Vấn đề giải pháp kỹ thuật đối với cá nhân, tổ chức là vô cùng quan trọng. Đặc biệt người thiết kế cần thực hiện đúng những quy định và cân nhắc để giải quyết các vấn đề sau đây:Thực hiện đúng nhiệm vụ thiết kế. Các số liệu kỹ thuật phải được tuân thủ triệt để. Trong quá trình thực hiện nếu nười thiết kế có những đề xuất góp phần hoàn thiện từng phần hoặc toàn bộ nội dung và nhiệm vụ thiết kế thì điều đó cần được sự thỏa thuận của bên đặt hàng
CHỌN ĐỘNG CƠ
T ÍNH CÔNG SUẤT YÊU CẦU CỦA ĐỘNG CƠ
- Công suất làm việc (tính trên trục công tác):
- Công suất yêu cầu của động cơ:
S Ố VÒNG QUAY SƠ BỘ CỦA ĐỘNG CƠ
- Tỷ số truyền sơ bộ u 𝑠𝑏 = u đ u ℎ ( chọn u đ = 3; u ℎ = 4 theo bảng 2.2 trang 28, 29)
- Số vòng quay của trục làm việc n 𝑙𝑣 = 60.10
- Số vòng quay sơ bộ n 𝑠𝑏 = n 𝑙𝑣 u 𝑠𝑏 = 744,84 (v/ph)
- Chọn động cơ: 4A160S8Y3 có: 2p = 8; n đb = 750 vg/ph
- Kiểm tra điều kiện quá tải của động cơ
P đ𝑐 = 7,5 (KW) > P 𝑦𝑐 = 7,2 (kw) + Momen xoắn cần thiết:
730 = 85034,24 (N.mm) + Mômen quá tải xuất hiện trên trục động cơ khi hệ thống làm việc
730 = 98116,44 (N.mm) + Momen cực đại trên trục của động cơ
Vậy động cơ đã chọn làm việc được
P HÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
- Theo bảng 2.2 (trang 28, 29) hướng dẫn đồ án chi tiết máy Chọn tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai: u đ = 3
- Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động u ℎệ = 𝑛 đ𝑐 n 𝑙𝑣 = 730
Tỷ số truyền của hộp giảm tốc u ℎ = 11,76
T ÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC
- Công suất trên trục làm việc
- Công suất thực được sử dụng của động cơ: P đ𝑐 = P 1
- Số vòng quay trên các trục n đ𝑐 = 730 (v/ph) n 1 = n đ𝑐 u đ = 730
Số vòng qua trên trục làm việc n 𝑙𝑣 = n 2 = 62,07 (v/ph)
- Momen xoắn trên các trục
Trục Thông số Động cơ I II Làm việc
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI
C HỌN LOẠI ĐAI
Dựa vào đặc tính làm việc va đập vừa với vận tốc nhỏ ta chọn đai làm bằng chất liệu đai vải cao su
X ÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SƠ BỘ CỦA BỘ TRUYỀN
Đường kính bánh đai nhỏ chọn: 𝑑 1 = 200 mm (theo dãy số tiêu chuẩn) Đường kính bánh đai lớn
Chọn 𝑑 2 = 630 mm (theo dãy số tiêu chuẩn)
Tỷ số truyền thực tế:
Sai lệch tỉ số truyền:
K HOẢNG CÁCH TRỤC VÀ CHIỀU DÀI ĐAI
4.1245 = 3830,22 𝑚𝑚 Tăng dây đai 1 lương l = 169,77 mm để dễ nối đai Vậy chiều dài đai là L= 4 m ٠Nghiệm đai về tuổi thọ
4 = 1,91 < 5 đảm bảo độ bền của đai
Thoả mãn điều kiện góc ôm.
X ÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN ĐAI
٠ Diện tích tiết diện đai dẹt đước xác định từ chỉ tiêu về khả năng kéo của đai:
[𝜎 𝐹 ] 𝛿 Trong đó 𝛿 là chiều dày đai Với đai vải cao su
Theo bảng 3.1 hướng dẫn đồ án chi tiết máy ta chọn 𝛿 = 5 z = 4
7,64 = 981,68 𝑁 ٠theo bảng 3.8_ hướng dẫn đồ án chi tiết máy ta có :Hệ số tải động 𝐾 đ = 1,1 ٠Ứng suất có ích cho phép [𝛿 𝐹 ] xác định theo công thức:
+ Ứng suất cho phép xác định bằng thực nghiệm [𝛿 𝐹 ] 0 = 𝐾 1 − 𝐾 2 𝛿
+ Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài là: 25 ° Ứng suất căng ban đầu
Theo bảng 3.9_ hướng dẫn đồ án chi tiết máy ta chọn 𝐾 1 = 2,5; 𝐾 2 = 10
200 = 2,11 (𝑀𝑃𝑎) + Hệ số kể đến ảnh hưởng đến góc ôm:
+ Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc góc:
𝐶 𝑣 = 1 − 𝐾 𝑣 (0,01𝑣 2 − 1) = 1 − 0,04(0,01 7,64 2 − 1) = 1,01 + Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền:𝐶 0 = 1
5.2 = 107,98 𝑚𝑚 Chọn b = 112 mm theo tiêu chuẩn
T ÍNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC
+Lực tác dụng lên trục:
Ta có các thông số kĩ thuật chính của bộ truyền đai thang như trong bảng:
Thông số Kí hiệu Giá trị
Loại đai: Đai dẹt vải cao su A Đường kính bánh nhỏ d1 200 mm Đường kính bánh lớn d2 630 mm
Chiều dài dây đai L 4000 mm
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC
C HỌN VẬT LIỆU
- Bánh nhỏ:Thép 45 tôi cải thiện σb = 850(MPa) ; σch = 580(MPa) chọn HB%5
- Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện σb = 850(MPa) ; σch = 580(MPa) chọn HB$5.
X ÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP
Bánh nhỏ σ 0 Hlim = 2HB+70=2.255+70X0 (MPa)
NHE > NHO => lấy NHE = NHO
1,1 R7,27 (MPa) Bánh lớn σ 0 Hlim = 2HB+70=2.245+70V0(MPa)
NHE > NHO => lấy NHE = NHO
- Ứng suất uốn cho phép : [σF] = σ 0 Flim.KFC.KFL
SF + Bánh nhỏ: σ 0 Flim=1,8HB=1,8.255E9(MPa)
NFE > NFO => lấy NFE = NFO
1,75&2,29 (MPa) + Bánh lớn: σ 0 Flim=1,8HB=1,8.245 = 441 (MPa)
NFE > NFO => lấy NFE = NFO
C ÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ TRUYỀN
- Khoảng cách trục sơ bộ: 𝑎 𝑤 aw =
Trong đó: Ka - Hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng và loại răng
Tra bảng 6.5 thiết kế dẫn động cơ khí tập 1 được Ka = 43 MPa 1/3
Uh - Là tỉ số truyền của cặp bánh răng Uh = 3,92
T1 - Là mô men xoắn trên trục I ( trục chủ động)
Hệ số KHβ là yếu tố quan trọng trong tính toán tiếp xúc của vành răng, phụ thuộc vào vị trí bánh răng đối với ổ và hệ số ψbd Theo công thức ψbd = 0,53 ψba (Uh + 1), hệ số KHβ được tính toán dựa trên mối quan hệ giữa vị trí bánh răng và hệ số ψba, từ đó giúp đánh giá sự phân bố tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Tra bảng 6.6 thiết kế dẫn động cơ khí tập 1 ta chọn ψba = 0.4 ψbd = 0,53 0,4 (3,92 + 1) = 1,049
Tra bảng 6.7 và nội suy ta được KHβ = 1,06
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
4 Xác định thông số ăn khớp
Z1 = 2.aw.cosβ mn.(Uh + 1) = 2.175.cos (11)
- Tỷ số truyền thực tế:
K IỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN TIẾP XÚC
Trong đó: ZM – Là hệ số kể đến cơ tính của vật liệu làm bánh răng ta có ZM = 234 MPa 1/3
ZH – Là hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Tra bảng 6.12 thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, ta có ZH =1,74 bw Là chiều rộng vành răng: bw = ψba aw = (0,3 ÷0,5) 175
- Zε Là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.
K IỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN UỐN
σF1 = 2.T1.KF.Yβ.Yε.YF1 bw.dw1.mn
KFβ = 1,124 ( nội suy bảng 5.5 hướng dẫn đồ án chi tiết máy)
KFα = 1,12 ( nội suy bảng 5.13 hướng dẫn đồ án chi tiết máy)
=> Bánh răng 1 thỏa mãn điều kiện bền uốn
Bánh răng 2 thỏa mãn điều kiện bền uốn.
K IỂM NGHIỆM RĂNG VỀ QUÁ TẢI
- Kiểm nghiệm quá tải về ứng suất tiếp xúc
17 σHmax = σH K qt = 503,36 √1,4 = 595,58 (MPa) [σH]max =2,8σch = 2,8.580 = 1624 (MPa)
Có: σHmax = 595,58 MPa < [σH]max = 1624 MPa
- Kiểm nghiệm quá tải về ứng suất uốn σF1max = σF1 K qt = 116,68 √1,4 = 138,05 (MPa) [σF]max =0,8σch = 0,8.580 = 464 (MPa)
Có: σF1max 8,05 MPa < [σF1]max = 464 MPa
Có: σF2max = σF2 K qt = 111,78 √1,4 = 132,25 MPa [σF2]max =0,8σch = 464 MPa
Có: σF2max = 132,25 MPa < [σF2]max = 464 MPa
=> Thỏa mãn điều kiện quá tải về ứng suất uốn
Bảng thông số bộ truyền
Số răng Z1 = 28 (răng) Z2 = 110 (răng) Đường kính vòng chia d1 = 71,3 (mm) d2 = 280,14 (mm) Đường kính vòng đỉnh da1 = 76,3 (mm) da2 = 285,14 (mm) Đường kính vòng đáy df1 = 66,3 (mm) df2 = 275,14 (mm) Đường kính lăn dw1 = 71 (mm) dw2 = 279,03 (mm) Đường kính cơ sở db1 = 67 (mm) db2 = 263,24 (mm)
Hệ số trùng khớp ngang 𝛼a1 = 29,14 0
Chiều rộng răng bw = 70 (mm)
Khoảng cách trục aw = 175 (mm)
THIẾT KẾ TRỤC
Đ ƯỜNG KÍNH SƠ BỘ
+ 𝑇 𝑖 : momen xoắn trục (đã tính ở chương 1)
C ÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC
T RỤC I
Theo bảng 7.1 – hướng dẫn đồ án chi tiết máy: chọn b0= 29mm Chiều dài mayơ : lm13=(1,2÷1,5).d = 69 mm
= 0,5 (69+29) + 12 + 16 ( tra bảng 7.2 hướng dẫn đồ án chi tiết máy) = 77 mm
Chọn d theo tiêu chuẩn là 35 mm
Do có thêm then nên cần thêm 4% = 33,904 mm
Chọn d theo tiêu chuẩn = 35 mm
Do có thêm then nên cần thêm 4% = 38,41 mm
Chọn d tiêu chuẩn là 40 mm
Dựa vào biểu đồ nội lực ta thấy vị trí lắp bánh răng là nguy hiểm nhất
Chọn then theo bảng 7.10b : bmm , h = 11 mm , t1 =5,5mm
2.11584,41= 11,5 Dùng phương pháp tiện nội suy bảng 7.5 kx = 1,09
Tôi cao tần , nội suy bảng 7.5 ky = 1,6
Tra bảng 10.7 – thiết kế dẫn động cơ khí tập 1
Thảo mãn điều kiện bền
T RỤC II
𝑙 23 = 77 𝑚𝑚 , 𝑙 22 = 71 𝑚𝑚 , 𝑙 21 = 142 𝑚𝑚 (đã tính ở trục I) Mặt xoz:
Do có thêm then nên cần thêm 4% = 34,72 mm
Chọn d theo tiêu chuẩn = 35 mm
Do có thêm then nên cần thêm 4% = 50 mm
Dựa vào biểu đồ nội lực ta thấy vị trí lắp bánh răng là nguy hiểm nhất
Chọn then theo bảng 7.10b : b mm , h = 12 mm , t1 =7 mm
2.24501,55 = 5,4 Dùng phương pháp tiện nội suy bảng 7.5 kx = 1,09
Tôi cao tần , nội suy bảng 7.5 ky = 1,6
Tra bảng 10.7 – thiết kế dẫn động cơ khí tập 1
Thảo mãn điều kiện bền
TÍNH CHỌN Ổ LĂN
T RỤC I
Có: 𝐹𝑟 𝐷 > 𝐹𝑟 𝐵 ⇒ Tính theo vị trí D
Do có lực dọc trục nên chọn ổ bi đỡ chặn
Cấp chính xác 0 Độ đảo hướng tâm (𝜇 𝑚) = 20
10 6 = 175,2 (triệu vòng) Tải trọng quy ước:
- X: là hệ số tải trọng hướng tâm: X=1 ,
- V: là hệ số kể đến vòng nào quay (vòng trong quay ) nên V=1
- Kt: là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, trong nhiệt độ làm việc của ổ ta chọn được k t 1vì (nhiệt độ ≤100 0 C ),
-Kđ: hệ số kể đến đặc tính tải trọng,kđ=1,1 (va đập vừa)
T RỤC II
Có: 𝐹𝑟 𝐸 > 𝐹𝑟 𝐺 ⇒ Tính theo vị trí E
Vì có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn
Cấp chính xác 0 Độ đảo hướng tâm (𝜇𝑚) = 0,2
10 6 = 44,49 (triệu vòng) + Tải trọng quy ước:
T HÔNG SỐ Ổ TRÊN CÁC TRỤC
Thông số Trục I Trục II
Loại ổ Cỡ nhẹ hẹp 36207 Cỡ nhẹ hẹp 36208 d (mm) 35 40
THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ
T ÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP
6.1.1 Tính kết cấu của vỏ hộp
Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX 15-32
Chọn phương pháp rèn để chế tạo bánh răng vật liệu thép C45
Vật liệu GX 15-32 chế tạo bằng phương pháp đúc
Bảng ghi kích thước các phẩn tử cấu tạo nên nắp hộp:
Tên gọi Biểu thức tính toán Kết quả
Chiều cao gân ℎ ≤ 5 𝛿 = 5.8 = 40 40 Độ dốc Khoảng 2 độ Đường kính
Bulong ghép mặt bích và thân d3
Mặt bích ghép nắp và thân hộp
Chiều dày bạc thân hộp S3
Chiều dày bích năó hộp S4
Bề rộng bích năp hộp và thân K3
K2 = 56mm K3 = 52mm Mặt đế Chiều dày khi không có phần lồi
Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q
Khe hở giữa các chi tiết
Giữa bánh răng và thân trong hộp
Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy D1 = (3~5)𝛿 = (3~5) 9
Giữa các mặt bên các bánh răng với nhau
M ỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC
6.2.1 Cửa thăm Để quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp trên đỉnh hộp có lắp cửa thăm Dựa vàp bảng 18.5 ta chọn kích thước cửa thăm
Khi làm việc nhiệt dộ trong hộp tăng lên , để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi thường đặt ở trên cửa thăm ở vị trí cao nhất của nắp hộp
Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn hoặc bị biến chất, do đó phải thay dầu mới Để thay dầu cũ ở đấy hộp, phải có lỗ tháo dầu lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu.
6.2.4 Que thăm dầu Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng qua thăm dầu có kích thước như sau
Mặt ghép giữa nắp và then nằm trong măt phẳng chứa đường tâm các trục lỗ trục ở trên nắ và thân hộp được gia công đồng thời để đảm bảo tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép , ta dùng 2 chốt định vị nhờ chốt định vị khi xiết bulong khong làm biến dang vòng ngoài của ổ ta chọn chốt định vị hình côn với các kích thước d= 3 mm , c= 0.5mm , l=6~60mm
6.2.6 Vòng móc Độ dày vòng móc: (2÷3) 𝛿 = 16÷24
Chọn độ dày vòng móc bằng 24 mm Đường kính lỗ 27 mm
Do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v< 12m/s nên ta chọn phương pháo bôi trơn ngâm dầu với vận tốc vòng của bánh răng trụ răng nghiêng v 0.83 m/s độ nhớt của dầu ứng với 100°𝐶
Ra chọn loại dầu bôi trơn trên AK-15 có độ nhớt là 20 contistoc
Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc
Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị che đậy hay bị bụi bám vào nên ta chọn bôi trơn định kỳ bằng mỡ
B ẢNG DUNG SAI LẮP GHEP
Trục Vị trí lắp Kiểu lắp Lỗ Trục
Vòng ngoài của ổ và vỏ ϕ72H7 ϕ72 0 +0,03 ϕ72 0 +0,002
Trục và vòng chắn dầu ϕ35D8 k6 ϕ35 +0,080 +0,119 ϕ35 +0,002 +0,018
Trục và vòng chắn dầu ϕ40D8 k6 ϕ40 +0,100 +0,146 ϕ40 +0,002 +0,021
