TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ Học kỳ I-Năm học 2016-2017 Sinh viên thực hiện: Đồng Điền Kha Giáo viên hướng dẫn: Vũ Như Phan Thiện MSSV:1411676 ĐỀ TÀI Đề số 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số: 27 2 3 4 5 T t t Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1. Động cơ điện 3 pha không đồng bộ 2. Bộ truyền đai thang 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi 4. Nối trục đàn hồi 5. Băng tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ). Số liệu thiết kế: Lực vòng trên băng tải F(N): 3500 Vận tốc băng tải v(m/s): 1,5 Đường kính tang dẫn D(mm): 300 Thời gian phục vụ L(năm): 5 Số ngày làm/năm Kng (ngày): 200 Số ca làm việc trong ngày (ca): 2 t1 (s): 21 t2 (s): 25 T1 : T T2: 0,8T. Đồng Điền Kha-1411676 2 MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................6 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ...................7 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN .....................................................................7 2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ............................................................8 3. LẬP BẢN ĐẶC TÍNH .........................................................................9 PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN ........................ 11 1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘ XÍCH ỐNG CON LĂN ............... 11 2. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ...................................................................... 11 PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC BỘ ........... 14 1. CHỌN VẬT LIỆU ............................................................................. 14 2. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP ................................................ 14 a) Ứng suất tiếp xúc cho phép .............................................................. 14 b) Ứng suất uốn cho phép .................................................................... 16 c) Ứng suất cho phép khi quá tải ......................................................... 17 3. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH ................. 17 a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ ..................................................... 17 b) Xác định các thông số ăn khớp ........................................................ 18 c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ........................................................... 19 d) Kiểm nghiệm độ bền uốn ................................................................. 21 e) Kiểm nghiệm quá tải ...................................................................... 23 f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền ............................. 24 4. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM.................... 25 a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ ..................................................... 25 b) Xác định các thông số ăn khớp ........................................................ 25 c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ........................................................... 26 d) Kiểm nghiệm độ bền uốn ................................................................. 28 e) Kiểm nghiệm quá tải ....................................................................... 30 Đồng Điền Kha-1411676 3 f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền ............................. 31 PHẦNI V: TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN..................................... 32 I. TRỤC ............................................................................................... 32 1. Chọn vật liệu .................................................................................. 32 2. Xác định dường kính sơ bộ của trục................................................. 32 3. Chọn nối trục đàn hồi...................................................................... 32 4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặc lực .............. 34 5. Xác định trị số và chiều lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục ..... 36 a. Trục I......................................................................................... 36 b. Trục II........................................................................................ 38 c. Trục III ...................................................................................... 40 6. Định đường kính và chiều dài các đoạn trục..................................... 42 7. Kiểm nghiệm độ bền trục................................................................. 43 8. Kiểm nghiệm độ bền then ................................................................ 44 II. CHỌN Ổ LĂN................................................................................ 46 1. Tính toán ổ lăn trục I....................................................................... 46 a. Chọn loại ổ lăn........................................................................... 46 b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn ..................................................... 46 c. Kiểm tra khả năng tải của ổ ........................................................ 46 2. Tính toán ổ lăn trục II ..................................................................... 48 a. Chọn loại ổ lăn........................................................................... 48 b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn ..................................................... 48 c. Kiểm tra khả năng tải của ổ ........................................................ 49 3. Tính toán ổ lăn trục III .................................................................... 50 a. Chọn loại ổ lăn........................................................................... 50 b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn ..................................................... 51 c. Kiểm tra khả năng tải của ổ ........................................................ 51 PHẦN V: KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC ......................... 53 I. THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC...................................... 53 Đồng Điền Kha-1411676 4 1. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp ...................................... 53 2. Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp ............................ 56 a. Bulông vòng ............................................................................... 56 b. Chốt định vị................................................................................ 56 c. Cửa thăm ................................................................................... 57 d. Nút thông hơi ............................................................................. 58 e. Nút tháo dầu .............................................................................. 58 f. Que thăm dầu............................................................................. 59 g. Bôi trơn hộp giảm tốc ................................................................. 60 II. LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI.............................................................. 60 1. Chọn cấp chính xác chế tạo............................................................. 60 2. Chọn kiểu lắp.................................................................................. 60 3. Bảng thống kê các kiểu lắp, trị số của sai lệch giới hạn và dung sai các kiểu lắp ................................................................................................ 61 Bảng dung sai lắp bánh răng, ổ lăn, bạc lót và phớt chắn dầu ........... 61 Bảng dung sai lắp ghép then ........................................................... 62 Đồng Điền Kha-1411676 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Tập 1”-Trịnh Chất và Lê Văn Uyển-NXB Giáo Dục; [2]. “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Tập 2”-Trịnh Chất và Lê Văn Uyển-NXB Giáo Dục; [3]. “Cơ sở thiết kế máy”-Nguyễn Hữu Lộc-NXB Đại học Quốc gia TPHCM [4]. “Vẽ kỹ thuật cơ khí”-Lê Khánh Điền-NXB Đại học Quốc gia TPHCM. Đồng Điền Kha-1411676 6 PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN  Hiệu suất của hệ thống:   dbr1br 2knol 4 Trong đó: kn  0,99 : Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi d  0,95 : Hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn br1  0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng phẳng br 2  0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ol  0,99 : Hiệu suất của mỗi cặp ổ lăn. Ta được:   0,95.0,97.0,97.0,994  0,859  Công suất tính toán: 2 Pt  Ptd  Pm 2  T1   T2    .t1    .t2 T  T  t1  t2 2 2  T1  T  .t1   2  .t2   Fv  T  T   1000 t1  t2 2 2 T   0,8T  .21      .25 3500.1,5  T  T    1000 21  25  4, 708(kW )  Công suất cần thiết trên trục động cơ: Pct  Pt 4.708   5, 481(kW )  0.859 Đồng Điền Kha-1411676 7  Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:  Số vòng quay của trục công tác: nlv  60000.v 60000.1,5   95, 49 (vòng/phút) D  .450  Tỷ số truyền: uch  uhu x  10.3  30 Trong đó: uh  10 : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc ud  3 : Tỷ số truyền của bộ truyền xích ống con lăn  Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb  nlvuch  95, 49.30  2864,7 (vòng/phút)  Chọn động cơ điện: Dựa vào bảng 1.3 trang 137 [1], ta chọn động cơ 4A100L2Y3 có công suất 5,5(kW) và số vòng quay trục chính là 2880 (vòng/phút). 2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN  Tỷ số truyền của hệ dẫn động: uch  ndc 2880   30,16 nlv 95, 49 Ta chọn uh  10 . Dựa vào hình 3.20 tài liệu tham khảo ta chọn u1  3,58 là tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh, u2  2,79 là tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm. Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud  uch 30,16   3, 02 u1u2 3,58.2, 79 Đồng Điền Kha-1411676 8 3. LẬP BẢN ĐẶC TÍNH  Tính toán công suất trên các trục Plv Fv  olkn 1000olkn P3  3500.1,5  5,357(kW ) 1000.0,99.0,99 P3 5,357 P2    5,578(kW ) br 2ol 0,97.0,99  P1  P2 5,578   5,808(kW ) br 2ol 0,97.0,99  Tính toán số vòng quay các trục n 2880 n1  dc   953,6 (vòng/phút) ud 3,02 n2  n1 953, 6   266, 4 (vòng/phút) u1 3,58 n3  n2 266, 4   95,5 (vòng/phút) u2 2, 79 nct  n3  95,5 (vòng/phút)  Tính toán momen xoắn trên các trục T1  9,55.106 P1  58165,3 (Nmm) n1 T2  9,55.106 P2  199962,1 (Nmm) n2 T3  9,55.106 P3  535700 (Nmm) n3 Tdc  9,55.106 Pdc  20273,9 (Nmm) ndc Tct  9,55.106 Pct  525000 (Nmm) nct Đồng Điền Kha-1411676 9  Bảng đặc tính: Công suất P(kW) Tỷ số truyền u Số vòng quay n (vòng/phút) Momen xoắn T (Nmm) Động cơ 1 2 3 4(công tác) 6,114 5,808 5,578 5,357 5,25 3,02 3,58 1 2,79 2880 953,6 266,4 95,5 95,5 20273,9 58165,3 199962,1 535700 525000 Đồng Điền Kha-1411676 10 PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘ TRUYỀN ĐAI Công suất bộ truyền: 6,114 kW Tỷ số truyền: ud  3,02 Số vòng quay bánh dẫn: ndc  2880 (vòng/phút) Momen xoắn: T1  20273,9 (Nmm) Quay một chiều, tải va đập nhẹ, một ca làm việc 8 giờ 2. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ  Chọn tiết diện đai: Chọn đai tiết diện A (H.4.1) bp =11mm; b0=13mm;h=8mm; y0=2,8mm;A=81mm2  Thông số: Chọn đường kính đai nhỏ: d1=1,2dmin=1,2.100=120(mm) d1  140mm   0,02 Chọn theo tiêu chuẩn  d2=u.d1.(1-  )=3,02.140.(1-0,02)=414,3(mm) Chọn d2=400mm (theo tiêu chuẩn) Tỉ số truyền u  Sai lệch : d2 400   2,915 d1 (1   ) 140.(1  0, 02) 3, 02  2,915 .100%  3,5% (<4%)  thỏa điều kiện 3, 02  Khoảng cách trục a : 2(d1+d2)  a  0,55(d1+d2)+8  2(400+140)  a  0,55.(400+140)+8  1080  a  305 Chọn sơ bộ a=400mm khi u=3 L  2a    d1  d2  2 d  d   2 1 4a Đồng Điền Kha-1411676 2  2.400    400  140  2  400 140  4.400 2  1690,5(mm) 11 Theo bảng 4.23 chọn L=2240mm =2,24m  Vận tốc đai:  d1n1 v 60000   .140.2880 60000  21,11 m / s  (v<25 m/s) Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: i v 21,11   9, 42  s 1   10s 1  L 2, 24 ? thỏa  Tính lại a với L=2240 mm   L  a  (d1  d 2 ) 2  2240    400  140  2  1391,8mm d 2  d1 400  140   130mm 2 2    2  8 2 4 1391,8  1391,82  8.130 2   683,5(mm) (thỏa điều kiện) 4  Góc ôm đai: 1  1800  57 0  d 2  d1   1800  570.  400  140   158019 ' 683,5 a   120  0  Xác định số đai: Theo 4.16: z P1 K d 6,114.1,35   1,890  P0  C Cl Cu Cz 3,51.0,945.1, 058.1,14.0,987 Chọn z=2 Trong đó: Theo bảng 4.7: K d  1,35 C  1  0, 0025(180  158)  0,945  L 2240  Cl  1, 058    1,32   l0 1700  Chọn Cu  1,14 với u=3,02 (>3) d1  140( m/ s) v  21,11 Với  Đồng Điền Kha-1411676 Chọn  P0   3,51kW 12 Với P 6,114   1,742  P0  3,51 g thông số bộ truyền xích: Thông số Công suất(kw) Số vòng quay (vòng/phút) Tỉ số truyền Bước xích(mm) Đường kính chốt (mm) Chiều dài ống(mm) Số mắc xích Khoảng cách trục(mm) Đường kính đĩa xích(mm) Vận tốc trung bình(m/s) Đồng Điền Kha-1411676 Chọn Cz =0,987 Bánh dẫn Bánh bị dẫn P=10,379 n3=146,67 u=3,13 pc = 38,1 dc= 11,12 B=35,46 x = 130 a = 1538 d1=279,804 da1=296,248 df1=257,364 d2=873,465 da2=891,683 df2=851,025 v = 2,135 13 PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1. CHỌN VẬT LIỆU Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế, ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau. Chọn vật liệu nhóm I, tra theo bảng 6.1 ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và bị động như sau: Vật Nhiệt  b   ch  Độ rắn liệu luyện (MPa) (MPa) HB Bánh chủ Thép Tôi cải động 45 thiện 850 580 241285 Thép Tôi cải 45 thiện 750 450 192240 Bánh bị động 2. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP Với vật liệu đã chọn như trên, ta chọn độ rắn HB1 = 245, HB2 = 230. a) Ứng suất tiếp xúc cho phép Sử dụng công thức (6.5) và (6.7), ta tính được NHO và NHE: NHO2  30HB22,4  30.2302,4  1,397.107 3 3  T   T  N HE 2  60c  i  ni ti  60c.n1 / u1. ti .  i  .ti /  ti  Tmax   Tmax  26 12   7  60.1.1460 / 3,58.9120 13.  0,93.   20, 4.10 12  26   12  26 Vì NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1. Suy ra NHE1>NHO1 nên KHL1 = 1 Đồng Điền Kha-1411676 14 Theo bảng 6.2, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180 … 350  0 H lim  2HB  70 ; SH = 1,1 ; SF = 1,75 ;  0 F lim  1,8HB  0 H lim 1  2 HB1  70  2.245  70  560 MPa  0 H lim 2  2 HB 2  70  2.230  70  530 MPa Tính toán sơ bộ lấy ZRZvKxH = 1. Từ công thức 6.1a, ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định:  H     H lim .K HL   o  SH  Trong đó:  Ho lim : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu lỳ cơ sở KHL : hệ số tuổi thọ SH: hệ số an toàn Suy ra:  H 1    570 .1  509,09(MPa)  1,1   H 2    530 .1  481,82(MPa)  1,1  Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:  H    H 1    H 2  2  509 ,09  481,82  495 ,46 MPa  1,25 . H min 2 Với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:  H   min  H1  ,  H 2   484, 4 MPa Đồng Điền Kha-1411676 15 b) Ứng suất uốn cho phép Khi tính sơ bộ lấy YRYSKxF = 1, ứng suất uốn cho phép   được xác F định theo công thức (6.2a):   Fo lim  F     SF   K FC .K FL  Trong đó:  Fo lim : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở KFL : hệ số tuổi thọ SF : hệ số an toàn KFC : hệ số ảnh hưởng đặt tải, vì bộ truyền quay một chiều KFC = 1. Ta có: NFO = 4.106 (Đối với tất cả các loại thép khi thử uốn) mF 6  T   T  N FE 2  60c  i  ni ti  60c.n1 / uh . ti .  i  .ti /  ti  Tmax   Tmax  60.1.593, 6  6 21 25  7   0,86. . 1 .   24,9442.10 ( MPa) 3,58 21  25   21  25 (Ở đây, mF = 6 v× HB  350, bánh răng có mặt lượn chân răng được mài) Vì NFE2 > NFO nên KFL2 = 1. Tương tự: N FE1  uh .N FE 2  3.24, 0442.107  74, 8.10 7 NFE1 > NFO nên KFL1 = 1. Theo bảng 6.2 :  Fo lim 1 =1,8HB1 = 1,8.245 = 441 (MPa)  Fo lim 2 =1,8HB2 = 1,8.230 = 414 (MPa) Đồng Điền Kha-1411676 16 Từ đó theo công thức (6.2a), ta có:  F1   441.1.1  252(MPa) 1,75  F 2   414.1.1  236,57(MPa) 1,75 c) Ứng suất cho phép khi quá tải Theo công thức (6.13), ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là:  H max = 2,8  ch Suy ra:  H 1 max  2,8. ch1  2,8.580  1624MPa  H 2 max  2,8. ch 2  2,8.450  1260MPa  F  max = 0,8  ch Suy ra:  F 1 max  0,8. ch1  0,8.580  464MPa  F 2 max  0,8. ch 2  0,8.450  360MPa 3. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ Momen xoắn trên bánh răng chủ động : T1  29082,65 Nmm Theo công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục aw là: aw1  K a1 (u1  1) 3 T1 K H  1  H 1  2 u1 ba1 Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: Ka1 = 43 (MPa1/3). Giá trị của  ba : ta chọn  ba1 = 0,3 Từ đó suy ra:  bd 1  0,5. ba1.(u1  1)  0,5.0,3.(3,58  1)  0,687 Đồng Điền Kha-1411676 17 Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 3, HB < 350, tra được KH= 1,04 aw  K a (uh  1) 3 T1 K H   H 1  2 uh ba  43.(3,58  1) 3 36806,745.1, 04  146,37(mm) 495, 462.3,58.0,15 Lấy khoảng cách trục là 150 mm. Đường kính vòng lăn: d w11  2aw1 2.150   65,5(mm) u1  1 3,58  1 d w12  u1.d w11  3,58.65,5  234,5(mm) b) Xác định các thông số ăn khớp Module m được xác định theo công thức (6.17): m1 = (0,01 0,02)aw1 = (0,010,02)150 = 1,53 mm Tra bảng 6.8, chọn module pháp tuyến theo tiêu chuẩn : m = 2,5 mm. Chọn sơ bộ   100 , theo (6.31): z1  2aw1 cos  2.150.0,9848   25,8 2,5(3,58  1) m(u1  1) Lấy z1 = 25(răng) (Zmin=17). z2 = u1z1 = 3,58.26=89,5 (răng) Lấy z2 = 90(răng) (Zmax=120). Tính lại tỷ số truyền: u1=90/25=3,6 Tính lại góc  : cos   m.( z1  z2 ) 2,5.(25  90) 23   2.aw 2.150 24   16,6  10036' Đồng Điền Kha-1411676 18 c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Theo công thức (6.33): 2T1K H (u1  1)   H  bw1u1d w211  H  Z M Z H Z Trong đó: ZM : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bán răng ăn khớp.Với bánh răng bằng thép, ZM = 274 (MPa1/3) (theo bảng 6.5) ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo (6.35) : tan b  cos  t tan   cos 20,8.tan16,6  0,18 b  15,57  t   tw  arctan(tan  / cos  )  arctan(tan 20 / (23 / 24))  20,8 Theo (6.34): 2.cos b  sin 2 tw ZH  2.cos15,57  1, 7 sin(2.20,8) Z  : hệ số trùng khớp của răng. Với:     ba aw sin( )/(  m) 0,15.140.sin(10,84)/( 2,5)  0,5 1 Từ đó rút ra: Z  (4    )(1    ) 3     0,834    1,88  3, 2.(1/ 25  1/ 90) .cos10,84  1, 645 KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K H  K H .K H .K HV K H =1,04: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc, tra theo bảng 6.7. Vận tốc vòng: v Đồng Điền Kha-1411676  d w1n1 60000   65,5.1460 60000  5(m / s) 19 Với v = 5 (m/s), tra bảng 6.13, chọn cấp chính xác 8. KH : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho ác dôi răng khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.14 với v = 5 m/s, CCX 8 : KH = 1,09 KHv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về tiếp xúc : Tra bảng 6.15  H  0,002 , tra bảng 6.16 go  56  H   H .go .v. aw1 / u1  0, 002.56.5. 150 / 3,56  3, 62 K Hv  1   H .bw1.d w11 3, 62.22,5.65,5  1  1, 064 2.T1.K H  .K H 2.36806, 745.1, 04.1, 09 K H  K H .K H  .K HV  1, 09.1, 04.1, 064  1, 2 Ta được:  H  Z M Z H Z  274.1, 7.0,834 2T1 K H (u1  1) bw1u1d w211 2.36806, 746.1, 2.(3,56  1)  420( MPa) 22,5.3,56.65,52 Theo (6.1) v = 4,67 m/s , Zv = 1 , cấp chính xác là 8 ,chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc 7, cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 .. 1,25m ZR = 0,95 ; d a < 700 mm , KXH = 1 .Vậy  [H] = [H]  ZV ZR  KXH = 495,46  1  0,95 1 =470,69 MPa. Như vậy H < [H]. Bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc. Đồng Điền Kha-1411676 20 d) Kiểm nghiệm độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép. Theo công thức (6.43) và (6.44):  F1   F2  Trong đó: 2T1 K F Y Y YF 1 d w1bw m  F 1YF 2 YF 1   F 1    F 2  T1 = 36806,745 (Nmm) m = 2,5 (mm) bw: chiều rộng vành răng,theo tính toán ở trên, b w1 = 22,5 (mm) dw1: đường kính vòng lăn bánh chủ động, dw11 = 65,5 (mm) Y = 1/ : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Với   = 1,645 ta có: Y = 1/1,645 = 0,6. Y: hệ số kể đến độ nghiêng của răng.   16, 6 Y  1   /140  1  16,6 /150  0,89 Số răng tương đương: zv1  z1 / cos3   25 / cos3 16, 6  28 zv 2  z2 / cos3   95 / cos3 16, 6  108 YF1 và YF2 là hệ số dạng răng tra theo bảng 6.18, ta có YF1 = 3,63 và YF2 = 3,6. KF: hệ số tải trọng khi tính về bền uốn: K F  K F K F K Fv KF :hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trê chiều rộng vành răng khi tính về uốn. Tra theo bảng 6.7, với  bd = 0,3435 và sơ đồ 3, ta được KF = 1,09 Đồng Điền Kha-1411676 21 KF : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng khi tính về uốn. Tra bảng 6.14 với v = 5 m/s, CCX 8 : KF = 1,27 KFv :hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn: Tra bảng 6.15  F  0,006 , tra bảng 6.16 go  56  F   F .g o .v. aw / u1  0, 006.56.5. 150 / 3, 6  10,8 K Fv  1   F .bw .d w11 2.T1.K F  .K F  1 10,8.22,5.65,5  1,156 2.36806, 745.1, 09.1, 27 K F  K F  K F K Fv  1,09.1, 27.1,156  1,6 Suy ra Thay vào công thức (6.43):  F1  2T1 K F Y Y YF 1 d w11bw1m  2.36806,745.1,6.0,6.0,89.3,63 65,5.22,5.2,5  62( MPa) Tính  F 2 theo công thức:  F 2   F 1YF 2 YF 1 Với YF1 và YF2 đã tính ở trên, ta có: F2  62.3,6  961,5  MPa  3,63 Với m = 2,5 mm, YS = 1,08 - 0,0695ln(2,5) = 1,02; YR = 1; KxF = 1 , theo (6.2) và (6.2 a)  F 1    F 1 .YS .YR .K xF  252.1, 02.1.1  257, 04  F 2    F 2 .YS .YR .K xF  236,57.1, 02.1.1  241,3  F 1  9,9   F 1   255, 276  F 2  9,15   F 1   239, 65 Vậy bộ truyền thỏa mãn độ bền uốn. Đồng Điền Kha-1411676 22 e) Kiểm nghiệm quá tải Theo (6.48) với K qt  Tmax  92/95 T  H 1max   H Kqt  418,97. 95 / 92  425,75  MPa    H 2 max  1260  MPa  Theo (6.49):  F1max   F1Kqt  62.95 / 92  64  MPa    F1 max  464  MPa   F 2max   F 2 Kqt  61,5.95 / 92  63,5  MPa    F 2 max  360  MPa  Vậy bộ truyền không bị quá tải. Đồng Điền Kha-1411676 23 f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2 Khoảng cách trục aw1 aw 150 mm Module pháp ,m m 2,5 mm Chiều rộng , b w bw 22,5 mm Tý số truyền , u u1 3,56 Số răng z1,z2 z1;z2 Hệ số dịch chỉnh x1;x2 0 Góc nghiêng răng  16036 ' Đường kính vòng lăn dw 65,5 mm 234,5 mm Đường kính đỉnh răng da 71,75 mm 240,75 mm Đường kính đáy răng df 59,25 mm 228,25 mm Đường kính vòng chia d 65,5 mm 234,5 mm Đồng Điền Kha-1411676 25 90 24 4. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ Momen xoắn trên bánh răng chủ động : T2  253093,03 Nmm Theo công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục aw là: aw 2  K a 2 (u2  1) 3 T2 K H  2  H 1  2 u2 ba 2 Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: Ka2 = 49,5 (MPa1/3). Giá trị của  ba2 : ta chọn  ba2 = 0,4 Từ đó suy ra:  bd 2  0,5. ba 2 .(u2  1)  0,5.0, 4.(2,79  1)  0,898 Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 7, HB < 350, tra được KH= 1,02 aw 2  K a 2 (u2  1) 3 T2 K H   H  2 u2 ba 2  49,5.(2, 79  1) 3 253093, 03.1, 02  182, 7( mm) 481, 42.2, 79.0, 4 Lấy khoảng cách trục là 200 mm. Đường kính vòng lăn: d w21  2aw 2.200   105,54(mm) u2  1 2, 79  1 d w22  u2 .d w21  2, 79.105,54  294, 46( mm) b) Xác định các thông số ăn khớp Module m được xác định theo công thức (6.17): m1 = (0,01 0,02)aw2 = (0,010,02)200 = 24 mm Tra bảng 6.8, chọn module pháp tuyến theo tiêu chuẩn : m = 2,5 mm. z1  2 aw 2 2.200   42, 2 m(u2  1) 2,5(2, 79  1) Đồng Điền Kha-1411676 25 Lấy z1 = 42(răng) (Zmin=17). z2 = u2z1 = 2,79.42= 117,18 (răng) Lấy z2 = 117(răng) (Zmax=120). Tính lại tỷ số truyền: u2=117/42=2,786 c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Theo công thức (6.33):  H  Z M Z H Z 2T1K H (u1  1)   H  bw1u1d w211 Trong đó: ZM : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bán răng ăn khớp.Với bánh răng bằng thép, ZM = 274 (MPa1/3) (theo bảng 6.5) ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc 2 2   1, 76 sin 2 sin(2.20) ZH  Z  : hệ số trùng khớp của răng. Với:    0 4   4  1, 776   0,861 3 3 Từ đó rút ra:    1,88  3, 2.(1/ 42  1/117)   1, 776 Z  KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K H  K H .K H .K HV K H =1,02: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.tra theo bảng 6.7. Vận tốc vòng: v  d w21n2 60000 Đồng Điền Kha-1411676   105,54.407,82 60000  2, 254(m / s) 26 Với v = 4,67 (m/s), tra bảng 6.13, chọn cấp chính xác 8. KH : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho ác dôi răng khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.14 với v = 2,254 m/s, CCX 8 : KH = 1,05 KHv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về tiếp xúc : Tra bảng 6.15  H  0,004 , tra bảng 6.16 go  56  H   H .go .v. aw 2 / u2  0, 004.56.2, 254. 200 / 2, 79  4, 274 K Hv  1   H .bw2 .d w21 4, 274.80.105,54  1  1, 067 2.T2 .K H  .K H 2.253093, 03.1, 02.1, 05 K H  K H .K H  .K HV  1, 05.1, 02.1, 067  1,143 Ta được:  H  Z M Z H Z 2T2 K H (u2  1) bw1u2 d w211  274.1, 76.0,861 2.253093, 03.1,143.(2, 79  1)  390( MPa) 80.2, 79.105,542 Theo (6.1) v = 4,67 m/s , Zv = 1 , cấp chính xác là 8 ,chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc 7, cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 .. 1,25m ZR = 0,95 ; d a < 700 mm , KXH = 1 .Vậy  [H] = [H]  ZV ZR  KXH = 495,46  1  0,95 1 =470,69 MPa. Như vậy H < [H]. Bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc. Đồng Điền Kha-1411676 27 d) Kiểm nghiệm độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép. Theo công thức (6.43) và (6.44):  F1   F2  Trong đó: 2T1 K F Y Y YF 1 d w1bw m  F 1YF 2 YF 1   F 1    F 2  T1 = 253093,03 (Nmm) m = 2,5 (mm) bw: chiều rộng vành răng,theo tính toán ở trên, b w2 = 80 (mm) dw21: đường kính vòng lăn bánh chủ động, dw21 = 105,54 (mm) Y = 1/ : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Với   = 1,776 ta có: Y = 1/1,776 = 0,563. Y: hệ số kể đến độ nghiêng của răng. Y  1 Số răng tương đương: zv1  z1  42 zv 2  z2  117 YF1 và YF2 là hệ số dạng răng tra theo bảng 6.18, ta có YF1 = 3,644 và YF2 = 3,6 KF: hệ số tải trọng khi tính về bền uốn: K F  K F K F K Fv KF :hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trê chiều rộng vành răng khi tính về uốn. Tra theo bảng 6.7, với  bd = 0,758 và sơ đồ 7, ta được KF = 1,03 Đồng Điền Kha-1411676 28 KF : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng khi tính về uốn. Tra bảng 6.14 với v = 2,254 m/s, CCX 8 : KF = 1,25 KFv :hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn: Tra bảng 6.15  F  0, 011 , tra bảng 6.16 go  56  F   F .g o .v. aw 2 / u2  0, 011.56.2, 254. 200 / 2, 79  11, 76 K Fv  1   F .bw 2 .d w 21 2.T2 .K F  .K F  1 11, 76.80.105,54  1,154 2.253093, 03.1, 02.1, 25 Suy ra: K F  K F  K F K Fv  1,02.1, 25.1,154  1, 47 Thay vào công thức (6.43):  F1  2T1 K F Y Y YF 1 d w11bw1m  2.253093,03.1, 47.0,563.1.3,644 80.105,54.2,5  72,32( MPa) Tính  F 2 theo công thức:  F 2   F 1YF 2 YF 1 Với YF1 và YF2 đã tính ở trên, ta có: F2  72,32.3,6  71, 45  MPa  3,644 Với m = 2,5 mm, YS = 1,08 - 0,0695ln(2,5) = 1,02; YR = 1; KxF = 1, theo (6.2) và (6.2 a)  F 1    F 1 .YS .YR .K xF  252.1, 02.1.1  257, 04  F 2    F 2 .YS .YR .K xF  236,57.1, 02.1.1  241,3  F 1  72,32   F 1   255, 276  F 2  71, 45   F 1   239, 65 Vậy bộ truyền thỏa mãn độ bền uốn. Đồng Điền Kha-1411676 29 e) Kiểm nghiệm quá tải Theo (6.48) với K qt  Tmax  92/95 T  H 1max   H Kqt  418,97. 95 / 92  425,75  MPa    H 2 max  1260  MPa  Theo (6.49):  F1max   F1Kqt  72,32.95 / 92  75,71 MPa    F1 max  464  MPa   F 2max   F 2 Kqt  71,45.95 / 92  73,78  MPa    F 2 max  360  MPa  Vậy bộ truyền không bị quá tải. Đồng Điền Kha-1411676 30 f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2 Khoảng cách trục aw2 aw 200 mm Module pháp ,m m 2,5 mm Chiều rộng , b w bw 80 mm Tý số truyền , u u1 2,79 Số răng z1,z2 z1;z2 Hệ số dịch chỉnh x1;x2 0 Góc nghiêng răng  0 Đường kính vòng lăn dw 105,54 mm 294,45 mm Đường kính đỉnh răng da 111,8 mm 300,7 mm Đường kính đáy răng df 99,3 mm 288,2 mm Đường kính vòng chia d 105,54 mm 294,45 mm Đồng Điền Kha-1411676 42 117 31 PHẦN IV TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN I. TRỤC 1. Chọn vật liệu Vật liệu hay dùng trong thiết kế, chế tạo trục ở các hộp giảm tốc thường là thép 45 thường hoá. Tra bảng 6.1 về cơ tính của một số vật liệu, ta được: b = 600(MPa); [] = 15 .. 30 MPa. 2. Xác định dường kính sơ bộ của trục Theo 10.9 đường kính trục thứ k với k=1..3: d k =  d1 = 3  d2 = 3  d3 = 3 3 Tk 0,2  [ ] T1 36806, 745 3  20, 955(mm ) 0, 2  15 0, 2 20 T2 253093, 03 3  39,84(mm ) 0, 2  20 0, 2 20 T3 735278, 79 3  56,86(mm ) 0, 2  30 0, 2 20 Ta chọn đường kính sơ bộ các đoạn trục: d1 =25 mm ; d2 = 40 mm ; d 3 = 60 mm. 3. Chọn nối trục đàn hồi Momen xoắn Đường kính trục đầu : T=73613,49 N.mm = 73,62 N.m : d=25mm. ⟹ Ta chọn nối trục vòng đàn hồi Sử dụng nối trục đàn hồi có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ thay thế và khả năng làm việc tin cậy. Đồng Điền Kha-1411676 32 Theo bảng 16.10a tài liệu [I] có bảng thông số nối trục sau: T d D dm L l d1 D0 28 125 50 145 60 45 90 Nm 125 z nmax B B1 l1 4 4600 5 42 30 D3 l2 28 32 Kiểm nghiệm sức bền dập: 2. 𝐾. 𝑇 < [𝜎] 𝑍. 𝐷𝑜 . 𝑑𝑐 . 𝑙3 Với: [𝜎]-ứng suất dập cho phép của cao su ,ta chọn [𝜎]=3(MPa) k-hệ số cho chế độ làm việc,ta chọn k=1,35 𝜎𝑑 = Kích thước của chốt: T, Nm 125 Suy ra: 𝜎d = dc d1 D2 l l1 l2 l3 h 14 M10 20 62 34 15 28 1,5 2.1,35.73613,49 4 .90.14.28 = 1,41 (MPa)< [𝜎] Vậy nối trục đảm bảo sức bền dập Kiểm nghiệm bền của chốt:𝜎𝑢 = 𝑘.𝑇.𝑙 𝑜 0,1.(𝑑𝑐 )3 .𝑧.𝐷𝑜 < [𝜎𝑢 ] Với : [𝜎𝑢]-ứng suất cho phép của chốt,ta chọn [𝜎𝑢]=70(MPa) lo = l1 + 𝑙2 2 = 20 + 15 2 = 27,5 (mm) (l1, l2 tra bảng 16.10b tài liệu [II]) Suy ra: 𝜎𝑢 = 1,35.73613,49.27,5 0,1.14 3 .4.90 Đồng Điền Kha-1411676 = 27,67 < [𝜎𝑢 ] 33 Vậy nối trục đảm bảo sức bền của chốt 4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặc lực Tra bảng 10.2, tính gần đúng chiều đúng chiều rộng ổ lăn: b01 = 17 mm ; b 02 = 23 mm ; b 03 = 31 mm Xác định chiều dài mayơ đĩa xích và bánh răng trụ: theo 10.10 lm22 = (1,2 .. 1,5) . 40 = 48 ..60 (mm)-> chọn lm22 =55 mm lm13 = (1,2 .. 1,5) . 25 = 30 ..37,5 (mm)->chọn lm13 = 35mm lm32= lm33 = (1,2 .. 1,5). 60 = 72 .. 90 (mm)->chọn lm32= 80mm Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi: theo 10.13 lm12 = (1,2 .. 1,5) . 25 = 30 ..37,5 (mm)->chọn lm12 = 40mm Khoảng cách lki trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i như sau: l12 = -lc12 = 0,5  (lm12 + b01) + k3 +hn= 0,5 (40 + 17) + 15 + 20= -53,5 mm Lấy l12 = 54 mm l22 = 0,5  (lm22 + b02) + k1 +k2 = 0,5 (55 + 23) + 10 + 10 = 60 mm l23 = l22 + 0,5  (lm22 + lm23)+ k1 = 60 +0,5 (55 + 65,2) + 10 = 137,5 mm Lấy l23 = 138 l24=2l23-l22=2.138-60=216mm l21=2l23=276mm lc33=0,5(lm33+b03)+k3+hn=0,5(30+31)+15+20=90,5 Lấy lc33=90mm l32=l23=138mm Đồng Điền Kha-1411676 34 l31=l21=276mm l13=l22=60mm l33=2l32+lc33=366mm l11=l21=l31=2l32=276mm Đồng Điền Kha-1411676 35 5. Xác định trị số và chiều lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục a. Trục I Chọn hệ toạ độ như sơ đồ phân tích lực: Lực khớp nối đàn hồi tác dụng lên trục 1: Ftnt  2T1 2.36806, 745   1177,8 N Dt 125 Dt  125mm () Fnt =0,2Ftnt =235,56N=F x12 Ft  2T 2.36806, 745   1204 N d w11 65,5 Fr  Ft tan( wt ) / cos(  )  454, 2 N Fa  Ft tan( )  446 N Ta có: F x13=Fx14=Ft =1204N Fy13=Fy14=Fr=454,2N Fz13=Fz14=Fa=446N Tính toán ta được: Fx11=1158N; Fx10=1485,56N; F y11=Fy10=454,2N Đồng Điền Kha-1411676 36 Đồng Điền Kha-1411676 37 b. Trục II Chọn hệ toạ độ như sơ đồ phân tích lực: Ft  2T3 2.735278, 7   4994 N d w22 294, 45 Fr  Ft tan( wt )  4994 tan(20)  1817,7 N Ta có: F x23=Ft =4994N Fy23=Fr=1817,7N Tính toán ta được: Fx21=Fx10=3701N; Fy21=Fy20=454,65N Đồng Điền Kha-1411676 38 Đồng Điền Kha-1411676 39 c. Trục III Chọn hệ toạ độ như sơ đồ phân tích lực: Lực đĩa xích tác dụng lên trục 3: Fr  5590,564 N  Fx 33 Ta có: F x32=Fx23=4994N Fy32=Fy23=1817,7N Tính toán ta được: Fx31=4916,574N; F x30=4320,01N; F y31=Fy30=908,85N Đồng Điền Kha-1411676 40 Đồng Điền Kha-1411676 41 6. Định đường kính và chiều dài các đoạn trục Momen tương đương tại tiết diện j: M tdj  M xj 2  M yj2  0, 75T j 2 Đường kính trục tại j: dj  3 M tdj 0,1    là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục. Với  b  600MPa tra bảng 10.5 ta chọn  1  63MPa ;  2  63MPa ;  3  50MPa Kết quả tính toán momen tương đương: Trục I: Mtd12=63751 Nmm Mtd10=65008 Nmm Mtd13=252890 Nmm Mtd14=248698 Nmm Mtd11=0 Nmm Trục II: Mtd20=0 Nmm Mtd22=302500 Nmm Mtd23=454997 Nmm Mtd24=302500 Nmm Mtd21=0 Nmm Trục III: Mtd30=0 Nmm Mtd32=880252 Nmm Mtd31=818564 Nmm Mtd33=636770 Nmm Đồng Điền Kha-1411676 42 Kết quả tính toán đ ường kính trục ở các tiết diện: Trục I: d 12=21,63 mm; d 10=21,77 mm; d13=34,24 mm; d 14=34,05 mm; d11=0 mm; Trục II: d 20=0 mm; d22=36,35 mm; d23=41,64 mm; d24=36,35 mm; d21=0 mm; Trục III: d30=0 mm ; d32=56,05 mm; d31=54,7 mm ; d11=50,31 mm; Dựa theo đường kính các tiết diện trục vừa tính được và chiều dài tương ứng, chú ý đến cả tính công nghệ (đảm bảo độ chính xác và dễ gia công) và yêu cầu lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trục) ta chọn đường kính tiết diện trục: Trục I: d 12=22 mm; d10=25 mm; d13=35 mm; d11=35 mm; d11=25 mm; Trục II: d 20=40 mm; d22=42 mm; d23=45 mm; d24=42 mm; d21=40 mm; Trục III: d30=60 mm; d 32=65 mm; d31=60 mm; d11=58 mm; 7. Kiểm nghiệm độ bền trục Do ta chọn đường kính trục lớn hơn tiết diện nguy hiểm nên không cần kiểm tra độ bền trục. Đồng Điền Kha-1411676 43 8. Kiểm nghiệm độ bền then Ta tiến hành kiểm tra mối ghép then bằng về độ bền dập theo 9.1 và độ bền cắt theo 9.2. Kết quả tính toán thu được như sau: Đồng Điền Kha-1411676 44 Tiết diện b d lm lt x T d c N.mm MPa MPa 3,5 73613,49 83,65 34,85 5 36806,745 58,42 17,53 5,5 253093,03 78,26 19,56 5,5 253093,03 66,22 16,56 7 735278,79 85,7 28,57 7 735278,79 132 44,02 t1 h 6 12 22 40 32 X 6 10 13 35 35 24 x 8 14 22 42 55 44 x 9 14 23 45 80 52 x 9 18 32 65 80 44 x 11 33 58 (2) 18 40 Đồng Điền Kha-1411676 32 x 11 45 Kết luận: Với    150MPa và    60...90MPa cả 3 trục đều đảm bảo an toàn. II. CHỌN Ổ LĂN 1. Tính toán ổ lăn trục I a. Chọn loại ổ lăn Đặc điểm làm việc: - Số vòng quay: n=1460 (vòng/phút) - Thời gian làm việc: Lh= 9120 (giờ) - Đường kính ngõng trục:d=25 mm - Lực hướng tâm tổng hơp tại B và E: FrB=1553N; FrE=1244N - Phản lực dọc trục:Fa=0 Trên cơ sơ đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ: chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nặng kí hiệu 305 (theo GOST 8338-75): Đường kính vòng trong:d=25 mm Đường kính vòng ngoài:D=62 mm Bề rộng ổ:B=17 mm Khả năng tải động:C=17,6 kN Khả năng tải tỉnh:C0=11,6 kN b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn Chọn cấp chính xác bình thường (cấp chính xác 0) c. Kiểm tra khả năng tải của ổ Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức: Cd  Qm L Đồng Điền Kha-1411676 46 Trong đó: Q: tải trọng động quy ước, kN L:tuổi thọ tính bằng triệu vòng L Lh 60n 9120.60.1460   798,912 (triệu vòng) 106 106 m: bậc của đường cong mỏi khi thử ổ lăn, m=3 đối với ổ bi Xác định tải trọng động quy ước: theo 11.3 Q  ( XVFr  YFa )kt kd Ở đây: - Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN - V: hệ số kể đến vòng quay. Vì vòng trong quay nên V=1; - kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ. Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc - kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng. tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2 - X: hệ số tải trọng hướng tâm - Y: hệ số tải trọng dọc trục Vì Fa=0 -> e=0 -> X=1, Y=0 QB  1.1.1553.1.1, 2  1863, 6 N QE  1.1.1244.1.1, 2  1492,8 N Vì QB>QE nên ta tính toán theo thông số tại B Cd  1863,6 3 798,912  17,3kN  C  17,6kN Tuổi thọ thật sự của ổ: m 3 C   17600  L     842,32 (triệu vòng)  1863, 6   QB  Đồng Điền Kha-1411676 47 Lh  L106  9615 (giờ) 60n Kiểm tra khả năng tải tĩnh: Q0 B  FrB  1,553kN  C0  11, 6kN Kết luận: ổ đã chọn thoả mãn các yêu cầu về lắp ghép và khả năng chịu tải trọng. 2. Tính toán ổ lăn trục II a. Chọn loại ổ lăn Đặc điểm làm việc: - Số vòng quay: n=407,82 (vòng/phút) - Thời gian làm việc: Lh= 9120 (giờ) - Đường kính ngõng trục:d=40 mm - Lực hướng tâm tổng hơp tại A và E: FrA=3728,82N; FrE=3728,82N - Phản lực dọc trục:Fa=0 Đối với trục trung gian của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh ta chọn sơ bộ loại ổ: chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ tuỳ động cỡ nhẹ kí hiệu 2208 (theo GOST 8338-75): Đường kính vòng trong:d=40 mm Đường kính vòng ngoài:D=80 mm Bề rộng ổ:B=18 mm Khả năng tải động:C=33,7 kN Khả năng tải tỉnh:C0=24 kN b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn Chọn cấp chính xác bình thường (cấp chính xác 0) Đồng Điền Kha-1411676 48 c. Kiểm tra khả năng tải của ổ Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức: Cd  Qm L Trong đó: Q: tải trọng động quy ước, kN L:tuổi thọ tính bằng triệu vòng L Lh 60n 9120.60.407,87   223,17 (triệu vòng) 106 106 m: bậc của đường cong mỏi khi thử ổ lăn, m=10/3 đối với ổ bi Xác định tải trọng động quy ước: theo 11.3 Q  ( XVFr  YFa )kt kd Ở đây: - Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN - V: hệ số kể đến vòng quay. Vì vòng trong quay nên V=1; - kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ. Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc - kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng. tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2 - X: hệ số tải trọng hướng tâm - Y: hệ số tải trọng dọc trục Vì Fa=0 -> e=0 -> X=1, Y=0 QA  1.1.3728,82.1.1, 2  4474,584 N QE  1.1.3728,82.1.1, 2  4474,584 N Ta tính toán theo thông số tại A Cd  4474,58410/3 223,16  22,7kN  C  33,7kN Đồng Điền Kha-1411676 49 Tuổi thọ thật sự của ổ: m 10/3 C   33700  L     4474,584   QA  Lh   837,38 (triệu vòng) L106  34221 (giờ)>>9120(giờ) nhưng không còn ổ 60n đũa phù hợp nên ta vẫn chọn ổ trên Kiểm tra khả năng tải tĩnh: Q0 A  X 0 FrA  Y0 FrA X 0  0,5; Y0  0, 22cot( )(  0) Q0 A  0,5FrA  1,9kN  C0  24kN Kết luận: ổ đã chọn thoả mãn các yêu cầu về lắp ghép và khả năng chịu tải trọng. 3. Tính toán ổ lăn trục III a. Chọn loại ổ lăn Đặc điểm làm việc: - Số vòng quay: n=146,17 (vòng/phút) - Thời gian làm việc: Lh= 9120 (giờ) - Đường kính ngõng trục:d=60 mm - Lực hướng tâm tổng hơp tại A và C: FrA=4414N; FrC=4999N - Phản lực dọc trục:Fa=0 Trên cơ sơ đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ: chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nhẹ kí hiệu 212 (theo GOST 8338-75): Đường kính vòng trong:d=60 mm Đường kính vòng ngoài:D=110 mm Đồng Điền Kha-1411676 50 Bề rộng ổ:B=22 mm Khả năng tải động:C=41,1 kN Khả năng tải tỉnh:C0=31,5 kN b. Chọn cấp chính xác cho ổ lăn Chọn cấp chính xác bình thường (cấp chính xác 0) c. Kiểm tra khả năng tải của ổ Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức: Cd  Qm L Trong đó: Q: tải trọng động quy ước, kN L:tuổi thọ tính bằng triệu vòng L Lh 60n 9120.60.146,17   80 (triệu vòng) 106 106 m: bậc của đường cong mỏi khi thử ổ lăn, m=3 đối với ổ bi Xác định tải trọng động quy ước: theo 11.3 Q  ( XVFr  YFa )kt kd Ở đây: - Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN - V: hệ số kể đến vòng quay. Vì vòng trong quay nên V=1; - kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ. Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc - kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng. tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2 - X: hệ số tải trọng hướng tâm - Y: hệ số tải trọng dọc trục Đồng Điền Kha-1411676 51 Vì Fa=0 -> e=0 -> X=1, Y=0 QA  1.1.4414.1.1, 2  5296,8 N QC  1.1.4999.1.1, 2  5998,8 N Vì QC>QA nên ta tính toán theo thông số tại B Cd  5998,8 3 80  25,9kN  C  41,1kN Kiểm tra khả năng tải tĩnh: Q0C  FrC  5kN  C0  31,5kN Kết luận: ổ đã chọn thoả mãn các yêu cầu về lắp ghép và khả năng chịu tải trọng. Đồng Điền Kha-1411676 52 PHẦN V KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC I. THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC 1. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp Chiều dày thân hộp:   0, 03a  3 a: khoảng cách trục lớn nhất, a=200mm   0, 03.200  3  9  6   9mm Chiều dày nắp hộp: 1  0,9  8,1 Chọn 1  8mm Gân tăng cứng: Chiều dày e  (0,8...1)  (7, 2...9)mm  e  8mm Chiều cao h<58mm, chọn h=50mm Độ dốc : 2o Đường kính: Bulông nền d1>0,04a+10=18, chọn d1=18mm Bulông cạnh ổ d2=(0,7…0,8)d 1=(12,6…14.4), chọn d2=14mm Bulông ghép bích nắp và thân: d3=(0,8…0,9)d 2=11,2…12,6mm Chọn d3=12mm Vít ghép nắp ổ: d4=(0,6…0,7)d 2=8,4…9,8 Chọn d4=10mm Đồng Điền Kha-1411676 53 Vít ghép nắp cửa thăm: d5=(0,5…0,6)d 2=7…8,4 Chọn d5=6mm Mặt bích ghép nắp và thân: Chiều dày bích thân hộp: S3 = (1,41,8)d3 = (1,41,8).12 = 16,821,6 Chọn S3 = 17 mm Chiều dài bích nắp hộp: S4 = (0,91)S3 = 15.317 Chọn S4=17mm Bề rộng bích nắp và thân: K3  K2–(35)mm K2: bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ K2 = E2+R2+(35)mm. E2  1,6d2 = 1,6.14 = 22,4 Chọn E2=22mm R2  1,3d2 = 1,3.14=18,2 Chọn R2=18mm Vậy: K2 = E2+R2+(35)mm = 22+18+(35) = 4345 mm Chọn K2 = 45 mm Suy ra: K3 = K2–(35)mm = 4042 mm Chọn K3 = 40 mm Xác định theo kích thước nắp ổ và tra bảng 18-2 : Khoảng cách từ tâm lỗ bulông cạnh ổ đến tâm ổ: C = D3/2 Nắp ổ của trục I, D = 62 mm : Đồng Điền Kha-1411676 54 D2 = 80 mm ; D3 = 106 mm ; Z = 4 ; C = 53 mm Nắp ổ trục II , D = 80 mm : D2 = 98 mm ; D3 = 124 mm ; Z = 6 ; C = 62 mm Nắp ổ trục III , D = 125 mm : D2 = 144 mm ; D3 = 169 mm ; Z = 6 ; C = 84,5 mm Mặt đế hộp (không có phần lồi): Chiều dày S1 = (1,3…1,5).d 1 = (1,3…1,5).18 = 23,4 … 27 mm Chọn S1 = 25mm. S2 = (1…1,1).d 1 =18 … 19,8 mm. Chọn S2 = 18 mm. Dd xác định theo đường kính dao khoét, lấy Dd = 19 mm Bề rộng mặt đế hộp: K1  3d1 = 3.18 = 54 mm q  K1+2 = 54+2.9 =72 mm. Khe hở giữa các chi tiết: Giữa bánh răng với thành trong hộp:   (1…1,2). = 9 … 10,8 mm. Chọn  = 9 mm Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: 1  (3…5) = 27…45 mm Chọn 1 = 35 mm. Giữa các mặt bên bánh răng với nhau:   . Chọn  = 10 mm. Số bulông nền: Z=(L+B0/(200…300) L,B: chiều dài và chiều rộng hộp: L~650mm, B~330mm Chọn Z=6 Đồng Điền Kha-1411676 55 2. Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp a. Bulông vòng Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc, trên nắp hộp có thiết kế bulông vòng. Chọn bulông vòng theo khối lượng hộp gaimr tốc và khoản cách giữa các trục. Với a1xa2=150x200, trọng lượng hộp giảm tốc khoản 300kg. Kích thước bulông vòng như sau: Loại răn M12. Một số kích thước cơ bảng: bảng 18.3a d1 = 54 ; d 2 = 30 ; d 3 = 12 ; d 4 = 30 ; d 5 = 17 ; b = 14. Bulông treo hộp giảm tốc theo sơ đồ 18.3a b. Chốt định vị Chốt định vị là một chi tiết đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau gia công cũng như khi lắp ghép. Ở đây ta dùng 2 chốt định vị hình trụ, có đường kính d = 6 mm; c = 1 mm; l = 46 mm; được lắp vào ổ theo kiểu lắp căng ( H7 ) k6 Đồng Điền Kha-1411676 56 c. Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp. trên nắp có lắp them nút thông hơi. Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18-5: A = 150 mm B = 100 mm A1 = 190 mm B1 = 140 mm C = 175 mm K = 120 mm R = 12 mm Vít M8 số lượng 4 cái Đồng Điền Kha-1411676 57 d. Nút thông hơi Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên> Để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp, ta dung nút thông hơi. Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm và có các thông số cụ thể như sau (dựa theo bảng 18.6): Ren: M27x2 B = 15 mm C = 30 mm D = 15 mm E = 36 mm F = 32 mm G = 6 mm H = 4 mm I = 18 mm J = 8 mm K = 6 mm L = 22 mm M = 36 mm N = 56 mm O = 15 mm e. Nút tháo dầu Sau môt thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn và hạt mài), hoặc bị biến chất, do đócần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu. Chọn kết cấu nút tháo dầu trụ, kích thước tra trong bảng 18.7: Ren M27x2 B = 18 mm Đồng Điền Kha-1411676 f = 4 mm 58 L = 34 mm C= 12 mm D = 31.2 mm f. Que thăm dầu Khi làm việc bánh răng ngâm trong dầu theo điều kiện bôi trơn. Để kiểm tra chiều cao mức dầu trong hộp, ta dung que thăm dầu. Chọn kiểu que thăm dầu như hình 18.11c. Kích thước que thăm dầu được tra theo hình: Đồng Điền Kha-1411676 59 g. Bôi trơn hộp giảm tốc Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc. Phương pháp bôi trơn trong hộp giảm tốc: ta dung phương pháp bôi trơn ngâm dầu. Mức dầu tối thiểu đươọc chọn sao cho dầu ngập chân răng của bánh răng bị động cấp nhanh và mức dầu cao nhất không quá 1/6 đường kính bánh răng bị động cấp nhanh tính từ đỉnh răng trở lên Dầu bôi trơn hộp giảm tốc: trước hết ta cần chọn độ nhớt của dầu để bôi trơn cho hộp giảm tốc. Theo bảng 18.11, với đặc tính làm việc va đập nhẹ, vận tốc vòng lớn nhất v1=5m/s,  b max  850MPa , chọn độ nhớ dầu 57 . 8 Từ đó tra bảng tra bảng 18.13 chọn loại dầu bôi trơn: dầu tuabin 57 Đối với các ổ lăn bôi trơn định kí bằng mỡ. II. LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI 1. Chọn cấp chính xác chế tạo - Cấp chính xác của bánh răng: 8 - Cấp chính xác của ổ lăn: 0 2. Chọn kiểu lắp Đối với then, bánh răng ta chọn kiểu lắp H7/k6; Đối với vòng trong các ổ lăn ta chọn kiểu lắp k6. Đồng Điền Kha-1411676 60 3. Bảng thống kê các kiểu lắp, trị số của sai lệch giới hạn và dung sai các kiểu lắp Bảng dung sai lắp bánh răng, ổ lăn, bạc lót và phớt chắn dầu Kiểu lắp Trị số sai lệch (μm) Dung sai ((μm) Đĩa xích lắp trên trục III H7/k6 0…+21/+2…+15 -15…19 Bánh răng chủ động lắp trên trục I H7/k6 0…+25/+2…+18 -18…23 Bánh răng bị động lắp trên trục II H7/k6 0…+30/+2…+21 -21…28 Bánh răng chủ động lắp trên trục II H7/k6 0…+30/+2…+21 -21…28 Bánh răng bị động lắp trên trục III H7/k6 0…+30/+2…+21 -21…28 Khớp nói lắp ở đầu trục I H7/k6 0…+21/+2…+15 -15…19 Vòng trong ổ lăn lắp trên trục I k6 +2…+18 +2…+18 Vòng trong ổ lăn lắp trên trục II k6 +2…+21 +2…+21 Vòng trong ổ lăn lắp trên trục III k6 +2…+21 +2…+21 Vòng ngoài ổ lăn trục I lắp trên vỏ H7 +0…+30 +0…+30 Vòng ngoài ổ lăn trục II lắp trên vỏ H7 +0…+35 +0…+35 Vòng ngoài ổ lăn trục III lắp trên vỏ H7 +0…+40 +0…+40 Nắp ổ lăn trục I lắp với vỏ H7 Nắp ổ lăn trục II lắp với vỏ H7 Nắp ổ lăn trục III lắp với vỏ H7 Mối ghép Bạc lót nắp lên trục D11/k6 Phớt chặn dầu lắp trên trục D11/k6 Đồng Điền Kha-1411676 61 Bảng dung sai lắp ghép then Kích thước tiết diện then Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Trên trục b.h P9 6.6 -0,042 10.8 -0,051 14.9 -0,061 18.11 -0,061 Đồng Điền Kha-1411676 Trên bạc D10 +0,078 +0,030 +0,098 +0,040 +0,012 +0,050 +0,012 +0,050 Chiều sâu rãnh then Sai lệch giới hạn trên trục t1 Sai lệch giới hạn trên bạc 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 62