HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn 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 Phân phối tỉ số truyền 2.1 Tỉ số truyền 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 Thiết kế truyền đai (xích) Thiết kế 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 Thiết kế trục 1.1.Tính trục theo độ bền mỏi 1.1.1 Tính sơ Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 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 tĩnh Tính chọn khớp nối Tính chọn then 4.1 Tính chọn then cho trục I 4.2 Tính chọn then cho trục II 4.3 Tính chọn then cho trục III Phần Iv: cấu tạo vỏ hộp, chi tiết phụ chọn chế độ lắp hộp Thiết kế kích thước vỏ hộp Thiết kế 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 Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 Phần I Tính 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 cầu sau: (1.1) P dc P dc (kW) dm Trong đó: dt dc Pdm công suất định mức động cơ; Pdtdc - công suất đẳng trị trục động cơ, xác định sau: +) Trường hợp tải không đổi: Pdtdc Plvdc (1.2) +) Trường hợp tải thay đổi: Pdtdc Plvdc Pict ti ct t Plv ck (1.3) Với: Plvct - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trục công tác Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Plvdc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 - công suất làm việc danh nghĩa trục động cơ: Plvdc Plvct / (kW) Trong đó: Pict - công suất phụ tải chế độ thứ i trục công tác ti , tck (1.4) - thời gian làm việc chế 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, hiệu suất 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: Plvct Ft v /103 (kW) (1.7) Với, Ft 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 Bộ truyền bánh trụ Bộ truyền bánh côn Bộ truyền trục vít - tự hãm 0,30 - 0,40 0,20 - 0,30 -không tự hãm với Z1 = 0,70 - 0,75 Z1 = 0,75 - 0,82 Z1 = 0,87 - 0,92 Bộ truyền xích 0,95 - 0,97 0,90 - 0,93 Bộ truyền bánh ma sát 0,90 - 0,96 0,70 - 0,88 Bộ truyền đai 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 % Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 1.3 Chọn số vòng 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 đó: D - đường kính tang dẫn 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 có giá trị usb ta so sánh với giá trị nên dùng giá trị giới hạn hệ thống (bảng 1.2): - Nếu usb nằm khoảng u nên dùng nđb=1500 v/ph; - Nếu usb > u nên dùng nằm khoảng u giới hạn nđb= 1000 v/ph; Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 - Nếu usb < u nên dùng nằm khoảng u giới hạn nđb = 3000 v/ph; Bảng 1.2 Tỉ số truyền nên dùng giới hạn truyền động Loại truyền động Bộ truyền 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 giảm tốc trục vít cấp Hộp giảm tốc trục vít cấp Hộp giảm tốc bánh - trục vít Hộp giảm tốc trục vít - bánh Tỉ số truyền nên dùng 1,5 - 1,5 - 1,5 - 1,3 - Tỉ số truyền giới hạn 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 - 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 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 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 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 Pbd K bd Plvdc Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 Nếu động chọn không thoã 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 điều kiện sau: (1.13) P dc P dc max qt dc - công suất lớn cho phép động (kW); với : Pmax dc Pmax Tmax dc Pdm Tdn dc - công suất định mức động (kW); Pdm 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 truyền Tỉ số truyền (TST) chung toàn hệ thống u xác định theo: n u dc n ct Trong đó: nđc - số vòng quay động chọn (v/ph); nct - số vòng quay trục công tác (v/ph) Với hệ dẫn động gồm truyền mắc nối tiếp có: u = u1 u2 u3 Với: u1, u2, u3 tỉ số truyền truyền hệ thống Sau trình bày cách phân phối TST số trường hợp cụ thể: (1.14) (1.15) 2.1 Tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc Ký hiệu uh TST hộp giảm tốc (HGT); ung TST truyền hộp TST truyền thường xác định theo kinh nghiệm sau: +) Với hệ dẫn động gồm HGT cấp nối với truyền hộp thì: ung = (0,7 0,75) uh Do đó: (1.16) u 0,7 0,75u ng Hay ta có: Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc uh Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 u u ng (1.17) Nếu truyền 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 +) Với hệ dẫn động gồm HGT cấp bánh nói với truyền hộp thì: ung = ( 0,15 0,1 ) uh Hay (1.18) u 0,15 0,1u ng (trị số nhỏ dùng uh lớn) +) Với hệ dẫn động gồm HGT trục vít cấp; trục 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 (trị số nhỏ dùng uh lớn) 2.2 Tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc a Với hộp giảm tốc bánh trụ cấp khai triển - Tỉ số truyền hộp 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 đó: ba1; ba2 - hệ số chiều rộng bánh cấp nhanh cấp chậm Trong thực tế, thường ba / ba1 1, 1,3 ; chọn ba / ba1 1,3 ta có công thức sau [2]: u2 1,1 uh (1.21) Chú ý: Vì TST truyền bánh trụ không nên nên không nên dùng công thức 1.21 cho HGT có TST lớn 26 - Tỉ số truyền 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 thức: (1.22) u 0,8253 u Footer Page of 146 h HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 Chú ý: Vì TST 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 tính TST truyền cấp nhanh u1 theo công thức sau: u1 1,3494 uh0,6677 ba / ba1 (1.23) 0,6023 Chú ý: Vì 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 HGT nhỏ tính tỉ số truyền truyền bánh cấp chậm u2 công thức sau [4]: (1.24) ba 2uh u2 1,0733 K be 0,5K be Kbe - hệ số chiều rộng vành bánh côn; Kbe = 0,25 0,3; ba2 - hệ số chiều rộng bánh trụ; ba2=0,30,4 Khi Kbe = 0,3 ba2 = 0,4 (các giá trị tối ưu) ta có [4]: (1.25) u 1,323 u h Chú ý: Vì TST 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 uh (1.26) ba1 Với 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 thước tiết diện ngang hộp nhỏ (cũng để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST truyền bánh cấp chậm xác định theo công thức [6]: Footer Page of 146 HeaderV Page 10 ofPi, 146 Ngc Nguyn Vn D u2 1.2776 Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 K C ba ba1 uh (1.27) Với 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 để bố trí gọn HGT, tỉ số truyền truyền bánh u1 tra theo đồ thị hình 3.25 [1], tính theo công thức sau (dùng uh < 100): (1.28) u1 uh 0,012uh 0,17 - Để 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 thì: (1.29) u T 1,1 0,22T 0,123 p p +) Khi mô men xoắn trục Tr = 106 8.106 Nmm thì: u1 0,97 T p 1,89 0,032T p 0,181 Trong đó: Tp (1.30) Tr 105 Tr - mô men xoắn trục (Nmm) g HGT trục vít cấp: Với HGT trục vít cấp phân phối tỉ số truyền nhằm đạt kết cấu HGT hợp lý [7], tỉ số truyền truyền trục vít - bánh vít cấp chậm là: u2 30,97 (1.31) Tỉ số truyền truyền trục vít bánh vít cấp nhanh u1 xác định theo công thức: u1 u h / u (1.32) Chú ý: u11,5m/s: lmax=lmin+10mm X4min X2min X4max X2max X b Hình 2.2 Khi v 1,5m/s: Với 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 số vận tốc Kiểm tra sai số vận tốc theo công thức sau : n Với nthuc n 100% 4% n Footer Page 13 of 146 13 HeaderV Page 14 ofPi, 146 Ngc Nguyn Vn D n thuc = Hng dn ỏn chi tit 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] V Ngc Pi, V Quý c, Phõn phi t s truyn cho hp gim tc trc vớt hai cp theo ch tiờu kt cu ca hp hp lý nht, Tp Khoa hc v Cụng ngh, i hc Thỏi nguyờn, S (41) 2007, Trang 65-69 Footer Page 14 of 146 14 ... 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... Phong, Tập vẽ chi tiết máy, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1978 Footer Page of 146 HeaderV Page of Pi, 146.Nguyn Vn D Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 Phần I Tính toán động học hệ dẫn động khí... Ngc Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013 Chú ý: Vì TST 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 tính