ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG
XÍCH TẢI
Phương án số: 1

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1.
2.
3.
4.
5.

Động cơ điện
Bộ truyền đai thang
Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục
Nối trục đàn hồi
Bộ công tác của xích tải

Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên xích tải: F = 7500N
Vận tốc xích tải: v = 1,3 m/s
Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 9
Bước xích tải: p = 110 mm
Thời gian phục vụ: L = 8 năm
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ
(1 năm làm việc 300 ngày, 1ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải:
T1 = T

trong các phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí
nói riêng và công nghiệp nói chung. Trong môi trường công nghiệp hiện đại
ngày nay, việc thiết kế hệ thống dẫn động xích tải sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp
ứng độ bền là hết sức quan trọng.
Đồ án được thực hiện trong 15 tuần, gồm 3 thành viên: Nguyễn Hà Phúc
Bảo; Lê Nguyễn Công Danh; Nguyễn Hữu Sinh với nhiệm vụ được phân đều
cho cả nhóm. Để hoàn thành đồ án này, nhóm đã thực hiện nhiều buổi hợp
nhóm, trao đổi,... bên cạnh đó phải kể đến những ý kiến đóng góp quý báu của
các bạn trong lớp, đặc biệt là sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy Nguyễn Danh Sơn.
Qua đây, nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Danh Sơn, các bạn
trong lớp, đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.
Do thời gian có hạn nên Đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong thầy và các bạn thông cảm và đóng góp thêm ý kiến để đồ án môn học
của nhóm được hoàn thiện tốt hơn. Chân thành cảm ơn!

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

2


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ NHÓM 9
Nhiệm
Thành viên vụ

Thuyết minh


trục
- Kiểm nghiệm trục về độ bền.
- Tính toán nối trục đàn hồi.
- Các chi tiết phụ.

Nhóm sinh viên thực hiện:

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

3


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................


GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

6


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1.
2.
3.
4.
5.

Động cơ điện
Bộ truyền hở (đai)
Bộ truyền kín (bánh răng trụ)
Khớp nối
Bộ công tác của xích tải

I.1 Động cơ điện:
Động cơ điện (1) là thiết bị cung cấp momen cho hệ thống dẫn động hoạt
động, chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc thiết bị công nghệ là giai
đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Muốn chọn đúng động cơ
cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến

lưới điện bap ha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm là: Hiệu suất và hệ
số công suất thấp, không điều chỉnh được vận tốc.
Chọn loại động cơ: Nhờ có ưu điểm cơ bản, dễ dàng tìm kiếm trên thị trường,
động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch được sử dụng rất phổ
biến trong các ngành công nghiệp, nên ta chọn loại động cơ này.
I.2 Bộ truyền đai:
Công dụng:
- Truyền động đai (2) được dung để truyền động giữa các trục xa nhau, đai
được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu F0 trên bánh dẫn và bánh bị dẫn.
Phân loại:
- Theo tiết diện ngang dây đai phân ra: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai
tròn, ngoài ra còn có đai răng và đai lục giác.
Ưu điểm và nhược điểm chung:
- Ưu điểm:
+ Làm việc êm và không gây tiếng ồn nhờ độ dẻo dai và có thể truyền
động với vận tốc lớn.
+ Giúp cơ cấu không có dao động lớn sinh ra khi thay đổi tải trọng.
+ Đề phòng sự quá tải của động cơ nhờ sự trượt trơn của đai.
+ Kết cấu và vận hành đơn giản, giá thành rẻ.
- Nhược điểm:
+ Kích thước bộ truyền lớn.
+ Tỉ số truyền làm việc thay đổi do trượt đai.
+ Tải trọng tác dụng lên trục và ổ đỡ lớn.
Chọn loại đai:
Do yêu cầu làm việc ở tốc độ cao, hệ số truyền momen lớn, cần ma sát lớn,
giá thành rẻ, dễ tìm kiếm. Đai thang có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai
mặt bên tiếp xúc với các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai, do đó hệ số
ma sát giữa đai và bánh đai lớn, cho phép làm việc với tải trọng lớn nên ta chọn
đai thang để sử dụng.
GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

Nhược điểm: Khả năng chịu tải trọng của cấp nhanh chưa dùng hết; khó bố
trí kết cấu chung; khó bôi trơn bộ phận ổ ở giữa hộp; khoảng cách giữa các gối
đỡ trục trung gian lớn do đó phải tăng đường kính trục.
I.4 Khớp nối đàn hồi:
Khớp nối đàn hồi (4) làm nhiệm vụ truyền chuyển động giữa hai trục, nối
các trục ngắn thành một trục dài, khớp nối còn có tác dụng đóng mở các cơ cấu
(ly hợp), ngăn ngừa quá tải, giảm tải trọng động, bù sai lệch của các trục.
Tỷ số truyền qua các khớp nối bằng 1.
I.5 Bộ công tác của xích tải:
Bộ công tác xích tải (5) là thiết bị thường được sử dụng trong các băng
chuyền dùng để vận chuyển vật liệu từ nơi này sang nơi khác, được nối với
HGT qua các khớp nối đàn hồi.
I.6 Nguyên lí hoạt động của sơ đồ hệ thống truyền động:
Khi động cơ (1) quay truyền động qua bộ truyền hở đai (2) tới bộ truyền
kín (3) (bánh răng cấp nhanh tới bánh răng cấp chậm) ra khớp nối (4) ra trục
công tác làm cho xích tải (5) chuyển động.
GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

9


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG
CƠ VÀ TỈ SỐ TRUYỀN
II.1/ Công suất cần thiết:
Công suất ứng với tải lớn nhất: P = = = 9,75 (kW)
Công suất tương đương:

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

10


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

uc là tỉ số truyền bánh răng cắp chậm.
Tra bảng 3.1, trang 43. Chọn:
un = 3,83
uc = 2,61
II.5/ Công suất trên các trục:
- Công suất động cơ của trục I (trục dẫn) là:
P1 = P.ηđ.ηol = 11.0,95.0,99 = 10,3455 (kW)
- Công suất động cơ của trục II là:
P2 = P1.ηol.ηbr = 10,3455.0,99.0,96 = 9,8323 (kW)
- Công suất động cơ của trục III là:
P3 = P2.ηol.ηbr = 9,8323.0,99.0,96 = 9,3446 (kW)
- Công suất động cơ trên trục công tác là:
P4 = P3.ηol.ηk = 9,3446.0,99.1 = 9,2512 (kW)
II.6/ Tốc độ quay trên các trục:
- Tốc độ quay trên trục I là: n1 = = = 931,75 (vòng/phút)
- Tốc độ quay trên trục II là: n2 = = = 243,28 (vòng/phút)
- Tốc độ quay trên trục III là: n3 = = = 93,21 (vòng/phút)

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

11


Tỉ số truyền u

II
3,83

III
2,61

Công tác
2,61

Số vòng quay n
(vòng/phút)

2935

931,75

243,28

93,21

93,21

Công suất P
(kW)

11


III.1/ Chọn loại đai
Thiết kế bộ truyền đai cần xác định loại đai, kích thước đai và bánh đai,
khoảng cách trục A, chiều dài L và lực tác dụng lên trục.
Do công suất động cơ Pct = 11 kW và uđ = 3,15 < 10 và yêu cầu làm việc
êm nên ta có thể chọn đai hình thang.
Ta nên chọn loại đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm
việc êm nên ta có thể chọn đai hình thang.
Ta nên chọn loại đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm
việc trong môi trường ẩm ướt (vải cao su ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ
ẩm) lại có sức bền và độ đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền
động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ.
Dựa vào công suất Pct=11 kW và só vòng quay n1 = 2935 (vòng/phút)
Tra theo bảng 4.13 [1] trang 59 ta chọn đai thang loại A, được làm từ vật
liệu vải cao su.

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

13


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Các thông số đai hình thang thường loại A:
Tên gọi
Kí hiệu
Chiều rộng lớp trung hòa
bt
Chiều rộng mặt bên

d2 =

ud .d1
1− ε

trong đó:

ud là hệ số bộ truyền đai;
ε là hệ số trượt của bộ truyền đai thang lấy ε = 0,01
3,15.125
d2 =
= 397, 73(mm)
1
−
0,
01

Chọn d2 = 400 mm

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

14

Giá trị
11
13
8
2,8
81
100-200

d
2
Ta chọn a = 380 mm (
)

III.4/ Tính chiều dài sơ bộ theo khoảng cách trục a:
Theo công thức 4.4[1] trang 54:
π.(d1 + d 2 ) (d 2 − d1 ) 2
L = 2a +
+
2
4a
π.(125 + 400) (400 − 125) 2
= 2.380 +
+
= 1634( mm)
2
4380
Theo tiêu chuẩn chọn: L = 2000 mm
Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s:
Theo công thức 4.15 [1] trang 60:
i=

v 19, 21.103
=
= 9,61 < 10
L
2000
thỏa điều kiện.


GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

15


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Khoảng cách nhỏ nhất mắc đai:
amin = a – 0,015L = 575 – 0,015.2000 = 545 (mm)
Khoảng cách lớn nhất để tạo lực căng:
amax = a + 0,03L = 575 + 0,03.2000 = 635 (mm)
III.6/ Kiểm nghiệm góc ôm:
(d − d ).57
(400 − 125).57
α = 180 − 2 1
= 180 −
= 153o
a
575
α > 150o (thỏa mãn)
Vì α > 150o thỏa mãn điều kiện không trượt trơn (đối với đai vải cao su).
III.7/ Xác định số đai cần thiết:
Số dây đai được xác định theo điều kiện tránh xảy ra trượt trơn giữa 2 đai
và bánh đai.
Số dây đai được xác định theo công thức 4.16[1] trang 60:

z=


3, 08.0,9325.1.1,14.0,9

 Chọn z = 5.
GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

16


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

III.8/ Định kích thước chủ yếu của bánh đai:
- Chiều rộng bánh đai:
Theo công thức 4.17[1] trang 63: B = (z – 1).t + 2e
Với t & e tra bảng 4.21 [1] trang 63
t = 15 mm
e = 10 mm
ho = 3,3 mm
Thay số vào ta được: B = (5 – 1).15 + 2.10 = 80 (mm)
- Đường kính ngoài bánh đai nhỏ:
Theo công thức 4.18 [1] trang 63: da = d + 2ho
+ Với bánh dẫn: da1 = d1 + 2ho = 125 + 2.3,3 = 131,6 (mm)
+ Với bánh bị dẫn: da2 = d2 + 2ho = 400 + 2.3,3 = 406,6 (mm)
III.9/ Lực căng ban đầu:
Theo công thức 4.19[1] trang 63:

F0 =

780.Pdc .kd

Chiều rộng bánh đai
80 mm
Sai số
2 đai
Chiều dài đai
2000 mm
Khoảng cách trục
575 mm
Góc ôm
153o
Lực tác dụng lên trục
1541 N

GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

17


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
IV.1/ Tính toán cấp chậm
1.1/ Chọn vật liệu:
- Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, chịu công suất nhỏ
(Pdc=11kW), chỉ cần chọn vật liệu nhóm I. Vì nhóm I có độ rắn HB
).Z R .ZV .K xH .K HL
SH

σ o Flim
[σ F ] = (
).YR .YS .K xF .K FC .K FL
SF
Trong tính toán sơ bộ ta nên chọn Z R.ZV.KXH = 1 & YR.YS.KxF = 1 do đó chỉ
còn:

σ o H lim
[σ H ] = (
).K HL
SH
σ o Flim
[σ F ] = (
).K FC .K FL
SF
- Với σoHlim, σoFlim lần lượt là ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho
phép ứng với chu kì cơ sở (tra bảng 6.2 [1] trang 94).
Ta được:
o
σ Hlim = 2HB + 70 = 2.260 + 70 = 590
o
σ Flim = 1,8HB = 1,8.260 = 468 (với bánh chủ động)
GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

18



) .ni .ti
Tmax

Với:
c là số lần ăn khớp của răng trong 1 vòng. Ở đây c = 1
n là số vòng quay của bánh răng trong 1 phút, ncđ = 243,28, nbđ = 93,21
Ti: momen xoắn.
L = 8 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 8 giờ.
Nên tổng số thời gian làm việc: t = 8.300.2.8 = 38400 (giờ)
Suy ra với bánh chủ động:
60
12
12
+ 0,53. + 0.33. ) = 412540600, 3
84
84
84
60
12
12
= 60.1.243, 28.38400.(16. + 0,56. + 0.36. ) = 401678899, 6
84
84
84

N HE = 60.1.243, 28.38400.(13.
N FE

Vì NHEcđ > NHOcđ và NFEcđ > NFOcđ nên KHLcđ = KFLcđ = 1
Suy ra với bánh chủ động:

84
60
12
12
= 60.1.93, 21.38400.(16. + 0,56. + 0.36. ) = 153898759, 6
84
84
84

N HE = 60.1.93, 21.38400.(13.
N FE

Vì NHEbđ > NHObđ & NFEbđ > NFObđ nên KHLbđ = KFLbđ = 1
Suy ra với bánh bị động:
570
= 518, 2 Mpa
1,1
450
[σ F ]bd =
= 257,1Mpa( N / mm 2 )
1, 75
[σ H ]bd =

Vậy:
[σ H ]cd + [σ H ]bd 536, 4 + 518, 2
=
= 527,3Mpa
2
2
[σ H ] ≤ 1, 25[σ H ]bd = 647, 75

Theo tiêu chuẩn chọn m = 3 (bảng 6.8 [1] trang 99).
GVHD: NGUYỄN DANH SƠN

20


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

1.5/ Số răng của bánh răng:
Do bánh răng thẳng nên góc β = 0
Theo công thức: 6.31[1] trang 103:
z1 =

2.aw .cos β 2.225.cos 0
=
= 41,55
m.(u + 1)
3.(2, 61 + 1)

Ta chọn số răng của bánh dẫn là 40 răng.
Suy ra số răng bánh bị dẫn: z2 = u.z1 = 2, 61.40 = 104, 4
Chọn z2 = 104 răng.
Tỉ số truyền sau khi chọn răng:
Sai số tỉ số truyền:
∆u =

ut =


m
3
= 40.
= 120mm
cos β
cos 0
m
3
d 2 = z2 .
= 104.
= 312mm
cos β
cos 0
d1 = z1.

- Đường kính lăn:
2.aw 2.225
=
= 125mm
u + 1 2, 6 + 1
= d w1.u = 125.2, 6 = 325mm

d w1 =
d w2

- Đường kính đỉnh răng:
d a1 = d w1 + 2m = 125 + 2.3 = 131mm
d a 2 = d w2 + 2m = 325 + 2.3 = 331mm

- Đường kính vòng chân răng:

- ZH: Hệ số xét đến ảnh hưởng của hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Z H = 2.cos β b / sin 2α tw

theo (6.34 [1] trang 105)

Vì răng thẳng nên cosβb = 1.
(α1=αtw=25,60 vì bánh răng không dịch chỉnh).


Z H = 2.1/ sin 2.25, 6 = 1, 6

- Zε: Hệ số xét đến sự trùng khớp răng.
Theo 6.37 [1] trang 105:

εβ =

bw .sin β
=0
m.π

Zε =

Theo 6.36a [1] trang 105:
Áp dụng 6.38b [1] trang 105:

4 − εα
3

ε α = [1,88 − 3, 2(1 / z1 + 1/ z2 )].cos β = [1,88 − 3, 2(1 / 40 + 1/ 104)].1 = 1, 77


225
= 6, 48m / s
2, 6

22


ĐỀ 3: PHƯƠNG ÁN 1

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

K Hv = 1 +



6, 48.67,5.125
= 1, 06
2.385968, 7.1, 05.1,13

K H = 1, 05.1,13.1, 06 = 1, 26



2
Vậy: σ H = 274.1, 6.0,9. 2.385968, 7.1, 26.(2, 6 + 1) / (67,5.2, 6.125 ) = 445,9 Mpa

σH ≤ [σH]bđ = 518,2 Mpa nên độ bền tiếp xúc được thỏa mãn.
1.9/ Tính toán kiểm tra giá trị ứng suất uốn:
Công thức 6.43 & 6.44 [1] trang 108:
σ Fcd = 2.T1 .K F .Yε .Yβ .YF1 / (bw .d w1.m) ≤ [σ F ]cd

2

- K F β là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng, tra bảng 6.7 [1] trang 98 với sơ đồ 4 ta có K F β = 1,12.
- K Fα là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng
thời ăn khớp khi tính về uốn (tra bảng 6.14[1] trang 107) chọn K Fα = 1,37.
- K Fv là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về uốn (theo công thức 6.46 [1] trang 109)

vF = δ F .g 0 .v.

K Fv = 1 +

vF .bw .d w1
2.T1.K F β .K Fα

aw
u

Với:
(tra bảng 6.15 & 6.16 [1] trang 107 chọn δF=0,016; g0=73)
vF = 0, 016.73.1,59.


K Fv = 1 +


225
= 17, 28
2, 6

[σ H ]max = 2,8.σ ch = 2,8.650 = 1820
K qt =

Tmax
= 2, 48
T

σ H max = 445,9. 2, 48 = 702, 2 ≤ [σ H ]max thỏa mãn về quá tải tiếp xúc.
Áp dụng công thức 6.49[1] trang 110:
σ Fmax = σ F .K qt ≤ [σ F ]max
Theo công thức 6.14 [1] trang 96:
[σ F ]max = 0,8.σ ch = 0,8.650 = 520


σ Fmax = 112,57.2, 48 = 279,17 ≤ [σ F ]max thỏa mãn quá tải về uốn.
IV.2/ Tính toán cấp nhanh:
2.1/ Chọn vật liệu:
So với bộ truyền bánh răng cấp chậm, bộ truyền bánh răng cấp nhanh có tỉ
số truyền cao hơn, nhưng chênh lệch không lớn nên ta chọn vật liệu cấp nhanh
như cấp chậm.
Giới hạn bền Giới hạn chảy Độ cứng
Vật liệu Nhiệt luyện
HB
σb N/mm2
σch N/mm2
Bánh chủ
Tôi cải
Thép 45X
850
650


σ o Flim
[σ F ] = (
).YR .YS .K xF .K FC .K FL
SF
Trong tính toán sơ bộ ta nên chọn Z R.ZV.KXH = 1 & YR.YS.KxF = 1 do đó chỉ
còn:

σ o H lim
[σ H ] = (
).K HL
SH
σ o Flim
[σ F ] = (
).K FC .K FL
SF
- Với σoHlim, σoFlim lần lượt là ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho
phép ứng với chu kì cơ sở (tra bảng 6.2 [1] trang 94).
Ta được:
o
σ Hlim = 2HB + 70 = 2.260 + 70 = 590
o
σ Flim = 1,8HB = 1,8.260 = 468 (với bánh chủ động)
- SH & SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn. Tra bảng 6.2 [1] trang
94 ta được: SH = 1,1 & SF = 1,75 (với bánh chủ động)
- KFC là hệ số ảnh hưởng đặt tải. KFC = 1 khi đặt tải 1 chiều.
- KHL và KFL hệ số tuổi thọ được tính (CT 6.3 & 6.4 [1] trang 93).
K HL = mH N HO / N HE & K FL = mF N FO / N FE

Ở đây mH và mF là bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.