CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I. Công suất tương đương Trong trường hợp tải trọng tĩnh thì : Ptđ = Plv = 9,4 ( kW) 2. Công suất cần thiết 𝑃𝑡đ Pct = 𝜂𝐶 - Hiệu suất chung ηc = 2𝜂𝑏𝑟. 𝜂𝑘𝑛 ηbr = 0,96 - 0,98 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (kín) ηđ = 0,95 - 0,96 - Hiệu suất bộ truyền đai ηol = 0,99 - 0,995 - Hiệu suất của một cặp ổ lăn ηkn = 1 - Hiệu suất khớp nối ηC = 0,972.
Tính toán số vòng quay đồng bộ của động cơ Số vòng quay trục công tác: nlv =45 (v/ph) Tỷ số truyền toàn bộ của hệ dẫn động 𝑢𝑡 = 𝑢đ .4 trang 21 của TTTKHDĐCK1: Chọn : 𝑢ℎ = 8 : tỷ số truyền bánh răng trụ của hộp giảm tốc 2 cấp (8-40) 𝑢đ = 4 : tỷ số truyền của bộ đai thang (3-5) ➢ 𝑢𝑡 = 8. Chọn động cơ Theo nguyên lý làm việc thì công suất động cơ lớn hơn công suất cần thiết và số vòng quay đồng bộ phải xấp xỉ số vòng quay của động cơ Do đó, ta chọn động cơ 4A132M4Y3 có công suất P=11 kW, số vòng quay 𝑇 𝑇 n= 1458 v/ph; cos = 0,87; η%= 87,5; 𝑚𝑎𝑥 = 2,2; 𝐾 = 2. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tỉ số truyền chung: 5 𝑛đ𝑐 1458 𝑢𝑡 = = = 32,4 𝑛𝑙𝑣 45 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: 𝑢𝑡 32,4 𝑢ℎ = = =8,1 𝑢đ 4 Với 𝑢đ = 4 : tỷ số truyền đai đã chọn ở phần (I.3) Với 𝑢ℎ = 8,1, dựa vào bảng 3.1/ trang 43 TTTKHDĐCK1, ta chọn 𝑢ℎ = 8 với u1 =3,30 và u2 = 2,42 Kiểm tra lại: 𝑢𝑡 32,4 Tính lại 𝑢đ = = = 4,05 ≈ 4 (hợp lý) 𝑢1. SỐ VÒNG QUAY 𝑛 1458 n1 = đ𝑐 = = 360 vòng/phút 𝑢đ 4,05 𝑛1 360 n2 = = = 109,09 vòng/phút 𝑢1 3,3 𝑛2 109,09 n3 = = = 45,07 vòng/phút 𝑢2 2,42 IV.
PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 𝑃1 = 𝑃𝑐𝑡. MOMEN XOẮN CÁC TRỤC - Momen xoắn động cơ: 𝑃𝑐𝑡 10,93 𝑇đ𝑐 = 9,55.mm) 𝜂đ𝑐 1458 - Momen xoắn trên trục I: 𝑃1 10,39 𝑇1 = 9,55.mm) 𝑛1 360 - Momen xoắn trên trục II: 𝑃2 9,98 𝑇2 = 9,55.mm) 𝑛2 109,09 - Momen xoắn trên trục III: 6 𝑃3 9,49 𝑇3 = 9,55.mm) 𝑛3 45,07 - Momen xoắn trên trục công tác: 𝑃𝑙𝑣 9,4 𝑇𝑐𝑡 = 9,55.mm) 𝑛𝑙𝑣 45 Ta có bảng thông số sau: Bảng 1: 7 CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI I. CHỌN LOẠI ĐAI VÀ TIẾT DIỆN ĐAI Theo hình 4.1 Trang 59/TTTKHDDDDCK1, dựa vào công suất cần thiết của động cơ Pct =10,93 kW và số vòng quay động cơ 𝑛đ𝑐 = 1458 vòng/phút. Ta chọn tiết diện đai A có các thông số sau: Bảng 2 Kích thước tiết diện (mm) Đường Diện tích kính bánh Chiều dài Loại đai tiết diện giới hạn bt b h y0 đai nhỏ d1, A, mm2 mm L, mm Thang, A 11 13 8 2,8 81 100-200 560-4000 II.
XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN 1.Đường kính bánh đai nhỏ d1 - Theo bảng 2 như trên , ta chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 160 mm - Vận tốc cực đại: v= πd1 n1 /60000 = π.1458/60000 = 12,21 m/s < vmax = 25m/s - Theo công thức 4.2 với ε = 0,02 thì đường kính bánh đai lớn: d2 = d1.4,05/(1 - 0,02) = 661,22 mm - Theo bảng 4.21 trang 63 TTTKHDĐCK1, ta chọn đường bánh đai lớn tiêu chuẩn d2 = 630 mm - Như vậy tỉ số truyền thực tế: Ut = d2/[d1. Khoảng cách trục a sơ bộ - Theo bảng 4.14 , với u= 4,05 , ta có a/d2 =0,95 - Khoảng cách trục sơ bộ: a = d2. Chiều dài đai l - Theo công thức 4.4 thì chiều dài đai l: 𝜋.13 trang 59 TTTKHDDDDCK1, ta chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 2500 mm - Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây i = v/l = 12,21/2500. Xác định lại khoảng cách trục a - Theo công thức 4.57° = 134° thỏa điều kiện 1 > 𝑎 582 min = 120° III.
XÁC ĐỊNH SỐ ĐAI 𝑃đ𝑐.𝐾đ - Theo công thức 4.1 = 1,2 (do làm việc 2 ca) - Với 1 = 134° , ta chọn 𝐶𝛼 = 0,86 ( tra bảng 4.19 , ta có L0 = 1700 mm →= 1,47, do đó ta chọn Cl = 1,07 𝐿0 (tra bảng 4.16) - Với u =4,05, Cu =1,14 (tra bảng 4.19 , với v = 12,21 m/s; d1 = 160 mm; suy ra [P0] = 2,34 𝑃đ𝑐 10,93 Với [𝑃0 ] = 2,34 = 4,67 suy ra Cz =0,9 (bảng 4.0,9 Lấy z = 6 đai - Theo công thức 4.21 thì chiều rộng bánh đai: B = (z -1).10 = 95 mm - Đường kính ngoài bánh đai nhỏ: da1 = d1 + 2h0 = 160 + 2.3,3 = 166,6 mm - Đường kính ngoài bánh đai lớn: da2 = d2 + 2h0 = 630 + 2. XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC 780.𝐾đ - Theo công thức 4.𝑧 Trong đó: Fv =qm.v với qm = 0,105 (tra bảng 4.6 - Theo công thức 4.21 , lực tác dụng lên trục: 9 𝛼 134° Fr = 2.sin ( 2 ) = 1877,83 N 2 Giá trị Thông số Bánh đai nhỏ Bánh đai lớn Đường kính bánh đai 160 mm 630 mm Đường kính ngoài bánh đai 166,6 mm 636,6 mm Chiều rộng bánh đai 95 mm Số đai 6 đai Chiều dài đai 2500 mm Khoảng cách trục 582 mm Góc ôm 134° Lực tác dụng lên trục 1877,83 N 10 CHƯƠNG 3: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG I. CHỌN VẬT LIỆU Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế nên ở đây, ta chọn vật liệu cho 2 cấp bánh răng là như nhau.1, ta chọn: - Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 … 285 có 𝜎𝑏1 = 850 MPa; 𝜎𝑐ℎ1 = 580 MPa - Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 … 240 có 𝜎𝑏2 = 750 MPa; 𝜎𝑐ℎ2 = 450 MPa II. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 … 350, với 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚 𝑜 = 2HB+70; SH = 1,1; 𝑜𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚= 1,8HB; SF = 1,75.
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245; độ rắn bánh lớn HB2 = 230, khi đó: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚1 𝑜 = 2.230 = 414 MPa ❖ Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở: - Theo công thức 6.5: NHO = 30𝐻2,4 𝐻𝐵 Với HHB - độ rắn Brinen Ta có: NHO1 = 30.106 ❖ Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương: Theo công thức 6.24000 = 518400000> NHO1, do đó KHL1= 1 - NHE2 = 60.24000=157089600> NHO2, do đó KHL2 = 1 ⚫ Như vậy theo công thức 6.1/1,1 = 481,81 MPa - Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo công thức 6.[𝜎𝐻2 ] 2 2 - Với cấp chậm sử dụng răng thẳng và tính ra NHE đều lớn hơn NHO nên KHL = 1, do đó [𝜎𝐻 ], = [𝜎𝐻2 ] = 481,81 MPa ⚫ Theo công thức 6.6, ta có: NFE = NHE - NFE1 = NHE1 = 518400000 - NFE2 = NHE2 = 157089600 Do: NFE1 > NFO1 nên KFL1 = 1 NFE2 > NFO2 nên KFL2 = 1 ⚫ Theo công thức 6.2a với bộ truyền quay 1 chiều KFC =1, ta có: 1 [𝜎𝐹 ] = 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚 𝑜 .1/1,75 = 236,57 MPa ❖ Ứng suất quá tải cho phép Theo công thức 6.14, ta có: - Với bánh răng tôi cải thiện: ⚫ [𝜎𝐻1 ]max = 2,8.450 = 1260 MPa - Với HB<350: ⚫ [𝜎𝐹1 ]max = 0,8. TÍNH TOÁN CẤP NHANH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG ❖ Xác định sơ bộ khoảng cách trục Theo công thức 6. y 𝐻 1 𝑏𝑎 Trong đó theo bảng 6.6, chọn y𝑏𝑎 = 0,3; với răng nghiêng Ka = 43 (bảng 6.5); theo công thức 6.(3,3+1) = 0,6837; do đó theo bảng 6.0,3 Lấy aw1 = 195 mm ❖ Xác định các thông số ăn khớp - Theo công thức 6.8 chọn môđun pháp m = 3 - Chọn sơ bộ = 15° - Theo công thức 6.31, số răng bánh nhỏ: 2.(3,3+1) Lấy Z1 = 29 - Số răng bánh lớn: Z2 = u.29 = 95,7 Lấy Z2 = 96 - Do đó tỉ số truyền thực sẽ là: um =96/29 = 3,31 - Kiểm nghiệm góc : 𝑚.195 → 𝛽 = 15,94° (thỏa điều kiện góc 𝛽 nằm trong khoảng 8 - 20° đối với bảnh răng nghiêng) ❖ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 1 - Theo công thức 6.5, ZM = 274MPa1/3 - Theo công thức 6.tg(15,94) = 0,267→ b = 14,9545° Với t = tw = arctg(tg/cos) = arctg(tg20/0,961) =20,743 Do đó theo công thức 6.34: 2 cos 𝛽𝑏 2 cos(14,9545) ZH = √ =√ = 1,707 sin 2𝛼𝑡𝑤 sin(2.20,743) - Theo công thức 6.3 = 1,704 1 Do đó theo công thức 6.36c : Zε = √ 𝜀𝛼 - Theo công thức 6.195/(3,31+1) = 90,48 mm - Theo công thức 6.360/60000 =1,705m/s - Với v = 1,705 m/s theo bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9.14 với cấp chính xác 9 và v< 2,5 m/s → KH =1,13 - Theo công thức 6. √195/3,31 = 1,91 Với 𝛿𝐻 = 0,002 theo bảng 6.16 - Theo công thức 6.1, - Theo công thức 6.1,015 = 1,227 Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.
90,482 = 490,92 MPa ❖ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo 6.1 với v = 1,705 m/s < 5 m/s: Zv =1; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 … 1,25 m, do đó ZR =0,95; với da < 700 mm: KxH =1, do đó theo công thức 6.1= 470,7 MPa 1 Như vậy 𝜎𝐻 > [𝜎𝐻 ],, do đó cần tăng thêm khoảng cách trục aw và tiến hành kiểm nghiệm lại ❖ Tiến hành kiểm nghiệm lại bằng cách tăng aw Ta chọn lại khoảng cách trục aw = 205 mm - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw1 = 2aw/(um+1) = 2.205/(3,31+1) = 95,13 mm - Theo công thức 6.360/60000 =1,793m/s - Theo công thức 6. √205/3,31 = 2,06 Với 𝛿𝐻 = 0,002 theo bảng 6.16 - Theo công thức 6.1, - Theo công thức 6.1,018 = 1,23 Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6. 95,132 = 455,95 MPa < [𝜎𝐻 ], = 470,7 MPa Kết quả kiểm nghiệm lại: aw =205 mm; 𝜎𝐻 = 455,95 MPa ❖ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Theo công thức 6.7, KF = 1,17; theo bảng 6.14 với v < 2,5 m/s và cấp chính xác 9: KF = 1,37; theo công thức 6.√ = 6,18 𝑢 3,31 Với 𝛿𝐹 = 0,006 theo bảng 6.16 Theo công thức 6.1,37 Theo công thức 6.1,04 = 1,67 - Với εα = 1,668, 𝑌𝜀 = 1/εα = 1/1,668 = 0,599 - Với = 15,94°, 𝑌𝛽 = 1 - /140 = 1 - 15,94/140 = 0,886 - Số răng tương đương: Zv1 = Z1/cos3 = 29/(0,961)3 = 32,67 → Ta chọn Zv1 =33 Zv2 = Z2/cos3 = 96/(0,961)3 = 108,16 → Ta chọn Zv2 =108 Theo bảng 6.18, ta chọn: YF1 = 3,8; YF2 = 3,6.