CHƯƠNG I: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ & PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I. Xác định công suất động cơ Vì động cơ làm việc với sơ đồ tải trọng thay đổi ta chọn động cơ dựa trên công suất đẳng trị.𝐾𝑡đ Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết: 𝑃đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 ; với: 𝑃𝑐𝑡 = 𝜂𝑐ℎ 𝑇𝑖 2 𝑇 𝑇 ∑𝑛 𝑖=1( ) .25 𝐾𝑡đ = √ =√ 1 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇 𝑇1 ∑𝑛 =√ =0,86 𝑖=1 𝑡𝑖 𝑡1 +𝑡2 24+25 Công suất trên trục công tác: 𝐹.0,9 𝑃 = 𝑃𝑙𝑣 = = = 8,55𝑘𝑊 1000 1000 Hiệu suất chung của hệ thống được tính bằng công thức: 𝜂𝑐ℎ = 𝜂𝑏𝑟1 .0,92= 0,832 𝜂𝑏𝑟1 = 𝜂𝑏𝑟2 = 0,97: hiệu suất của bộ truyền bánh răng cấp nhanh và chậm 𝜂𝑜𝑙 = 0,99: hiệu suất của các ổ lăn 𝜂𝑥 = 0,92: hiệu suất của bộ truyền xích 8,55.0,86 Công suất cần thiết: 𝑃𝑐𝑡 = = 8,84𝑘𝑊 0,832 Từ đây, cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn 8,84 kW. Xác định số vòng quay sơ bộ Chọn tỉ số truyền. Tỉ số truyền chung của hệ: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ𝑔𝑡.
Số vòng quay làm việc của xích tải: 𝑉 0,9 𝑛𝑙𝑣 = 60000.400 Số vòng quay sơ bộ của động cơ: 𝑢đ𝑐 = 𝑛𝑐𝑡 .30 = 1289,1 𝑣𝑔/𝑝ℎ (2) Từ (1) và (2), theo bảng phụ lục ta chọn động cơ có thông số sau: 2 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh Kiểu động cơ Công suất, (kW) Vận tốc quay, (vg/ph) 𝐜𝐨𝐬 𝛗 𝛈% Tmax/Tdn Tk/Tdn 4A132S4Y3 11 1458 0,87 87,5 2,2 2,0 Tỉ số truyền thực sự lúc này là: 𝑛đ𝑐 1458 𝑢𝑐ℎ = = = 33,931 𝑛𝑙𝑣 42,97 II. Phân phối tỉ số truyền Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 10 Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ đồng trục, tỉ số truyền cấp nhanh được lấy bằng cấp chậm: 𝑢𝑏𝑟1 = 𝑢𝑏𝑟2 = 2√𝑢ℎ𝑔𝑡 = √10 =3,16 Tỉ số truyền cuối cùng của hộp giảm tốc: 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 3,162 = 9,986 |10−9,986| Sai số tỉ số truyền: Δ = = 0,14% 10 𝑢𝑐ℎ 33,931 Tỉ số truyền bộ truyền xích: 𝑢𝑥 = = = 3,4 𝑢ℎ𝑔𝑡 9,986 Mặc dù ta chọn động cơ bằng công suất đẳng trị nhưng khi tính toán cho bảng thông số kỹ thuật, ta lại dùng động cơ làm việc tối đa, ở đây là 8,55 kW. Bảng thông số kỹ thuật: Trục Động cơ I II III Cônng tác Thông số Tỷ số truyền 𝑢𝑘𝑛 = 1 𝑢𝑏𝑟1 = 3,16 𝑢𝑏𝑟2 = 3,16 𝑢𝑥 = 3,4 Số vòng quay, vg/ph 1458 1458 461,39 146,01 42,94 Công suất, kW 11 10,282 9,365 8,993 8,55 Mômen xoắn, Nmm 67347,8 193839,8 588200,5 1901548,7 𝑛đ𝑐 1458 𝑛𝐼 = = = 1458 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑢𝑘𝑛 1 𝑛𝐼 1458 𝑛𝐼𝐼 = = = 461,39 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑢𝑏𝑟1 3,16 𝑛𝐼𝐼 461,39 𝑛𝐼𝐼𝐼 = = = 146,01 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑢𝑏𝑟2 3,16 3 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th.
Nguyễn Thị Kiều Hạnh 𝑛𝐼𝐼𝐼 146,01 𝑛𝑐𝑡 = = = 42,94 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑢𝑥 3,4 𝑃 8,55 𝑃𝐼𝐼𝐼 = 2 = = 8,993𝑘𝑊 𝜂𝑏𝑟2 𝜂𝑜𝑙 0,97. = 1901548,7𝑁𝑚𝑚 𝑛𝑐𝑡 42,94 4 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Bảng phân phối tỉ số truyền: Trục Động cơ I II III Cônng tác Thông số Tỷ số truyền 𝑢𝑘𝑛 = 1 𝑢𝑏𝑟1 = 3,16 𝑢𝑏𝑟2 = 3,16 𝑢𝑥 = 3,4 Số vòng quay, vg/ph 1458 1458 461,39 146,01 42,94 Công suất, kW 11 10,282 9,365 8,993 8,55 Mômen xoắn, Nmm 67347,8 193839,8 588200,5 1901548,7 Thông số đầu vào: Công suất: P1 = 8,993 kW Số vòng quay: n1 = 146,01 vòng/phút Tỉ số truyền: u = 3,4 1. Xác định số răng đĩa xích Số răng đĩa xích dẫn được tính theo công thức (9.3,4 = 22,2; chọn 𝑧1 = 23 răng Tính số răng đĩa xích bị dẫn theo công thức (9.3,4 = 78,2; chọn 𝑧2 = 79 răng 𝑧 79 Tỉ số truyền thực tế: 𝑢′ = 2 = = 3,43 𝑧1 23 𝑢′ −𝑢 3,43−3,4 Sai số tương đối tỉ số truyền: ∆𝑢 = = = 0,88% 𝑢 3,4 Vì 𝑧2 < 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 120 răng nên bộ truyền thỏa điều kiện hạn chế độ tăng bước xích của bộ truyền xích ống con lăn.
Xác định bước xích: Hệ số điều kiện sử dụng: 𝐾 = 𝐾𝑟. 𝐾𝑙𝑣 5 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh 𝐾𝑟 = 1,2: tải trọng va đập nhẹ 𝐾𝑎 = 1: Chọn a = 40pc 𝐾0 = 1: bộ truyền xích nằm ngang, đường nối tâm song song với phương ngang 𝐾𝑑𝑐 =1: bộ truyền có khả năng điều chỉnh được 𝐾𝑏 =0,8: bôi trơn nhỏ giọt 𝐾𝑙𝑣 =1,45: làm việc 3 ca 𝐾 = 𝐾𝑟 .1,45 = 1,392 25 25 Hệ số số răng đĩa xích: 𝐾𝑧 = = 𝑧1 23 𝑛01 200 Hệ số số vòng quay: 𝐾𝑛 = = 𝑛1 146,01 Hệ số xét đến số dãy xích: 𝐾𝑥 = 1 (chọn xích ống con lăn 1 dãy) Công suất tính toán dùng để tra bảng được tính theo công thức (9.1 tra cột n01 = 200 v/ph, ta chọn [P] = 19,3 kW; pc = 31,75 mm 3. Kiểm tra số vòng quay tới hạn Theo bảng 9.2, ta thấy bộ truyền thỏa điều kiện số vòng quay tới hạn đối với bước xích 31,75 mm.
Vận tốc trung bình của xích theo công thức (9. Tính toán kiểm nghiệm bước xích Tra bảng 9.3, với pc=31,75 mm và n01=200 vòng/phút, chọn [p0]=29 3 𝑃1 𝐾 3 8,993. Xác định khoảng cách trục và số mắt xích X Khoảng cách trục sơ bộ: a = 40pc = 40.31,75 = 1270mm Số mắc xích: 6 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh 𝐿 2𝑎 𝑧1 + 𝑧2 𝑧2 − 𝑧1 2 𝑝𝑐 𝑋= = + +( ) 𝑝𝑐 𝑝𝑐 2 2𝜋 𝑎 2.
Chiều dài xích L = pc. Số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây 4𝑣 4.4 ứng với xích ống con lăn, bước 𝐿 4,2545 xích 31,75 mm). Kiểm nghiệm bộ xích 𝑄 Hệ số an toàn: 𝑠 = ≥ [𝑠 ] 𝐹1 +𝐹0 +𝐹𝑣 Q – tra theo bảng 9.5, tải trọng phá hỏng Q = 70 kN Kr – hệ số tải trọng động, tải trung bình va đập nhẹ, chọn Kr =1,2 F0 – lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra F0 = Kf.9,81 = 281,46 N Kf = 6, bộ truyền nằm ngang qm – khối lượng 1m xích, qm = 3,73 kg Fv – lực căng do lực li tâm sinh ra: 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚 𝑣 2 = 3,73. 1,7772 = 11,78 N 7 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th.
Nguyễn Thị Kiều Hạnh 1000𝑃1 1000.8,993 Lực vòng có ích trên đĩa xích: 𝐹𝑡 = = = 5060,78 N 𝑣1 1,777 𝑄 70000 𝑠= = = 10,99 ≥ [𝑠] = 9,4 𝐾𝑟 .5060,78 + 281,46 + 11,78 Hệ số an toàn cho phép [s] tra bảng 9. Tính lực tác dụng lên trục 𝐹𝑟 = 𝑘𝑚 𝐹𝑡 = 1,15.5060,78 = 5819,9 N km = 1,15: bộ truyền nằm ngang 11. Đường kính đĩa xích 𝑝 .31,75 = 820,625 mm ❖ Bảng tóm tắt các thông số bộ truyền xích: Số răng đĩa dẫn, z1 z1 = 23 Số răng đĩa bị dẫn, z2 z2 = 79 Đường kính vòng chia đĩa dẫn, d1 d1 = 232,45 Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn, d2 d2 = 798,4 Đường kính vòng đỉnh đĩa dẫn, da1 da1 = 254,675 Đường kính vòng đỉnh đĩa bị dẫn, da2 da2 = 820,625 Khoảng cách trục, a a = 1282 Số mắt xích, X X = 134 Bước xích, pc pc = 31,75 Fr Fr = 5819,9 8 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Bảng phân phối tỉ số truyền: Trục Động cơ I II III Cônng tác Thông số Tỷ số truyền 𝑢𝑘𝑛 = 1 𝑢𝑏𝑟1 = 3,16 𝑢𝑏𝑟2 = 3,16 𝑢𝑥 = 3,4 Số vòng quay, vg/ph 1458 1458 461,39 146,01 42,94 Công suất, kW 11 10,282 9,365 8,993 8,55 Mômen xoắn, Nmm 67347,8 193839,8 588200,5 1901548,7 I.
Bộ truyền cấp chậm Thông số đầu vào: Công suất: P1 = 9,365 kW Số vòng quay: n1 = 461,01 vòng/phút Moment xoắn: T1 = 193839,8 Nmm Tỉ số truyền: u = 3,16 Thời gian làm việc: t = 3. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (C40 tôi cải thiện). Ta chọn như sau: - Độ rắn bánh nhỏ là 265 HB - Độ rắn bánh lớn là 250 HB 2. Ứng suất cho phép a) Ứng suất tiếp xúc cho phép Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể tính sơ bộ theo công thức (10.1): 0,9𝐾𝐻𝐿 [𝜎𝐻 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚 𝑠𝐻 Giớ hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với chu kì cơ sở cho trong bảng 10.5: 9 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th.
Nguyễn Thị Kiều Hạnh 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2H1 + 70 = 600 Mpa 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2H2 + 70 = 570 Mpa 𝑚𝐻 𝑁 Hệ số tuổi thọ KHL được xác định theo công thức (10.3): 𝐾𝐻𝐿 = √𝑁 𝐻𝑂 𝐻𝐸 Trong đó: NHE – số chu kỳ làm việc tương đương NHO – số chu kỳ làm việc cơ sở mH – bậc của đường cong mỏi, có giá trị bằng 6 Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức (10. 461,39 = 477026789,6 chu kỳ 49 49 𝑁𝐻𝐸1 477026789,6 𝑁𝐻𝐸2 = = = 150957844,8 chu kỳ 𝑢 3,16 Số chu kỳ làm việc cơ sở được tính bằng: NHO = 30HB2,4 NHO1 = 30H12,4 = 30.2652,4 = 19629595,58 chu kỳ NHO2 = 30H22,4 = 30.2502,4 = 17067789,4 chu kỳ Do NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2 nên KHL1 = KHL2 = 1 Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 10.5: sH = 1,1 Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng: 0,9. = 466,36 𝑀𝑃𝑎 1,1 Do bộ truyền cấp chậm là bộ truyền răng trụ răng nghiêng nên: [𝜎𝐻 ] = 0,5√[𝜎𝐻1 ]2 + [𝜎𝐻2 ]2 = 0,5√490,92 + 466,362 = 338,55 Mpa So sánh với điều kiện (10.7): [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 ≤ [𝜎𝐻 ] ≤ 1,25[𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 10 Downloaded by ANH TRAM (bachvan13@gmail.com) lOMoARcPSD|39107117 Đồ án Chi 琀椀ết máy GVHD: Th. Nguyễn Thị Kiều Hạnh [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 = 466,36 𝑀𝑃𝑎 ≤ [𝜎𝐻 ] = 338,55 𝑀𝑃𝑎 ≤ 1,25[𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 = 582,95 𝑀𝑃𝑎 Điều kiện trên không thỏa nên ta chọn: [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 = 466,36 𝑀𝑃𝑎 b) Ứng suất uốn cho phép Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo (10.8): 𝐾𝐹𝐿 [𝜎𝐹 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚 𝑠𝐹 Giới hạn uốn, tương ứng với chu kỳ cơ sở NFO được chọn phụ thuộc vào độ rắn bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện, tra theo bảng 10.250 = 450 MPa 𝑚𝐹 𝑁 Hệ số tuổi tho KFL xác định theo công thức (10.9): 𝐾𝐹𝐿 = √𝑁 𝐹𝑂 𝐹𝐸 Số chu kỳ cơ sở: NFO = 5.106 chu kỳ Số chu kỳ làm việc tương đượng theo (10.