Thiết kế hệ dẫn động xích tải

§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Trêng ®¹i häc B¸ch khoa hµ néi
Bé m«n c¬ së thiÕt kÕ m¸y §å ¸n m«n häc chi tiÕt m¸y
***
ThiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng xÝch t¶i
T =
1,4T
T = 0,8T
t = 4 (h)
t = 3 (h)
t = 8 (h)
1. §éng c¬ 3. Hép gi¶m tèc 5. XÝch t¶i
2. Nèi trôc ®µn håi 4. Bé truyÒn xÝch
Sè liÖu cho tríc:
1. Lùc kÐo xÝch t¶i: F=8000 (N)
2. VËn tèc xÝch t¶i: v=0,65 (m/s)
3. Sè r¨ng ®Üa xÝch t¶i: z=9...
4. Bíc xÝch t¶i: p= 125(mm)
5. Thêi h¹n phôc vô: l =21.000 (h)
6. Sè ca lµm viÖc: soca= 2
7. Gãc nghiªng ®êng nèi t©m bé truyÒn ngoµi: = 30
8. §Æc tÝnh lµm viÖc: ªm va ®Ëp nhÑ  va ®Ëp
võa
Khèi lîng thiÕt kÕ:
 1 b¶n vÏ l¾p hép gi¶m tèc – khæ A
 1 b¶n vÏ l¾p hép gi¶m tèc – khæ A
 1 b¶n thuyÕt minh
PhÇn I Chän ®éng c¬ vµ ph©n phèi tû sè truyÒn
1. TÝnh to¸n ®éng häc
Chän ®éng c¬
(1)
1
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Trong ®ã: P : c«ng suÊt yªu cÇu (kw), : hÖ sè qu¸ t¶i, : hiÖu suÊt truyÒn
®éng.
Do cã 1 trôc c«ng t¸c
Trong ®ã: F: lùc kÐo (N) v: vËn tèc (m/s)
Thay sè:
HiÖu suÊt:
 =  . . ...   =  . . . .
Trong ®ã  : hiÖu suÊt nèi trôc di ®éng,  : hiÖu suÊt 1 cÆp æ l¨n ( do cã 3 cÆp
æ l¨n),  : hiÖu suÊt 1 cÆp b¸nh r¨ng trong hép gi¶m tèc ( do cã 2 cÆp b¸nh
r¨ng),  : hiÖu suÊt truyÒn ®éng xÝch.
Tra b¶ng 2.3 ta ®îc:
 : = 0,99  : = 0,99  : = 0,96  : = 0,95
  = 0,99.0,99 .0,96 .0,95 = 0,8585
víi T = 0,8T t = 4 (h) t = 3 (h) t = 8 (h)
Thay c¸c sè liÖu tÝnh to¸n ®îc , , P vµo (1)
TÝnh sè vßng:
 n =n .u
D ®êng kÝnh ®Üa xÝch t¶i
Trong ®ã: p: bíc xÝch t¶i p = 125 (mm), z: sè r¨ng ®Üa xÝch t¶i z = 9...
Tra b¶ng 2.4 Tû sè truyÒn cña hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng 2 cÊp tû sè
truyÒn ®éng xÝch 2  5
Tra b¶ng P 1.1 víi ®iÒu kiÖn:
nsb = 1400(v/ph)
§ång thêi kiÓm tra ®iÒu kiÖn më m¸y
2
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng P1.4
T×m ®îc kiÓu ®éng c¬ 4A112 M4Y3
P = 5,5 (kw)
ndc =1425 (v/ph)
%=85,0
cos = 0,85
,2
D=
Khèi lîng: m =56.0(kg)
2. Ph©n phèi tû sè truyÒn
TÝnh tû sè truyÒn cña hÖ
Nh trªn ta cã:
TÝnh tû sè truyÒn u cho c¸c bé truyÒn:
chän tríc
chän = =2
Ph©n phèi tû sè truyÒn cho c¸c cÊp
víi
3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè vµ ®iÒn vµo b¶ng
víi
do chän
3
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
T¬ng tù:
Trôc §éng c¬ I II III C«ng t¸c
P(kw)
TS
truyÒn
N(vg/ph)
T(mm)
PhÇn II ThiÕt kÕ c¸c bé truyÒn
A. TÝnh to¸n bé truyÒn cÊp nhanh (B¸nh trô r¨ng nghiªng)
1. Chän vËt liÖu
Do hép gi¶m tèc 2 cÊp chËm víi ®Æc tÝnh lµm viÖc va ®Ëp võa nªn chän vËt liÖu
nhãm I ®ång thêi ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng ch¹y mßn cña r¨ng, nªn nhiÖt luyÖn b¸nh
r¨ng lín ®¹t ®é r¾n thÊp h¬n ®é r¾n b¸nh r¨ng nhá tõ 10 15 ®¬n vÞ
B¸nh nhá: thÐp 45 thêng ho¸ HB= 180 350 (kÝch thíc s  80 mm)
Chän
B¸nh nhá: thÐp 45 thêng ho¸ HB= 170 217 (kÝch thíc s  80 mm)
Chän
2. X¸c ®Þnh øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp, øng suÊt uèn cho phÐp, víi bé
truyÒn cÊp nhanh vµ cÊp chËm .
4
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Trong ®ã : : hÖ sè xÐt ®Õn ®é nh½n cña mÆt r¨ng lµm viÖc, : hÖ sè xÐt ®Õn
¶nh hëng cña vËn tèc vßng, : hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh hëng cña kÝch thíc b¸nh
r¨ng, : hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh hëng cña ®é nh¸m mÆt lîn ch©n r¨ng, : hÖ sè xÐt
®Õn ®é nh¹y cña vËt liÖu ®èi víi tËp trung øng suÊt, : hÖ sè xÐt ®Õn kÝch thíc
b¸nh r¨ng ¶nh hëng ®Õn ®é bÒn uèn.
Trong bíc tÝnh thiÕt kÕ s¬ bé lÊy vµ
Do ®ã:
Trong ®ã: vµ lµ øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp vµ øng suÊt uèn cho phÐp
øng víi sè chu kú c¬ së, : HÖ sè an toµn khi tÝnh vÒ tiÕp xóc vµ uèn, :
HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh hëng ®Æt t¶i, : HÖ sè tuæi thä xÐt ®Õn ¶nh hëng cña
thêi h¹n phôc vô vµ chÕ ®é t¶i träng cña bé truyÒn.
* Víi b¸nh nhá:
Theo b¶ng 6.2 ta cã:
bËc cña ®êng cong mái khi thö vÒ tiÕp xóc
(v× )
sè chu kú thay ®æi øng suÊt c¬ së khi thö vÒ tiÕp xóc
víi Víi ®é r¾n Brinen
sè chu kú thay ®æi øng suÊt t¬ng ®¬ng
Trong ®ã: c: sè lÇn ¨n khíp trong 1 vßng quay, n: sè vßng quay trong mét phót,
t: tæng sè giê lµm viÖc.
V×
Theo b¶ng 6.2
5
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
V×
* Víi b¸nh lín tÝnh to¸n t¬ng tù
v×
v×
MÆt kh¸c bé truyÒn quay mét chiÒu
øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp
3. TÝnh to¸n nhanh bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng
X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc víi cÊp nhanh
Trong ®ã: : hÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu cña cÆp b¸nh r¨ng, : m«men xo¾n
trªn trôc b¸nh chñ ®éng (N.mm), : øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp MPA, :
tû sè truyÒn cÊp nhanh.
: chiÒu réng vµnh r¨ng
Tra b¶ng 6.5 víi r¨ng nghiªng vËt liÖu 2 b¸nh lµ: ThÐp – ThÐp
Tra b¶ng 6.6
Tra b¶ng 6.7 víi s¬ ®å 3
6
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp
Theo c«ng thøc (6.17)
Theo b¶ng 6.8 chän m« ®un ph¸p m = 2(mm)
Chän s¬ bé do ®ã cos = 0,9848
 sè r¨ng b¸nh nhá
 sè r¨ng b¸nh lín
do ®ã tû sè truyÒn thùc sÏ lµ:
Theo b¶ng 6.9
Víi
HÖ sè dÞch chØnh b¸nh nhá b¸nh lín
* KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc
Theo ct(6.33) øng suÊt tiÕp xóc trªn mÆt r¨ng lµm viÖc
trong ®ã HÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh vËt liÖu cña b¸nh r¨ng ¨n khíp
Tra b¶ng 6.5
: hÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc
ta cã
v× theo TCVN gãc profil
: hÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng
Theo (6.37):
7
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
do ®ã
®êng kÝnh vßng l¨n b¸nh nhá
theo b¶ng 6.13
víi v=2,57 (m/s) dïng cÊp chÝnh x¸c 9 (v× v  10 (m/s)) víi cÊp chÝnh x¸c 9 vµ
v10 (m/s) (theo b¶ng 6.14)
Tra b¶ng 6.15
Tra b¶ng 6.16
Theo b¶ng 6.7 víi s¬ ®å h×nh 3
X¸c ®Þnh chÝnh x¸c øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp víi v=1,803(m/s)
:hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh hëng cña vËn tèc vßng khi v10 (m/s)
Víi cÊp chÝnh x¸c ®éng häc lµ 9 chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8 khi ®ã
cÇn gia c«ng ®¹t ®é nh¸m
Khi ®êng kÝnh vßng ®Ønh b¸nh r¨ng
Ta thÊy lîng bÒn thõa lµ hîp lý.
Do ®ã kÕt qu¶ tÝnh to¸n phï hîp víi yªu cÇu.
* KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn
Theo b¶ng 6.7 ( vµ s¬ ®å 3)
8
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng 6.14
Do ®ã:
Víi
Víi
Sè r¨ng t¬ng ®¬ng
Tra b¶ng 6.18 ta cã ®îc
Víi hÖ sè dÞch chØnh
B¸nh r¨ng phay
T¬ng tù
*KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i víi
* C¸c th«ng sè kÝch thíc cña bé truyÒn:
Kho¶ng c¸ch trôc
M«dun ph¸p m=2(mm)
ChiÒu réng vµnh r¨ng
Tû sè bé truyÒn
Gãc nghiªng cña r¨ng
Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng
9
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
HÖ sè dÞch chØnh
§êng kÝnh vßng chia
§êng kÝnh ®Ønh r¨ng
§êng kÝnh ®¸y r¨ng
B. TÝnh to¸n bé truyÒn cÊp chËm
X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc víi cÊp nhanh
Tra b¶ng 6.5 víi r¨ng nghiªng vËt liÖu 2 b¸nh lµ: ThÐp – ThÐp
Tra b¶ng 6.6
Tra b¶ng 6.7 víi s¬ ®å 3
X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp:
Theo quan ®iÓm thèng nhÊt ho¸ trong thiÕt kÕ chän modun tiªu chuÈn cña r¨ng
cÊp chËm b»ng modun r¨ng cÊp nhanh  m=2(mm)
Chän s¬ bé do ®ã cos = 0,988
Sè r¨ng b¸nh nhá
 sè r¨ng b¸nh lín
do ®ã tû sè truyÒn thùc sÏ lµ:
* KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc
Trong ®ã: : HÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh vËt liÖu cña b¸nh r¨ng ¨n khíp
10
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng 6.5
: HÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc
ta cã
v× theo TCVN gãc profil
hÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng
do ®ã
®êng kÝnh vßng l¨n b¸nh lín
Theo b¶ng 6.13
víi v=0,87 (m/s) dïng cÊp chÝnh x¸c 9 (v× v  4 (m/s))
Theo b¶ng 6.14 víi cÊp chÝnh x¸c 8 vµ v10 (m/s)
Tra b¶ng 6.15
Tra b¶ng 6.16
Theo b¶ng 6.7 víi s¬ ®å h×nh 3
X¸c ®Þnh chÝnh x¸c øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp víi v=0,87(m/s)
11
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Víi cÊp chÝnh x¸c ®éng häc lµ 9 chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8 khi ®ã
cÇn gia c«ng ®¹t ®é nh¸m
Khi ®êng kÝnh vßng ®Ønh b¸nh r¨ng
Do ®ã kÕt qu¶ tÝnh to¸n phï hîp víi yªu cÇu.
* KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn
Tra b¶ng 6.7 ( vµ s¬ ®å 3)
Tra b¶ng 6.15
Tra b¶ng 6.14
Do ®ã:
Víi
Víi
Sè r¨ng t¬ng ®¬ng
Tra b¶ng 6.18 ta cã ®îc
Víi hÖ sè dÞch chØnh
(B¸nh r¨ng phay)
KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i
12
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
* C¸c th«ng sè kÝch thíc cña bé truyÒn:
Kho¶ng c¸ch trôc
M«dun ph¸p m=2(mm)
ChiÒu réng vµnh r¨ng
Tû sè bé truyÒn
Gãc nghiªng cña r¨ng
Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng
HÖ sè dÞch chØnh
§êng kÝnh vßng chia
§êng kÝnh ®Ønh r¨ng
§êng kÝnh ®¸y r¨ng
C. TÝnh to¸n bé truyÒn ngoµi
* Chän lo¹i xÝch:
V× vËn tèc thÊp dïng xÝch con l¨n
* X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña bé truyÒn xÝch
Tra b¶ng 5.4 víi
Chän do ®ã sè r¨ng ®Üa lín
(®èi víi xÝch con l¨n)
C«ng suÊt tÝnh to¸n
Trong ®ã: P: c«ng suÊt cÇn truyÒn
hÖ sè sè r¨ng
hÖ sè vßng quay
víi ( ®êng t©m c¸c ®Üa xÝch lµm víi ph¬ng
n»m ngang 1 gãc ) hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña vÞ trÝ bé truyÒn.
(chän a = 40.p) hÖ sè kÓ ®Õn kho¶ng c¸ch trôc vµ chiÒu dµi xÝch
®iÒu chØnh b»ng 1 trong c¸c ®Üa xÝch.
t¶i träng va ®Ëp.
bé truyÒn lµm viÖc 2 ca (Tra b¶ng 5.6).
(m«i trêng cã bôi, chÊt lîng b«i tr¬n II) (Theo b¶ng 5.7).
13
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng 5.5 chän bé truyÒn xÝch 1 d·y cã bíc p=44,45(mm) tho¶
m·n ®iÒu kiÖn bÒn mßn
§ång thêi theo b¶ng 5.8
Kho¶ng c¸ch trôc a=40p =40.31,75=1270(mm)
X¸c ®Þnh sè m¾t xÝch x
LÊy sè m¾t xÝch ch½n x=120
TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc
§Ó xÝch kh«ng chÞu lùc c¨ng qu¸ lín gi¶m lîng b»ng
Sè lÇn va ®Ëp cña xÝch
Tra b¶ng 5.9
* TÝnh kiÓm nghiÖm xÝch vÒ ®é bÒn
Q t¶i träng ph¸ háng (N)
Tra b¶ng 5.2 Q=172400(N)
Khèi lîng 1 mÐt xÝch q = 7,5 (kg)
hÖ sè t¶i träng ®éng víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh
lùc vßng (N)
Trong ®ã (bé truyÒn nghiªng 1 gãc < 40 )
Tra b¶ng 5.10 n=50(vg/ph) [s]=7
VËy s>[s] bé truyÒn ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn bÒn
* §êng kÝnh ®Üa xÝch
14
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
* KiÓm nghiÖm ®é bÒn tiÕp xóc cña ®Üa xÝch
Trong ®ã øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp (MPA)
lùc vßng (N)
lùc va ®Ëp trªn m d·y xÝch
hÖ sè t¶i träng ®éng Tra b¶ng 5.6
A diÖn tÝch chiÕu cña b¶n lÒ Tra b¶ng 5.12 A= 262( )
E modun ®µn håi
Nh vËy dïng thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t ®é r¾n HB210 sÏ ®¹t ®îc øng suÊt tiÕp xóc
cho phÐp ®¶m b¶o ®îc ®é bÒn tiÕp xóc cho
r¨ng ®Üa 1
T¬ng tù víi cïng vËt liÖu nhiÖt luyÖn
* X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn trôc
Trong ®ã: : hÖ sè kÓ ®Õn träng lîng xÝch, do bé truyÒn nghiªng 1
gãc < 40
V× ®êng nèi t©m cña bé truyÒn xÝch nghiªng 30.Ta ph©n tÝch lùc híng t©m
thµnh 2 thµnh phÇn lùc:
*Lùc t¸c dông tõ c¸c khíp nèi:
15
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Trong ®ã Dt lµ ®êng kÝnh vßng trßn qua t©m c¸c chèt
PhÇn III ThiÕt kÕ trôc vµ chän æ l¨n
1. Chän vËt liÖu chÕ t¹o
C¸c trôc lµ thÐp 45 cã øng suÊt xo¾n cho phÐp lµ: []= 12 
20(MPA)
2. X¸c ®Þnh ®êng kÝnh s¬ bé:
Trong ®ã: : m«men xo¾n N.mm, []: øng suÊt xo¾n cho phÐp MPA []=
1550 (MPA) lÊy trÞ sè nhá ®èi víi trôc vµo cña hép gi¶m tèc, trÞ sè lín trôc ra
theo kÕt qu¶:
ë ®©y l¾p b¸nh ®ai lªn ®Çu cña trôc do ®ã kh«ng cÇn quan t©m ®Õn ®êng kÝnh
trôc ®éng c¬ ®iÖn.
3. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gèi ®ì vµ ®iÓm ®Æt lùc.
Dùa theo ®êng kÝnh c¸c trôc sö dông b¶ng 10.2 ®Ó chän chiÒu réng æ l¨n
chiÒu réng æ lÊy theo ®êng kÝnh s¬ bé cña trôc trung gian
X¸c ®Þnh chiÒu dµi may ¬, b¸nh ®ai, may ¬ ®Üa xÝch, may ¬ b¸nh r¨ng trô:
X¸c ®Þnh chiÒu dµi may ¬ cña khíp nèi ®èi víi trôc vßng ®µn håi.
Tra b¶ng 10.3 ta ®îc
Kho¶ng c¸ch mÆt c¹nh cña chi tiÕt quay ®Õn thµnh trong cña hép hoÆc kho¶ng
c¸ch gi÷a c¸c chi tiÕt quay
Kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¹nh æ ®Õn thµnh trong cña hép
Kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¹nh cña chi tiÕt quay ®Õn thµnh n¾p æ
ChiÒu cao n¾p æ vµ ®Çu bu l«ng
Tra b¶ng 10.4 víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trô 2 cÊp h×nh 10.7
16
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
4. X¸c ®Þnh trÞ sè vµ chiÒu c¸c lùc tõ chi tiÕt quay t¸c dông lªn trôc
17
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
qui íc vÒ chiÒu vµ c¸c dÊu cña lùc nh hÖ trôc to¹ ®é tõ khíp nèi t¸c dông
lªn trôc híng theo ph¬ng x nhng ngîc chiÒu â
Kho¶ng c«ng x«n ch×a ra ngoµi ®Ó nèi trôc vßng ®µn håi:
18
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng 16-10a theo m«men xo¾n
Trôc I
TÝnh ph¶n lùc ë c¸c æ trôc vµ vÏ biÓu ®å m«men
XÐt trong mÆt ph¼ng (xoz) ta cã:
XÐt trong mp(yoz) ta cã:
Ta cã
¸p dông c«ng thøc:
19
§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y
Tra b¶ng 10.5 lÊy
Theo tiªu chuÈn chän:
TÝnh kiÓm nghiÖm ®é bÒn cña then vÒ ®é bÒn dËp vµ ®é bÒn c¾t:
víi thÐp 45 chÞu t¶i träng va ®Ëp nhÑ
Tra b¶ng 95
Tra b¶ng 9.1a t¹i vÞ trÝ vßng ®µn håi d= 25 b=8 h=7
T¹i vÞ trÝ l¾p b¸nh r¨ng d =19 b=6 h= 6
20