XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
CHỌN ĐỘNG CƠ
1.1.1 Ch n hiêu su t c a h th ng ọ ấ ủ ệ ố :
Hiệu suất truyền động: η= ηđ η br 2 ηOL 4 ηNT = 0,96.0,97 2 0,99 4 1=0.868
Với: ηNT = 1: hiệu suất nối trục đàn hồi η br = 0,97: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
ol 0,99 : hiệu suất ổ lăn. ηđ = 0,96 : hiệu suất bộ truyền đai dẹt.
1.1.2 Tính công suất cần thiết :
Công suất cần thiết: P ct = = = 6.35 kW
1.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ :
Số vòng quay trên trục công tác: n lv p (vòng/phút)
Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống: uSB = uđ.uh = 2.10 = 20
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb = nlv.usb = 70.20 = 1400
Tra bảng P1.1 trang 237 tài liệu (*) ta chọn: Động cơ 4A132S4Y3 có Pđc = 7.5 kW nđc = 1455 (v/ph)
PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
Chọn tỉ số truyền bộ truyền đai uđ = 2
Vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc uh = 10,78:
Vì hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục nên u1 = u2 = = = 3.22
BẢNG ĐẶC TRỊ
1.3.1 Phân ph i công su t trên các tr c ố ấ ụ :
1.3.2 Tính toán s vòng quay trên các tr c ố ụ :
1.3.3 Tính toán moomen xo n trên các tr c ắ ụ :
Thông số Động cơ I II III
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
THIẾT KẾ BỘ ĐAI DẸT
2.1.1 Ch n đai d t ọ ẹ : chọn đai vải cao su
d 1 = 5,2…6,4 = 180,29…221,89 mm chọn d 1 = 180 mm v1 = = = 13.71 m/s d 2 = d 1 u/(1-ε) = 180.2/(1-0,01) = 363,63 mm chọn d 2 = 360 mm
Chọn khoảng cách trục a ≥ 2( d1 + d2) = 2(360+180) = 1080 mm
L phải tăng thêm 1 khoảng 100-400 mm nên chọn L= 3215 mm i = = = 4,26 (thỏa)
Tính lại a = ( λ + λ = L – π(d1 + d2)/2 = 3215 - π(360+ 180)/2 = 2366.76 mm Δ = (d2 – d1)/2 = (360-180)/2 = 90 mm a = ( 2366.76 + = 1179.94 mm chọn a= 1180 mm
2.1.3 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai :
[σF] = [σF]o.cα.cv.co cα chọn theo bảng 4.10 cα = 0,97 cv chọn theo bảng 4.11 cv = 0,95 co chọn theo bảng 4.12 co = 1
Chọn đai vải cao su 3 lớp có lớp lót chiều dày đai δ= 4.5 mm
Kđ chọn theo bảng 4.7 Kđ =1,25
Chọn chiều rộng bánh đai B = 80 mm
2.1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :
Lực tác dụng lên trục
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
- Thời gian phục vụ: L=5 năm.
- Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 320 ngày/ năm, 1 ca/ngày, 8 tiếng/ ca.
- Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) :
Tỷ số truyền : u1 Số vòng quay trục dẫn: n1r7,5 (vòng/phút)
Momen xoắn T trên trục dẫn: T1y156 Nmm
- Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng) :
Tỷ số truyền: u2 Số vòng quay trục dẫn: n2"5,93 (vòng/phút).
Momen xoắn T trên trục dẫn: T2$4741 Nmm
2.2.1 Xác định ứng suất cho phép :
Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt Theo bảng 6.1 tài liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σb10Mpa, σch1X0Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1$5HB.
Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σb2u0Mpa, σch1E0Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2#0HB.
2.2.1.2 Xác định ứng suất cho phép :
Ứng suất tiếp xúc cho phép :
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
Giới hạn mỏi tiếp xúc: 0 H lim 2HB70;
Bánh chủ động: σ ⁰ Hlim3 = σ ⁰ Hlim2 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 V0 MPa
Bánh bị động: σ ⁰ Hlim4 = 0 H lim2 2 HB 2 70 2.230 70 530 MPa
KHL Số chu kì làm việc cơ sở:
- NHo3=NHo1 = 30HB1 2,4 = 30.245 2,4 = 1,6.10 7 (chu kỳ)
- NHo4= N HO 2 30 HB 2 2,4 30.230 2,4 1,40.10 chu kì 7
Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
- N HE1 = 60.1.12800.727,5.(1 3 13/45 + 0,6 3 4/9 + 0,8 3 4/15) = 2,9.10 8 chu kỳ Tương tự NHE2 = 9.10 7 chu kỳ ; NHE3 = 9.10 7 chu kỳ ; NHE4 = 2,9.10 7 chu kỳ
- Vì N HE1 > NHo1 ; N HE2 > NHo2 ; N HE3 > NHo3 ; N HE4> NHo4
- Nên chọn N HE N HO để tính toán.
Suy ra K HL 1 K HL 2 K FL 1 K FL 2 1
Ứng suất uốn cho phép
NFE = 60cniti NFE1 = 60.1.727.5.(1 6 13/45 + 0,6 6 4/9 + 0,8 6 4/15)12800 = 2,1.10 8 chu kỳ Tương tự NFE2 =NFE3 = 6,5.10 6 MPa; NFE4 = 2,04.10 6 chu kỳ
Vì NFE1 > NFO = 4.10 6 chu kỳ => KFL1= 1
Tương tự KFL2= KFL3= KFL4= 1
Theo bảng 6.2 thép 45 tôi cải thiện ta có σFlim1 o = σFlim3 o = 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa σFlim2 o = σFlim4 o = 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa
ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:
2.2.2.1 Cặp bánh răng cấp chậm 3-4 : a Khoảng cách trục
Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có: aw2 = Ka.(u2 + 1)
KaC: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.5 tài liệu (*)).
T2$4741Nmm: momen xoắn trên trục bánh chủ động.
K H 1,05:trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rông vành răng
sơ đồ 4 tra bảng 6.7 tài liệu (*). aw2 = 43(3,22 + 1) = 186,4 mm; chọn aw2= 186 mm b Xác định các thông số ăn khớp:
Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β = 18 cos β = 0,9511⁰
Số răng bánh nhỏ z3 = = 41.92 lấy z 3 B (răng)
Số răng bánh lớn: z4 = u2 z3 =3,22.42= 135,24 lấy z 2 5 (răng)
Do đó tỉ số truyền thực : um = = = 3,21
Góc nghiêng răng: cosβ = = = 0,9516 => β= 17,8989⁰ c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
ZM'4 Mpa 1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.5 tài liệu (*)).
ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) tài liệu (*)
ZH tanβb = cosαt.tanβ αtw = αt = arctan (tanα/cosβ) = arctan (tan20/cos17,8989) = 20,93 tan βb = cosαt.tanβ = cos20,93.tan17,8989 = 0,301 => βb = 16,78 ⁰
Hệ số trùng khớp dọc: εβ = bw.sinβ/(mπ) = 0,3.186.sin(17,8989)/(2π)= 2,73 > 1
- Hệ số trùng khớp ngang: εα = [ 1,88 – 3,2(1/z3 + 1/z4)]cosβ = [ 1,88 – 3,2(1/42 + 1/135)]cos17,8989
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw3 = = 88,36 mm
K H - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):K H K K K H H Hv
- K H 1,05: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw3 = = = 88,36 mm
- Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động: v = = = 1,05 m/s
- Với v=1.05 (m/s) < 2,5 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9
- Theo bảng 6.14 với CCX 9 v=1,05 m/s ta chọn KHα = 1,13.
- KHv = 1+ v H = δH.g0.v theo bảng 6.15 δH = 0,002 theo bảng 6.16 g0 = 73 v H = 0,002.73.1,05 =1,17
Theo công thức (6.1) với vận tốc v=1,05 m/s (dưới 5 m/s), ta có Zv=1 và cấp chính xác động học là 9 Chọn cấp chính xác về mực tiếp xúc là 8, yêu cầu gia công độ nhám Ra=2,5μm dẫn đến ZR=0,95 Với đường kính vòng đỉnh bánh răng da YF3 = 3,65 σF3 = 2.244741.1,56.0,59.3,65/(0,3.186.88,36.2) = 166,75 MPa
Theo bảng 6.18 và Zv4 = Z4/cosβ 3 = 135/(cos17.8989) 3 = 156,66 => YF3 = 3,6
Với m=2 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(2)=1,032; YR=1 (bánh răng phay); KxF=1
(da thỏa đk uốn e Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1
Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải: σHmax = σH = 470,33.1 = 470.33 MPa βb = 12,5029⁰
Hệ số trùng khớp dọc: εβ = bw.sinβ/(mπ) = 0,3.186.sin(13,3196)/(2π)= 2,05 > 1
- Hệ số trùng khớp ngang: εα = [ 1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2)]cosβ = [ 1,88 – 3,2(1/43 + 1/138)]cos13,3196
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw3 = = 88,36 mm
K H - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):K H K K K H H Hv
- KHβ = 1,03: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw3 = = = 88,36 mm
- Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động: v = = = 3,36 m/s
- Với v =3,36 (m/s) < 4 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9
- Theo bảng 6.14 với CCX 9 v=3,36 m/s ta chọn KHα = 1,16.
- KHv = 1+ v H = δH.g0.v theo bảng 6.15 δH = 0,002 theo bảng 6.16 g0 = 73 v H = 0,002.73.3,36 =3,734
Theo tiêu chuẩn (6.1) với vận tốc v=3,36 m/s (nhỏ hơn 5 m/s) và Zv=1, cấp chính xác động học được xác định là 9 Cấp chính xác về mực tiếp xúc là 8, yêu cầu gia công độ nhám Ra=2,5μm dẫn đến ZR=0,95 Với vòng đỉnh bánh răng có đường kính nhỏ hơn 700mm và KxH=1, theo công thức (6.1) và (6.1a), ta tính được [σH]cx = [σH] Zv ZR KxH = I5,4.1.0,95.1G0,7 MPa.
Như vậy từ (1) và (2) ta có: H [ H ], cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo bảng 6.7 tài liệu (*),KFβ = 1,08; theo bảng 6.14 với v=3,36 (m/s) < 5 (m/s) và cấp chính xác 9, KFα = 1,4,
KFv = 1+ v F.bw.dw3/(2T2.KFβ.KFα) v F = δF.g0.v theo 6.15 δF = 0,006 theo 6.16 g0 = 73 v F = 0,006.73.3,36 ,2
Theo bảng 6.18 và Zv3 = Z3/cosβ 3 = 43/(cos13,3196) 3 = 46,66=> YF3 = 3,65 σF3 = 2.79156.1,84.0,578.3,65/(0,3.186.88,36.2) = 62,32 MPa
Theo bảng 6.18 và Zv4 = Z4/cosβ 3 = 138/(cos13,3196) 3 = 149,76 => YF3 = 3,6 [σF4]= 62,32 3,6/3,65 = 61,47 MPa
Với m=2 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(2)=1,032; YR=1 (bánh răng phay); KxF=1 (da thỏa đk uốn e Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1
Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải: σHmax = σH = 282,74.1 = 282,74MPa
