Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài thuộc học phần Đồ án thiết kế cơ khí (Mã học phần: MEM702014-1-2-23(N01), Mã đề: 2.3/2023-2), được thực hiện bởi sinh viên Phạm Quang Hưng (Lớp: Ô tô 2 - Khóa K14) dưới sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Văn Hải tại Khoa Cơ khí – Cơ điện tử, Trường Đại học Phenikaa (thời điểm hoàn thành: tháng 12/2023, áp dụng cho học kỳ II năm học 2023–2024).

Hệ thống dẫn động băng tải là cơ cấu truyền động cơ khí được ứng dụng phổ biến trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp để vận chuyển vật liệu rời hoặc hàng kiện. Bối cảnh thực tiễn của đồ án là giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh một trạm dẫn động băng tải hoạt động ổn định, đảm bảo độ bền tiếp xúc, độ bền uốn của các bộ truyền, độ bền mỏi của hệ trục và khả năng làm việc lâu dài của ổ lăn dưới điều kiện tải trọng cho trước.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu/thiết kế được xác định cụ thể theo đề bài:

  1. Nhiệm vụ tính toán động học: Xác định công suất làm việc, tính chọn kiểu loại động cơ điện phù hợp, phân phối tỉ số truyền cho toàn hệ thống và xác định các thông số công suất, momen xoắn, tốc độ quay trên từng trục.
  2. Nhiệm vụ thiết kế các bộ truyền: Tính toán thiết kế chi tiết bộ truyền ngoài (bộ truyền đai dẹt) và bộ truyền trong hộp giảm tốc (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng), xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm độ bền ăn khớp.
  3. Nhiệm vụ thiết kế hệ trục và chọn ổ lăn: Lập sơ đồ đặt lực, tính toán phản lực tại các gối đỡ, vẽ biểu đồ momen uốn ($M_x, M_y$) và momen xoắn ($T$), xác định đường kính các đoạn trục, chọn và kiểm nghiệm mối ghép then, kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục (yêu cầu tính toán chi tiết cho trục II) và chọn ổ lăn theo khả năng tải động, tải tĩnh.
  4. Nhiệm vụ thiết kế vỏ và kết cấu hộp giảm tốc: Xác định hình dáng, kích thước kết cấu vỏ hộp đúc, các gối đỡ, vị trí mặt ghép nắp - thân, bulông liên kết và các chi tiết phụ trợ.
  5. Yêu cầu sản phẩm bàn giao: 01 bản thuyết minh tính toán trên khổ giấy A4 và 01 bản vẽ lắp hộp giảm tốc trên khổ giấy A0.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ dẫn động băng tải cơ khí bao gồm động cơ điện, bộ truyền đai dẹt, hộp giảm tốc một cấp, khớp nối trục đàn hồi và trục tang băng tải.
  • Phạm vi thông số kỹ thuật đầu vào:
    • Lực kéo băng tải: $F = 1040\text{ N}$
    • Vận tốc băng tải: $v = 1\text{ m/s}$
    • Đường kính tang dẫn: $D = 240\text{ mm}$
    • Thời hạn phục vụ: $L_h = 14000\text{ giờ}$
    • Chế độ làm việc: 2 ca/ngày, đặc tính tải trọng va đập nhẹ
    • Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: $0^\circ$

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Học phần áp dụng khung lý thuyết chuẩn về Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí và Chi tiết máy, dựa trên các tài liệu chuyên ngành cơ khí chế tạo máy và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam:

  • Khung lý thuyết tính toán động học và động lực học: Xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống truyền động nối tiếp, tính toán công suất yêu cầu trên trục động cơ, cân bằng công suất và momen xoắn theo công thức liên hệ giữa công suất ($P$), tốc độ quay ($n$) và momen xoắn ($T$).
  • Lý thuyết độ bền tiếp xúc và uốn của truyền động bánh răng: Phương pháp tính toán độ bền mỏi tiếp xúc ($[\sigma_H]$) và độ bền mỏi uốn ($[\sigma_F]$) dựa trên ứng suất tiếp xúc mỏi cơ sở $\sigma_{H\lim}^0$, hệ số chu kỳ ứng suất $K_{HL}, K_{FL}$, hệ số an toàn $S_H, S_F$ và hệ số phân bố tải trọng động $K_H, K_F$.
  • Lý thuyết sức bền vật liệu và thiết kế trục: Áp dụng các phương trình cân bằng tĩnh học trong không gian 2 mặt phẳng vuông góc ($OXZ$ và $OYZ$) để giải phản lực gối đỡ, xây dựng biểu đồ nội lực momen uốn và xoắn; tính toán momen tương đương $M_{tđ}$; kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn mỏi ($s \ge [s]$).
  • Tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn then bằng TCVN 2261-77; tiêu chuẩn vật liệu thép carbon kết cấu chất lượng tốt (C45), gang xám đúc vỏ hộp (GX15-32); bảng tra dung sai và kích thước lắp ghép ổ lăn tiêu chuẩn.

Phương pháp thực hiện:

  • Phương pháp giải tích và tính toán cơ học: Thiết lập hệ phương trình cân bằng lực, tính toán độ bền mỏi cơ học theo công thức kinh nghiệm và công thức giải tích chuẩn ngành cơ khí.
  • Phương pháp tra cứu sổ tay kỹ thuật: Tra cứu các hệ số thực nghiệm, đồ thị mỏi, bảng kích thước tiêu chuẩn của động cơ điện, ổ lăn, khớp nối vòng đàn hồi, bu lông, nắp ổ và cửa thăm từ sổ tay thiết kế chi tiết máy.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật hệ dẫn động

Hệ thống dẫn động băng tải được thiết kế gồm các cụm cơ cấu liên kết tuần tự: Động cơ điện $\rightarrow$ Bộ truyền ngoài (đai dẹt) $\rightarrow$ Hộp giảm tốc một cấp $\rightarrow$ Khớp nối vòng đàn hồi $\rightarrow$ Tang dẫn băng tải.

[Động cơ điện] ---> (Bộ truyền đai dẹt) ---> [Hộp giảm tốc 1 cấp] ---> (Khớp nối đàn hồi) ---> [Trục tang băng tải]

1. Động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

  • Công suất làm việc trên trục tang: $P_{lv} = \frac{F \cdot v}{1000} = \frac{1040 \cdot 1}{1000} = 1,04\text{ kW}$ (thuyết minh lấy $P_t = 1,08\text{ kW}$).
  • Hiệu suất tổng của hệ dẫn động: $\eta = \eta_{br} \cdot \eta_d \cdot \eta_{ol}^4 \cdot \eta_{kn} = 0,97 \cdot 0,96 \cdot 0,99^4 \cdot 1 \approx 0,90$.
  • Công suất cần thiết trên trục động cơ: $P_{yc} = \frac{P_{lv}}{\eta} = \frac{1,08}{0,9} = 1,2\text{ kW}$.
  • Số vòng quay trên trục công tác: $n_{lv} = \frac{60000 \cdot v}{\pi \cdot D} = \frac{60000 \cdot 1}{\pi \cdot 240} \approx 79,58\text{ vòng/phút}$ (thuyết minh tính ra $82,76\text{ vòng/phút}$ ứng với $82,84\text{ vòng/phút}$).
  • Chọn động cơ: Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto ngắn mạch kiểu 4A90L6Y3 với các thông số:
    • Công suất định mức: $P_{đc} = 1,5\text{ kW}$
    • Vận tốc quay định mức: $n_{đc} = 936\text{ vòng/phút}$
    • Hệ số công suất $\cos\varphi = 0,74$; Hiệu suất $\eta% = 75%$
    • Tỉ số momen: $\frac{T_{\max}}{T_{đn}} = 2,2$; $\frac{T_k}{T_{đn}} = 2,0$; Đường kính trục động cơ: $d_{đc} = 22\text{ mm}$.
  • Phân phối tỉ số truyền: Tỉ số truyền chung $u_{ch} = \frac{n_{đc}}{n_{lv}} = \frac{936}{82,76} = 11,3$. Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc $u_{br} = 4$, tỉ số truyền bộ truyền đai dẹt $u_d = \frac{11,3}{4} = 2,825$.

2. Bảng thông số động học trên các trục của hệ thống

Đại lượng / Thông số Trục Động cơ Trục I (Trục vào HGT) Trục II (Trục ra HGT) Trục công tác (Tang)
Tỉ số truyền ($u$) - $u_d = 2,825$ $u_{br} = 4,000$ $u_{kn} = 1,000$
Công suất ($P$ - kW) $1,194$ $1,135$ $1,090$ $1,080$
Số vòng quay ($n$ - vòng/phút) $936,000$ $331,327$ $82,840$ $82,840$
Momen xoắn ($T$ - N.mm) $12182,14$ $32714,66$ $125642,32$ $124489,50$

Nội dung chính theo từng chương

Lời nói đầu

Trình bày nhận thức chung về vai trò của đồ án môn học Thiết kế cơ khí đối với sinh viên kỹ thuật; phân tích cấu trúc tổng thể và tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống truyền động băng tải cơ khí trong công nghiệp.

Chương 1: Tính toán động học hệ dẫn động

Tập trung vào việc lựa chọn loại động cơ điện và xác định các thông số động học ban đầu. Động cơ được chọn là động cơ 3 pha không đồng bộ rôto ngắn mạch 4A90L6Y3 nhờ ưu điểm kết cấu đơn giản, giá thành thấp, làm việc tin cậy và có thể đấu trực tiếp vào lưới điện 3 pha công nghiệp. Chương này thiết lập bảng cân bằng công suất, tốc độ quay và momen xoắn từ trục động cơ qua bộ truyền đai dẹt, bộ truyền trong hộp đến trục tang băng tải.

Chương 2: Tính thiết kế bộ truyền ngoài (đai/xích)

Chương này nằm trong mục lục tổng thể của đề tài nhằm tính toán bộ truyền đai dẹt ngoài với tỉ số truyền $u_d = 2,825$, khoảng cách trục và kích thước bánh đai.

Chương 3: Tính thiết kế bộ truyền trong hộp

Trình bày quy trình tính toán cặp bánh răng trụ răng nghiêng trong hộp giảm tốc:

  • Chọn vật liệu: Cả bánh nhỏ và bánh lớn đều sử dụng thép 45 tôi thường hóa. Bánh nhỏ có độ rắn $HB_1 = 190$, bánh lớn có độ rắn $HB_2 = 180$; giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_c = 340\text{ MPa}$.
  • Ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép xác định được là $[\sigma_H] = 400,01\text{ MPa}$.
  • Thông số hình học và ăn khớp: Khoảng cách trục chia $a_w = 110\text{ mm}$, môđun pháp $m = 2\text{ mm}$, số răng bánh nhỏ $z_1 = 23$, số răng bánh lớn $z_2 = 90$, góc nghiêng răng $\beta = 8,1^\circ$, góc ăn khớp $\alpha_{tw} = 20,18^\circ$, vận tốc vòng $v = 0,77\text{ m/s}$ (đạt cấp chính xác 9).
  • Kiểm nghiệm độ bền: Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc $\sigma_H \le [\sigma_H]$ và ứng suất uốn $\sigma_F \le [\sigma_F]$. Ngoài ra, văn bản trình bày phần tính toán nhiệt truyền động với hệ số tỏa nhiệt $K_t = 13\text{ W/(m}^2\text{}^\circ\text{C)}$, diện tích tỏa nhiệt $A = 1,656\text{ m}^2$, hiệu suất $\eta = 0,84$.

Chương 4: Tính toán thiết kế trục

Nội dung cốt lõi của đồ án, tập trung tính toán kết cấu trục và kiểm nghiệm độ bền:

  • Vật liệu chế tạo trục: Thép C45 tôi cải thiện có $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, $\sigma_{ch} = 360\text{ MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 15\text{ MPa}$.
  • Khớp nối: Chọn khớp nối vòng đàn hồi tra theo điều kiện momen xoắn tính toán $T_t = k \cdot T = 1,3 \cdot 268807,57 = 349449,84\text{ N.mm} \le T_{kn} = 500\text{ Nm}$, đường kính trục nối $d_t = 55\text{ mm} \le d_{kn} = 56\text{ mm}$, số chốt $Z = 8$, đường kính vòng tâm chốt $D_0 = 130\text{ mm}$.
  • Xác định tải trọng tác dụng: Tính toán các lực ăn khớp gồm lực vòng $F_t = 1663,4\text{ N}$, lực hướng tâm $F_r = 3362,19\text{ N}$, lực dọc trục $F_a = 9207,88\text{ N}$ và lực tác dụng từ khớp nối $F_{rkn} = 1000\text{ N}$.
  • Đường kính trục: Đường kính sơ bộ trục I: $d_{sbI} = 45\text{ mm}$; trục II: $d_{sbII} = 80\text{ mm}$. Xác định chính xác các đường kính đoạn trục theo mômen uốn tương đương: tại khớp nối $d = 36\text{ mm}$ (trục I), tại vị trí lắp bánh răng $d = 60\text{ mm}$, tại ngõng trục lắp ổ lăn $d = 42\text{ mm}$.
  • Chọn và kiểm nghiệm then: Chọn then bằng theo tiêu chuẩn TCVN 2261-77. Tiết diện $1-D$ ($d=36\text{ mm}$) dùng then $b \times h = 10 \times 8\text{ mm}$; then tại vị trí bánh răng ($d=100\text{ mm}$) dùng then $28 \times 16\text{ mm}$; then tại khớp nối ($d=55\text{ mm}$) dùng then $16 \times 10\text{ mm}$. Các mối ghép then đều thỏa mãn điều kiện bền dập và bền cắt.
  • Kiểm nghiệm độ bền mỏi: Tính hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm: tại ngõng trục gối đỡ C đạt $s_C = 3,7 \ge [s] = 1,5 \div 2,5$; tại tiết diện B đạt $s_D = 5,6 \ge [s]$.

Chương 5: Tính chọn ổ lăn

  • Cấp chính xác: Chọn cấp chính xác 0 cho toàn bộ ổ lăn trong hộp.
  • Loại ổ và kích thước:
    • Trục I: Bố trí ổ đũa côn kết hợp ổ bi đỡ một dãy cỡ trung ký hiệu 307 ($d = 35\text{ mm}$, $D = 80\text{ mm}$, $B = 21\text{ mm}$, $r = 2,5\text{ mm}$, đường kính bi $14,29\text{ mm}$, khả năng tải động $C = 26,2\text{ kN}$, tải tĩnh $C_0 = 17,9\text{ kN}$).
    • Trục II: Chọn ổ đũa côn cỡ trung rộng với đường kính ngõng trục $d_{ol} = 45\text{ mm}$.
  • Kiểm nghiệm tải trọng: Khả năng tải động tính toán $C_d = 14,27\text{ kN} < C = 26,2\text{ kN}$; Tải trọng tĩnh quy ước $Q_{t0} = 11,645\text{ kN} < C_0 = 67,2\text{ kN}$, đảm bảo điều kiện làm việc không bị biến dạng dư và đạt tuổi thọ thiết kế $L_h = 14000\text{ giờ}$ ($L = 2813,76\text{ triệu vòng}$).

Chương 6: Tính kết cấu hộp giảm tốc

Xác định kết cấu vỏ hộp và các chi tiết phụ trợ chế tạo bằng gang xám GX15-32:

  • Mặt ghép: Mặt phẳng phân cách nắp và thân hộp đi qua tâm các trục.
  • Kích thước vỏ hộp: Chiều dày thân hộp $\delta = 8\text{ mm}$; chiều dày nắp hộp $\delta_1 = 8\text{ mm}$; chiều dày gân tăng cứng $e = 8\text{ mm}$; chiều cao gân $h = 50\text{ mm}$; độ dốc gân $2^\circ$.
  • Bu lông: Đường kính bu lông nền $d_1 = 16\text{ mm}$; bề rộng mặt đế hộp $K_1 = 28\text{ mm}$.
  • Chi tiết phụ: Vòng móc nâng có chiều dày $S = 10\text{ mm}$, đường kính móc $d = 35\text{ mm}$; chốt định vị hình côn; cửa thăm kích thước thân $100 \times 75\text{ mm}$ (vít M8x22, số lượng 4); nút thông hơi ren M27x2.

Kết quả và thông số kỹ thuật đạt được

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ chuỗi tính toán từ thông số làm việc ban đầu đến việc lựa chọn kết cấu chi tiết cơ khí. Toàn bộ các thông số kỹ thuật đạt được được tổng hợp trong bảng số liệu sau:

Hạng mục kết cấu Thông số kỹ thuật chính Giá trị nghiệm thu
Động cơ điện Mã hiệu / Kiểu loại
Công suất định mức / Vận tốc quay		 4A90L6Y3 (3 pha không đồng bộ)
$1,5\text{ kW}$ / $936\text{ vòng/phút}$
Tỉ số truyền Tỉ số truyền tổng hệ thống ($u_{ch}$)
Tỉ số truyền đai ngoài ($u_d$) / Hộp số ($u_{br}$)		 $u_{ch} = 11,3$
$u_d = 2,825$ / $u_{br} = 4,0$
Bộ truyền trong hộp Vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ / lớn
Khoảng cách trục ($a_w$) / Môđun ($m$)
Số răng ($z_1 / z_2$) / Góc nghiêng ($\beta$)
Ứng suất tiếp xúc cho phép ($[\sigma_H]$)		 Thép 45 thường hóa ($HB_1=190, HB_2=180$)
$a_w = 110\text{ mm}$ / $m = 2\text{ mm}$
$z_1 = 23, z_2 = 90$ / $\beta = 8,1^\circ$
$[\sigma_H] = 400,01\text{ MPa}$
Hệ trục & Then Vật liệu trục
Đường kính các đoạn trục chính (Trục I)
Hệ số an toàn mỏi tại gối C / tiết diện B
Tiêu chuẩn then áp dụng		 Thép C45 tôi cải thiện ($\sigma_b = 600\text{ MPa}$)
$d = 36\text{ mm}$ (khớp), $42\text{ mm}$ (ổ), $60\text{ mm}$ (vành răng)
$s_C = 3,7 \ge [s]$; $s_B = 5,6 \ge [s]$
TCVN 2261-77 (then bằng)
Khớp nối đàn hồi Momen xoắn danh định / Momen tính toán
Đường kính lỗ trục / Số chốt		 $T_{kn} = 500\text{ Nm}$ / $T_t = 349,45\text{ Nm}$
$d_{kn} = 56\text{ mm}$ / $Z = 8$ chốt ($D_0 = 130\text{ mm}$)
Ổ lăn Trục I: Loại ổ gối tự do / Gối chặn
Khả năng tải động / Tải tĩnh kiểm nghiệm		 Ổ bi đỡ một dãy số hiệu 307 / Ổ đũa côn
$C_d = 14,27\text{ kN} < C$; $Q_{t0} = 11,645\text{ kN} < C_0$
Vỏ hộp giảm tốc Vật liệu vỏ đúc
Chiều dày thân ($\delta$) / Nắp ($\delta_1$) / Gân ($e$)
Kích thước cửa thăm / Nút thông hơi		 Gang xám GX15-32
$\delta = 8\text{ mm}$ / $\delta_1 = 8\text{ mm}$ / $e = 8\text{ mm}$
$100 \times 75\text{ mm}$ / Ren M27x2

Hạn chế và điểm cần hoàn thiện của thuyết minh

Dựa trên việc rà soát trực tiếp toàn bộ dữ liệu thuyết minh, đồ án tồn tại một số điểm không đồng nhất về mặt số liệu kỹ thuật cần được lưu ý:

  1. Sự không nhất quán về loại bộ truyền trong hộp: Đề bài, mục lục và đầu Chương 3 xác định bộ truyền trong hộp là bánh răng trụ răng nghiêng một cấp, nhưng trong nội dung chi tiết Chương 3 và Chương 4 lại xuất hiện đan xen các công thức và thông số của bộ truyền trục vít – bánh vít (như ký hiệu bánh vít, số răng $z_1=2, z_2=40$, góc nâng ren $\gamma$, tính nhiệt truyền động trục vít và lực dọc trục lớn $F_a = 9207,88\text{ N}$).
  2. Thiếu vắng nội dung chi tiết của Chương 2: Trong mục lục có liệt kê Chương 2 (Tính thiết kế bộ truyền ngoài đai/xích), tuy nhiên phần nội dung chi tiết tính toán hình học và lực căng của bộ truyền đai dẹt chưa được thể hiện đầy đủ trong phần thân văn bản.
  3. Độ lệch số liệu giữa các phần tính toán: Bảng tổng hợp thông số ở cuối Chương 3 ghi nhận khoảng cách trục chia $a = 1871,18\text{ mm}$, môđun pháp $m = 10\text{ mm}$, bề rộng răng $b_w = 35\text{ mm}$, có sự sai khác so với bước tính toán giải tích ở mục 3.3 và 3.4 ($a_w = 110\text{ mm}$, $m = 2\text{ mm}$, $b_w = 33\text{ mm}$).
  4. Kiểm tra nhiệt lượng: Kết quả tính toán nhiệt ở mục 3.8 cho thấy nhiệt độ dầu vượt ngưỡng quy định ($> 95^\circ\text{C}$), đòi hỏi phải có biện pháp bổ sung cánh tản nhiệt hoặc quạt làm mát trên trục vào nếu áp dụng cho hộp giảm tốc trục vít.

Giá trị tham khảo và đối tượng sử dụng

  • Đối tượng sử dụng: Thuyết minh là tài liệu học thuật hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Cơ khí, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Ô tô và Kỹ thuật Điều khiển tự động đang thực hiện Đồ án Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế hệ dẫn động cơ khí hoặc Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cơ khí chế tạo.
  • Giá trị tham khảo chuyên môn:
    • Cung cấp trình tự mẫu về tính toán động học hệ thống truyền động nhiều trục từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành.
    • Cung cấp phương pháp chi tiết về giải phóng liên kết, xác định phản lực gối đỡ ổ lăn trong không gian 3 chiều và lập biểu đồ momen uốn - xoắn kết hợp trên trục.
    • Là tài liệu tham khảo trực quan về việc tra cứu các bảng thông số tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN 2261-77 cho mối ghép then, tiêu chuẩn ổ lăn 307, kích thước tiêu chuẩn của vỏ hộp gang xám đúc GX15-32).

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ điện được lựa chọn trong đồ án có mã hiệu gì và các thông số định mức cơ bản ra sao?

Động cơ được chọn là loại động cơ 3 pha không đồng bộ rôto ngắn mạch mã hiệu 4A90L6Y3, có công suất định mức $P_{đc} = 1,5\text{ kW}$, tốc độ quay định mức $n_{đc} = 936\text{ vòng/phút}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,74$, hiệu suất $\eta = 75%$, tỉ số momen mở máy $\frac{T_k}{T_{đn}} = 2,0$, tỉ số momen cực đại $\frac{T_{\max}}{T_{đn}} = 2,2$ và đường kính trục động cơ $d_{đc} = 22\text{ mm}$.

2. Tỉ số truyền tổng của hệ thống bằng bao nhiêu và được phân bổ cho các bộ truyền như thế nào?

Tỉ số truyền chung của toàn bộ hệ dẫn động là $u_{ch} = 11,3$ (tính từ tốc độ động cơ $936\text{ vòng/phút}$ xuống tốc độ trục công tác $82,76\text{ vòng/phút}$). Tỉ số truyền này được phân bổ gồm: bộ truyền ngoài đai dẹt có $u_d = 2,825$ và bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc có $u_{br} = 4,000$.

3. Cặp bánh răng trong hộp giảm tốc sử dụng loại vật liệu nào và có khoảng cách trục thiết kế bằng bao nhiêu?

Cặp bánh răng sử dụng vật liệu thép 45 tôi thường hóa cho cả bánh chủ động (độ rắn $HB_1 = 190$) và bánh bị động (độ rắn $HB_2 = 180$), giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_c = 340\text{ MPa}$. Khoảng cách trục chia được tính toán thiết kế là $a_w = 110\text{ mm}$ với môđun pháp $m = 2\text{ mm}$ và ứng suất tiếp xúc cho phép $[\sigma_H] = 400,01\text{ MPa}$.

4. Khớp nối trục đàn hồi và mối ghép then được chọn theo tiêu chuẩn nào?

Khớp nối trục đàn hồi được chọn theo tiêu chuẩn với khả năng truyền momen xoắn định mức $T_{kn} = 500\text{ Nm}$, đường kính lỗ trục $d_{kn} = 56\text{ mm}$, số chốt $Z = 8$. Toàn bộ then trên các đoạn trục đều sử dụng loại then bằng chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN 2261-77 (tiết diện then $10 \times 8\text{ mm}$ cho trục $\phi 36$, $28 \times 16\text{ mm}$ cho trục $\phi 100$ và $16 \times 10\text{ mm}$ cho trục $\phi 55$).

5. Kết cấu vỏ hộp giảm tốc được đúc bằng vật liệu gì và chiều dày các thành phần cơ bản là bao nhiêu?

Vỏ hộp giảm tốc được đúc bằng gang xám GX15-32, mặt ghép giữa nắp và thân hộp đi qua tâm các trục dẫn động. Kích thước cơ bản gồm: chiều dày thân hộp $\delta = 8\text{ mm}$, chiều dày nắp hộp $\delta_1 = 8\text{ mm}$, chiều dày gân tăng cứng $e = 8\text{ mm}$ với chiều cao gân $h = 50\text{ mm}$ và bu lông nền đường kính $d_1 = 16\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án môn học Thiết kế cơ khí của sinh viên Phạm Quang Hưng đã hoàn thành việc tính toán thiết kế trạm dẫn động băng tải công suất làm việc $1,08\text{ kW}$ với lực kéo $1040\text{ N}$ và vận tốc $1\text{ m/s}$. Thuyết minh trình bày đầy đủ các bước chọn động cơ điện 4A90L6Y3 ($1,5\text{ kW}$), phân phối tỉ số truyền ($u_{ch}=11,3$), thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc ($a_w=110\text{ mm}$), tính toán độ bền mỏi của hệ trục C45 và chọn ổ lăn 307 thỏa mãn điều kiện tải trọng động, tải trọng tĩnh. Mặc dù còn một số điểm chưa đồng nhất giữa nội dung truyền động bánh răng và trục vít do quá trình biên soạn, tài liệu vẫn thể hiện rõ ràng phương pháp tính toán cơ học truyền thống và quy trình tra cứu tiêu chuẩn kỹ thuật phục vụ học tập, nghiên cứu chuyên ngành cơ khí.