THIẾT kế CHI TIẾT máy THIẾT kế hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG cơ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực hiện: Trần Đức Thọ Lớp học phần: Mssv: 19491591 420300290713 Giáo viên hướng dẫn: Đặng Văn Ánh Ký tên: ĐỀ 05: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Hệ thống dẫn động gồm: Động điện Bộ truyền đai Hộp giảm tốc Khớp nối Thùng trộn Số liệu thiết kế: 1.Công suất trục thùng trộn, P (kW): 4,4 2.Số vòng quay trục thùng trộn, n (vg/ph): 50 3.Thời gian phục vụ, L (năm): 4.Hệ thống quay chiều, làm việc ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) 5.Chế độ tải: T1 = T (Nmm) t1 = 45s T2 = 0,5T (Nmm) t2 = 22s BẢNG SỐ LIỆU Phương P n án (kw) (vg/phú (năm) (Nmm) (Nmm) (giây) (giây) 4,4 t) 50 T 22 L T1 T2 0,5T t1 45 t2 CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Chọn động 1.1 Công suất cần thiết động - Nếu tải khơng đổi: P tải trục cơng tác (tải sử dụng) - Tải thay đổi theo bậc: P tải tương đương trục cơng tác (tải sử dụng) - Vì tải thay đổi nên: Plv = �T1 � �T2 � � �.t1  � �.t2 �T � �T � t1  t2 = 4,4 12.45  0,52.22  3,81 45  22 kW Tra giá trị hiệu suất truyền bảng 2.3/Trang 19 – Tài liệu [1] Đọc trang 19 → 23 – Tài liệu [1] chọn hiệu suất truyền Hiệu suất máy: chung = dai.banhrang.olan.kn = dai.21capbanhrang.41capolan.kn = 0,95.0,962.0,994.1 = 0,84 Công suất cần thiết động cơ: P 3,81 Pct �    4,53  0,84 kW 1.2 Số vòng quay cần thiết động Số vịng quay trục cơng tác: nlv = 50 (vg/ph) Tra bảng 2.4/Trang 21 – Tài liệu [1], chọn: u d=(3÷5), uhs=(8÷40), ukn=1 Tỷ số truyền sơ truyền: uchung = ud.uhs.ukn = (3÷5).(8÷40).1 = (24÷200) Số vịng quay cần thiết động cơ: nct = uchung.nlv = (24÷200).50 = (1200÷10000) (vg/ph) Số vịng quay đồng động cơ: ndb  60.f 60.50   1500 p (vg/ph)  f = 50Hz - Tần số dòng điện sử dụng  p: - số cặp cực động 1.3 Chọn động Với Pct = 4,53 kW nct = (1200÷10000) vg/ph Tra bảng P1.1 trang 234 Tài liệu [1] Kiểu động K132M Công Vận tốc suất, quay, kw vg/ph 5,5 1445 η % Cosφ 86, 0,86 Ik/Idn Tk/Tdn 5,9 2,0 Khối lượng, kg 72 Tra bảng P1.2 trang 235 Tài liệu [1] Kiểu động Công Vận tốc suất, quay, kw vg/ph Dk.52-4 1440 η % Cosφ Tmax/Tdn 85, Khối lượng, kg 1,5 2,0 η% Cosφ Tmax/Tdn Tk/Tdn 85,5 0,85 2,2 0,85 Tk/Tdn 104 Tra bảng P1.3 trang 237 Tài liệu [1] Công Vận tốc suất, quay, kw vg/ph 4A112M4Y3 5,5 1425 Kiểu động 2,0 Phụ Lục /Trang 234 – Tài liệu [1] → Chọn động điện loại K Kiểu động K132M Công Vận tốc suất, quay, kw vg/ph 5,5 1445 η % Cosφ 86, Phân phối tỷ số truyền 0,86 2.1 Tỷ số truyền cấu( máy) Tỷ số truyền tính tốn truyền: Ik/Idn Tk/Tdn 5,9 2,0 Khối lượng, kg 72 n 1445 uchung    dc   28,9 nlv 50 2.2 Tỷ số truyền truyền có cấu( hộp giảm tốc hai cấp) Từ uhs= tra bảng 3.1 trang 43 - Tài liệu [1] u12= 3,08 u23= 2,60 Chọn ukn =1 uhs = = 3,08.2.60 = Tỉ số truyền truyền hộp số: ud  uchung uhs ukn  28,9  3,61 8.1 ( Thỏa mãn ) 3.Các thông số khác 3.1Công suất trục: Công suất trục 3: P3  Ptd 1capolan kn  3,81  3,84 0,99.1 kW Công suất trục 2: P2  P3 1capolan 1capbanhrangtru Công suất trục 1:  3,84  4,04 0,99.0,96 kW P1  P2 4,04   4,25 1capolan 1capbanhrangtru 0,99.0,96 kW 3.2 Số vòng quay trục: Số vòng quay trục 1: n1  ndc 1445   400,27 ud 3,61 vg/ph Số vòng quay trục 2: n2  n1 400,27   129,95 u12 3,08 vg/ph Số vòng quay trục 3: n3  n2 129,95   49,98 u23 2,60 vg/ph 3.3 Moment xoắn trục : Momen xoắn trục 1: T1  9,55.106 P1 4,25  9,55.106  101400,30 n1 400,27 Nmm Momen xoắn trục 2: T2  9,55.106 P2 4,04  9,55.106  296898,80 n2 129,95 Nmm Momen xoắn trục 3: T3  9,55.106 P3 3,84  9,55.106  733733,49 n3 49,98 Nmm Momen xoắn trục động cơ: Tdc  9,55.106 Pdc 5,5  9,55.106  36349,48 ndc 1445 Nmm Bảng tổng kết số liệu tính được: Trang 49 – Tài liệu [1] Trục Thông số Công suất P, kw Tỷ số truyền u Số vòng quay n, vg/ph Momen T, Động 5,5 4,25 4,04 3,84 3,61 xoắn N.mm 3,08 2,60 1445 400,27 129,95 49,98 36349,48 101400,30 296898,80 733733, 49 CHƯƠNG 2: BỘ TRUYỀN ĐAI Nêu yêu cầu để chọn đai - Có thể truyền động trục xa (>15m).Làm việc êm, không ồn truyền chuyển động với vận tốc lớn.Vận hành đơn giản, giá thành thấp Bước 1: Chọn loại đai thang - Động có Pđc = 5,5 (kW) ,nđc = 1445 (vg/ph) -Theo cơng suất số vịng quay theo hình 4.22/Trang 153 – Tài liệu [3] Chọn thang loại B Theo bảng 4.3/Trang 128 – Tài liệu [3] Bảng 2.1 Kích thước mặt cắt đai, đường kính bánh đai Dạng Kí hiệu bp bo h yo A đai (mm) (mm) 17 (mm) (mm) 4,0 (mm2) đai (mm) Đai thang B 14 10, 138 Chiều dài d1 (mm) 800÷630 125(125 ) Bước 2: Xác định đường kính bánh đai dẫn theo công thức d1 =1,2dmin= 1,2.125=150 (mm) – d1 theo tiêu chuẩn – Trang 152 – Tài liệu [3] Chọn d1=160 (mm) - Kiểm tra vận tốc bánh đai dẫn v1   ndc d1  1445.160   12,10 60.1000 60.1000 (m/s) < vmax  (25 �30) (m/s) Bước 3: Chọn hệ số trượt xác định đường kính bánh đai bị dẫn theo cơng thức d2 = d1.uđ.(1- ξ) -Giả sử chọn hệ số trượt tương đối 0,01 d2 = 160.3,61.(1- 0,01) = 571,82 (mm) -Chọn d2 =560 mm chọn d2 tiêu chuẩn – Trang 152 – Tài liệu [3] Bước 4: Chọn sơ a theo kết cấu đường kính d -Xác định L -Tỉ số truyền u=3,53 ta chọn a d2 = 560 (mm) Chọn a theo tỉ số truyền bảng trang 153 – Tài liệu [3] – Chọn L theo tiêu chuẩn Trang 127 – Tài liệu [3], ta chọn đai thang L =2500 (mm) -Tính xác khoảng cách trục -Trong đó: � a 1369,02  1369,022  8.2002  653,92 mm - Kiểm nghiệm a 2.( d1 + d2 ) a 0,55 (d1 + d2)+h 2(160+560) a 0,55 (160+560)+10,5 1440 a 406,5 (thỏa mãn điều kiện ) Bước 5: Số lần chạy đai giây Bước 6: Tính góc ơm bánh đai nhỏ �560  160 � �d  d � 1  180  57.� � 180  57.�  145,130  2,53 � � a � � 653,92 � rad Bước 7: Tính hệ số sử dụng Đọc trang 151-152 – Tài liệu [3] -Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc Cv   0,05.(0,01v  1)   0,05.(0,01.12,12  1)  0,97 -Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm đai C  1,24.(1  e 1 /110 )  1,24.(1  e145,13/110 )  0,9 -Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền u Do u 2,5 nên chọn Cu =1,14 -Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài L − Xét mặt phẳng (yoz) Giá trị phản lực liên kết E F �m  �  F l uur �F  � Y  F E Y r3 E  YF l5  � 1921,1.174  YF 348 � YF  960,55 N r3  YF  � YE  1921,1  960,55  960,55 N − Trong mặt phẳng (xoz) �m E  � Ft 3.l3  X F l5  Fkn (l5  l6 )  � 5278, 2.174  X F 348  9783,11.(348  150,5)  � X F  11374,92 N (Ngược chiều hình vẽ) uur �FX  � X E  Ft  X F  Fkn  � X E  Ft  X F  Fkn � X E  5278,  11374,92  9783,11  6870,01N − Vẽ biểu đồ nội lực  Đường kính xác Theo cơng thức 10.15, 10.16, 10.17/Trang 194 – Tài liệu [1]  Tại chỗ lắp bánh M  167135,7  1195381,742  0,75.733733,49  1364054, 79 Nmm � d3 �3 1364054,79  64,85mm 0,1.50  Để lắp then cho bánh răng, tăng đường kính lên 10%, d3 �64,85  64,85.10%  71,335mm Theo tiêu chuẩn thân trục, chọn d3  75mm  Tại chỗ lắp ổ lăn F M F  1472356,682  0,75.733733,492  1603623,34 Nmm � d F �3 1603623,34  68,45mm 0,1.50 Theo tiêu chuẩn đầu ngõng trục, chọn  Tại chỗ lắp ổ lăn E Vậy chọn  Tại khớp nối � d kn �3 635431,84  50,27mm 0,1.50 Chọn dkn=52mm  Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi cho tiết diện nguy hiểm trục III Công thức 10.19/Trang 195 – Tài liệu [1] Trong đó: – Hệ số an tồn cho phép, thông thường (khi cần tăng độ cứng ), khơng cần kiểm nghiệm độ cứng trục – Giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Với thép C45 có Theo trang 196 – Tại liệu [1] – Hệ số ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra theo bảng 10.7/Trang 197 – Tài liệu [1] – Biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j (Trang 196 – Tại liệu [1]) Các trục hộp giảm tốc quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động  mj   aj   max j T  j 2.Woj Theo bảng 10.6/Trang 196 – Tài liệu [1] d Tiết diện bxh (mm) Khớp nối (mm3) 52 16x10 11850,92 75 20x12 7,5 36861,23 70 20x12 7,5 29488,67 (mm3) 25655,0 78278,7 63162,6 14,29 37 4,68 54,38 5,8 , – Hệ số xác định theo công thức 10.25 10.26/Trang 197 – Tài liệu [1] Trong đó: – Hệ số tập trung ứng suất tải trọng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bề mặt, cho bảng 10.8/Trang 197 – Tài liệu [1] Chọn – Hệ số tăng bền bề mặt trục, phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cho bảng 10.9/197 – Tài liệu [1] Chọn – Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Chọn theo bảng 10.12/Trang 199 – Tài liệu [1] – Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, trị số cho bảng 10.10/Trang 198 – Tài liệu [1] Tiết diện d (mm ) Khớp nối 52 0,81 0,76 2,17 2,02 1,48 1,38 75 0,76 0,66 2,31 2,33 1,58 1,59 70 0,76 0,66 2,31 2,33 1,58 1,59 Suy ra: kiểm nghiệm độ bền mỏi tiết diện nguy hiểm trục III, với Tiết diện Khớp nối 7,42 4,47 19,76 4,35 3,04 15,95 2,98  Kết luận: tiết diện nguy hiểm trục III thỏa điều kiện bền mỏi  Tính then  Chọn then cho tất vị trí lắp bánh khớp nối  Tải va đập nhẹ nên: = (20 ÷ 30) MPa (Trang 174 – Tài liệu [1]) = 100 MPa (Tra bảng 9.5/Trang 178 – Tài liệu [1])  Kiểm nghiệm theo độ bền dập, theo cơng thức 9.1/Trang 173 – Tài liệu [1] ta có:  Kiểm nghiệm theo độ bền cắt, theo công thức 9.2/Trang 173 – Tài liệu [1] ta có: Chiều dài then: Ta có: (Trang 174 – Tài liệu [1]) Tại khớp nối: Chọn Tại : Chọn  Bảng kiểm nghiệm then: Tiết d diện Khớp (mm) nối 52 75 bxh 16x1 20x1 T (mm) 85 (N.mm) 733733, 49 733733, 70 7,5 49  Kết luận: Then thỏa điều kiện bền dập bền cắt CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN – CHỌN Ổ LĂN Tính tốn – chọn ổ lăn trục I Hình 5.1 Sơ đồ kí hiệu ổ lăn trục I - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ A: - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ B: (MPa) (MPa) 83 20,75 62,11 13,97 -Đối với ổ có lực dọc trục � Với tải trọng nhỏ có lực hướng tâm, dùng ổ bi đỡ dãy cho Fa  gối đỡ A B Điều kiện làm việc: - Số vòng quay: = 400,27 vg/phút - Thời gian làm việc: = 33600 - Đường kính ngõng trục: d = 30 mm 1.3 Chọn theo điều kiện làm việc Bảng 11.2/Trang 394 – Tài liệu [3] - : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, hộp giảm tốc cơng suất nhỏ, tải va đập nhẹ Thiết bị vận hành ngắn hạn không liên tục: thiết bị gia dụng, cần trục lắp máy máy xây dựng, máy kéo: - : Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ Lấy với nhiệt độ - V: Hệ số kể đến vịng quay Vì vịng quay nên V = 1.4 Xác định hệ số X, Y: Bảng 11.3,4/Trang 395 – 396 –Tài liệu[3] X: Hệ số tải trọng hướng tâm Y: Hệ số tải trọng dọc trục Do lực dọc trục 1.5 Tính tải trọng quy ước Theo công thức 11.22/Trang 394 – 397 – Tài liệu[3] nên ta tính tốn theo thơng số A: 1.6 Thời gian làm việc tính triệu vịng quay Cơng thức 11.19/Trang 393 – Tài liệu[3] 1.7 Khả tải động tính tốn Ctt Trong đó: m = ổ bi 1.8 Chọn cỡ ổ lăn Tra bảng P2.7,8,9,10, 16/ Trang 254 – 268 – Tài liệu [1] Dựa vào bảng P2.7, trang 254 – Tài liệu [1] chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung có số liệu: Kí hiệu d, D, B, r, Đường kính bi, C0 , kN C, kN ổ mm mm mm mm mm Cỡ trung 306 30 72 19 12,3 22 15,1 - Theo công thức 11.23, trang 448 – tài liệu [2], ta xác định lại tuổi thọ ổ lăn: m �C � �22 � L  � �  � � 2859,38 1,55 � �Q � � (triệu vòng quay) 1.9 Kiểm tra khả tải tĩnh: Q0 < C0 - Theo công thức 11.30, trang 399 – tài liệu [3] ta có: Q0  X Fr  Y0 Fa , với X  0.6 ; Y0  0.5 Đối với ổ đỡ: Với Fa = 0; Q0 = X0.FrA = 0,6.1550,81 = 930,486 (N) => Q0 < FrA Nên ta lấy: => Kết luận: Ổ chọn thỏa mãn yêu cầu lắp ghép khả chịu tải trọng Tính tốn – chọn ổ lăn trục II Hình 5.2 Sơ đồ kí hiệu ổ lăn trục II - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ C: - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ D: -Đối với ổ có lực dọc trục � Với tải trọng nhỏ có lực hướng tâm, dùng ổ bi đỡ dãy cho Fa  gối đỡ C D Điều kiện làm việc: - Số vòng quay: =129,95 vg/phút - Thời gian làm việc: = 33600 - Đường kính ngõng trục: d = 45 mm 1.3 Chọn theo điều kiện làm việc Bảng 11.2/Trang 394 – Tài liệu [3] - : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải va đập nhẹ Thiết bị vận hành ngắn hạn không liên tục: thiết bị gia dụng, cần trục lắp máy máy xây dựng, máy kéo: - : Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ Lấy với nhiệt độ - V: Hệ số kể đến vịng quay Vì vịng quay nên V = 1.4 Xác định hệ số X, Y: Bảng 11.3,4/Trang 395 – 396 –Tài liệu[3] X: Hệ số tải trọng hướng tâm Y: Hệ số tải trọng dọc trục Do khơng có lực dọc trục 1.5 Tính tải trọng quy ước Theo cơng thức 11.22/Trang 394 – 397 – Tài liệu[3] nên ta tính tốn theo thơng số C: 1.6 Thời gian làm việc tính triệu vịng quay Cơng thức 11.19/Trang 393 – Tài liệu[3] 1.7 Khả tải động tính tốn Ctt Trong đó: m = ổ bi 1.8 Chọn cỡ ổ lăn Tra bảng P2.7,8,9,10, 16/ Trang 254 – 268 – Tài liệu [1] Dựa vào bảng P2.7, trang 254 – Tài liệu [1] chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung có số liệu: Kí hiệu d, D, B, r, Đường kính bi, ổ mm Cỡ trung 309 45 mm mm mm mm 100 25 2.5 17,46 C, kN C0 , kN 37,8 26,7 - Theo công thức 11.23, trang 448 – tài liệu [2], ta xác định lại tuổi thọ ổ lăn: m �C � �37,8 � L  � � � � 875,03 �Q � �3,952 � (triệu vòng quay) 1.9 Kiểm tra khả tải tĩnh: Q0 < C0 - Theo công thức 11.30, trang 399 – tài liệu [3] ta có: Q0  X Fr  Y0 Fa , với X  0.6 ; Y0  0.5 Đối với ổ đỡ: Với Fa = 0; Q0 = X0.FrC = 0,6.3952,189 = 2371,31 (N) => Q0 < FrC Nên ta lấy: => Kết luận: Ổ chọn thỏa mãn yêu cầu lắp ghép khả chịu tải trọng Tính tốn – chọn ổ lăn trục III Hình 5.3 Sơ đồ kí hiệu ổ lăn trục III - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ E: - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ F: -Đối với ổ có lực dọc trục � Với tải trọng nhỏ có lực hướng tâm, dùng ổ bi đỡ dãy cho Fa  gối đỡ E F Điều kiện làm việc: - Số vòng quay: =49,98 vg/phút - Thời gian làm việc: = 33600 - Đường kính ngõng trục: d =70 mm 1.3 Chọn theo điều kiện làm việc Bảng 11.2/Trang 394 – Tài liệu [3] - : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải va đập nhẹ Thiết bị vận hành ngắn hạn không liên tục: thiết bị gia dụng, cần trục lắp máy máy xây dựng, máy kéo: - : Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ Lấy với nhiệt độ - V: Hệ số kể đến vịng quay Vì vòng quay nên V = 1.4 Xác định hệ số X, Y: Bảng 11.3,4/Trang 395 – 396 –Tài liệu[3] X: Hệ số tải trọng hướng tâm Y: Hệ số tải trọng dọc trục Do khơng có lực dọc trục 1.5 Tính tải trọng quy ước Theo cơng thức 11.22/Trang 394 – 397 – Tài liệu[3] nên ta tính tốn theo thơng số F: 1.6 Thời gian làm việc tính triệu vịng quay Cơng thức 11.19/Trang 393 – Tài liệu[3] 1.7 Khả tải động tính tốn Ctt Trong đó: m = ổ bi 1.8 Chọn cỡ ổ lăn Tra bảng P2.7,8,9,10, 16/ Trang 254 – 268 – Tài liệu [1] Dựa vào bảng P2.7, trang 254 – Tài liệu [1] chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung có số liệu: Kí hiệu d, D, B, r, Đường kính bi, ổ mm Cỡ trung 314 70 mm mm mm mm 150 35 3,5 25,4 C, kN C0 , kN 81,7 64,5 - Theo công thức 11.23, trang 448 – tài liệu [2], ta xác định lại tuổi thọ ổ lăn: m �C � �81,7 � L  � � �  366,63 11,415 � � �Q � � (triệu vòng quay) 1.9 Kiểm tra khả tải tĩnh: Q0 < C0 - Theo công thức 11.30, trang 399 – tài liệu [3] ta có: Q0  X Fr  Y0 Fa , với X  0.6 ; Y0  0.5 Đối với ổ đỡ: Với Fa = 0; Q0 = X0.FrF = 0,6.11415,4 = 6849,24 (N) => Q0 < FrF Nên ta lấy: => Kết luận: Ổ chọn thỏa mãn yêu cầu lắp ghép khả chịu tải trọng ...ĐỀ 05: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Hệ thống dẫn động gồm: Động điện Bộ truyền đai Hộp giảm tốc Khớp nối Thùng trộn Số liệu thiết kế: 1.Công suất trục thùng trộn,... 50 T 22 L T1 T2 0,5T t1 45 t2 CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Chọn động 1.1 Công suất cần thiết động - Nếu tải không đổi: P tải trục cơng tác (tải sử dụng) - Tải thay đổi theo... ukn=1 Tỷ số truyền sơ truyền: uchung = ud.uhs.ukn = (3÷5).(8÷40).1 = (24÷200) Số vịng quay cần thiết động cơ: nct = uchung.nlv = (24÷200).50 = (1200÷10000) (vg/ph) Số vịng quay đồng động cơ: ndb