Tham khảo tài liệu 'thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải, chương 4', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải, chương 4
- Chương 4: Thiết kế bộ truyền trục vít
a.Các thông số và điều kiện làm việc:
Hướng ren: ren trái.
Công suất trên trục vít: Ptv = 3,56(kW).
Công suất trên bánh vít: Pbv = 2,64(kW).
Mômen trên bánh vít: Tbv = 525363,7(N.mm) = 525,36(N.m)
Tỉ số truyền: u tv = 25 .
Số vòng quay trục vít: n tv = 1200 (v/ph)
Số vòng quay bánh vít: n bv = 48 (v/ph)
Tuổi thọ: Lh = 38400 (giờ)
Làm việc một chiều, tải va đập nhẹ.
b. Tính toán thiết kế:
b.1Cấp chính xác,loại trục vít và vật liệu:
Dự đoán vận tốc trượt:
(3,7 ¸ 4,6)
vs = 4
.n tv . 3 Tbv
10
(3,7 ¸ 4,6)
Þ vs = 4
.1200. 3 525,36
10
Þ vs = (3,58 ¸ 4,45)= 4(m / s)
Do đó chọn sơ bộ cấp chính xác của bộ truyền: cấp 8.
Vì vs < 5 nên chọn:
Vật liệu bánh vít: đồng thanh không thiếc Br AlFe9-4 có
- σ ch = 200(MPa),σ b = 400(MPa)
Vật liệu trục vít thép 45 tôi đạt HRC >45, mài và đánh bong
ren vít.
Do phải mài ren vít nên chọn trục vít than khai.
b.2 Các ứng suất cho phép:
Bánh vít kém bền hơn trục vít nên ta tính toán cho bánh vít.
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Bánh vít bằng đồng thanh không thiếc có:
[σ H ]= (276 ¸ 300)- 25.vs
Þ [σ H ]= (276 ¸ 300)- 25.4
Þ [σ H ]= ( ¸ 200)= 176(MPa).
176
Ứng suất uốn cho phép:
Bánh vít bằng đồng thanh không thiếc quay 1 chiều nên ta có:
106
[σ F ]= (0,25.σch + 0,08.σ b ). 9
N FE
Trong đó:
9
2 æT ö
÷
N FE = 60.å ç iç ÷
÷ .n i .t i
ç
i= 1 è T ÷
max ø
é T ö9
æ 56 æ0,8T ö
9 ù
ê ÷
ç
Þ N FE = 60. ê ÷ . + ç ÷ . 24 ú bv .L h
.n
ç ø
çT ÷ 56 + 24
è ç T ÷ 56 + 24 ú
ç
è ÷
ø
ê
ë ú
û
é T ö9
æ 56 æ0,8T ö
9 ù
ê ÷
ç
Þ N FE = 60. ê ÷ . + ç ÷ . 24 ú .48.38400
ç ø
çT ÷ 56 + 24
è ç T ÷ 56 + 24 ú
ç
è ÷
ø
ê
ë ú
û
Þ N FE = 8,19.107
- 106
Þ [σ F ]= (0,25.200 + 0,08.400)5 = 50,26(MPa) .
8,19.107
b.3.Tính toán các thông số của bộ truyền:
Số mối ren z tv trên trục vít: u tv = 25 Î (16,30)Þ z tv = 2 .
Số răng trên bánh vít: z bv = u tv .z tv = 25.2 = 50 .
Hệ số đường kính q của trục vít phải thoả:
q
0,22 £ £ 0,4
z bv
Þ 11 £ q £ 20
Chọn theo tiêu chuẩn: q = 12,5 .
Hiệu suất sơ bộ:
æ u ö ÷ æ 25 ö÷
ç ç
ηsb = 0,9ç1 - tv ÷= 0,9ç1 -
÷ ÷= 0,79 .
ç 200 ø
è ç 200 ÷
è ø
Khoảng cách trục tính theo độ bền tiếp xúc:
2
æ æ ö
q ö 3 ç170 ÷ Tbv .K H
a w = ç1 +
ç ÷. ç
÷ ç ÷.
ç ÷
÷ è ÷
÷
è z bv ø ç[σ H ] (q / z bv )
ø
Trong đó:
Hệ số tải trọng tính: K H = K v .K β
Hệ số tải trọng động: K v = 1, 4 (do cấp chính xác cấp8,
vs = 4(m / s)
Hệ số tập trung tải trọng: K β = 1,1 (do tải thay đổi)
Þ K H = 1, 4.1,1 = 1,54 .
- 2
æ 12,5 ö æ ö 525363,7.1,54
÷. 3 ç170 ÷ .
Vậy a w = ç1 +
ç ÷ ç ÷ = 180,67(mm)
ç
è 50 ÷ è176 ÷ (
ø ç ø 12,5/ 50)
2.a w 2.180,67
Môđun: m = = = 5,78(mm)
z bv + q 50 + 12,5
Theo tiêu chuẩn chọn m = 6,3(mm) .
Tính lại khoảng cách trục:
m.(q + z bv ) 6,3.(12,5 + 50)
aw = = = 196,88(mm)
2 2
Cần phải dịch chỉnh: chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn:
a w = 200(mm)
Hệ số dịch chỉnh:
aw
x= - 0,5(q + z bv )
m
200
Þ x= - 0,5(12,5 + 50)= 0,5 Î (- 0,7;0,7)
6,3
Vậy khoảng cách trục chính xác: a w = 200(mm)= 0,2(m) .
Thông số hình học của trục vít:
Đường kính vòng chia: d tv = m.q = 6,3.12,5 = 78,75(mm) .
Đường kính vòng lăn:
d wtv = m (q + 2.x)= 6,3.(12,5 + 2.0,5)= 85(mm)
Đường kính vòng đỉnh:
d atv = d tv + 2.m = 78,75 + 2.6,3 = 91,35(mm)
Đường kính vòng đáy:
d ftv = d tv - 2,4.m = 78,75 - 2,4.6,3 = 63,63(mm)
- z tv 2
Góc nâng ren: γ = arctg = arctg = 905'
q 12,5
Chiều dài phần cắt ren:
b tv ³ (11 + 0,06.z bv ).m = (11 + 0,06.50).6,3 = 88, 2(mm)
Thông số hình học của bánh vít:
Đuờng kính vòng chia: d bv = m.z bv = 6,3.50 = 315(mm)
Đường kính vòng đỉnh:
d abv = d bv + 2m ( + 2.x )= 315 + 2.6,3.( + 2.0,5)= 334(mm)
1 1
Đường kính vòng đáy:
d fbv = d bv - 2,4.m + 2.x.m = 78,75 - 2,4.6,3 + 2.0,5.6,3 = 306,18(mm)
Đường kính lớn
6.m 6.6,3
nhất: d aMbv £ d abv + = 334 + = 343, 45(mm)
z tv + 2 2+ 2
(chọn d aMbv = 340(mm)
Chiều rộng:
b bv £ 0,75.d atv = 0,75.91,35 = 68,5(mm) (chọn b bv = 60(mm) .
b.4.Kiểm nghiệm bánh vít:
Vận tốc trượt:
m.n tv
vs = z2 + q2
tv
19500
6,3.1200 2
Þ vs = 2 + 12,52 = 4,91(m / s)
19500
vs = 4,91(m / s) vẫn thoả cấp chính xác đã chọn.
Hiệu suất bộ truyền:
- tgγ
ηtv = 0,95.
tg(ρ'+ γ)
æ ö
ç0,048 ÷= arct g æ 0,048 ö= 1033'
Với ρ ' = arct g(f ') = arct g ç 0,36 ÷
ç ç ÷
÷
÷
÷ ç ÷
ç 4,910,36 ø
è vs ø è
tg(905')
Vậy ηtv = 0,95. = 0,81 ( tốt hơn giá trị sơ bộ ).
tg(1033'+ 905')
Ứng suất tiếp xúc:
Giá trị chính xác của ứng suất tiếp cho phép:
[σ H ]= (276 ¸ 300)- 25.vs
Þ [σ H ]= (276 ¸ 300)- 25.4,91
Þ [σ H ]= (153,25 ¸ 177,25)= 153,25(MPa).
Công thức kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc của bánh vít:
3
æ ö éz +
170 qù
σ Hbv = ç ÷ ê bv
ç ÷ ê÷ ú ×Tbv . K H £ [σ H ]
çz ÷
è bv ø ë a w ú q
û
Trong đó:
Hệ số tải trọng tính chính xác: K H = K v .K β
K v = 1, 4
z bv
Kβ = 1 + (1 - X)
θ
Trong đó hệ số biên dạng trục vít: θ = 125
T N1 0,8.T N 2
X= × + ×
T Nå T Nå
- 56
N1 = ×L h ×n tv
80
24
N2 = ×L h ×n tv
80
N å = L h ×n tv
T 56 0,8.T 24
Þ X= × + × = 0,94
T 80 T 80
50
Þ Kβ = 1 + × 1 - 0,94)= 1,024
(
125
Þ K H = 1, 4.1,024 = 1, 43 .
Thay vào ta có:
3
æ ö é50 + 12,5 ù
ç170 ÷
σ Hbv = ç ÷ ê ú ×525363,7.
1, 43
= 145,61(MPa)
ç 50 ÷ ê 200 ú
è ø ë û 12,5
Vậy σ Hbv = 145,61(MPa) £ [σ H ]= 153,5(MPa) ( thoả điều kiện tiếp
xúc ).
Ứng suất uốn:
1, 2.Tbv .YFbv .K Fbv
Ứng suất uốn phải thỏa: σ Fbv = £ [σ F ]
d bv .b bv .m
Trong đó:
Hệ số tải trọng tính: K Fbv = K H = 1,43
Hệ số dạng răng: YFbv xác định theo số răng tương đương của
bánh vít z td
z bv 50
Ta có z td = = = 51,93
cos γ (cos905')3
3
Þ YFbv » 1,45 ( theo tài liệu tham khảo (1).
- Thay vào ta có:
1, 2.525363,7.1, 45.1, 43
σ Fbv = = 10,98(MPa)
315.60.6,3
Vậy σ Fbv = 10,98(MPa) < [σ F ]= 50,26(MPa) ( thoả điều kiện bền
uốn ).
Nhiệt độ: Nhiệt độ dầu bôi trơn khi làm việc phải thoả:
1000.Ptv .(1 - ηtv )
t1 = t 0 + £ [t1 ]
K T .A.(1 + ψ)
Trong đó: [t1 ]= 950 C
Hệ số toả nhiệt: K T = 16 ( m 2 .0 C )
Diện tích bề mặt thoát nhiệt: A = 20.a1,7 = 20.0,21,7 = 1,297 .
w
Nhiệt độ môi trường xung quanh: t 0 = 300 C
Hệ số thoát nhiệt qua bệ máy: ψ = 0,3
1000.3,56.(1 - 0,81)
Þ t1 = 30 + = 550 C
16.1, 297.(1 + 0,3)
Vậy t1 = 550 C < [t1 ]= 950 C ( thoả điều kiện thoát nhiệt).
b.5.Các lực tác dụng và kiểm tra độ bền, độ cứng trục vít:
Lực tác dụng:
2.Tbv 2.525363,7
Ftbv = Fatv = = = 3335,6(N)
d bv 315
Fttv = Fabv = Ftbv .tg (γ + ρ')= 3335,6.tg (905'+ 1033')= 626,3(N)
Frtv = Frbv = Ftbv tgα w = 3335,6.tg200 = 1214,1(N) .
Ứng suất uốn trong trục vít phải thoả:
- 2 2
M E 32 M F + 0,75.Ttv
σF = = £ [σ Ftv ]
WE π.d 3
ftv
Trong đó:
Mômen tương đương:
2 2
æ ö æ ö
MF = ç Fttv .l ÷ + ç Frtv .l + Fatv .d tv ÷
ç ÷ ç ç ÷
ç 4 ø è 4
è ÷ 4 ø ÷
2 2
æ626,3.315 ö æ
÷ + ç1214,1.315 + 3335,6.78,75 ö
÷
Þ MF = ç
ç ÷ ç ÷
ç
è 4 ÷ è
ø ç 4 4 ÷
ø
Þ M F = 168652,9(N.mm)
Thay vào:
32 168652,92 + 0,75.28302,42
σF = = 6,74(MPa )
π.63,633
Ứng suất uốn cho phép của trục vít bằng thép σ Ftv = 80(MPa )
Vậy σ F < [σ Ftv ]: thoả điều kiện bền uốn.
Độ võng cũa trục vít phải thoả:
l3 . Frtv + Fttv
2 2
f= £ [f ]
48.E.Ic
Trong đó:
Chiều dài trục vít l = d bv = 315(mm)
Mô đun đàn hồi của trục vít bằng thép: E = 2,1.105 (MPa )
Mômen quán tính tương đương của trục vít:
- æ 0,625.d atv ö 4
÷
ç
ç0,375 + ÷
ç
è d ftv ÷ ÷.π.d ftv
ø
Ie =
64
æ ö
ç0,375 + 0,625.91,35 ÷.π.63,634
ç ÷
ç
è 63,63 ÷ ø
Þ Ie = = 1023762,8(mm 4)
64
3153. 1214,12 + 626,32
Thay vào ta có: f = = 0,0041(mm)
48.2,1.105.1023762,8
Độ võng cho phép: [f ]= (0,01 ¸ 0,005)(mm) .Vậy f < [f ]( thoả ).
c. Tóm tắt: Hệ số dịch chỉnh x =0,5
Trục vít
Loại ren Ren thân khai, ren trái
Vật liệu Thép 45 tôi HRC >45
Cấp chính xác Cấp 8
Đường kính vòng chia(mm) d tv = 78,75
Đường kính vòng đỉnh(mm) d atv = 91,35
Đường kính vòng đáy (mm) d ftv = 63,63
Chiều dài phần cắt ren(mm) b tv ³ 88, 2(b tv = 100)
Góc nâng ren 905'
Lực vòng(N) Fttv = 626,3
Lực dọc trục(N) Fatv = 3335,6
Lực hướng tâm(N) Frtv = 1214,1
Bánh vít
Vật liệu Đồng thanh không thiếc Br
- AlFe9-4
Cấp chính xác Cấp 8
Đường kính vòng chia(mm) d bv = 315
Đường kính vòng đỉnh(mm) d abv = 334
Đường kính vòng đáy (mm) d fbv = 306,18
Đường kính lớn nhất(mm) d aMbv £ 343, 45(d aMbv £ 340)
Bề rộng(mm) b tv £ 68,51(b tv = 60)
Lực vòng(N) Ftbv = 3335,6
Lực dọc trục(N) Fatv = 626,3
Lực hướng tâm(N) Frbv = 1214,1
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
