CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC (CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN) 1. Chọn động cơ Bảng 1.1 Thông số đầu vào Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Công suất P kW 2,75 Tốc độ quay trục 2 n Vòng/phút 255 Thời gian phục vụ Lh giờ 14600 Số ca làm việc ca ca 2 1. Công suất tương đương: √ ( ) =2 ,75 × 0,676=1,859 kW n T 2 ∑ Ti.
Hiệu suất hệ dẫn động: η = ηbr .η đ Trong đó,tra bảng 2.3[1] tr19 ta chọn được: Hiệu suất bộ truyền bánh răng :ηBR = 0,97 Hiệu suất bộ truyền đai để hở:ηđ = 0,96 Hiệu suất ổ lăn: ηOL = 0,99 → η = ηBR. Công suất cần thiết trên trục động cơ P tđ 1,859 P yc = = 0 , 91 = 2,043 (KW) η 1. Số vòng quay trên trục công tác: n ct = 255 (vg/ph) 1. Chọn tỉ số truyền sơ bộ u sb = uđ.
ubr Theo bảng 2.4Tr21 [1] ta chọn được: Tỉ số truyền bộ truyền đai: uđ = 2,2 6 Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng : ubr = 2,5 Tỉ số truyền sơ bộ ⟹ usb = uđ. Số vòng quay trên trục động cơ: nsb = nct. Chọn động cơ: Động cơ được chọn phải thỏa mãn: nđc ≈ nsb = 1402,5 (vg/ph) Pđc ≥ Pyc = 2,043 (kW) Chọn số vòng quay đồng bộ nđb = 1420 (vg/ph) Chọn động cơ điện thỏa mãn điều kiện: Công suất 𝑃𝑑𝑐 ≥ 𝑃𝑦𝑐. Số vòng quay, n db ≈ n sb Và thỏa mãn : (𝑇𝑘/𝑇𝑑𝑛) ≥ (𝑇𝑚𝑚/𝑇) Theo bảng động cơ của Điện cơ Hà Nội: Bảng 1.2 động cơ: 4A100S4Y3 Pđc = 3,0 KW nđc = 1420 (vg/ph) cosφ = 0,83 ddc= 28 η = 82% Tk⁄Tdn = 2 Tmax⁄Tdn = 2,2 mđc = 36 kg 1.
Phân phối tỉ số truyền 1. Tỉ số truyền của hệ: nđc 1420 uc = = 255 = 5,57 nct nđc: là số vòng quay của động cơ điện chọn nđc = 1420 (v/ph) nct: là số vòng quay của trục máy công tác nct = 255 (v/ph) 1. Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài: un = uđ = 2 1. Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: uc 5 ,57 ubr = = = 2,785 uđ 2 7 1.
Tính toán công suất, số vòng quay và momen xoắn trên các trục 1. Số vòng quay trên các trục: • Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1420 (vg/ph) • Số vòng quay trên trục 1: n đc nđc 1420 vg n1 = = = =710 ( ) u đc →1 ud 2 ph • Số vòng quay trên trục 2: n1 n1 710 vg n2 = = = =¿ 255 ( ) u1 → 2 ubr 2,785 ph 1. Công suất trên các trục: • Công suất trên trục công tác : 𝑝𝑐𝑡 = 𝑃𝑙𝑣 = 2,043 • Công suất trên trục 1 Pct 2,043 P1 = = = 2,13 (kW) ηol .0 , 97 • Công suất trên trục của động cơ: P1 2 ,13 Pđc = = = 2,24 (kW) ηol. Mômen xoắn trên các trục Mô men xoắn trên trục động cơ: 6 9 ,55.mm) n đc 1420 Mô men xoắn trên trục 1: 6 9 ,55.mm) n1 710 Mô men xoắn trên trục II: 6 9 ,55.
Lập bảng tổng hợp kết quả tính toán động học Bảng 1.3 Bảng tổng hợp kết quả tính toán động học Trục Động cơ Trục 1 Trục 2 uđ = 2 ubr = 2,785 Thông số P (KW) 2,24 2,13 2,043 n (vg/ph) 1420 710 255 T (N.mm) 15064,79 28650 76512,35 9 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang Công suất bộ truyền: P1 = 2,24 kW Tỷ số truyền u = 2 Số vòng quay trục dẫn n1 = 1420 (vòng/phút) Tính toán thiết kế bộ truyền đai 2. Chọn đai và tiết diện đai Theo hình ta chọn loại đai A Theo bảng 4.13 chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1 = 140 mm bp=11 (mm); bo=13(mm); h=8(mm); yo=2,8(mm); A = 81 (mm2) 2. Kiểm tra vận tốc đai Vận tốc đai: π d 1 n1 π ×140 ×1420 v= 4 = 4 =10 , 41 (m/s) 6. Tính toán đường kính bánh đai Đường kính bánh đai lớn Chọn ξ = 0.26 chọn đường kính tiêu chuẩn, chọn d2 = 280 mm 2.
Tính toán tỷ số truyền thực tế Tỷ số truyền thực tế d2 280 utt = = =2 , 04 d1 (1−ξ) 140.02) Sai lệch so với giá trị ban đầu |utt −u 1| |2, 04−2 , 0| ∆ u= ×100= × 100=2 , 0 % <4 % thỏa u1 2,0 2. Tính toán xác định khoảng cách trục Chọn sơ bộ khoảng cách trục a = 1,13d2 = 1,13.280 = 316,4 mm Chiều dài đai theo khoảng cách trục a π ( d 2 +d 1 ) ( d2 −d 1 )2 π ( 280+140 ) ( 280−140 ) 2 L=2 a+ + = 2 316 , 4+ + =1308 , 02 mm 2 4a 2 4 316 , 4 Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn L = 1320 mm 10 Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1 giây v 10 , 41 −1 i= = =7 , 87 s < 10, thỏa L 1 , 32 Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn L = 1320 mm a= √ 2 L−π (d 1+ d 2)+ [2 L−π ( d 2+ d 1 ) ] −8 (d 2−d 1 ) 2 ×1320−π ( 140+280 )+ √ [2 ×1320−π ( 280+140 2 = 2 8 8 2. Xác định góc ôm của bánh đai Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ 0 0 d 2−d 1 0 0 280−140 0 α 1=180 −57 =180 −57 =155 , 26 =2 ,71 rad a 322, 54 2. Tính toán số dây đai Các hệ số sử dụng Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai C α =1 ,24 ( 1−e−α /110 ) =1 ,24 (1−e−155,26 /110 )=0 , 94 1 Theo bảng 4.17 hệ số xét tới ảnh hưởng của tỷ số truyền C u=1 ,13 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng Cr = 0,7 Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai C L =1 theo bảng 4.19 ta chọn [Po] = 2,20 kW khi d1 = 140 mm và v = 10,41 m/s và đai loại A Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz =0,95 theo bảng 4.18 Hệ số tải trọng động Kđ = 1,3 theo bảng 4.7 Số đai được xác định theo công thức: P1 K đ 2 ,24 ×1 , 3 z= = =1 ,31 [ P0 ] C α C u C L C z 2 ,20 × 0 , 94 ×1 , 13× 1× 0 , 95 Chọn số đai z = 2 Cz = 0.95 Định các kích thước chủ yếu của đai Chiều rộng bánh đai B=( z−1 ) t+ 2 e= ( 2−1 ) ×15+2 ×10=35 mm Đường kính ngoài d n 1=d1 +2 h0 =140+2 ×3 , 3=146 , 6 mm d n 2=d 2+2 h0 =280+2 ×3 , 3=286 ,6 mm 11 2.
Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng đối với mỗi đai P1 K đ 2 2 ,24.2 Lực tác dụng lên trục α1 155 , 26 ° F=2 F 0 z sin =2 ×127 , 44 ×2 ×sin =¿ 497 , 93 N ¿ 2 2 Bảng thông số bộ truyền đai Thông số Kí hiệu Giá trị Loại đai A Đường kính bánh đai nhỏ d1 140 mm Đường kính bánh đai lớn d2 280 mm Chiều rộng bánh đai b 35 mm Chiều dài đai L 1320 mm Khoảng cách trục a 322 ,54 mm Góc ôm bánh đai nhỏ 1 2.71 rad Lực căng ban đầu F0 127,44 N Lực tác dụng lên trục F 497 , 93 N Số đai z 2 12 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN 3. Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền Bảng 3. Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền bánh răng Thông số Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn thiết kế - ISO Loại bánh răng (thẳng/nghiêng) - Thẳng Tỷ sô truyền u - 3 Số vòng quay trục dẫn n1 v/ph 710 Công suất trục dẫn P1 KW 2,13 Thời hạn làm việc Lh Giờ 14600 Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc SH - 1,10-1,3 Hệ số an toàn theo độ bền uốn SF - ≥ 1,75 3.1 Chọn vật liệu bánh răng Tra bảng , ta chọn: Vật liệu bánh răng lớn: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB :192 ÷ 240.
Ta chọn HB2 = 230 Giới hạn bền σb2 = 750 (MPa) Giới hạn chảy σch2 = 450 (MPa) Vật liệu bánh răng nhỏ: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB = 241÷285, ta chọn HB1 = 245 Giới hạn bền σb1 = 850 (MPa) Giới hạn chảy σch1 = 580 (MPa) 3.Xác định ứng suất cho phép 13 3.Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] trong đó: Chọn sơ bộ: SH, SF – Hệ số an toàn khi tính toán về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra bảng với: Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1; SF1 = 1,75 Bánh răng bị động: SH2 = 1,1; SF2 = 1,75 - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: { 0 ¿ σ H lim 1=2 H B1 +70=2.245+70=560 (MPa) Bánh chủ động: ¿ σ 0F lim 1 =1, 8 H B 1=1 ,8.230+70=530 (MPa) Bánh bị động: ¿ σ 0F lim 2=1 , 8 H B2=1, 8.230=414 (MPa) KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền: , trong đó: mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng có: HB<350 => mH = 6 và mF = 6 NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suấtkhi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: 14 { 2, 4 ¿ N HO =30.1 06 NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh => NHE= NFE= 60c.t∑ , trong đó: c – Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1 n – Vận tốc vòng của bánh răng t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng { ¿ N HE 1=N FE 1=60.1 0 u 2,785 Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1 NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1 NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1 NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1 Do vậy ta có: Do đây là bộ truyền bánh răng côn răng thẳng => (MPa) 3.Ứng suất cho phép khi quá tải 15 3. Xác định chiều dài côn ngoài Theo công thức (6.15a): Với ▪T1 là mômen xoắn trên trục chủ động.