ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY : HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG CÔN TRỤ 2 CẤP (đề 2 )

LỜI NÓI ĐẦU 4 PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 5 I.CHỌN ĐỘNG CƠ 5 1.XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐẶT TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ 5 2.XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỒNG BỘ CỦA ĐỘNG CƠ 6 II. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7 1.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 7 2.BẢNG SỐ LIỆU TÍNH ĐƯỢC 9 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 10 I.BỘ TRUYỀN XÍCH 10 1.CHỌN LOẠI XÍCH 10 2.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BỘ TRUYỀN XÍCH 10 3.Tính kiểm nghiệm xích theo độ bền mòn : 12 4. Tính các đường kính đĩa xích : 12 5 . Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích: 13 6 . Tính lực tác dụng : 14 II.TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC 14 1.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH 14 2.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM 22 PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC 28 I.CHỌN VẬT LIỆU 28 II.THIẾT KẾ TRỤC 28 1.TÍNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 28 2.XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC 29 3.XÁC ĐỊNH LỰC VÀ SƠ ĐỒ ĐẶT LỰC 32 4.XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CHÍNH XÁC VÀ CHIỀU DÀI CÁC ĐOẠN TRỤC 33 III.TÍNH MỐI GHÉP THEN 40 1.TRỤC 1 40 2.TRỤC 2 41 3.TRỤC 3 42 IV.TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI 42 V.TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN TĨNH 45 VI.NỐI TRỤC ĐÀN HỒI 46 PHẦN 4 : CHỌN VÀ TÍNH TOÁN Ổ LĂN 49 I.TÍNH Ổ THEO TRỤC 1 49 1.CHỌN LOẠI Ổ LĂN 49 2.CHỌN KÍCH THƯỚC Ổ LĂN 49 II.TÍNH Ổ THEO TRỤC 2 53 1.CHỌN LOẠI Ổ LĂN 53 2.CHỌN KÍCH THƯỚC Ổ LĂN 53 III.TÍNH Ổ THEO TRỤC 3 57 1.CHỌN LOẠI Ổ LĂN 57 2.CHỌN KÍCH THƯỚC Ổ LĂN 57 PHẦN 5: KẾT CẤU VỎ HỘP 60 I.VỎ HỘP 60 1.TÍNH KẾT CẤU CỦA VỎ HỘP 60 2.KẾT CẤU BÁNH RĂNG 60 3.KẾT CẤU NẮP Ổ 60 II.MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 62 1.CỬA THĂM 62 2.NÚT THÔNG HƠI 63 3.NÚT THÁO DẦU 64 4.KIỂM TRA MỨC DẦU 64 5.CHỐT ĐỊNH VỊ 65 6.ỐNG LÓT VÀ NẮP Ổ 65 7.BU LÔNG VÒNG 66 PHẦN 6: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 67 I.BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC 67 II.BÔI TRƠN NGOÀI HỘP 67 PHẦN 7: XÁC ĐỊNH VÀ CHỌN CÁC KIỂU LẮP 68

CHỌN ĐỘNG CƠ

1.XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐẶT TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ

• Công suất trên trục công tác

• Hiệu suất hệ dẫn động η :

Theo sơ đồ đề bài thì : η = η 3 ol η brt η brc η k η 2 x η 2 ot

Trong đó, η ol là hiệu suất của một cặp ổ lăn, η brt là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ, η brc là hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn, η k là hiệu suất của khớp nối, η x là hiệu suất của bộ truyền xích, và η ot là hiệu suất của một cặp ổ trượt.

Tra bảng 2.3[1]-tr19 ta có: η ol = 0,99; η brt = 0,97; η brc = 0,96;η k = 1; η x= 0,93; η o t = 0,99

• Hệ số tải trọng tương đương : β 2

• Công suất yêu cầu: P yc = P ct η β = 6.0,863 0,77 = 6,7 = 6,7 (KW)

2.XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỒNG BỘ CỦA ĐỘNG CƠ

• Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là Usb Theo bảng

2.4[1]-tr21, truyền động bánh răng côn trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động xích (bộ truyền ngoài)

• Số vòng quay của trục máy công tác: n ct = 60000 π D v = 3,14.400 60000.1 = 47, 77 (vg/ph)

Trong đó : v = 1 m/s là vận tốc xích tải

D = 400 mm là đường kính tang

• Số vòng quay sơ bộ của động cơ : n sbdc = n ct u sb = 47,77.3033,1 (vg/ph)

-chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là 2100 vg/ph

• Động cơ được chọn phải thỏa mãn : P > P , n ≈ n và T k >k(hệ số quá tải)

• Theo bảng phụ lục P1.3[1]-tr229 với: Pyc = 6,7 kw, nsb = 1400vg/ph, k 1

T =1,4 ta chọn được kiểu động cơ là 4A132S4Y3 có các thông số kĩ thuật như sau : Pđc = 7,5 KW; nđc = 1455 vg/ph; k dn

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

• Chọn sơ bộ : Ux = 3 => Uh = ch 30,52 3 10,17 x

Trong đó U1 là tỉ số truyền cấp nhanh, U2 là tỉ số truyền cấp chậm

• Ta chọn U1 và U2 như sau:

-Cần phân phối tỉ số truyền là Uh = 10,17 Chọn Kbe = 0,3;ψ bd2 = 1,05;

-Tra theo đồ thị 3.21[1]-tr45 ta xác định được U1 = 3,50 =>U2 = 2,9

3,5.2,9 = 3 1.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

1.1.CÔNG SUẤT TRÊN CÁC TRỤC

1.2.VẬN TỐC QUAY TRÊN CÁC TRỤC

- Vận tốc trên trục 1: 1 dc k n n

= - Vận tốc trên trục công tác: 3 143 47,77( / ) ct 3 x vg ph n n

= 1.3.MÔ MEN TRÊN CÁC TRỤC

- Mô men trên trục động cơ:

-Mô men trên trục công tác:

2.BẢNG SỐ LIỆU TÍNH ĐƯỢC

Th\số Động cơ 1 2 3 Công tác

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

BỘ TRUYỀN XÍCH

Các số liệu đã có:

+ Công suất bộ truyền : P = P3/2 = 6,5/2 kW + Mômen xoắn trên trục dẫn : T = T3 /2= 434090 /2 Nmm + VËn tèc : n = n 3 = 143v/ph

Do tải trọng nhỏ , vận tốc thấp ( n = 143 v/ph) ⇒ chọn xích con lăn

2.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BỘ TRUYỀN XÍCH

2.1 CHỌN SỐ RĂNG CÁC ĐĨA XÍCH

Theo bảng 5.4 [1]/80, lấy tròn Z1 theo số lẻ ⇒ chọn Z1 = 23

Suy ra số răng đĩa lớn : Z2 = uZ1 = 3.23 = 69

Lấy tròn theo số lẻ : Z2 = 69

2.2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN :

-Theo công thức 12-22[3]/15 ta có công suất tính toán là: tt z n x

Pt,P,[P]: công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép

Kz : Hệ số số răng : với Z01 = 25 ⇒ Kz = Z01/Z1 = 25/23 = 1,09

Kn : Hệ số số vòng quay : n = 91 v/ph ⇒ n01 = 200 v/ph

Kx : Hệ số xét đến số dãy xích ⇒ Chọn xích con lăn 1 dãy ⇒ Kx = 1

K= Kđ.Ko.Kđc.Ka.Kbt.Kc

Kđ : Hệ số tải trọng động : Bộ truyền làm việc êm ⇒ K đ = 1

Ko : Hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền : nghiêng góc 30° ⇒ K o = 1

Kđc : Hệ số xét đến sự điều chỉnh lực căng xích : Có thể điều chỉnh được ⇒

K a : Hệ số xét đến chiều dài xích : Chọn a = 40p ⇒ Ka = 1

Kbt : Hệ số xét đến ảnh hưởng của bôi trơn : Bộ truyền làm việc trong môi trường có bụi , bôi trơn nhỏ giọt ⇒ Kbt = 1

Kc : Hệ số xét đến chế độ làm việc : Làm việc 2 ca ⇒ Kc = 1,25 Suy ra :

Theo bảng 5.5[1]/83, với n 01 = 200 v/ph , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 25,4 mm [P] = 11kW Thoả mãn điều kiện bền mòn : Pt≤[P]

2.3 XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH TRỤC a :

Tính số mắt xích theo công thức 5.12[1]/85 : x = ( )

= 127,30 Lấy số mắt xích chẵn : x = 128

Tính lại khoảng cách trục a theo công thức 5.13[1]/85 a =    ( )   ( )     ( )     

= 1024 mm Để xích không chịu lực căng quá lớn, nên giảm a đi một lượng bằng:

Do đó khoảng cách trục thực tê : a = 1024 - 3 = 1021 mm

* Số lần va đập của xích được tính theo công thức 5.14[1]/85 i = Z n 1 1

15.128 = 2 < [i] = 30 (Theo bảng5.9[1]/85 ) 3.TÍNH KIỂM NGHIỆM XÍCH THEO ĐỘ BỀN MÒN :

Theo bảng5.2[1]/78 , với xích con lăn 1 dãy, bước xích p = 25,4 mm, ta tra được:

Tải trọng phá hủy của hệ thống là 56,7 kN, trong khi khối lượng của 1 mét xích đạt 2,6 kg Với chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy ước tính khoảng 150% so với tải trọng danh nghĩa.

Vận tốc vòng của xích: v = =

Lực căng do lực li tâm sinh ra : F v = qv 2 = 2,6.1,39 2 = 6,95N

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra là Fo = 9,81k f, với k f = 4 Hệ số phụ thuộc vào độ võng f, do bộ truyền được bố trí nghiêng góc 30°.

Theo bảng5.10[1]/86 , với n 01 = 200 v/ph ⇒ Chọn [s] = 8,2

Suy ra : s ≥ [s] ⇒ Bộ truyền đủ bền

4 TÍNH CÁC ĐƯỜNG KÍNH ĐĨA XÍCH :

- Đường kính vòng chia các đĩa xích được tính theo công thức 5.17[1]/86 : d 1 =   π  ÷

- Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích : d a1 = π

- Đường kính vòng chân răng đĩa xích : d f = d-2r

Với r = 0,5025d l +0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 d l = 15,88 mm: Đường kính của con lăn

5 KIỂM NGHIỆM THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC RĂNG ĐĨA XÍCH:

Răng đĩa xích được kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức 5.18[1]/86 : σ H = r ( t ® v® ) ® k FK +F E

Để xác định ứng suất tiếp cho phép [σ H], ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 đã được tôi cải thiện, với giá trị đạt HB210 Theo bảng 5.11, ta có [σ H] = 600 MPa Hệ số k r được tính toán dựa trên ảnh hưởng của số răng, với Z1 = 23 dẫn đến k r = 0,42 và Z2 = 69 cho k r = 0,2.

A = 180 mm 2 : Diện tích chiếu của bản lề : Tra bảng5.12[1]/86 với p = 25,4mm

K đ : Hệ số tải trọng động : K đ = 1,3 - Bộ truyền chịu va đập vừa

E = (E + E2E E1 1 2 2) thể hiện môđun đàn hồi tương đương, trong đó E1 và E2 lần lượt là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa Do đó, việc chọn vật liệu cho con lăn và đĩa xích nên được thực hiện bằng thép.

E = 2,1.10 5 MPa k đ : Hệ số phân bố tải trọng không đều trong các dãy xích

⇒ Chọn xích 1 dãy nên k đ = 1

F vđ : Lực va đập trên m = 1 dãy xích :

Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức F r = k x F t, trong đó k x là hệ số xét đến trọng lượng xích Đối với bộ truyền đặt nghiêng góc nhỏ hơn 40°, hệ số này có giá trị k x = 1,15.

TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

1.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH

- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241 285, σ b1 = 850 MPa, σ ch1 = 580 MPa

- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192 240, σ b2 = 750 MPa, σ ch2 = 450 MPa

1.2.XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP

Theo bảng 6.2[1]/94, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 150 350 : σ°Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 σ° Flim = 1,8HB ; SF = 1,75

Chọn độ rắn bánh chủ động (bánh nhỏ) HB1 = 245 và bánh bị động (bánh lớn) HB2 = 230, ta tính được σ° Hlim1 = 2HB1 + 70 = 560 MPa và σ° Flim 1 = 1,8HB1 = 441 MPa Tương tự, σ° Hlim2 = 2HB2 + 70 = 530 MPa và σ° Flim 2 = 1,8HB2 = 414 MPa.

Theo công thức 6.5[1]/93 : NHO = 30 H 2,4 HB : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

⇒ NHO2 = 30 H 2,4 HB2 = 30.230 2,4 = 1,39.10 7 Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương được tính theo công thức 6.7[1]/93 :

Do đó hệ số tuổi thọ KHL2= 1

Suy ra : NHE1 > NHO1 ⇒ KHL1 = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép :

Trong đó : ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1

⇒ Theo công thức 6.1a[1]/93, định sơ bộ :

1,1 = 481,4 MPa Bộ truyền dùng răng thẳng ⇒ Chọn [σ H ] = min([σ H1 ],[σ H2 ]) = min (509;481,8) 481,8 MPa

 Ứng suất uốn cho phép:

Theo công thức 6.7 [1]/93,ta có : NFE 6 i i i max i

Suy ra : NFE1 > NFO1⇒ KFL1 = 1

Theo công thức 6.2b [1]/93 : Bộ truyền quay 1 chiều : [σ F ] = σ° Flim KFC.KFL/SF

Với KFC : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều ⇒ KFC = 1

 Ứng suất uốn cho phép khi quá tải

[σ H ]max = 2,8σ CH2 = 2,8.450 = 1260 MPa [σ F1 ]max = 0,8σ CH1 = 0,8.580 = 464 MPa [σF2]max = 0,8σCH2 = 0,8.450 = 360 MPa

1.3.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN

 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài:

(1-K )K u[ ]2 Trong đó : + KR : Hệ số phụ thuộc vật liệu, loại răng : KR = 0,5Kđ

Kđ : Hệ số phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng làm bằng thép

Hệ số chiều rộng vành răng Kbe được chọn là 0,25, trong khi hệ số KH β xem xét sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.

Với bánh răng côn , có be be

+ T1 = 47717,18 Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ động

 Xác định các thông số ăn khớp:

-Số răng bánh nhỏ: 1 2 2

= = + + e e d R u tra bảng 6.22[1]/112=>Z1p Với HB