THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP 1 CẶP BÁNH RĂNG TRỤ NGHIÊNG ĂN KHỚP ĐƯỜNG KÍNH TRỤC DẪN O45

                                                MỤC LỤC           

Ch­ương 1. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền
1.1. Chọn động cơ	4
1.2. Công suất, số vòng quay, momen xoắn trên các trục động cơ	6
Chư­ơng 2. Bộ truyền trong hộp hộp (bộ truyền trục vít)
2.1. Chọn vật liệu	8
2.2. Xác định ứng suất cho phép	8
2.3. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền	9
2.4. Kiểm nghiệm răng bánh vít	10
2.5. Kích th­ước hình học của bộ truyền	12
2.6. Tính toán nhiệt truyền trong truyền động trục vít	12
Ch­ương 3. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp (bộ truyền xích)
3.1. Chọn loại xích và số răng đĩa xích	14
3.2. Xác định các thông số của bộ truyền xích	14
3.3. Kiểm nghiệm về độ bền xích	16
3.4. Các thông số đĩa xích và lực tác dụng lên trục	17
Ch­ương 4. Tính toán và lựa chọn kết cấu trục
4.1. Chọn vật liệu	18
4.2. Tính sơ bộ trục	18
4.3. Xác định khoảng cách giữa các gối và điểm đặt lực	18
4.4. Tải trọng tác dụng lên trục	20
4.5. Xác định đ­ường kính các đoạn trục và kết cấu trục	22
4.6. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi	25
4.7. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh	27
Ch­ương 5. Tính toán và chọn ổ lăn
5.1. Chọn ổ lăn	28
5.2. Tính toán lựa chọn ổ lăn của trục vít	30
5.3. Tính toán lựa chọn ổ lăn của trục lắp bánh vít	32
Ch­ương 6. Tính toán và chọn các chi tiết khác của hộp giảm tốc
6.1. Các phần tử cấu tạo của hộp giảm tốc	33
6.2. Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp	33
6.3. Dung sai và kiểu lắp	34
Tài liệu tham khảo	35

CH­ƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

 

1. Chọn động cơ:

Trong các hệ dẫn động cơ khí, động cơ điện đư­ợc sử dụng hết sức phổ biến. Có nhiều loại động cơ điện khác nhau, tuy nhiên do có nhiều ­u điểm so với các loại động cơ điện khác (kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy...) động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ ngắn mạch đ­ợc sử dụng phổ biến hơn cả. Quá trình tính toán và lựa chọn ĐC cho hệ dẫn động đ­ợc thực hiện thông qua các b­ước tính toán về:

• Công suất động cơ
• Số vòng quay đồng bộ sơ bộ của động cơ
• Các yêu cầu về momen mở máy, quá tải và ph­ương pháp lắp đặt

1. Công suất động cơ:

Công suất trên trục động cơ đ­ợc tính theo công thức (2.8) [1] :

 Trong đó:

                          + P_ct  : là công suất cần thiết trên trục động cơ

                          + P_t   : công suất tính toán trên máy công tác(kw)                               

                          +    : là hiệu suất truyền động.

Giá trị của đ­ợc xác định theo công thức (2.9)   [1] :

Với là hiệu suất truyền động của các bộ truyền, các cặp ổ trong hệ     thống dẫn động.

          Căn cứ, vào sơ đồ kết cấu bộ truyền và giá trị hiệu suất của các loại bộ

truyền, các cặp ổ theo bảng 2.3 [1] ta có:

            +  Hiệu suất nối trục = 0,99

            + Hiệu suất ổ lăn  = 0,99

            + Hiệu suất một cặp bánh răng trong hộp giảm tốc  = 0,97

Với giả thiết hệ thống dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng không đổi theo 2.11 [1] :

Trong đó:

F là lực kéo băng tải, N

v là vận tốc băng tải, m/s

1. Số vòng quay đồng bộ sơ bộ:

Số vòng quay của trục máy công tác đ­ợc tính theo công thức 2.16 [1] :

v là vận tốc xích tải, m/s

t b­ớc xích của tải, mm

z số răng đĩa xích tải

Theo bảng 2.4 [1] ta có thể chọn đ­ợc : 

                                      + tỷ số bộ truyền ngoài xích                u_n=u_xích=3  

                                      + tỷ số truyền của hộp truyền bánh răng   u_h=u_br=4

Vậy tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động 2.15 [1] :

Từ các giá trị n_lv và u_t ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ:  

                                             n_sb=u_t.n_lv= 65.12 = 780 ( v/p)

Vậy ta có thể chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ n_db = 1000 v/p

1. Chọn động cơ:

Căn cứ vào giá trị P_ct, n_db của ĐC đã đ­ợc xác định ở trên, có xét đến điều kiện:

Bảng 1. Thông số kỹ thuật của động cơ

Thông số	Giá trị
Ký hiệu động cơ	4A132S8Y3
Công suất động cơ	4.0 kW
Hiệu suất động cơ	85,0 %
Số vòng quay	720 v/p
Tk/Tdn	1,8
Tmax/Tdn	1
cosj	0,8

Với số vòng quay đồng bộ : n=60.f/p =750 (v/p)

Trong đó f là tần số dòng điện

1.1.4. Phân phối tỉ số truyền:

          Từ giá trị thực của số vòng quay động cơ ta có thể tính đ­ợc chính xác tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống:

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích là u_x= 3 vậy tỉ số truyền thực tế của bộ truyền bánh răng là:

1.2.   Công suất, số vòng quay, momen xoắn trên các trục động cơ:

1. Công suất trên các trục:

         -  Dựa vào công thức sau để tính P_i= P_(i+1)/

         + Công suất trên trục 3:

P₃=P_lv =P_t=2,86KW

         + Công suất trên trục 2: kW

         + Công suất trên trục 1:kW

1. Số vòng quay trên các trục:

-Số vòng quay trên trục 1:(v/p)

          -Số vòng quay trên trục 2720 v/p

           -Số vòng quay trên trục 3: v/p

1. Momen xoắn trên các trục:

Momen xoắn trên trục 1:Nmm

Momen xoắn trên trục 2: Nmm

Momen xoắn trên trục 3: Nmm

Momen xoắn trên trục động cơ: Nmm

          Các giá trị momen xoắn, công suất, số vòng quay, tỉ số truyền đ­ợc trình bày trong bảng 2 d­ới đây.

Bảng 2. Công suất, tỉ số truyền, momen xoắn,

 số vòng quay trên các trục

Trục	động cơ		1			2		3
U		1		3,69	3
P (kW)	3,21		3,13			3,81		2,86
n (v/p)	720		720			195,12
T (Nmm)	42577,08		41525,97			159697,22

                           CH­ƯƠNG II :THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

I.Tính toán thiết kế bộ truyền.

1.Chọn vật liệu.

Theo bảng 6.1[1] ,ta chọn nh­ sau :

Bánh nhỏ: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần l­ợt nh­ sau:

HB = 241 ¸ 285; s_b1 = 850 MPa ;   s_{ch 1} = 580 Mpa   

Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB₁ = 245.

Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật  (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần l­ợt nh­ sau:

HB = 192 ¸ 240;        s_b2 = 750 MPa ;   s_ch2 = 450 Mpa   

Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB₂ = 230.

2. Xác định ứng suất tiếp xúc [s_H] và ứng suất uốn [s_f] cho phép.

Trong đó:         - S_H là hệ số an toàn.

               - Z_R là hệ số xét đén ảnh h­ởng của độ nhám bề mặt.

- Z_V là hệ số xét đén ảnh h­ởng của vận tốc vòng.

- Z_L là hệ số xét đén ảnh h­ởng của bôi trơn.

- K_xH là hệ số xét đén ảnh h­ởng của kích th­ớc bánh răng.

Chọn sơ bộ Z_R.Z_V.K_LK_xH = 1

Do giới hạn bền mỏi tiêp xúc ứng với chu kỳ chịu tải N_HE đ­ợc xác định nh­ sau:

Trong đó:         -là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.

- K_HL là hệ số xét đến ảnh h­ởng của chu kỳ làm việc.

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta công thức xác định S_H vành­ sau:   = 2.HB + 70 ; S_H=1,1

 Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

nh­ sau:

s^°_{H lim1} = 2.HB₁ + 70 = 2.250+ 70 = 570(Mpa).

s^°_{H lim2} = 2.HB₂ + 70 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa).

Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng đ­ợc xác định nh­ sau:

Số chu kỳ cơ sở N_HO đ­ợc xác định bởi công thức nh­ sau: N_HO = 30.HB^2,4.

Số chu kì thay đổi ứng suất t­ơng đ­ơng N_HE của bánh răng nghiêng đ­ợc xác định nh­ sau:         

Trong đó:         - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.

- T:thời gian làm việc .

- n_i là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.

Vậy ta đ­ợc :

            N_HE1=N_FE1=60.1.720.20000=8,64.10­⁸

            N_HF2=N_FE1=60.1.180.20000=2,102.10⁸

Do        N_HE1>N_HO1   Nên N_HE1=N_HO1 Suy ra : K_HL1=1

             N_HE2>N_HO2   Nên N_HE2=N_HO2 Suy ra:  K_HL2=1                                                    

Thay số vào ta sẽ xác định đ­ợc ứng suất cho phép của bánh răng nh­ sau:

        (Mpa)

                   (Mpa)

Do bánh răng làm việc êm nên ta có

   (Mpa)

Do bộ tuyền quay 1 chiều ,nên K_FC =1

            (MPa).

       (MPa)..

ứng suất quá tải cho phép ,theo (6.10) và (6.11) ,ta có

= 0,8.450=360 (Mpa)

4.Tính toán bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

Công thức xác định khoảng cách trục a_W  của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng bằng thép ăn khớp ngoài nh­ sau:

a_W ³ K_a. (u₁ + 1)  (mm)

Trong đó:         - T_1­ là mômen xoắn trên trục 1 ,T₁ =41515,97 (Nmm)

               - Y_a = b_W/a_W = 0,3 là hệ số chiều rộng bánh răng. (bảng 6.6)

                    -K_a =43(bảng 6.5)

- K_Hb là hệ số tập trung tải trọng.

- K_Hv là hệ số tải trọng động.

- K_Ha là hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng.

               - u₁ là tỉ số truyền của cặp bánh răng ta đang xét.3

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

 Ở đây ta đã có:

- Y_d  = 0,5.Y_a .(u+1) = 0,5.0,3.(3,69+1)=0,745. Tra Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta có K_Hb = 1,1 (Sơ đồ 3).

- Chọn sơ bộ K_Hv = K_Ha = 1.

Þ a_W = 43.(3,69+1). (mm)

Vậy ta chọn a_W = 110 (mm)

b. Xác định các thông số ăn khớp của bánh răng nghiêng là.

* Môđun pháp của bánh răng trụ răng nghiêng (m) đ­ợc xác đinh nh­ sau:                                   

m = (0,01 ¸ 0,02).a_W = (0,01 ¸ 0,02).110= 1,1 ¸ 2,2 (mm.)

Theo dãy tiêu chuẩn hoá  ta sẽ chọn  môdun pháp  m = 1,25 (mm.)

* Số răng trên bánh nhỏ và bánh lớn lần l­ợt là Z₁ và Z₂:

Đối với hộp giảm tốc  có sử dụng bánh răng nghiêng thì góc nghiêng của mỗi bánh răng là b = 30 ¸ 40. Vậy chọn sơ bộ b = 10⁰ Þ cos b = 0,9848 khi đó ta có:

. Chọn Z₁ = 37(răng).

Z₂ = U₁ Z₁ = 3,69.37 = 136,53 (răng). ,chọn Z₂ =136(răng)

Þ Z_t = Z₁ + Z₂  = 37+136=173(răng)

Tính lại khoảng cách trục theo(6.21)

Tỷ số tryền thực là

             u_m=z₂/z₁=136/37=3,67

Khi đó góc nghiêng răng thực tế có giá trị xác định nh­ sau

............................................................................................................

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI