Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất đóng vai trò then chốt nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu sức lao động thủ công và đảm bảo an toàn cho người vận hành. Trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp và chế biến, hệ thống dẫn động xích tải là thiết bị vận chuyển liên tục được sử dụng rộng rãi để chuyên chở nguyên vật liệu, bán thành phẩm và thành phẩm.

Đề tài "Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải" được thực hiện trong khuôn khổ Đồ án môn học Chi tiết máy tại Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Đồ án do sinh viên Lưu Văn Bình (MSSV: 20154088, Lớp: DH20OT) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Thị Kiều Hạnh, hoàn thành vào tháng 11 năm 2022.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, tính toán thiết kế của đồ án bao gồm:

  1. Xác định công suất động cơ điện và phân phối tỷ số truyền cho toàn bộ hệ thống dẫn động.
  2. Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền đai thang).
  3. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc (cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh và cấp chậm theo sơ đồ đồng trục).
  4. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền, tính toán giá trị các lực và thiết kế kết cấu trục, then.
  5. Tính toán chọn và kiểm nghiệm ổ lăn, khớp nối đàn hồi.
  6. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc, các chi tiết phụ (que thăm dầu, vòng chắn dầu, chốt định vị) và xác định dung sai lắp ghép.
  7. Hoàn thiện 01 bản thuyết minh tính toán và hệ thống bản vẽ kỹ thuật (01 bản vẽ lắp A0, 01 bản vẽ chi tiết) tuân thủ tiêu chuẩn TCVN.

Đối tượng và thông số thiết kế đầu vào (Đề số 05 - Phương án số 6):

  • Hệ thống dẫn động gồm: Động cơ điện 3 pha không đồng bộ, bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục, trục nối đàn hồi và cơ cấu xích tải.
  • Đặc tính làm việc: Quay một chiều, tải va đập nhẹ, làm việc 3 ca/ngày (mỗi ca 8 giờ), số ngày làm việc trong năm $K_{ng} = 230$ ngày, thời gian phục vụ $L = 8$ năm (tổng thời gian phục vụ $L_h = 44.160$ giờ).
  • Công suất trên trục xích tải: $P = 6\text{ kW}$.
  • Số vòng quay trục xích tải: $n = 45\text{ vòng/phút}$.
  • Chế độ tải trọng thay đổi theo chu kỳ:
    • Giai đoạn 1: $t_1 = 20\text{ s}$, mômen $T_1 = T$.
    • Giai đoạn 2: $t_2 = 17\text{ s}$, mômen $T_2 = 0,6T$.
    • Giai đoạn 3: $t_3 = 13\text{ s}$, mômen $T_3 = 0,3T$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng các tiêu chuẩn và phương pháp tính toán động học, truyền động cơ khí, sức bền vật liệu và thiết kế máy theo hệ thống tài liệu chuyên ngành:

  • Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (Tập 1 và Tập 2) – PGS. TS. Trịnh Chất, TS. Lê Văn Uyển (Nhà xuất bản Giáo dục).
  • Cơ sở thiết kế máy – PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc (Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh).

Phương pháp nghiên cứu và thực hiện:

  • Phương pháp tính toán giải tích: Xác định công suất tương đương, hiệu suất truyền động hệ thống, phân phối tỉ số truyền tối ưu, tính toán độ bền tiếp xúc ($\sigma_H$), độ bền uốn ($\sigma_F$), độ bền tĩnh và độ bền mỏi của các chi tiết máy theo lý thuyết mỏi tiếp xúc và uốn chu kỳ.
  • Phương pháp tra cứu bảng chuẩn và giải thuật tiêu chuẩn hóa: Tra cứu hệ số tải trọng động, hệ số tập trung ứng suất, chọn kích thước tiêu chuẩn cho đai thang dạng B, then bằng, ổ lăn đỡ - chặn, vật liệu chế tạo (thép C45 tôi cải thiện).
  • Phương pháp đồ họa kỹ thuật: Ứng dụng các phần mềm chuyên ngành gồm AutoCAD, AutoCAD Mechanical và Autodesk Inventor để xây dựng sơ đồ kết cấu, biểu đồ nội lực và bản vẽ kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống truyền động được bố trí theo chuỗi nối tiếp: Động cơ điện truyền động qua bộ truyền đai thang đến trục I của hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ răng nghiêng đồng trục; từ trục III của hộp giảm tốc, mômen xoắn được truyền qua nối trục đàn hồi sang trục công tác của cơ cấu xích tải.

[Động cơ điện 3 pha] 
                                                                           [Trục Xích Tải]

Đặc điểm kết cấu của hệ thống:

  • Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục: Khoảng cách trục cấp nhanh và cấp chậm được thiết kế bằng nhau ($a_{w1} = a_{w2} = 180\text{ mm}$), giúp vỏ hộp gọn gàng, kết cấu đối xứng và thuận tiện khi gia công lỗ lắp ổ trên thân hộp.
  • Bộ phận giảm chấn và an toàn: Khớp nối đàn hồi đặt giữa trục ra của hộp giảm tốc và trục máy công tác giúp bù trừ sai lệch tâm và giảm va đập do tải trọng thay đổi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

Dựa trên chế độ làm việc thay đổi theo chu kỳ ($t_1=20\text{ s}, T_1=T$; $t_2=17\text{ s}, T_2=0,6T$; $t_3=13\text{ s}, T_3=0,3T$), hệ số tải trọng tương đương được xác định qua công thức tính toán công suất tương đương. Với công suất yêu cầu trên trục công tác $P = 6\text{ kW}$ và hiệu suất truyền động chung toàn hệ thống $\eta_{ch} = 0,867$, công suất cần thiết trên trục động cơ được xác định: $$P_{ct} = \frac{P \cdot K_{td}}{\eta_{ch}} = \frac{6 \cdot 0,7388}{0,867} = 5,11\text{ kW}$$

Tác giả chọn động cơ điện 3 pha không đồng bộ kiểu 4A112M4Y3 có các thông số:

  • Công suất định mức: $P_{dc} = 7,5\text{ kW}$ (thỏa mãn điều kiện $P_{dc} \ge P_{ct}$).
  • Vận tốc quay định mức: $n_{dc} = 1455\text{ vòng/phút}$.
  • Hệ số công suất $\cos\varphi = 0,86$; Hiệu suất $\eta = 87,5%$.
  • Khả năng quá tải: $T_{max}/T_{dn} = 2,2$; $T_k/T_{dn} = 2,0$.

Tỉ số truyền chung toàn hệ thống: $$u_{ch} = \frac{n_{dc}}{n_{lv}} = \frac{1455}{45} = 32,33$$

Phân phối tỉ số truyền:

  • Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc hai cấp đồng trục: $u_{hgt} = 11,97$ với $u_{br1} = u_{br2} = 3,46$.
  • Tỉ số truyền bộ truyền đai thang: $u_d = \frac{u_{ch}}{u_{hgt}} = \frac{32,33}{11,97} = 2,7$.

Bảng thông số động học và động lực học trên các trục:

Thông số Trục Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục Công tác
Tỉ số truyền ($u$) - $u_d = 2,7$ $u_{br1} = 3,46$ $u_{br2} = 3,46$ $u_{kn} = 1$
Số vòng quay ($n$, vg/ph) 1455 538,89 155,74 45 45
Công suất ($P$, kW) 7,5 6,311 5,671 6,987 6,0
Mômen xoắn ($T$, Nmm) 49.226,8 111.841,1 347.746,6 1.482.797,7 1.273.333,3

Chương II: Tính toán thiết kế các chi tiết máy (Bộ truyền đai)

Bộ truyền ngoài sử dụng đai thang loại B làm việc với công suất $P = 7,5\text{ kW}$, số vòng quay bánh dẫn $n_1 = 1455\text{ vg/ph}$, tỉ số truyền $u_d = 2,7$.

Kết quả tính toán kích thước và động học bộ truyền đai:

  • Tiết diện đai loại B: Diện tích $A = 138\text{ mm}^2$, chiều rộng bánh đai $b_0 = 17\text{ mm}$, chiều rộng tính toán $b_p = 14\text{ mm}$, chiều cao $h = 10,5\text{ mm}$.
  • Đường kính bánh đai nhỏ: Chọn theo tiêu chuẩn $d_1 = 180\text{ mm}$.
  • Vận tốc đai: $v = 13,71\text{ m/s} \le [v]_{max} = 25\text{ m/s}$.
  • Đường kính bánh đai lớn: $d_2 = 500\text{ mm}$ (với hệ số trượt $\varepsilon = 0,01$), tỉ số truyền thực tế $u = 2,805$ (sai lệch 1,04%).
  • Khoảng cách trục: $a = 563,2\text{ mm}$.
  • Chiều dài đai: Chọn tiêu chuẩn $L = 2240\text{ mm}$. Số vòng chạy trong 1 giây: $i = 6,12\text{ s}^{-1} < [i] = 10\text{ s}^{-1}$.
  • Góc ôm trên bánh đai nhỏ: $\alpha_1 = 147,61^\circ > 120^\circ$ (thỏa mãn điều kiện chống trượt trơn).
  • Số dây đai yêu cầu: $Z = 3$ sợi đai.
  • Lực căng ban đầu $F_0 = 621\text{ N}$; Lực tác dụng lên trục $F_r = 1192,72\text{ N}$.
  • Tuổi thọ của đai tính toán đạt $L_h = 2087,28\text{ giờ}$.

Chương III: Tính toán bộ truyền bánh răng

Hộp giảm tốc sử dụng 2 cặp bánh răng trụ răng nghiêng (cấp nhanh và cấp chậm). Vật liệu chọn cho cả hai cặp là thép C45 tôi cải thiện:

  • Bánh chủ động: Độ rắn HB 245 ($\sigma_{b} = 850\text{ MPa}$, $\sigma_{ch} = 580\text{ MPa}$, giới hạn mỏi tiếp xúc $\sigma_{OHlim} = 560\text{ MPa}$, mỏi uốn $\sigma_{OFlim} = 441\text{ MPa}$).
  • Bánh bị động: Độ rắn HB 230 ($\sigma_{b} = 750\text{ MPa}$, $\sigma_{ch} = 450\text{ MPa}$, giới hạn mỏi tiếp xúc $\sigma_{OHlim} = 530\text{ MPa}$, mỏi uốn $\sigma_{OFlim} = 414\text{ MPa}$).

1. Cặp bánh răng cấp chậm:

  • Khoảng cách trục: $a_w = 180\text{ mm}$, môđun pháp $m_n = 2\text{ mm}$.
  • Góc nghiêng răng: $\beta = 14,9^\circ$.
  • Số răng: $z_3 = 39$ răng, $z_4 = 135$ răng; tỉ số truyền thực tế $u_m = 3,46$.
  • Chiều rộng vành răng: Bánh dẫn $b_{w3} = 72\text{ mm}$, bánh bị dẫn $b_{w4} = 67\text{ mm}$.
  • Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: $\sigma_H = 473,58\text{ MPa} < [\sigma_H]_{cx} = 495,45\text{ MPa}$ (đảm bảo bền tiếp xúc).
  • Kiểm nghiệm ứng suất uốn: Đảm bảo điều kiện bền uốn tại chân răng.
  • Kiểm nghiệm quá tải ($K_{qt} = 2,2$): $\sigma_{Hmax} = 734,87\text{ MPa} < [\sigma_H]{max} = 1260\text{ MPa}$; $\sigma{F4} = 228,96\text{ MPa} < [\sigma_{F4}]_{max} = 360\text{ MPa}$.

2. Cặp bánh răng cấp nhanh:

  • Do là hộp giảm tốc đồng trục nên khoảng cách trục $a_{w1} = a_{w2} = 180\text{ mm}$, môđun pháp $m_n = 2\text{ mm}$.
  • Góc nghiêng răng: $\beta = 14,9^\circ$.
  • Số răng: $z_1 = 39$ răng, $z_2 = 135$ răng; tỉ số truyền $u_m = 3,46$.
  • Chiều rộng vành răng: Bánh dẫn $b_{w1} = 62\text{ mm}$, bánh bị dẫn $b_{w2} = 57\text{ mm}$.
  • Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: $\sigma_H = 307,62\text{ MPa} < [\sigma_H]_{cx} = 495,45\text{ MPa}$.
  • Kiểm nghiệm quá tải: $\sigma_{Hmax} = 456,31\text{ MPa} < 1260\text{ MPa}$; $\sigma_{F2} = 104,85\text{ MPa} < 360\text{ MPa}$.

Bảng tổng hợp thông số hình học hai bộ truyền bánh răng:

Thông số hình học Bộ truyền cấp nhanh Bộ truyền cấp chậm
Khoảng cách trục ($a_w$) $180\text{ mm}$ $180\text{ mm}$
Môđun pháp ($m_n$) $2\text{ mm}$ $2\text{ mm}$
Góc nghiêng răng ($\beta$) $14,9^\circ$ $14,9^\circ$
Số răng bánh dẫn / bị dẫn ($z_1, z_2$ / $z_3, z_4$) $39\text{ răng} / 135\text{ răng}$ $39\text{ răng} / 135\text{ răng}$
Đường kính chia ($d_1, d_2$ / $d_3, d_4$) $80\text{ mm} / 280\text{ mm}$ $80\text{ mm} / 280\text{ mm}$
Đường kính đỉnh răng ($d_a$) $84\text{ mm} / 284\text{ mm}$ $84\text{ mm} / 284\text{ mm}$
Đường kính đáy răng ($d_f$) $75\text{ mm} / 275\text{ mm}$ $75\text{ mm} / 275\text{ mm}$
Chiều rộng vành răng ($b_w$) $62\text{ mm} / 57\text{ mm}$ $72\text{ mm} / 67\text{ mm}$
Góc biên dạng / Góc ăn khớp ($\alpha_t / \alpha_{tw}$) $20,6^\circ / 20,6^\circ$ $20,6^\circ / 20,6^\circ$

Chương IV: Thiết kế trục

Tác giả xác định lực ăn khớp trên các bộ truyền để tính toán phản lực tại các gối đỡ và biểu đồ mômen uốn - xoắn:

  • Bộ truyền cấp nhanh: Lực vòng $F_{t1} = F_{t2} = 2485,35\text{ N}$; Lực hướng tâm $F_{r1} = F_{r2} = 965,19\text{ N}$; Lực dọc trục $F_{a1} = F_{a2} = 645,53\text{ N}$.
  • Bộ truyền cấp chậm: Lực vòng $F_{t3} = F_{t4} = 7727,70\text{ N}$; Lực hướng tâm $F_{r3} = F_{r4} = 3001,03\text{ N}$; Lực dọc trục $F_{a3} = F_{a4} = 2007\text{ N}$.
  • Lực tác dụng từ khớp nối đàn hồi: $F_{kn} = 4236\text{ N}$ (với đường kính vòng tâm chốt $D_t = 210\text{ mm}$).

Vật liệu trục là thép C45 tôi cải thiện. Kết quả xác định đường kính tại các tiết diện lắp ghép:

  • Trục I: Ngõng trục lắp ổ bi $d = 30\text{ mm}$, ngõng trục lắp bánh đai $d = 20\text{ mm}$, đoạn lắp bánh răng $d = 35\text{ mm}$.
  • Trục II: Ngõng trục lắp ổ bi $d = 40\text{ mm}$, đoạn lắp bánh răng cấp nhanh và chậm $d = 45\text{ mm}$.
  • Trục III: Ngõng trục lắp ổ bi $d = 60\text{ mm}$, đoạn lắp khớp nối $d = 50\text{ mm}$, đoạn lắp bánh răng $d = 65\text{ mm}$.

Bảng kiểm nghiệm mối ghép then (kiểm tra ứng suất dập và cắt):

Trục Tiết diện Đường kính $d$ (mm) Chiều dài $l_t$ (mm) Kích thước $b \times h$ (mm) Chiều sâu $t_1$ (mm) $\sigma_d$ (MPa) $\tau_c$ (MPa)
Trục I D 35 40 $10 \times 9$ 5,5 49,9 17,5
C 20 36 $6 \times 6$ 3,0 71,0 24,8
Trục II D 45 52 $14 \times 12$ 4,9 41,7 21,1
C 45 48 $14 \times 12$ 4,9 45,2 23,0
Trục III D 65 84 $20 \times 18$ 7,4 38,4 20,3
C 50 80 $16 \times 14$ 5,4 63,3 34,0

Đánh giá: Toàn bộ then đều thỏa mãn điều kiện bền dập $\sigma_d \le [\sigma_d] = 100\text{ MPa}$ và bền cắt $\tau_c \le [\tau_c] = 40 \div 60\text{ MPa}$.

Bảng kiểm nghiệm độ bền mỏi của các trục tại tiết diện nguy hiểm:

Vị trí Đường kính (mm) $\varepsilon_\sigma$ $\varepsilon_\tau$ $\sigma_a$ (MPa) $\tau_a$ (MPa) $s_\sigma$ $s_\tau$ Hệ số an toàn $s$
Trục I (D) 35 0,84 0,78 70,53 7,09 3,68 19,77 3,62
Trục II (D) 45 0,81 0,76 60,44 12,14 4,15 11,26 3,89
Trục III (D) 65 0,78 0,74 44,83 13,56 5,38 9,83 4,72

Đánh giá: Các tiết diện nguy hiểm đều đạt $s \ge [s] = 1,5 \div 2,5$, đảm bảo độ an toàn chống mỏi.

Chương V: Tính toán thiết kế lựa chọn ổ lăn

Do bộ truyền sử dụng bánh răng nghiêng phát sinh đồng thời lực hướng tâm và lực dọc trục, tác giả lựa chọn ổ bi đỡ - chặn góc tiếp xúc $\alpha = 12^\circ$:

  1. Trục I ($d = 30\text{ mm}, n = 538,89\text{ vg/ph}$):

    • Phản lực gối đỡ: $F_{RA} = 1720,31\text{ N}$; $F_{RB} = 1571,59\text{ N}$; Lực dọc trục $F_{a1} = 645,53\text{ N}$.
    • Chọn ổ bi đỡ - chặn cỡ nhẹ hẹp: Ký hiệu 46206 ($d = 30\text{ mm}, D = 62\text{ mm}, B = 16\text{ mm}$, tải động $C = 17,20\text{ kN}$, tải tĩnh $C_0 = 12,20\text{ kN}$).
    • Kiểm nghiệm tải động: $C_d = 16,80\text{ kN} < C = 17,20\text{ kN}$ (thỏa mãn).
    • Kiểm nghiệm tải tĩnh: $Q_0 = 1120,31\text{ N} < C_0 = 12.200\text{ N}$ (thỏa mãn).

  2. Trục II ($d = 40\text{ mm}, n = 155,74\text{ vg/ph}$):

    • Phản lực gối đỡ: $F_{RA} = 1605,48\text{ N}$; $F_{RB} = 5709,61\text{ N}$; Lực dọc trục tổng hợp $F_a = F_{a3} - F_{a2} = 3001,03 - 645,53 = 2355,5\text{ N}$.
    • Chọn ổ bi đỡ - chặn cỡ trung hẹp ($\alpha = 12^\circ$, $d = 40\text{ mm}$) đảm bảo khả năng tải động và tải tĩnh.

  3. Trục III ($d = 60\text{ mm}, n = 45\text{ vg/ph}$):

    • Lựa chọn ổ bi đỡ - chặn tương ứng với đường kính ngõng trục $d = 60\text{ mm}$, đáp ứng tải trọng và tuổi thọ $44.160$ giờ làm việc.

Chương VI: Thiết kế khớp nối, vỏ hộp, các chi tiết phụ và dung sai lắp ghép

  • Nối trục đàn hồi: Lựa chọn khớp nối trục đàn hồi có chốt cao su để liên kết trục ra của hộp giảm tốc (trục III) với trục tang/xích tải nhằm triệt tiêu dao động xoắn và bù lệch tâm.
  • Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: Tính toán kích thước thân và nắp hộp đúc bằng gang xám, xác định chiều dày thành vỏ hộp, chiều dày gân tăng cứng, đường kính bu lông nền, bu lông cạnh ổ và bu lông ghép nắp - thân.
  • Các chi tiết phụ: Bố trí vòng chắn dầu ngăn mỡ bôi trơn rò rỉ và tránh dầu công nghiệp xâm nhập vào gối ổ, que thăm dầu kiểm tra mức dầu bôi trơn, nút thông hơi cân bằng áp suất nhiệt độ trong hộp và chốt định vị nón nhằm đảm bảo độ chính xác vị trí tâm lỗ ổ khi gia công và lắp ráp.
  • Dung sai lắp ghép: Xác định dung sai lắp ghép cho mối ghép then (theo hệ trục), mối ghép vòng trong ổ lăn với trục (lắp chặt theo hệ lỗ), vòng ngoài ổ lăn với vỏ hộp (lắp lỏng/trung gian) và mối ghép bánh răng trên trục theo hệ thống TCVN.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật một trạm dẫn động xích tải với các kết quả cụ thể:

  1. Xác lập được cấu hình truyền động tối ưu cho chế độ tải trọng va đập nhẹ $6\text{ kW}$ với tổng tỉ số truyền $u_{ch} = 32,33$.
  2. Hoàn thiện tính toán 3 bộ truyền chính: 01 bộ truyền đai thang ngoài (3 đai loại B) và 02 cặp bánh răng trụ răng nghiêng trong hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục ($a_w = 180\text{ mm}$, $m_n = 2\text{ mm}$, $\beta = 14,9^\circ$), đảm bảo toàn diện các chỉ tiêu bền tiếp xúc, bền uốn và khả năng chống quá tải ($K_{qt} = 2,2$).
  3. Thiết kế kết cấu hệ thống 3 trục bằng thép C45 tôi cải thiện, kiểm nghiệm 6 vị trí then và đánh giá hệ số an toàn mỏi tại các tiết diện nguy hiểm đạt giá trị $s$ từ $3,62$ đến $4,72$ (vượt yêu cầu cho phép $[s] = 1,5 \div 2,5$).
  4. Tính chọn chính xác các cụm ổ bi đỡ - chặn chịu lực phức hợp và hệ thống chi tiết phụ trợ, đảm bảo tuổi thọ phục vụ danh định $44.160\text{ giờ}$ (8 năm).

Hạn chế và phạm vi ứng dụng

  • Hạn chế: Thuyết minh thực hiện tính toán dựa trên các công thức giải tích cổ điển và tra bảng hệ số thực nghiệm theo giáo trình dẫn động cơ khí; chưa ứng dụng phương pháp mô phỏng số phần tử hữu hạn (FEA) để phân tích trường ứng suất/biến dạng phức tạp trên vỏ hộp giảm tốc và trục dưới tác động tải trọng động lực học phi tuyến.
  • Phạm vi ứng dụng: Kết quả tính toán và bản vẽ thiết kế áp dụng trực tiếp cho các hệ thống kéo xích tải, băng tải công nghiệp trong nhà máy chế biến nông sản, kho vận logistics và các dây chuyền lắp ráp yêu cầu vận tốc thấp ($45\text{ vg/ph}$) và công suất trung bình ($6\text{ kW}$).

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử và Kỹ thuật Ô tô trong quá trình thực hiện Đồ án môn học Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí và Khóa luận tốt nghiệp.
  • Giúp người học nắm vững trình tự tính toán hộp giảm tốc hai cấp đồng trục – một dạng kết cấu yêu cầu tính toán chặt chẽ về điều kiện đồng trục ($a_{w1} = a_{w2}$) và bố trí ổ bi đỡ - chặn hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ điện được chọn cho hệ thống dẫn động xích tải là loại nào và có thông số ra sao?
Hệ thống sử dụng động cơ điện 3 pha không đồng bộ kiểu 4A112M4Y3, công suất định mức $7,5\text{ kW}$, số vòng quay đồng bộ $1455\text{ vòng/phút}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,86$, hiệu suất $\eta = 87,5%$ và hệ số quá tải $T_{max}/T_{dn} = 2,2$.

2. Tại sao khoảng cách trục của cả hai cấp trong hộp giảm tốc đều bằng 180 mm?
Hộp giảm tốc trong đồ án là loại hai cấp bánh răng trụ đồng trục (trục vào I và trục ra III thẳng hàng nhau), do đó điều kiện hình học bắt buộc là khoảng cách trục cấp nhanh ($a_{w1}$) phải bằng khoảng cách trục cấp chậm ($a_{w2}$), ở đây được tính toán tối ưu bằng $180\text{ mm}$.

3. Bộ truyền đai ngoài sử dụng loại đai gì và kích thước các bánh đai là bao nhiêu?
Bộ truyền ngoài sử dụng 3 dây đai thang loại B ($b_0 = 17\text{ mm}, h = 10,5\text{ mm}$). Bánh đai nhỏ có đường kính tiêu chuẩn $d_1 = 180\text{ mm}$, bánh đai lớn có đường kính $d_2 = 500\text{ mm}$, khoảng cách trục $a = 563,2\text{ mm}$ và chiều dài đai $L = 2240\text{ mm}$.

4. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất quá tải của cặp bánh răng cấp chậm có thỏa mãn điều kiện bền không?
Cặp bánh răng cấp chậm có ứng suất tiếp xúc $\sigma_H = 473,58\text{ MPa} < [\sigma_H]{cx} = 495,45\text{ MPa}$; ứng suất tiếp xúc cực đại khi quá tải $\sigma{Hmax} = 734,87\text{ MPa} < [\sigma_H]_{max} = 1260\text{ MPa}$, hoàn toàn thỏa mãn các tiêu chuẩn bền mỏi tiếp xúc và chống quá tải.

5. Hệ số an toàn mỏi tại các tiết diện nguy hiểm trên ba trục đạt bao nhiêu?
Hệ số an toàn mỏi tổng hợp $s$ tại các tiết diện then nguy hiểm của Trục I, Trục II và Trục III lần lượt là $3,62$; $3,89$ và $4,72$. Tất cả đều lớn hơn giới hạn an toàn cho phép $[s] = 1,5 \div 2,5$.

Kết luận

Đồ án Chi tiết máy "Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải" của tác giả Lưu Văn Bình là công trình tính toán kỹ thuật cơ khí hoàn chỉnh, chuẩn xác theo quy chuẩn thiết kế máy hiện hành. Thuyết minh đã giải quyết trọn vẹn từ khâu tính toán động học, động lực học, thiết kế hình học bộ truyền đai và bánh răng, kiểm nghiệm bền trục - then - ổ lăn cho đến kết cấu vỏ hộp và dung sai lắp ghép. Công trình cung cấp tài liệu tham khảo mẫu mực cho sinh viên cơ khí thực hiện các bài toán thiết kế trạm dẫn động sử dụng hộp giảm tốc hai cấp đồng trục.