THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP
,bánh răng thẳng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh hộp giảm tốc
A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.. 1
I . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện: 2
II. Xác định tỉ số truyền động U của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số vòng quay trên các trục: 3
B. Thiết kế các bộ truyền. 4
I. Chọn vật liệu: 4
II. Xác định ứng suất cho phép: 4
III. Tính bộ truyền bánh răng. 6
V.Tính toán truyền động đai. 9
C. Thiết kế trục. 15
I . Chọn vật liệu. 15
III. Tính mối ghép then . 20
IV. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 22
V.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh. 27
D. ổ lăn. 28
I. Tính cho trục 1. 28
II.Tính cho trục 2. 30
E. Nối trục đàn hồi 31
G.Tính kết cấu vỏ hộp. 33
I.Vỏ hộp. 33
H. Bôi trơn hộp giảm tốc. 37
I. Các phương pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc. 37
k- Xác định và chọn các kiểu lắp. 38
M- phương pháp lắp ráp hộp giảm tốc. 41
I-Phương pháp lắp ráp các tiết máy trên trục. 41
II- Phương pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền . 41
III.Phương pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn. 41
Tài liệu tham khảo. 42
A. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
I . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện:
- Công suất cần thiết được xác định theo công thức:
Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ(kW).
P là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW).
h là hiệu suất truyền động.
- Hiệu suất truyền động: h = hol2. hbr. hd htghk …
Trong đó:
hol=0,97: là hiệu suất của một cặp ổ lăn.
hbr=0,97: hiệu suất của 1 bộ truyền bánh răng
hd=0,85 là hiệu suất của bộ truyền đai
hX=0,95 là hiệu suất của bộ truyền xớch
hk=0,98 là hiệu suất của nối trục
Thay số: h = 0,67
- tính Pt : Trường hợp tảI trọng không đổi
Pt = Plv
+Xác định Plv : khi tính sơ bộ ta bỏ qua ma sát ở puli.
F =8500(N)
Vd =1,1 (m/s)
Plv = (kw)
Þ Pct = = 13.88(kw)
- Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện.
nlv ==88,72(v/p)
Theo bảng 2- 4 Trang 21/ tập 1, ta chọn sơ bộ
- Tỉ số truyền bánh răng 1 cấp : u = 4
-Bộ truyền đai thang: iđ = 4
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n = n. ut =nlv .u.iđ =88,72.4.4 = 1 419,52
Trong đó: n là số vòng quay đồng bộ
n là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục tang
u là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống
- Thay số n = 1419,52 (v/p) ; chọn n = 1500(v / p)
- Chọn quy cách động cơ:
Động cơ được chọn phải thoả mãn ba điều kiện sau:
Pđc>Pct.; nđc» nsb; .
Theo bảng phụ lục p1.2/1/ sách tt thiết kế CTM với Pct=5,65 (KW)
và nđb=1500 v/hp ta chọn được động cơ có :
|
Ký hiệu |
Dk52 – 4 |
|
Công suất động cơ |
Pđc=13 kw |
|
Vận tốc quay |
ndc=14400 |
|
Tỷ số |
= 1,5; = 2 |
So với điều kiện trên ta có: Pđc=7> Pct=5,82
nđc = 1440 » nsb = 1419,52 [v/ph].
II. Xác định tỉ số truyền động U của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số vòng quay trên các trục:
- Xác định tỷ số truyền u của hệ thống dẫn động
ut =
Trong đó: n là số vòng quay của động cơ.
n là số vòng quay của trục tang.
Thay số ut == 16,23
- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động u cho các bộ truyền
Chọn un theo tiêu chuẩn u= 4,06
Đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp với uh = 4,06
- Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:
- Dựa vào sơ đồ dẫn động ta có :
+Trục I
Với Pct = 13 kw
P
n1 =ndc/ud = 1440/4= 360(v/p)
+Trục II
P
- Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:
|
Trục
Thông số |
Động cơ |
1 |
2 |
|||
|
Công suất P |
13 |
12 |
10 |
|||
|
Tỷ số truyền U |
|
2,02 |
4,06 |
|
||
|
Số vòng quay n |
1440 |
360 |
88,9 |
|||
|
Mô men xoắn T(Nmm) |
|
1,42.105 |
5,05.105 |
|||
B. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN.
I. Chọn vật liệu:
- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra và quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau . Theo bảng 6-1 chọn
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện có
HB = 241®285 lấy giá trị HB =245 ;
Bánh lớn : Để tăng khả năng chạy mòn nhiệt luyện với độ rắn mặt răng nhỏ hơn từ 10®15HB nên ta chọn thép 45 tôi cải thiện có
HB = 192®240 lấy giá trị HB =230 ;
750Mpa ; 450Mpa
II. Xác định ứng suất cho phép:
- Theo bảng 6-2 với thép 45 tôi cải thiện thì :
- Chọn độ rắn bánh nhỏ HB=245 ; độ rắn bánh lớn HB=230
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
N với tất cả các loại thép
- Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh :
NHE = NFE = 60.C.n. t
Trong đó : c là số lần ăn khớp trong 1vòng quay.
n là số vòng quay trong một phút.
tlà tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Thay số NHE2 = 60.1.721,8.88,9.14000 = 8,83.107 >NHO2 lấy
KHL2=1
Tương tự NHE1>NHO1 Þ KHL1 =1
NHE3>NHO3 Þ KHL3 =1
NHE4>NHO4 Þ KHL4 =1
Áp dụng công thức 6-1a tập 1
Sơ bộ xác định chọn :
-Tính NFE =60.C.n.tI
NFE2 = >NFO Þ KFL2 = 1
Tương tự ta có : KFL1 = KFL3 = KFL4 = 1
Theo 6-2a
Sơ bộ xác định được
-Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
III. Tính bộ truyền bánh răng
1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
a Trong đó
K là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng
Tra bảng 6-5 tập 1 được k
T1 Mô men xoắn trên trục bánh chủ động T1 = 1,42.105 Nmm
Theo bảng 6-6 chọn
Theo bảng 6-7 sơ đồ 3 =1,03
Thay vào trên
aw
2. Xác định thông số ăn khớp , mô đun
Theo 6-17 m =
theo bảng tiêu chuẩn 6-8 chọn m = 3
- Xác định số răng bánh nhỏ : b = 0 Theo công thức 6-19 tập 1
Lấy tròn Z1 =26 răng
Theo 6-20 Z2 =u2.Z1 = 4.06.26 = 105,56 làm tròn Z2 = 106 răng Tính lại khoảng cánh trục :
Chọn aw =200
Tỷ số truyền thực u
Kiểm tra lại :
Þ thoả mãn đk TST
3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 6-33 tập 1
Trong đó :
Z là hệ số kể đến cơ tính của vật liệu tra bảng 6-5 được Z
Z hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc
Do đó Z là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng được tính theo công thức (6.36).
dw1=2.aw/(u +1) = 2.200/(106/26+1) = 78,8 mm
K là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K
Trong đó
K là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Tra bảng 6-7 tập 1
K là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp
Theo bảng (6.13) .Chọn cấp chính xác chính xác 8 theo 6.14 K=1
K là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Vận tốc vòng
Tra bảng 6-15 ; 6-16 tập 1Thay vào 6-33
Xác định chính xác ứng suất cho phép :
Theo 6-1 481,8.0,89.0,95.1 = 407,4 Mpa
Cấp chính xác động học là 8 chọn mức chinh xác tiếp xúc là 8
Khi đó gia công đạt độ nhám
R .Zv = 0,85.v0,1 = 0,89
Đường kính đỉnh răng d Như vạy với aw =190 Þ sh <[sH] = 407,4
Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo 6-43
Trong đó:
T1 Mô men xoắn trên bánh chủ động T1 = 1,42.105(N.mm)
m Mô đun m=3 (mm)
b Chiều rộng vành răng b
dw1 Đường kính vòng lăn bánh chủ động dw1= 78,8 mm
Y Hệ số kể đến dộ nghiêng của răng do
Y Hệ số dạng răng của bánh 1và bánh 2
Ta có Zv1=Z1 = 26 ,Zv2=Z2=106
Tra bảng 6-18 được
K Hệ số tải trọng khi tính về uốn K
Trong đó:
KFb = 1,252 . Tra bảng 6-7 với =0,83
KFa = 1,27 tra bảng 6.14
KFV = 1 +
Trong đó: g0=56
®KFV=1+
KF=1,1.1,252.1,27= 1,75
Thay vào 6.43 ta có
Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép :
[s]’ = [s]tk.YR.YS.KXF
YR =1 ; YS =1,08- 0,0695ln(2,5) = 1,016
KXF =1 vì d < 400mm
- [s]1 = 176,41.1,002.1= 180,3 (Mpa)
- [s]2 = 165,6.1,1.1,002 = 169,2(Mpa)
Như vậy độ bền uốn thoả mãn
5. Kiểm nghiệm răng về quá tải
6. Các thông số và kích thước bộ truyền.
Khoảng cách trục
|
|
aw=200 mm |
|
|
Mô đun pháp |
|
m=3 mm |
|
Chiều rộng vành răng |
|
bw=60 mm |
|
Tỉ số truyền thực |
|
um=4,08 |
|
Góc nghiêng của răng |
|
b = 0 |
|
Số răng bánh răng |
|
Z1=26; Z2=106 |
|
Hệ số dịch chỉnh |
|
X1= 0; Z2= 0 |
|
Đường kính vòng chia |
|
d1=78 mm; d2= 318mm |
|
Đường kính đỉnh răng |
|
da1=84 mm; da2=324mm |
|
Đường kính đáy răng |
|
df1=70,5mm;df2=316 mm |
V.Tính toán truyền động đai.
Theo đầu đề thiết kế cơ cấu máy , bộ truyền dẫn động từ động cơ đến hộp giảm tốc là truyền động đai thang do đó ta phải tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.
1. chọn loại đai và tiết diện đai .
Dựa theo đặc điểm công suất của cơ cấu, Pct = 5,82 (KW), và số vòng quay bánh đai nhỏ là n = 1440 ( vg/ph ) ta chọn loai đai hình thang thường À
Các thông số của đai thường loại À:
bt = 11 (mm), b = 13(mm), h = 8 (mm), yo = 2,8 (mm)
.....................................................................................................................................
M- PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP HỘP GIẢM TỐC.
I-Phương pháp lắp ráp các tiết máy trên trục.
Ổ lăn được lắp trên trục hoặc nên vỏ hộp bằng phương pháp ép trực tiếp hoặc phương pháp nung nóng, để tránh biến dạng đường lăn và không cho các lực khi lắp tác dụng trực tiếp lên các con lăn, cần tác dụng lực đồng đều trên vòng trong khi lắp ổ trên trục hoặc vòng ngoài trên vỏ , mặt khác để dễ dàng lắp ổ trên trục hoặc vỏ , trước khi lắp cần bôi một lớp dầu mỏng nên trục hoặc lố hộp.
Ở đây dùng bạc chặn và mặt mút của vòng ổ để định vị bánh răng, khi sử dụng cần đảm bảo sự tiếp xúc chính xác giữa các mặt mút bánh răng, bạc chặn và vòng ổ , vì vậy chiều dài bạc cần phải đảm bảo chính xác và phải dài hơn đoạn trục lắp bạc.
II- Phương pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền .
Sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác, vì vậy để bù vào những sai số đó thường lấy chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn.
Khi đó chiều rộng bánh răng nhỏ là: bw = 55,5.110% [mm],
lấy bw= 58 mm.
Để đảm bảo sự ăn khớp của bộ truyền có hai phương pháp sau:
+ Dịch chỉnh các bánh răng trên trục đã cố định, sau đó định vị từng bánh.
III.Phương pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn.
Khe hở ảnh hưởng đến sự phân bố tải trên các con lăn và độ bền lâu của ổ , lựa chọn khe hở thích hợp có khả năng giảm tiếng ồn, giảm dao động tăng độ cứng của gối trục .
Theo bảng 15-12/2/ đối với ổ đỡ lắp trên trục I và II ta tra được khe hở dọc trục cho phép la: Min = 20 mm, max =40 mm.
Điều chỉnh ổ bằng cách dịch chỉnh vòng ngoài được thực hiện bằng các cách sau:
+ Điều chỉnh nhờ những tấm đệm đặt giữa lắp và vỏ hộp.
+Điều chỉnh khe hở hoặc tạo độ dôi bằng vòng đệm 2.
+ Điều độ dôi của ổ bằng vít, vít tỳ vào vòng trung gian tác động đến vòng ngoài ổ và làm cho vòng ngoài dịch chuyển theo phương dọc trục.
+ Mài bớt vòng ngoài ổ hoặc đặt giữa vòng ổ các miếng bạc có chiều dầy khácnhau.
Bảng thông kê các chi tiết tiêu chuẩn.
|
TT |
Ký hiệu |
Tên gọi |
Số lượng |
Ghi chú |
|
1 |
M6 |
bulông |
2 |
bulông nắp cửa thăm |
|
2 |
M13 |
Bulông |
6 |
Bulông cạnh ổ |
|
3 |
M18 |
Bulông |
4 |
Ghép thân và đáy hộp |
|
4 |
M11 |
Bulông |
4 |
Bulông ghép bích nắp và thân |
|
5 |
M8 |
Bulông |
12 |
Bulông ghép nắp ổ |
|
6 |
46213 46211 |
ổ bi đỡ chặn |
2 |
Lắp trên trục III |
|
7 |
206 |
ổ bi đỡ |
2 |
Lắp trên trục I |
|
8 |
209 |
ổ bi đỡ |
2 |
Lắp trên trục I |
Tài liệu tham khảo
Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Tập I,II Nhà xuất bản Giáo dục-
Nguyễn Trọng Hiệp : Chi tiết máy, tập I và tập II.
Nhà xuất bản Giáo dục.
Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng: Hướng dãn làm bài tập dung sai
Trường đại học bách khoa Hà nội –
Trịnh Chất : Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật , Hà nội
