Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước nhằm hướng tới mục tiêu phát triển công nghiệp vững mạnh, ngành cơ khí đóng vai trò then chốt khi trực tiếp chế tạo, cung cấp máy móc và trang thiết bị cho toàn bộ các ngành kinh tế quốc dân. Trong chương trình đào tạo kỹ thuật cơ khí, đồ án môn học Chi tiết máy (Nguyên lý – Chi tiết máy) là học phần mang tính nền tảng, tạo cầu nối trực tiếp giữa lý thuyết cơ sở cơ học và thực tế thiết kế chế tạo máy.

Đề tài được thực hiện là Đề 12 – Phương án 5: Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải, do nhóm sinh viên Nguyễn Việt Hưng, Nguyễn Quang Nguyên và Tạ Hỷ Trường Giang (lớp DHOT13A) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Châu Ngọc Lê tại TP. Hồ Chí Minh (hoàn thành tháng 4 năm 2021).

Nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật được xác định theo các yêu cầu và thông số cụ thể sau:

  1. Mục tiêu kỹ thuật: Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải vận hành ổn định trong suốt thời hạn phục vụ, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật về độ bền tiếp xúc, độ bền uốn, độ cứng vững và tối ưu hóa chi phí chế tạo.
  2. Thông số đầu vào cho trước (Phương án 5):
    • Lực vòng tác dụng trên xích tải (băng tải): $F = 6500\text{ N}$.
    • Vận tốc di chuyển của xích tải: $v = 0{,}75\text{ m/s}$.
    • Số răng đĩa xích tải dẫn: $z = 13\text{ răng}$.
    • Bước xích tải: $p = 110\text{ mm}$.
    • Thời gian phục vụ định mức: $L = 6\text{ năm}$.
  3. Chế độ làm việc và tải trọng:
    • Hệ thống quay một chiều, làm việc 2 ca/ngày, 8 giờ/ca, 1 năm làm việc 300 ngày (tổng thời gian phục vụ quy đổi: $6 \times 300 \times 2 \times 8 = 28.800\text{ giờ}$).
    • Tải trọng va đập nhẹ, chế độ tải thay đổi theo bậc trong chu kỳ: giai đoạn 1 chịu tải $T_1 = T$ trong thời gian $t_1 = 58\text{ giây}$; giai đoạn 2 chịu tải $T_2 = 0{,}7T$ trong thời gian $t_2 = 20\text{ giây}$.
  4. Quy cách hồ sơ bàn giao:
    • 01 bản thuyết minh tính toán thiết kế hoàn chỉnh.
    • 01 bản vẽ lắp tổng thể khổ A0 (tỷ lệ 1:2).
    • 01 bản vẽ chế tạo chi tiết.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

1. Cơ sở lý thuyết và tài liệu quy chuẩn áp dụng

Đồ án xây dựng dựa trên lý thuyết thiết kế truyền động cơ khí, sức bền vật liệu, cơ học máy và dung sai lắp ghép. Các công thức tính toán động học, ứng suất, kích thước hình học và độ bền mỏi được trích dẫn trực tiếp từ các giáo trình chuyên ngành và tiêu chuẩn quốc gia:

  • Giáo trình Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1 và Tập 2) – PGS. TS. Trịnh Chất, TS. Lê Văn Uyển.
  • Giáo trình Cơ sở thiết kế máy – PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc.
  • Giáo trình Vẽ kỹ thuật cơ khí – TS. Lê Khánh Điền.
  • Hướng dẫn chuyên môn của Thầy Nguyễn Văn Thanh Tiến.
  • Hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3826-83 (tỷ lệ bản vẽ 1:2), TCVN 2-74 (khổ giấy vẽ A0: $1189 \times 841\text{ mm}$), TCVN 3821-83 (khung tên bản vẽ), TCVN 3824-83 (bảng kê chi tiết trên bản vẽ lắp), và TCVN 2511-95 (độ nhám bề mặt gia công).

2. Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật

  • Phương pháp tính toán động học và động lực học: Xác định công suất tính toán tương đương trên trục công tác theo chu kỳ tải thay đổi bậc, tính hiệu suất toàn hệ thống, xác định công suất cần thiết trên trục động cơ điện, phân phối tỷ số truyền cho từng cấp truyền động và xác định mômen xoắn cùng số vòng quay trên từng trục.
  • Phương pháp tính toán sức bền chi tiết máy:
    • Tính toán kiểm nghiệm đai theo độ bền mòn, góc ôm, lực căng ban đầu và ứng suất lớn nhất cho phép.
    • Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng theo chỉ tiêu độ bền tiếp xúc mặt răng $[\sigma_H]$ và độ bền uốn chân răng $[\sigma_F]$, có tính đến các hệ số tập trung tải trọng, tải trọng động và hệ số tuổi thọ mỏi tương đương qua chu kỳ làm việc.
    • Thiết kế kết cấu trục dựa trên điều kiện mômen uốn xoắn tương đương kết hợp, xác định đường kính tại các tiết diện nguy hiểm và kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi.
    • Tính chọn ổ lăn dựa trên tải trọng quy ước $Q$, khả năng tải động $C$, khả năng tải tĩnh $C_0$ và kiểm nghiệm tuổi thọ làm việc theo triệu vòng quay và số giờ.
  • Nguồn dữ liệu: Số liệu đầu vào từ đề bài (Đề 12 – Phương án 5), kết hợp các bảng tra tiêu chuẩn công nghiệp về động cơ điện ba pha 4A, đai thang tiêu chuẩn, thông số vật liệu thép 40XH tôi cải thiện, que thăm dầu, bu lông và kích thước vỏ hộp giảm tốc đúc.

Nội dung chính theo từng phần và chương

Phần 1: Tìm hiểu truyền dẫn cơ khí trong máy. Những vấn đề cơ bản về thiết kế và hệ thống dẫn động xích tải

Phần này trình bày tổng quan cấu trúc của hệ thống truyền dẫn cơ khí, phân tích chức năng của từng cụm truyền động và phân tích ưu nhược điểm để đưa ra phương án kết cấu hợp lý:

  • Động cơ điện: Lựa chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch vì ưu điểm kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo dưỡng, có thể đấu trực tiếp vào lưới điện ba pha mà không cần bộ biến đổi nguồn.
  • Bộ truyền đai ngoài hộp: Bộ truyền đai thang đặt ở cấp nhanh nối từ trục động cơ đến trục vào hộp giảm tốc, giúp truyền động giữa các trục có khoảng cách tương đối, chạy êm và đóng vai trò như bộ phận bảo vệ quá tải nhờ hiện tượng trượt trơn khi gặp sự cố.
  • Hộp giảm tốc bánh răng hai cấp đồng trục: Có đường tâm của trục vào (trục I) và trục ra (trục III) trùng nhau, giúp giảm chiều dài tổng thể của hộp, tạo kết cấu gọn gàng cho toàn bộ hệ thống dẫn động.
  • Bộ truyền xích tải: Dùng để biến đổi chuyển động quay của trục ra hộp giảm tốc thành chuyển động tịnh tiến kéo tải, làm việc ổn định ở khoảng cách trục xa và không có hiện tượng trượt tuyệt đối.
  • Khái quát công thức động học: Trình bày hệ thống công thức tính vận tốc góc $\omega = \frac{\pi n}{30}\text{ (rad/s)}$, vận tốc dài $v = \frac{\pi d n}{60.000}\text{ (m/s)}$, công suất $P = \frac{F_t v}{1000}\text{ (kW)}$, hiệu suất chuỗi động $\eta_{chung} = \prod \eta_i$ và tỷ số truyền chung $u_{chung} = \prod u_i$.

Phần 2: Tính toán và thiết kế các loại bộ truyền

Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

Chương 1 tiến hành tính toán công suất tương đương trên trục công tác dựa trên đồ thị tải trọng thay đổi bậc:

  • Hiệu suất tổng thể hệ thống: $\eta = \eta_{kn} \cdot \eta_{ol}^4 \cdot \eta_{br}^2 \cdot \eta_d \cdot \eta_x$.
  • Xác định công suất tính toán trên trục làm việc $P_t = \frac{F \cdot v}{1000} = \frac{6500 \cdot 0{,}75}{1000} = 4{,}875\text{ kW}$.
  • Tính toán công suất tương đương có xét đến chu kỳ tải ($T_1 = T, t_1 = 58\text{s}; T_2 = 0{,}7T, t_2 = 20\text{s}$), từ đó xác định công suất cần thiết trên trục động cơ $P_{ct}$.
  • Tra bảng thông số kỹ thuật chọn động cơ điện: Chọn loại 4A132S4Y3 với các thông số:
    • Công suất định mức: $P_{dc} = 7{,}5\text{ kW}$.
    • Vận tốc quay định mức: $n_{dc} = 1455\text{ v/p}$.
    • Hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}86$; Hiệu suất $\eta = 87{,}5%$.
    • Tỷ số mômen khởi động: $T_k/T_{dn} = 2{,}2$; Tỷ số mômen cực đại: $T_{max}/T_{dn} = 2{,}0$.
  • Phân phối tỷ số truyền: Xác định tỷ số truyền chung $u_{chung}$, tách thành tỷ số truyền bộ truyền đai ngoài ($u_d$) và tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp đồng trục ($u_{hgt} = u_1 \cdot u_2$).
  • Tổng hợp các thông số động học và động lực học trên các trục:
Đại lượng Trục động cơ Trục I (Vào HGT) Trục II (Trung gian) Trục III (Ra HGT)
Công suất $P$ (kW) 5,8440 5,5824 5,4434 5,3070
Tỷ số truyền $u$ - $u_d$ $u_1$ $u_2$
Số vòng quay $n$ (v/p) 1455 $n_1$ $n_2$ $n_3$
Mômen xoắn $T$ (N.mm) $T_{dc}$ $T_1$ $T_2$ $T_3$

Chương 2: Bộ truyền ngoài hộp số (Bộ truyền đai)

Chương 2 thực hiện các bước tính toán chi tiết cho bộ truyền đai thang:

  • Chọn loại đai thang: Chọn loại đai B với các kích thước hình học tiêu chuẩn: $b_p = 14\text{ mm}$, $b_0 = 17\text{ mm}$, $h = 10{,}5\text{ mm}$, $y_0 = 4\text{ mm}$, diện tích tiết diện $A = 138\text{ mm}^2$, đường kính bánh đai nhỏ tối thiểu $d_{min} = 125\text{ mm}$.
  • Đường kính bánh đai nhỏ dẫn: Chọn $d_1 = 160\text{ mm}$ (tiêu chuẩn).
  • Đường kính bánh đai lớn bị dẫn: Tính theo tỷ số truyền và hệ số trượt $\varepsilon$, chọn tiêu chuẩn $d_2 = 630\text{ mm}$.
  • Khoảng cách trục sơ bộ: $a = 0{,}95 \cdot d_2 = 598{,}5\text{ mm}$.
  • Chiều dài đai: Tính toán và chọn theo tiêu chuẩn $L = 2500\text{ mm}$; sau đó nghiệm lại khoảng cách trục chính xác $a$.
  • Góc ôm đai trên bánh nhỏ $\alpha_1$: Đảm bảo $\alpha_1 \ge 120^\circ$.
  • Số lượng dây đai: Xác định số đai cần thiết $z = 4\text{ đai}$.
  • Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục $F_r$: Xác định lực tác dụng lên gối trục để làm cơ sở tính toán trục I.
  • Kiểm nghiệm ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai $\sigma_{max}$ và tuổi thọ đai $L_h$.

Chương 3: Bộ truyền bánh răng

Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục gồm hai cặp bánh răng trụ răng thẳng: cấp nhanh ($Z_1 - Z_2$) và cấp chậm ($Z_2' - Z_3$).

  1. Vật liệu chế tạo bánh răng:
    • Sử dụng thép 40XH tôi cải thiện cho cả hai cấp bánh răng.
    • Bánh nhỏ có độ rắn mặt răng $HB = 350\text{ MPa}$, giới hạn bền $\sigma_b = 850\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 580\text{ MPa}$.
    • Bánh lớn có độ rắn mặt răng $HB = 340\text{ MPa}$, giới hạn bền $\sigma_b = 800\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 580\text{ MPa}$.
  2. Tính toán cấp chậm ($Z_2' - Z_3$):
    • Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép $[\sigma_H] = 613{,}64\text{ MPa}$ và ứng suất uốn cho phép $[\sigma_F]$.
    • Chọn hệ số chiều rộng vành răng $\psi_{ba} = 0{,}25 \dots 0{,}4$.
    • Tính khoảng cách trục: Xác định khoảng cách trục tiêu chuẩn $a_w = 200\text{ mm}$.
    • Môđun răng tiêu chuẩn: Chọn $m = 2\text{ mm}$.
    • Tổng số răng và phân chia số răng: $Z_{2'} = 49\text{ răng}$, $Z_3 = 151\text{ răng}$, tỷ số truyền thực tế $u = 3{,}087$.
    • Bề rộng vành răng: Bánh dẫn $b_1 = 85\text{ mm}$, bánh bị dẫn $b_2 = 80\text{ mm}$.
    • Đường kính vòng chia và vòng lăn: $d_1 = 98\text{ mm}$, $d_2 = 302\text{ mm}$.
    • Đường kính vòng đỉnh: $d_{a1} = 102\text{ mm}$, $d_{a2} = 306\text{ mm}$.
    • Đường kính vòng chân: $d_{f1} = 93\text{ mm}$, $d_{f2} = 297\text{ mm}$.
    • Kiểm nghiệm chính xác ứng suất tiếp xúc $\sigma_H$ và ứng suất uốn tại chân răng $\sigma_F$, kết quả đều thỏa mãn điều kiện bền.
  3. Tính toán cấp nhanh ($Z_1 - Z_2$):
    • Do hộp giảm tốc là dạng đồng trục, khoảng cách trục cấp nhanh được cố định bằng khoảng cách trục cấp chậm: $a_w = 200\text{ mm}$.
    • Môđun răng: $m = 2\text{ mm}$.
    • Tính toán số răng $Z_1, Z_2$, xác định các thông số hình học, lực tiếp tuyến $F_t$ và lực hướng tâm $F_r$.
    • Kiểm nghiệm điều kiện tiếp xúc $\sigma_H \le [\sigma_H]$ và điều kiện uốn $\sigma_F \le [\sigma_F]$.

Chương 4: Tính toán thiết kế trục và then

  • Chọn vật liệu chế tạo trục: Chọn thép 45 tôi cải thiện hoặc tương đương, xác định ứng suất xoắn cho phép $[\tau]$.
  • Xác định kích thước sơ bộ: Tính đường kính đầu ngõng trục theo mômen xoắn thuần túy, định vị khoảng cách giữa các gối đỡ, vị trí lắp bánh răng, bánh đai và khớp nối.
  • Phân tích lực và tính phản lực gối đỡ: Xác định các lực tác dụng từ bộ truyền đai, lực ăn khớp bánh răng ($F_{t1}, F_{r1}, F_{t2}, F_{r2}$) tác dụng lên các trục I, II, III theo hai mặt phẳng thẳng đứng ($yOz$) và nằm ngang ($xOz$).
  • Vẽ biểu đồ nội lực: Thiết lập biểu đồ mômen uốn $M_x, M_y$ và biểu đồ mômen xoắn $T$.
  • Xác định đường kính tiết diện nguy hiểm: Tính mômen uốn tổng hợp $M_u = \sqrt{M_x^2 + M_y^2}$ và mômen tương đương $M_{td}$, tính đường kính trục tại từng đoạn có kể đến rãnh then và hệ số tập trung ứng suất.
  • Kiểm nghiệm then bằng: Chọn then bằng theo tiêu chuẩn tương ứng với đường kính từng đoạn trục, kiểm nghiệm độ bền dập $\sigma_d \le [\sigma_d]$ và độ bền cắt $\tau_c \le [\tau_c]$.

Chương 5: Tính toán và chọn ổ lăn

  • Xác định sơ đồ bố trí ổ: Chọn loại ổ lăn (ổ bi đỡ một dãy hoặc ổ đũa đỡ) cho từng trục dựa trên tỷ số giữa lực dọc trục và lực hướng tâm.
  • Tính toán tải trọng quy ước: Xác định tải trọng quy ước động $Q = (X \cdot V \cdot F_r + Y \cdot F_a) \cdot k_t \cdot k_d$.
  • Tính toán khả năng tải: So sánh khả năng tải động tính toán $C_{tt}$ với khả năng tải động danh định $C$ của ổ tra từ bảng tiêu chuẩn.
  • Kiểm nghiệm tuổi thọ: Đảm bảo tuổi thọ làm việc tính toán (tính bằng triệu vòng quay và quy đổi ra giờ) lớn hơn thời gian phục vụ yêu cầu của hệ thống ($L_h \ge 28.800\text{ giờ}$).

Chương 6: Vỏ hộp, bôi trơn và các chi tiết tiêu chuẩn khác

  • Kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc: Lựa chọn vật liệu gang xám GX15-32, phân chia vỏ hộp thành thân hộp và nắp hộp nối với nhau qua mặt ghép bu lông.
  • Kích thước cơ bản của vỏ hộp:
    • Chiều dày thân hộp $\delta$ và chiều dày nắp hộp $\delta_1$.
    • Gân tăng cứng chiều dày $e$ và chiều cao $h$.
    • Đường kính và số lượng bu lông nền ($d_1$), bu lông cạnh ổ ($d_2$), vít ghép nắp bích ($d_3$), vít ghép cửa thăm ($d_4$).
    • Khe hở giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy vỏ hộp và khe hở giữa bánh răng với thành trong vỏ hộp.
  • Hệ thống bôi trơn và chi tiết phụ:
    • Phương pháp bôi trơn bánh răng: Bôi trơn ngâm dầu trong bể chứa đáy hộp.
    • Bôi trơn ổ lăn: Sử dụng mỡ bôi trơn kết hợp vòng chắn dầu để ngăn mạt kim loại và dầu ngập vào buồng ổ.
    • Các chi tiết phụ trợ: Thiết kế cửa thăm dầu, nút thông hơi trên nắp cửa thăm, que thăm dầu và nút tháo dầu ở đáy hộp.
    • Lập bảng dung sai lắp ghép cho các mối ghép then, vòng trong ổ lăn với trục, vòng ngoài ổ lăn với lỗ thân hộp, bánh răng với trục.

Thiết kế và triển khai hệ thống

1. Sơ đồ cấu trúc và liên kết hệ thống

Hệ thống dẫn động xích tải được thiết lập theo chuỗi động học khép kín:

  • Nguồn dẫn động: Động cơ điện xoay chiều ba pha 4A132S4Y3 ($7{,}5\text{ kW}, 1455\text{ v/p}$).
  • Cơ cấu truyền động ngoài: Bộ truyền đai thang loại B gồm 4 dây đai, đường kính bánh dẫn $d_1 = 160\text{ mm}$, bánh bị dẫn $d_2 = 630\text{ mm}$, khoảng cách trục $a \approx 598{,}5\text{ mm}$, chiều dài đai $L = 2500\text{ mm}$.
  • Cơ cấu giảm tốc trung gian: Hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ răng thẳng đồng trục có khoảng cách trục cố định $a_w = 200\text{ mm}$, môđun $m = 2\text{ mm}$.
  • Cơ cấu chấp hành: Bộ truyền xích tải với thông số bước xích $p = 110\text{ mm}$, đĩa xích dẫn $z = 13\text{ răng}$, tạo lực kéo $F = 6500\text{ N}$ ở vận tốc $v = 0{,}75\text{ m/s}$.

2. Thông số hình học then chốt của bộ truyền bánh răng hộp giảm tốc

Thông số kỹ thuật Cấp nhanh ($Z_1 - Z_2$) Cấp chậm ($Z_2' - Z_3$)
Loại bánh răng Trụ răng thẳng Trụ răng thẳng
Vật liệu Thép 40XH tôi cải thiện Thép 40XH tôi cải thiện
Khoảng cách trục $a_w$ (mm) 200 200
Môđun pháp $m$ (mm) 2 2
Số răng bánh dẫn / bị dẫn $Z_1 / Z_2$ $Z_{2'} = 49 / Z_3 = 151$
Tỷ số truyền $u$ $u_1$ 3,087
Bề rộng vành răng $b_w$ (mm) Bánh nhỏ / Bánh lớn 85 / 80
Đường kính vòng chia $d$ (mm) $d_1 / d_2$ 98 / 302
Đường kính đỉnh răng $d_a$ (mm) $d_{a1} / d_{a2}$ 102 / 306
Đường kính chân răng $d_f$ (mm) $d_{f1} / d_{f2}$ 93 / 297
Góc ăn khớp $\alpha$ $20^\circ$ $20^\circ$

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Hoàn thành đầy đủ các bước tính toán động lực học, chọn động cơ điện 4A132S4Y3 công suất $7{,}5\text{ kW}$, vận tốc $1455\text{ v/p}$ phù hợp với chế độ tải thay đổi theo bậc và thời gian phục vụ 6 năm ($28.800\text{ giờ}$).
  • Thiết kế hoàn chỉnh bộ truyền đai thang loại B (4 sợi) và hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ răng thẳng dạng đồng trục với khoảng cách trục $a_w = 200\text{ mm}$, môđun $m = 2\text{ mm}$, vật liệu thép 40XH đảm bảo bền tiếp xúc và bền uốn.
  • Tính toán đầy đủ biểu đồ nội lực, kết cấu trục, then, chọn ổ lăn và thiết kế vỏ hộp giảm tốc đúc bằng gang xám kèm hệ thống bôi trơn, que thăm dầu, cửa thăm và nút tháo dầu.
  • Bản vẽ kỹ thuật được trình bày đúng chuẩn TCVN với bản vẽ lắp A0 (tỷ lệ 1:2) và bản vẽ chi tiết gia công.

2. Ý nghĩa đào tạo và đóng góp của đồ án

  • Giúp sinh viên hệ thống hóa và vận dụng toàn diện lý thuyết từ các môn học Cơ sở thiết kế máy, Nguyên lý máy, Sức bền vật liệu và Dung sai lắp ghép vào giải quyết một bài toán thiết kế kỹ thuật thực tiễn.
  • Đưa ra giải pháp dẫn động dạng đồng trục giúp tối ưu kích thước chiều dài hộp giảm tốc, mang lại kết cấu gọn gàng cho hệ thống tải xích.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế được tác giả nêu: Do kiến thức và kỹ năng tính toán bước đầu còn hạn chế, các bước tính toán và lựa chọn thông số có thể còn sai số cơ học hoặc chưa tối ưu hóa triệt để về khối lượng vật liệu.
  • Hướng hoàn thiện: Tiếp thu ý kiến đóng góp của giảng viên hướng dẫn và hội đồng đánh giá để hiệu chỉnh chính xác các kích thước lắp ghép, hoàn thiện bảng dung sai và áp dụng phần mềm máy tính để mô phỏng kiểm nghiệm ứng suất nâng cao.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho:

  1. Sinh viên các ngành Cơ khí, Kỹ thuật Ô tô, Chế tạo máy, Cơ điện tử khi thực hiện đồ án môn học Chi tiết máy hoặc đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí.
  2. Tài liệu hữu ích về trình tự thiết kế hộp giảm tốc đồng trục hai cấp bánh răng trụ răng thẳng kết hợp bộ truyền đai ngoài và cơ cấu xích tải.
  3. Cung cấp mẫu tra cứu, quy trình áp dụng công thức theo giáo trình PGS. TS. Trịnh Chất và PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc cùng các quy chuẩn bản vẽ kỹ thuật TCVN.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng loại động cơ điện nào và vì sao lại chọn loại này?
Tác giả chọn động cơ điện ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch mã hiệu 4A132S4Y3 (công suất định mức $7{,}5\text{ kW}$, tốc độ $1455\text{ v/p}$). Động cơ này được chọn vì tính phổ biến, giá thành thấp, làm việc tin cậy, dễ bảo dưỡng và có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha công nghiệp.

2. Hộp giảm tốc trong đồ án thuộc loại kết cấu nào và có ưu điểm gì?
Hộp giảm tốc là loại bánh răng trụ hai cấp đồng trục. Ưu điểm nổi bật của dạng này là đường tâm trục vào và trục ra trùng nhau, giúp rút ngắn đáng kể kích thước chiều dài của hộp giảm tốc và bố trí hệ thống dẫn động gọn gàng.

3. Vật liệu chế tạo các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc là gì và độ rắn mặt răng đạt bao nhiêu?
Cả hai cấp bánh răng đều sử dụng thép 40XH tôi cải thiện. Bánh răng nhỏ đạt độ rắn $HB = 350\text{ MPa}$ ($\sigma_b = 850\text{ MPa}$), bánh lớn đạt độ rắn $HB = 340\text{ MPa}$ ($\sigma_b = 800\text{ MPa}$).

4. Bộ truyền đai ngoài hộp giảm tốc sử dụng loại đai nào và bao nhiêu sợi?
Bộ truyền ngoài sử dụng đai thang loại B với số lượng $z = 4\text{ đai}$, đường kính bánh đai nhỏ $d_1 = 160\text{ mm}$, bánh lớn $d_2 = 630\text{ mm}$ và chiều dài đai tiêu chuẩn $L = 2500\text{ mm}$.

5. Chế độ làm việc và tổng số giờ phục vụ yêu cầu của hệ thống là bao nhiêu?
Hệ thống làm việc 6 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca (8 giờ/ca), tải va đập nhẹ quay một chiều với chu kỳ tải thay đổi bậc ($58\text{s}$ chịu $100%T$ và $20\text{s}$ chịu $70%T$). Tổng thời gian làm việc danh định là $28.800\text{ giờ}$.

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải" (Đề 12 – Phương án 5) do nhóm sinh viên Khoa Kỹ thuật Ô tô (Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM / DHOT13A) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Châu Ngọc Lê đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu tính toán và thiết kế cơ khí. Hệ thống bao gồm động cơ điện 4A132S4Y3, bộ truyền đai thang loại B (4 đai), hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ đồng trục ($a_w = 200\text{ mm}, m = 2\text{ mm}$, thép 40XH) và cơ cấu kéo xích tải $6500\text{ N}$. Toàn bộ quy trình tính toán động lực học, sức bền tiếp xúc, sức bền uốn, trục, then, ổ lăn và kết cấu vỏ hộp đều tuân thủ chặt chẽ các giáo trình cơ sở thiết kế máy và hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam.