Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp đầy đủ của đề án thiết kế sản phẩm với CAD Hộp giảm tốc có Bộ truyền bánh răng trụ vs Bánh Răng Đồng Trục 2014 Đại học kĩ thuật công nghiệp thái nguyên TNUT. Phân phối tỉ số truyền, chọn động cơ, chọn vật liệu, thiết kế vỏ hộp giảm tốc
MỤC LỤC MỤC LỤC 1 PHẦN I 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 4 Ι. Tính chọn động cơ điện 4 1.1. Chọn kiểu, loại động cơ điện 4 1.2. Chọn công suất động cơ 4 1.3. Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ 6 1.4. Chọn động cơ thực tế 7 1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 7 1.5.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 7 1.5.2 . Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ : 8 II. Phân phối tỷ số truyền 8 2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 8 2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 8 III. Tính toán các thông số trên các trục 9 3.1. Tính công suất trên các trục 9 3.2. Tính số vòng quay trên các trục 10 PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 12 A. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN: 12 I. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP CHẬM 12 1.1 .Chọn vật liệu 12 1.2. Ứng suất cho phép 12 1.2.1. Sơ bộ về ứng suất tiếp xúc cho phép 14 1.2.2. Sơ bộ về ứng suất uốn cho phép 16 1.3. Xác định các thông số cơ bản 16 1.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục 16 1.3.2. Xác định các thông số ăn khớp 17 1.4. Kiểm nghiệm răng 20 1.4.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc 20 1.4.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : 21 1.5. Kiểm nghiệm răng về quá tải 24 1.6. Các thông số cơ bản của bộ truyền 24 II. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH. .25 2.1 .Chọn vật liệu 25 2.2. Ứng suất cho phép 25 1 2.2.1. Sơ bộ về ứng suất tiếp xúc cho phép 27 2.2.2. Sơ bộ về ứng suất uốn cho phép 29 2.3. Xác định các thông số cơ bản 29 2.3.1 Khoảng cánh trục 29 2.3.2. Xác định các thông số ăn khớp 29 2.4. Kiểm nghiệm răng 32 2.4.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc 32 2.4.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : 34 2.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải 37 2.6. Các thông số cơ bản của bộ truyền 37 B. kiểm tra các điều kiện 38 I .Kiểm tra các điều kiện trạm trục : 38 II. Kiểm tra điều kiện bôi trơn: 38 2.1 Với bộ truyền cấp nhanh: 38 2.2.Với bộ truyền cấp chậm: 39 2.3.Chọn mức dầu chung cho cả hộp: 39 III.Kiểm tra sai số vận tốc : 40 Phần III 42 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI 42 I. Tính toán thiết kế trục 42 1.1. Chọn vật liệu 42 1.2. Tính sơ bộ đường kính trục 42 1.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 43 1.4. Chọn chiều nghiêng hợp lý 45 1.5. Tải trọng tác dụng lên trục 46 1.6. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 47 1.6.1. Tính trục I: 47 1.6.2.Tính cho trục II: 51 1.6.3. Tính trục III: 56 1.7. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 61 1.7.1. Tính kiểm nghiệm cho trục I 63 1.7.2. Tính kiểm nghiệm cho trục II 64 1.7.3. Tính kiểm nghiệm cho trục III 66 1.8. Kiểm nghiệm trục về quá tải 69 1.8.1. Kiểm nghiệm cho trục I 70 1.8.2 Kiểm nghiệm cho trục II 71 1.8.3 Kiểm nghiệm cho trục III 71 1.9 Kiểm nghiệm về độ bền của then 72 2 II. TÍNH CHỌN Ổ LĂN 73 1.1 chọn loại ổ lăn cho các trục 73 1.1.1.Cho trục I: 73 1.1.2.Cho trục II: 74 1.1.3.Cho trục III: 74 1.2 Chọn cấp chính xác cho ổ lăn: 74 1.3 Chọn kích thước cho ổ lăn 75 1.3.1. Chọn ổ theo khả năng tải động và kiểm tra khả năng tải tĩnh 75 PHẦN IV 91 CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP 91 I. Thiết kế các kích thước của vỏ hộp 91 1.1. Chọn bề mặt ghép nắp và thân 91 1.2. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 91 II. TÍNH CHỌN CÁC CHI TIẾT MÁY PHỤ 93 1. Nắp ổ 93 2. Vòng phớt 93 3. Vòng chắn dầu 93 4. Nút thông hơi 94 5. Que thăm dầu 95 6. Nút tháo dầu 95 7.Cửa thăm 97 8. Chốt định vị 97 9. Ống lót 98 III. CHỌN DẦU MỠ BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 98 3 PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Ι. Tính chọn động cơ điện Chọn động cơ điện để dẫn động máy hoặc các thiết bị là giai đoạn đầu tiên trong quá trình thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc độ việc chọn đúng loại động cơ có ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp. Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần được dẫn động. 1.1. Chọn kiểu, loại động cơ điện Với hệ dẫn động xích tải dùng với hộp giảm tốc, ta chọn loại động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch (rôto lồng sóc). Động cơ này có ưu điểm: Kết cấu đơn giản; giá thành tương đối hạ; dễ bảo quản; làm việc tin cậy; có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm của động cơ này là: - Hiệu suất và hệ số công suất thấp. - Không điều chỉnh được vận tốc. 1.2. Chọn công suất động cơ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức 2.8 trang 19- [1]: P ct = P t /η Trong đó: + P ct - Công suất cần thiết trên trục động cơ, kW. + P t - Công suất tính toán trên trục máy công tác, kW. + η - Hiệu suất truyền động. * Xác định công suất tính toán trên trục máy công tác, P t. - Với tải trọng không đổi: Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác P lv : P t = P lv (theo 2.10 trang 20-[1]:) 4 - Với hệ thống dẫn động xích tải, công suất làm việc được xác định theo công thức 2.11 trang 20-[1]: 1000 .vF P lv = Trong đó: + P lv - Công suất làm việc trên trục máy công tác, kW. + F = F t - Lực kéo xích tải, N. + v - Vận tốc xích tải, (m/s) Theo đề bài: F t = 3800 (N); v =1,3(m/s ). Vậy: P t = P lv = 1000 3,1.3800 = 4,94 (kW) * Tính hiệu suất truyền động của hệ thống, η. Theo công thức 2.9 trang 19-[1] ta có: η = η 1 .η 2 .η 3 Trong đó: η 1 , η 2 , η 3 là hiệu suất của các bộ bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động. Theo sơ đồ khai triển trạm dẫn động xích tải (đề bài cho) ta có: 242 brolK ηηηη = Với: + η K - Hiệu suất của khớp nối. + η ol - Hiệu suất của một cặp ổ lăn. + η br - Hiệu suất của một cặp bánh răng. Tra theo Bảng 2.3 trang 19-[1] ta được : η br = (0,96÷0.98) → Chọn η br = 0,97 η ol = (0,99÷0.995) → Chọn ol η = 0,99 Chọn η K = 1 Vậy: η = 90,099,097,01 422 =×× → Công suất cần thiết trên trục động cơ là: P ct = P t /η = 49,590,094,4 =÷ (kW) 5 1.3. Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ Số vòng quay sơ bộ của động cơ được xác định theo công thức 2.18 trang 21-[1]: n sb = n lv .u t sb Trong đó: + n sb - Số vòng quay sơ bộ của động cơ, (vòng/phút). + n lv - Số vòng quay của trục máy công tác, (vòng/phút). + u t sb - Tỷ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống dẫn động. * Tính số vòng quay của trục máy công tác (đĩa xích tải): n lv . Với hệ dẫn động xích tải, số vòng quay của trục máy công tác được xác định theo công thức 2.16 trang 21-[1]: 3 60.10 . . lv v n z t = (vòng/phút) Trong đó: + z - Số răng đĩa xích tải. + t - Bước xích tải, mm. + v - Vận tốc vòng của xích tải, m/s. Theo đề: v = 1,3 (m/s); z = 33 (răng); t = 24,5 (mm) Vậy: 47,96 5,2433 3,16000060000 ≈ × × = × × = tz v n lv (vòng/phút) * Tính tỷ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống dẫn động u t sb Tỷ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống dẫn động được tính theo công thức 2.15 trang 21-[1]: u t sb = u ng .u h Trong đó: + u ng - Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp, u ng = 1 + u h - Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp Với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, tra bảng 2.4 trang 21-[1] ta có: u h = 8÷40 → Chọn u h = 14 → u t sb = u ng .u h = u h = 14 6 Vậy số vòng quay sơ bộ của động cơ là: n sb = n lv .u t sb = 58,13501447,96 =× (vòng/phút). Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là: n db = 1500 (v/ph) 1.4. Chọn động cơ thực tế Vì dùng nối trục để nối động cơ với hộp giảm tốc nên ta chọn loại động cơ điện 4A để đảm bảo khối lượng động cơ nhẹ hơn. Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện: ≈ ≥ sbđb ctđc nn PP (Theo 2.19 trang22-[1]) Theo bảng P1.3 trang 236-[1]: Với P ct = 5,49 (kW) và n sb = 1350,58 (v/ph), ta chọn động cơ điện4A132S4Y3 với các thông số sau: Kiểu động cơ Công suất P đc , (kw) Vận tốc quay, n đc , (v/ph) cosϕ η(%) dn T T max dn K T T 4A132S4Y3 7,5 1455 0,86 87,5 2,2 2,0 1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 1.5.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống.Vì vậy ta cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ. Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu công thức sau đảm bảo: P đc mm ≥ P đc cbđ Trong đó: + P đc mm - Công suất mở máy của động cơ, kW, được xác định theo công thức: P đc mm = dn K T T .P đc Với: P đc - Công suất định mức của động cơ, kW. T K - Mômen khởi động của động cơ, Nmm. T dn - Mômen danh nghĩa của động cơ. Nmm. 7 Ta có: P đc = 7.5 (kW); dn K T T = 2,0 → P đc mm = dn K T T .P đc = 5,70,2 × = 15 (kW) + P đc cbđ - Công suất cản ban đầu trên trục động cơ, kW, được xác định theo công thức: P đc cbđ = K bđ .P ct Với: K bđ - Hệ số cản ban đầu phụ thuộc vào sơ đồ tải trọng. P ct - Công suất cần thiết trên trục động cơ, kW. Ta có: K bđ = 1,3; P ct = 5,49 (kW) → P đc cbđ = K bđ .P ct = 14,749,53,1 =× (kw) Vậy P đc mm > P đc bd ⇒Thỏa mãn điều kiện mở máy. 1.5.2 . Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ : Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều nên không cần phải kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ. Vậy động cơ 4A132S4Y3 thỏa mãn điều kiện đề bài. II. Phân phối tỷ số truyền 2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc Trạm dẫn động không có bộ truyền ngoài, do đó tỷ số truyền của bộ truyền ngoài: u ng = 1 2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động u t được xác định theo công thức 3.23 trang 48-[1]: u t = n đc /n lv Trong đó: + n đc - Số vòng quay của động cơ đã chọn, v/ph. + n lv - Số vòng quay của trục máy công tác, v/ph. Ta có: n đc = 1455 (v/ph); n lv = 96,47 (v/ph) Vậy: 08,15 47,96 1455 ≈== lv đc t n n u 8 Ta có: u t = u ng .u h Trong đó: + u ng - Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp, u ng = 1 + u h - Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp. → u t = u ng .u h = u h = 15,08 Gọi u 1 , u 2 lần lượt là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh và tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm, ta có: u h = u 1 .u 2 Với hộp giảm tốc đồng trục hai cấp nên khoảng cánh các trục I-II và II-III là bằng nhau. Ta có thể sử dụng công thức tính tỷ số truyền theo công thức: Trong đó : , là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm =0,3 ; Vậy : III. Tính toán các thông số trên các trục Kí hiệu các chỉ số tính toán như sau: chỉ số “đc” là kí hiệu trục động cơ, chỉ số "ct" là kí hiệu trục công tác. Các chỉ số "I", "II", "III" là các kí hiệu chỉ trục số I, II , III. 3.1. Tính công suất trên các trục. Với sơ đồ tải trọng không thay đổi ta có: 9 - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ tính theo công thức: )(49,5 kWPP ct đc dn == - Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III và trục công tác (ct) xác định theo các công thức sau: )(44,599,00,149,5 kWPP olK đc dnI ≈××== ηη )(22,597,099,044,5 kWPP brolIII ≈××== ηη )(01,597,099,022,5 kWPP brolIIIII ≈××== ηη )(94,4 kWPP t ct dn == 3.2. Tính số vòng quay trên các trục - Số vòng quay trên trục động cơ: n đc = 1455 (v/ph) - Số vòng quay trên trục I: )/(1455 1 1455 phvnn đc I === - Số vòng quay trên trục II: )/(80,201 21,7 1455 1 phv u n n I II === - Số vòng quay trên trục III: )/(56,96 09,2 80,201 2 phv u n n II III ≈== - Số vòng quay trên trục công tác: III ctIII III ct nphv u n n ==== − )/(56,96 1 56,96 Trong đó: + u đc-I - Tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục I, u đc-I = 1. + u 1 - Tỉ số truyền giữa trục I và trục II, u 1 = 7,21. + u 2 - Tỉ số truyền giữa trục II và trục III, u 2 = 2,09. + u III-ct - Tỉ số truyền giữa trục III và trục công tác, u III-ct = 1. 3.3. Tính mômen xoắn trên các trục Mô men xoắn trên trục thứ i được tính theo công thức sau: 10 [...]... phép Ứng suất uốn cho phép σ0 : [σ F ] = F lim K FC K FL (Theo 6.2) S F Bánh nhỏ: (Mpa) Bánh lớn: (Mpa) Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: (Mpa) (Mpa) 2.3 Xác định các thông số cơ bản 2.3.1 Khoảng cánh trục Vì là hộp giảm tốc bánh răng đồng trục nên ta có khoảng cánh trục cấp nhanh bằng cấp chậm.Do ta đã tính ở cấp chậm rồi nên : (mm) Với hệ số ψbd1= 0,5.ψba1.(u1+1) = 0,5.0,3.(7,21 +1) = 1,232 2.3.2 Xác... rắn HB