I. Giới thiệu về Đồ án Thiết kế Hệ thống Dẫn động Xích Tải của Ngô Xuân Long
Đồ án chi tiết máy của sinh viên Ngô Xuân Long, lớp 69DCMX21 từ Trường Đại học Công nghệ GTVT, tập trung vào thiết kế hệ thống dẫn động xích tải hiện đại. Đây là một dự án học thuật toàn diện, được hướng dẫn bởi Th.S Nguyễn Xuân Hòa, nhằm ứng dụng các kiến thức cơ khí vào thực tế sản xuất. Hệ thống này gồm 5 thành phần chính: động cơ điện 3 pha, bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, nối trục đàn hồi và xích tải. Với lực vòng 9000N và vận tốc 1,2 m/s, đồ án thể hiện khả năng tính toán và thiết kế máy móc chuyên nghiệp trong lĩnh vực cơ khí hiện đại.
1.1. Mục đích và ý nghĩa của đồ án
Đồ án Ngô Xuân Long có mục đích giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức, áp dụng lý thuyết vào thực tiễn sản xuất cơ khí. Đây là cơ hội để rèn luyện kỹ năng thiết kế và làm quen với công việc chuyên môn trong ngành cơ khí. Thời gian phục vụ 4 năm với chế độ làm việc 2 ca/ngày cho thấy tính chuyên dụng của hệ thống này trong ứng dụng công nghiệp thực tế.
1.2. Các thành phần chính của hệ thống
Hệ thống dẫn động xích tải bao gồm động cơ điện không đồng bộ, bộ truyền đai, hộp giảm tốc hai cấp với bánh răng trụ (cấp nhanh có răng nghiêng, cấp chậm có răng thẳng), nối trục đàn hồi và xích tải với 9 răng. Mỗi thành phần được tính toán chi tiết để đảm bảo độ bền, hiệu suất tối ưu và tuổi thọ máy dài lâu theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
II. Quy trình Tính toán Chọn Động cơ và Phân phối Tỉ số Truyền
Phần I của đồ án tập trung vào việc tính toán chọn động cơ điện phù hợp với yêu cầu công suất. Quá trình này bao gồm xác định hiệu suất hệ thống dựa trên các thành phần như bộ truyền đai (ηđ = 0,96), bánh răng, ổ lăn và nối trục đàn hồi. Tiếp đó, sinh viên tính toán công suất động cơ cần thiết, xác định số vòng quay sơ bộ và chọn động cơ điện phù hợp từ bảng thông số tiêu chuẩn. Cuối cùng, phân phối tỉ số truyền giữa các cấp truyền được lập bảng đặc tính chi tiết, tính công suất trên trục, số vòng quay và momen xoắn từng trục.
2.1. Xác định hiệu suất và chọn động cơ điện
Hiệu suất tổng của hệ thống được tính bằng tích các hiệu suất thành phần (η = ηđ × ηbr1 × ηbr2 × ηkn × ηol4). Dựa trên lực 9000N và vận tốc 1,2 m/s, công suất động cơ được xác định. Sau đó, động cơ điện 3 pha được chọn từ bảng thông số chuẩn, đáp ứng công suất tính toán và phù hợp với điều kiện vận hành.
2.2. Lập bảng đặc tính và tính toán các trục
Bảng đặc tính liệt kê chi tiết công suất từng trục, số vòng quay theo tỉ số truyền và momen xoắn tương ứng. Với t1=14, t2=11, t3=16 giây và T1=T, T2=0,8T, T3=0,7T, các tỉ số được phân phối hợp lý giữa cấp nhanh và cấp chậm để tối ưu hiệu suất và độ bền hệ thống.
III. Thiết kế Chi tiết các Bộ truyền và Trục của Hệ thống
Phần II của đồ án đi sâu vào tính toán thiết kế chi tiết máy, bao gồm bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng (hai cấp) và các chi tiết trục-ổ-nối trục. Đối với bộ truyền đai, quy trình tính toán bao gồm chọn đường kính bánh đai nhỏ, xác định hệ số trượt, tính khoảng cách trục, chiều dài đai, góc ôm, số đai cần thiết, lực căng ban đầu và kiểm tra tuổi thọ đai. Đối với bánh răng, cấp nhanh sử dụng răng nghiêng (ưu điểm độ im êm), cấp chậm sử dụng răng thẳng (độ bền cao). Mỗi cấp được kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn để đảm bảo an toàn.
3.1. Tính toán bộ truyền đai thang
Bộ truyền đai được thiết kế với modul phù hợp, số đai tối ưu dựa trên công suất truyền. Tính toán lực tác dụng lên trục, hệ số ma sát giữa đai và bánh đai, ứng suất trong đai để tránh trượt và đảm bảo tuổi thọ. Kiểm tra khả năng chịu tải động theo thời gian làm việc 4 năm, 2 ca/ngày.
3.2. Kiểm nghiệm bánh răng và các chi tiết phụ
Cấp nhanh (răng nghiêng) và cấp chậm (răng thẳng) được kiểm nghiệm ứng suất tiếp (contact stress) và ứng suất uốn (bending stress) theo tiêu chuẩn ISO. Thiết kế vỏ hộp, vòng chắn dầu, chốt định vị, bu lông đảm bảo kín dầu, chịu lực và dễ bảo trì. Chọn ổ lăn phù hợp với tải động từng vị trí.
IV. Chọn Dung sai Lắp ghép và Kết luận Đồ án
Phần III của đồ án Ngô Xuân Long tập trung vào chọn dung sai lắp ghép (tolerances and fits) cho các chi tiết máy, đảm bảo tính chính xác trong gia công và lắp ráp. Các dung sai được chọn theo tiêu chuẩn ISO, phù hợp với tính chất tải trọng, vật liệu và điều kiện làm việc. Dung sai chặt (tight fits) được áp dụng cho các kết nối chịu tải, dung sai lỏng (loose fits) cho các chi tiết cần dễ tháo lắp. Kết quả đồ án là một hệ thống dẫn động hoàn chỉnh, sẵn sàng chế tạo theo bản vẽ kỹ thuật chi tiết, với mỗi chi tiết được tính toán dựa trên tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành trong công nghiệp cơ khí.
4.1. Chọn dung sai lắp ghép theo ISO
Dung sai lắp ghép (H7/p6, H7/h6, v.v.) được chọn dựa trên chức năng chi tiết, vật liệu (thép, gang) và điều kiện môi trường. Lắp ghép trục-ổ yêu cầu dung sai chặt để chịu momen xoắn, lắp ghép bánh đai-trục có dung sai nhẹ để dễ tháo thay thế. Bảng dung sai chi tiết được lập toàn bộ cho các trục, bánh, ổ, nối trục theo tiêu chuẩn ISO 286.
4.2. Giá trị thực tiễn và ứng dụng của đồ án
Đồ án của Ngô Xuân Long là một tài liệu tham khảo quý giá cho sinh viên cơ khí, cung cấp quy trình thiết kế hệ thống dẫn động từ A đến Z. Kết quả có thể ứng dụng trực tiếp trong sản xuất cơ khí thực tế, chế tạo máy công nghiệp, hoặc làm cơ sở cho các dự án nâng cấp hệ thống. Tài liệu giúp đẩy nhanh quá trình làm việc cho các kỹ sư mới tốt nghiệp.
