Thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn - Trụ và bộ truyền xích

Môc lôc A. Chän ®éng c¬ vµ ph©n phèi tû sè truyÒn............................................................. 2 I. X¸c ®Þnh c«ng suÊt yªu cÇu sè vßng quay s¬ bé hîp lý cña ®éng c¬ ®iÖn vµ chän ®éng c¬ ®iÖn…………………………………………………………… 2 II. Ph©n phèi tû sè truyÒn …………………………………….………………………………… 4 III. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®éng häc vµ lËp b¶ng sè liÖu tÝnh to¸n………………………….. 6 B. TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c bé truyÒn …………………………………………………..7 I.TÝnh c¸c bé truyÒn trong hép gi¶m tèc c«n - trô 2 cÊp………..……..………………………7 I.1. Bé truyÒn cÊp nhanh - Bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n……………………………………… 7 I.2. Bé truyÒn cÊp chËm- Bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng………………………….. 15 II. ThiÕt kÕ bé truyÒn ngoµi- Bé truyÒn XÝch…………………………………………………. 22 c. TÝnh thiÕt kÕ trôc……………………………………………………………………… ...26 I. S¬ ®å kÕt cÊu vµ s¬ ®å ®Æt lùc………………………………………………………………...26 II. Chän vËt liÖu………………………………………………………………………………….28 III. X¸c ®Þnh s¬ bé ®­êng kÝnh trôc vµ kho¶ng c¸ch c¸c gèi trôc……………………………28 IV. X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi trôc vµ vÏ biÓu ®å m«men……………………………….....30 V. TÝnh mèi ghÐp then…………………………………………………………………………...36 VI. KiÓm nghiÖm trôc theo hÖ sè an toµn……………………………………………………….37 VII. TÝnh to¸n vµ chän æ l¨n……………………………………………………………………..39 d. thiÕt kÕ vá hép……………………………………………………………………………..45 e. nèi trôc ®µn håi……………………………………………………………………………49 f. b«I tr¬n vµ thèng kª kiÓu l¾p………………………………………………………. 50 I. B«i tr¬n…………………………………………………………………………………………50 II. Thèng kª c¸c kiÓu l¾p…………………………………………………………………………52 a. chän ®éng c¬ vµ ph©n phèi tû sè truyÒn I. X¸c ®Þnh c«ng suÊt yªu cÇu, sè vßng quay s¬ bé hîp lý cña ®éng c¬ ®iÖn vµ chän ®éng c¬ ®iÖn : Dùa vµo ®å thÞ t¶i träng thay ®æi cña ®éng c¬ , ta cã tû sè lµm viÖc cña ®éng c¬: ts1% = ts% = = = 87,5% ts1% > 60% : Nh­ vËy ®éng c¬ lµm viÖc dµi h¹n víi t¶i träng thay ®æi. 1- X¸c ®Þnh c«ng suÊt yªu cÇu cña ®éng c¬: C«ng suÊt yªu cÇu cña ®éng c¬ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Trong ®ã: + Pyc : C«ng suÊt cÇn thiÕt trªn trôc ®éng c¬(kW) + Pct : C«ng suÊt trªn trôc m¸y c«ng t¸c(kW) + h : HiÖu suÊt cña toµn bé hÖ thèng truyÒn ®éng + b : HÖ sè t¶i träng t­¬ng ®­¬ng a. X¸c ®Þnh Pct : C«ng suÊt trªn trôc c«ng t¸c ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Theo ®Ò bµi : + F : Lùc kÐo b¨ng t¶i : 2F = 5600N + v : VËn tèc b¨ng t¶i : v = 0,75 m/s Suy ra : Pct = = 4,2 (kW) b. X¸c ®Þnh b: HÖ sè t¶i träng t­¬ng ®­¬ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Tõ ®å thÞ t¶i träng thay ®æi ta suy ra : b =  Thay sè ta cã : b = = 0,863 c. X¸c ®Þnh h : HiÖu suÊt truyÒn ®éng cña toµn bé hÖ thèng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: h = Trong ®ã : hk : HiÖu suÊt nèi trôc ®µn håi hbrc : HiÖu suÊt bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n hbrt : HiÖu suÊt bé truyÒn b¸nh r¨ng trô hol : HiÖu suÊt cña 1 cÆp æ l¨n hx : HiÖu suÊt cña bé truyÒn xÝch hot : HiÖu suÊt cña 1 cÆp æ tr­ît Theo b¶ng , ta cã : + HiÖu suÊt cña nèi trôc ®µn håi : hk = 0,995 + HiÖu suÊt bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n : hbrc = 0,97 + HiÖu suÊt bé truyÒn b¸nh r¨ng trô : hbrt = 0,98 + HiÖu suÊt cña 1 cÆp æ l¨n : hol = 0,995 + HiÖu suÊt cña bé truyÒn xÝch: hx = 0,92 (bé truyÒn xÝch ®Ó hë) + HiÖu suÊt cña 1 cÆp æ tr­ît : hot = 0,99 Thay vµo ta tÝnh ®­îc: h= 0,995.0,97.0,98.0,9953.0,922.0,992 = 0,773 = 77,3% Nh­ vËy ta tÝnh ®­îc : = = 4,69 kW 2 - X¸c ®Þnh s¬ bé tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn : Sè vßng quay s¬ bé hîp lý cña ®éng c¬ ®iÖn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : nsb = nct.usb trong ®ã: nct : sè vßng quay trôc m¸y c«ng t¸c (v/ph) usb : Tû sè truyÒn s¬ bé cña c¶ hÖ thèng truyÒn ®éng a. X¸c ®Þnh nct : VËn tèc trôc m¸y c«ng t¸c ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : nct = trong ®ã : v : vËn tèc dµi b¨ng t¶i : v = 0,75(m/s) D : §­êng kÝnh tang cuèn : D= 320mm Thay sè vµo ta cã: nct = = 44,79 (v/ph) b. X¸c ®Þnh usb : Tû sè truyÒn cña toµn bé hÖ thèng ®­îc tÝnh theo: usb = usbh.usbbtn trong ®ã : usbh: Tû sè truyÒn s¬ bé cña hép gi¶m tèc usbbtn: Tû sè truyÒn s¬ bé cña bé truyÒn ngoµi(bé truyÒn xÝch) Theo b¶ng , chän tû sè truyÒn : + Hép gi¶m tèc 2 cÊp b¸nh r¨ng c«n - trô : usbh = 10 + Bé truyÒn ngoµi lµ bé truyÒn xÝch : usbbtn = 3 Suy ra: usb = 10.3 = 30 Suy ra tèc ®é s¬ bé cña ®éng c¬ : nsb = 44,79.30 = 1343,7 (v/ph) => Chän ndb = 1500 v/ph 3 - Chän quy c¸ch ®éng c¬ ®iÖn : Víi nh÷ng sè liÖu ®· tÝnh : Pyc = 4,68, nsb =1343,7 v/ph KÕt hîp yªu cÇu l¾p ghÐp,më m¸y tra b¶ng , ta chän ®­îc ®éng c¬ cã ký hiÖu : 4A112M4Y3 cã c¸c th«ng sè: + Pdc = 5,5 kW > Pyc + ndc = 1425 v/ph + = 2,0 > = 1,4 II. Ph©n phèi tû sè truyÒn: X¸c ®Þnh tû sè truyÒn chung : uch = = = 31,82 Mµ : uch = uh.ux Chän ux = 3 => uh = = = 10,62 Chän Kbe = 0,3 ; ybd2 = 1,05 ; [K01]= [K02] ; cK= 1,05 .Ta tÝnh lK theo c«ng thøc: lK = = = 11,25 Tõ ®ã suy ra : = 11,25.1,053 = 13,02 Theo ®å thÞ h×nh , víi uh = 10,62 ta t×m ®­îc u1 = 3.51 , do ®ã tû sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng trô cÊp chËm. sÏ lµ : u2 = uh/u1 = 10,62/3,85 = 3,03 TÝnh l¹i chÝnh x¸c tû sè truyÒn cña bé truyÒn xÝch: ung = = = 2,99 III. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®éng häc : 1 - TÝnh c«ng suÊt trªn c¸c trôc : C«ng suÊt trªn c¸c trôc cña hÖ thèng ®­îc tÝnh theo h­íng tõ trôc c«ng t¸c trë l¹i trôc ®éng c¬ P3 = = = 4,61 kW P2 = = = 4,73 kW P1 = = = 4,98 kW Pdc = = = 5,05 kW 2 - TÝnh c¸c vËn tèc : VËn tèc trªn c¸c trôc ®­îc tÝnh theo h­íng tõ trôc ®éng c¬ ®Õn c¸c trôc c«ng t¸c n1 = = ndc = 1425 v/ph n2 = = = 405,98 v/ph n3 = = = 133,99 v/ph nx = = = = 44,81 v/ph 3 - TÝnh c¸c m« men xo¾n trªn c¸c trôc : Tdc = = = 33843,86 Nmm T1 = = = 33374,74 Nmm T2 = = = 111265,33 Nmm T3 = = = 328573,03 Nmm Tct = = = 895512,39 Nmm 4 - B¶ng sè liÖu tÝnh to¸n : Th«ng sè §éng c¬ Trôc 1 Trôc 2 Trôc 3 Trôc c«ng t¸c 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. tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c bé truyÒn I. tÝnh bé truyÒn trong hép gi¶m tèc I.1. Bé truyÒn cÊp nhanh- Bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n 1. Chän vËt liÖu : Theo b¶ng , chän: - B¸nh nhá : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 241..285, sb1 = 850 MPa, sch1 = 580 MPa - B¸nh lín : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 192..240, sb2 = 750 MPa, sch2 = 450 MPa 2. X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp : Theo b¶ng , víi thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t ®é r¾n HB 150..350 : s°Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 s°Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Chän ®é r¾n b¸nh chñ ®éng( b¸nh nhá) HB1 = 245, b¸nh bÞ ®éng( b¸nh lín) HB2 = 230, ta cã : 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 ¨ Ứng suất tiếp xóc cho phÐp : Theo c«ng thøc : NHO = : Sè chu kú thay ®æi øng suÊt c¬ së khi thö vÒ tiÕp xóc Þ NHO1 = = 30.2452,4 = 1,6.107 Þ NHO2 = = 30.2302,4 = 1,39.107 Sè chu kú thay ®æi øng suÊt t­¬ng ®­¬ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : NHE = => NHE2 = = = 29,4 . 107 > NHO2 Do đã hệ số tuổi thọ KHL2= 1 Suy ra : NHE1 > NHO1 Þ KHL1 = 1 Ứng suất tiếp xóc cho phÐp : [σH] = Trong đã : ZR: hệ số xÐt đến độ nh¸m của mặt răng làm việc Zv : hệ sè xÐt đến ảnh hưởng của vận tốc vßng KxH: hệ sè xÐt đến ảnh hưởng của kÝch thước b¸nh răng Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1 Þ Theo c«ng thøc , ®Þnh s¬ bé : [sH1] = = = 509 MPa [sH2] = = = 481,4 MPa Bé truyÒn dïng r¨ng th¼ng Þ Chän [sH] = min([sH1],[sH2]) = min (509;481,8) = 481,8 MPa Þ [sH] £ 1,15[sH2] = 554,07 MPa ¨ øng suÊt uèn cho phÐp : Theo c«ng thøc ,ta cã : NFE = Þ NFE2 = = = 24,5.107 > NFO2 Þ KFL2 = 1 Suy ra : NFE1 > NFO1 Þ KFL1 = 1 Theo c«ng thøc : Bé truyÒn quay 1 chiÒu : [sF] = s°Flim.KFC.KFL/SF Víi KFC : HÖ sè ¶nh h­ëng cña ®Æt t¶i : quay 1 chiÒu Þ KFC = 1 Þ [sF1] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa [sF2] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa ¨ øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp : Theo c«ng thøc vµ ,: [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 - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè : ¨ ChiÒu dµi c«n ngoµi : Theo c«ng thøc : Re = Trong ®ã : + KR : HÖ sè phô thuéc vËt liÖu, lo¹i r¨ng : KR = 0,5K® K® : HÖ sè phô thuéc lo¹i r¨ng : Víi b¸nh r¨ng c«n, r¨ng th¼ng lµm b»ng thÐp Þ K® = 100 MPa1/3 Þ KR = 0,5.100 = 50 MPa1/3 + Kbe : HÖ sè chiÒu réng vµnh r¨ng Þ Chän Kbe = 0,25 + KHb : HÖ sè xÐt ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶I träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng Víi b¸nh r¨ng c«n , cã = 0,501 Þ Theo b¶ng Þ KHb = 1,105 + T1 = 33374,74 Nmm : M«men xo¾n trªn trôc b¸nh chñ ®éng Suy ra : Re = = 113,62 mm ¨ Sè r¨ng b¸nh nhá : §­êng kÝnh chia ngoµi b¸nh nhá : de1 = 2Re = 2.113.62. = 62,26 mm Þ Tra b¶ng : Z1P = 16 Þ Víi HB < 350 : Z1 = 1,6Z1P = 1,6.16 = 25,6 Þ LÊy Z1 = 26 ¨ §­êng kÝnh trung b×nh vµ m«®un trung b×nh : dm1 = (1-0,5Kbe)de1 = (1-0,5.0,25)62,26 = 54,48 mm mtm = dm1/Z1 = 54,48/26 = 2,10 mm ¨ M«®un vßng ngoµi : TÝnh theo c«ng thøc : mte = = = 2,40 mm Theo b¶ng , lÊy mte theo tiªu chuÈn : mte = 2,5 mm Do ®ã: mtm = mte(1-0,5Kbe) = 2,5(1-0,5.0,25) = 2,1875 mm Z1 = dm1/ mtm = 54,48/2,1875 = 24,90 LÊy Z1 = 25 r¨ng Þ Sè r¨ng b¸nh lín Z2 = uZ1 = 3,51.25 = 87,75 LÊy Z2 = 88 r¨ng Þ Tû sè truyÒn thùc : u = Z2/Z1 = 88/25 = 3,52 ¨ Gãc c«n chia : d1 = arctg(Z1/Z2 ) = arctg(25/88) = 15,859° = 15°51’32” d2 = 90° - d1 = 90° - 15,859° = 74,141° = 74°8’28” ¨HÖ sè dÞch chØnh : Theo b¶ng : Víi Z1 = 25 , u = 3,51 Þ Chän x1 = 0,37 Þ x2 = -0,37 (HÖ sè dÞch chØnh ®Òu) Þ TÝnh l¹i : §­êng kÝnh trung b×nh b¸nh nhá : dm1 = Z1.mtm = 25.2,1875 = 54,688 mm ChiÒu dµi c«n ngoµi : Re = 0,5mte = 0,5.2,5. = 114,35 mm 4 - KiÓm nghiÖm theo ®é bÒn tiÕp xóc : Theo c«ng thøc : sH = ZMZHZe ≤ [sH]’ Trong ®ã : + ZM : HÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh vËt liÖu lµm b¸nh r¨ng Þ Theo b¶ng , víi b¸nh r¨ng lµm b»ng thÐp : ZM = 274 MPa 1/3 + ZH : HÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc : Theo b¶ng , víi xt = x1+x2 = 0 Þ ZH = 1,76 + Ze : HÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp r¨ng : Ze = Víi ea : HÖ sè trïng khíp ngang : ea = = = 1,716 Þ Ze = = 0,873 + Theo c«ng thøc : KH = KHaKHbKHv : HÖ sè t¶i träng tiÕp xóc KHa : HÖ sè xÐt ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trong c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp Þ B¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng nªn : KHa = 1 KHb : HÖ sè xÐt ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn chiÒu réng vµnh r¨ng Theo b¶ng : KHb = 1,105 KHv : HÖ sè t¶i träng ®éng : KHv = 1 + vH : TÝnh theo c«ng thøc : vH =dHgov Víi v= = = 4,08 m/s Þ Theo b¶ng chän cÊp chÝnh x¸c 7 Theo b¶ng : dH = 0,006 Theo b¶ng : go = 47 Þ vH = 0,006.47.4,08 = 9,64 < vHmax = 240 b = Kbe Re = 0,25.114,35 = 28,59 mm : ChiÒu réng vµnh r¨ng Þ KHv = 1 + = 1 + = 1,2 Suy ra : KH = KHaKHbKHv = 1.1,105.1,2 = 1,326 Thay sè vµo c«ng thøc , ta ®­îc : sH = 274.1,76.0,873= 473,72 MPa Theo c«ng thøc vµ , ta cã : [sH]’ = [sH]ZRZvKxH Zv : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña vËn tèc vßng : v = 4,08 m/s < 5 m/s Þ Zv = 1 ZR : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt lµm viÖc : Víi cÊp chÝnh x¸c 7 , theo b¶ng ,ta cã: Víi Ra = 0,8..1,6 mm Þ ZR = 0,95 KxH : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc b¸nh r¨ng : Víi da < 700 mm Þ KxH = 1 Þ [sH]’ = 481,8.1.0,95.1 = 457,71 MPa Suy ra : sH > [sH]’ Nh­ng chªnh lÖch : = » 4% < 10% Þ Cã thÓ t¨ng chiÒu réng vµnh r¨ng ®Ó ®¶m b¶o bÒn : b’ = b= 28,59= 30,63 LÊy trßn b’ = 31 mm 5 - KiÓm nghiÖm theo ®é bÒn uèn Theo c«ng thøc : σF1 = Trong ®ã: + K : HÖ sè t¶i trän khi tÝnh vÒ uèn KFa : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn c¸c ®«i r¨ng cïng ¨n khíp ®ång thêi Þ B¸nh r¨ng c«n, r¨ng th¼ng Þ KFa = 1 KFb : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn chiÒu réng vµnh r¨ng : Theo b¶ng , víi = 0,501 Þ KFb = 1,2 KFv : HÖ sè t¶i träng ®éng tÝnh theo ®é bÒn uèn : KFv = 1 + Víi : δF : tra bảng : δF  = 0,006 go : tra bảng : go = 47 Þ vF = 0,006.47.4,08 = 25,72 Þ KFv = 1 + = 1,544 Suy ra : KF = 1.1,2.1,544 = 1,853 + Yb : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nghiªng cña r¨ng : B¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng Þ Yb=1 + Ye : HÖ sè xÐt ®Õn sù trïng khíp r¨ng : ea = 1,716 Þ Ye = 1/ea = 0,583 + YF1,YF2 : HÖ sè d¹ng r¨ng cña b¸nh dÉn vµ b¸nh bÞ dÉn : Víi Zv1 = Z1/cosd1 = 25/cos15,859 = 25,95 ; Zv2 = Z2/cosd2 = 88/cos74,141 =322,02 x1 = 0,37 ; x2 = -0,37 , tra b¶ng : YF1 = 3,51 ; YF 2 = 3,63 Suy ra : σF1 = = 80,29 MPa σF2 = = = 83,03 MPa Theo c«ng thøc vµ , ta cã : [sF]’ = [sF]YRYSKxF YS : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nh¹y cña vËt liÖu ®èi víi tËp trung øng suÊt : YS = 1,08 – 0,0695ln(mtm) = 1,08 – 0,0695ln(2,1875) = 1,026 YR : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña ®é nh¸m bÒ mÆt l­în ch©n r¨ng: YR = 1 KxF : HÖ sè xÐt ®Õn kÝch th­íc b¸nh r¨ng ¶nh h­ëng ®Õn ®é bÒn uèn : da < 700mm Þ KxF = 0,95 Þ [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]’ Þ §iÒu kiÖn bÒn uèn ®­îc ®¶m b¶o ¨KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i : Theo c«ng thøc ,víi : Kqt = Tmax/T1 = 1,4 Theo c«ng thøc : Þ §¹t yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i 6 - TÝnh c¸c th«ng sè cña bé truyÒn: Th«ng sè Ký hiÖu C«ng thøc tÝnh KÕt qu¶ ChiÒu dµi c«n ngoµi Re Re = 0,5mte 114,35 mm ChiÒu réng vµnh r¨ng b b = KbeRe 31 mm ChiÒu dµi c«n trung b×nh Rm Rm = Re – 0,5b 98,85 mm M«®un vßng trung b×nh mtm mtm = mte.Rm/Re 2,1875 mm M«®un vßng ngoµi mte mte = 2,5 mm M«®un ph¸p trung b×nh mnm mnm = (mteRm/Re)cosbm 2,229 mm Gãc c«n chia d1 d2 d1 = arctg(Z1/Z2 ) d2 = 90° - d1 15°51’32” 74°8’28” ®­êng kÝnh chia ngoµi de1 ; de2 de1 = mteZ1 ; de2 =mteZ2 62,5 ; 220mm §­êng kÝnh trung b×nh dm1 ; dm2 dm1(2) = (1-0,5b/Re)de1(2) 54,03 ; 190,18mm ChiÒu cao r¨ng ngoµi he he=2hte.mte + c víi c=0,2mte ; hte = cosbm 5,5 mm ChiÒu cao ®Çu r¨ng ngoµi hae hae1 = (hte +xn1.cosb)mte víi xn1 tra b¶ng 6.20 hae2 = 2hte.mte – hae1 3,43 mm 1,57 mm ChiÒu cao ch©n r¨ng ngoµi hfe1; hfe2 hfe1(2) = he – hae1(2) 2,07 ; 3,93 mm §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng ngoµi dae1 ; dae2 dae1(2) = de1(2) + 2hae1(2).cosd1(2) 69,1; 220,86 mm Gãc ch©n r¨ng qF1; qF2 qF1(2)=arctg(hfe1(2))/Re 0,562° ; 0,662° Gãc c«n ®Ønh r¨ng da1 ; da2 da1(2) = d1(2)+ qF1(2) 16,421° ; 74,803° Gãc c«n ®¸y df1 ; df2 df1(2) = d1(2)- qF1(2) 15,297° ; 73,479° Sè r¨ng cña c¸c b¸nh Z1 ; Z2 Z1 = dm1/mtn ; Z2 = u.Z1 25 ; 88 r¨ng HÖ sè dÞch chØnh x1 ; x2 0,37 ; -0,37 I.b. Bé truyÒn cÊp chËm - B¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng 1. Chän vËt liÖu : Theo b¶ng , chän: - B¸nh nhá : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 241..285, sb1 = 850 MPa, sch1 = 580 MPa - B¸nh lín : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn, HB 192..240, sb2 = 750 MPa, sch2 = 450 MPa 2. X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp : Theo b¶ng , víi thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t ®é r¾n HB 150..350 : s°Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 s°Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Chän ®é r¾n b¸nh chñ ®éng( b¸nh nhá) HB1 = 245, b¸nh bÞ ®éng( b¸nh lín) HB2 = 230, ta cã : 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 ¨ Ứng suất tiếp xóc cho phÐp : Theo c«ng thøc : NHO = : Sè chu kú thay ®æi øng suÊt c¬ së khi thö vÒ tiÕp xóc Þ NHO1 = = 30.2452,4 = 1,6.107 Þ NHO2 = = 30.2302,4 = 1,39.107 Sè chu kú thay ®æi øng suÊt t­¬ng ®­¬ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : NHE = => NHE2 = = = 29,4 . 107 > NHO2 Do đã hệ số tuổi thọ KHL2= 1 Suy ra : NHE1 > NHO1 Þ KHL1 = 1 Ứng suất tiếp xóc cho phÐp : [σH] = Trong đã : ZR: hệ số xÐt đến độ nh¸m của mặt răng làm việc Zv : hệ sè xÐt đến ảnh hưởng của vận tốc vßng KxH: hệ sè xÐt đến ảnh hưởng của kÝch thước b¸nh răng Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1 Þ Theo c«ng thøc , ®Þnh s¬ bé : [sH1] = = = 509 MPa [sH2] = = = 481,4 MPa Bé truyÒn dïng r¨ng nghiªng Þ Chän [sH] = = = 495,4 MPa Þ [sH] £ 1,15[sH2] = 554,07 MPa ¨ øng suÊt uèn cho phÐp : Theo c«ng thøc ,ta cã : NFE = Þ NFE2 = = = 24,5.107 > NFO2 Þ KFL2 = 1 Suy ra : NFE1 > NFO1 Þ KFL1 = 1 Theo c«ng thøc : Bé truyÒn quay 1 chiÒu : [sF] = s°Flim.KFC.KFL/SF Víi KFC : HÖ sè ¶nh h­ëng cña ®Æt t¶i : quay 1 chiÒu Þ KFC = 1 Þ [sF1] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa [sF2] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa ¨ øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp : Theo c«ng thøc vµ ,: [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 - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè bé truyÒn · §Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc : Theo c«ng thøc Trong ®ã : + : HÖ sè chiÒu réng vµnh r¨ng Þ Theo b¶ng : Chän yba= 0,3 Þybd = 0,5yba(u+1) = 0,5.0,3(3,03 + 1) = 0,605 + Theo b¶ng : Chän Ka = 43 + Theo b¶ng : Chän víi ybd = 0,605 Þ Chän KHb = 1,025 Þ mm Þ LÊy aw = 140 mm · X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp : Theo c«ng thøc : m = (0,010,02).aw =1,4 ¸2,8 Theo b¶ng : Chän m = 2,5 mm Chän s¬ bé gãc nghiªng b = 10° Þ cosb = 0,9848 ; Theo c«ng thøc , sè r¨ng b¸nh nhá : LÊy Z1 = 27 r¨ng Þ Sè r¨ng b¸nh lín : Z2 = u.Z1 = 3,03.27 = 81,81 LÊy Z2 = 82 r¨ng Þ Tû sè truyÒn thùc tÕ : Suy ra : cosb = b = 13,295° = 13°17’41’’ §­êng kÝnh vßng l¨n b¸nh nhá : dw1 = 2aw/(u+1) = 2.140/(3,03+1) = 69,48 mm 4 - KiÓm nghiÖm r¨ng theo ®é bÒn tiÕp xóc Theo c«ng thøc : Trong ®ã : + Z : HÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh cña vËt liÖu tra b¶ng : Z + Z: HÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¸ng bÒ mÆt tiÕp xóc : Z víi bb lµ gãc nghiªng cña r¨ng trªn h×nh trô c¬ së : tgbb=cosat.tgb cã : at=atw=arctg(tga/cosb)=arctg(tg20/0,9732)= 20,505° Þ tgbb = cos 20,505°.tg13,295° = 0,22133 Þ bb = 12,48° Suy ra : + Ze : HÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng : Víi bw = yba.aw = 0,3.140 =42 mm Ta cã : eb = = = 1,23 Þ Ze = Víi ea= = = 1,68 Þ Ze = = = 0,772 + K: HÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc K :HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ¨n khíp ®ång thêi Theo b¶ng : Víi v = = Þ K= 1,01 K : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng : Theo b¶ng : Chän víi ybd = 0,605 Þ Chän KHb = 1,025 KHv: HÖ sè kÓ ®Õn t¶i träng ®éng xuÊt hiÖn trong vïng ¨n khíp: KHv= víi Víi v =1,37 m/s Þ Theo b¶ng , dïng cÊp chÝnh x¸c 9 δH : tra bảng : δH = 0,006 go : tra bảng : go = 73 Þ vH = 0,006.73.1,37= 3,93 Þ KHv= 1 + = 1,05 Suy ra : KH = 1,01.1,05.1,05 = 1,113 Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc , ta ®­îc : sH = 274.1,722.0,774 = 458,7 MPa Theo c«ng thøc vµ , ta cã : [sH]’ = [sH]ZRZvKxH Zv : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña vËn tèc vßng : v = 1,37 m/s < 5 m/s Þ Zv = 1 ZR : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt lµm viÖc : Víi cÊp chÝnh x¸c 9 , chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8 Þ CÇn Ra = 2,5..1,25 mm Þ ZR = 0,95 KxH : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc b¸nh r¨ng : Víi da < 700 mm Þ KxH = 1 Þ [sH]’ = 495,4.1.0,95.1 = 470,63 MPa Suy ra : sH <[sH]’ Þ §ñ bÒn 5 - KiÓm nghiÖm theo ®é bÒn uèn Theo c«ng thøc : σF1 = ; σF2 = .σF1 Trong ®ã: + K : HÖ sè t¶i trän khi tÝnh vÒ uèn KFa : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn c¸c ®«i r¨ng cïng ¨n khíp ®ång thêi Þ Theo b¶ng Þ KFa = 1,37 KFb : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn chiÒu réng vµnh r¨ng : Theo b¶ng , víi ybd = 0,605 Þ KFb = 1,112 KFv : HÖ sè t¶i träng ®éng tÝnh theo ®é bÒn uèn : KFv = 1 + Víi : δF : tra bảng : δF  = 0,016 go : tra bảng : go = 73 Þ vF = 0,016.73.1,37 = 10,88 Þ KFv = 1 + = 1,09 Suy ra : KF = 1,37.1,112.1,09= 1,66 + Yb : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nghiªng cña r¨ng : Yb=1 - b/140° = 1-13,295°/140° = 0,905 + Ye : HÖ sè xÐt ®Õn sù trïng khíp r¨ng : ea = 1,67 Þ Ye = 1/ea = 1/1,67 =0,60 + YF1,YF2 : HÖ sè d¹ng r¨ng cña b¸nh dÉn vµ b¸nh bÞ dÉn : Víi Zv1 = Z1/cos3b= 27/cos313,2395°= 29,29; Zv2 = Z2/cos3b= 82/cos313,295° = 88,96 tra b¶ng : YF1 = 3,82 ; YF 2 = 3,61 Suy ra : σF1 = = 105,03 MPa σF2 = = = 99,26 MPa Theo c«ng thøc vµ , ta cã : [sF]’ = [sF]YRYSKxF YS : HÖ sè xÐt ®Õn ®é nh¹y cña vËt liÖu ®èi víi tËp trung øng suÊt : YS = 1,08 – 0,0695ln(mtm) = 1,08 – 0,0695ln(2, 5) = 1,01 YR : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña ®é nh¸m bÒ mÆt l­în ch©n r¨ng: YR = 1 KxF : HÖ sè xÐt ®Õn kÝch th­íc b¸nh r¨ng ¶nh h­ëng ®Õn ®é bÒn uèn : da < 700mm Þ KxF = 0,95 Þ [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]’ Þ §iÒu kiÖn bÒn uèn ®­îc ®¶m b¶o · KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i: Theo c«ng thøc ,víi : Kqt = Tmax/T1 = 1,4 Theo c«ng thøc : Þ §¹t yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i 6 - X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc bé truyÒn Th«ng sè Ký hiÖu C«ng thøc tÝnh KÕt qu¶ Kho¶ng c¸ch trôc aw aw= 0,5(d1+d2) = 0,5m(Z1+Z2)/cosb 140 mm M«®un ph¸p m m = (0,01 ¸0,02)aw 2,5 mm ChiÒu réng vµnh r¨ng bw bw= yba.aw 42 Gãc nghiªng r¨ng b b = arcos() 13,295° =13°17’42” Sè r¨ng Z1 ; Z2 ; Z2 =u.Z1 27 ; 82 §­êng kÝnh vßng chia (vßng l¨n) dw1 dw2 dw1 = 2aw/(u+1) dw2 = dw1.u 69,48 mm 210,5 mm §­êng kÝnh vßng ®Ønh r¨ng da1 da2 da1 = d1+2(1+x1-y)m da2 = d2+2(1+x2-y)m 74,48 mm 215,5 mm §­êng kÝnh vßng ®¸y r¨ng df1 df2 df1= d1-(2,5-2x1)m df2 =d2-(2,5-2x2)m 64,48 mm 205,5 mm Gãc ¨n khíp atw atw = at = arctg(tga/cosb) 20,505° I.c. KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn cña bé truyÒn: 1. KiÓm nghiÖm ®iÒu kiÖn b«i tr¬n : Ta cã : dw2/dm2 = 210,5/190,18 = 1,12 Î(1,1..1,3) Trong ®ã: + dm2: ®­êng kÝnh trung b×nh cña b¸nh r¨ng c«n lín + dw2 : ®­êng kÝnh vßng l¨n cña b¸nh r¨ng trô lín Þ Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn b«i tr¬n 2. KiÓm tra ®iÒu kiÖn kÕt cÊu: Ta cã: Víi d3 : ®­êng kÝnh trôc 3 ¨TÝnh s¬ bé d3 : Víi : + T3 : M«men xo¾n trªn trôc 3: T3 =328573,03/2 = 164286,52 Nmm + [t] =12¸20 Nmm2 Þ Chän [t] = 13 Nmm2 Þ D - Khe hë gi÷a b¸nh r¨ng c«n lín vµ trôc 3 : Þ VËy hép gi¶m tèc tho¶ m·n ®iÒu kiÖn kÕt cÊu Ii. ThiÕt kÕ bé truyÒn ngoµi - Bé truyÒn xÝch : C¸c sè liÖu ®· cã: + Tû sè truyÒn : u = ux = 2,99 + C«ng suÊt bé truyÒn : P = P3/2 = 4,61/2 kW + M«men xo¾n trªn trôc dÉn : T = T3 /2= 328573/2 Nmm + VËn tèc : n = n3 = 133,99 v/ph 1- Chän lo¹i xÝch: Do t¶i träng nhá , vËn tèc thÊp ( n = 133,99 v/ph) Þ chän xÝch con l¨n 2 - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña bé truyÒn xÝch : a. Chän sè r¨ng c¸c ®Üa xÝch : Víi u = 2,99 Þ Z1 = 29 - 2u = 29 - 2.2,99 = 23,02 Theo b¶ng , l¸y trßn Z1 theo sè lÎ Þ chän Z1 = 23 Suy ra sè r¨ng ®Üa lín : Z2 = uZ1 = 2,99.23 = 68,77 LÊy trßn theo sè lÎ : Z2 = 69 TÝnh l¹i u : u = Z2/Z1 = 69/23 = 3 = usbbtn b. X¸c ®Þnh c«ng suÊt tÝnh to¸n : TÝnh theo c«ng thøc : Pt = £ [P] Víi : Pt,P,[P]: c«ng suÊt tÝnh to¸n, c«ng suÊt cÇn truyÒn, c«ng suÊt cho phÐp Kz : HÖ sè sè r¨ng : víi Z01 = 25 Þ Kz = Z01/Z1 = 25/23 = 1,09 Kn : HÖ sè sè vßng quay : n = 133,99 v/ph Þ n01 = 200 v/ph Þ Kn =n01/n1 = 200/133,99 = 1,49 Kx : HÖ sè xÐt ®Õn sè d·y xÝch Þ Chän xÝch con l¨n 1 d·y Þ Kx = 1 K= K®.Ko.K®c.Ka.Kbt.Kc K® : HÖ sè t¶i träng ®éng : Bé truyÒn lµm viÖc chÞu va ®Ëp võa Þ K® = 1,3 Ko : HÖ sè xÐt ®Õn sù bè trÝ bé truyÒn : nghiªng gãc 30° Þ Ko = 1 K®c : HÖ sè xÐt ®Õn sù ®iÒu chØnh lùc c¨ng xÝch : Cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc Þ K®c = 1 K a : HÖ sè xÐt ®Õn chiÒu dµi xÝch : Chän a = 40p Þ Ka = 1 Kbt : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña b«i tr¬n : Bé truyÒn lµm viÖc trong m«i tr­êng cã bôi , b«i tr¬n nhá giät Þ Kbt = 1 Kc : HÖ sè xÐt ®Õn chÕ ®é lµm viÖc : Lµm viÖc 2 ca Þ Kc = 1,25 Suy ra : K =1,3.1.1.1.1.1,25 = 1,625 VËy ta cã: Pt = = 6,08 kW Theo b¶ng , víi n01 = 200 v/ph , chän bé truyÒn xÝch 1 d·y cã b­íc xÝch p = 25,4 mm [P] = 11kW Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn mßn : Pt £[P] c. x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch trôc a : Chän a = 40p = 40.25,4 = 1016 mmm TÝnh sè m¾t xÝch theo c«ng thøc : x = = = 127,30 LÊy sè m¾t xÝch ch½n : x = 128 TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc a theo c«ng thøc : a = = = 1024 mm §Ó xÝch kh«ng chÞu lùc c¨ng qu¸ lín, nªn gi¶m a ®I mét l­îng b»ng: Da = 0,003a = 0,003.1024 » 3 mm Do ®ã kho¶ng c¸ch trôc thùc tª : a = 1024 - 3 = 1021 mm * Sè lÇn va ®Ëp cña xÝch ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : i = = = 2 < [i] = 30 (Theo b¶ng ) 3 - TÝnh kiÓm nghiÖm xÝch theo ®é bÒn mßn : Theo c«ng thøc : s = Theo b¶ng , víi xÝch con l¨n 1 d·y, b­íc xÝch p = 25,4 mm, ta tra ®­îc: + T¶i träng ph¸ huû : Q = 56,7 kN + Khèi l­îng 1 mÐt xÝch : q1 = 2,6 kg kd = 1,2 : ChÕ ®é lµm viÖc trung b×nh, t¶i träng më m¸y » 150% t¶i träng danh nghÜa. VËn tèc vßng cña xÝch: v = = 1,3 m/s Lùc vßng : Ft = = 1773,1 N Lùc c¨ng do lùc li t©m sinh ra : Fv = qv2 = 2,6.1,32 = 4,39 N Lùc c¨ng do träng l­îng nh¸nh xÝch bÞ ®éng sinh ra : Fo = 9,81kfqa kf = 4 : Hª sè phô thuéc ®é vâng f : do bé truyÒn ®­îc bè trÝ nghiªng gãc 30° Þ Fo = 9,81.4.2,6.1021 = 104,17 N Do ®ã : s = = 25,35 Theo b¶ng , víi n01 = 200 v/ph Þ Chän [s] = 8,2 Suy ra : s ³ [s] Þ Bé truyÒn ®ñ bÒn 4. TÝnh c¸c ®­êng kÝnh ®Üa xÝch : - §­êng kÝnh vßng chia c¸c ®Üa xÝch ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : d1= = = 188,63 mm d2 = = = 558,35 mm - §­êng kÝnh vßng ®Ønh r¨ng ®Üa xÝch : da1 = = = 197,59 mm da2 = = = 570,40 mm - §­êng kÝnh vßng ch©n r¨ng ®Üa xÝch : df = d-2r Víi r = 0,5025dl +0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 dl = 15,88 mm: §­êng kÝnh cña con l¨n 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 - KiÓm nghiÖm theo ®é bÒn tiÕp xóc r¨ng ®Üa xÝch: R¨ng ®Üa xÝch ®­îc kiÓm nghiÖm ®é bÒn tiÕp xóc theo c«ng thøc : sH = £ [sH] [sH] : øng suÊt tiÕp cho phÐp : Chän vËt liÖu lµm ®Üa xÝch lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t HB210, tra theo b¶ng , ta cã : [sH] = 600 MPa kr = 0,42 : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña sè r¨ng: Víi Z1 = 23 => kr = 0,42; Z2 = 69 Þ kr = 0,2 A = 180 mm2 : DiÖn tÝch chiÕu cña b¶n lÒ : Tra b¶ng víi p = 25,4mm K® : HÖ sè t¶i träng ®éng : K® = 1,3 - Bé truyÒn chÞu va ®Ëp võa E = : M«®un ®µn håi t­¬ng ®­¬ng, víi E1,E2 lÇn l­ît lµ m«®un ®µn håi vËt liÖu con l¨n vµ r¨ng ®Üa Þ Chän vËt liÖu lµm con l¨n vµ ®Üa xÝch ®Òu lµ thÐp : E = 2,1.105 MPa k® : HÖ sè ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trong c¸c d·y xÝch Þ Chän xÝch 1 d·y nªn k® = 1 Fv® : Lùc va ®Ëp trªn m = 1 d·y xÝch : Fv® = 13.10-7n1p3m = 13.10-7.133,99.25,43.1= 2,85 MPa Suy ra : sH1 = = 499,8 MPa £ [sH] sH2 = = 344,9 MPa £ [sH] 6 - TÝnh lùc t¸c dông : Lùc t¸c dông lªn trôc ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Fr = kxFt kx : HÖ sè xÐt ®Õn träng l­îng xÝch : Bé truyÒn ®Æt nghiªng gãc 30° <40° Þ kx = 1,15 VËy suy ra : Fr = 1,15.1773,1 = 2039.1 N