CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1. Tính chọn động cơ điện 1. Xác định tải trọng tương đương Công suất trên trục động cơ điện là Pct và được tính theo công thức : Pct = trong đó : Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kw) là hiệu suất truyền của cả toàn bộ hệ thống Tính toán Pt Công suất làm việc khi tải trọng thay đổi theo bậc ta có : 1 Trong đó: P là công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục máy công tác: Theo chế độ tải có P=T. Mà vận tốc góc không đổi P tỉ lệ với T (momen quay) Thay số ta có: = 1.Tính hiệu suất truyền động Dựa vào bảng 2.
Trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ ta chọn: + hiệu suất của bộ truyền đai: = 0.955 5 + hiệu suất của cặp bánh răng trụ: = 0,98 + hiệu suất của cặp ổ lăn: = 0.993 + hiệu suất của khớp nối trục: = 0.985 Vậy ta tính được hiệu suất của toàn bộ hệ thống ƞ theo công thức : Ƞ= = 0,985 = 0,88 => Pct = = 5. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ.4 ( trang 21) để chọn tỷ số chuyền nên dung cho các bộ truyền trong hệ, từ đó tính số vòng quay đồng bộ dựa vào số vòng quay của máy công tác: Truyền động đai thang thì =3…5 → tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống được tính theo công thức sau: = … Với truyền động đai: = 3 8= 24 Trong đó: + là tỉ số truyền của truyền động đai thang và ta chọn =3 + là tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp và ta chọn =8 + gọi là số vòng quay của trục máy công tác ( trục quay hoặc đĩa xích tải ) và được tính theo công thức: 6 = = = 83,5 (vòng/phút) Trong đó: v- vận tốc bang tải hoặc xích tải, m/s D- đường kính thang quay, mm; + chọn số truyền chung sơ bộ: Vậy số vòng quay sơ bộ củ động cơ ( ) là: = ↔ = 83,5 24= 2004 (vòng/phút) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ = 3000 vòng/phút Với điều kiện chọn của động cơ là : Dựa vào bảng P1. các thông số kỹ thuật của động cơ 4A với = 5,33 (kw) và = 3000 (vòng/phút) ta dùngđộng cơ 4A112M2Y3 có (kw), =2922 (vòng/phút) và 1 =2,0 1. Phân phối tỷ số truyền.Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc.
- Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động được tính theo công thức (Theo 3.23 trang 48) Tài Liệu 1 ta có : 7 ut = = = 35 1.Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc. -Tính tỉ số truyền cấp nhanh ( )và tỉ số truyền cấp chậm ( ): + Tỉ số truyền của hộp giảm tốc(uh) tính theo công thức : UHGT= = =11.7 Tromg đó : + : tỉ số truyền của bộ truyền ngoài -Với hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ: =u1 u2 (1) -Đối với hộp giảm tốc khai triển ta có: u1= 1,2u2 (2) , theo công thức 3.11 / 43 [TL1] Suy ra: u1 =3,7 và u2 =3,1 -Tính lại Uđ theo u1, u2: Uđ= 1. Tính toán các thông số trên các trục.Tính công suất trên các trục. Plv = Ptd = 4,69 kW = = =4,79 kw = =4,92 kw = =5,05 kw = =5,16 kw 8 1.
Tính số vòng quay trên các trục. Tính mômen xoắn trên các trục. Ta có : Ti= do đó ta tính được: Tdc= = 16864,5 (Nmm) T1= = 49514,9 (Nmm) T2= (Nmm) T3= = 538804,5( Nmm) 1. Lập bảng kết quả.
Bảng thông số trên các trục 9 Trục ĐỘNG CƠ I II III Thông số Tỷ số truyền 3 3,7 3,1 Công suất(kw) 5,16 5.05 4,92 4,79 Số vòng quay(vòng/phút) 2922 974 263,2 84,9 Momen T (Nmm) 16864,5 49514,9 178518,2 538804,5 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 2. Thiết kế bộ truyền đai: - Ta có thông số đầu vào bộ truyền đai = (vòng/phút) 16864,5 2. Chọn thông số đai thang Diện tích: A=F=138 (m (mm) , b=17 (mm) , h=10,5 (mm) ), , 2. Xác định các thông số của đai Theo bảng 4.13 trang 59 chọn đường kính bánh đai nhỏ (mm) Vận tốc đai: v= (m/s) Nhỏ hơn vận tốc cho phép (m/s) Theo công thức 4.2 trang 53, với đường kính bánh đai lớn là: nhầm ct (mm) 11 Như vậy tỉ số truyền thực tế 2.
Xác định khoảng cách trục Chọn sơ bộ: Công thức 4.4 ta có chiều dài đai là: L=2a+0,5 Theo bảng 4.19 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 2500 (mm) - nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo 4.15 i = - Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2500 mm Theo công thức 4.8 Vậy a = 721mm theo 4. Xác định số đai z= + theo bảng 4.7 chọn + theo bảng 4.16 với + theo bảng 4.17 với u=3, +theo bảng 4.19, [ kw ( với v = 24,4 (m/s), (mm) + ta có do đó: Vậy z= lấy z = 2 đai - Chiều rộng đai, theo 4.12,5 =44(mm) 13 - Đường kính ngoài bánh đai 60 + 2. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: Theo 4.19 Trong đó; + ( định kì điều chỉnh lực căng), với bảng 4.21 lực tác dụng lên trục: 2. Các thông số của bộ truyền đai: THÔNG SỐ KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Tiết diện đai - 138 Đường kính bánh đai nhỏ , mm 160 mm Vận tốc đai V, m/s 24,4 m/s Đường kính bánh đai lớn , mm 489,8 mm Trị số tiêu chuẩn của - Chiều dài tiêu chuẩn l,mm 2500 mm Khoảng cách truc chính xác a,mm 721 mm 14 Số đai ( chêm) chọn z 2 đai Chiều rộng bánh đai B,mm 44 mm Đường kính ngoài bánh đai ,mm 168,4 mm Lực tác dụng lên trục ,N 848,33N 2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh Với đặc tính của động cơ đã chọn cùng yêu cầu của đầu bài ra và quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau Cụ thể theo bảng 6-1/92[TL1] ta chọn : Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241.285 có Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB1 = 250 Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192.240 có Do tốc độ quay và cường độ làm việc nhỏ hơn bánh nhỏ nên chọn độ rắn bánh lớn thấp hơn 10-15 .Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB2 = 235 Theo bảng 6-2/94[TL1], với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180.350 ta có: ; ; ; Trong đó và :là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở SH , SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB1 = 250 Chọn độ rắn bánh răng lớn là HB2 = 235 Vậy: 15 Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: Theo 6-5/93[TL1]: Do đó: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn: (Vì chọn vật liệu là thép) Xác định hệ số tuổi thọ: ; mH,mF:bậc của đường cong mỏi khi thu về tiếp xúc và uốn.
Do chọn độ rắn mặt răng HB<350 nên mH=6;mF=6. -Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương : Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên N HE, NHF được tính theo công thức 6- 7/93[TL1]; 6-8/93[TL1]: Với Ti : là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét. ni : là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét. ti : tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay Tính bánh răng bị động: = 19200 = 18,7. 16 NHE2 > NHo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KHL2 = 1; Lấy NHE2 = NHo2 NFE2 > NFo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KFL2 = 1, tương tự: KFL1=1 Tính bánh răng chủ động: NHE1> NHE2 > NHo1 NFE1> NFE2 > NFo1 Nên lấy hệ số tuổi thọ KHL1 = 1; KFL1 = 1 Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức: 6-1/91[TL1] và 6-2/91[TL1] 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 ( Độ rắn mặt răng HB < 350, ZV=0,85.v0,1) KxH :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. YR :Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Ys :Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất. KxF :Hệ số xét đến kích thước của bánh răng ảnh hưởng đối với độ bền uốn.
KFC :Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. Bộ truyền quay 1 chiều => KFC = 1 KHL; KFL :Hệ số tuổi thọ SH ; SF : Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc bền uốn. 17 :Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở Flim :Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở Khi thiết kế sơ bộ ta lấy ZR.KxH = 1 và YR.KxF = 1 Vậy ta có : Thay số: Bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên ] = 490,9 MPa Ứng suất quá tải cho phép: Theo công thức 6-15a/96[TL1] Trong đó 18 aw : khoảng cách trục K : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng: Tra bảng 6-5/96[TL1] ta được ) T1: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động T1=49514,9 Nmm : Ứng suất tiếp xúc cho phép = 490,9 MPa u : Tỉ số truyền u = 3,7 bw là chiều rộng vành răng => Chọn .aw = 1 2 Theo tiêu chuẩn bảng 6-8/99[TL1] chọn m = 1,5 Chọn sơ bộ góc nghiêng β=0o. ZH :Hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc với βb là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở.
tw: Góc ăn khớp tw=19,04o => :Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng. Tính theo công thức6-36/105[TL1] mà: 20 KH: Hệ số tải trọng động khi tính về tiếp xúc, được tính theo thức6-39/106[TL1] Trong đó: :Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên bề rộng vành răng. Tra bảng 6-7/98[TL1] => :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.