MỞ ĐẦU Hệ thống truyền động xích là một kết hợp phức tạp của nhiều cơ cấu tương tác, hình thành một cấu trúc truyền động bao gồm cả dây xích và nhông xích để chuyển động lực. Thường được sử dụng để truyền động trực tiếp từ động cơ hoặc gián tiếp thông qua hộp giảm tốc. Sự kết hợp chính xác giữa nhông xích và mắt xích trên dây tạo nên một quá trình truyền động liên tục, đảm bảo an toàn khi lực tác động vào cả nhông xích và dây xích. Có nhiều cách để tổ chức hệ thống truyền động và nhông xích, có thể bao gồm 2 hoặc nhiều nhông xích hỗ trợ trong hệ thống máy.
Nhông xích có thể đảm nhận vai trò đặt ra để duy trì độ căng của dây xích, trong khi có những nhông xích được tích hợp chỉ để đồng bộ với các chuyển động đồng thời trong các thiết bị chính xác yêu cầu độ chính xác để hoàn thiện sản phẩm. Loại xích cũng đa dạng, thường được phân loại thành ba dạng chính: xích kéo, xích tải và xích truyền động. Hệ thống truyền động xích tải thường là một giải pháp cơ khí phổ biến được áp dụng rộng rãi trong thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp. Được sử dụng cho nhiều mục đích như truyền động xe máy, ô tô, băng chuyền, băng tải, truyền động động cơ, xe nâng và nhiều ứng dụng khác.
Một số ví dụ về ứng dụng của hệ thống truyền động xích bao gồm sử dụng trong băng chuyền và băng tải. Đồ án truyền động giúp ta tìm hiểu, làm quen với thiết kế hộp giảm tốc. Qua đó củng cố lại các kiến thức đã học ở các môn như Nguyên lý máy, Chi tiết máy…. Thông qua đó bổ sung thêm một số kiến thức về vẽ Cơ khí, sử dụng Autocad, các tiêu chuẩn, kỹ năng thiết kế cơ bản.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Công Lớn đã hỗ trợ, hướng dẫn nhóm em hoàn thành đồ án này. Lần đầu thực hiện đồ án nên có nhiều sai sót, em mong nhận được góp ý từ phía quý thầy cô và các bạn. 8 PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. Chọn hiệu suất của hệ thống • Hiệu suất truyền động: 𝜂 = 𝜂𝑏𝑟 𝜂𝑥 𝜂𝑘𝑛 𝜂𝑜𝑙 3 = 0,98.
0,993 = 0,8943 𝜂𝑏𝑟 = 0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng che kín 𝜂𝑘𝑛 = 0,99: Hiệu suất nối trục 𝜂𝑥 = 0,95: Hiệu suất bộ truyền xích 𝜂𝑜𝑙 = 0,99: Hiệu suất ổ lăn 2. Tính công suất cần thiết: o Công suất làm việc trên trục xích tải: 𝐹. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ o Số vòng quay của đĩa xích tải dẫn: 60000 .50 o Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ𝑔𝑡. 3,5 = 14 9 Với: 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 4: tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp (3-5) [1] 𝑢𝑥 = 3,5: tỷ số truyền bộ truyền xích (2-5) [1] o Số vòng quay sơ bộ của động cơ: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑢𝑐ℎ.
Chọn động cơ điện: o Động cơ điện phải thoải điều kiện 𝑃𝑑𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 = 4,82 (𝑘𝑊) 𝑛𝑑𝑐 ≈ 𝑛𝑠𝑏 = 1362 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Tra bảng P1.3 tài liệu [1] ta chọn động cơ 4A112M4Y3 Công Vận tốc 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇𝑘 Tên động cơ suất cos 𝜑 𝜂(%) quay (v/p) 𝑇𝑚𝑖𝑛 𝑇𝑑𝑛 (kW) 4A112M4Y3 5,5 1425 0,85 85,5 2,2 2 II. Phân phối tỷ số truyền o Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động: 𝑛𝑑𝑐 1425 𝑢𝑐ℎ = = = 14,64 𝑛𝑙𝑣 97,33 Ta chọn 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 5 𝑢𝑐ℎ 14,64 Vậy tỷ số truyền bộ truyền xích 𝑢𝑥 = = = 2,93 (thỏa) 𝑢ℎ𝑔𝑡 5 III. Bảng đặc tính 1. Phân phối công suất trên các trục: 𝑃𝑙𝑣 4,31 𝑃𝐼𝐼 = = = 4,58(𝑘𝑊) η𝑜𝑙.
Tính toán số vòng quay trên các trục: 𝑛𝐼 = 𝑛𝑑𝑐 = 1425 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝑛1 1425 𝑛𝐼𝐼 = = = 285 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝑢ℎ𝑔𝑡 5 𝑛2 285 𝑛𝐼𝐼𝐼 = = = 97,33 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝑢𝑥 2,93 3. Tính toán moment xoắn trên các trục: 𝑃 4,82 𝑇đ𝑐 = 9,55. Bảng đặc tính: Trục Động cơ I II III Công suất P 4,82 4,72 4,58 4,31 (kW) Số vòng quay n 1425 1425 285 97,33 (vòng/ phút) Tỷ số truyền u 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 5 𝑢𝑥 = 2,93 Momen xoắn T 32302,46 31632,28 153470,18 422896,33 (N.mm) 11 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH I. Chọn loại xích: o Công suất trên đĩa nhỏ của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 2: 𝑃2 = 4,58 (𝑘𝑊 ) và số vòng quay đĩa xích nhỏ là 𝑛2 = 285(𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) o Vì số vòng quay thấp nên ta chọn xích ống con lăn 1 dãy với tải tĩnh, làm việc êm, bôi trơn nhỏ giọt, làm việc 2 ca, trục đĩa xích điều chỉnh được, đường nối tâm trục nghiêng với phương ngang một góc 45°.
Thông số bộ truyền o Chọn số răng đĩa xích nhỏ theo công thức: Theo bảng 5.4 tài liệu [1] với 𝑢𝑥 = 2,93 thì chọn số răng đĩa xích nhỏ 𝑧1 = 25 o Số răng đĩa xích lớn theo công thức: 𝑧2 = 𝑧1. o Tỷ số truyền thực tế 𝑢𝑡𝑡 : 𝑍 73 𝑢𝑡𝑡 = 2 = = 2,92 𝑍1 25 o Sai lệch tỷ số truyền: |2,92−2,93| ∆𝑢 =. Xác định bước xích: o Xác định hệ số điều kiện sử dụng K theo công thức: Theo công thức (5.1,1 = 1,232 Với: 𝐾𝑜 = 1: đường nối tâm hai đĩa xích so với phương ngang một góc < 60° 𝐾𝑎 = 1: khoảng cách trục 𝑎 = (30 ÷ 50)𝑝𝑐 𝐾đ𝑐 = 1,1: trục điều chỉnh bằng đĩa căng xích hay con lăn căng xích. 12 𝐾đ = 1: tải trọng tĩnh, làm việc êm 𝐾𝑙𝑣 = 1,12: làm việc 2 ca 𝐾𝑏 = 1: bôi trơn nhỏ giọt, chất lượng bôi trơn tốt o Tính công suất tính toán Dựa vào bảng 5.4 tài liệu [3] ta chọn 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝑛01 200 Hệ số vòng quay 𝐾𝑛 = = = 0,7 𝑛2 285 𝑧 25 Hệ số răng 𝐾𝑧 = 01 = =1 𝑧1 25 Chọn xích 1 dãy nên 𝐾𝑥 = 1 𝐾.4 tài liệu [3] Tra theo cột 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) và 𝑃𝑡𝑡 < [𝑃] = 4,8 𝑘𝑊 Nên ta chọn bước xích 𝑝𝑐 = 19,05 𝑚𝑚 để thỏa điều kiện bền mòn.
o Xác định vận tốc trung bình v của xích 𝑧 .285 Ta có công thức: 𝑣 = 1 𝑐 2 = = 2,26 (𝑚/𝑠) 60000 60000 o Tính toán kiểm nghiệm bước xích 𝑝𝑐 theo điều kiện [𝑝0 ] Với [𝑝0 ] chọn theo bảng 5.3 tài liệu [3] là 30 Mpa 3 𝑃2 .30 Do 𝑝𝑐 = 19,05 nên điều kiện trên thỏa. Nếu không thỏa ta phải tiến hành tăng bước xích và tính toán lại. o Chọn khoảng các trục sơ bộ, xác định số mắt xích X và chiều dài xích. Khoảng cách trục sơ bộ 𝑎 = 40𝑝𝑐 = 40.19,05 = 762 (𝑚𝑚) Số mắt xích X theo công thức: 13 2𝑎 𝑧 +𝑧2 𝑧 −𝑧1 2 𝑝𝑐 2.
= 130,46 𝑝𝑐 2 2𝜋 𝑎 19,05 2 2𝜋 762 Ta chọn số mắt xích X= 132 để thuận tiện nối xích. Chiều dài xích 𝐿 = 𝑝𝑐. 132 = 2514,6 (𝑚𝑚) Tính chính xác khoảng cách trục: 𝑧 +𝑧2 𝑧 +𝑧2 2 𝑧 −𝑧1 2 𝑎 = 0,25. ( ) ] = 776,95 (𝑚𝑚) 2 2 2𝜋 Để tránh xích không chịu lực căng quá lớn ta cần giảm khoảng cách trục.
Bình thường, ta giảm a một đoạn (0,002 ÷ 0,004)𝑎 = 1,55 ÷ 3,1(𝑚𝑚). Ta chọn 𝑎 = 775 (𝑚𝑚) o Số lần va đập xích trong 1 giây: Theo bảng 5.6 tài liệu [3] với bước xích 𝑝𝑐 = 19,05 ta chọn [𝑖] = 25 Tính i theo công thức: 𝑧. Tính kiểm nghiệm xích và độ bền. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn, theo công thức 5.𝐹𝑡 +𝐹𝑣+𝐹0 Trong đó: Theo bảng 5.4,58 Lực vòng 𝐹𝑡 = = = 2026,55 (𝑁) 𝑣 2,26 Lực căng do lực ly tâm gây nên : 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚.
2,262 = 9,7 (𝑁) 14 Lực căng ban đầu của xích: 𝐹0 = 𝐾𝑓 .1,9 = 86,67 Với 𝑔 = 9,81(𝑚/𝑠 2 ): gia tốc trọng trường 𝑎 = 0,775 (𝑚): khoảng cách trục 𝐾𝑓 : hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích. 𝐾𝑓 = 6 khi xích nằm ngang ; 𝐾𝑓 = 3 khi góc nghiêng giữa đường tâm trục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40°; 𝐾𝑓 = 1 khi xích thẳng đứng. Theo như phương án 7 thì góc nghiêng xích tải là 45° nên chọn 𝐾𝑓 = 6.10 tài liệu [1] với 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) và 𝑝𝑐 = 19,05(𝑚𝑚): [𝑠] = 8,2 Vậy 𝑠 > [𝑠]: bộ truyền xích đảm bảo đủ bền. Xác định thông số đĩa xích o Đường kính vòng chia: Theo công thức 5.17 tài liệu [1] ta có: 𝑝𝑐 19,05 𝑑1 = 𝜋 = 𝜋 = 151,99 (𝑚𝑚) sin( ) sin( ) 𝑧1 25 𝑝𝑐 19,05 𝑑2 = 𝜋 = 𝜋 = 442,79 (𝑚𝑚) sin( ) sin( ) 𝑧2 73 o Đường kính vòng đỉnh răng : 𝜋 𝜋 𝑑𝑎1 = 𝑝𝑐.
[0,5 + cot ] = 451,91 (𝑚𝑚) 𝑧2 73 o Đường kính vòng đáy răng: Tra bảng 5.2 tài liệu [1] với 𝑝𝑐 = 19,05 ta có 𝑑1 = 11,91 → 𝑟 = 0,5025.6,03 = 430,73 (𝑚𝑚) 15 o Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5. 1 = 2,56(𝑁): lực va đập trên m dãy xích 2𝐸1 𝐸2 𝐸= = 2,1. 105 𝑀𝑃𝑎: mô đun đàn hồi 𝐸1 +𝐸2 𝐴 = 106 𝑚𝑚2 :diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 19,05 Do đó ta chọn dùng thép 45 tôi ram có độ rắn bề mặt HRC45 có [𝜎𝐻 ] = 800𝑀𝑃𝑎 để đảm bảo độ bền cho đĩa xích 1. 1 = 2,56(𝑁): lực va đập trên m dãy xích 16 2𝐸1 𝐸2 𝐸= = 2,1.
105 𝑀𝑃𝑎: mô đun đàn hồi 𝐸1 +𝐸2 𝐴 = 106 𝑚𝑚2 :diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 19,05 Do đó ta chọn dùng thép 45 tôi ram có độ rắn bề mặt HB170 có [𝜎𝐻 ] = 500𝑀𝑃𝑎 để đảm bảo độ bền cho đĩa xích 2. Xác định lực tác dụng lên trục: o Tính lực tác dụng lên trục: 𝐹𝑟 = 𝐾𝑥 .2026,55 = 2127,88 (N) Với 𝐾𝑥 = 1,05 : khi bộ truyền nghiêng một góc 40° trên so với phương nằm ngang 𝐹𝑡 = 2026,55 (𝑁): Lực vòng VII. Bảng thông số bộ truyền xích: Thông số Kí hiệu Đơn vị Kết quả tính toán Loại xích Xích ống con lăn Bước xích 𝑝𝑐 mm 19,05 Số dãy xích 𝑑𝑥 1 Số mắt xích 𝑋 132 Số răng đĩa xích 𝑧1 𝑧2 25 73 Tỷ số truyền thực tế 𝑢 2,92 Đường kính vòng chia đĩa xích 𝑑1 𝑑2 mm 151,99 442,79 Khoảng cách trục 𝑎 mm 775 Lực tác dụng lên trục 𝐹𝑟 N 2127,88 17 PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG I.