 (đối với tất cả các loại thép) :số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn. · Vì bộ truyền chịu tải thay đổi, ta có công thức tính số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương theo CT6.7,6.8/93-[1] mF N HE1 = 60.c å æ i ö T ç T ÷ .ni .ti è max ø § Trong đó: c = 1 :số lần ăn khớp của 1 răng trong một vòng (tra theo hình 6.20/221-[3]) n1=431,36 vòng/phút t=(300 ngày).(2 ca).(8 h).(6 năm)=28800 h : tổng số giờ làm việc æ æ T ö3 60 æ 0,87.T ö3 12 ö Þ N HE1 = 60.1.28800.431,36. ç ç 1 ÷ + ÷ ç è T1 ø 72 ç T1 ÷ 72 ÷ 1 è è ø ø Þ N HE1 = 70.10 > N HO1 7 Vậy lấy NHO1=NHE1, do đó lấy KHL1 = 1 431, 36 æ æ T1 ö 60 æ 0,87.T1 ö 12 ö 3 3 Þ N HE 2 = 60.1.28800. .ç ç ÷ +ç ÷ ÷ 3, 20 ç è T1 ø 72 è T1 ø 72 ÷ è ø Þ N HE1 = 21, 97.10 > N HO 2 7 Vậy lấy NHO2=NHE2, do đó lấy KHL2 = 1 · Như vậy: o Theo CT6.1a/93-[1], sơ bộ xác định được SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 16
  18. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc [s H ] = s H lim . K HL S 0 H [s H ]1 = s 0 H 1lim . K HL1 SH = 560. 1 = 509( MPa ) 1,1 [s H ]2 = s H 2lim . K HL 2 S 0 = 530. 1 = 481,8( MPa ) 1,1 H o Theo CT6.2a/93-[1], sơ bộ xác định được [s F ]1 = s F 1lim .K FC . K FL1 S 0 = 560. 1 = 509( MPa ) 1,1 F [s F ]2 = s F 2lim .K FC . K FL 2 S 0 = 530. 1 = 481,8( MPa ) 1,1 F · Vì cấp nhanh là bánh răng nghiêng, theo CT6.12/95-[1] [s H ]1 + [s H ]2 509 + 481,8 [s H ] = = = 495, 4 MPa < 1, 25 [s H ]2 2 2 · Với cấp chậm là răng thẳng: Þ [s H ] = [s H ]2 = 418,8MPa ' · Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: Þ [s F ]max = 0,8.s ch khi HB≤350 (theo CT6.14/96-[1]) ì[s F ]1max = 0,8.s ch1 = 0,8.580 = 464 MPa ï Þí ï[s F ]2max = 0,8.s ch 2 = 0,8.450 = 360 MPa î · Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: (theo CT6.13/95-[1]) [s H ]max = 2,8.s ch = 2,8.450 = 1260MPa 3.2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: A. Xác định khoảng cách trục: aw1 (theo 6.15/96-[1]) T1.K H b aw1 = K a .(u1 ± 1). 3 [s H ] .u1.y ba 2 § Trong đó: Ka=43 :hệ số phụ thuộc vào cặp vật liệu bánh răng và loại răng SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 17
  19. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc (tra B6.5/96-[1]) T1= 195268,02 N.mm [σH]=495,4MPa u1=3,30 :tỉ số truyền bánh răng trụ răng nghiêng ᴪba=bw/aw=chiều rộng vành răng/khoảng cách trục=0,315 (theo B6.6/97-[1]) KHβ=1,1 :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc (tra B6.7/98- [1]) ᴪbd=0,53 ᴪa.(u1+1)=0,53.0,315.(3,30+1)=0,72 (theo CT6.16/97-[1]) 195268, 02.1,1 Þ aw1 = 43.(3,30 + 1). 3 = 172, 29( mm) (495, 4) 2 .3,30.0, 315 Chọn aw=225 mm (sau vài lần tính toán để thỏa điều kiện bền và bôi trơn ngâm dầu) B. Xác định các thông số ăn khớp: · Mô đun m1=(0,01÷0,02)aw1=2÷4 (theo CT6.17/97-[1]) · Chọn mô đun pháp theo tiêu chuẩn mn=3 (tra B6.8/99-[1]) · Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β=20 Þ cos j = 0,94 0 · Tính số răng nhỏ (theo CT6.31/103-[1]) 2.aw1.cos b 2.225.0, 94 z1 = = = 33, 57 → chọn z1 = 34 răng m.(u1 + 1) 3.(3, 30 + 1) Þ z2 = u1.z1 = 3,30.34 = 108,80 → chọn z2 = 109 răng · Tỉ số truyền tính lại z 2 109 u1 = = = 3, 21 z1 34 · Tính lại m.( z1 + z 2 ) 3.(34 + 109) cos b = = = 0,95 2.aw1 2.225 → β = 18,190 · Khoảng cách trục chia: SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 18
  20. ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc 0,5.3.(34 + 109) aw = = 225(mm) 0,95 Nhờ có góc nghiêng răng là 18,190 mà khoảng cách trục vẫn đảm bảo là 225mm mà không cần phải dịch chỉnh. C. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: s H = Z m .Z H . Z e . 2.T1.K H .(u1 ± 1) 2 £ [s H ] (theo CT6.33/105-[1]) bw1.u1.d w1 § Trong đó: Zm=274 :hệ số kể đến cơ tính vật liệu (tra B6.5/96-[1]) ZH= 2.cos b sin(2a ) (theo CT6.34/105-[1]) tw § βb :góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở § αt : góc profile răng § α : góc profile gốc § tg bb = cos a t .t g b · Theo B6.11/104-[1] ì æ tga ö ïa t = arctg ç ÷ = 20, 96 0 Þí è cos b ø ï îa = 20 (theoTCVN1065 - 71) 0 Þ a tw = arccos æ a. ç è cos a t ö aw ÷ ø ( = arccos 225. cos(20,96) 225 ) ; 20,960 :góc ăn khớp · Với a=0,5.m.(z2+z1)/cosβ=0,5.3.(34+109)/cos(18,19)=225(mm) :khoảng cách trục chia · Vậy 2.cos(18,19) = 1, 69 ZH= sin(2.20,96) · Zε :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng e p = bw . sin b (m.p ) :hệ số trùng khớp dọc (theo CT6.37/105[1]) SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn Page 19
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2