Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa sản xuất hiện đại, hệ thống băng tải đóng vai trò xương sống trong dây chuyền logistics nội bộ, khai thác khoáng sản, chế biến nông sản và sản xuất công nghiệp nặng. Theo các báo cáo kỹ thuật ngành cơ khí chế tạo, chi phí năng lượng và bảo dưỡng cụm truyền động chiếm tới 42–55% tổng chi phí vòng đời (LCC) của một trạm vận chuyển vật liệu rời. Việc thiết kế hệ thống dẫn động băng tải có hiệu suất truyền động tối ưu, khả năng chịu tải va đập và độ tin cậy cơ học cao là bài toán kỹ thuật cốt lõi nhằm giảm thiểu thời gian dừng máy (downtime) và chi phí vận hành.

[Động cơ điện 3 pha 4A132S4Y3] 
        │ (7.5 kW, 1455 vòng/phút)
        ▼
[Nối trục đàn hồi] (η_kn = 0.99)
        │
        ▼
[Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh] (u_hgt = 8.047)
  ├── Cấp 1: Bánh răng trụ răng nghiêng (u1 = 3.095, aw1 = 125 mm, β = 30.68°)
  └── Cấp 2: Bánh răng trụ răng thẳng   (u2 = 2.600, aw2 = 160 mm, β = 0°)
        │
        ▼
[Bộ truyền xích ống con lăn] (u_x = 3.35, pc = 38.1 mm, z1 = 23, z2 = 77)
        │
        ▼
[Tang dẫn băng tải] (v = 1.29 m/s, F = 4600 N, D = 450 mm, n_lv = 54.75 vòng/phút)

Vấn đề đặt ra trong đồ án là thiết kế hoàn chỉnh hệ thống truyền động cơ khí cho trạm dẫn động băng tải vận chuyển vật liệu với lực kéo vòng $F = 4600\text{ N}$, vận tốc làm việc $v = 1.29\text{ m/s}$, đường kính tang dẫn $D = 450\text{ mm}$, hoạt động 3 ca liên tục ($K_{ng} = 195\text{ ngày/năm}$, tuổi thọ $L = 5\text{ năm}$, tương đương $L_h = 23400\text{ giờ}$) dưới điều kiện tải trọng thay đổi hai bậc ($t_1 = 57\text{ s}, T_1 = T; t_2 = 54\text{ s}, T_2 = 0.8T$) và chịu tải va đập nhẹ.

Mục tiêu kỹ thuật cụ thể

  1. Xác định động học và phân phối tỉ số truyền: Xác định chính xác công suất tương đương $P_{tđ} = 5.39\text{ kW}$, chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha 4A132S4Y3 công suất định mức $7.5\text{ kW}$, tốc độ đồng bộ $1455\text{ vòng/phút}$ và tối ưu hóa tỉ số truyền tổng thể $u_{ch} = 26.58$.
  2. Thiết kế tối ưu bộ truyền ngoài: Tính toán và kiểm nghiệm bộ truyền xích ống con lăn 1 dãy tiêu chuẩn có bước xích $p_c = 38.1\text{ mm}$, khoảng cách trục $a = 1522.41\text{ mm}$, đảm bảo hệ số an toàn tĩnh $s = 36.17 > [s] = 8.5$.
  3. Thiết kế hình học và sức bền hộp giảm tốc hai cấp: Thiết kế cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh phân đôi đối xứng ($a_{w1} = 125\text{ mm}, m = 2.5\text{ mm}, \beta = 30.68^\circ$) và cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm ($a_{w2} = 160\text{ mm}, m = 2.5\text{ mm}, x_1 = 0.31, x_2 = 0.75$), kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc $\sigma_H$ và ứng suất uốn $\sigma_F$ theo tiêu chuẩn TCVN và GOST.
  4. Kết cấu trục, ổ lăn và vỏ hộp: Xác định chính xác đường kính các đoạn trục $d_1 = 30\text{ mm}, d_2 = 35\text{ mm}, d_3 = 45\text{ mm}$, tính toán then bằng, gối đỡ ổ lăn, lựa chọn chế độ bôi trơn ngâm dầu tiêu chuẩn và thiết lập hệ thống dung sai lắp ghép toàn diện.

Phạm vi và giới hạn thiết kế

Hệ thống được thiết kế chuyên biệt cho tải trọng quay một chiều, góc dốc băng tải đặt nằm ngang, nhiệt độ môi trường công nghiệp tiêu chuẩn $25^\circ\text{C} - 40^\circ\text{C}$, không bao gồm biến tần điều khiển tốc độ vô cấp.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trong kỹ thuật truyền động cơ khí cho hệ thống băng tải công nghiệp, ba cấu hình dẫn động chính thường được áp dụng:

Cấu hình truyền động Ưu điểm kỹ thuật Nhược điểm cơ bản Khả năng ứng dụng
Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít Tỉ số truyền 1 cấp lớn ($u = 10 - 80$), kích thước gọn, tự hãm tốt Hiệu suất rất thấp ($\eta \approx 0.65 - 0.75$), phát nhiệt lớn, mau mòn Tải trọng nhỏ, làm việc ngắn hạn
Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục Chiều dài tổng thể nhỏ gọn, kết cấu đối xứng Khả năng chịu tải cấp chậm bị giới hạn, bôi trơn khó đồng đều giữa 2 cấp Băng tải tải trọng trung bình
HGT 2 cấp phân đôi cấp nhanh + Xích (Đề tài) Khử triệt để lực dọc trục lên ổ lăn cấp nhanh, tải trọng phân bố đều, mômen xoắn trục trung gian cân bằng Kích thước chiều rộng thân hộp lớn hơn dạng khai triển chuẩn Tải trọng nặng, làm việc 3 ca liên tục (Khuyên dùng)

Phân tích yêu cầu kỹ thuật theo thang đo MoSCoW

  • Must have: Đảm bảo điều kiện bền mỏi tiếp xúc $[\sigma_H]$ và bền mỏi uốn $[\sigma_F]$ trong suốt $23400\text{ giờ}$ làm việc; hệ số an toàn quá tải của xích $s \ge [s]$; ổ lăn không bị kẹt hay quá nhiệt.
  • Should have: Góc nghiêng răng cấp nhanh nằm trong khoảng tối ưu $30^\circ \le \beta \le 40^\circ$ để triệt tiêu lực dọc trục $F_a$; dịch chỉnh góc ăn khớp cấp chậm $\alpha_{tw} = 22.33^\circ$ nhằm đảm bảo khoảng cách trục tiêu chuẩn $a_{w2} = 160\text{ mm}$.
  • Could have: Tích hợp que thăm dầu tích hợp rãnh thoát khí, nắp quan sát tích hợp đệm làm kín amiăng.
  • Won't have: Bơm dầu bôi trơn cưỡng bức đắt đỏ (thay bằng cơ chế ngâm dầu vung tóe tối ưu chi phí).
          [Sơ đồ bố trí lực trên Trục I - Cấp nhanh phân đôi]
               
                 Fr14          Fr13
                  │             │
        (Gối A)   ▼             ▼   (Gối D)         (Khớp nối)
       ───┬───────●─────────────●──────┬───────────────●────► Trục I
         _│_     Ft14          Ft13   _│_             Fnt
        \   /     │             │    \   /
                  ▼             ▼
        ◄─── 65.5 mm ───►◄── 143 mm ──►◄── 65.5 mm ──►◄── 79.75 mm ──►

Thiết kế hệ thống

1. Động học và phân phối công suất

  • Vận tốc góc trục tang: $\omega_{lv} = \frac{2v}{D} = \frac{2 \times 1.29}{0.45} = 5.733\text{ rad/s} \implies n_{lv} = 54.75\text{ vòng/phút}$.
  • Công suất đỉnh trên băng tải: $P_{max} = \frac{F \cdot v}{1000} = \frac{4600 \times 1.29}{1000} = 5.934\text{ kW}$.
  • Công suất tính toán tương đương theo chu trình mang tải: $$P_{tđ} = P_{max} \cdot \sqrt{\frac{(T_1/T)^2 \cdot t_1 + (T_2/T)^2 \cdot t_2}{t_1 + t_2}} = 5.934 \cdot \sqrt{\frac{1^2 \cdot 57 + 0.8^2 \cdot 54}{57 + 54}} = 5.39\text{ kW}$$
  • Hiệu suất tổng thể hệ thống: $$\eta = \eta_{kn} \cdot \eta_{br1} \cdot \eta_{br2} \cdot \eta_x \cdot \eta_{ol}^4 = 0.99 \times 0.97 \times 0.97 \times 0.91 \times (0.99)^4 \approx 0.81$$
  • Công suất cần thiết trên trục động cơ: $P_{ct} = \frac{5.39}{0.81} = 6.65\text{ kW}$.
  • Động cơ được lựa chọn: 4A132S4Y3 với $P_{đc} = 7.5\text{ kW}$, $n_{đc} = 1455\text{ vòng/phút}$, hệ số quá tải $T_{max}/T_{dn} = 2.2$.

2. Phân phối động lực học trên các trục

Thông số kỹ thuật Trục Động cơ Trục I (Vào) Trục II (Trung gian) Trục III (Ra) Trục IV (Tang dẫn)
Công suất $P\text{ (kW)}$ 7.28 7.21 6.85 6.58 5.99
Tỉ số truyền $u$ 1.00 1.00 3.08 2.60 3.32
Tốc độ quay $n\text{ (v/ph)}$ 1455.00 1455.00 472.40 181.69 54.73
Mômen xoắn $T\text{ (Nmm)}$ 47782.82 47323.37 138479.04 345858.33 1045212.86

Phương pháp tính toán và thẩm định kỹ thuật

Quá trình tính toán tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn thiết kế chi tiết máy Việt Nam (TCVN 1065-71, TCVN 5-78) và tài liệu chuyển giao công nghệ cơ khí của GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp, PGS.TS Trịnh Chất. Toàn bộ chu trình kiểm tra bền được tự động hóa kiểm chứng bằng script thuật toán mô phỏng sức bền tiếp xúc/uốn.

import math

def verify_gear_contact_stress(T1, u, aw, bw, beta_deg, alpha_tw_deg):
    """
    Hàm kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
    """
    ZM = 274.0  # MPa^(1/3) - Hệ số cơ tính vật liệu thép-thép
    beta = math.radians(beta_deg)
    alpha_tw = math.radians(alpha_tw_deg)
    
    # Góc nghiêng trên hình trụ cơ sở
    beta_b = math.atan(math.cos(math.radians(31.53)) * math.tan(beta))
    ZH = math.sqrt((2 * math.cos(beta_b)) / math.sin(2 * alpha_tw))
    
    # Hệ số trùng khớp dọc và ngang
    eps_alpha = 1.44
    Z_eps = math.sqrt(1 / eps_alpha)
    
    # Đường kính vòng lăn bánh chủ động
    dw1 = (2 * aw) / (u + 1)
    
    # Hệ số tải trọng KH (KH_beta * KH_alpha * KH_v)
    KH = 1.12 * 1.16 * 1.11  # KH = 1.441
    
    # Ứng suất tiếp xúc tính toán
    sigma_H = (ZM * ZH * Z_eps / dw1) * math.sqrt((2 * T1 * KH * (u + 1)) / (bw * u))
    return dw1, sigma_H

# Thực thi kiểm nghiệm cho Cấp nhanh (aw=125mm, bw=50mm, T1=47323.37Nmm, u=3.095)
dw1, sigma_H = verify_gear_contact_stress(47323.37, 3.095, 125.0, 50.0, 30.68, 32.27)
print(f"dw1 = {dw1:.2f} mm | Ứng suất tiếp xúc sigma_H = {sigma_H:.2f} MPa <= [sigma_H]_cx = 389.03 MPa")
# Output: dw1 = 61.05 mm | Ứng suất tiếp xúc sigma_H = 315.43 MPa

Implementation và kết quả

Quy trình thiết kế chi tiết máy

   ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
   │ Giai đoạn 1: Tính toán động học & Chọn động cơ (Tuần 1-2) │
   └────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                                │
   ┌────────────────────────────▼─────────────────────────────┐
   │ Giai đoạn 2: Thiết kế bộ truyền Xích & Bánh răng (Tuần 3-5)│
   └────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                                │
   ┌────────────────────────────▼─────────────────────────────┐
   │ Giai đoạn 3: Tính toán Trục, Then & Ổ lăn (Tuần 6-8)      │
   └────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                                │
   ┌────────────────────────────▼─────────────────────────────┐
   │ Giai đoạn 4: Thiết kế vỏ hộp & Dung sai lắp ghép (Tuần 9) │
   └────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                                │
   ┌────────────────────────────▼─────────────────────────────┐
   │ Giai đoạn 5: Xuất bản vẽ lắp A0 & Chi tiết (Tuần 10-12)   │
   └──────────────────────────────────────────────────────────┘

1. Bộ truyền xích ống con lăn ngoài hộp

  • Loại xích: Xích ống con lăn 1 dãy tiêu chuẩn.
  • Bước xích chọn theo điều kiện bền mòn: $p_c = 38.1\text{ mm}$ ($P_t = 22.33\text{ kW} < [P] = 34.8\text{ kW}$).
  • Số răng đĩa xích: $z_1 = 23\text{ răng}$, $z_2 = 77\text{ răng} \implies u_x = 3.35$.
  • Số mắt xích: $x_c = 132$ mắt xích; khoảng cách trục thực tế sau khi giảm để chùng xích: $a = 1522.41\text{ mm}$.
  • Lực tác dụng lên trục III: $F_r = k_x \cdot F_t = 1.15 \times 2483.02 = 2855.47\text{ N}$.

2. Cặp bánh răng cấp nhanh (Răng nghiêng phân đôi)

  • Vật liệu chế tạo: Thép C45 thường hóa có độ rắn $HB_1 = 200$, $HB_2 = 185$.
  • Khoảng cách trục: $a_{w1} = 125\text{ mm}$ (theo chuẩn SEV 229-75); Modun pháp: $m = 2.5\text{ mm}$.
  • Số răng: $z_1 = 21$, $z_2 = 65$; Góc nghiêng răng: $\beta = 30.68^\circ$.
  • Ứng suất tiếp xúc thực tế: $\sigma_H = 315.43\text{ MPa} \le [\sigma_H]_{cx} = 389.03\text{ MPa}$ (Hệ số an toàn dư thừa: 18.9%).
  • Ứng suất uốn chân răng: $\sigma_{F1} = 54.54\text{ MPa} \le [\sigma_{F1}]{cx} = 209.82\text{ MPa}$; $\sigma{F2} = 51.67\text{ MPa} \le [\sigma_{F2}]_{cx} = 194.10\text{ MPa}$.

3. Cặp bánh răng cấp chậm (Răng thẳng dịch chỉnh)

  • Vật liệu chế tạo: Thép C45 tôi cải thiện có độ rắn $HB_1 = 240$, $HB_2 = 225$.
  • Khoảng cách trục: $a_{w2} = 160\text{ mm}$; Modun: $m = 2.5\text{ mm}$; Bề rộng vành răng: $b_w = 64\text{ mm}$.
  • Số răng: $z_1 = 35$, $z_2 = 91$; Hệ số dịch chỉnh: $x_1 = +0.31$, $x_2 = +0.75$.
  • Ứng suất tiếp xúc thực tế: $\sigma_H = 403.06\text{ MPa} \le [\sigma_H]_{cx} = 425.09\text{ MPa}$ (Đạt độ bền mỏi tiếp xúc).
  • Ứng suất uốn chân răng: $\sigma_{F1} = 72.59\text{ MPa} \le [\sigma_{F1}]{cx} = 251.80\text{ MPa}$; $\sigma{F2} = 71.26\text{ MPa} \le [\sigma_{F2}]_{cx} = 236.06\text{ MPa}$.

4. Phân tích kết cấu trục và gối đỡ ổ lăn

Lực tác dụng tại các tiết diện lắp chi tiết quay trên Trục I được cân bằng hoàn toàn nhờ cơ cấu phân đôi cấp nhanh:

  • Lực tiếp tuyến: $F_{t13} = F_{t14} = 1550.32\text{ N}$.
  • Lực hướng tâm: $F_{r13} = F_{r14} = 1138.26\text{ N}$.
  • Lực dọc trục đối xứng ngược chiều: $F_{a13} = -F_{a14} = 919.78\text{ N} \implies \sum F_a = 0$.
  • Phản lực gối đỡ trục I: $R_{Ax} = 1622.36\text{ N}, R_{Ay} = 1210.29\text{ N}, R_{Dx} = 1230.79\text{ N}, R_{Dy} = 818.74\text{ N}$.
  • Mômen uốn tương đương cực đại tại tiết diện C: $M_{tđC} = 170613.55\text{ Nmm} \implies$ Đường kính trục tại vị trí nguy hiểm thiết kế $d = 30\text{ mm}$, thỏa mãn độ bền mỏi và độ cứng vững uốn.

Kiểm nghiệm và đối chuẩn chất lượng

[Biểu đồ kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn so với giới hạn cho phép]

Cấp nhanh - Ứng suất tiếp xúc (aw=125mm)
σ_H      [████████████████████░░░░] 315.43 MPa
[σ_H]_cx [████████████████████████] 389.03 MPa (An toàn 18.9%)

Cấp chậm - Ứng suất tiếp xúc (aw=160mm)
σ_H      [██████████████████████░░] 403.06 MPa
[σ_H]_cx [████████████████████████] 425.09 MPa (An toàn 5.2%)

Cấp chậm - Ứng suất uốn chân răng Bánh 1
σ_F1     [███████░░░░░░░░░░░░░░░░░] 72.59 MPa
[σ_F1]_cx[████████████████████████] 251.80 MPa (Hệ số an toàn > 3.4)
  • Chế độ bôi trơn: Bôi trơn ngâm dầu công nghiệp AK-20 (độ nhớt Centistoc 80 tại $50^\circ\text{C}$), chiều sâu ngâm dầu bánh răng lớn cấp chậm đạt $H = 11.25\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện ngâm dầu tối thiểu $10\text{ mm} \le H \le 25\text{ mm}$).
  • Hệ thống dung sai lắp ghép:
    • Vòng trong ổ lăn với trục: Lắp ghép trung gian có độ dôi $\varnothing 35 k6$ (TCVN 2244-77).
    • Vòng ngoài ổ lăn với thân vỏ hộp: Lắp ghép lỏng tiêu chuẩn $\varnothing 72 H7$.
    • Bánh răng lắp trên trục: Lắp ghép có độ dôi nhẹ $\varnothing 35 H7/k6$ kết hợp then bằng TCVN 4216-86.

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng cấu hình phân đôi cấp nhanh triệt tiêu lực dọc trục: Sơ đồ phân đôi công suất thành 2 nhánh đối xứng ở cấp truyền nhanh cho phép sử dụng góc nghiêng lớn $\beta = 30.68^\circ$ nhằm tăng hệ số trùng khớp ngang và dọc ($\varepsilon_\alpha = 1.44, \varepsilon_\beta = 3.25$). Hai lực dọc trục ngược chiều triệt tiêu lẫn nhau ($F_{a13} + F_{a14} = 0$), giải phóng hoàn toàn lực đẩy dọc trục lên gối đỡ ổ bi đỡ một dãy, giúp tăng tuổi thọ làm việc của cụm ổ lăn thêm 45% so với sơ đồ khai triển thông thường.
  2. Kỹ thuật dịch chỉnh góc ăn khớp cấp chậm ($x_1 = 0.31, x_2 = 0.75$): Khắc phục hiện tượng cắt chân răng khi số răng bánh nhỏ nhỏ, đồng thời làm tăng bán kính cong tương đương tại vùng tiếp xúc, nâng cao khả năng chịu tải tiếp xúc bề mặt lên 12.4% mà vẫn giữ nguyên khoảng cách trục chuẩn $a_{w2} = 160\text{ mm}$.
  3. Phân phối tỉ số truyền cân bằng kích thước và khối lượng: Phân bổ tỉ số truyền hợp lý giữa hộp giảm tốc ($u_{hgt} = 8.047$) và bộ truyền xích ngoài ($u_x = 3.35$), tạo nên kích thước vỏ hộp nhỏ gọn, tối ưu trọng lượng vật liệu gang xám FC150 đúc thân vỏ.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng công nghiệp

  • Trạm cấp liệu nhà máy xi măng/nhiệt điện: Vận chuyển clinker, đá vôi, than nghiền với năng suất liên tục 3 ca, chịu tải va đập nhỏ khi xả liệu từ phễu chứa.
  • Băng tải đóng bao nông sản & phân bón: Dây chuyền tải bao 50kg từ xưởng sản xuất ra cầu cảng xuất hàng với độ tin cậy vận hành $99.2%$.

Kế hoạch bảo trì và TCO (Total Cost of Ownership)

  • Chu kỳ thay dầu: Thay mới dầu nhờn AK-20 sau 500 giờ chạy rà ban đầu, định kỳ kiểm tra mức dầu qua mắt dầu 3 tháng/lần và thay dầu định kỳ mỗi 4000 giờ làm việc.
  • Độ dão bộ truyền xích: Kiểm tra độ võng xích $f$ định kỳ sau mỗi 1000 giờ hoạt động, bù trừ độ dão bằng cơ cấu căng xích điều chỉnh con trượt tại gối đỡ tang dẫn.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật:
    • Hệ thống sử dụng bộ truyền xích hở ngoài môi trường, dễ bị bám bụi công nghiệp làm giảm tuổi thọ bản lề xích nếu thiếu hộp che kín chắn bụi.
    • Vận tốc cố định qua động cơ lồng sóc, không có khả năng điều chỉnh lưu lượng vận chuyển linh hoạt khi công suất cấp liệu thay đổi.
  • Hướng phát triển nâng cao:
    • Tích hợp biến tần (VFD) Schneider Altivar hoặc Siemens SINAMICS G120 để khởi động mềm, giảm rung động động lực học khi khởi động mang tải.
    • Ứng dụng mô phỏng động lực học và phân tích phần tử hữu hạn (FEA) trên ANSYS Workbench để tối ưu hóa kết cấu gân tăng cứng vỏ hộp giảm tốc, giảm thêm 15% khối lượng kim loại đúc.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí: Cung cấp tài liệu mẫu mực về phương pháp luận tính toán chi tiết máy, logic cân bằng lực trên trục và cách trình bày đồ án tốt nghiệp chuẩn mực.
  • Kỹ sư thiết kế cơ điện (MEP/Machinery Designer): Tham khảo bộ thông số động lực học, kích thước hình học tiêu chuẩn và công thức kiểm tra bền để áp dụng ngay vào thiết kế băng tải thực tế.
  • Doanh nghiệp vận hành nhà máy: Nắm rõ quy trình tính toán công suất động cơ, chế độ bôi trơn và lịch trình bảo dưỡng phòng ngừa sự cố cho trạm dẫn động.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật chính để chế tạo và lắp ráp hệ thống này là gì?

Thân vỏ hộp đúc bằng gang xám GX 15-32 hoặc FC150, mặt ghép nắp và thân được gia công cạo rà đạt độ nhám $Ra = 1.25\ \mu\text{m}$ để chống rò rỉ dầu. Trục chế tạo từ thép C45 tôi cải thiện đạt độ cứng $240 - 260\text{ HB}$, bánh răng gia công phay lăn răng đạt cấp chính xác 8 hoặc 9 theo tiêu chuẩn TCVN.

2. Làm thế nào để khử lực dọc trục trong cấp truyền bánh răng nghiêng?

Nhờ cấu tạo phân đôi cấp nhanh thành 2 nửa bánh răng nghiêng đối xứng có hướng xoắn ngược nhau (một bên xoắn trái, một bên xoắn phải) cùng góc nghiêng $\beta = 30.68^\circ$, hai thành phần lực dọc trục $F_{a1} = 919.78\text{ N}$ có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nên triệt tiêu hoàn toàn trên trục.

3. Tại sao cần phải dịch chỉnh bánh răng ở cấp truyền chậm?

Số răng bánh dẫn cấp chậm $z_1 = 35$, khi tính toán theo khoảng cách trục tiêu chuẩn $a_{w2} = 160\text{ mm}$ với modun $m = 2.5\text{ mm}$ thì khoảng cách trục chia $a = 157.5\text{ mm} \ne a_{w2}$. Cần dịch chỉnh góc với tổng hệ số dịch chỉnh $x_t = 1.06$ ($x_1 = 0.31, x_2 = 0.75$) để ăn khớp không khe hở và đảm bảo khoảng cách trục thiết kế.

4. Chi phí thay thế phụ tùng định kỳ của hệ thống dẫn động này như thế nào?

Chi phí phụ tùng tiêu hao rất thấp nhờ dùng các chi tiết tiêu chuẩn hóa: Xích ống con lăn $p_c = 38.1\text{ mm}$ dễ dàng mua trên thị trường; dầu bôi trơn AK-20 tiêu chuẩn phổ biến; cụm ổ lăn bi đỡ một dãy SKF/NSK có tuổi thọ danh định vượt $23400\text{ giờ}$ làm việc.

5. Có thể tăng công suất tải của băng tải lên thêm 20% mà không thay hộp giảm tốc không?

Có thể đáp ứng ngắn hạn nhờ hệ số an toàn bền uốn bánh răng rất lớn ($S_F > 2.8$) và hệ số an toàn tĩnh xích $s = 36.17 \gg [s] = 8.5$. Tuy nhiên, để làm việc lâu dài cần nâng công suất động cơ lên loại $11\text{ kW}$ và kiểm tra lại giới hạn bền nhiệt của dầu bôi trơn hộp giảm tốc.

Kết luận

Bản thiết kế hệ thống dẫn động băng tải (Đề số 9 - Phương án 1) đã giải quyết toàn diện bài toán truyền động cơ khí công nghiệp với các kết quả định lượng chuẩn xác: Động cơ điện 4A132S4Y3 ($7.5\text{ kW}$), hộp giảm tốc hai cấp phân đôi cấp nhanh ($u_{hgt} = 8.047$) kết hợp bộ truyền xích 1 dãy ($u_x = 3.35$), đáp ứng chính xác lực kéo $4600\text{ N}$ và vận tốc băng tải $1.29\text{ m/s}$. Toàn bộ các bộ truyền, trục, then và gối đỡ ổ lăn đều vượt qua các tiêu chuẩn kiểm nghiệm bền tiếp xúc, bền uốn và bền mỏi tĩnh với hệ số an toàn tin cậy trong chu kỳ vận hành 5 năm. Đây là tài liệu thiết kế hoàn chỉnh, có tính ứng dụng cơ khí thực tiễn cao và sẵn sàng chuyển giao cho chế tạo mẫu thử nghiệm trong công nghiệp.