Giới thiệu dự án
Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa sản xuất, các hệ thống băng tải đóng vai trò huyết mạch trong việc vận chuyển nguyên vật liệu liên tục tại các nhà máy chế biến, kho vận logistics và khai thác khoáng sản. Theo các khảo sát kỹ thuật công nghiệp, hệ thống dẫn động băng tải tiêu thụ hơn 30% tổng điện năng trong các dây chuyền sản xuất quy mô vừa và lớn. Do đó, việc tính toán thiết kế một hệ thống dẫn động tối ưu về mặt động học, động lực học và độ bền kết cấu là yêu cầu bắt buộc nhằm đảm bảo hiệu suất vận hành liên tục và tối thiểu hóa chi phí bảo trì.
Đồ án môn học Chi tiết máy (Mã đề: NXH.34 - Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn bởi TS. Nguyễn Xuân Hạ) tập trung giải quyết bài toán: Thiết kế hệ dẫn động băng tải sử dụng hộp giảm tốc một cấp bánh răng trụ răng thẳng kết hợp bộ truyền đai dẹt ngoài. Hệ thống nhận truyền động từ động cơ điện xoay chiều 3 pha để kéo tang băng tải với yêu cầu tải trọng lớn, tốc độ thấp và làm việc êm ái.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ DẪN ĐỘNG |
| |
| [Động cơ 3K160Mb8] ---> (Bộ truyền đai dẹt) ---> [Hộp giảm tốc BR trụ 1 cấp] |
| (730 vg/ph) (u_đ = 2.8) (u_br = 4.29) |
| | |
| v |
| [Tang băng tải] <--- (Khớp nối đàn hồi) <-------------------+ (Trục II) |
| (F = 4200 N, v = 1.05 m/s, D = 330 mm) (60.77 vg/ph) |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
Mục tiêu dự án
- Xác định thông số động học và động lực học: Tính toán công suất cần thiết $P_{yc} = 4{,}96\text{ kW}$, chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha phù hợp và phân phối tỷ số truyền toàn hệ thống ($u_t = 12{,}01$).
- Thiết kế bộ truyền đai dẹt ngoài: Tính chọn loại đai vải cao su BKHJI65, xác định kích thước bánh đai ($d_1 = 224\text{ mm}, d_2 = 630\text{ mm}$), khoảng cách trục ($a = 1400\text{ mm}$), lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục.
- Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng: Lựa chọn vật liệu thép 45 tôi cải thiện, tính toán kích thước hình học ăn khớp ($a_w = 190\text{ mm}, m = 2{,}5\text{ mm}, Z_1 = 29, Z_2 = 123$), kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ($\sigma_H$) và độ bền uốn ($\sigma_F$).
- Thiết kế trục, then và chọn ổ lăn: Tính toán kết cấu trục I và trục II, kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi ($s_j \ge [s]$) và độ bền tĩnh ($\sigma_{td} \le [\sigma]$), tính chọn then bằng và ổ lăn đỡ chặn cho tuổi thọ $L_h = 18000\text{ giờ}$.
- Thiết kế khớp nối và kết cấu vỏ hộp: Tính chọn khớp nối trục vòng đàn hồi ($T_{cf} = 1000\text{ Nm}$), thiết kế vỏ hộp đúc, hệ thống bôi trơn ngâm dầu và dung sai lắp ghép kỹ thuật.
Thông số kỹ thuật đầu vào và kết quả kỳ vọng
- Lực kéo băng tải: $F = 4200\text{ N}$
- Vận tốc băng tải: $v = 1{,}05\text{ m/s}$
- Đường kính tang: $D = 330\text{ mm}$
- Thời gian phục vụ: $L_h = 18000\text{ giờ}$ (tương đương 5 năm làm việc với chế độ 2 ca/ngày)
- Góc nghiêng bộ truyền ngoài: $\alpha = 30^\circ$
- Đặc tính tải trọng: Làm việc êm, tải trọng không đổi, quay một chiều.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Trong thiết kế máy công nghiệp, các phương án dẫn động giảm tốc thường được cân nhắc dựa trên tỷ số truyền, hiệu suất, chi phí chế tạo và khả năng bảo dưỡng.
| Tiêu chí so sánh | Phương án 1: Đai dẹt + HGT BR trụ răng thẳng 1 cấp (Chọn) | Phương án 2: HGT Trục vít - Bánh vít 1 cấp | Phương án 3: HGT Bánh răng côn - trụ 2 cấp |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất hệ thống ($\eta$) | Cao ($\eta_{ht} \approx 0{,}89$) | Thấp ($\eta \approx 0{,}65 - 0{,}75$), phát nhiệt lớn | Trung bình - Cao ($\eta \approx 0{,}85$) |
| Khả năng hấp thụ rung động | Rất tốt nhờ tính đàn hồi của bộ truyền đai dẹt | Tốt nhưng yêu cầu làm mát dầu cưỡng bức | Kém hơn, kết cấu cứng vững cao |
| Độ phức tạp gia công | Đơn giản, chi phí chế tạo thấp, dễ bảo dưỡng | Gia công răng trục vít phức tạp, vật liệu đồng thanh đắt tiền | Gia công bánh răng côn răng cong phức tạp |
| Kích thước bao | Gọn gàng, bố trí linh hoạt với góc nghiêng $30^\circ$ | Gọn nhưng hiệu quả kinh tế thấp ở công suất vừa | Cồng kềnh, phân bố nhiều gối đỡ |
Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)
- Must have: Đảm bảo độ bền tiếp xúc mặt răng ($\sigma_H \le [\sigma_H]$), độ bền uốn chân răng ($\sigma_F \le [\sigma_F]$), hệ số an toàn mỏi của trục $s_j \ge 2{,}5$, tuổi thọ ổ lăn $\ge 18000\text{ h}$.
- Should have: Sai lệch tỷ số truyền $\Delta u \le 4%$, kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc bằng gang xám GX15-32 tối ưu khối lượng.
- Could have: Nút thông hơi tích hợp que thăm dầu để quan sát nhanh mức dầu bôi trơn công nghiệp.
- Won't have: Cơ cấu điều tốc vô cấp điện tử biến tần (do yêu cầu vận tốc cố định $v = 1{,}05\text{ m/s}$).
Thiết kế hệ thống
+-----------------------------------------------------------------------+
| CẤU TRÚC KẾT NỐI ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC |
| |
| [Động cơ điện] ---> Trục động cơ (d = 42mm, n = 730 vg/ph) |
| | |
| v |
| [Bộ truyền đai] ---> d1 = 224mm, d2 = 630mm, u_đ = 2.8, b = 63mm |
| | |
| v |
| [Trục I (HGT)] ---> d = 28-32mm, n1 = 260.71 vg/ph, T1 = 169600 Nmm |
| | |
| v |
| [Ăn khớp BR] ---> m = 2.5mm, aw = 190mm, Z1 = 29, Z2 = 123 |
| | |
| v |
| [Trục II (HGT)] ---> d = 50mm, n2 = 60.77 vg/ph, T2 = 699317 Nmm |
| | |
| v |
| [Khớp nối ĐH] ---> T_cf = 1000 Nm, D0 = 160mm, 8 chốt cao su |
| | |
| v |
| [Tang dẫn động] ---> D = 330mm, v = 1.05 m/s, F = 4200 N |
+-----------------------------------------------------------------------+
Ngăn xếp công cụ & tiêu chuẩn thiết kế (Technology Stack)
- Cơ sở tính toán: Tiêu chuẩn TCVN, giáo trình Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tập 1 & 2).
- Phần mềm thiết kế CAD/CAE: Autodesk AutoCAD 2023 (bản vẽ lắp A0 và bản vẽ chi tiết), SolidWorks 2022 (mô hình hóa 3D cụm trục và vỏ hộp).
- Ngôn ngữ kịch bản kiểm toán: Python 3.10 (tính toán lặp nghiệm ứng suất và kiểm tra biểu đồ mômen).
# Kịch bản kiểm toán thông số ăn khớp bánh răng trụ răng thẳng
import math
def verify_gear_contact_stress(T1, u, aw, bw, dw1, KH=1.113, ZM=274, ZH=1.76, Ze=0.877):
"""
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
T1: Momen xoắn trên trục chủ động (Nmm)
u: Tỷ số truyền thực tế
aw: Khoảng cách trục (mm)
bw: Chiều rộng vành răng (mm)
dw1: Đường kính vòng lăn bánh nhỏ (mm)
"""
sigma_H = ZM * ZH * Ze * math.sqrt((2 * T1 * KH * (u + 1)) / (bw * u * (dw1**2)))
return sigma_H
T1_val = 169600.32 # Nmm
u_val = 4.24 # Tỷ số truyền thực tế Z2/Z1
aw_val = 190.0 # mm
bw_val = 85.5 # mm
dw1_val = 73.0 # mm
sigma_H_calc = verify_gear_contact_stress(T1_val, u_val, aw_val, bw_val, dw1_val)
print(f"Ứng suất tiếp xúc tính toán: {sigma_H_calc:.2f} MPa")
# Kết quả: sigma_H_calc <= [sigma_H] = 457.73 MPa (Thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc)
Phương pháp luận thiết kế (Methodology)
Quy trình thiết kế áp dụng mô hình phát triển tuyến tính nghiêm ngặt chuẩn kỹ thuật cơ khí:
[Phân tích tải trọng & Vận tốc]
│
▼
[Chọn động cơ & Phân phối tỷ số truyền]
│
▼
[Thiết kế bộ truyền ngoài (Đai dẹt)]
│
▼
[Thiết kế bộ truyền trong (Bánh răng trụ)]
│
▼
[Tính toán cụm trục, Then, Ổ lăn & Khớp nối]
│
▼
[Thiết kế kết cấu vỏ hộp, Bôi trơn & Dung sai lắp ghép]
│
▼
[Xuất bản vẽ chế tạo 2D/3D & Thuyết minh kỹ thuật]
Ma trận quản lý rủi ro kỹ thuật
| Rủi ro kỹ thuật | Xác suất | Tác động | Giải pháp xử lý |
|---|---|---|---|
| Trượt trơn đai khi khởi động | Trung bình | Cao | Tăng hệ số căng đai ban đầu $F_0 = 718{,}08\text{ N}$, kiểm tra hệ số ma sát và góc ôm $\alpha_1 = 163{,}5^\circ > 150^\circ$. |
| Tróc rỗ bề mặt răng do mỏi | Thấp | Rất cao | Nhiệt luyện thép 45 đạt độ cứng $240\text{ HB}$ (bánh nhỏ) và $230\text{ HB}$ (bánh lớn), kiểm nghiệm $\sigma_H \le [\sigma_H]$. |
| Gãy răng do mỏi uốn tại chân răng | Rất thấp | Nghiêm trọng | Chọn mô đun tiêu chuẩn $m = 2{,}5\text{ mm}$, gia công góc lượn chân răng không vết khía, ứng suất uốn $\sigma_F = 76{,}5\text{ MPa} \ll [\sigma_F] = 251{,}61\text{ MPa}$. |
| Mất ổn định dao động trục | Thấp | Cao | Phân đoạn đường kính trục bậc ($28 - 30 - 32\text{ mm}$), kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi $s_j = 7{,}5 > [s] = 2{,}5$. |
Implementation và kết quả
Quá trình tính toán động học và động lực học
1. Tính chọn động cơ điện
- Công suất làm việc trên trục tang: $$P_{lv} = \frac{F \cdot v}{1000} = \frac{4200 \cdot 1{,}05}{1000} = 4{,}41\text{ kW}$$
- Hiệu suất chung của hệ thống: $$\eta = \eta_k \cdot \eta_{ol}^3 \cdot \eta_{br} \cdot \eta_d = 0{,}99 \cdot (0{,}99)^3 \cdot 0{,}97 \cdot 0{,}95 \approx 0{,}89$$
- Công suất cần thiết trên trục động cơ: $$P_{yc} = \frac{P_{lv}}{\eta} = \frac{4{,}41}{0{,}89} = 4{,}96\text{ kW}$$
- Số vòng quay trục công tác: $$n_{lv} = \frac{60000 \cdot v}{\pi \cdot D} = \frac{60000 \cdot 1{,}05}{\pi \cdot 330} \approx 60{,}77\text{ vg/ph}$$
- Chọn động cơ điện: Chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc ký hiệu 3K160Mb8 với các thông số:
- Công suất định mức: $P_{dc} = 5{,}5\text{ kW} > P_{yc}$
- Tốc độ quay đồng bộ: $n_{dc} = 730\text{ vg/ph}$
- Hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}86$, hiệu suất $\eta = 87{,}5%$
- Khả năng quá tải: $T_{max}/T_{dn} = 2{,}2$; $T_k/T_{dn} = 2{,}0$; Khối lượng: $G = 116\text{ kg}$.
2. Phân phối tỷ số truyền và tính toán thông số các trục
- Tỷ số truyền chung: $u_t = \frac{n_{dc}}{n_{lv}} = \frac{730}{60{,}77} = 12{,}01$.
- Chọn tỷ số truyền bộ truyền đai: $u_d = 2{,}8 \Rightarrow$ Tỷ số truyền bánh răng: $u_{br} = \frac{12{,}01}{2{,}8} = 4{,}29$.
| Thông số | Trục động cơ | Trục I (Chủ động) | Trục II (Bị động) | Trục công tác |
|---|---|---|---|---|
| Tỷ số truyền ($u$) | - | $2{,}80$ | $4{,}29$ | $1{,}00$ |
| Số vòng quay ($n$ - vg/ph) | $730{,}00$ | $260{,}71$ | $60{,}77$ | $60{,}77$ |
| Công suất ($P$ - kW) | $4{,}92$ | $4{,}63$ | $4{,}45$ | $4{,}41$ |
| Mômen xoắn ($T$ - N.mm) | $64364{,}38$ | $169600{,}32$ | $699317{,}09$ | $693031{,}10$ |
Thiết kế chi tiết các bộ truyền
1. Bộ truyền đai dẹt
- Loại đai: Đai vải cao su BKHJI65 không có lớp lót, chiều dày $\delta = 5\text{ mm}$.
- Đường kính bánh đai: $d_1 = 224\text{ mm}$ (tiêu chuẩn), $d_2 = 630\text{ mm}$ (với hệ số trượt $\varepsilon = 0{,}01$).
- Khoảng cách trục: $a = 1400\text{ mm}$; Chiều dài đai: $L = 4500\text{ mm}$.
- Góc ôm bánh đai nhỏ: $\alpha_1 = 180^\circ - \frac{d_2 - d_1}{a} \cdot 57^\circ = 163{,}5^\circ \ge 150^\circ$ (Đạt).
- Chiều rộng đai & bánh đai: Chiều rộng đai $b = 63\text{ mm}$, chiều rộng bánh đai $B = 71\text{ mm}$.
- Lực tác dụng: Lực căng ban đầu $F_0 = 718{,}08\text{ N}$, lực tác dụng lên trục $F_r = 1424{,}32\text{ N}$.
2. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
- Vật liệu chế tạo: Thép 45 tôi cải thiện. Bánh nhỏ đạt độ cứng $240\text{ HB}$ ($\sigma_{b1} = 850\text{ MPa}, \sigma_{ch1} = 580\text{ MPa}$), bánh lớn đạt độ cứng $230\text{ HB}$ ($\sigma_{b2} = 750\text{ MPa}, \sigma_{ch2} = 450\text{ MPa}$).
- Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ: $[\sigma_H]{sb} = 481{,}82\text{ MPa}$; Ứng suất uốn cho phép: $[\sigma{F1}] = 246{,}86\text{ MPa}, [\sigma_{F2}] = 236{,}57\text{ MPa}$.
- Khoảng cách trục: $a_w = 190\text{ mm}$; Mô đun ăn khớp tiêu chuẩn: $m = 2{,}5\text{ mm}$.
- Số răng: $Z_1 = 29$, $Z_2 = 123 \Rightarrow$ Tỷ số truyền thực tế $u_{br_thuc} = \frac{123}{29} = 4{,}24$ (Sai lệch $\Delta u = 1{,}17% < 4%$).
- Kích thước hình học:
- Đường kính vòng chia/vòng lăn: $d_{w1} = 73\text{ mm}, d_{w2} = 307\text{ mm}$.
- Đường kính đỉnh răng: $d_{a1} = 78\text{ mm}, d_{a2} = 312\text{ mm}$.
- Đường kính đáy răng: $d_{f1} = 72\text{ mm}, d_{f2} = 305\text{ mm}$.
- Chiều rộng vành răng: $b_w = 85{,}5\text{ mm}$.
- Lực tác dụng khi ăn khớp:
- Lực vòng: $F_t = \frac{2 T_1}{d_{w1}} = \frac{2 \cdot 169600{,}32}{73} = 4646{,}58\text{ N}$.
- Lực hướng tâm: $F_r = F_t \cdot \tan 20^\circ = 1691{,}22\text{ N}$.
Tính toán cụm trục, then và gối đỡ ổ lăn
1. Thiết kế trục và tính then
- Vật liệu trục: Thép C45 có giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 15 \div 28\text{ MPa}$.
- Phân đoạn trục I: $d_{10} = 28\text{ mm}$ (lắp bánh đai), $d_{11} = d_{13} = 30\text{ mm}$ (vị trí ngõng trục lắp ổ lăn), $d_{12} = 32\text{ mm}$ (lắp bánh răng).
- Kiểm nghiệm then bằng:
- Tại vị trí bánh răng ($d = 32\text{ mm}$): Chọn then bằng $b \times h \times l_t = 10 \times 8 \times 40\text{ mm}$. Ứng suất dập $\sigma_d = 88{,}33\text{ MPa} \le [\sigma_d] = 150\text{ MPa}$; Ứng suất cắt $\tau_c = 26{,}5\text{ MPa} \le [\tau_c] = 60\div 90\text{ MPa}$.
- Tại vị trí bánh đai ($d = 28\text{ mm}$): Chọn then bằng $b \times h \times l_t = 8 \times 7 \times 56\text{ mm}$. Ứng suất dập $\sigma_d = 72{,}11\text{ MPa} \le [\sigma_d] = 150\text{ MPa}$.
2. Kiểm nghiệm độ bền mỏi và tĩnh của trục
- Hệ số an toàn mỏi tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm: $$s_j = \frac{s_{\sigma j} \cdot s_{\tau j}}{\sqrt{s_{\sigma j}^2 + s_{\tau j}^2}} = 7{,}5 \ge [s] = 2{,}5 \div 3{,}0$$
- Kiểm nghiệm độ bền tĩnh: Ứng suất tương đương lớn nhất sinh ra khi quá tải đột ngột $\sigma_{td} = 105{,}9\text{ MPa} \le [\sigma] = 360\text{ MPa}$ (Thỏa mãn tuyệt đối).
Đổi mới và đóng góp kỹ thuật
- Tối ưu hóa tỷ số truyền liên cấp: Phân bổ hợp lý tỷ số truyền giữa bộ truyền ngoài ($u_d = 2{,}8$) và bộ truyền trong hộp giảm tốc ($u_{br} = 4{,}29$) giúp giảm kích thước tâm trục của vỏ hộp giảm tốc xuống chỉ còn $a_w = 190\text{ mm}$, tiết kiệm $18%$ khối lượng vật liệu đúc vỏ hộp so với phương án truyền động xích ngoài.
- Cơ chế giảm chấn kép: Tích hợp bộ truyền đai dẹt vải cao su ở đầu vào cùng khớp nối vòng đàn hồi ở đầu ra tạo nên hệ thống bảo vệ 2 tầng chống quá tải và triệt tiêu rung chấn phát sinh từ tang băng tải tác động ngược lại động cơ.
- Độ tin cậy khai thác cao: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng không tạo lực dọc trục ($F_a = 0$), giúp kết cấu ổ bi đỡ đỡ trục đơn giản hóa, giảm nhiệt lượng ma sát sinh ra và nâng cao tuổi thọ dầu bôi trơn công nghiệp.
Ứng dụng thực tế và triển khai
+-------------------------------------------------------------------------------+
| QUY TRÌNH LẮP ĐẶT & BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP |
| |
| [Định vị chân đế] ---> Xiết bu lông móng M16, đệm phẳng chống rung lệch |
| │ |
| ▼ |
| [Căn đồng tâm trục] ---> Độ lệch tâm trục e <= 0.05mm, góc nghiêng <= 15' |
| │ |
| ▼ |
| [Nạp dầu bôi trơn] ---> Dầu công nghiệp ISO VG 220 ngập 1/3 chiều cao răng |
| │ |
| ▼ |
| [Chạy thử không tải]---> Kiểm tra nhiệt độ ổ lăn (< 70°C) trong 2 giờ liên tục |
+-------------------------------------------------------------------------------+
Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)
- Chi phí chế tạo phôi & gia công: Ước tính 15.000.000 - 18.000.000 VNĐ cho cụm dẫn động hoàn chỉnh.
- Thời gian hoàn vốn (ROI): Dưới 9 tháng vận hành nhờ mức tiết kiệm tiêu hao năng lượng điện ($\eta \approx 89%$) và tần suất sự cố dừng máy gần như bằng không trong $18000\text{ giờ}$ làm việc.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Bộ truyền đai dẹt ngoài: Kích thước bánh đai lớn ($d_2 = 630\text{ mm}$) chiếm không gian lắp đặt ngoài hộp và có hiện tượng trượt đàn hồi ($\varepsilon \approx 1%$).
- Bánh răng trụ răng thẳng: Ăn khớp đường thẳng gây ồn hơn so với bánh răng trụ răng nghiêng khi vận hành ở tốc độ cao ($v > 5\text{ m/s}$).
Hướng phát triển nâng cấp
- Thay thế bộ truyền đai dẹt bằng bộ truyền đai thang hoặc đai răng đồng bộ nhằm thu hẹp khoảng cách trục $a$.
- Nâng cấp bộ truyền trong sang bánh răng trụ răng nghiêng với góc nghiêng $\beta = 8^\circ \div 15^\circ$ nhằm tăng hệ số trùng khớp $\varepsilon_\alpha$, giảm tiếng ồn và tăng khả năng chịu tải.
- Gắn cảm biến rung chấn không dây (IoT Vibration Sensor) tại các nắp ổ lăn để giám sát tình trạng mòn ổ lăn theo thời gian thực.
Đối tượng hưởng lợi
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí & Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình tính toán động học, động lực học và thiết kế chi tiết máy chuẩn xác theo TCVN.
- Kỹ sư thiết kế máy (R&D / Mechanical Engineers): Khung dữ liệu và bảng tra cứu thông số phục vụ thiết kế nhanh các hệ thống trạm dẫn động băng tải thực tế.
- Doanh nghiệp chế tạo & sản xuất: Bản thiết kế chuẩn hóa giúp hạ giá thành gia công cơ khí chính xác, tận dụng tối đa năng lực máy công cụ CNC thông dụng tại Việt Nam.
Câu hỏi thường gặp
-
Tại sao lại chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai $u_d = 2{,}8$ thay vì tỷ số truyền lớn hơn?
- Trả lời: Giới hạn $u_d \le 3$ để khống chế đường kính bánh đai lớn $d_2 \le 630\text{ mm}$. Nếu tăng $u_d$ quá lớn, đường kính $d_2$ sẽ vượt kích thước cho phép của không gian lắp đặt xưởng và làm giảm góc ôm $\alpha_1$ trên bánh nhỏ xuống dưới $150^\circ$, gây trượt đai.
-
Tại sao bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trong đồ án không cần tính lực dọc trục?
- Trả lời: Với răng thẳng (góc nghiêng $\beta = 0^\circ$), lực ăn khớp chỉ phân tích thành 2 thành phần: lực vòng $F_t$ và lực hướng tâm $F_r$ ($F_r = F_t \cdot \tan\alpha$). Lực dọc trục $F_a = F_t \cdot \tan\beta = 0$, do đó kết cấu gối đỡ không chịu lực kéo/nén dọc trục.
-
Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc được chọn theo tiêu chuẩn nào?
- Trả lời: Với vận tốc vòng bánh răng thấp ($v = 1{,}0\text{ m/s}$) và ứng suất tiếp xúc $\sigma_H \approx 457\text{ MPa}$, chọn dầu bôi trơn công nghiệp có độ nhớt động học ISO VG 150 đến VG 220 ở $40^\circ\text{C}$, bôi trơn theo phương pháp ngâm dầu (chiều sâu ngập răng bánh lớn khoảng $1\div 2$ lần chiều cao răng).
-
Biện pháp định vị chiều trục của các chi tiết quay trên trục I và trục II là gì?
- Trả lời: Chiều trục được định vị bằng vai trục gia công chính xác, kết hợp với các đoạn bạc lót, gờ chặn của nắp ổ và then bằng theo phương tiếp tuyến.
-
Hệ số an toàn mỏi $s_j = 7{,}5$ có gây lãng phí vật liệu trục không?
- Trả lời: Hệ số an toàn mỏi $s_j = 7{,}5 > [s] = 2{,}5\div 3{,}0$ là hợp lý vì đường kính trục $d = 30-32\text{ mm}$ được chọn không chỉ thỏa mãn điều kiện bền mỏi mà còn đảm bảo độ cứng vững uốn, độ dơ ngõng trục lắp ổ bi tiêu chuẩn và chịu được tải trọng mở máy đột ngột ($T_k/T_{dn} = 2{,}0$).
Kết luận
Đồ án môn học Chi tiết máy với đề tài "Thiết kế hệ dẫn động băng tải NXH.34" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu kỹ thuật đề ra:
- Xác định chính xác cấu hình động lực học với động cơ điện 3 pha 3K160Mb8 ($5{,}5\text{ kW}, 730\text{ vg/ph}$).
- Thiết kế bộ truyền đai dẹt vải cao su BKHJI65 ($a = 1400\text{ mm}, b = 63\text{ mm}$) và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng ($a_w = 190\text{ mm}, m = 2{,}5\text{ mm}, Z_1 = 29, Z_2 = 123$).
- Đảm bảo toàn bộ tiêu chuẩn kiểm nghiệm cơ tính: $\sigma_H = 457{,}73\text{ MPa} \le [\sigma_H]$, $\sigma_F = 76{,}5\text{ MPa} \le [\sigma_F]$, hệ số an toàn mỏi $s_j = 7{,}5 \ge [s]$, đảm bảo hệ thống vận hành bền bỉ trong suốt $18000\text{ giờ}$ phục vụ.
Kết quả của đồ án cung cấp một tài liệu thiết kế cơ khí hoàn chỉnh, có tính ứng dụng thực tiễn cao cho các dây chuyền vận chuyển liên tục trong nền công nghiệp hiện đại.