Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chương trình đào tạo khối ngành kỹ thuật cơ khí và công nghệ kỹ thuật ô tô, môn học Chi tiết máy đóng vai trò là môn kỹ thuật cơ sở kết nối kiến thức khoa học cơ bản với kỹ thuật chuyên ngành. Môn học trang bị phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung nhằm rèn luyện năng lực giải quyết các bài toán thiết kế hệ thống cơ khí trong thực tế sản xuất.
Đề tài "Tính toán và thiết kế trạm dẫn băng tải" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế trạm dẫn động công nghiệp hoàn chỉnh, phục vụ vận chuyển vật liệu liên tục qua hệ thống băng tải. Hệ thống truyền động bao gồm nguồn động lực từ động cơ điện, hệ thống truyền động ngoài sử dụng bộ truyền đai, hộp giảm tốc bánh răng nón (côn) răng thẳng một cấp và khớp nối trục truyền động đến tang băng tải.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác định cụ thể qua các nội dung sau:
- Xác định công suất, chọn kiểu loại động cơ điện và phân phối tỷ số truyền cho toàn bộ hệ thống dẫn động.
- Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền đai thang thường).
- Tính toán thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc (bộ truyền bánh răng nón răng thẳng).
- Thiết kế trục, tính chọn then và tính chọn khớp nối trục vòng đàn hồi.
- Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm ổ lăn đỡ trục theo khả năng tải động và tải tĩnh.
- Thiết kế kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc, bố trí các chi tiết phụ và xác định chế độ dung sai lắp ghép trong hộp.
Đối tượng nghiên cứu là trạm dẫn động băng tải công nghiệp với hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tính toán động học, động lực học, sức bền các chi tiết máy và thiết kế kết cấu cơ khí. Đồ án do nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ôtô, Trường Đại học Nam Cần Thơ thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Phùng Danh Sa, hoàn thành vào tháng 6 năm 2023 tại TP. Cần Thơ.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng trên hệ thống lý thuyết chuẩn tắc về thiết kế chi tiết máy và hệ thống dẫn động cơ khí, căn cứ theo các tài liệu chuyên khảo:
- Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (Tập 1 và Tập 2) của tác giả Trịnh Chất và Lê Văn Uyển (NXB Giáo dục, 2012).
- Cơ sở thiết kế máy của tác giả Nguyễn Hữu Lộc (NXB Giáo dục, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004).
Phương pháp nghiên cứu thực tế được áp dụng là phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật giải tích kết hợp tra cứu bảng chuẩn kỹ thuật cơ khí Việt Nam:
- Phương pháp tính toán động học và động lực học: Xác định công suất tính toán trên trục công tác, hiệu suất tổng của hệ thống, chọn động cơ điện ba pha không đồng bộ theo công suất và tốc độ quay đồng bộ; phân phối tỷ số truyền cho bộ truyền ngoài và hộp giảm tốc; tính toán công suất, tốc độ quay và mômen xoắn trên từng trục.
- Phương pháp tính toán độ bền mỏi tiếp xúc và độ bền uốn: Thiết kế bộ truyền đai thang theo khả năng tải và góc ôm; thiết kế bộ truyền bánh răng nón theo chỉ tiêu độ bền tiếp xúc mặt răng $[\sigma_H]$ và độ bền uốn chân răng $[\sigma_F]$, kiểm nghiệm quá tải.
- Phương pháp phân tích lực và cơ học kết cấu trục: Mô hình hóa trục trong không gian 3 chiều ($Oxyz$), phân tích các thành phần lực tác dụng (lực vòng $F_t$, lực hướng tâm $F_r$, lực dọc trục $F_a$), xác định phản lực liên kết tại các gối đỡ, vẽ biểu đồ mômen uốn ($M_x, M_y$) và mômen xoắn ($T$), tính mômen uốn tương đương ($M_{tđ}$), xác định đường kính ngõng trục và kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn mỏi $s$.
- Phương pháp kiểm nghiệm ổ lăn: Xác định tải trọng tương đương, kiểm tra khả năng tải động $C$ theo thời gian phục vụ $L_h = 17280$ giờ ($L$ triệu vòng quay) và khả năng tải tĩnh $C_0$.
- Phương pháp thiết kế kết cấu hình học: Ứng dụng các công thức kinh nghiệm để xác định kích thước vỏ hộp giảm tốc đúc bằng gang dựa trên chiều dài côn ngoài $R_e$.
Nguồn dữ liệu tính toán hoàn toàn dựa trên các tiêu chuẩn vật liệu chế tạo máy (thép C45, gang xám), bảng tra thông số tiêu chuẩn ổ lăn, động cơ điện 4A, đai thang tiêu chuẩn và tiêu chuẩn dung sai lắp ghép TCVN.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống dẫn động trạm băng tải được cấu trúc và triển khai thiết kế đồng bộ từ khâu truyền công suất đến khâu chấp hành:
[Động cơ điện 4A132S4Y3]
[Trục I - Trục dẫn HGT]
[Trục II - Trục bị dẫn HGT]
[Trục công tác băng tải]
- Động cơ điện: Sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha 4A132S4Y3 có công suất định mức $7,5\text{ kW}$, tốc độ quay định mức $1455\text{ v/p}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,86$, hiệu suất $\eta = 87,5%$, khả năng quá tải $T_k/T_{dn} = 2,0$, $T_{max}/T_{dn} = 2,2$.
- Bộ truyền đai ngoài: Đặt giữa động cơ và trục I của hộp giảm tốc, sử dụng 3 đai thang thường tiết diện loại Б nhằm giảm chấn động và hạn chế quá tải.
- Hộp giảm tốc bánh răng nón 1 cấp: Đổi hướng truyền động một góc $90^\circ$, giảm tốc độ từ $519,6\text{ v/p}$ xuống $135,0\text{ v/p}$ với tỷ số truyền thực tế $u = 3,85$.
- Hệ thống trục và gối đỡ: Trục I và Trục II được chế tạo bằng thép 45 tôi cải thiện. Các gối đỡ sử dụng hoàn toàn ổ đũa côn cỡ nhẹ nhằm tiếp nhận đồng thời lực hướng tâm lớn và lực dọc trục do bánh răng nón sinh ra trong quá trình ăn khớp.
- Khớp nối trục ra: Sử dụng khớp nối trục vòng đàn hồi gồm 8 chốt ren M10, bọc vòng cao su đàn hồi để nối trục II với trục tang dẫn băng tải.
- Hệ thống bôi trơn và bảo hộ: Vỏ hộp giảm tốc đúc bằng gang, chứa dầu bôi trơn ngâm cho bánh răng và mỡ bôi trơn cho ổ lăn (được cách ly bằng vòng chắn dầu), có trang bị nắp cửa thăm kèm nút thông hơi, que thăm dầu kiểm tra mức chất lỏng và nút tháo dầu ở đáy vỏ hộp.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
Chương này thực hiện xác định công suất cần thiết trên trục động cơ dựa trên công suất trục công tác $P_t = 5,38\text{ kW}$ và hiệu suất chung của hệ thống. Tỷ số truyền chung của hệ thống $u = 10,78$ được phân phối cho bộ truyền đai ($u_đ = 2,8$) và hộp giảm tốc bánh răng nón ($u_h = 3,85$).
Bảng thông số động học và động lực học trên các trục được xác lập như sau:
| Thông số | Trục Động cơ | Trục I | Trục II | Trục làm việc |
|---|---|---|---|---|
| Công suất $P\text{ (kW)}$ | 6,00 | 5,69 | 5,42 | 5,38 |
| Tỷ số truyền $u$ | 2,8 | 3,85 | 1 | 1 |
| Số vòng quay $n\text{ (v/p)}$ | 1455,0 | 519,6 | 135,0 | 135,0 |
| Mômen xoắn $T\text{ (Nmm)}$ | 39381,00 | 104579 | 383415 | 380585 |
Phần 2: Thiết kế bộ truyền đai
Chương này thực hiện lựa chọn và tính toán các thông số làm việc của bộ truyền đai thang thường đặt ngoài hộp giảm tốc. Tiết diện đai được chọn là loại Б có kích thước mặt cắt $b_t = 14\text{ mm}$, $b = 17\text{ mm}$, $h = 10,5\text{ mm}$, diện tích tiết diện $A_1 = 138\text{ mm}^2$.
Bảng tổng hợp các thông số làm việc của bộ truyền đai:
| Thông số bộ truyền đai | Giá trị tính toán |
|---|---|
| Đường kính bánh đai nhỏ $d_1$ / bánh lớn $d_2$ | $140\text{ mm}$ / $385\text{ mm}$ |
| Tỷ số truyền thực tế $u$ | 2,81 |
| Chiều dài đai tiêu chuẩn $L$ | $1800\text{ mm}$ |
| Khoảng cách trục $A$ | $471,98\text{ mm}$ |
| Góc ôm bánh đai nhỏ $\alpha_1$ | $150,41^\circ$ |
| Số lượng dây đai $Z$ | 3 dây |
| Chiều rộng bánh đai $B$ | $50\text{ mm}$ |
| Lực căng ban đầu $F_0$ / Lực tác dụng lên trục $F_r$ | $210,76\text{ N}$ / $1222,64\text{ N}$ |
Phần 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng nón thẳng
Tính toán thiết kế cặp bánh răng nón răng thẳng ăn khớp với góc giữa hai trục bằng $90^\circ$. Cả hai bánh răng đều được chế tạo từ thép C45 tôi cải thiện: bánh nhỏ đạt độ cứng 250 HB ($\sigma_{ch1} = 580\text{ MPa}$), bánh lớn đạt độ cứng 240 HB ($\sigma_{ch2} = 450\text{ MPa}$).
Bảng thông số hình học và kích thước của bộ truyền bánh răng nón:
| Thông số hình học | Giá trị |
|---|---|
| Chiều dài côn ngoài $R_e$ | $180,8\text{ mm}$ |
| Chiều rộng vành răng $b_w$ | $45,20\text{ mm}$ |
| Mô đun vòng ngoài $m_{te}$ | $3,5\text{ mm}$ |
| Số răng bánh nhỏ $Z_1$ / Bánh lớn $Z_2$ | 26 răng / 100 răng |
| Góc côn chia $\delta_1$ / $\delta_2$ | $14,57^\circ$ / $75,43^\circ$ |
| Đường kính vòng chia trung bình $d_{m1}$ / $d_{m2}$ | $79,6\text{ mm}$ / $306,3\text{ mm}$ |
| Cấp chính xác / Độ nhám bề mặt răng | Cấp chính xác 9 / $Ra = 2,5\ \mu\text{m}$ |
| Sai lệch tỷ số truyền so với yêu cầu | 0% ($u = 3,85$) |
Các kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc ($\sigma_H \le [\sigma_H]$), độ bền uốn ($\sigma_F \le [\sigma_F]$) và kiểm nghiệm quá tải đều thỏa mãn điều kiện bền.
Phần 4: Thiết kế trục, then và khớp nối
Xác định kết cấu các đoạn trục dựa trên biểu đồ phân tích nội lực trong hai mặt phẳng $Oyz$ và $Oxz$.
- Trục I (Trục vào): Chịu lực vòng $F_{t1} = 2627,6\text{ N}$, lực hướng tâm $F_{r1} = 925,6\text{ N}$, lực dọc trục $F_{a1} = 240,7\text{ N}$ và lực căng đai $F_r = 1222,64\text{ N}$. Đường kính các đoạn trục tiêu chuẩn được xác định lần lượt là $d_A = 35\text{ mm}$, $d_B = 35\text{ mm}$, $d_C = 30\text{ mm}$, $d_D = 30\text{ mm}$.
- Trục II (Trục ra): Chịu lực vòng $F_{t2} = 2627,6\text{ N}$, lực hướng tâm $F_{r2} = 240,7\text{ N}$, lực dọc trục $F_{a2} = 925,6\text{ N}$ và lực khớp nối $F_{kn} = 482,7\text{ N}$. Đường kính các đoạn trục tiêu chuẩn xác định là $d_A = 50\text{ mm}$, $d_B = 50\text{ mm}$, $d_C = 55\text{ mm}$, $d_D = 45\text{ mm}$.
- Kiểm nghiệm then: Sử dụng then bằng lắp tại các vị trí lắp bánh đai, bánh răng và khớp nối. Then tại ngõng trục $\Phi 35$ có kích thước $b \times h \times l_t = 10 \times 8 \times 45\text{ mm}$; then tại ngõng trục lắp bánh răng trục II có kích thước $b \times h = 20 \times 12\text{ mm}$. Các mối ghép then đều thỏa mãn độ bền dập $[\sigma_d] = 100\text{ MPa}$ và độ bền cắt $[\tau_c] = 60\text{ MPa}$.
- Tính chọn khớp nối: Chọn khớp nối trục vòng đàn hồi có mômen xoắn lớn nhất $T_{max} = 500\text{ N.m}$, đường kính ngoài $D = 170\text{ mm}$, đường kính phân bố chốt $D_0 = 130\text{ mm}$, gồm $Z = 8$ chốt ren M10 với đường kính chốt $d_c = 14\text{ mm}$. Kiểm nghiệm bền dập vòng đàn hồi và bền uốn của chốt đều đạt yêu cầu.
Phần 5: Tính toán và chọn ổ lăn
Do trục bánh răng nón chịu lực hướng tâm lớn kết hợp lực dọc trục đáng kể, nhóm thực hiện lựa chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ cho cả hai trục:
- Trục I: Chọn ổ đũa côn ngõng trục $d = 35\text{ mm}$, đường kính ngoài $D = 72\text{ mm}$, bề dày $T = 18,25\text{ mm}$, góc tiếp xúc $\alpha = 13,83^\circ$, khả năng tải động $[C] = 35,2\text{ kN}$, khả năng tải tĩnh $[C_0] = 26,3\text{ kN}$. Thời hạn phục vụ đạt $L = 539$ triệu vòng quay ($L_h = 17280\text{ giờ}$). Kiểm nghiệm tải trọng động quy ước $Q$ và tải trọng tĩnh $C_0$ tại ổ A và ổ B đều nhỏ hơn giá trị cho phép.
- Trục II: Chọn ổ đũa côn ngõng trục $d = 50\text{ mm}$, đường kính ngoài $D = 90\text{ mm}$, bề dày $T = 21,75\text{ mm}$, góc tiếp xúc $\alpha = 14^\circ$, khả năng tải động $[C] = 52,9\text{ kN}$, khả năng tải tĩnh $[C_0] = 40,6\text{ kN}$. Thời hạn phục vụ đạt $L = 140$ triệu vòng quay. Các chỉ tiêu tải trọng động và tĩnh đều thỏa mãn điều kiện làm việc.
Phần 6: Thiết kế vỏ hộp, chọn các chi tiết phụ và chế độ lắp trong hộp
Kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc bằng gang được xác định kích thước theo chiều dài côn ngoài $R_e = 180,8\text{ mm}$:
- Chiều dày thân hộp $\delta = 10\text{ mm}$; chiều dày nắp hộp $\delta_1 = 10\text{ mm}$; gân tăng cứng dày $e = 8\text{ mm}$.
- Hệ thống bulông: Bulông nền $d_1 = \text{M20}$ (số lượng $Z = 4$, kích thước đế hộp $L = 640\text{ mm}, B = 311\text{ mm}$); bulông cạnh ổ $d_2 = \text{M14}$; bulông ghép bích $d_3 = \text{M12}$; vít ghép nắp cửa thăm $d_5 = \text{M8}$; vít ghép nắp ổ trục 1 dùng 6 vít M8, trục 2 dùng 6 vít M10.
- Khe hở giữa bánh răng với thành trong hộp $\Delta = 8\text{ mm}$; khe hở giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp $\Delta_1 = 35\text{ mm}$.
- Chi tiết phụ: Bố trí nắp quan sát trên đỉnh hộp, nút thông hơi trên nắp cửa thăm, nút tháo dầu ở đáy, que thăm dầu dạng vát, 2 chốt định vị hình côn để định vị chính xác thân và nắp hộp, 2 vòng móc nâng ($S = 20\text{ mm}, d = 30\text{ mm}$), vòng phớt chặn dầu và vòng chắn mỡ.
Bảng quy định chế độ lắp ghép và dung sai trong hộp giảm tốc:
| Trục | Vị trí lắp ghép | Kiểu lắp | Ký hiệu dung sai |
|---|---|---|---|
| Trục I | Trục và vòng trong ổ lăn | $\Phi 40\text{ k6}$ | $\Phi 40^{+0,012}_{+0,002}$ |
| Cốc lót và vành ngoài ổ | $\Phi 80\text{ H7}$ | $\Phi 80^{+0,030}_{0}$ | |
| Trục và vòng chắn dầu | $\Phi 38\text{ H8/k7}$ | Lỗ: $\Phi 38^{+0,098}{+0,065}$; Trục: $\Phi 38^{+0,012}{+0,002}$ | |
| Trục và bánh đai | $\Phi 35\text{ k6}$ | $\Phi 35^{+0,025}_{+0,002}$ | |
| Nắp ổ và cốc lót | $\Phi 80\text{ H7/d11}$ | Lỗ: $\Phi 80^{+0,030}{0}$; Trục: $\Phi 80^{-0,100}{-0,290}$ | |
| Trục và bánh răng nón dẫn | $\Phi 35\text{ H7/k6}$ | Lỗ: $\Phi 35^{+0,021}{0}$; Trục: $\Phi 35^{+0,012}{+0,002}$ | |
| Trục II | Trục và vòng chắn dầu | $\Phi 58\text{ H8/K7}$ | Lỗ: $\Phi 58^{+0,098}{+0,065}$; Trục: $\Phi 58^{+0,012}{+0,002}$ |
| Vỏ và nắp ổ trục 2 | $\Phi 100\text{ H7/d11}$ | Lỗ: $\Phi 100^{+0,030}{0}$; Trục: $\Phi 100^{-0,100}{-0,290}$ | |
| Trục và vòng trong ổ lăn | $\Phi 55\text{ k6}$ | $\Phi 55^{+0,002}_{+0,002}$ | |
| Vỏ và vòng ngoài ổ | $\Phi 100\text{ H7}$ | $\Phi 100^{+0,030}_{0}$ | |
| Trục và bánh răng nón bị dẫn | $\Phi 60\text{ H7/k6}$ | Lỗ: $\Phi 60^{+0,025}{0}$; Trục: $\Phi 60^{+0,015}{+0,002}$ |
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ chuỗi tính toán kỹ thuật và thiết kế kết cấu cho trạm dẫn động băng tải:
- Thiết lập hoàn chỉnh thông số động học với tổng tỷ số truyền $u = 10,78$, truyền công suất $P = 6,00\text{ kW}$ từ động cơ $7,5\text{ kW}$ qua bộ truyền đai ($u_đ = 2,81$) và hộp giảm tốc bánh răng nón ($u_h = 3,85$) đến trục làm việc đạt công suất $5,38\text{ kW}$ tại vận tốc $135\text{ v/p}$.
- Tính toán thành công bộ truyền bánh răng nón răng thẳng thép C45 với kích thước côn ngoài $R_e = 180,8\text{ mm}$, mô đun ngoài $m_{te} = 3,5\text{ mm}$, tỷ số răng $Z_1 = 26, Z_2 = 100$, đảm bảo hoàn toàn các điều kiện bền mỏi tiếp xúc và bền mỏi uốn theo tiêu chuẩn.
- Hoàn thiện kết cấu trục và hệ thống đỡ ổ đũa côn chịu tải phức hợp với tuổi thọ làm việc trên 17.280 giờ; thiết kế hoàn chỉnh mối ghép then và khớp nối trục vòng đàn hồi an toàn.
- Xác lập bản vẽ kích thước vỏ hộp giảm tốc đúc và bảng tra cứu dung sai lắp ghép chi tiết cho toàn bộ các bề mặt làm việc và lắp ráp trong hộp.
Về mặt đóng góp, đồ án cung cấp một tài liệu tính toán thuyết minh chuẩn mực theo phương pháp giải tích truyền thống cho dạng hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp kết hợp bộ truyền đai thang, thể hiện rõ ràng các bước chuyển đổi từ bài toán tải trọng động học sang kích thước hình học và yêu cầu kỹ thuật chế tạo.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án gắn liền với phạm vi tính toán của đồ án môn học kỹ thuật cơ sở:
- Các bước tính toán sức bền và kích thước vỏ hộp chủ yếu dựa trên các công thức giải tích kinh nghiệm và hệ số tra bảng tĩnh, chưa xét đến các dao động tải trọng đột ngột trong điều kiện vận hành thực tế của băng tải.
- Chưa áp dụng các công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn (FEA) để đánh giá độ cứng vững, biến dạng vỏ hộp và phân bố nhiệt lượng của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc liên tục.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
- Ứng dụng phần mềm CAD/CAE 3D chuyên dụng để mô hình hóa toàn bộ hệ thống trạm dẫn, kiểm nghiệm phân tích ứng suất tập trung trên các đoạn trục chuyển tiếp và bề mặt răng ăn khớp.
- Tối ưu hóa kích thước và khối lượng vỏ hộp giảm tốc đúc nhằm tiết kiệm vật liệu chế tạo mà vẫn đảm bảo độ cứng vững khi làm việc.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu kỹ thuật hữu ích phục vụ:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Kỹ thuật Ôtô, Cơ điện tử: Sử dụng làm mẫu tham khảo chi tiết cho Đồ án môn học Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí hoặc Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cơ khí chế tạo.
- Giảng viên và người làm kỹ thuật: Tham khảo quy trình tính toán phân tích lực trục 3 chiều, phương pháp lựa chọn và kiểm nghiệm ổ đũa côn cho trục bánh răng nón và bảng tổng hợp chế độ dung sai lắp ghép cơ khí.
Câu hỏi thường gặp
1. Động cơ điện được lựa chọn trong đồ án có mã hiệu và thông số kỹ thuật như thế nào?
Động cơ điện được chọn là loại động cơ không đồng bộ ba pha 4A132S4Y3 với công suất định mức $7,5\text{ kW}$, vận tốc quay định mức $1455\text{ vg/ph}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,86$, hiệu suất $\eta = 87,5%$, hệ số mômen khởi động $T_k/T_{dn} = 2,0$ và mômen cực đại $T_{max}/T_{dn} = 2,2$.
2. Cặp bánh răng nón trong hộp giảm tốc sử dụng vật liệu gì và có các thông số kích thước cơ bản nào?
Cả bánh răng nhỏ và bánh lớn đều làm bằng thép C45 tôi cải thiện (bánh nhỏ đạt độ cứng 250 HB, bánh lớn đạt 240 HB). Cặp bánh răng có mô đun vòng ngoài $m_{te} = 3,5\text{ mm}$, chiều dài côn ngoài $R_e = 180,8\text{ mm}$, chiều rộng vành răng $b_w = 45,20\text{ mm}$, số răng bánh dẫn $Z_1 = 26$, số răng bánh bị dẫn $Z_2 = 100$, tỷ số truyền thực tế $u = 3,85$ với cấp chính xác chế tạo là cấp 9.
3. Vì sao hệ thống trục trong hộp giảm tốc lại sử dụng ổ đũa côn thay vì ổ bi đỡ thông thường?
Do bộ truyền bánh răng nón răng thẳng khi ăn khớp phát sinh đồng thời ba thành phần lực: lực vòng ($F_t$), lực hướng tâm ($F_r$) và đặc biệt là lực dọc trục lớn ($F_{a1} = 240,7\text{ N}, F_{a2} = 925,6\text{ N}$). Ổ đũa côn cỡ nhẹ có khả năng chịu đồng thời lực hướng tâm lớn và lực dọc trục cao, đảm bảo độ cứng vững và thời hạn phục vụ của trục (đạt 539 triệu vòng quay trên trục I và 140 triệu vòng quay trên trục II).
4. Khớp nối liên kết giữa trục ra của hộp giảm tốc với trục tang băng tải là loại khớp nối nào?
Đồ án sử dụng khớp nối trục vòng đàn hồi có mômen xoắn lớn nhất $T_{max} = 500\text{ N.m}$, đường kính ngoài $D = 170\text{ mm}$, đường kính vòng tròn phân bố chốt $D_0 = 130\text{ mm}$, sử dụng $Z = 8$ chốt ren M10 với đường kính chốt chịu lực $d_c = 14\text{ mm}$.
5. Vỏ hộp giảm tốc được thiết kế với kích thước thân và hệ thống bu lông như thế nào?
Vỏ hộp được đúc bằng gang với chiều dày thân hộp $\delta = 10\text{ mm}$, chiều dày nắp hộp $\delta_1 = 10\text{ mm}$, gân tăng cứng $e = 8\text{ mm}$. Hộp sử dụng 4 bu lông nền kích thước M20 để cố định phần đế có kích thước chiều dài $L = 640\text{ mm}$ và chiều rộng $B = 311\text{ mm}$, kết hợp với các bu lông cạnh ổ M14 và bu lông ghép bích nắp - thân M12.
Kết luận
Thuyết minh đồ án "Tính toán và thiết kế trạm dẫn băng tải" của nhóm sinh viên Trường Đại học Nam Cần Thơ đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế trạm dẫn động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp và bộ truyền đai thang. Toàn bộ các bước tính toán động lực học, phân tích lực, kiểm nghiệm sức bền chi tiết máy, tính chọn ổ đũa côn và xác định dung sai lắp ghép đều được trình bày rõ ràng, chuẩn xác theo các giáo trình cơ sở thiết kế máy tiêu chuẩn. Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên và cán bộ kỹ thuật chuyên ngành cơ khí và công nghệ kỹ thuật ô tô trong công tác thiết kế hệ thống truyền động cơ khí.