Đồ án Thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot

6x3 24 M24x1,5 40 75 h1 h2 h3 l1 l2 l3 l4 t1 t2 7 10 32 42 82 60 110 4 6 4,5 95 ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 28 ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 29 Bảng thụng số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh Thụng số Ký hiệu Cụng thức tớnh Kết quả ðơn vị Khoảng cỏch trục aw a = 0,5.m.(Z1 + Z2)/cosβ 100 mm D1 D1 = m.Z1/cosβ 66,667 mm ðK vũng chia D2 D2 = m.Z2/cosβ 133,333 mm Da1 Da1 = D1 + 2m 70,667 mm ðK vũng ủỉnh Da2 Da2 = D2 + 2m 137,333 mm Df1 Df1 = D1 – 2,5m 61,667 mm ðK vũng chõn Df2 Df2 = D2 – 2,5m 128,333 mm Db1 Db1 = D1.cosα 62,337 mm ðK vũng cơ sở Db2 Db2 = D2.cosα 124,673 mm ðK vũng lăn Dw Dw = 2a/(u+1) 66,67 mm Modun phỏp mn (0,01.....0,02) aW 2 Chiều rộng vành răng bw bW1 = ψba. aW1 25 mm Tỷ số truyền u 2 Z1 32 Số răng Z2 Z2 = U1. Z1 64 X1 0 Hệ số dịch chỉnh X2 0 Gúc nghiờng β 16o15’37’’ ðộ Hệ số trựng khớp dọc εβ εβ = bW.sin β /(m.π) 1,12 Hệ số trựng khớp ngang εα εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z3 + 1/ Z4)]. cosβ 1,66 ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 30 Bảng thụng số cơ bản của bộ truyền cấp chậm Thụng số Ký hiệu Cụng thức tớnh Kết quả ðơn vị Khoảng cỏch trục aw a = 0,5.m.(Z1 + Z2)/cosβ 160 mm D1 D1 = m.Z1/cosβ 53,125 mm ðK vũng chia D2 D2 = m.Z2/cosβ 259,375 mm Da1 Da1 = D1 + 2m 63,043 mm ðK vũng ủỉnh Da2 Da2 = D2 + 2m 268,375 mm Df1 Df1 = D1 – 2,5m 50,125 mm ðK vũng chõn Df2 Df2 = D2 – 2,5m 255,457 mm Db1 Db1 = D1.cosα 49,675 mm ðK vũng cơ sở Db2 Db2 = D2.cosα 248,373 mm ðK vũng lăn Dw Dw = 2a/(u+1) 80 mm Modun phỏp mn (0,01.....0,02) aW 3 Chiều rộng vành răng bw bW1 = ψba. aW1 40 mm Tỷ số truyền u 4,88 Z1 17 Số răng Z2 Z2 = U1. Z1 83 X1 +0,75 Hệ số dịch chỉnh X2 -0,597 Gúc nghiờng β 16o15’37’’ ðộ Hệ số trựng khớp dọc εβ εβ = bW.sin β /(m.π) 1,2 Hệ số trựng khớp ngang εα εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z3 + 1/ Z4)]. cosβ 1,59 ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 31 4.2. Tớnh toỏn thiết kế bộ truyền ngoài hộp. ðể truyền chuyển ủộng từ ủộng cơ ủến trục ủầu vào của hộp giảm tốc ta chọn bộ truyền là bộ truyền ủai thang (H.4) vỡ cú một số ưu ủiểm sau. H.4. Bộ truyền ủai. 1. Bỏnh Dẫn 2. Bỏnh bị dẫn 3. ðai thang + Cú thể bự ủược tỷ số truyền cũn thiếu do việc chọn hộp giảm tốc tiờu chuẩn gõy ra. + Cú thể truyền ủộng giữa cỏc trục xa nhau + ðơn giản, làm việc ờm. + Cú khả năng phũng quỏ tải. + Giỏ thành hạ. 4.3 Thiết kế bộ truyền ủai thang: 4.3.1. Chọn loại ủai thang : Từ cỏc thụng số Pủc=2,2[kw] ; nủc=1420[v/ph] ; u=1,4 , ta chọn loại ủai thang thường theo Hỡnh 4.1[2] và Bảng 4.13[2] cú kớ hiệu : A , với cỏc thụng số : bt=11[mm] ; b=13[mm] ; h=8[mm] ; y0=2,8[mm] ; Diện tớch tiết diện A=81[mm2] ; ðường kớnh bỏnh ủai nhỏ ( )1d 100 200 mm= ữ Chiều dài giới hạn ( )l 560 4000 mm= ữ 4.3.2. Xỏc ủịnh cỏc thụng số: * ðường kớnh bỏnh ủai nhỏ d1: ( )1d 100 200 mm= ữ chọn theo bảng 4.13[2] ta cú ( )1d 140 mm= - Vận tốc ủai: ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 32 1 1.d .n 3,14.140.1420V 10,4[m / s] 25[m / s]. 60000 60000 π = = = < thỏa món. - Chọn hệ số trượt: 0,01 0,02ε = ữ .chọn 0,02ε = * ðường kớnh bỏnh ủai lớn ( )2 1 dd d .u .(1 ) 140.1,4.(1 0,02) 192 mm .= − ε = − = Chọn theo bảng 4.21[2] Chọn tiờu chuẩn: ( )2d 200 mm .= - Tớnh lại tỷ số truyền: 2 t 1 d 200 u 1,45. d (1 ) 140(1 0,02) = = = − ε − Sai số: d t d u u 1,4 1,45 % .100 .100 3,57% 4% u 1,4 − − δ = = = thỏa món. - Khoảng cỏch trục a: Theo bảng 4.14[2] với u=1,4 chọn sơ bộ a/d2=1,2 ,a=d2=240(mm). Ta cú: ( ) 1 2 1 20,55.(d d ) h 0,55.(140 200) 8 195[mm] a 240[mm] 2.(d d ) 2.(140 200) 680 mm .. + + = + + = < = < + = = + = vậy a=240[mm] thỏa món. *Chiều dài ủai l: Theo cụng thức 4.4[2] : 2 2 1 2 2 1(d d ) (d d ) 3,14.(200 140) (200 140)l 2.a 2.240 1018(mm). 2 4.a 2 4.240 π + − + − = + + = + + = Chọn l theo tiờu chuẩn: l = 1120 (mm). - Kiểm nghiểm ủai về tuổi thọ: v 10,4 i 9,29 10 l 1,12 = = ≈ < . - Tớnh khoảng cỏch trục a theo chiều dài tiờu chuẩn, l=1120(mm). Theo cụng thức 4.6[2]: Với: 1 2 (d d ) 3,14.(200 140) l 1120 568,2 2 2 π + + λ = − = − = . ( )2 1 200 140d d 30 2 2 −− ∆ = = = ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 33 ( ) 2 2568,2 568,2 8.30 a 282,5 mm .. 4 + − = = * Theo Cụng thức 4.7 [2] Gúc ụm : ( )000 0 0 02 1 1 min 57 . 200 14057 .(d d ) 180 180 168 120 . a 282,5 −− α = − = − = > α = 4.4 Xỏc ủịnh số ủai Theo cụng thức 4.16[2] : - Theo bảng 4.7[2] chọn kủ=1,1. Do làm việc 2 ca nờn: kủ = 1,1 + 0,1 = 1,2. - Theo bảng 4.15[2] với 01 168α = chọn C 0,98α = . - Theo bảng 4.16[2] với 0 l 1120 0,66 l 1700 = = , chọn lC 0,89= . - Theo bảng 4.17[2] với u=1,4 chọn uC 1,11= . - Theo bảng 4.19[2] với 0[P ] 2,2(kw)= 1 0 P 2,2 1. P 2,2 = = - Theo bảng 4.18[2] ta cú: p .k 2,2.1,21 dZ 1,24 [p ].c .c .c .c 2,2.0,98.0,89.1,11.1u z0 l = = = α ; lấy z=2. + Chiều rộng bỏnh ủai: Theo cụng thức 4.17[1]: B=(z-1)t + 2.e = (2-1).15 + 2.10 =35 [mm]. Với e khoảng cỏch từ tõm ủai ủến mặt bờn bỏnh ủai.tra bảng 4.21[2]. Chọn e=10. t bước của bỏnh ủai tra bảng 4.21[2] chọn t=15 + ðường kớnh bỏnh ủai: da= d + 2.h0 Tra bảng 4.21[2] ta cú h0=3,3 da=140+2.3,3=146,6 [mm] + Xỏc ủịnh lực căng ban ủầu tỏc dụng lờn trục: Theo cụng thức 4.19[2]: Trong ủú: ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 34 Fv- Lực căng do lực li tõm sinh ra qm- khối lượng 1m chiều dài ủai qm=0,105 [kg/m] (bảng 4.22[2]) v- vận tốc vũng, v=10,4 [m/s] 2 vF 0,105.10,4 11,35[N]= = 780.P k 780.2,2.1,21 dF F 11,35 112,37(N).v0 v.C .z 10,4.0,98.2 = + = + = α Theo cụng thức 4.21[2]: lực tỏc dụng lờn trục: 01 r 0F 2.F .z.sin 2.112,37.2.sin(168 / 2) 447,029(N).2 α = = =    4.5. Tớnh chọn khớp nối Chọn khớp nối cho ủầu ra của trục hộp giảm tốc và trục vào vớt tải. ðể ủảm bảo cho việc truyền mụmen xoắn từ ủầu ra của trục hộp giảm tốc sang bộ truyền vớt tải ủược ổn ủịnh, ta chọn khớp nối giữa 2 trục là khớp nối ủàn hồi. Nhờ cú bộ phận ủàn hồi cú khả năng giảm va ủập và chấn ủộng, ủề phũng cộng hưởng do dao ủộng xoắn gõy nờn và bự lại ủộ lệch trục. Khớp nối cú bộ phận ủàn hồi bằng vật liều phi kim loại nờn rẻ và ủơn giản, ủược dựng ủể truyền mụmen xoắn nhỏ và trung bỡnh. Cỏc thong số của bộ truyền ủai thang Giỏ trị ðường kớnh bỏnh ủai nhỏ 1d (mm) 140 ðường kớnh bỏnh ủai lớn 2d (mm) 200 Chiều rộng bỏnh ủai B (mm) 35 Khoảng cỏch trục a (mm) 240 Chiều dài ủai l (mm) 1120 Lực căng ban ủầu 0F (N) 112,37 Lực tỏc dụng lờn trục rF (N) 447,029 ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 35 - Chọn Khớp nối cho trục ủầu ra của trục hộp giảm tốc. ðường kớnh chỗ lắp khớp nối là d = 55 mm Khớp nối là chi tiết tiờu chuẩn vỡ vậy trong thiết kế thường dựa vào mụmen xoắn Tt ủược xỏc ủịnh theo cụng thức sau ủõy ủể chọn kớch thước khớp nối Tt = k.T ≤ [T] Trong ủú: T : mụmen xoắn danh nghĩa : T = 103864,29(Nmm) k : Hệ số chế ủộ làm việc, phụ thuộc vào loại mỏy cụng tỏc, tra bảng 16 .1 [4] với mỏy cụng tỏc là vớt tải ta chọn k = 1,8 ⇒ Tt =1,8. 103864,29= 186955,72 (N.mm) - [T] : mụmen xoắn cho phộp . theo bảng 16.10a [4], Ta cú [T] = 500 (N.m) = 500 000 (N.mm) (Thoả món) ðường kớnh chỗ lắp khớp nối là d = 56 mm D 0 111 D 3 L1 L2 d l l3 d 1 D 2 h D L c d c Hỡnh vẽ: Khớp nối ủàn hồi ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 36 Cỏc thụng số của khớp nối trục ủàn hồi, tra bảng 16.10a [4] ta cú: T Nm d D dm L l d1 Do Z nmax B B1 l1 D3 l2 500 56 170 95 175 110 95 130 8 3600 5 42 30 28 32 Tra bảng 16. 10b [4]: Kớch thước cơ bản của vũng ủàn hồi là: T N.m dc d1 D2 l l1 l2 l3 h 500 14 M10 20 62 34 15 28 1,5 + Kiểm nghiệm ủiều kiện sức bền dập của vũng ủàn hồi và ủiều kiện bền của chốt theo cụng thức: [ ] [ ] d d 0 c 3 0 u 3 u C 0 2.k.T Z.D .d .l k.T.l 0,1.d .D .Z σ = ≤ σ σ = ≤ σ (4.5.1) Trong ủú: k: Hệ số chế ủộ làm việc, tra bảng 16.1[4] ta ủược k = 1,8 l0 = l1+ l2/2 = 34 + 15/2= 41,5 (mm) [σ]d: ứng suất dập cho phộp của vũng cao su [σ]d = 2 ữ 4 (MPa) [σ]u: ứng suất uốn cho phộp của chốt [σ]u = 60 ữ 80 (MPa) Thay cỏc thụng số vào cỏc cụng thức, ta cú: [ ] ( ) [ ] ( ) d d u 3 u 2.1,8.103864,29 0,92 2 MPa 8.130.14.28 1,8.103864,29.62 40,6 60 MPa 0,1.14 .130.8 σ = = < σ = σ = = ≤ σ = ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 37 Như vậy, vũng ủàn hồi thoả món ủiều kiện bền dập và chốt thoả món ủiều kiện bền uốn. Kết luận: Khớp nối chọn ủó thoả món. 4.6 Tớnh kiểm tra bền cho cỏc chi tiết trong hộp 4.6.1 Bộ truyền bỏnh răng cấp nhanh 4.6.1.1 Ứng suất cho phộp Ứng suất tiếp xỳc cho phộp [σH], ứng suất uốn cho phộp [σF] ủược xỏc ủịnh theo cụng thức. [σH] = σ o Hlim.KHL. ZR .ZV .KXH / SH (4.6.1) [σF] = σ o Flim. KFC. KFL.YR/ SF (4.6.2) Với: σoHlim, σ o Flim:ứng suất tiếp xỳc cho phộp và ứng suất uốn cho phộp ứng với số chu kỡ cơ sở. Theo bảng 1 [5] với thộp 25XΓM thấm nitơ ủạt ủộ rắn HRC 56 … 63 cú: σ0Hlim1 = 23.HRCm = 23.60 = 1380 (MPa) σoFlim1 =1000 (MPa) σ0Hlim2 = 23.HRCm = 23.60 = 1380 (Mpa) σoFlim2 =1000 (MPa) KFC: Hệ số xột ủến ảnh hưởng ủặt tải. Chọn: KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều; KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ. KHL = H HOm HE N N KFL = F FOm FE N N H Fm ,m : Bậc ủường cong mỏi. H Fm = m = 6 HO FON ,N : Số chu kỳ thay ủổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xỳc, ứng suất uốn. 2,4 HO HB 2,4 7 HO1 2,4 7 HO2 N 30.H N 30.605 14,2.10 N 30.605 14,2.10 = = = = = ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 38 ðối với thộp 45: FON = 4.10 6 HE FEN ,N : Số chu kỡ thay ủổi về ứng suất tương ủương. HE FEN =N =60.c.n.t∑ Với: c, n, tΣ: Lần lượt là số lần ăn khớp trong một vũng quay, số vũng quay trong một phỳt,và tổng số giờ làm việc của cặp bỏnh răng ủang xột. 7HE1 FE1N N 60.1.1014,286.9.365.0,7.24.0,79 265,33.10= = = 7HE2 FE2N N 60.1.507,143.9.365.0,7.24.0,79 132,66.10= = = Ta thấy: HE1 H01 HE2 H02 FE2 F0 N >N N >N N >N Ta lấy HE1 H01 HE2 H02 FE2 F0 N =N N =N N =N ⇒KHL1=1; KHL2=1; KFL=1. Với: SH,SF: Hệ số an toàn khi tớnh về tiếp xỳc và uốn. Theo bảng 6.2 [2]. SH = 1,2; SF = 1,55 ; ZR = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng ủộ nhỏm mặt răng. ZV = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng vận tốc vũng. KXH = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng của kớch thước răng. YR = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng của ủộ nhỏm mặt lượn chõn răng. Thay vào cụng thức (4.8), (4.9) ta cú: [σH1] = [σH2] = [σH] = 1380/1,2 = 1150 (MPa) [σF1] = [σF2] = 1000/1,5 = 666,67 (MPa) * Ứng suất tiếp xỳc cho phộp khi quỏ tải: [σH1]Max =[σH2]Max =40.HRCm = 40.60 = 2400 (MPa) * Ứng suất uốn cho phộp khi quỏ tải: [σF1]Max =[σF2]Max =0,6.σch2= 0,6.950 = 570 (MPa) ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 39 4.6.1.2 Kiểm nghiệm về ủộ bền tiếp xỳc Ứng suất xuất hiện trờn mặt răng của bộ truyền phải thoả món ủiều kiện sau: [ ]1 H 1H M H H2 w 1 w1 2.T .K .(u 1) Z .Z .Z . b .u .dε + σ = ≤ σ (4.6.3) Trong ủú: ZM: Hệ số kể ủến cơ tớnh vật liệu của cỏc bỏnh răng ăn khớp. Tra bảng 6.5 [3] ta cú: ZM = 274 (MPa 1/3) ZH: Hệ số kể ủến hỡnh dạng bề mặt tiếp xỳc. Tra bảng 6.12[3] ta cú: ZH = 1,66 Zε :Hệ số kể ủến sự trựng khớp của răng, ủược xỏc ủịnh thụng qua εβ , εα. εα :Hệ số trựng khớp ngang. εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z1 + 1/ Z2)]. cosβ εα = [1,88 – 3,2.(1/ 32 + 1/ 64)]. Cos16 015’37’’= 1,66. εB: Hệ số trựng khớp dọc εβ = bW.sin β /(m.π) εβ = 25.sin 16 015’37’’/ ( 2. 3,14 ) = 1,12 > 1 ⇒ ε α 1 1 Z = = =0,77 ε 1,66 KH: Hệ số tải trọng khi tớnh về tiếp xỳc. KH = KHβ.KHα.KHV (4.6.4) KHβ : Hệ số kể ủến sự phõn bố tải trọng khụng ủều trờn chiều rộng răng Tra bảng 6.7 [2] với ( )bd baψ =0,53ψ u+1 =0,7 ta cú: KHβ = 1,44. KHα: Hệ số kể ủến sự phõn bố khụng ủều tải trọng cho cỏc ủụi răng ủồng thời ăn khớp. - Tớnh ủường kớnh vũng lăn bỏnh nhỏ: W1w1 m 2a 2.100 d = = = 66,67 (mm) U +1 2+1 Vận tốc vũng: W1 1 π.d .n 3,14.66,67.1014,286 v= = =3,53 (m/s) 60000 60000 Tra bảng 6.13[2], bộ truyền dựng cấp chớnh xỏc 9. Tra bảng 6.14[2] ta cú KHα = 1,16; KFα = 1,4. ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 40 KHV : Hệ số kể ủến tải trọng ủộng xuất hiện trong vựng ăn khớp H w w1HV 1 Hβ Hα ν .b .d K =1+ 2.T .K .K (4.6.5) wH H 0 1 a ν =δ .g .v. u (4.6.6) δH: Hệ số kể ủến ảnh hưởng của cỏc sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15[2] ta cú: δH = 0,002 g0 : Hệ số kể ủến ảnh hưởng của sai lệch cỏc bước răng 1 và 2. Tra bảng 6.16 [2] ta cú: g0 = 73. H 100 ν =0,002.73.3,53. 3,64 2 ⇒ = HV 3,64.25.80 K =1+ 1,26 2.11392,74.1,07.1,16 ⇒ = HK =1,07.1,16.1,26=1,56⇒ Thay số vào cụng thức (5) ta cú: H 2 2.22032,25.1,56.(2+1) σ =274.1,7.0,77. =261,83 MPa 25.2.80 * Xỏc ủịnh chớnh xỏc ứng suất tiếp xỳc cho phộp. [σH] CX = [σH].ZV.ZR .KHX Với v = 3,53 (m/s) < 5 (m/s), chọn Zv = 1 KHX: Hệ số xột ủến ảnh hưởng của kớch thước bỏnh răng. KHX = 1 Vỡ cấp chớnh xỏc ủộng học là 9 chọn cấp chớnh xỏc về mức tiếp xỳc là 8, khi ủú cần gia cụng ủạt ủộ chớnh xỏc với ủộ nhỏm Ra = (2,5...1,25)àm. Do ủú: ZR = 0,95 [σH] CX = 1150.1.1. 0,95 = 1092,5 (MPa) Ta thấy σH < [σH] Vậy bộ truyền ủược thiết kế thoả món ủiều kiện bền tiếp xỳc. 4.6.1.3 Kiểm nghiệm về ủộ bền uốn ðể ủảm bảo ủộ bền uốn cho răng, ứng suất sinh ra tại chõn răng khụng ủược vượt quỏ một giỏ trị cho phộp. ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 41 [ ]1 F ε β F1F1 F1 w w1 n 2.T .K .Y .Y .Y σ = σ b .d .m ≤ (4.6.7) [ ]F1 F2F2 F2 F1 σ .Y σ = σ Y ≤ (4.6.8) Trong ủú: T1: Mụ men xoắn trờn trục chủ ủộng. T1 = 11392,74 Nmm mn: Mụ ủun phỏp. mn = 2 bW: Chiều rộng vành răng. bw = 25 mm dW1: ðường kớnh vũng lăn bỏnh chủ ủộng. dw1 = 66,67 mm Yε: Hệ số kể ủến sự trựng khớp của răng. ε 1 Y = =0,63 1,6 Yβ: Hệ số kể ủến ủộ nghiờng của răng. β 16,26 Y =1- =0,88 140 YF1 , YF2: Hệ số dạng răng của bỏnh 1 và 2. Tớnh ZV1 ,ZV2: 1 V1 3 3 0 Z 32 Z = = =36,16 cos β cos 16,26 .Chọn ZV1 = 40 2 V2 3 3 0 Z 64 Z = = =72,34 cos β cos 16,26 . Chọn ZV2 = 80 Tra bảng 6.18 [2] ta cú: YF1 = 3,7, YF2 = 3,61 KF: Hệ số tải trọng khi tớnh ủộ bền uốn. KF = KFα.KFβ.KFV Tra bảng 6.7 [2] ta cú KFβ =1,69 Tra bảng 6.14 [2] ta cú KFα = 1,32 2F W W1 FV 1 Fβ Fα ν .b .d K =1+ b 4ac 2.T .K .K − W F F 0 1 a .g .v. u ν = δ Tra bảng 6.15; 6.16 [1] ta cú: δF = 0,006; g0 = 56 F 100 ν =0,006.56.7,7 =18,29 2 ⇒ ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 42 FV 18,29.25.66,67 K =1+ =1,59 2.11392,74.1,69.1,32 ⇒ FK =1,69.1,32.1,59=3,55⇒ Thay vào cụng thức (6), (7) ta cú: ( ) ( )F1 2.11392,74.3,55.0,63.0,88.3,7 σ = =49,77 MPa < 666,67 MPa 25.66,67.2 ( ) ( )F2 49,77.3,61 σ = =48,56 MPa < 666,67 MPa 3,7 Ta thấy σF1 < [σF1]; σF2 < [σF2] Vậy bộ truyền ủược thiết kế thỏa món ủiều kiện bền uốn. 4.6.1.4 Kiểm nghiệm răng về quỏ tải Khi làm việc bỏnh răng cú thể bị quỏ tải khi mở mỏy. Vỡ vậy, cần kiểm tra quỏ tải dựa vào ứng suất tiếp xỳc cực ủại, ứng suất uốn cực ủại. Ta cú hệ số quỏ tải (6.48)[1]: qtqt T 1,8T K 1,8 T T = = = Trong ủú: T: là mụmen xoắn danh nghĩa Tqt: là mụmen xoắn quỏ tải, với hệ số Kbd =1,8. + ðể trỏnh biến dạng dư hoặc gẫy răng bỏnh răng, ứng suất tiếp xỳc cực ủại σHMax khụng vượt quỏ một giỏ trị cho phộp. Nghĩa là: σH Max = σH . qtK ≤ [σH]Max [ ] ( )Hmax H max261,83. 1,8 351,28(MPa) 2400 MPa⇔σ = = < σ = + ðồng thời ủể ủề phũng biến dạng dư hoặc phỏ hỏng tĩnh mặt lượn chõn răng thỡ: [ ]Fmax F1 qt F maxσ =σ .K σ≤ ⇒ [ ] ( )F1max F1 qt F1σ =σ .K =49,77.1,8=89,59(MPa) σ max=570 MPa< ⇒ F2max F2 qtσ =σ .K =48,56.1,3=87,4(MPa) <[ ] ( )F2σ max=570 MPa Kết luận: Vậy bộ truyền ủược thiết kế thỏa món ủiều kiện quỏ tải. ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 43 4.6.2 Bộ truyền bỏnh răng cấp chậm 4.6.2.1 Ứng suất cho phộp Ứng suất tiếp xỳc cho phộp [σH], ứng suất uốn cho phộp [σF] ủược xỏc ủịnh theo cụng thức. [σH] = σ o Hlim.KHL. ZR .ZV .KXH / SH (4.6.2.1) [σF] = σ o Flim. KFC. KFL.YR/ SF (4.6.2.2) Với: σoHlim, σ o Flim:ứng suất tiếp xỳc cho phộp và ứng suất uốn cho phộp ứng với số chu kỡ cơ sở. Theo bảng 1 [3] với thộp 25XΓM thấm nitơ ủạt ủộ rắn HRC 56 … 63 cú: σ0Hlim1 = 23.HRCm = 23.60 = 1380 (MPa) σoFlim1 =1000 (MPa) σ0Hlim2 = 23.HRCm = 23.60 = 1380 (Mpa) σoFlim2 =1000 (MPa) KFC: Hệ số xột ủến ảnh hưởng ủặt tải. Chọn: KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều; KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ. KHL = H HOm HE N N KFL = F FOm FE N N H Fm ,m : Bậc ủường cong mỏi. H Fm = m = 6 HO FON ,N : Số chu kỳ thay ủổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xỳc, ứng suất uốn. 2,4 HO HB 2,4 7 HO1 2,4 7 HO2 N 30.H N 30.605 14,2.10 N 30.605 14,2.10 = = = = = ðối với thộp 45: FON = 4.10 6 HE FEN ,N : Số chu kỡ thay ủổi về ứng suất tương ủương. HE FEN =N =60.c.n.t∑ ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 44 Với: c, n, tΣ: Lần lượt là số lần ăn khớp trong một vũng quay, số vũng quay trong một phỳt,và tổng số giờ làm việc của cặp bỏnh răng ủang xột. 7HE1 FE1N N 60.1.1014,286.9.365.0,7.24.0,79 265,33.10= = = 7HE2 FE2N N 60.1.507,143.9.365.0,7.24.0,79 132,66.10= = = Ta thấy: HE1 H01 HE2 H02 FE2 F0 N >N N >N N >N Ta lấy HE1 H01 HE2 H02 FE2 F0 N =N N =N N =N ⇒KHL1=1; KHL2=1; KFL=1. Với: SH,SF: Hệ số an toàn khi tớnh về tiếp xỳc và uốn. Theo bảng 6.2 [2]. SH = 1,2; SF = 1,55 ; ZR = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng ủộ nhỏm mặt răng. ZV = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng vận tốc vũng. KXH = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng của kớch thước răng. YR = 1 hệ số xột ủến ảnh hưởng của ủộ nhỏm mặt lượn chõn răng. Thay vào cụng thức (4.8), (4.9) ta cú: [σH1] = [σH2] = [σH] = 1380/1,2 = 1150 (MPa) [σF1] = [σF2] = 1000/1,5 = 666,67 (MPa) * Ứng suất tiếp xỳc cho phộp khi quỏ tải: [σH1]Max =[σH2]Max =40.HRCm = 40.60 = 2400 (MPa) * Ứng suất uốn cho phộp khi quỏ tải: [σF1]Max =[σF2]Max =0,6.σch2= 0,6.950 = 570 (MPa) 4.6.2.2 Kiểm nghiệm về ủộ bền tiếp xỳc Ứng suất xuất hiện trờn mặt răng của bộ truyền phải thoả món ủiều kiện sau: [ ]2 H 2H M H H2 w 2 w2 2.T .K .(u 1) Z .Z .Z . b .u .dε + σ = ≤ σ (4.6.2.3) ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 45 Trong ủú: ZM: Hệ số kể ủến cơ tớnh vật liệu của cỏc bỏnh răng ăn khớp. Tra bảng 6.5 [2] ta cú: ZM = 274 (MPa 1/3) ZH: Hệ số kể ủến hỡnh dạng bề mặt tiếp xỳc. Tra bảng 6.12[2] ta cú: ZH = 1,66 Zε :Hệ số kể ủến sự trựng khớp của răng, ủược xỏc ủịnh thụng qua εβ , εα. εα :Hệ số trựng khớp ngang. εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z1 + 1/ Z2)]. cosβ εα = [1,88 – 3,2.(1/ 17 + 1/ 83)]. Cos16 015’37’’= 1,59. εB: Hệ số trựng khớp dọc εβ = bW.sin β /(m.π) εβ = 40.sin 16 015’37’’/ ( 3. 3,14 ) = 1,19 > 1 ⇒ ε α 1 1 Z = = =0,79 ε 1,59 KH: Hệ số tải trọng khi tớnh về tiếp xỳc. KH = KHβ.KHα.KHV (4.6.2.4) KHβ : Hệ số kể ủến sự phõn bố tải trọng khụng ủều trờn chiều rộng răng Tra bảng 6.7 [2] với ( )bd baψ =0,53ψ u+1 =0,7 ta cú: KHβ = 1,44. KHα: Hệ số kể ủến sự phõn bố khụng ủều tải trọng cho cỏc ủụi răng ủồng thời ăn khớp. - Tớnh ủường kớnh vũng lăn bỏnh nhỏ: W2w2 m 2a 2.160 d = = = 80 (mm) U +1 3+1 Vận tốc vũng: W2 2 π.d .n 3,14.80.507,143 v= = =2.12 (m/s) 60000 60000 Tra bảng 6.13[2], bộ truyền dựng cấp chớnh xỏc 9. Tra bảng 6.14[2] ta cú KHα = 1,16; KFα = 1,4. KHV : Hệ số kể ủến tải trọng ủộng xuất hiện trong vựng ăn khớp H w w1HV 2 Hβ Hα ν .b .d K =1+ 2.T .K .K ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 46 wH H 0 2 a ν =δ .g .v. u (4.6.2.5) δH: Hệ số kể ủến ảnh hưởng của cỏc sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15[2] ta cú: δH = 0,002 g0 : Hệ số kể ủến ảnh hưởng của sai lệch cỏc bước răng 1 và 2. Tra bảng 6.16 [2] ta cú: g0 = 73. H 160 ν =0,002.73.2,12. 2,77 2 ⇒ = HV 2,77.40.80 K =1+ 1,162 2.22032,25.1,07.1,16 ⇒ = HK =1,07.1,16.1,162=1,44⇒ Thay số vào cụng thức (5) ta cú: H 2 2.22032,25.1,44.(3+1) σ =274.1,7.0,77. =252,53 MPa 40.2.80 * Xỏc ủịnh chớnh xỏc ứng suất tiếp xỳc cho phộp. [σH] CX = [σH].ZV.ZR .KHX Với v = 2,12 (m/s) < 5 (m/s), chọn Zv = 1 KHX: Hệ số xột ủến ảnh hưởng của kớch thước bỏnh răng. KHX = 1 Vỡ cấp chớnh xỏc ủộng học là 9 chọn cấp chớnh xỏc về mức tiếp xỳc là 8, khi ủú cần gia cụng ủạt ủộ chớnh xỏc với ủộ nhỏm Ra = (2,5...1,25)àm. Do ủú: ZR = 0,95 [σH] CX = 1150.1.1. 0,95 = 1092,5 (MPa) Ta thấy σH < [σH] Vậy bộ truyền ủược thiết kế thoả món ủiều kiện bền tiếp xỳc. 4.6.2.3 Kiểm nghiệm về ủộ bền uốn ðể ủảm bảo ủộ bền uốn cho răng, ứng suất sinh ra tại chõn răng khụng ủược vượt quỏ một giỏ trị cho phộp. [ ]2 F ε β F1F1 F1 w w2 n 2.T .K .Y .Y .Y σ = σ b .d .m ≤ (4.6.2.6) [ ]F1 F2F2 F2 F1 σ .Y σ = σ Y ≤ (4.6.2.7) ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 47 Trong ủú: T2: Mụ men xoắn trờn trục chủ ủộng. T2 = 22032,25Nmm mn: Mụ ủun phỏp. mn = 3 bW: Chiều rộng vành răng. bw = 40mm dW1: ðường kớnh vũng lăn bỏnh chủ ủộng. dw1 = 80 mm Yε: Hệ số kể ủến sự trựng khớp của răng. ε 1 Y = =0,63 1,6 Yβ: Hệ số kể ủến ủộ nghiờng của răng. β 16,26 Y =1- =0,88 140 YF1 , YF2: Hệ số dạng răng của bỏnh 1 và 2. Tớnh ZV1 ,ZV2: 1 V1 3 3 0 Z 17 Z = = =19,21 cos β cos 16,26 .Chọn ZV1 = 20 2 V2 3 3 0 Z 83 Z = = =93,8 cos β cos 16,26 . Chọn ZV2 = 100 Tra bảng 6.18 [3] ta cú: YF1 = 3,19, YF2 = 3,68 KF: Hệ số tải trọng khi tớnh ủộ bền uốn. KF = KFα.KFβ.KFV Tra bảng 6.7 [2] ta cú KFβ =1,69 Tra bảng 6.14 [2] ta cú KFα = 1,32 2F W W1 FV 1 Fβ Fα ν .b .d K =1+ b 4ac 2.T .K .K − W F F 0 1 a .g .v. u ν = δ Tra bảng 6.15; 6.16 [1] ta cú: δF = 0,006; g0 = 56 F 160 ν =0,006.56.2,12 =4,078 4,88 ⇒ FV 4,078.40.80 K =1+ =1,13 2.22032,25.1,69.1,32 ⇒ FK =1,69.1,32.1,13=2,52⇒ Thay vào cụng thức (6), (7) ta cú: ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 48 ( ) ( )F1 2.22032,25.2,52.0,63.0,88.3,19 σ = =20,4 MPa < 666,67 MPa 40.80.3 ( ) ( )F2 20,4.3,68 σ = =23,53 MPa < 666,67 MPa 3,19 Ta thấy σF1 < [σF1]; σF2 < [σF2] Vậy bộ truyền ủược thiết kế thỏa món ủiều kiện bền uốn. 4.6.2.4 Kiểm nghiệm răng về quỏ tải Khi làm việc bỏnh răng cú thể bị quỏ tải khi mở mỏy. Vỡ vậy, cần kiểm tra quỏ tải dựa vào ứng suất tiếp xỳc cực ủại, ứng suất uốn cực ủại. Ta cú hệ số quỏ tải (6.48)[1]: qtqt T 1,8T K 1,8 T T = = = Trong ủú: T: là mụmen xoắn danh nghĩa Tqt: là mụmen xoắn quỏ tải, với hệ số Kbd =1,8. + ðể trỏnh biến dạng dư hoặc gẫy răng bỏnh răng, ứng suất tiếp xỳc cực ủại σHMax khụng vượt quỏ một giỏ trị cho phộp. Nghĩa là: σH Max = σH . qtK ≤ [σH]Max (4.6.2.8) [ ] ( )Hmax H max252,53. 1,8 338,8(MPa) 2400 MPa⇔σ = = < σ = + ðồng thời ủể ủề phũng biến dạng dư hoặc phỏ hỏng tĩnh mặt lượn chõn răng thỡ: [ ]Fmax F1 qt F maxσ =σ .K σ≤ ⇒ [ ] ( )F1max F1 qt F1σ =σ .K =20,4.1,8=36,72(MPa) σ max=570 MPa< ⇒ F2max F2 qtσ =σ .K =23,53.1,8=42,35(MPa) <[ ] ( )F2σ max=570 MPa Kết luận: Vậy bộ truyền ủược thiết kế thỏa món ủiều kiện quỏ tải. a. Chọn vật liệu. Trục là bộ phận quan trọng trong hộp giảm tốc cú tỏc dụng truyền chuyển ủộng quay giữa cỏc bỏnh răng ăn khớp, ủồng thời trục cũn tiếp nhận cả momen uốn và momen xoắn Do những yờu cầu và ủặc ủiểm trờn nờn ngoài thiết kế ủạt ủộ chớnh xỏchỡnh học cao, trục cũn phải ủảm bảo ủộ cứng vững , ủộ bền mỏi, ủộ ổn ủịnh dao ủộng… Từ ủú ta dựng thộp 45 cú : σb = 600 Mpa ; [τ ] = ( 15 ữ 30 ) (Mpa) ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 49 b. Chọn chiều nghiờng hợp lý Fa2 Fa1 Fr2 Fr1 Fa4 Fa3 Fr4 Fr3 Ft2 Ft1 Ft4 Ft3 4.7. Tớnh toỏn kiểm nghiệm trục hộp giảm tốc 4.7.1. Trục III a. Tớnh sơ bộ ủường kớnh trục. Tớnh sơ bộ ủường kớnh trục III. - ðường kớnh trục ủược xỏc ủịnh chỉ bằng momen xoắn theo cụng thức: k 3 k T d 0,2.[ ] ≥ τ (mm) (4.7.1) Trong ủú: T- Momen xoắn Trờn trục cụng tỏc của hộp giảm tốc tiờu chuẩn : T=1000.103 (Nmm) [ ]τ - Ứng suất xoắn cho phộp, với thộp 45 [ ]τ = 12-20 (Mpa) Chọn: [ ]τ =15 Mpa 3 k 33 k T 1000.10 d 69,33 0,2.[ ] 0,2.15 ≥ = = τ ðề ỏn kỹ thuật
 Thiết kế trạm dẫn ủộng vớt tải SVTK: GVHD: 50 Ta nờn chọn: Sb3d 70(mm)= b. Khoảng cỏch giữa cỏc gối ủỡ. - Từ sơ ủồ ta cú. 47,72 93,86 c. Xỏc ủịnh ủường kớnh và chiều dài cỏc ủoạn trục : Trờn trục III gồm 2 chi tiết quay là bỏnh răng Z4 và khớp nối + Lực tỏc dụng lờn trục bao gồm : 62.T 2.104F 7529,4(N) t4 d 265,625 w4 = = = 0tg tg(20 )twF F . 7529,4. 2854,66(N)0r4 t4 cos cos(16,26 ) α = = =