HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG - PHÂN ĐÔI ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O40
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG - PHÂN ĐÔI ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O40,bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc
PHỤ LỤC :
Bài 1 : Chọn động cơ Trang 1
Bài 2 : Phân phối tỷ số truyền Trang 2
Bài 3 : Thiết kế bộ truyền đai thang Trang 3
Bài 4 : Thiết kế bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh Trang 5
Bài 5 : Thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm Trang 8
Bài 6 : Thiết kế trục – tính then – chọn ổ Trang 12
Bài 7 : Tính then Trang 25
Bài 8 : Thiết kế gối đỡ trục Trang 28
Bài 9 : Cấu tạo vỏ hộp và nhhững chi tiết khác Trang 30
Bài 10 : Bôi trơn hộp giảm tốc Trang 31
Bài 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ
Động cơ điện chọn sao cho trong quá trình làm việc phát huy hết công suất và phải thỏa mãn các diều kiện sau .
.................................
Để chọn động cơ thỏa mãn các điều kiện trên ta cần phải tiến hành tính toán như sau .
Ntải= ..... = ....= 3.625 (KW)
Với . Ntải : là công suất trên băng tải (KW)
P : là lực vòng trên xích (N)
V : là vận tốc xích tải (...)
_ Công suất cần thiết : Nct = Pct = .....
...
với : .. = 0,94 : hiệu suất bộ truyền đai
..= 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng
..= 0,995 : hiệu suất của 1 cặp ổ lăn
.. = 1 : hiệu suất khớp nối trục
... = 0.92 : hiệu suất khớp nối trục
......= 1. 0,973 . 0,9954. 0,94.0,92 =0,774
_ Vậy : Nct =. =... 4,67 (kw)
_ Vậy ta chọn đông cơ : A02-42-4
Công suất động cơ : Nđc =5,5 (KW)
Số vòng quay động cơ : nđc = 1450 (vòng/ phút)
§Bài 2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
_ Tỷ số truyền chung :
i= ...
với nxt :là van tốc vòng của xích tải (vòng/phút)
nđc = 1450 (vòng/phút)
nxt = .... = ...= 75,75 (vòng/phút)
................= 19,14
Ta có i = iđ . ibn. ibc
iđ : tỉ số truyền của bộ truyền đai .Chọn iđ =2
ibn : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh
ibc : tỉ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng nghiêng cấp chậm
................................
.. Trục Thông số |
Trục Động cơ |
I |
II |
III |
Tải |
|||||||
i |
iđ =2,0 |
ibn=3,52 |
ibc=2,71 |
1,3 |
||||||||
n(vòng/phút) |
1450 |
725 |
206 |
76 |
58 |
|||||||
N (KW) |
4,686 |
4,38 |
4,23 |
3,96 |
3,625 |
|||||||
M |
30863 |
57695 |
196100 |
497600 |
596875 |
|||||||
Với : M = .....
§Bài 3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
- Chọn loại đai:
Giả thiết vận tốc của đai v>5(m/s) có thể dùng lọai đai A hoặc B
Theo bảng (5-13), ta tính cả 2 phương án và chọn phương án có lợi hơn.
Tiết diện đai A B
Kích thước tiết diện đai a×h (mm) 13×8 17×10,5
Diện tích tiết diện F (mm2) 81 138
- Định đường kính đai nhỏ
Theo bảng (5-14) lấy D1 (mm) 140 200
Kiểm nghiệm vận tốc đai
V = ....=0,0764D1 (m/s) 10,63 15,2
V < Vmax = (...) (m/s)
- Tính đường kính D2 của bánh lớn
Hệ số trượt của đai thang . Chọn ..
D2 = iD1(1-...) = ...(1-0,02)D1 = 1.96 274.4 392
Với : Trục dẫn : n1=1450 (vòng/phút)
Trục bị dẫn : n2= 725 (vòng/phút)
Lấy theo tiêu chuẩn bảng (5-15) D2 là : 280 400
Số vòng quay thực n....của trục bị dẫn
n’2 = (1-0,02).1450.... = 1421. ..(vòng/phút) 710.5 710.5
n... sai lệch rất ít so với yêu cầu
Tỷ số truyền =... 2,04 2,04
- Chọn sơ bộ khỏang cách trục A
Theo bảng (5-16) : A ...1,2D2 (mm) 336 480
- Tính chiều dài đai L theo A
L = 2A + ...(D2 + D1) + .. 1346,3 1923,3
Lấy L theo tiêu chuẩn theo bảng (5-12) 1700 2000
Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1s
u = ... < umax =10 6,247 7,59
- Xác định khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn :
A = .. 520 528
Ta thấy A thỏa mãn điều kiện
0,55(D2+D1) + h ≤ A ≤ 2(D2+D1)
Khoảng cách cần thiết cần thiết để mắc đai
Amin = A – 0,015L (mm) 494 497,5
Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng
Amax = A + 0,03L (mm) 570.5 587.5
- Tính góc ôm .
. 175,30 174,30
góc ôm thỏa mãn điều kiện .
- Xác định số đai Z cần thiết
Chọn ứng suất căng đai ban đầu ...=1,2..
Theo trị số D1 tra bảng (5-17), ta tìm được ứng suất có ích
cho phép ... (...) 1,7 1,74
- Các hệ số : Ct ( tra bảng 5-6 ) 0,8 0,8
...( tra bảng 5-18) 0,98 0,98
Cv ( tra bảng 5-19) 1,00 0,94
- Tính số đai theo công thức :
Z........................................ 3,4 1,6
Lấy số đai Z 4 3
- Định kích thước chủ yếu của bánh đai
Chiều rộng bánh đai : B = (Z -1).t + 2.S 68 45
Tra bảng (10-3) t 16 20
.... 3,5 5
S 10 12,5
Đường kính vùng ngoài của bánh đai dẫn
Dn1 = D1 +2.... 147 210
Đường kính vùng ngoài của bánh đai bị dẫn
Dn2 = D2 + 2.... 287 410
- Tính lực căng ban đầu S0 và lực tác dụng lên trục R
S0 = .....F (N) 97,2 166
Lực tác dụng lên trục R = 3. S0. Z.sin.... (N) 1094 933
Kết luận : Chọn phương án đai loại B
§Bài 4 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG CẤP NHANH
- Chọn vật liệu chế tạo bánh răng
* Bánh nhỏ : Thép 45 thường hóa ...= 600 ...
....= 300..., HB = 200
Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 ÷180 mm
* Bánh lớn : Thép 35 thường hóa ...= 480 ...
...= 240..., HB = 180
Phôi rèn, gỉa thiết đường kính phôi 180...300 mm
- Định ứng suất cho phép :
- Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :
N1 = 60*5*300*2*6*(0,7+0,82*0,3)206= 58,29.107 > N0 = 107
- Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ :
N2 = N2´Ich= 58,29.107 x3,52= 205,18.107
Như vậy cả N1 và N2 đều lớn hơn N0 = 107
. Ta lấy K’N = K”N =1
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ : [...]= 2,6 .200 = 520 ..
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn :[......] = 2,6 .180 = 468 ....
* Để xác định ứng suất cho phép, ta lấy n = 1,5 và ...
- Giới hạn mỏi của thép 45 là : ... = 0,40.600 =240 ...
- Giới hạn mỏi của thép 35 là : ... = 0,40.480 =192 ...
- Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ, bánh răng làm việc một mặt nên :
+ Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :
.....................
+ Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :
[....
-
Chọn sơ bộ hệ thống tải trọng :
K = Kt t .Kđ= 1,3 -
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :
.= .= 0,4 - Tính khoảng cách trục A :
A . (i+1). = (3,52+1). = 127,52
Ta chọn A =130 mm
- Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng :
Vận tốc vòng : V = ................
Với vận tốc này có thể chế tạo bánh răng theo cấp chính xác 9 . (tra bảng 3-11)
Định chính xác hệ số tải trọng K :
_ Chiều rộng bánh răng : b = .....A = 0,4.130 = 52 (mm)
Vì tải trọng không đổi và độ rắn HB các bánh răng .... 350 nên Ktt =1
Giả sử b....... với cấp chính xác 9 và V...3m/s theo bảng 3-14 ta tim được Kđ =1,2
. K=Ktt.Kđ =1.1,2=1,2
Nhận xét :K chênh lệch so với dự đoán không đáng kể nên ta có thể lấy chính xác
A = 130
- Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng :
_ Môđun pháp : mn = (0,01..0,02)A = 1,2...2,4
... Lấy mn = 2 mm
_ Chọn sơ bộ góc nghiêng ..= 10..
... cos...= 0,985
_ Tổng số răng 2 bánh : Zt = Z1+Z 2
mà : Zt = ..=128
_ Số răng bánh nhỏ : Z1 = ...= .= 28
_ Số răng bánh lớn : Z2 = i.Z1 = 3,52.28 = 99
_ Tính lại chiều rộng bánh răng : b = .= 0,4. 130 = 52
_Tính góc nghiêng
................=10,480
-
Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng :
_ Hệ số dạng răng của bánh nhỏ : y1 = 0,43
_ Hệ số dạng răng của bánh lớn : y2 = 0,51
_ Lấy hệ số : ....= 1,5
* Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng :
_ Ưng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ :
..................................
_ Ưng suất uốn tại chân răng bánh lớn :
........................
- Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền :
_Môđun pháp mn =2 mm
_ Số răng : Z1=28 , Z2 = 99
_ góc ăn khớp : = 200
_ Đường kính vòng chia : d1 = = =57 (mm)
d2 = 201(mm)
_ Khoảng cách trục A : A = 130 (mm)
_ Chiều rộng bánh răng : b= 52(mm)
_ Đường kính vòng đỉnh răng : De1 = d1 + 2.mn = 57 + 2.2= 61 (mm)
De2 = d2 + 2.mn = 201 + 2.2 =205 (mm)
_ Đường kính vòng chân răng : Di1 = d1-2,5mn = 57 – 2,5.2 =52 (mm)
Di2 = d2 -2,5mn = 201 – 2,5.2 = 196 (mm)
- Tính lực vòng tác dụng lên trục :
_ Lực vòng : P = = =2024 (N)
_ Lực hướng tâm :
Pr = = = 749 (N)
_Lực dọc trục :
Pa =P.tg =2024.tg10,480 =374 (N)
................................................................................................................................
Ta chọn hệ số .và . theo vật liệu đốivới thép các bon trung bình: .= 0,05
. = 0,1
Hệ số tăng bền: .= 1
Chọn các hệ số .
Theo bảng 7-4 Lấy .= 0,86 ; .= 0,75 .
Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then .
Tỷ số: .
Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép .
.1 ) = 1 + 0,6.(2,6 – 1) = 1,96
Thay các trị số vừa tìm được vào công thức .
số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5
+ Tại mặt cắt 3-3 : d =48 mm
Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng:
Do bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động:
...............................
Giới hạn mỏi uốn và xoắn:
............................................ Với : Mu =328235 N.mm
W = 3660 (mm. ) (bảng 7-3b)
.....................................
Ta chọn hệ số .và . theo vật liệu đối,với thép các bon trung bình:
.= 0,05 ; .= 0,1
Hệ số tăng bền: .= 1
Chọn các hệ số .............
Theo bảng 7-4 .................
Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then .....
.......................
Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép . tra bảng 7-10 ta có: .= 2,7 .
...
Thay các trị số vừa tìm được vào công thức .
Hệ số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5
+ Tại mặt cắt 5-5 : d =64 mm
Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng:
Do bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động
......
Giới hạn mỏi uốn và xoắn:
. = 0,45. 600 = 270 . (Trục bằng thép 45 : .=600 . )
.= 0,25.600 = 150 .
. Với : Mu =125670 N.mm
W =4660 (mm........ ) (bảng 7-3b)
...................
Ta chọn hệ số...........theo vật liệu đối,với thép các bon trung bình:
.................= 0,1
Hệ số tăng bền: ......= 1
Chọn các hệ số :
Theo bảng 7-4 .............= 0,7 3.
Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then ..............= 1,5
Tỷ số: ...............= 1,96 ; ..............= 2,05
Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép............30 ............, tra bảng 7-10 ta có: ..........= 2,7 .
..........= 1 + 0,6.( ...-1 ) = 1 + 0,6.(2,7 – 1) = 2,02
Thay các trị số vừa tìm được vào công thức .....
......................................
Hệ số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5
§Bài 8 : TÍNH THEN
* Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến, nói cách khác là để truyền momen xoắn và chuyển động từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then.
+ Đối với trục I để lắp then là: d= 30 mm
- Tra bảng 7-23 ta chọn then có: b= 10 ; h = 8 ; t = 4,5 ; t1= 3,6 ; k = 4,2
- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,2d = 0,8.1,2.30 = 30,72 mm
. Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức:
.................................
ở đây : Mx = 57695 N.mm
d = 30 mm
k = 4,2 mm
l = 30,7 mm.................
Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức:
.........................
ở đây : Mx=57695 N.mm
b = 10 mm
d = 30 mm
l = 30,7 mm.............
+Đối với trục II: Có thể chọn then cùng kích thước
- Đường kính trục để lắp then : d = 48 mm
- Tra bảng 7-23 ta chọn then co : b = 10 ; h = 8 ; t = 4,5 ; t1 = 3,6 ; k=4,2
- Chiều dài then : l =0,8lm = 0,8.1,2d = 0,8.1,2.48 = 35 mm
- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức:
...............................................
Mx = 196100 N.mm
d = 48 mm , b = 16 mm
k = 4,2 mm
- Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức :
Mx= 196100 N.mm
d = 48 mm
b = 10 mm
l = 35 mm
+ Đối với truc III :
- Đường kính trục III để lắp then là : d = 64 mm
- Tra bảng 7-23 ta chọn then co : b = 12 ; h = 8 ; t = 4,5 ; t1 = 3,6 ; k = 4,4
- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,2d = 0,8.1,2.64 = 58 mm
. Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức: .
Mx =497600 N.mm
d = 64 mm
k = 4,4 mm
l = 58 mm
..
. Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức: .
Mx = 497600 N.mm
d = 64 mm
b = 12 mm
l = 58 mm
§ Bài 9 : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC
* Trục II và trục III có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ chặn, còn đối với trục I chọn ổ bi đỡ.
+ Sơ đồ chọn ổ cho trục I :
RA = ............ = 2594 N
RB = ........... = 1948 N
- Tính cho gối đỡ A vì có lực RA lớn.
- Tính C theo công thức (8-1) : C = Q(nh)...
và Q theo công thức (8-2) : Q = (KvR+mA).KnKt
Trong đó : Q : tải trọng tuơng đương (daN)
n : số vòng quay của ổ (vòng/phút)
h : thời gian phục vụ (giờ )
R : tải trọng ướng tâm (daN)
A : tải trọng dọc trục (daN)
m : hệ số chuyển tải dọc trục về tải trọng hướng tâm
Kt : hệ số tải trọng động (bảng 8-3)
Kn : hệ số nhiệt độ (bảng 8-4)
kv : hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay (bảng 8-5)
Do A= 0 nên Q được tính theo công thức : Q= R.Kv.Kn .Kt = RA = 2594 N
= 259,4 (daN)
và : n = 584 (vòng /phút)
h = 2.6.300.5 = 18000 (giờ)
. C = 259,4.(584.18000).... = 33150
- Tra bảng 14-P ứng với d = 30 mm , chọn ổ bi đỡ có kí hiệu 31308 có D = 90 mm, B = 23 mm, và Cbang= 48000
+ Sơ đồ chọn ổ cho trục II :
- Dự kiến chọn trước góc ....= 160 (kiểu 36000)
- Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức(8-1) : C = Q(n.h)0,3 .... Cbảng
Trong đó : n = 188 (vòng / phút)
h = 2.6.300.5 = 18000 (giờ)
Q = (Kv.R + m.At).Kn.Kt
Với : m = 1,5 hệ số an toàn (bảng 8-2)
Kt = 1,2 tải trọng tỉnh (bảng 8-3)
Kn = 1 nhiệt độ làm việc dưới 1000C (bảng 8-4)
Kv = 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)
RC = ...............= 5489 N
RD =............= 5489 N
SC = 1,3.RC.tg... = 1,3.5489.0,2867 = 2046 N
SD = 1,3.RD.tg... = 1,3.5489.0,2867 = 2046 N
- Tổng lực dọc trục:
At1 = SC – Pa4 – SD = 2046 – 380 246 = -380 < 0
- Như vật At1 hướng về gối trục bên phải, vì lực hướng tâm ở hai gối trục bằng nhau, nên ta chỉ tính đối với gối trục bên trái (ở đây lực Q lớn hơn) và ta chọn ổ trục này cho gối trục này, còn gối trục bên kia lấy ổ cùng lọai.
QD = (Kv.RD + m.At2).Kn.Kt
= (1.5489+1,5(-380)).1,2.1 = 5886 N = 588,6 daN
...C = Q(n.h)0,3 = 588,6.(188.18000)0,3 = 53536
- Tra bảng 17P ứng với d = 35 mm, ta chọn ổ bi đở chặn có ký hiệu 36309, có
D = 72 mm, B = 19 mm và Cbảng= 57000
+ Sơ đồ chọn trục III :
- Dự kiến chọn trước : ... = 16..
- công thức giống như trục II
- Ở đây n = 73 (vòng / phút )
RE = .. = .. = 4064 N
RF = .. = .. = 4064 N
SE = 1,3.RE.tg.. = 1,3.4064.0,2867 = 1508 N
SF = 1,3.RF.tg... = 1,3.4064.0,2867 = 1508 N
- Tổng lực dọc trục :
At = SE + Pa5 – SF = 1508+380 -1508 = 380 N > 0
- Như vật At hướng về gối trục bên phải, vì lực hướng tâm ở hai gối trục bằng nhau, nên ta chỉ tính đối với gối trục bên phải (ở đây lực Q lớn hơn) và ta chọn ổ trục này cho gối trục này, còn gối trục bên kia lấy ổ cùng lọai.
QF = (Kv.RF + m.At3).Kn.Kt
= (1.4064+1,5.380).1.1,2 = 559 N = 553,9 daN
....C = QF(n.h)0,3 = 553,9.(73.18000)0,3 = 379337
- Tra bảng 17P ứng với d = 50 mm , ta chọn ổ bi đở chặn có ký hiệu 36308 có D = 90 mm, B = 23 mm và Cbảng= 48000
§Bài 8 : CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ NHỮNG CHI TIẾT KHÁC
- Vỏ hộp:
Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng đi qua đường tâm các trục để việc lắp được dễ dàng.
Bảng 10-9 cho phép ta tính được kích thước các phần tử cấu tạo của vỏ hộp :
- Chiều dày thành thân hộp :
....... = 0,025A + 5 mm = 0,025.168 + 5 = 10 mm
- Chiều dày thành nắp hộp:
- = 0,02A + 5 mm = 0,02. 184+ 5 = 9 mm
- Chiều dày mặt bích dưới của thân hộp:
b = 1,5-= 1,5. 10 = 15 mm
- Chiều dày mặt bích trên của nắp hộp :
b1 = 1,5- = 1,5.9 = 13,5 mm
- Chiều dày đế hộp không có phần lồi:
P = 2,35. - = 2,35.10 = 24 mm
- Chiều dày gân thân hộp:
m = (0,85-1) -= 8 mm
- Chiều dày gân ở nắp hộp:
m1 = (0,85-1) - = 7 mm
- Đường kính bulông nền:
dn = 0,036A + 12 mm = 0,036.184+ 12 = 18 mm
-
Đường kính các bulông khác:
- Ở cạnh ổ: d1 = 0,7dn , lấy d1 = 16 mm
- Ghép nắp vào thân: d2 = (0,5-0,6)dn = 11 mm
- Ghép nắp ổ: d3 = (0,4-0,5)dn = 9 mm
- Ghép nắp cửa thăm: d4 = (0,3-0,4)dn = 7 mm
Đường kính bulông vòng chọn theo trọng lượng của hộp giảm với khỏang cách trục A của 3 cấp 167 × 168 ta chọn bulông M16
Số lượng bulông nền: n =
Trong đó: L- chiều dài hộp lấy sơ bộ bằng 900 mm
B – chiều rộng hộp lấy sơ bộ bằng 350 mm
n = = 5 , lấy n = 6 bulông
§Bài : 9 BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC
Do vận tốc nhỏ nên chọn phương án ngâm các bánh răng trong hộp dầu. Sự chênh lệch về bán kính giữa bánh răng bị dẫn thứ 2 và thứ 5,6 là 11,5 Vì mức dầu thấp nhất phải ngập chiều cao bánh răng thứ 2 nên đối với bánh răng 5,6 chiều sâu ngâm dầu là khá lớn.
Vì vận tốc (v=1,5 m/s) nên tổn hao công suất để khoấy dầu là không đánh kể. Theo bảng 10-7 chọn độ nhớt của dầu để bôi trơn bánh răng ở 500C là 116 centistốc hoặc 16 độ Engle và theo bảng 10-20 ta chọn lọai dầu AK20.