HỘP GIẢM TỐC 3 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG - RĂNG NGHIÊNG KHAI TRIỂN ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O30

HỘP GIẢM TỐC 3 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG - RĂNG NGHIÊNG KHAI TRIỂN ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O30,bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc

Mục lục

 Phần I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

Chọn động cơ.                                                                                     Tr3

Tính toán động học hệ thống dẫn động  cơ khí.                                 Tr5

Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục.             Tr6

Phần II. Thiết kế các bộ truyền.

A). Bộ truyền trong hộp.

Chọn vật liệu.                                                                                       Tr8

Xác định các loại ứng suất cho phép.                                                 Tr8

Tính toán cho cấp nhanh.                                                                    Tr11

Tính toán cho cấp chậm.                                                                      Tr17

Bảng thông số các bộ truyền bánh răng trong hộp.                          Tr23

B). Bộ truyền xích.

Chọn loại xích.                                                                                      Tr24

Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích.                            Tr24

Bảng thông số bộ truyền xích.                                                             Tr27

Phần III. Thiết kế trục và chọn ổ lăn.

A). Thiết kế trục .

Sơ đồ phân tích lực của hệ dẫn động.                                                 Tr28

Giá trị của các lực ăn khớp.                                                                 Tr28

Tính sơ bộ trục.                                                                                     Tr30

Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực.                            Tr30

Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục.                              Tr31

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.                                               Tr35

Tính kiểm nghiệm độ bền của then.                                                    Tr37

B). Chọn ổ lăn.

Chọn ổ lăn cho trục I.                                                                             Tr38

Chọn ổ lăn cho trục II.                                                                            Tr39

Chọn ổ lăn cho trục III.                                                                          Tr40

Phần IV. Tính toán các yếu tố của vỏ hộp và các chi tiết khác.

Tính toán các yếu tố của vỏ hộp.                                                         Tr42

Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.                                                          Tr43

Bảng kê các kiểu lắp.                                                                            Tr44

Tài liệu tham khảo và tra cứu.

Đồ án được thiết kế dựa trên các tài liệu sau đây :

+   Chi tiết máy T₁ , T₂  -  Nguyễn Trọng Hiệp (1999)

+   Hưỡng dẫn hoàn thành đồ án môn học Chi tiết máy (1979)

+  Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T₁,T₂ - Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển (2000) 

Các số liệu được tra trong qúa trình thiết kế và tính toán dựa trên các bảng trong cuốn 

² Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T₁,T₂ - Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển (2000) ”

                                                       Đồ án môn học chi tiết máy

           Trong đó:                                      1. Động cơ                                    3. Hộp giảm tốc

                                              2. Nối trục đàn hồi                        4. Bộ truyền xích

                                      5. Băng tải

 Số liệu thiết kế:

 1. Lực kéo băng tải :        F = 3000 (N)

 2. Vận tốc băng tải :         v = 1,35 (m/s)

 3. Đường kính tang :         D = 280 (mm)

 4. Tuổi thọ hệ thống :       t_h = 6500 (h)

 5. Số ca làm việc :             Số ca = 2

 6. Đặc tính làm việc :        Va đập nhẹ

 7. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài :   25⁰

Nhiệm vụ thiết kế:

  * Bản thuyết minh về thiết kế và tính toán.

   * Bản vẽ hộp giảm tốc.    (Khổ A₀)

   * Bản vẽ chế tạo chi tiết.  (Khổ A₃)

Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động

  Phần I . Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.

1).Chọn động cơ.

a)-Tính công suất cần thiết.

   Chọn động cơ điện là công việc đầu tiên của qúa trình tính toán, thiết kế máy. Nó có ảnh hưởng lớn

đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp. Để chọn được động cơ

phải dựa trên các đặc tính và phạm vi sử dụng của chúng cùng với yêu cầu thiết kế từ đó lựa chọn

động cơ động cơ phù hợp và kinh tế nhất.

Muốn vậy ta phải tính được công suất cần thiết của động cơ. Công suất cần thiết của động cơ được

xác định theo công thức (2.8):

Trong đó:

P_ct  (kW) là công suất cần thiết trên trục động cơ .

P_t   (kW) là công suất  tính toán trên trục máy công tác.

8. là hiệu suất truyền động.

Để xác định được công suất P_ct  cần xác định được công suất  tính toán P_t. Công suất tính toán được

xác định dựa vào chế độ làm việc của hệ thống dẫn động và tính chất của tải trọng. Theo yêu cầu

thiết kế, hệ thống dẫn động băng tải được tính toán trong điều kiện làm việc lâu dài và tải trọng  tác

dụng thay đổi theo chu kỳ. Do đó ta coi động cơ làm việc với công suất tương đương không đổi

(thay thế cho quá trình làm việc của động cơ lúc quá tải, lúc non tải) được tính theo công thức (2.13)

                        P_t = P_td          với      

Trong đó:    

             P_td (kW) là công suất tương đương của động cơ.

P₁ (kW) là công suất  lớn nhất trong công suất tác dụng lâu dài

              trên trục máy công tác.

P_i (kW) là công suất  tác dụng  lâu dài trong thời gian (t_i) .

Theo biểu đồ tải trọng ta thấy thời gian mở máy là rất nhỏ (3s) do đó không coi là  công suất tác dụng

lâu dài trên trục máy công tác, nên ta có:

                           Từ biểu đồ tải trọng ta có:    T₂=0,6T₁  => P₁>P₂

Vậy ta có theo công thức (2.11):        

Với :

F=3000(N) là lực kéo băng tải.

v=1,35(m/s) là vận tốc băng tải.

Ta lại có:

  và               t₁ = 2(h)

                t₂ = 5(h)    ;   t_ck =  t₁+t₂ = 2+5 = 7(h)

Vậy ta có công suất tương đương là:

  =>      P_t = P_td=2,984(kW)

Mà hiệu suất truyền động (h) được tính dựa trên hiệu suất các bộ truyền trong hệ thống dẫn động

theo công thức (2.9):

 h=h_k.h_ol.h_br1.h _br2.h_x

Trong đó trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ được tra trong bảng 2-3 (Tr.19 )

h_k »1  là hiệu suất bộ truyền khớp nối trục

         từ trục động cơ sang trục I.

h_ol=(0,99)⁴  là hiệu suất các cặp ổ lăn được làm 

                   việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi

                   trơn.  Ở đây, sử dụng 4 cặp ổ lăn trên

                   các trục, mỗi cặp  ổ có hiệu suất riêng

                   là (h^*_ol=0,99)

h_br1=0,97   là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng

                  thẳng làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn (cấp nhanh)

h _br2=0,97  là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng

                  nghiêng làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn (cấp chậm)

h_x= 0,96   là hiệu suất bộ truyền xích làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn.

 Vậy ta có: 

       =>       h=h_k.h_ol.h_br1.h _br2.h_x= 1. 0.99⁴. 0,97. 0,97. 0,96 = 0,8677.        h= 0,8677

                                     P_ct=3,44(kW)

b)-Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ.

*) Chọn sơ bộ tỉ số truyền.

Dựa vào bảng 2.4 (TR.21,TTTKHTDĐCK-T1) chọn:

 Tỉ số truyền của bộ truyền xích  u_n = 2 (lần).

 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc    u_h = 15 (lần).

Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động là:  u_sb = u_h.u_n = 2.15=30 (lần).

*) Số vòng quay trên trục băng tải tính theo công thức (2.16):                       

 Trong đó:

v = 1,35(m/s) vận tốc băng tải.

D = 280(mm) = 0,28(m) đường kính tang quay của băng tải.

=>    ;  

Vậy số vòng quay sơ bộ của trục động cơ là:

 =>   n_ct = n_lv.u_sb = 92.30 = 2760(v/p) ;               n_ct = 2760(v/p)

Chọn được số vòng quay đồng bộ của động cơ là:         n_đb= 3000(v/p)

*) Chọn động cơ.

 Dựa trên các yêu cầu của động cơ về momen mở máy và công suất cần thiết để đảm bảo động cơ

làm việc tốt là:

  P_đc ³ P_ct

 n_đb» n_ct

 Với T là momen tải trọng lớn nhất  T=T₁.

 Tra trong các bảng P 1.2; P 1.2; P 1.3 với động cơ đồng bộ là 3000(v/p) ta chọn được động cơ

điện K do nhà máy Động cơViệt-Hung chế tạo với kiểu động cơ K132S2 có các thông số sau:

Công suất     (kW)	Vận tốc    (v/p)	Cosj	IK/Idn	TK/Tdn	Đ/k trục động       cơ  (mm)	Khối lượng      (kg)
4,0	2890	0,90	6,8	2,5	32	60

2).Tính toán động học hệ thống dẫn động  cơ khí.

Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí theo các thông số của động cơ điện chọn được

*)-Xác định tỉ số truyền u_t của hệ thống dẫn động.

Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được xác định bằng tỉ số của số vòng quay đầu vào của bộ

truyền và số vòng quay đầu ra của bộ truyền

  (lần)

Với:  n_dc = 2890(v/p) là số vòng quay của động cơ điện chọn được.

  n_lv = 92(v/p) là số vòng quay trên trục băng tải.

   =>            (lần);             u_t  = 31,52(lần)

*)-Phân phối tỉ số truyền u_t của hệ thống dẫn động cho các bộ truyền.

Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được phân phối cho bộ truyền trong hộp giảm tốc và bộtruyền

ngoài (bộ truyền xích & bộ truyền khớp).

u_t = u_h.u_n = 31,52 (lần)

Tỉ số truyền của bộ truyền khớp là:              u_k  » 1(lần)

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích là:        u_x  = 2,5(lần)

Vậy ta có tỉ số truyền của hộp giảm tốc là:     (lần)

Đây là hộp giảm tốc khai triển, tính toán theo điều kiện bôi trơn và yêu cầu thể tích hộp nhỏ nhất

có thể được. Do đó chọn tỉ số truyền của cấp nhanh (u₁) lớn hơn tỉ số truyền của cấp chậm (u₂).

Ta dùng công thức thực nghiệm sau:

u₁ = (1,2 ¸ 1,3)u₂

=>   u_h = u₁.u₂ = (1,2 ¸ 1,3)u₂. u₂ = (1,2 ¸ 1,3) (u₂)² = 12,6(lần)

=>   u₂ = (3,1 ¸ 3,24) chọn  u₂ = 3,17(lần)

=>   u₁ = (1,2 ¸ 1,3)u₂ = (3,804 ¸ 4,121) chọn u₁ = 4,121(lần)

Vậy ta có tỉ số truyền thực của hộp giảm tốc là:

u_h = u₁.u₂ = 3,17 . 4,121 = 13,06 (lần)

Tỉ số truyền thực của bộ truyền xích là :

  (lần)

u₁ = 4,121 (lần)

u₂ = 3,17 (lần)

u_x = 2,413 (lần)

3).Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục.

Dựa trên sơ đồ thiết kế và công suất cần thiết P_ct của động cơ ta tính được công suất, momen,

và số vòng quay trên các trục của hệ thống dẫn động như sau:

 a).Trên trục động cơ:

Số vòng quay:   n_đc = 2900(v/p)

Công suất trên trục động cơ là công suất cần thiết:

P_ct = 3,44(kW)

Momen xoắn: 

b).Trên trục 1:

Số vòng quay: 

Công suất trên trục:     P₁ = P_ct .h_k.h_ol

   = 3,44.1.0,99 = 3,4(kW)

Momen xoắn trên trục:   

c).Trên trục 2:

Số vòng quay: 

Công suất trên trục:     P₁ = P₁ .h_br1.h_ol = 3,4.0,97.0,99 = 3,269(kW)

Momen xoắn trên trục:   

d).Trên trục 3:

Số vòng quay: 

Công suất trên trục:     P₁ = P₂ .h_br2.h_ol = 3,269.0,97.0,99 = 3,14(kW)

Momen xoắn trên trục:   

e).Trên trục công tác:

Số vòng quay: 

Công suất trên trục:     P_lv = P₃ .h_x.h_ol = 3,14.0,96.0,99 = 2,98(kW)

Momen xoắn trên trục:   

Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng thông số sau:

Trục T.số	Động cơ	1		2		3		Công tác
u(lần)	1		4,121		3,17		2,413
P(kW)	3,44	3,4		3,269		3,14		2,98
n(v/p)	2890	2890		701,3		221,23		92
T(Nmm)	11367	11235		44516		135547		309337

Phần II . Thiết kế các bộ truyền.

A).Bộ truyền trong hộp.

     I)–Chọn vật liệu.

Theo yêu cầu thiết kế và tính toán động cơ ở trên thì đây là hộp giảm tốc bánh răng hai cấp công

suất trung bình. Do cặp bánh răng cấp nhanh chịu tải nhỏ hơn cặp bánh răng cấp chậm, nên ta phải

chọn vật liệu chế tạo bánh răng cấp nhanh có cơ tính kém hơn vật liệu cặp bánh răng cấp chậm, để

tránh lãng phí.Tuy nhiên, do chỉ sản xuất loạt nhỏ, để đơn giản cho việc cung cấp vật liệu chế tạo,

cũng như công nghệ chế tạo bánh răng ta có thể chọn chung loại vật liệu cho cả hai cấp như nhau.

Theo yêu cầu thiết kế với vận tốc băng tải  v = 1,35(m/s) và tải F=3000(N) ta chọn vật liệu thông

thường (nhóm I) có độ rắn HB £ 350. Bánh răng được thường hoá hoặc tôi cải thiện.

Theo bảng 6.1(Tr. 92,TTTKHTDĐCK-T1) ta chọn được loại vật liệu cho cả bánh dẫnvà bánh bị dẫn

như sau:

Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 …  285

Giới hạn bền:    s_b = 850(MPa)

Giới hạn chảy:  s_ch = 580(MPa)

II)­­­­–Xác định các loại ứng suất cho phép.(sơ bộ)

Đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng làm việc trong điều kiện che kín

đủ dầu bôi trơn, do đó dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng. Đó là các phá hỏng mỏi do tác dụng

dài hạn của ứng suất tiếp xúc thay đổi có chu kỳ gây ra. Ngoài ra, răng có thể bị biến dạng dư gẫy dòn

lớp bề mặt  hoặc phá huỷ tĩnh ở chân răng do quá tải. Do vậy ta xác định ứng suất cho phép và kiểm

nghiệm nó.

1. Ứng suất tiếp xúc cho phép [ s_H ].

Ứng suất tiếp xúc cho phép [ s_H ] được xác định theo công thức (6.1):