Đề tài Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền - Nguyễn Khắc Luật

Mục lục A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền............................................................. 2 I. Xác định công suất yêu cầu số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện…………………………………………………………… 2 II. Phân phối tỷ số truyền …………………………………….………………………………… 4 III. Tính toán các thông số động học và lập bảng số liệu tính toán………………………….. 6 B. Tính toán thiết kế các bộ truyền …………………………………………………..7 I.Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc côn - trụ 2 cấp………..……..………………………7 I.1. Bộ truyền cấp nhanh - Bộ truyền bánh răng côn……………………………………… 7 I.2. Bộ truyền cấp chậm- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng………………………….. 15 II. Thiết kế bộ truyền ngoài- Bộ truyền Xích…………………………………………………. 22 c. Tính thiết kế trục……………………………………………………………………… ...26 I. Sơ đồ kết cấu và sơ đồ đặt lực………………………………………………………………...26 II. Chọn vật liệu………………………………………………………………………………….28 III. Xác định sơ bộ đường kính trục và khoảng cách các gối trục……………………………28 IV. Xác định phản lực tại các gối trục và vẽ biểu đồ mômen……………………………….....30 V. Tính mối ghép then…………………………………………………………………………...36 VI. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn……………………………………………………….37 VII. Tính toán và chọn ổ lăn……………………………………………………………………..39 d. thiết kế vỏ hộp……………………………………………………………………………..45 e. nối trục đàn hồi……………………………………………………………………………49 f. bôI trơn và thống kê kiểu lắp………………………………………………………. 50 I. Bôi trơn…………………………………………………………………………………………50 II. Thống kê các kiểu lắp…………………………………………………………………………52 a. chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền I. Xác định công suất yêu cầu, số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện : Dựa vào đồ thị tải trọng thay đổi của động cơ , ta có tỷ số làm việc của động cơ: ts1% = ts% = = = 87,5% ts1% > 60% : Như vậy động cơ làm việc dài hạn với tải trọng thay đổi. 1- Xác định công suất yêu cầu của động cơ: Công suất yêu cầu của động cơ được tính theo công thức : Trong đó: + Pyc : Công suất cần thiết trên trục động cơ(kW) + Pct : Công suất trên trục máy công tác(kW) + h : Hiệu suất của toàn bộ hệ thống truyền động + b : Hệ số tải trọng tương đương a. Xác định Pct : Công suất trên trục công tác được tính theo công thức : Theo đề bài : + F : Lực kéo băng tải : 2F = 5600N + v : Vận tốc băng tải : v = 0,75 m/s Suy ra : Pct = = 4,2 (kW) b. Xác định b: Hệ số tải trọng tương đương được tính theo công thức: Từ đồ thị tải trọng thay đổi ta suy ra : b =  Thay số ta có : b = = 0,863 c. Xác định h : Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống được tính theo công thức: h = Trong đó : hk : Hiệu suất nối trục đàn hồi hbrc : Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn hbrt : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ hol : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn hx : Hiệu suất của bộ truyền xích hot : Hiệu suất của 1 cặp ổ trượt Theo bảng , ta có : + Hiệu suất của nối trục đàn hồi : hk = 0,995 + Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn : hbrc = 0,97 + Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ : hbrt = 0,98 + Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn : hol = 0,995 + Hiệu suất của bộ truyền xích: hx = 0,92 (bộ truyền xích để hở) + Hiệu suất của 1 cặp ổ trượt : hot = 0,99 Thay vào ta tính được: h= 0,995.0,97.0,98.0,9953.0,922.0,992 = 0,773 = 77,3% Như vậy ta tính được : = = 4,69 kW 2 - Xác định sơ bộ tốc độ quay của động cơ điện : Số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện được tính theo công thức : nsb = nct.usb trong đó: nct : số vòng quay trục máy công tác (v/ph) usb : Tỷ số truyền sơ bộ của cả hệ thống truyền động a. Xác định nct : Vận tốc trục máy công tác được tính theo công thức : nct = trong đó : v : vận tốc dài băng tải : v = 0,75(m/s) D : Đường kính tang cuốn : D= 320mm Thay số vào ta có: nct = = 44,79 (v/ph) b. Xác định usb : Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống được tính theo: usb = usbh.usbbtn trong đó : usbh: Tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc usbbtn: Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài(bộ truyền xích) Theo bảng , chọn tỷ số truyền : + Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng côn - trụ : usbh = 10 + Bộ truyền ngoài là bộ truyền xích : usbbtn = 3 Suy ra: usb = 10.3 = 30 Suy ra tốc độ sơ bộ của động cơ : nsb = 44,79.30 = 1343,7 (v/ph) => Chọn ndb = 1500 v/ph 3 - Chọn quy cách động cơ điện : Với những số liệu đã tính : Pyc = 4,68, nsb =1343,7 v/ph Kết hợp yêu cầu lắp ghép,mở máy tra bảng , ta chọn được động cơ có ký hiệu : 4A112M4Y3 có các thông số: + Pdc = 5,5 kW > Pyc + ndc = 1425 v/ph + = 2,0 > = 1,4 II. Phân phối tỷ số truyền: Xác định tỷ số truyền chung : uch = = = 31,82 Mà : uch = uh.ux Chọn ux = 3 => uh = = = 10,62 Chọn Kbe = 0,3 ; ybd2 = 1,05 ; [K01]= [K02] ; cK= 1,05 .Ta tính lK theo công thức: lK = = = 11,25 Từ đó suy ra : = 11,25.1,053 = 13,02 Theo đồ thị hình , với uh = 10,62 ta tìm được u1 = 3.51 , do đó tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm. sẽ là : u2 = uh/u1 = 10,62/3,85 = 3,03 Tính lại chính xác tỷ số truyền của bộ truyền xích: ung = = = 2,99 III. Tính toán các thông số động học : 1 - Tính công suất trên các trục : Công suất trên các trục của hệ thống được tính theo hướng từ trục công tác trở lại trục động cơ P3 = = = 4,61 kW P2 = = = 4,73 kW P1 = = = 4,98 kW Pdc = = = 5,05 kW 2 - Tính các vận tốc : Vận tốc trên các trục được tính theo hướng từ trục động cơ đến các trục công tác n1 = = ndc = 1425 v/ph n2 = = = 405,98 v/ph n3 = = = 133,99 v/ph nx = = = = 44,81 v/ph 3 - Tính các mô men xoắn trên các trục : Tdc = = = 33843,86 Nmm T1 = = = 33374,74 Nmm T2 = = = 111265,33 Nmm T3 = = = 328573,03 Nmm Tct = = = 895512,39 Nmm 4 - Bảng số liệu tính toán : Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục công tác U 1 3,51 3,03 2,99 P(kW) 5,05 4,98 4,73 4,61/2 4,20 n(v/ph) 1425 1425 405,98 133,99 44,79 T(Nmm) 33843,86 33374,74 111265,33 328573,03/2 895512,39 b. tính toán, thiết kế các bộ truyền I. tính bộ truyền trong hộp giảm tốc I.1. Bộ truyền cấp nhanh- Bộ truyền bánh răng côn 1. Chọn vật liệu : Theo bảng , chọn: - Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241..285, sb1 = 850 MPa, sch1 = 580 MPa - Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192..240, sb2 = 750 MPa, sch2 = 450 MPa 2. Xác định ứng suất cho phép : Theo bảng , với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 150..350 : s°Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 s°Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Chọn độ rắn bánh chủ động( bánh nhỏ) HB1 = 245, bánh bị động( bánh lớn) HB2 = 230, ta có : s°Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; s°Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa s°Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; s°Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa ă Ứng suất tiếp xúc cho phép : Theo công thức : NHO = : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc ị NHO1 = = 30.2452,4 = 1,6.107 ị NHO2 = = 30.2302,4 = 1,39.107 Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương được tính theo công thức : NHE = => NHE2 = = = 29,4 . 107 > NHO2 Do đó hệ số tuổi thọ KHL2= 1 Suy ra : NHE1 > NHO1 ị KHL1 = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σH] = Trong đó : ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1 ị Theo công thức , định sơ bộ : [sH1] = = = 509 MPa [sH2] = = = 481,4 MPa Bộ truyền dùng răng thẳng ị Chọn [sH] = min([sH1],[sH2]) = min (509;481,8) = 481,8 MPa ị [sH] Ê 1,15[sH2] = 554,07 MPa ă ứng suất uốn cho phép : Theo công thức ,ta có : NFE = ị NFE2 = = = 24,5.107 > NFO2 ị KFL2 = 1 Suy ra : NFE1 > NFO1 ị KFL1 = 1 Theo công thức : Bộ truyền quay 1 chiều : [sF] = s°Flim.KFC.KFL/SF Với KFC : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều ị KFC = 1 ị [sF1] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa [sF2] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa ă ứng suất quá tải cho phép : Theo công thức và ,: [sH]max = 2,8sCH2 = 2,8.450 = 1260 MPa [sF1]max = 0,8sCH1 = 0,8.580 = 464 MPa [sF2]max = 0,8sCH2 = 0,8.450 = 360 MPa 3 - Xác định các thông số : ă Chiều dài côn ngoài : Theo công thức : Re = Trong đó : + KR : Hệ số phụ thuộc vật liệu, loại răng : KR = 0,5Kđ Kđ : Hệ số phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng làm bằng thép ị Kđ = 100 MPa1/3 ị KR = 0,5.100 = 50 MPa1/3 + Kbe : Hệ số chiều rộng vành răng ị Chọn Kbe = 0,25 + KHb : Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành răng Với bánh răng côn , có = 0,501 ị Theo bảng ị KHb = 1,105 + T1 = 33374,74 Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ động Suy ra : Re = = 113,62 mm ă Số răng bánh nhỏ : Đường kính chia ngoài bánh nhỏ : de1 = 2Re = 2.113.62. = 62,26 mm ị Tra bảng : Z1P = 16 ị Với HB < 350 : Z1 = 1,6Z1P = 1,6.16 = 25,6 ị Lấy Z1 = 26 ă Đường kính trung bình và môđun trung bình : dm1 = (1-0,5Kbe)de1 = (1-0,5.0,25)62,26 = 54,48 mm mtm = dm1/Z1 = 54,48/26 = 2,10 mm ă Môđun vòng ngoài : Tính theo công thức : mte = = = 2,40 mm Theo bảng , lấy mte theo tiêu chuẩn : mte = 2,5 mm Do đó: mtm = mte(1-0,5Kbe) = 2,5(1-0,5.0,25) = 2,1875 mm Z1 = dm1/ mtm = 54,48/2,1875 = 24,90 Lấy Z1 = 25 răng ị Số răng bánh lớn Z2 = uZ1 = 3,51.25 = 87,75 Lấy Z2 = 88 răng ị Tỷ số truyền thực : u = Z2/Z1 = 88/25 = 3,52 ă Góc côn chia : d1 = arctg(Z1/Z2 ) = arctg(25/88) = 15,859° = 15°51’32” d2 = 90° - d1 = 90° - 15,859° = 74,141° = 74°8’28” ăHệ số dịch chỉnh : Theo bảng : Với Z1 = 25 , u = 3,51 ị Chọn x1 = 0,37 ị x2 = -0,37 (Hệ số dịch chỉnh đều) ị Tính lại : Đường kính trung bình bánh nhỏ : dm1 = Z1.mtm = 25.2,1875 = 54,688 mm Chiều dài côn ngoài : Re = 0,5mte = 0,5.2,5. = 114,35 mm 4 - Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc : Theo công thức : sH = ZMZHZe ≤ [sH]’ Trong đó : + ZM : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu làm bánh răng ị Theo bảng , với bánh răng làm bằng thép : ZM = 274 MPa 1/3 + ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : Theo bảng , với xt = x1+x2 = 0 ị ZH = 1,76 + Ze : Hệ số kể đến sự trùng khớp răng : Ze = Với ea : Hệ số trùng khớp ngang : ea = = = 1,716 ị Ze = = 0,873 + Theo công thức : KH = KHaKHbKHv : Hệ số tải trọng tiếp xúc KHa : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trong các đôi răng đồng thời ăn khớp ị Bánh răng côn răng thẳng nên : KHa = 1 KHb : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng Theo bảng : KHb = 1,105 KHv : Hệ số tải trọng động : KHv = 1 + vH : Tính theo công thức : vH =dHgov Với v= = = 4,08 m/s ị Theo bảng chọn cấp chính xác 7 Theo bảng : dH = 0,006 Theo bảng : go = 47 ị vH = 0,006.47.4,08 = 9,64 < vHmax = 240 b = Kbe Re = 0,25.114,35 = 28,59 mm : Chiều rộng vành răng ị KHv = 1 + = 1 + = 1,2 Suy ra : KH = KHaKHbKHv = 1.1,105.1,2 = 1,326 Thay số vào công thức , ta được : sH = 274.1,76.0,873= 473,72 MPa Theo công thức và , ta có : [sH]’ = [sH]ZRZvKxH Zv : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng : v = 4,08 m/s < 5 m/s ị Zv = 1 ZR : Hệ số xét đến độ nhám bề mặt làm việc : Với cấp chính xác 7 , theo bảng ,ta có: Với Ra = 0,8..1,6 mm ị ZR = 0,95 KxH : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng : Với da < 700 mm ị KxH = 1 ị [sH]’ = 481,8.1.0,95.1 = 457,71 MPa Suy ra : sH > [sH]’ Nhưng chênh lệch : = ằ 4% < 10% ị Có thể tăng chiều rộng vành răng để đảm bảo bền : b’ = b= 28,59= 30,63 Lấy tròn b’ = 31 mm 5 - Kiểm nghiệm theo độ bền uốn Theo công thức : σF1 = Trong đó: + K : Hệ số tải trọn khi tính về uốn KFa : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời ị Bánh răng côn, răng thẳng ị KFa = 1 KFb : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng : Theo bảng , với = 0,501 ị KFb = 1,2 KFv : Hệ số tải trọng động tính theo độ bền uốn : KFv = 1 + Với : δF : tra bảng : δF  = 0,006 go : tra bảng : go = 47 ị vF = 0,006.47.4,08 = 25,72 ị KFv = 1 + = 1,544 Suy ra : KF = 1.1,2.1,544 = 1,853 + Yb : Hệ số xét đến độ nghiêng của răng : Bánh răng côn răng thẳng ị Yb=1 + Ye : Hệ số xét đến sự trùng khớp răng : ea = 1,716 ị Ye = 1/ea = 0,583 + YF1,YF2 : Hệ số dạng răng của bánh dẫn và bánh bị dẫn : Với Zv1 = Z1/cosd1 = 25/cos15,859 = 25,95 ; Zv2 = Z2/cosd2 = 88/cos74,141 =322,02 x1 = 0,37 ; x2 = -0,37 , tra bảng : YF1 = 3,51 ; YF 2 = 3,63 Suy ra : σF1 = = 80,29 MPa σF2 = = = 83,03 MPa Theo công thức và , ta có : [sF]’ = [sF]YRYSKxF YS : Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất : YS = 1,08 – 0,0695ln(mtm) = 1,08 – 0,0695ln(2,1875) = 1,026 YR : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt lượn chân răng: YR = 1 KxF : Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn : da < 700mm ị KxF = 0,95 ị [sF1]’ = [sF1]YRYSKxF = 252.1.1,026.0,95 = 245,62 MPa [sF2]’ = [sF2]YRYSKxF = 236,57.1.1,026.0,95 = 230,58 MPa Suy ra : sF1 < [sF1]’ sF2 < [sF2]’ ị Điều kiện bền uốn được đảm bảo ăKiểm nghiệm răng về quá tải : Theo công thức ,với : Kqt = Tmax/T1 = 1,4 Theo công thức : ị Đạt yêu cầu về khả năng quá tải 6 - Tính các thông số của bộ truyền: Thông số Ký hiệu Công thức tính Kết quả Chiều dài côn ngoài Re Re = 0,5mte 114,35 mm Chiều rộng vành răng b b = KbeRe 31 mm Chiều dài côn trung bình Rm Rm = Re – 0,5b 98,85 mm Môđun vòng trung bình mtm mtm = mte.Rm/Re 2,1875 mm Môđun vòng ngoài mte mte = 2,5 mm Môđun pháp trung bình mnm mnm = (mteRm/Re)cosbm 2,229 mm Góc côn chia d1 d2 d1 = arctg(Z1/Z2 ) d2 = 90° - d1 15°51’32” 74°8’28” đường kính chia ngoài de1 ; de2 de1 = mteZ1 ; de2 =mteZ2 62,5 ; 220mm Đường kính trung bình dm1 ; dm2 dm1(2) = (1-0,5b/Re)de1(2) 54,03 ; 190,18mm Chiều cao răng ngoài he he=2hte.mte + c với c=0,2mte ; hte = cosbm 5,5 mm Chiều cao đầu răng ngoài hae hae1 = (hte +xn1.cosb)mte với xn1 tra bảng 6.20 hae2 = 2hte.mte – hae1 3,43 mm 1,57 mm Chiều cao chân răng ngoài hfe1; hfe2 hfe1(2) = he – hae1(2) 2,07 ; 3,93 mm Đường kính đỉnh răng ngoài dae1 ; dae2 dae1(2) = de1(2) + 2hae1(2).cosd1(2) 69,1; 220,86 mm Góc chân răng qF1; qF2 qF1(2)=arctg(hfe1(2))/Re 0,562° ; 0,662° Góc côn đỉnh răng da1 ; da2 da1(2) = d1(2)+ qF1(2) 16,421° ; 74,803° Góc côn đáy df1 ; df2 df1(2) = d1(2)- qF1(2) 15,297° ; 73,479° Số răng của các bánh Z1 ; Z2 Z1 = dm1/mtn ; Z2 = u.Z1 25 ; 88 răng Hệ số dịch chỉnh x1 ; x2 0,37 ; -0,37 I.b. Bộ truyền cấp chậm - Bánh răng trụ răng nghiêng 1. Chọn vật liệu : Theo bảng , chọn: - Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241..285, sb1 = 850 MPa, sch1 = 580 MPa - Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192..240, sb2 = 750 MPa, sch2 = 450 MPa 2. Xác định ứng suất cho phép : Theo bảng , với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 150..350 : s°Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 s°Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Chọn độ rắn bánh chủ động( bánh nhỏ) HB1 = 245, bánh bị động( bánh lớn) HB2 = 230, ta có : s°Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; s°Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa s°Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; s°Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa ă Ứng suất tiếp xúc cho phép : Theo công thức : NHO = : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc ị NHO1 = = 30.2452,4 = 1,6.107 ị NHO2 = = 30.2302,4 = 1,39.107 Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương được tính theo công thức : NHE = => NHE2 = = = 29,4 . 107 > NHO2 Do đó hệ số tuổi thọ KHL2= 1 Suy ra : NHE1 > NHO1 ị KHL1 = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σH] = Trong đó : ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1 ị Theo công thức , định sơ bộ : [sH1] = = = 509 MPa [sH2] = = = 481,4 MPa Bộ truyền dùng răng nghiêng ị Chọn [sH] = = = 495,4 MPa ị [sH] Ê 1,15[sH2] = 554,07 MPa ă ứng suất uốn cho phép : Theo công thức ,ta có : NFE = ị NFE2 = = = 24,5.107 > NFO2 ị KFL2 = 1 Suy ra : NFE1 > NFO1 ị KFL1 = 1 Theo công thức : Bộ truyền quay 1 chiều : [sF] = s°Flim.KFC.KFL/SF Với KFC : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều ị KFC = 1 ị [sF1] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa [sF2] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa ă ứng suất quá tải cho phép : Theo công thức và ,: [sH]max = 2,8sCH2 = 2,8.450 = 1260 MPa [sF1]max = 0,8sCH1 = 0,8.580 = 464 MPa [sF2]max = 0,8sCH2 = 0,8.450 = 360 MPa 3 - Xác định các thông số bộ truyền ã Định sơ bộ khoảng cách trục : Theo công thức Trong đó : + : Hệ số chiều rộng vành răng ị Theo bảng : Chọn yba= 0,3 ịybd = 0,5yba(u+1) = 0,5.0,3(3,03 + 1) = 0,605 + Theo bảng : Chọn Ka = 43 + Theo bảng : Chọn với ybd = 0,605 ị Chọn KHb = 1,025 ị mm ị Lấy aw = 140 mm ã Xác định các thông số ăn khớp : Theo công thức : m = (0,010,02).aw =1,4 á2,8 Theo bảng : Chọn m = 2,5 mm Chọn sơ bộ góc nghiêng b = 10° ị cosb = 0,9848 ; Theo công thức , số răng bánh nhỏ : Lấy Z1 = 27 răng ị Số răng bánh lớn : Z2 = u.Z1 = 3,03.27 = 81,81 Lấy Z2 = 82 răng ị Tỷ số truyền thực tế : Suy ra : cosb = b = 13,295° = 13°17’41’’ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ : dw1 = 2aw/(u+1) = 2.140/(3,03+1) = 69,48 mm 4 - Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc Theo công thức : Trong đó : + Z : Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu tra bảng : Z + Z: Hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc : Z với bb là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở : tgbb=cosat.tgb có : at=atw=arctg(tga/cosb)=arctg(tg20/0,9732)= 20,505° ị tgbb = cos 20,505°.tg13,295° = 0,22133 ị bb = 12,48° Suy ra : + Ze : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : Với bw = yba.aw = 0,3.140 =42 mm Ta có : eb = = = 1,23 ị Ze = Với ea= = = 1,68 ị Ze = = = 0,772 + K: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời Theo bảng : Với v = = ị K= 1,01 K : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng : Theo bảng : Chọn với ybd = 0,605 ị Chọn KHb = 1,025 KHv: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp: KHv= với Với v =1,37 m/s ị Theo bảng , dùng cấp chính xác 9 δH : tra bảng : δH = 0,006 go : tra bảng : go = 73 ị vH = 0,006.73.1,37= 3,93 ị KHv= 1 + = 1,05 Suy ra : KH = 1,01.1,05.1,05 = 1,113 Thay các giá trị vừa tính được vào công thức , ta được : sH = 274.1,722.0,774 = 458,7 MPa Theo công thức và , ta có : [sH]’ = [sH]ZRZvKxH Zv : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng : v = 1,37 m/s < 5 m/s ị Zv = 1 ZR : Hệ số xét đến độ nhám bề mặt làm việc : Với cấp chính xác 9 , chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 ị Cần Ra = 2,5..1,25 mm ị ZR = 0,95 KxH : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng : Với da < 700 mm ị KxH = 1 ị [sH]’ = 495,4.1.0,95.1 = 470,63 MPa Suy ra : sH <[sH]’ ị Đủ bền 5 - Kiểm nghiệm theo độ bền uốn Theo công thức : σF1 = ; σF2 = .σF1 Trong đó: + K : Hệ số tải trọn khi tính về uốn KFa : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời ị Theo bảng ị KFa = 1,37 KFb : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng : Theo bảng , với ybd = 0,605 ị KFb = 1,112 KFv : Hệ số tải trọng động tính theo độ bền uốn : KFv = 1 + Với : δF : tra bảng : δF  = 0,016 go : tra bảng : go = 73 ị vF = 0,016.73.1,37 = 10,88 ị KFv = 1 + = 1,09 Suy ra : KF = 1,37.1,112.1,09= 1,66 + Yb : Hệ số xét đến độ nghiêng của răng : Yb=1 - b/140° = 1-13,295°/140° = 0,905 + Ye : Hệ số xét đến sự trùng khớp răng : ea = 1,67 ị Ye = 1/ea = 1/1,67 =0,60 + YF1,YF2 : Hệ số dạng răng của bánh dẫn và bánh bị dẫn : Với Zv1 = Z1/cos3b= 27/cos313,2395°= 29,29; Zv2 = Z2/cos3b= 82/cos313,295° = 88,96 tra bảng : YF1 = 3,82 ; YF 2 = 3,61 Suy ra : σF1 = = 105,03 MPa σF2 = = = 99,26 MPa Theo công thức và , ta có : [sF]’ = [sF]YRYSKxF YS : Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất : YS = 1,08 – 0,0695ln(mtm) = 1,08 – 0,0695ln(2, 5) = 1,01 YR : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt lượn chân răng: YR = 1 KxF : Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn : da < 700mm ị KxF = 0,95 ị [sF1]’ = [sF1]YRYSKxF = 252.1.1,026.0,95 = 245,62 MPa [sF2]’ = [sF2]YRYSKxF = 236,57.1.1,026.0,95 = 230,58 MPa Suy ra : sF1 < [sF1]’ sF2 < [sF2]’ ị Điều kiện bền uốn được đảm bảo ã Kiểm nghiệm răng về quá tải: Theo công thức ,với : Kqt = Tmax/T1 = 1,4 Theo công thức : ị Đạt yêu cầu về khả năng quá tải 6 - Xác định các kích thước bộ truyền Thông số Ký hiệu Công thức tính Kết quả Khoảng cách trục aw aw= 0,5(d1+d2) = 0,5m(Z1+Z2)/cosb 140 mm Môđun pháp m m = (0,01 á0,02)aw 2,5 mm Chiều rộng vành răng bw bw= yba.aw 42 Góc nghiêng răng b b = arcos() 13,295° =13°17’42” Số răng Z1 ; Z2 ; Z2 =u.Z1 27 ; 82 Đường kính vòng chia (vòng lăn) dw1 dw2 dw1 = 2aw/(u+1) dw2 = dw1.u 69,48 mm 210,5 mm Đường kính vòng đỉnh răng da1 da2 da1 = d1+2(1+x1-y)m da2 = d2+2(1+x2-y)m 74,48 mm 215,5 mm Đường kính vòng đáy răng df1 df2 df1= d1-(2,5-2x1)m df2 =d2-(2,5-2x2)m 64,48 mm 205,5 mm Góc ăn khớp atw atw = at = arctg(tga/cosb) 20,505° I.c. Kiểm tra các điều kiện của bộ truyền: 1. Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn : Ta có : dw2/dm2 = 210,5/190,18 = 1,12 ẻ(1,1..1,3) Trong đó: + dm2: đường kính trung bình của bánh răng côn lớn + dw2 : đường kính vòng lăn của bánh răng trụ lớn ị Thoả mãn điều kiện bôi trơn 2. Kiểm tra điều kiện kết cấu: Ta có: Với d3 : đường kính trục 3 ăTính sơ bộ d3 : Với : + T3 : Mômen xoắn trên trục 3: T3 =328573,03/2 = 164286,52 Nmm + [t] =12á20 Nmm2 ị Chọn [t] = 13 Nmm2 ị D - Khe hở giữa bánh răng côn lớn và trục 3 : ị Vậy hộp giảm tốc thoả mãn điều kiện kết cấu Ii. Thiết kế bộ truyền ngoài - Bộ truyền xích : Các số liệu đã có: + Tỷ số truyền : u = ux = 2,99 + Công suất bộ truyền : P = P3/2 = 4,61/2 kW + Mômen xoắn trên trục dẫn : T = T3 /2= 328573/2 Nmm + Vận tốc : n = n3 = 133,99 v/ph 1- Chọn loại xích: Do tải trọng nhỏ , vận tốc thấp ( n = 133,99 v/ph) ị chọn xích con lăn 2 - Xác định các thông số của bộ truyền xích : a. Chọn số răng các đĩa xích : Với u = 2,99 ị Z1 = 29 - 2u = 29 - 2.2,99 = 23,02 Theo bảng , láy tròn Z1 theo số lẻ ị chọn Z1 = 23 Suy ra số răng đĩa lớn : Z2 = uZ1 = 2,99.23 = 68,77 Lấy tròn theo số lẻ : Z2 = 69 Tính lại u : u = Z2/Z1 = 69/23 = 3 = usbbtn b. Xác định công suất tính toán : Tính theo công thức : Pt = Ê [P] Với : Pt,P,[P]: công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép Kz : Hệ số số răng : với Z01 = 25 ị Kz = Z01/Z1 = 25/23 = 1,09 Kn : Hệ số số vòng quay : n = 133,99 v/ph ị n01 = 200 v/ph ị Kn =n01/n1 = 200/133,99 = 1,49 Kx : Hệ số xét đến số dãy xích ị Chọn xích con lăn 1 dãy ị Kx = 1 K= Kđ.Ko.Kđc.Ka.Kbt.Kc Kđ : Hệ số tải trọng động : Bộ truyền làm việc chịu va đập vừa ị Kđ = 1,3 Ko : Hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền : nghiêng góc 30° ị Ko = 1 Kđc : Hệ số xét đến sự điều chỉnh lực căng xích : Có thể điều chỉnh được ị Kđc = 1 K a : Hệ số xét đến chiều dài xích : Chọn a = 40p ị Ka = 1 Kbt : Hệ số xét đến ảnh hưởng của bôi trơn : Bộ truyền làm việc trong môi trường có bụi , bôi trơn nhỏ giọt ị Kbt = 1 Kc : Hệ số xét đến chế độ làm việc : Làm việc 2 ca ị Kc = 1,25 Suy ra : K =1,3.1.1.1.1.1,25 = 1,625 Vậy ta có: Pt = = 6,08 kW Theo bảng , với n01 = 200 v/ph , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 25,4 mm [P] = 11kW Thoả mãn điều kiện bền mòn : Pt Ê[P] c. xác định khoảng cách trục a : Chọn a = 40p = 40.25,4 = 1016 mmm Tính số mắt xích theo công thức : x = = = 127,30 Lấy số mắt xích chẵn : x = 128 Tính lại khoảng cách trục a theo công thức : a = = = 1024 mm Để xích không chịu lực căng quá lớn, nên giảm a đI một lượng bằng: Da = 0,003a = 0,003.1024 ằ 3 mm Do đó khoảng cách trục thực tê : a = 1024 - 3 = 1021 mm * Số lần va đập của xích được tính theo công thức : i = = = 2 < [i] = 30 (Theo bảng ) 3 - Tính kiểm nghiệm xích theo độ bền mòn : Theo công thức : s = Theo bảng , với xích con lăn 1 dãy, bước xích p = 25,4 mm, ta tra được: + Tải trọng phá huỷ : Q = 56,7 kN + Khối lượng 1 mét xích : q1 = 2,6 kg kd = 1,2 : Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy ằ 150% tải trọng danh nghĩa. Vận tốc vòng của xích: v = = 1,3 m/s Lực vòng : Ft = = 1773,1 N Lực căng do lực li tâm sinh ra : Fv = qv2 = 2,6.1,32 = 4,39 N Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra : Fo = 9,81kfqa kf = 4 : Hê số phụ thuộc độ võng f : do bộ truyền được bố trí nghiêng góc 30° ị Fo = 9,81.4.2,6.1021 = 104,17 N Do đó : s = = 25,35 Theo bảng , với n01 = 200 v/ph ị Chọn [s] = 8,2 Suy ra : s ³ [s] ị Bộ truyền đủ bền 4. Tính các đường kính đĩa xích : - Đường kính vòng chia các đĩa xích được tính theo công thức : d1= = = 188,63 mm d2 = = = 558,35 mm - Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích : da1 = = = 197,59 mm da2 = = = 570,40 mm - Đường kính vòng chân răng đĩa xích : df = d-2r Với r = 0,5025dl +0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 dl = 15,88 mm: Đường kính của con lăn Suy ra : df1 = d1 - 2r = 188,63 - 2.8,03 = 172,57 mm df2 = d2 - 2r = 558,35 - 2.8,03 = 542,29 mm 5 - Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích: Răng đĩa xích được kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức : sH = Ê [sH] [sH] : ứng suất tiếp cho phép : Chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 tôi cải thiện đạt HB210, tra theo bảng , ta có : [sH] = 600 MPa kr = 0,42 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của số răng: Với Z1 = 23 => kr = 0,42; Z2 = 69 ị kr = 0,2 A = 180 mm2 : Diện tích chiếu của bản lề : Tra bảng với p = 25,4mm Kđ : Hệ số tải trọng động : Kđ = 1,3 - Bộ truyền chịu va đập vừa E = : Môđun đàn hồi tương đương, với E1,E2 lần lượt là môđun đàn hồi vật liệu con lăn và răng đĩa ị Chọn vật liệu làm con lăn và đĩa xích đều là thép : E = 2,1.105 MPa kđ : Hệ số phân bố tải trọng không đều trong các dãy xích ị Chọn xích 1 dãy nên kđ = 1 Fvđ : Lực va đập trên m = 1 dãy xích : Fvđ = 13.10-7n1p3m = 13.10-7.133,99.25,43.1= 2,85 MPa Suy ra : sH1 = = 499,8 MPa Ê [sH] sH2 = = 344,9 MPa Ê [sH] 6 - Tính lực tác dụng : Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức : Fr = kxFt kx : Hệ số xét đến trọng lượng xích : Bộ truyền đặt nghiêng góc 30° <40° ị kx = 1,15 Vậy suy ra : Fr = 1,15.1773,1 = 2039.1 N