PHẦN 2 - THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI: XÍCH ỐNG CON LĂN
2.1. THÔNG SỐ KĨ THUẬT.
- Công suất bộ truyền: P = 4,67 (kW)
- Tỉ số truyền: u x = 1,5
- Số vòng quay bánh dẫn: n1 26 v ph
- Momen xoắn: T = 1715326,9 (Nmm)
- Quay 1 chiều, tải va đạp nhẹ, làm 2 ca, 1 ca làm việc 8h
2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN.
1. Chọn loại xích: Chọn xích ống con lăn 1 dãy.
2. Chọn số răng của đĩa xích dẫn:
- z1 = 29 – 2ux = 29 – 2.1,5 = 26
Chọn z1 = 27 (răng)
3. Chọn số răng của đĩa bị dẫn:
- z2 = uxz1= 1,5.27 = 40,5
Chọn z2 = 41 (răng)
ux
-
z2
1,58
z1
Tính lại tỉ số truyền :
4. Hệ số điều kiện sử dụng xích K
K K d K a Ko K dc K bt K c
K d = 1,2: Hệ số tải trọng động (Tải trọng va đạp nhẹ)
K a = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục (Chọn a=40p)
K o = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền (Bố trí nằm
ngang)
K dc = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích
K bt = 1: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn
K c = 1,25: Hệ số xét đến chế độ làm việc (Làm việc 2 ca)
K 1, 2.1.1.1.1.1, 25 1,5
5. Công suất tính toán:
Pt
Chọn n01 = 50 (vòng/phút)
Kn
n01 50
1,92
n1 26
Kz
25
0,96
z1
K .K z .K n .P1
Kx
Kx = 1 (xích 1 dãy)
Pt
1,5.0,96.1,92.4,67
12,9
1
(kW)
Tra bảng, với n01 = 50 (vòng/phút), chọn [P] = 14,7, từ đó bước xích Pc = 44,45
(mm)
6. Kiểm tra số vòng quay tới hạn.
Tương ứng với bước xích pc = 44,45 (mm), số vòng quay tới hạn nth = 400
(vòng/phút) thỏa mãn n1 = 26 < nth.
7. Tính toán các thông số.
Vận tốc trung bình:
n1z1 pc 26.27.44, 45
0,52(m / s )
60000
60000
v
Lực vòng có ích:
Ft
1000 P 1000.4,67
1
8980,8( N )
v
0,52
Chọn khoảng cách trục sơ bộ:
a = (30..50)pc = 40.pc = 40.44,45 = 1778 (mm)
Số mắt xích:
x
2a z1 z2
z z
p
( 2 1 )2. c
pc
2
2
a
2.1778 27 41 41 27 2 44, 45
(
).
114,1
44, 45
2
2
1778
Chọn x = 116 (mắt xích)
Chiều dài xích:
L pc . x 44, 45.116 5156, 2( mm)
Tính chính xác khoảng cách trục:
2
2
z z
a 0,25. pc . x 0,5. z z x 0,5. z z 2. 2 1 .
1 2
1 2
2
116 0,5. 27 41 116 0,5. 27 41 2 2. 41 27 .
0,25.44,45.
= 1819,8 (mm)
Để xích không chịu căng quá lớn, khoảng cách trục a cần giảm bớt một
lượng a (0,002 0,004)a = 3,6 – 7,3 (mm)
Chọn a = 1814 (mm)
Số lần va đạp xích trong một giây
z .n
27.26
i 1 1
0, 4 i 15
15. x 15.116
Xác định xích theo hệ số an toàn
S
Q
k .Ft F F
0 V
d
Tải trọng phá hủy Q tra theo bảng, với xích con lăn 1 dãy Pc = 31,75
=> Q= 172,4 (kN) , q= 7,5 (kg)
Lực trên nhánh căng F1 Ft = 8980,8 (N)
Kd = 1,2: Hệ số tải trọng động
Lực căng do lực tâm gây nên:
F q.v 2 7,5.0,522 2( N )
V
Lực căng ban đầu của xích:
F 9,81. K .q.a
0
f
(N)
Trong đó:
K
- f là hệ số phụ thuộc độ võng của xích, chọn
- a = 1,814 (m): Khoảng cách trục
- q = 7,5 (kg) là khối lượng 1 mét xích
K
f = 6 do xích nằm ngang.
F 9,81.K .q.a 9,81.6.7,5.1,814 800,8( N )
f
Vậy 0
172,4.103
S
14,9 [S ] 7.
8980,8 800,8 2
Lực tác dụng lên trục:
Fr k x .Ft 1,15.8980,8 10327,92( N )
Trong đó Km = 1,15: Hệ số trọng lượng xích (Bộ xích đặt nằm ngang)
Đường kính đĩa xích
- Bánh dẫn:
p .z
44, 45.27
382( mm).
d a1 d1 0,7 pc 382 0,7.44, 45 413,1 (mm)
d c 1
1
- Bánh bị dẫn:
p .z
44,45.41
580,1(mm)
d 2 0,7 pc 580,1 0,7.44,45 611, 2 (mm)
d c 2
2
da 2
8. Bảng thông số bộ truyền xích.
Thông số
Bước xích
Số mắt xích
Số răng đĩa xích
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia
Đường kính vòng đỉnh
Lực trên nhánh căng
Lực căng ban đầu của xích
Lực tác dụng lên trục
Kí hiệu
Pc
x
z
a
d
da
Ft
F0
Fr
Bánh dẫn
Bánh bị dẫn
44,45 (mm)
116 (mắt)
Z1 = 27 (răng)
Z2 = 41 (răng)
1814 (mm)
d1 = 382 (mm)
d2 = 580,1 (mm)
da1 = 413,1 (mm)
da2 = 611,2 (mm)
8980,8 (N)
800,8 (N)
10327,92 (N)
PHẦN 3 - THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC
3.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG
3.1.1. Số liệu thiết kế.
- Công suất bộ truyền: P1 = 6,14 (kW)
- Tỉ số truyền: ubr = 2,78
- Số vòng quay bánh dẫn: n1 = 1455 (vòng/phút)
- Số vòng quay bánh bị dẫn: n2 = 523 (vòng/phút)
- Momen xoắn: T1 = 40300,3 (Nmm)
3.1.2. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng.
- Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép 45 tôi cải thiện, với độ rắn HB = 250.
- Chọn vật liệu làm bánh răng lớn là thép 50 thường hóa, với độ rắn HB = 235.
3.1.3. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho
phép [σF].
3.1.4.
0 H lim1 2 H1 70 570( MPa )
0 H lim2 2 H 2 70 540( MPa )
0 F lim1 1,8H1 450( MPa )
0 F lim2 1,8H 2 423( MPa )
Số chu kỳ làm việc cơ sở.
N HO1 30.HB 2,4 30.2502,4 1,71.107 (chu kỳ)
N HO 2 30. HB 2,4 30.2352,4 1, 47.107 (chu kỳ)
N FO1 N F 02 5.106 (chu kỳ)
3.1.5.
Số chu kỳ làm việc tương đương.
- Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1
- Tuổi thọ: Lh = 8.2.230.4 = 14720 (giờ)
3
3
n
Ti
Ti ti
N HE1 60c.
ni ti 60cLh n
i 1 Tmax
i 1 Tmax ti
n
3
T 3
23
36
0,7T
60.1.14720.1455. .
.
T 23 36 T 23 36
0,77 109 (chu kỳ)
N HE1 0,77 109
N HE2
27,7 107
u
2,78
(chu kỳ)
6
6
n
n
Ti
Ti ti
N FE1 60c.
ni ti 60cLh n
i 1 Tmax
i 1 Tmax ti
6
T 6
23
36
0,7T
60.1.14720.1455. .
.
T 23 36 T 23 36
= 0,59.109 (chu kỳ)
N FE2
N FE1 0,59 109
0,21 109
u
2,78
(chu kì)
3.1.6.
Hệ số tuổi thọ.
Do NHE1> NHO1 ,NHE2> NHO2 ,NFE1> NFO1 ,NFE2> NFO2 nên chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 =
KFL2 = 1
3.1.7.
Ứng suất tiếp xúc và Ứng suất uốn cho phép.
H 1 0 H lim1
0,9 K HL
0,9.1
570.
466,36 MPa
sH 1
1,1
H 2 0 H lim2
0,9 K HL
0,9.1
540.
441,82 MPa
sH 2
1,1
F1 0 F lim1
K FL
1
450.
257,14 MPa
sF 1
1,75
F 2 0 F lim2
0,9 K FL
1
423.
241,71MPa
sF 2
1,75
Do bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín ) nên ta tính toán theo độ bền mỏi tiếp xúc
để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn.
Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có:
H
0,5( H 1 H 2 ) 0,5(466,362 441,822 ) 454,26( MPa )
2
2
So sánh với điều kiện:
H min 441,82 H 454, 26 1, 25 H min 552, 28 MPa
452, 26( MPa ) .
Điều kiện trên thỏa nên ta chọn: H
3.1.8. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng.
- Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa và bảng 6.6. (trang 97,
Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Trịnh Chất-Lê Văn Uyển)
ba 0,315
-
Từ đó ta tính được bd 0,53 ba (u 1) 0,53.0,315.(2,78 1) 0,63
-
Dựa vào bd tra bảng 6.7 ta xác định được hệ số tập trung tải trọng:
-
K H 1,02; K F 1,05
3.1.9. Khoảng cách trục
- Tính toán cho bánh răng trụ răng nghiêng ta dùng công thức:
aw 43(u 1) 3
T1 K H
ba H u
2
43.(2,78 1) 3
40300,3.1,02
99,5
0,315.452,262.2,78
- Theo tiêu chuẩn ta chọn aw 100 (mm)
3.1.10. Chọn modul răng
m= (0.01÷0.02) aw = (0.01÷0.02) *100 = 1 ÷ 2 (mm)
Theo tiêu chuẩn ta chọn m=1,5 (mm)
3.1.11. Xác định số răng và góc nghiêng răng.
-
o
o
Từ điều kiện góc nghiêng răng: 8 20
2aw cos 20o
2a cos8o
z1 w
m(u 1)
m(u 1)
2.100.cos 20o
z1
1,5(2,78 1)
33,1 z1 34,9
2.100.cos8o
1,5(2,78 1)
Chọn z1= 34 răng.
-
Số răng bánh bị dẫn z2 z1 .u 34.2,78 94,52
Ta chọn z2=95 răng
um
-
Ta tính lại tỉ số truyền thực:
-
Sai số tương đối tỉ số truyền:
z2 95
2,79
z1 34
um u 2,79 2,78
0,36% 2%
u
2,78
(mm)
arccos
m( z1 z2 )
1,5.(34 95)
arccos
14,65o
2aw
2.100
- Góc nghiêng răng:
3.1.12. Xác định kích thước bộ truyền.
- Đường kính vòng chia
mz1
1,5.34
52,7mm
cos cos(14,65o )
mz
1,5.95
d2 n 2
147,3mm
cos cos(14,65o )
d1
-
Đường kính vòng lăn
d w1 d1 52,7( mm)
d w 2 d 2 147,3( mm)
-
Đường kính vòng đỉnh
d a1 d1 2m 52,7 2.1,5 55,7( mm)
d a 2 d 2 2m 147,3 2.1,5 150,3( mm)
-
Đường kính vòng đáy
d f 1 d1 2m 52,7 2.1,5 49,7(mm )
d f 2 d 2 2m 147,7 2.1,5 144,3(mm )
-
Bề rộng răng:
b aw ba 100.0,315 31,5mm
3.1.13. Chọn cấp chính xác cho bộ truyền.
- Vận tốc vòng bánh răng:
v
-
d1n1 3,14.52,7.1455
4( m / s)
60000
60000
Dưa vào bảng 6.13 (trang 106,Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,
Trịnh Chất-Lê Văn Uyển) , ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 9
3.1.14. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền.
- Lực vòng
Ft1
-
2T1 2.40300,3
1529, 4( N )
d w1
52,7
Lực hướng tâm
Fr1
Ft1tg nw 1529, 4.tg (20)
575, 4( N )
cos
cos(14,65)
Lực dọc trục
- Fa1 Ft1tg 1529, 4.tg (14,65) 399,8( N )
3.1.15. Hệ số tải trọng động.
Với vận tốc v 4( m / s ) và cấp chính xác là 9 tra bảng 6.14 xác định được
K H 1,16, K F 1, 4 (trang 107, Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Trịnh
Chất-Lê Văn Uyển), từ đó ta xác định được hệ số tải trọng động:
K Hv 1
vH bw d w1
3,5.31,5.52,7
1
1,06
2T1K H K H
2.40300,3.1,02.1,16
K Fv 1
vF bw d w1
10, 49.31,5.52,7
1
1,15
2T1K F K F
2.40300,3.1, 05.1, 4
3.1.16. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:
H
zM z H z
d w1
2T1K H (u 1)
bwu
zM 274 MPa1/3 .
- Bánh răng bằng thép
-
Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
zH
2 cos
s in2 tw
tg (20o )
tg nw
tw arctg
arctg
20,62o
o
cos
cos(14,65 )
2 cos(14,65)o
zH
1,71
sin(2.20,62)
-
Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc
z
1
1
1
1
1
1,88 3,2 cos 1,88 3,2 cos(14,65o ) 1,7
34 95
34 95
z
-
1
0,77
1,7
Hệ số tải trọng tĩnh:
K H K H .K Hv .K H 1,02.1,06.1,16 1,25
H
z M zH z
d w1
2T1 K H (u 1)
bwu
274.1,71.0,77 2.40300,3.1,25.(2,79 1)
457, 2( MPa )
52,7
31,5.2,79
Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:
H 0 H lim
K HL Z R ZV K l K xH
sH
-
Hệ số ảnh hưởng độ nhám bề mặt: ZR=0,95
-
0,1
0,1
Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng: ZV 0,85v 0,85.4 0,98
Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn : K l 1
-
Hệ số ảnh hưởng kích thước răng
Suy ra:
H ' 0 H lim
K xH 1,05
d
52,7
1,05 4 1,02
4
10
10
K HL Z R ZV K l K xH
1.0,95.0,98.1.1,02
441,82
466,2 MPa
sH
0,9
[ H ] 452,26( MPa ) H ' 466,2( MPa )
Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.
3.1.17. Xác định số răng tương đương.
z1
34
37,5
3
3
cos cos 14,65
z2
95
zv 2
104,9
3
3
cos cos 14,65
13,2
13,2
YF 1 3, 47
3, 47
3,82
z v1
37,5
zv 1
YF 2 3, 47
13, 2
13,2
3, 47
3,6
zv 2
104,9
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng.
F 1 257,14 67,31
YF 1
3,82
YF 2
3,6
F 2 241,71 67,14
3.1.18. Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng.
- YF1 = 3,82
- YF2 = 3,6
- T1 = 40300,3 N
- KFβ = 1,05
- KFV = 1,14
- KF =KFV KFβ = 1,14.1,05=1,2
- b = 31,5 mm
- mn = 1,5
- εα = 1,7
- Yε = 1/ εα = 1/1,7 = 0,6
-
bω sinβ
31,5.sin 14,65
=
= 1,69
π .1,5
π mn
1,69.14,65
Y 1 1
0,8
120
120
2T K Y Y Y
2.40300,3.1, 2.0,6.0,8.3,82
F1 1 F F1
71, 22
bw d w1m
31,5.52,7.1,5
< [ F 1 ] =257,15 (MPa)
Y
71, 22.3,6
F 2 F1 F 2
66,94
YF 1
3,83
< [ F 2 ] =241,71 (MPa)
εβ =
Đảm bảo điều kiện về độ bền uốn
3.1.19. Các thông số và kích thước bộ truyền.
Thông số
Kích thước
m=1,5 (mm)
aw = 100 (mm)
bw = 31,5 (mm)
atw = 200
14,650
Ft = 1529,4 (N)
Fr1 = 575,4 (N)
Fa1 = 399,8 (N)
Mô đun
Khoảng cách trục
Chiều rộng vành răng
Góc ăn khớp
Góc nghiêng răng
Lực vòng
Lực hướng tâm
Lực dọc trục
Bánh dẫn
Số răng
Đường kính vòng chia
Đường kính vòng đỉnh
Đường kính vòng đáy
z1= 34 (răng)
d1 = 52,7 (mm)
da1 = 55,7 (mm)
df1 = 49,7 (mm)
Bánh bị dẫn
Số răng
Đường kính vòng chia
Đường kính vòng đỉnh
Đường kính vòng đáy
z2= 95 (răng)
d2 = 147,3 (mm)
da2 = 150,3 (mm)
df2 = 144,3 (mm)
- Xem thêm -