I. Tính Toán Động Học Hệ Dẫn Động Xích Tải
Hệ dẫn động xích tải là một trong những hệ thống truyền động quan trọng trong công nghiệp hiện đại. Quá trình tính toán động học đóng vai trò thiết yếu để đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu. Bước đầu tiên là chọn động cơ điện phù hợp với công suất yêu cầu. Công suất tính toán được xác định dựa trên lực kéo xích tải và vận tốc làm việc. Với lực kéo F = 7100 N và vận tốc v = 0,65 m/s, ta tính được công suất trên trục máy công tác là P1 = 4,615 kW. Từ đó, xác định công suất động cơ điện cần thiết thông qua hiệu suất truyền của toàn bộ hệ thống, bao gồm bộ truyền xích, bánh răng và ổ lăn. Việc tính toán chính xác giúp lựa chọn động cơ phù hợp, tránh lãng phí năng lượng và đảm bảo an toàn hoạt động trong 5 năm phục vụ với chế độ làm việc 1 ca/ngày, 8 giờ/ca.
1.1. Chọn Kiểu Loại Động Cơ Điện
Với hệ dẫn động xích tải kết hợp hộp giảm tốc, cần sử dụng động cơ điện xoay chiều 3 pha có rotor lồng sóc. Loại động cơ này có ưu điểm là độ tin cậy cao, chi phí thấp, dễ bảo dưỡng và hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp. Công suất động cơ được tính theo công thức: Pct = Pt/η, trong đó Pt là công suất máy công tác và η là hiệu suất hệ thống.
1.2. Phân Phối Tỷ Số Truyền
Tỷ số truyền của hệ thống được chia thành các cấp để tối ưu hóa hiệu suất. Số vòng quay trục máy công tác được tính: nlv = (60000 × v)/(z × p) = (60000 × 0,65)/(9 × 125) = 34,6 vòng/phút. Từ đây, xác định tỷ số truyền ngoài hộp giảm tốc cho bộ truyền xích và tỷ số truyền nội bộ cho các cặp bánh răng bên trong hộp, đảm bảo công suất truyền tối ưu trên từng trục.
II. Thiết Kế Bộ Truyền Xích Tải
Bộ truyền xích tải là cơ cấu truyền động chính trong hệ dẫn động. Thiết kế chi tiết của bộ truyền này đòi hỏi phải xác định chính xác các thông số kỹ thuật như loại xích, số răng đĩa xích, bước xích và khoảng cách trục. Với bước xích p = 125 mm và số răng z = 9, ta cần chọn loại xích có khả năng chịu lực phù hợp với tải trọng va đập nhẹ. Quá trình thiết kế bao gồm việc xác định khoảng cách trục dựa trên công thức liên quan đến bước xích và số mắt xích. Tiếp theo là kiểm nghiệm độ bền xích để đảm bảo xích không bị đứt gãy trong quá trình hoạt động. Cuối cùng, xác định lực tác dụng trên trục để thiết kế các chi tiết đỡ nối như trục và ổ lăn phù hợp.
2.1. Chọn Loại Xích và Thông Số Ban Đầu
Lựa chọn loại xích phụ thuộc vào lực kéo tối đa và điều kiện làm việc. Với F = 7100 N và chế độ tải va đập nhẹ, chọn xích có khả năng chịu tải cao. Xác định số răng đĩa xích dẫn động và đĩa xích bị dẫn động, từ đó tính tỷ số truyền của bộ truyền xích. Bước xích p = 125 mm được xác định từ các bảng tiêu chuẩn xích công nghiệp.
2.2. Kiểm Nghiệm Độ Bền và Thông Số Đĩa Xích
Kiểm nghiệm độ bền xích được thực hiện để đảm bảo xích không bị đứt và có tuổi thọ đủ dài. Tính lực căng xích và so sánh với khả năng chịu lực giới hạn của loại xích đã chọn. Xác định thông số hình học của đĩa xích như đường kính lớn, đường kính vòng chia và góc răng, từ đó tính lực tác dụng lên trục để sử dụng trong thiết kế các chi tiết nối tiếp.
III. Thiết Kế Các Chi Tiết Đỡ Nối
Thiết kế chi tiết đỡ nối bao gồm thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và thiết kế khớp nối. Trước tiên, tính sơ bộ đường kính trục dựa trên momen xoắn tác dụng và ứng suất cho phép. Tiếp theo, xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực để đảm bảo an toàn cơ học. Bước tiếp theo là vẽ sơ đồ đặt lực và biểu đồ nội lực trên trục để xác định vị trí nguy hiểm có ứng suất lớn nhất. Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục là bước quan trọng để đảm bảo trục hoạt động ổn định dưới tác dụng của tải trọng biến thiên. Chọn ổ lăn phù hợp dựa trên tải động và yêu cầu tuổi thọ. Cuối cùng, thiết kế khớp nối để liên kết trục với hộp giảm tốc và động cơ.
3.1. Tính Toán và Kiểm Nghiệm Trục
Đường kính trục được tính sơ bộ từ công thức: d ≥ ∛(10M/[σ]), trong đó M là momen xoắn và σ là ứng suất cho phép. Sơ đồ đặt lực xác định vị trí các lực tác dụng từ bánh răng, xích và các phản lực tại ổ lăn. Biểu đồ nội lực cho phép xác định vị trí nguy hiểm, từ đó tính chính xác đường kính các đoạn trục khác nhau. Kiểm nghiệm độ bền mỏi so sánh ứng suất thực tế với ứng suất cho phép mỏi.
3.2. Chọn Ổ Lăn và Khớp Nối
Chọn ổ lăn dựa trên tải động và tuổi thọ cần thiết. Với 3 trục chính trong hệ thống, cần chọn ổ lăn tương ứng cho từng trục. Tải động C được tính từ tải tĩnh và tải động tác dụng. Khớp nối đàn hồi được chọn để liên kết giữa động cơ và hộp giảm tốc, đồng thời hấp thụ dao động và đảm bảo tính không dãn.
IV. Thiết Kế Vỏ Hộp Giảm Tốc và Chế Độ Bôi Trơn
Thiết kế vỏ hộp giảm tốc đảm bảo cứng độ đủ, chịu tải tốt và dễ lắp ráp. Kết cấu vỏ hộp được thiết kế với độ dày thích hợp để chịu áp lực bên trong từ dầu bôi trơn và lực tác dụng từ bánh răng. Nắp hộp phải kín chặt để giữ dầu và bảo vệ chi tiết bên trong. Thiết kế các chi tiết phụ bao gồm que thăm dầu để quan sát mực dầu, chốt định vị để cố định vỏ, bu lông vòng để tránh xoay vòng, và công tắc điều khiển mực dầu. Bôi trơn là yếu tố then chốt, bao gồm bôi trơn bên trong hộp cho bánh răng và ổ lăn và bôi trơn bên ngoài hộp cho bộ truyền xích. Chế độ lắp ráp quy định thứ tự lắp các chi tiết, kiểm tra khoảng hở và điều chỉnh độ căng để đảm bảo chất lượng cuối cùng.
4.1. Thiết Kế Vỏ Hộp và Các Chi Tiết Phụ
Kết cấu vỏ hộp được thiết kế với các cạnh gia cường để tăng độ cứng. Bề dày thành vỏ thường từ 6-10 mm tùy vào kích thước và tải trọng. Nắp hộp có các gân gia cường và được bao bìu kín bằng chất trợ kín. Que thăm dầu, chốt định vị, bu lông vòng được bố trí hợp lý để dễ bảo dưỡng và an toàn làm việc. Lỗ thoát dầu và lỗ xả dầu được thiết kế để dễ thay dầu định kỳ.
4.2. Hệ Thống Bôi Trơn và Chế Độ Lắp Ráp
Bôi trơn bên trong hộp sử dụng dầu moto chất lượng cao với độ nhớt phù hợp. Mực dầu được duy trì ở mức định trước để bảo vệ bánh răng và ổ lăn. Bôi trơn bên ngoài hộp cho bộ truyền xích sử dụng dầu moto hoặc mỡ chuyên dụng. Chế độ lắp ráp tuân theo quy trình tiêu chuẩn với kiểm tra khoảng hở giữa các chi tiết, điều chỉnh độ căng xích và kiểm tra hoạt động trước khi đưa vào sử dụng.
