Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tit mỏy 2013 Các phần Thuyết minh đồ án chi tiết máy Nhận xét giáo viên hướng dẫn Lời nói đầu Tài liệu tham khảo Mục lục Phần I: tính toán động học hệ dẫn động khí Tính chọn động điện 1.1 Chọn kiểu loại động 1.2 Chọn công suất động 1.3 Chọn tốc độ đồng động 1.4 Chọn động thực tế 1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện tải cho động Ph©n phèi tØ sè trun 2.1 TØ sè trun cđa truyền hộp giảm tốc 2.2 Tỉ số truyền cho truyền hộp giảm tốc Tính toán thông số trục 3.1 Tính công suất trục 3.2 Tính số vòng quay trục 3.3 Tính mô men xoắn trục 3.4 Lập bảng kết Phần II: Thiết kế chi tiết truyền động ThiÕt kÕ bé trun ®ai (xÝch) ThiÕt kÕ bé truyền bánh (trục vít-bánh vít) cấp nhanh Thiết kế truyền bánh (trục vít-bánh vít) cấp chậm Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc Kiểm tra điều kiện chạm trục Kiểm tra sai số vận tốc Phần Iii: thiết kế chi tiết đỡ nối ThiÕt kÕ trơc 1.1.TÝnh trơc theo ®é bỊn mái 1.1.1 TÝnh s¬ bé Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 1.1.2 Tính gần 1.1.3 Tính xác 1.2 Tính trục theo độ bền tĩnh (tính tải) 1.3 Tính độ cứng cho trục Tính chọn ổ lăn 1.1 Chọn phương án bố trí ổ 1.2 Tính ổ theo khả tải động 1.3 Tính ổ theo khả tải tÜnh TÝnh chän khíp nèi TÝnh chän then 4.1 TÝnh chän then cho trôc I 4.2 TÝnh chän then cho trôc II 4.3 TÝnh chän then cho trôc III Phần Iv: cấu tạo vỏ hộp, chi tiết phụ chọn chế độ lắp hộp Thiết kÕ c¸c kÝch th­íc cđa vá hép ThiÕt kÕ chi tiết phụ (chốt định vị, que thăm dầu, bu lông vòng vv) Chọn chế độ lắp hộp Tài liệu tham khảo Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động khí, tập I,II, NXB Giáo dục, 1999 Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế đồ án chi tiết máy, NXB Giáo dục, 1993 Nguyễn Bá Dương, Nguyễn Văn Lẫm, Hoàng Văn Ngọc, Lê Đắc Phong, Tập vẽ chi tiết máy, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1978 … Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 PhÇn I TÝnh toán động học hệ dẫn động khí Chọn động điện: - Chọn kiểu, loại động cơ; - Chọn công suất động cơ; - Chọn tốc độ đồng động cơ; - Chọn động thực tế; - Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện tải cho động Nội dung cụ thể bước sau: 1 Chọn kiểu, loại động cơ: a Động điện chiều: b Động điện xoay chiều: Gồm hai loại: Động ba pha đồng động ba pha không đồng Động ba pha không đồng lại chia kiểu rôto dây kiểu rôto lồng sóc Với hệ dẫn động khí (hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải dùng với hộp giảm tốc) nên sử dụng loại động điện xoay chiều ba pha rôto lồng sóc 1.2 Chọn công suất động cơ: Công suất động chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ động làm việc không lớn trị số cho phép Để đảm bảo điều kiện cần thoả mÃn yêu cÇu sau: (1.1) P dc  P dc (kW) dm Trong đó: dt dc Pdm công suất định mức động cơ; dc Pdt - công suất đẳng trị trục động cơ, xác định sau: +) Trường hợp tải không đổi: dc dc Pdt Plv (1.2) +) Trường hợp tải thay đổi: d Pdtc dc Plv  Pict  ti   ct  t P   lv  ck (1.3) Víi: P ct - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trục công tác lv V Ngc Pi, Nguyn Văn Dự dc Plv Hướng dẫn đồ án chi tiết mỏy 2013 - công suất làm việc danh nghĩa trục động cơ: dc ct Plv Plv / (kW) Trong đó: Pict - công suất phụ tải chế độ thứ i trục công tác ti , tck (1.4) - thêi gian lµm viƯc ë chÕ độ thứ i thời gian chu kỳ; - hiệu suất chung toàn hệ thống; Khi xác định cần ý sau: +) Với sơ đồ gồm truyền mắc nối tiếp: = 1.2.3 (1.5) 1, 2, 3 lµ hiƯu st truyền cặp ổ lăn hệ truyền dẫn Giá trị chúng cho bảng 1.1 +) Với sơ đồ gồm truyền mắc song song (các sơ đồ tách đôi), hiệu suất cụm truyền xác định theo: = i (1.6) Công suất làm việc danh nghĩa trục công tác xác định theo công thức sau: ct Plv  Ft  v /103 (kW) (1.7) Víi, Ft lµ lực vòng trục công tác (N); v vận tốc vòng băng tải (xích tải) (m/s) Bảng 1.1 Trị số hiệu suất loại truyền ổ [1] Tên gọi Hiệu suất truyền ổ che kín để hở 0,96 - 0,98 0,93 - 0,95 0,95 - 0,97 0,92 - 0,94 Bé truyền bánh trụ Bộ truyền bánh côn Bộ trun trơc vÝt - tù h·m 0,30 - 0,40 0,20 - 0,30 -kh«ng tù h·m víi Z1 = 0,70 - 0,75 Z1 = 0,75 - 0,82 Z1 = 0,87 - 0,92 Bé truyÒn xÝch 0,95 - 0,97 0,90 - 0,93 Bé trun b¸nh ma s¸t 0,90 - 0,96 0,70 - 0,88 Bé trun ®ai 0,95 - 0,96 Một cặp ổ lăn 0,99 - 0,995 Một cặp ổ trượt 0,98 - 0,99 Chú thích: Trị số hiệu suất truyền bánh cho bảng ứng với cấp xác Khi dùng truyền kín với cấp xác tăng trị số bảng lên 1,5 % Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 1.3 Chän sè vßng quay đồng động Số vòng quay đồng động (còn gọi tốc độ từ trường quay) xác định theo công thức: (1.8) 60 f ndb p Trong đó: f - tần số dòng điện xoay chiều (Hz) (f = 50 Hz); p - số đôi cực từ; p = 1; 2; 3; 4; 5; Trên thực tế, số vòng quay đồng có giá trị 3000, 1500, 1000, 750, 600 500 v/ph Số vòng quay đồng thấp kích thước khuôn khổ giá thành động tăng (vì số đôi cực từ lớn) Tuy nhiên dùng động có số vòng cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền toàn hệ thống tăng, dẫn tới kích thước giá thành truyền tăng lên Do vậy, hệ dẫn động khí nói chung, yêu cầu đặc biệt, động có số vòng quay đồng 1500 1000 v/ph (tương ứng số vòng quay có kể đến trượt 3% 1450 970 v/ph) Cách xác định số vòng quay đồng sau: +) Tính số vòng quay trục công tác: - Với hệ dẫn động băng tải: 60.103 v nct D (1.9) Trong ®ã: D - ®­êng kÝnh tang dÉn cđa băng tải (mm); v - vận tốc vòng băng tải (m/s); - Với hệ dẫn động xích tải: 60.103 v nct zp (1.10) Với, z số đĩa xích tải; v vận tốc vòng xích tải (m/s); p bước xích tải (mm) +) Xác định số vòng quay đồng nên dùng cho động cơ: Chọn sơ số vòng quay đồng động nđb = 1500 v/ph (kể đến trượt nđb = 1450 v/ph); Khi tỉ số truyền sơ hệ thống usb xác định: ndb 1450 (1.11) u sb  nct  nct Sau cã giá trị usb ta so sánh với giá trị nên dùng giá trị giới hạn hệ thèng (b¶ng 1.2): - NÕu usb n»m kho¶ng u nên dùng nđb=1500 v/ph; - Nếu usb > u nên dùng nằm khoảng u giới hạn n®b= 1000 v/ph; Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 - NÕu usb < u nên dùng nằm khoảng u giới hạn nđb = 3000 v/ph; Bảng 1.2 Tỉ số truyền nên dùng giới hạn truyền ®éng TØ sè trun nªn dïng 1,5 - 1,5 - 1,5 - 1,3 - Bé truyÒn đai Bộ truyền xích Bộ truyền bánh trụ để hở Bộ truyền bánh côn để hở Hộp giảm tốc bánh trụ: - cấp - cấp - cấp Hộp giảm tốc bánh côn cấp Hộp giảm tốc bánh côn - trụ Hộp gi¶m tèc trơc vÝt cÊp Hép gi¶m tèc trơc vít cấp Hộp giảm tốc bánh - trục vít Hộp giảm tốc trục vít - bánh Tỉ sè trun giíi h¹n 1-6 1-6 - 12,5 1-8 1,5 - 8 - 40 31,5 - 180 1-5 - 31,5 - 60 300 - 800 20 - 315 20 - 315 Loại truyền động - 11 - 60 25 - 326 1-8 6,3 - 40 6,5 - 80 42,25 - 3600 14,6 - 480 14,6 - 480 - Nếu usb nằm khoảng tỉ số truyền giới hạn dạng hộp giảm tốc định thiết kế không phù hợp với số liệu đà cho Khi cần chọn lại hộp giảm tốc loại khác cho phù hợp 1.4 Chọn động thực tế Căn vào công suất đẳng trị đà tính tiến hành tra bảng chọn động có công suất định mức thoả mÃn điều kiện (1.1) có số vòng quay đồng động giá trị đà xác định 1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện tải cho động a Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Khi khởi động, động cần sinh công suất đủ lớn để thắng sức ỳ hệ thống Vì cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động Điều kiện mở máy động thoả mÃn công thức sau đảm bảo: dc dc Pmm Pbd Trong đó: dc Pmm (1.12) dc dc - công suất mở máy động (Kw): Pmm Tk / Tdn Pdm với Tk Tdn mô men khởi động mô men danh nghĩa động (tra bảng động cơ) P dc - công suất cản ban đầu trục động (kW): bd dc dc Pbd  K bd Plv Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 Nếu động đà chọn không thoà mÃn điều kiện (1.12) cần chọn lại động có công suất định mức lớn kiểm nghiệm lại b Kiểm tra điều kiện tải cho động cơ: Với sơ đồ tải thay đổi, để tránh cho động bị tải cần kiểm tra tải cho động theo ®iỊu kiƯn sau: (1.13) P dc  P dc max qt dc víi : Pmax - c«ng st lín cho phép động (kW); dc Pmax Tmax dc Pdm Tdn dc Pdm - công suất định mức động (kW); Giá trị Tmax / Tdn tra bảng thông số động cơ; P dc - công suất đặt lên trục động tải, công suất trục qt động giá trị tải lớn sơ đồ tải Nếu điều kiện (1.13) không thoả mÃn, cần chọn lại động điện kiểm tra lại Phân phối tỉ số trun TØ sè trun (TST) chung cđa toµn hƯ thèng u xác định theo: n u dc n ct Trong đó: nđc - số vòng quay động đà chọn (v/ph); nct - số vòng quay trục công tác (v/ph) Với hệ dẫn động gồm bé trun m¾c nèi tiÕp cã: u = u1 u2 u3 Víi: u1, u2, u3 tØ sè trun truyền hệ thống Sau trình bày cách phân phối TST số trường hợp thĨ: (1.14) (1.15) 2.1 TØ sè trun cđa c¸c truyền hộp giảm tốc Ký hiệu uh TST hộp giảm tốc (HGT); ung TST bé trun ngoµi hép TST cđa bé trun ngoµi th­êng xác định theo kinh nghiệm sau: +) Với hƯ dÉn ®éng gåm HGT cÊp nèi víi truyền hộp thì: ung = (0,7 0,75) uh Do ®ã: (1.16) u  0,7  0,75u ng  Hay ta cã: Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự uh  Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 u u ng (1.17) NÕu bé trun ngoµi lµ truyền đai, để giảm sai số việc quy chuẩn đường kính bánh đai, nên quy chuẩn giá trị tính theo dÃy TST tiêu chuẩn sau: 1,00; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00 +) Víi hƯ dÉn ®éng gồm HGT cấp bánh nói với truyền hộp thì: ung = ( 0,15 0,1 ) uh Hay (1.18) u  0,15  0,1u ng  (trÞ sè nhá dïng uh lín) +) Víi hƯ dÉn ®éng gåm HGT trơc vÝt cÊp; trơc vít - bánh bánh trục vít nối với truyền hộp thì: ung = ( 0,125  0,025 ) uh Hay (1.19) ung  0,125  0,025 u (trÞ sè nhá dïng uh lín) 2.2 TØ sè trun cđa c¸c bé trun hép giảm tốc a Với hộp giảm tốc bánh trụ cÊp khai triĨn - TØ sè trun cđa hép phân theo tiêu tiết diện ngang hộp nhỏ (cũng để bôi trơn HGT hợp lý nhất) Khi TST truyền cấp chậm xác định theo công thức sau [2]: u2   ba  uh 0,96  ba1 (1.20) Trong ®ã: ba1; ba2 - hƯ sè chiỊu réng bánh cấp nhanh cấp chậm Trong thực tế, th­êng  ba /  ba1  1,  1,3 ; nÕu chän  ba /  ba1 1,3 ta có công thức sau [2]: u2  1,1  uh (1.21) Chó ý: V× TST truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.21 cho HGT cã TST lín h¬n 26 - TØ sè trun hộp phân theo hàm đa mục tiêu với thứ tự ưu tiên hàm đơn mục tiêu sau: khối lượng truyền, mô men quán tính thu gọn thể tích bánh lớn nhúng dầu nhỏ nhất; tỉ số truyền cấp tra bảng 3.1 [1] tính theo công thøc: (1.22) u  0,8253 u h Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 Chó ý: V× TST cđa bé truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.22 cho HGT có TST lớn 30 b Với hộp giảm tốc bánh đồng trục - Với HGT bánh đồng trục có thĨ tÝnh TST bé trun cÊp nhanh u1 theo c«ng thøc sau: u1  1,3494  0,6677 uh  ba / ba1  (1.23) 0,6023 Chó ý: V× TST truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.23 cho HGT có TST lớn 16 c Với hộp giảm tốc bánh côn - trụ cấp: Với HGT bánh côn - trụ cấp, để nhận chiều cao cđa HGT nhá nhÊt cã thĨ tÝnh tØ sè truyền truyền bánh cấp chậm u2 công thức sau [4]: (1.24)  ba 2uh u2  1,0733 K be 1  0,5K be 2 Kbe - hÖ sè chiều rộng vành bánh côn; Kbe = 0,25 0,3; ba2 - hệ số chiều rộng bánh trơ; ba2=0,30,4 Khi Kbe = 0,3 vµ ba2 = 0,4 (các giá trị tối ưu) ta có [4]: (1.25) u  1,323 u h Chó ý: V× TST cđa truyền bánh côn không nên nên không nên dùng công thức 1.25 cho HGT có TST lớn 23 Trong đó: d Với hộp giảm tốc bánh cấp nhanh tách đôi Với HGT cấp nhanh tách đôi, để nhận kích thước tiết diện ngang hộp nhỏ (cũng để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST truyền bánh cấp chậm xác định theo công thức [5]: 0.333  K   u2  0.8055   C ba u h  (1.26)   ba1  Víi K C   1,3 Chú ý: Vì TST truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.26 cho HGT có TST lớn 20 e Với hộp giảm tốc bánh cấp chậm tách đôi Với HGT cấp chậm tách đôi, để nhận kích th­íc tiÕt diƯn ngang cđa hép nhá nhÊt (cịng chÝnh để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST truyền bánh cấp chậm xác định theo công thøc [6]: Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự u2  1.2776  Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 K C  ba  ba1  uh (1.27) Víi K C   1,3 Chú ý: Vì TST truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.27 cho HGT có TST lớn 40 f Với hộp giảm tốc bánh - trục vít: - Với HGT bánh - trục vít, để bánh lớn không nhúng sâu dầu nh­ ®Ĩ cã thĨ bè trÝ gän HGT, tØ sè truyền truyền bánh u1 tra theo đồ thị hình 3.25 [1], tính theo c«ng thøc sau (dïng uh < 100): (1.28) u1  uh  0,012uh  0,17 - §Ĩ nhận kích thước truyền trục vít - bánh vít nhỏ kết cấu hộp hợp lý, tỉ số truyền truyền bánh u1 xác định theo công thức: +) Khi mô men xoắn trục Tr = 105 106 Nmm th×: (1.29) u  T  1,1  0,22T  0,123 p p +) Khi mô men xoắn trơc Tr = 106  8.106 Nmm th×: u1  0,97 T p  1,89  0,032T p  0,181 Trong ®ã: Tp  (1.30) Tr 105 Tr - mô men xoắn trục (Nmm) g HGT trục vÝt cÊp: Víi HGT trơc vÝt cÊp cã thể phân phối tỉ số truyền nhằm đạt kết cấu HGT hợp lý [7], tØ sè trun cđa bé trun trơc vÝt - b¸nh vÝt cÊp chËm sÏ lµ: u2  30,97 (1.31) TØ sè trun bé trun trơc vÝt b¸nh vÝt cÊp nhanh u1 xác định theo công thức: u1 u h / u (1.32) Chó ý: nÕu u11,5m/s: lmax=lmin+10mm X4min X2min X4max  X2max X  b H×nh 2.2 Khi v  1,5m/s: Víi truyền bánh cấp nhanh: lmax=1/6 bán kính bánh Với truyền cấp chậm: lmax=1/4 bán kính bánh Khi ta có: d X max a lmax Chọn mức dầu chung cho hộp: Xmin=min(X2min,X4min) Xmax=max(X2max,X4max) Kiểm tra điều kiện chạm trục Để tránh bánh chạm vào trục hộp giảm tốc, cần đmả bảo bánh cách trục quay đến 10 mm Khi cần kiểm tra điều kiện chạm trục (sinh viên tự xây dựng công thức kiểm tra) Kiểm tra sai sè vËn tèc KiÓm tra sai sè vËn tèc theo c«ng thøc sau : n  Víi nthuc  n 100%  4% n 13 Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự n thuc = Hướng dẫn đồ án chi tiết mỏy 2013 n dc u thuc Tài liệu tham khảo [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động khí, tập I, NXB Giáo dục, 1999 [2] Vu Ngoc Pi, A method for optimal calculation of total transmission ratio of two step helical gearboxes, Proceedings of The National conference on Engineering Mechnics, Volume 1, Hanoi, October 12-13, 2001, pp 133-136 [3] Vu Ngoc Pi, Nguyen Dang Binh, Vu Quy Dac, Phan Quang The, Effective method for Optimal splitting of Total transmission ratio of Coaxial helical gearboxes, School on Computational Sciences and Engineering: Theory and Application, March 3-5, 2005, Ho Chi Minh City, pp 96-99 [4] Vu Ngoc Pi, A new and effective method for optimal calculation of total transmission ratio of two step bevel - helical gearboxes, International colloquium in mechanics of solids, fluids, structures and interactions, Nha Trang, Vietnam (2000), pp 716- 719 [5] Vu Ngoc Pi, Optimal Calculation of Partial Transmission Ratios of Helical Gearboxes with First-Step Double Gear-Sets, Int Workshop on Advanced Computing and Applications (ACOMP 2008), Ho Chi Minh city, Vietnam, 2008, pp 287-294 [6] Vu Ngoc Pi, A study on optimal determination of partial transmission ratios of helical gearboxes with second-step double gear-sets, International Journal of Mathematical, Physical and Engineering Sciences (IJMPES), Vol.2, No.2, 2008, ISSN 1307-7465, pp 99-102 [7] Vũ Ngọc Pi, Vũ Quý Đạc, Phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc trục vít hai cấp theo tiêu kết cấu hộp hợp lý nhất, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Thái nguyên, Số (41) 2007, Trang 65-69 14 ... Ngọc, Lê Đắc Phong, Tập vẽ chi tiết máy, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1978 V Ngc Pi, Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết mỏy 2013 Phần I Tính toán động học hệ dẫn ®éng c¬ khÝ Chän ®éng... Dự Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 PhÇn II: Thiết kế chi tiết truyền động 4max 2min 4min X4max X4min Xmax 2max Xmin X2max ThiÕt kÕ bé truyền đai (xích) Thiết kế truyền bánh (trục vít-bánh... 4% n 13 Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự n thuc = Hướng dẫn đồ án chi tiết máy 2013 n dc u thuc Tài liệu tham khảo [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động khí, tập I, NXB Gi¸o dơc, 1999 [2]