CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Xác định công suất và chọn động cơ điện cho hệ thống dẫn động là giai đoạn đầu tiên rất quan trọng cho quá trình thiết kế các bộ phận khác. Chúng ta cần chọn loại động cơ có công suất phù hợp với hệ thống không quá thừa công suất (đảm bảo tính kinh tế và tiết kiệm năng lượng), không thiếu (đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống). Hiệu suất chung của cả hệ thống Hiệu suất chung của cả hệ thống được tính theo công thức: Theo bảng 3.3 tài liệu [1], ta chọn: , , , Từ đó ta có: 1. Công suất cần thiết của động cơ Công suất bộ phận công tác là xích tải được xác định theo công thức (3.4) tài liệu [1]: Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có định công suất tương đương theo công thức (3.10) tài liệu [1]: 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS.
Lưu Thanh Tùng Công suất cần thiết của động cơ được xác định theo công thức (3. Phân phối tỷ số truyền và chọn động cơ Số vòng quay trục tang trống xích tải: Tỉ số truyền chung xác định theo công thức (3.12) tài liệu [1]: Trong đó - tỉ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh và chậm; - tỉ số truyền của bộ truyền xích.1 tài liệu [2], với , ta chọn động cơ có công suất 2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Sau khi lựa chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền ta được thông số trong Bảng 1. Động cơ và phân phối tỉ số truyền Số vòng quay Tỷ số truyền Bộ truyền Bộ truyền Bộ truyền Động cơ động cơ chung bánh răng bánh răng xích 2895 23.
Các thông số kĩ thuật của hệ thống truyền động Theo các thông số vừa chọn ta tính toán các giá trị công suất, mo men xoắn và số vòng quay cho từng trục: Tính toán công suất trên các trục: 3 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Số vòng quay các trên các trục: Moment xoắn trên các trục: 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Từ các kết quả tính toán trên ta có thông số động học của hệ thống được trình bày trong bảng 1. Đặc tính kĩ thuật hệ thống truyền động Trục Động cơ I II III Công tác Thông số Công suất P (kW) 12.69 Tỷ số truyền 1 3.01 Số vòng quay n (vg/ph) 2895 2895 804.02 Mô men xoắn T (Nm) 41.59 5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS.
Lưu Thanh Tùng CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2. Số liệu ban đầu Tính toán thiết kế bộ truyền xích với , , tỉ số truyền ; bộ truyền làm việc 3 ca. Tính toán lựa chọn xích a) Chọn loại xích Chọn xích ống con lăn do tải trọng trung bình và tốc độ thấp. b) Các thông số của xích và bộ truyền xích Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức : (răng) Ta chọn răng 6 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS.
Lưu Thanh Tùng Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức: (răng) Chọn răng Tỉ số truyền thực tế: Sai lệch tỉ số truyền: Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức (5.22 tài liệu [1]): Trong đó: - hệ số tải trọng động: nếu tải trọng có va đập thì - hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục, thì - hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 60° thì 7 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng - hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: nếu không điều chỉnh được hoặc không có bộ phận căng xích thì - hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn định kì - hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc ba ca Hệ số Hệ số Chọn xích 1 dãy, cho nên Tính công suất tính toán Pt theo công thức (5.25) tài liệu [1]: Theo bảng 5.4 tài liệu [1] theo cột ta chọn bước xích .2 tài liệu [1] số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích 44.45 mm là , nên điều kiện được thỏa. Xác định vận tốc trung bình v của xích theo công thức (5.10 tài liệu [1]): 8 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Lực vòng có ích: Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc theo công thức (5.26 tài liệu [1]) với [p0] chọn theo bảng 5.3 tài liệu [1] là 21Mpa: Do nên điều kiện trên được thỏa.
Chọn khoảng cách trục sơ bộ Số mắt xích X theo công thức (5.8 tài liệu [1]): Chọn mắt xích. Chiều dài xích. Tính chính xác khoảng cách trục theo công thức (5.9 tài liệu [1]): 9 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Ta chọn (giảm khoảng cách trục (0,002÷0,004)a).
c) Tính toán kiểm nghiệm Số lần va đập trong 1 giây được xác định theo công thức 5.27 tài liệu [1]: Theo bảng (5.6 tài liệu [1]) với bước xích ta chọn. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức (5.28 tài liệu [1]): Với [s] là hệ số an toàn cho phép phụ thuộc vào số vòng quay và bước xích chọn trong bảng 5. Tải trọng phá hủy ( tra theo phụ lục 4. Lực trên nhánh căng: 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS.
Lưu Thanh Tùng Lực căng do lực ly tâm gây nên xác định theo công thức (5.16 tài liệu [1]): Với tra theo phụ lục 4. Lực căng ban đầu của xích xác định theo công thức (5.17 tài liệu [1]): Tính lực tác dụng lên trục theo công thức (5.19 tài liệu [1]): Trong đó: - hệ số trọng lượng xích: khi xích nằm ngang hoặc khi góc nghiêng giữa đường tâm trục và phương nằm ngang nhỏ hơn. Đường kính đĩa xích: 11 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Từ các tính toán, thông số bộ truyền xích được trình bày dưới bảng sau Bảng 2.
Thông số bộ truyền xích Tính toán thiết kế Thông số Giá trị Thông số Giá trị Xích ống Dạng xích Đường kính vòng chia: con lăn Bánh dẫn d 1 , mm 353.72 Bước xích pc , mm 44.45 Bánh bị dẫnd 2 , mm 707.44 Khoảng cách trục a , mm 1886.29 Đường kính vòng ngoài: Chiều dài xích L 5467.38 Bánh dẫn d a 1 , mm 384.84 Số mắc xích X 123 Bánh bị dẫn d a 2 , mm 738.56 Số răng đĩa xích: Xích dẫn z 1 25 Xích bị dẫn z 2 50 Lực tác dụng lên trục F r , N 2811.93 Tính toán kiểm nghiệm Giá trị cho Thông số Giá trị tính toán Nhận xét phép Thỏa điều Số vòng quay bánh dẫn n1 , vg / ph 400 251.3 kiện Thỏa điều Số lần va đập 12 3.41 kiện Thỏa điều Hệ số an toàn S 10.5 kiện 12 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH VÀ CẤP CHẬM A. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẶP CẤP NHANH 1. Số liệu ban đầu Mômen xoắn trên trục của bánh dẫn.
Tỉ số truyền. Số vòng quay. Chọn vật liệu và ứng suất cho phép Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn.13 tài liệu [1], đối với bánh dẫn ta chọn vật liệu là thép C45 nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cải thiện độ rắn bề mặt , đối với bánh bị dẫn ta chọn vật liệu là thép C45 thường hóa đạt độ rắn bề mặt. Số chu kì làm việc cơ sở: chu kì chu kì chu kì.
Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng: 13 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Ta có: Từ đây suy ra: (chu kì) (chu kì) Tương tự: (chu kì) 14 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng (chu kì) Vì: ; ; ; Cho nên: Theo bảng 6.13 tài liệu [1], giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau: Tính ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức (6.39 tài liệu [1]): Khi thấm nito và tôi bề mặt , do đó: 15 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Do nên chọn Tính ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.47 tài liệu [1]): Trong đó: - hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi; khi quay 1 chiều.
- hệ số an toàn trung bình, tra theo bảng 6.13 tài liệu [1] ta có 16 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Theo bảng 6.15 tài liệu [1] do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục nên , chọn theo tiêu chuẩn. Khi đó: Theo bảng 6.4 tài liệu [1], ta chọn ; Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức (6.90 tài liệu [1]): Ta chọn. Môđun răng Theo tiêu chuẩn ta chọn.
Từ điều kiện Suy ra: 17 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Ta chọn răng, suy ra số răng bánh bị dẫn: răng Góc nghiêng răng: Tỷ số truyền sau khi chọn số răng: Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng: Đường kính vòng chia: Đường kính vòng đỉnh: 18 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Khoảng cách trục: Chiều rộng vành răng: - Bánh bị dẫn: - Bánh dẫn: Vận tốc vòng quay bánh răng: Theo bảng 6.3 tài liệu [1] ta chọn cấp chính xác 8 với Hệ số tải trọng tính theo bảng 6.6 tài liệu [1]: ; Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc theo công thức 6.55 tài liệu [1]: 19 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Do đó độ bền tiếp xúc được thỏa.
Trong đó: - hệ số xét đến cơ tính vật liệu, nếu cặp vật liệu đều bằng thép thì - hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc, - hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc, - hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, khi thì 20 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng - hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn, thông thường - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng, Hệ số dạng răng : Đối với bánh dẫn: Đối với bánh bị dẫn: Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn): - Bánh dẫn: - Bánh bị dẫn: Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn: Ứng suất uốn tính toán theo công thức ( 21 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: PSG TS. Lưu Thanh Tùng Do đó độ bền uốn được thỏa.