CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 1.a-Tính công suất cần thiết. Chọn động cơ điện là công việc đầu tiên của qúa trình tính toán, thiết kế máy. Nó có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp. Để chọn được động cơ phải dựa trên các đặc tính và phạm vi sử dụng của chúng cùng với yêu cầu thiết kế từ đó lựa chọn động cơ động cơ phù hợp và kinh tế nhất.
Muốn vậy ta phải tính được công suất cần thiết của động cơ. Công suất cần thiết của động cơ được xác định theo công thức (2.8): Pt P ct = ( kW ) η Trong đó: Pct (kW) là công suất cần thiết trên trục động cơ. Pt (kW) là công suất tính toán trên trục máy công tác. η là hiệu suất truyền động.
Để xác định được công suất Pct cần xác định được công suất tính toán Pt. Công suất tính toán được xác định dựa vào chế độ làm việc của hệ thống dẫn động và tính chất của tải trọng. Theo yêu cầu thiết kế, hệ thống dẫn động băng tải được tính toán trong điều kiện làm việc lâu dài và tải trọng tác dụng thay đổi theo chu kỳ. Do đó ta coi động cơ làm việc với công suất tương đương không đổi (thay thế cho quá trình làm việc của động cơ lúc quá tải, lúc non tải) được tính theo công thức (2.
2 ( kW ) i=1 P 1 ∑ ti Pt = Ptd với i=1 Trong đó: Ptd (kW) là công suất tương đương của động cơ. P1 (kW) là công suất lớn nhất trong công suất tác dụng lâu dài trên trục máy công tác. Theo biểu đồ tải trọng ta thấy thời gian mở máy là rất nhỏ (3s) do đó không coi là công suất tác dụng lâu dài trên trục máy công tác, nên ta có: 6000 .1 ,25 P1= =7,5 ( kW ) => 1000 1 Ta lại có: P2 T 2 = =0,7 P1 T 1 và t1 = 15(s) t2 = 36(s) ; tck = t1+t2 = 15+36 = 51(s) Vậy ta có công suất tương đương là: √ √ P 2. 36 1 2 P td = = =6( kW ) t 1 +t 2 15+36 > Pt = Ptd=6(kW) Type equation here.
Mà hiệu suất truyền động () được tính dựa trên hiệu suất các bộ truyền trong hệ thống dẫn động theo công thức (2.x Trong đó trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ được tra trong bảng 2-3 (Tr.19 ) k 1 là hiệu suất bộ truyền khớp nối trục từ trục động cơ sang trục I. ol=(0,99)4 là hiệu suất các cặp ổ lăn được làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn. ở đây, sử dụng 4 cặpổ lăn trên các trục, mỗi cặp ổ có hiệu suất riêng là ( *ol=0,99) br1=0,97 là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn (cấp nhanh) br2=0,97 là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ rang nghiêng làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn (cấp chậm) x= 0,93 là hiệu suất bộ truyền xích làm việc trong điều kiện hở 1 Vậy ta có: => =k.b)-Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ. *) Chọn sơ bộ tỉ số truyền.
Dựa vào bảng 2.21,TTTKHTDĐCK-T1) chọn: Tỉ số truyền của bộ truyền xích un = 2 (lần). Tỉ số truyền của hộp giảm tốc uh = 15 (lần). Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động là: usb = uh. *) Số vòng quay trên trục băng tải tính theo công thức (2.D p Trong đó: v = 1,25(m/s) vận tốc băng tải.
D = 315(mm)=0,315m đường kính tang quay của băng tải.0,315¿ ¿ v () =75,78 ¿ p ; Vậy số vòng quay sơ bộ của trục động cơ là: => nct = nlv. Dựa trên các yêu cầu của động cơ về momen mở máy và công suất cần thiết để đảm bảo động cơ làm việc tốt là: Pđc Pct nđb nct T1 T =1≤ k T T dn Với T là momen tải trọng lớn nhất T=T1. Tra trong các bảng P 1.3 với động cơ chọn được động cơ điện K do nhà máy Động cơViệt-Hưng chế tạo với kiểu động cơ K160S2 có các thông số sau: Công suất Vận tốc Cos IK/Idn TK/Tdn Đ/k trục động Khối lượng (kW) (v/p) cơ (mm) (kg) 7,5 2935 0,93 7,3 2,2 38 94 1 1.Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí. Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí theo các thông số của động cơ điện chọn được *)-Xác định tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động.
Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được xác định bằng tỉ số của số vòng quay đầu vào của bộ truyền và số vòng quay đầu ra của bộ truyền n dc ut = nlv (lần) Với: ndc = 2935(v/p) là số vòng quay của động cơ điện chọn được. nlv =75,78(v/p) là số vòng quay trên trục băng tải. n 2935 ut = dc = =38 ,73 => n lv 75 ,78 (lần); *)-Phân phối tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động cho các bộ truyền. Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được phân phối cho bộ truyền trong hộp giảm tốc và bộtruyền ngoài (bộ truyền xích & bộ truyền khớp).un = 38,73 (lần) Tỉ số truyền của bộ truyền khớp là: uk 1(lần) Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích là: ux = 2,5(lần) Vậy ta có tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: u u 38 ,73 uh= t = t = =15 , 492 u n u k.
2,5 (lần) Đây là hộp giảm tốc khai triển, tính toán theo điều kiện bôi trơn và yêu cầu thể tích hộp nhỏ nhất có thể được. Do đó chọn tỉ số truyền của cấp nhanh (u1) lớn hơn tỉ số truyền của cấp chậm (u2). Ta dùng công thức thực nghiệm sau: u1 = (1,2 1,3)u2 => uh = u1. u2 = (1,2 1,3) (u2)2 = 15,492(lần) => u2 = (3,45 3,6) chọn u2 = 3,5(lần) => u1 = (1,2 1,3)u2 = (4,2 4,55) chọn u1 = 4,5(lần) Vậy ta có tỉ số truyền thực của hộp giảm tốc là: uh = u1.
3,5 = 15,75 (lần) Tỉ số truyền thực của bộ truyền xích là : 1 ut 38 , 73 ux= = =2 , 45 u h .Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục. Dựa trên sơ đồ thiết kế và công suất cần thiết Pct của động cơ ta tính được công suất, momen, và số vòng quay trên các trục của hệ thống dẫn động như sau: 1.Trên trục động cơ: Số vòng quay: nđc = 2935(v/p) Công suất trên trục động cơ là công suất cần thiết: Pct =7,5(kW) Momen xoắn: P 2935 ¿ T dc =9,55.Trên trục 1: n 2935 n1= dc = =2935( v / p ) Số vòng quay: uk 1 Công suất trên trục: P1 = Pct .106 =24159 ,7( Nmm) Momen xoắn trên trục: n1 2935 1.Trên trục 2: n 2935 n2 = 1 = =625 , 2( v / p ) Số vòng quay: u1 4,5 Công suất trên trục: P2 = P1 .106 =104402 , 8( Nmm ) Momen xoắn trên trục: n2 652 , 2 1.Trên trục 3: n 625 , 2 n3 = 2 = =178 , 6( v / p ) Số vòng quay: u2 3,5 Công suất trên trục: P3 = P2 .106 =365744 ,7( Nmm) Momen xoắn trên trục: n3 178 ,6 1.Trên trục công tác: Số vòng quay n 178 , 6 nlv = 3 = =72 , 9( v / p ) u x 2 , 45 Công suất trên trục: Plv = P3 .106 =825308( Nmm) Momen xoắn trên trục: nlv 72 , 9 Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng thông số sau: Trục Động cơ 1 2 3 Công tác T.số u(lần) 1 4,5 3,5 2,45 P(kW) 7,5 7,425 7,13 6,84 6,3 n(v/p) 2935 2935 625,2 178,6 72,9 T(Nmm) 24403,7 24159,7 104402,8 365744,7 825308 1 Chương 2. Thiết kế các bộ truyền.Bộ truyền trong hộp.1–Chọn vật liệu. Theo yêu cầu thiết kế và tính toán động cơ ở trên thì đây là hộp giảm tốc bánh răng hai cấp công suất trung bình.
Do cặp bánh răng cấp nhanh chịu tải nhỏ hơn cặp bánh răng cấp chậm, nên ta phải chọn vật liệu chế tạo bánh răng cấp nhanh có cơ tính kém hơn vật liệu cặp bánh răng cấp chậm, để tránh lãng phí.Tuy nhiên, do chỉ sản xuất loạt nhỏ, để đơn giản cho việc cung cấp vật liệu chế tạo, cũng như công nghệ chế tạo bánh răng ta có thể chọn chung loại vật liệu cho cả hai cấp như nhau. Theo yêu cầu thiết kế với vận tốc băng tải v = 1,25(m/s) và tải F=6000(N) ta chọn vật liệu thong thường (nhóm I) có độ rắn HB 350. Bánh răng được thường hoá hoặc tôi cải thiện. 92,TTTKHTDĐCK-T1) ta chọn được loại vật liệu cho cả bánh dẫnvà bánh bị dẫn như sau: Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 … 285 Giới hạn bền: b = 850(MPa) Giới hạn chảy: ch = 580(MPa) 2.2–Xác định các loại ứng suất cho phép.(sơ bộ) Đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn, do đó dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng.
Đó là các phá hỏng mỏi do tác dụng dài hạn của ứng suất tiếp xúc thay đổi có chu kỳ gây ra. Ngoài ra, răng có thể bị biến dạng dư gẫy dòn lớp bề mặt hoặc phá huỷ tĩnh ở chân răng do quá tải. Do vậy ta xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm nó.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép H . 1 ( ) [ σ H ]= σ oH lim SH.
K HL ứng suất tiếp xúc cho phép H được xác định theo công thức (6.1): Trong đó: - ZR – Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc. - Zv – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. - KxH – Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. - oHlim – ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở - SH – Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc - KHL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.
Với bước tính sơ bộ lấy ZR.KxH = 1 Hệ số KHL được xác định theo công thức (6.3): Trong đó: K HL= √ m H N HO N HE - mH – Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với độ rắn mặt răng HB 350 ta có mH=6 - NHO – Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.(HHB)2,4 - HHB – Độ rắn Brinen - NHE – Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. ứng với trường hợp tải trọng thay đổi theo chu kì NHE được tính theo ( ) 3 công thức (6.