NG UY N THAN H T NG H CK2

N CHI TIT MY
THIT K H THNG DN NG BNG TI
S ố liệu cho tr ớc :
1.Lực kéo băng tải F = 6800 N
2.Vận tốc băng tải v = 0,8 m/s
3.Đờng kính tang D = 350 mm
4.Thời gian phục vụ L
h
= 18000 h
5.Số ca làm việc 2
6.Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài 30
0
7.Đặc tính làm việc : êm .
T
mm
= 1,4 T
1
T
2
= 0,7 T
1

t
1
= 4 h
t
2
= 4 h
t

+
ct
P
: công suất trên trục máy công tác, đợc xác định bởi:
)(
1000
.
kW
vF
P
ct
=
+ F = 6800N : Lực kéo băng tải
+ v = 0,8 m/s : Vận tốc băng tải
Vậy:
)(44,5
1000
8,0.6800
1000
.
kW
vF
P
ct
===
+
21

22
oldbrolk


=
= 1.0,993
2
.0,97
2
.0,96.0,98 =0,873
+ : Hệ số do ảnh hởng của tải trọng thay đổi, đợc tính theo công thức:

=








=
k
i
ck
ii
t
t
T
T
1
2
1









+








=
ckck
t
t
T
T
t
t
T
T

= 0,8631
Công suất trên trục của động cơ điện là:

u
: tỷ số truyền của bộ truyền đai dẹt.
Chọn
14=
h
u
;
24,2=
d
u
Suy ra:
36,3125,214.
=ì==
dhc
uuu
+
:
.60000
D
v
n
ct

=
số vòng quay của trục công tác.
+ v = 0,8m/s: vận tốc băng tải
+ D = 350mm: đờng kính tang quay
Suy ra:
67,43
350.

dn
K

Trong đó:
:4,1
1
==
T
T
K
mm
hệ số quá tải.
Từ kết quả tính đợc:
+
yc
P
= 5,38 kW
+
sb
n
= 1369,49 v/ph
Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A112M4Y3. Động cơ này có các thông số
kỹ thuật sau:
II. Phân phối tỷ số truyền
1) Phân phối tỷ số truyền:
Từ công thức:
dhc
uuu .
=
Trong đó:

n
= 1425 (v/ph)

cos
= 0,85
% = 85,5
dn
k
T
T
= 2,0 > K = 1,4
truc
d
= 32 (mm) (Bảng P1.7)
Khối lợng = 56 (kg)
NG UY N THAN H T NG H CK2

Suy ra:
57,14
24,2
63,32
===
d
c
h
u
u
u
Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với:
+ Cấp nhanh : tỷ số truyền u

.
21
===
uu
u
u
c
d
2) Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc:
Tốc độ quay của trục động cơ:
n
dc
= 1425 (vòng/phút)
Tốc độ quay của trục I (trục gắn bánh đai với HGT):
16,636
24,2
1425
1
===
d
dc
u
n
n
(v/ph)
Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh răng trung gian):
78,154
11,4
16,636
1

β
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc III:
)(73,4
993,0.1
7,4
.
1
3
kW
P
P
ol
k
td
===
ηη
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc II:

)(91,4
993,0.97,0
73,4
.
1
3
2
kW
P
P
olbr
===

′
ηη
2) M«men:
− M«men t¸c dông lªn trôc I:
)(76561
16,636
10,5.10.55,9
6
1
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc II:
)(302949
78,154
91,4.10.55,9
6
2
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc III:
)(1036045
6,43
73,4.10.55,9
6
3
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc ®éng c¬:
)(36324
1425
42,5.10.55,9
6
NmmT

dẻo, ít bị ảnh hỏng của độ ẩm và nhiệt độ, đợc dùng khá phổ biến.
2) Xác định các thông số của bộ truyền đai dẹt :
Ta đã chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là :
24,2=
d
u
.
Trong phần chọn động cơ, ta đã tính đợc mômen xoắn trên trục động cơ là
:
36324=
ct
T
(Nmm)
Chọn đờng kính bánh nhỏ d
1
(là bánh dẫn) theo công thức thực nghiệm:
0,2122,17236324)4,62,5()4,62,5(
3
3
1
ữ=ữ=ữ=
ct
Td
(mm)
Chọn theo tiêu chuẩn d
1
= 180 mm.
Đờng kính bánh đai lớn:
27,407
)01,01(

400
1801425)01,01(
)1(
2
11
2
=
ìì
=
ìì
=

d
dn
n

(mm)
Sai lệch so với vận tốc tính toán là : 0,21% vẫn nằm trong phạm vi cho phép
(3 ~ 4%)
Xác định khoảng cách trục theo công thức :
1160)400180(2)(2
21
=+ì=+ì dda
(mm)
Chiều dài của đai tính theo khoảng cách trục:
Trang

8
NG UY N THAN H T NG H CK2


l
thêm 150 mm nữa.
l
=3391 (mm)
Tính vận tốc của đai :
( )
phvg
nd
v
dc
d
42,13
60000
142518014,3
60000
1
=
ìì
=
ìì
=

.
Ta tính lại khoảng cách trục:
)(10,1235
4
)110824802480(
110
2
)180400(

+ì
=
ì+
=



Tính góc ôm
1
trên bánh đai nhỏ:
00
12
1
1509405169
10,1235
57)180400(
180
57)(
180 >

=
ì
=
ì
=
a
dd

3) Xác định tiết diện đai :
Diện tích tiết diện đai dẹt đợc tính toán từ chỉ tiêu về khả năng kéo của

=
ì
=
ì
=
v
p
F
t
(N)
Trang

9
NG UY N THAN H T NG H CK2

Chiều dày đai

chọn theo tỉ số
1
d

sao cho tỉ số này không vựơt quá
một trị số cho phép
max
1








Tra bảng 4.1 ta xác định loại đai cần dùng là loại có 3 lớp và có lớp
lót.Khoảng chiều rộng đai là 20112 .
Tính ứng suất có ích cho phép theo công thức :
[ ] [ ]
0
0
CCC
vFF
ììì=


[ ]
0
F

: ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm với bộ
truyền đai có d
1
=d
2
,
0
180=

, bộ truyền đặt nằm ngang, v =10 m/s, tải trọng
tĩnh.
[ ]
121

C

hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm
1

trên bánh nhỏ đến khả năng
kéo của đai :
97,0)9405169180(003,01)180(003,01
0
1
=

ì=ì=


C

C
v
hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên vành
đai:
97,0)142,1301,0(04,01)101,0(1
22
=ìì=ì= vkC
vv
Trang

10
NG UY N THAN H T NG H CK2


=
ìììì
ì
=
ì
ì
=


Chọn theo tiêu chuẩn lấy b= 50 mm. Tra bảng 21.17 ta đợc B = 63 mm.
Diện tích tiết diện đai :
( )
2
2255,450 mmbA =ì=ì=


4) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Với
MPa8,1
0
=

ta tính đợc lực căng ban đầu :
)(405505,48,1
00
NbF =ìì=ìì=

Lực tác dụng lên trục
)(82,806)9405169sin(4052)2/sin(2
0

192ữ240
2) Xác định ứng suất cho phép:
Với vật liệu đã chọn nh trên, ta chọn độ rắn HB
1
= 245, HB
2
= 230.
ứ ng suất tiếp xúc cho phép:
Sử dụng công thức (6.5) và (6.7), ta tính đợc N
HO
và N
HE
:
64,24,2
2
10.97,13230.3030
2
=== HBN
HO
633
3
max
11
3
max
2
10.25,112
8
4
.7,0


ii
i
iii
i
HE
tt
T
T
tunctn
T
T
cN
Vì N
HE2
> N
HO2
nên K
HL2
= 1.
Suy ra N
HE1
>N
HO1
nên K
HL1
= 1
Theo bảng 6.2, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180 350 :
702
lim

=+=+=

Tính toán sơ bộ lấy Z
R
Z
v
K
xH
= 1. Từ công thức (6.1a), ứng suất tiếp xúc
cho phép đợc xác định :
[ ]
HL
H
o
H
H
K
S
.
lim








=





=

[ ]
)(82,4811.
1,1
530
2
MPa
H
=






=

Vì bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ứng
suất tiếp xúc cho phép là giá trị trung bình của 2 giá trị trên. Vậy :
[ ]
[ ] [ ]
[ ]
min
21
.25,146,495
2

.7,0
8
4
.118000.55,3/78,154.1.60
/ /.6060
2
=






+=








=








[ ] [ ]
)(82,481
2
MPa
HH
==


ứ ng suất uốn cho phép:
Khi tính sơ bộ lấy Y
R
Y
S
K
xF
= 1 , ứng suất uốn cho phép
[ ]
F

đợc xác định
theo công thức (6.2a):
[ ]
FLFC
F
o
F
F
KK
S
.

FC
: Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải. Vì bộ truyền quay một chiều
nên K
FC
= 1.
Ta có:
+ N
FO
= 4.10
6
(đối với tất cả các loại thép khi thử uốn)
666
6
max
11
max
2
10.42,93
8
4
.7,0
8
4
.1.18000.11,4/16,636.60
/ /.6060
=





T
tunctn
T
T
cN
F
+ (ở đây, m
F
= 6 vì HB 350, bánh răng có mặt lợn chân răng đợc
mài)
Vì N
FE2
> N
FO
nên K
FL2
= 1.
Tơng tự:
66
211
10.94,38310.42,93.11,4. ===
FEFE
NuN
N
FE1
> N
FO
nên K
FL1
= 1.



ứ ng suất cho phép khi quá tải:
Theo công thức (6.13), ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là:
[ ]
max
H

= 2,8
ch

Suy ra:
[ ]
[ ]
1 1
max
2 2
max
2,8. 2,8.580 1624
2,8. 2,8.450 1260
H ch
H ch
MPa
MPa= = =
= = =
[ ]
max

NG UY N THAN H T NG H CK2

3) Tính sơ bộ đ ờng kính các bánh răng để đảm bảo điều kiện bôi trơn:
Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng (cấp nhanh) :
Momen xoắn trên 1 cặp bánh răng phân đôi :
5,38280
2
76561
1
==T
Theo công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục a
w1
là:
[ ]
1 1
3
1 1 1
2
1 1 1
( 1)
H
w a
H ba
T K
a K u
u


= +
Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: K

1 1 1
38280,5.1,047
( 1) 43.(4,11 1) 141,107( )
495,46 .4,11.0,15
H
w a
H ba
T K
a K u mm
u


= + = + =
Lấy tròn khoảng cách trục là 145 mm.
Đờng kính vòng lăn:
1
11
1
12 11
2
2.145
56,75( )
1 4,11 1
4,11. 233,24( )
w
w
w w
a
d mm
u

= +

Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: K
a2
= 49,5 (MPa
1/3
).
Trang

16
NG UY N THAN H T NG H CK2

Giá trị của
2ba

= 0,3ữ0,5 (bảng 6.6), ta chọn
ba2
= 0,5
Từ đó suy ra:

2 2 2
0,5. .( 1) 0,5.0,5.(3,55 1) 1,1375
bd ba
u

= + = + =
Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 7, HB < 350, tra đợc K
H

2

2.205
90,11( )
1 3,55 1
3,55. 319,89( )
w
w
w w
a
d mm
u
d d mm
= = =
+ +
= =
Kiểm nghiệm về điều kiện về bôi trơn :
22
12
319,89
1,3715 1,3
233,24
w
w
d
d
= = >

Để đảm bảo bôi trơn, ta thay đổi khoảng cách trục của cả 2 bộ truyền, cụ thể:
1
2
150( )

4) Tính toán cấp nhanh:
a) Xác định các thông số ăn khớp:
Module m đợc xác định theo công thức (6.17):
m
1
= (0,01ữ 0,02)a
w1
= (0,01ữ0,02)150 = 1,50ữ3,00 mm
Tra bảng 6.8, chọn module pháp là module tiêu chuẩn : m = 2 mm.
Chọn sơ bộ
0
35=

, theo (6.31) tính đợc số răng:
Trang

17
NG UY N THAN H T NG H CK2

1
2 cos
2.150.0,8192
24,047
( 1) 2(4,11 1)
w
a
z
m u

= = =

Tỉ số truyền thực : u
m
= 98/24 = 4,08
b) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33):
[ ]
H
ww
H
HMH
dub
uKT
ZZZ



+
=
2
11
11
)1(2
Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ :
1
1
1
2
2.150
58,71( )
1 4,11 1

= = = =
Theo (6.34):
2.cos
2.cos 33,145
1,499
sin 2 sin(2.24,1096)
b
H
tw
Z


= = =
+

Z
: hệ số trùng khớp của răng.
Với:
.sin /( . ) . .sin /( . ) 0,15.150.sin 35,580 /(3,14.2) 2,085 1
w ba w
b m a m


= = = = >
.
Trang

18
NG UY N THAN H T NG H CK2


= 0,383 và sơ đồ
3, ta đợc K
H

= 1,047
+ Vận tốc vòng:
1 1
3,14.58,71.636,16
1,95( / )
60000 60000
d n
v m s


= = =
+ Với v = 1,95 (m/s), tra bảng 6.13, chọn cấp chính xác 9.
+ K
H

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.14 với v = 1,95 m/s, CCX 9 : K
H


= 1,13
+ K
Hv
: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về tiếp xúc :
Tra bảng 6.15

= = =
= + = + =
= = =
Thay các kết quả trên vào công thức kiểm nghiệm ta đợc:
1
2
1
2
2 ( 1)
2.38280,5.1,18.(4,08 1)
274.1,499.0,847 418,97( )
0,15.150.4,08.58,71
H m
H M H
w m w
T K u
Z Z Z
b u d
MPa


+
=
+
= =
Theo (6.1) v = 1,95 m/s , Z
v
= 1 , cấp chính xác động học là 9 ,chọn cấp
chính xác về mức tiếp xúc là 8 , cần gia công đạt độ nhám R
a

ì
1
ì
0,95
ì
1
=470,69 MPa.
Nh vậy
H
< [
H
]. Bộ truyền cấp nhanh vừa thiết kế đảm bảo về độ bền tiếp
xúc.
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không đợc vợt
quá một giá trị cho phép. Theo công thức (6.43) và (6.44):
Trong đó:
+ T
1
=
38280,5
(Nmm)
+ m = 2 (mm)
+ b
w
: chiều rộng vành răng, theo tính toán ở trên, b
w
= 22,5 (mm)
+ d
w1

v
v
z z
z z


= = =
= = =
Y
F1
và Y
F2
là hệ số dạng răng, tra theo bảng 6.18, ta có Y
F1
= 3,62 và Y
F2
=
3,60.
+ K
F
: hệ số tải trọng khi tính về uốn:
FvFFF
KKKK

=
Trang

20
[ ]
[ ]

+ K
F

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về uốn. Tra theo bảng 6.7, với
bd
= 0,383 và sơ đồ
3, ta đợc K
F

= 1,10
+ K
F

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
khi tính về uốn. Tra bảng 6.14 với v = 1,95 m/s, CCX 9 : K
F


= 1,37
+ K
Fv
: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về uốn :
Tra bảng 6.15
006,0=
F

, tra bảng 6.16
73=

1 1
1
1
2
2.38280,5.1,596.0,717.0, 746.3,62
58,71.22,5.2
89,55( )
F F
F
T K Y Y Y
d b m
MPa
= =
=
Tính
2F

theo công thức:
1
21
2
F
FF
F
Y
Y


1 1
2 1
. . . 252.1,013.1.1 255,276
. . . 236,57.1,013.1.1 239,65
89,55 255,276
89,06 239,65
F F S R xF
F F S R xF
F F
F F
Y Y K
Y Y K

= = =
= = =
= < =
= < =
Vậy bộ truyền cấp nhanh vừa thiết kế đảm bảo về độ bền uốn.
d) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo (6.48) với
4,1
max
==
T
T
K
qt

max
89,06.1, 4 124,68 360
F F qt F
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
− VËy bé truyÒn ®¶m b¶o kh«ng bÞ qu¸ t¶i.
Trang

22
NG UY N THAN H T NG H CK2

e) Các thông số và kích th ớc cơ bản của bộ truyền:
Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2
Khoảng cách trục a
w1
a
w
150 mm
Môđun pháp ,m m 2 mm
Chiều rộng , b
w
b
w
22,5mm
Tỉ số truyền , u u
m
4,08
Số răng z
1

NG UY N THAN H T NG H CK2

5) Tính toán cấp chậm
a) Xác định các thông số ăn khớp:
Module m đợc xác định theo công thức (6.17):
m
1
= (0,01ữ 0,02).a
w2
= (0,01ữ0,02)200 = 2,00ữ4,00 mm
Tra bảng 6.8, chọn module tiêu chuẩn : m = 3 mm.
Theo (6.31) tính đợc số răng:
2
1
2
2
2.200
29,30
( 1) 3(3,55 1)
w
a
z
m u
= = =
+ +
Lấy z
1
= 29 (răng).
z
2

2 3 2
w
a
z z
y
m
+ +
= = =
Theo (6.23) :
1 2
1000 1000 1000.0,67
5,08
29 103
y
t
y y
k
z z z
= = = =
+ +
Do đó theo bảng 6.10a tra đợc k
x
=0,197 , do đó theo (6.24) hệ số giảm đỉnh
răng
0,197 132
0,026
1000 1000
x t
k z
y

và hệ số dịch chỉnh bánh răng 2:
x
2
=x
t
x
1
=0,696 0,075 = 0,536
Theo (6.27) góc ăn khớp
Trang

24
NG UY N THAN H T NG H CK2 0
2
. .cos
(29 103).3.cos 20
cos 0,93
2. 2.200
t
tw
w
z m
a


+
= = =

+ Z
M
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Với bánh
răng bằng thép, Z
M
= 274 (MPa
1/3
) (theo bảng 6.5)
+ Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo (6.35) :
Theo (6.34):
2.cos
2
1,71
sin 2 sin(2.21,565)
b
H
tw
Z


= = =
+

Z
: hệ số trùng khớp của răng.
Với bánh răng thẳng , dùng công thức (6.36a)
[ ]
(4 )

= = =
+ +
+
HVHHH
KKKK

=
+
H
K
: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
+

H
K
: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc. Tra theo bảng 6.7, với
bd
= 1,1375 và sơ
đồ 7, ta đợc K
H

= 1,037
Trang

25