Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -o0o - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI SINH VIÊN: MSSV: LỚP: GV HƯỚNG DẪN: Hồ Chí Minh Đồ án thiết kế máy GVHD: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ Học kỳ I năm học 2016 – 2017 Sinh viên thực hiện: MSSV: Người hướng dẫn: Ký tên: Ngày hoàn thành: 27/11/2016 Ngày bảo vệ: ĐỀ TÀI Đề số 20: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Phương án số: 27 SVTH: dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1: Động điện pha không đồng bộ; 2: Khớp nối đàn hồi; 3: Hộp giảm tốc bánh trục vít; 4: Bộ truyền xích ống lăn; 5: Băng tải (Quay chiều, tải va đạp nhẹ, ca làm việc giờ) Số liệu thiết kế: - Lực vòng băng tải F (N): 13000 - Vận tốc băng tải v (m/s): 0.32 - Đường tính tang dẫn, D(mm): 350 - Thời gian phục vụ L (năm): - Số ngày làm/năm Kng (ngày): 230 - Số ca làm việc ngày (ca): - t1 (giây): 23 - t2 (giây): 36 - T1: T - T2: 0,7T SVTH: dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học Thiết kế máy đồ án chuyên ngành sinh viên ngành khí Việc tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu chương trình tào đạo kĩ sư khí nhằm cung cấp kiến thức quan trọng cho sinh viên kết cấu máy Nội dung đồ án bao gồm đề thiết kế máy hệ thống dẫn động, tính tốn thiết kế chi tiết máy theo chi tiêu chủ yếu khả làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ hộp, chọn cấp xác, lắp ghép, dung sai phương pháp trình bày vẽ Thuật ngữ kí hiệu dùng đồ án dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam, phù hợp với thuật ngữ kí hiệu quốc tế Q trình tính tốn thiết kế tham khảo giáo trình Chi tiết máy, Tính tốn hệ thống dẫn động khí, Dung sai lắp ghép,…qua bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế phục vụ nghề nghiệp trường Xin chân thành cảm ơn ……… hướng dẫn tận tình dành nhiều đóng ghóp để em hồn thành đồ án Tuy vậy, q trình thực khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong góp ý thêm từ phía giảng viên để rút kinh nghiệm, phục vụ cho công việc thiết kế sau Sinh viên thực SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Mục lục Phần 1: Tính tốn chọn động phân phối tỉ số truyền 1.1 Chọn động 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.3 Lập bảng đặc tính Phần 2: Thiết kế truyền ngồi: Xích ống lăn 10 2.1 Thông số kĩ thuật 10 2.2 Thiết kế truyền 10 Phần 3: Thiết kế truyền hộp giảm tốc 14 3.1 Thiêt kế truyền bánh trụ nghiêng 14 3.2 Thiết kế truyền trục vít – bánh vít 23 Phần 4: Thiết kế trục then 30 4.1 Chọn vật liệu 30 4.2 Xác định lực lên trục 30 4.3 Tính thiết kế trục, chọn then kiểm nghiệm then 31 Phần 5: Chọn ổ lăn nối trục 47 5.1 Chọn ổ lăn cho trục I 47 5.2 Chọn ổ lăn cho trục II 49 5.3 Chọn ổ lăn cho trục III 53 5.4 Chọn khớp nối trục 56 Phần 6: Chọn thân máy, bu-lông chi tiết phụ khác 58 6.1 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc 58 6.2 Kết cấu chi tiết máy 60 6.3 Tính tốn chi tiết khác 63 6.4 Bôi trơn điều chỉnh ăn khớp 70 Phần 7: Chọn dung sai lắp ghép 72 Tài liệu tham khảo 74 SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: PHẦN - TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ  Chọn hiệu suất hệ thống  Hiệu suất truyền động η=ηkn ηbr ηtv ηx ηol4 * Trong đó: η kn= : Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi ηbr = 0,97: Hiệu suất truyền bánh trụ che kín ηtv = 0,8 : Hiệu suất truyền trục vít η x = 0,9 : Hiệu suất truyền xích để hở η ol= 0,9 : Hiệu suất cặp ổ lăn che kín  η = 1.0,97.0,8.0,9.0,994 = 0,671  Tính cơng suất đẳng trị ( Cơng suất tính tốn)  Cơng suất tính tốn Fv Pt =Ptđ = 1000 √ 2 T1 T t 1+ t T T 13000.0,32 = t 1+ t 1000 ( ) ( ) √ T 0,7 T 23+ T T 23+36 () ( ) 36 = 4,16 23+0,7 36 √ 23+36 ¿ 3,45( kW )  Công suất cần thiết trục động Pct = Pt 3,45 = =5,14 kW η 0,671  Xác định số vòng quay sơ động  Số n ct= vòng quay trục cơng tác 60000 v 60000.0,32 = =17,47 (vịng/phút) π D 3,14.350 SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD:  Tỉ số truyền sơ bộ: Chọn sơ tỉ số truyền chung u = 136  Số vòng quay sơ động n sb =nct u sb =17,47.136=2375,92¿vòng/phút)  Chọn động điện, bảng thông số động điện Kiểu động 4A132S4Y3 Công suất (kW) 7,5 Vận tốc quay (v/ph) 1455 Cos φ η% T max T đm TK T đm 0,86 87,5 2,2 2,0 1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN - Tỉ số truyền hệ thống: uht = nđc 1455 = =83,3 nct 17,47 Do hệ thống có truyền xích ngồi, chọn u x =1,5 => Tỉ số truyền hộp giảm tốc là: uh = u ht 83,3 = =55,53 ux 1,5 - Ta có: uh =ubr u tv + Chọn tỉ số truyền truyền trục vít là: utv =20 + ubr = 55,53 =2,78 20 1.3 LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH  Tính tốn cơng suất trục - Cơng suất trục công tác: SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Pct = - F v 13000.0,32 = =4,16(kW ) 1000 1000 Công suất trục 3: P 3= - Pct 4,16 = =4,67 (kW ) ηol ηx 0,99.0,9 Công suất trục 2: P2= - Công suất trục 1: P1= - P3 4,67 = =5,9( kW ) ηtv ηol 0,8.0,99 P2 5,9 = =6,14( kW ) ηbr ηol 0,97.0,99 Công suất trục động cơ: (kW)  Tính tốn số vịng quay trục - Vận tốc quay trục động cơ: n đc= 1455 (vòng/phút) - Vận tốc quay trục n1=nđc =1455 (vòng/phút) - Vận tốc quay trục 2: n2 = - Vận tốc quay trục 3: n3 = - n1 1455 = =394 (vòng/phút) u br 3,7 n2 393,2 = =27 (vịng/phút) u tv 15 Vận tốc quay trục cơng tác: n ct= n 27 = =18 (vòng/phút) u x 1,5  Tính Momen xoắn trục - Momen xoắn trục 1: SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: T 1=9,55 10 - P1 =40300,3( Nmm) n1 Momen xoắn trục 2: T 2=9,55 10 - P2 =107734,2( Nmm) n2 Momen xoắn trục 3: T 3=9,55 106 - P3 =1715326,9(Nmm) n3 Momen xoắn trục động cơ: T đc =9,55.10 - Pđc =49226,8( Nmm) n đc Momen xoắn trục công tác: T ct =9,55 10 Pct =2336941,2( Nmm) nct  Bảng đặc tính Trục Thông số Công Suất (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n (vòng/phút) Momen xoắn T (Nmm) Động Trục Trục Trục Công tác 7,5 6,14 5,9 4,67 4,16 2,78 20 1,5 1455 1455 523 26 49226,8 40300,3 107734,2 1715326,9 17 2336941,2 PHẦN - THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI: XÍCH ỐNG CON LĂN SVTH:dankythuat.vn Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: 2.1 THÔNG SỐ KĨ THUẬT - Công suất truyền: P = 4,67 (kW) - Tỉ số truyền: u x = 1,5 - Số vòng quay bánh dẫn: n1=26(v / ph) - Momen xoắn: T = 1715326,9 (Nmm) - Quay chiều, tải va đạp nhẹ, làm ca, ca làm việc 8h 2.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 2.2.1 Chọn loại xích: Chọn xích ống lăn dãy 2.2.2 Chọn số đĩa xích dẫn: - z1 = 29 – 2ux = 29 – 2.1,5 = 26 Chọn z1 = 27 (răng) 2.2.3 Chọn số đĩa bị dẫn: - z2 = uxz1= 1,5.27 = 40,5 Chọn z2 = 41 (răng) - Tính lại tỉ số truyền : 2.2.4 Hệ số điều kiện sử dụng xích K  = 1,2: Hệ số tải trọng động (Tải trọng va đạp nhẹ)  = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục (Chọn a=40p)  = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng cách bố trí truyền (Bố trí nằm ngang)  = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng khả điều chỉnh lực căng xích  = 1: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn  = 1,25: Hệ số xét đến chế độ làm việc (Làm việc ca) 2.2.5 Cơng suất tính tốn: SVTH:dankythuat.vn 10 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Rãnh then trục: Nên chế tạo rãnh then dao phay đĩa cho suất cao giảm tập trung ứng suất (đoạn cuối rãnh phay cạn dần theo hình dạng dao) - Nếu trục có nhiều rãnh then nên lấy nên bố trí mặt phẳng 6.2.2 Kết cấu bánh  Để lắp bánh lên trục ta dùng mối ghép then chọn kiểu lắp H7/k6 tải trọng nhẹ va đập  Các kích thước bánh răng: - Vành răng: - Đường kính mayo: - Chiều dài mayo - Chiều dày đĩa nối mayo với vành răng: - Đường kính lỗ: - Đường kính tâm lỗ: Do = 0,5(D + Dv) (mm) - da: Đường kính vịng đỉnh (mm) Hình 6.1: Kết cấu bánh SVTH:dankythuat.vn 63 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Bảng thông số bánh trụ: Bánh d t2 b D Do 30 2,8 31,5 45 4,5 30 2,8 31,5 50 4,5 C L da 40 55,7 15 52 150,3 20 nhỏ Bánh 95 lớn 6.2.3 Kết cấu trục vít- bánh vít  Đối với truyền trục vít, để đảm bảo ăn khớp xác ren trục vít bánh vít cần đảm bảo khoảng cách trục bánh vít trục vít, đảm bảo mặt trung bình bánh vít qua trục trục vít  Trục vít chế tạo liền với trục: - df = 80,8 (mm) - d1 = 100 (mm) - L = 110 (mm) (Chiều dài phần cắt ren trục vít) Hình 6.2: Kết cấu trục vít  Bánh vít: Được ghép từ vành thân Thân bánh vít chế tạo gang xám, vàng bánh vít làm từ đồng khơng thiếc.nVành bánh vít lắp với thân bánh vít theo kiểu lắp căng, kết hợp với vít - B = 85 (mm) SVTH:dankythuat.vn 64 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - C = (0,2-0,8)B chọn c = 20 (mm) - d = (1,2-1,5)m chọn d = 10(mm) - da = 336 (mm) - df = 300,8 (mm) - d2 = 320 (mm) - a = 210 (mm) Hình 6.3: Kết cấu bánh vít 6.3 Tính tốn chi tiết khác 6.3.1 Ống lót SVTH:dankythuat.vn 65 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Hình 6.4: Kết cấu ống lót Ống lót dùng để đỡ ổ lăn, tạo thuận lợi cho việc lắp ghép điều chỉnh phận ổ điều chỉnh ăn khớp trục vít Ống lót làm gang GX15-32, kích thước sau: - Chiều dày: - Chiều dày vai chiều dày bích: - Đường kính tâm lỗ vít: D2 = 70 (mm) - Đường kính vít d4 = M10 - Đường kính ngồi D3 = 85 (mm) 6.3.2 Nắp ổ: Chọn nắp ổ kín, mặt phẳng, chế tạo gang GX15-32 SVTH:dankythuat.vn 66 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Hình 6.5: Kết cấu nắp ổ 6.3.3 Lót kín phận ổ Nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng tạp chất khác xâm nhập vào ổ Những chất làm ổ chóng bị mài mịn bị han rỉ Ngồi ra, lót kín phận cịn đề phịng dầu chảy ngồi Chọn lót kín động gián tiếp với vịng phớt, kích thước rãnh lắp vịng phớt vòng phớt sau: d d1 d2 D a b S0 25 26 24 38 4,3 75 76,5 74 98 12 15 SVTH:dankythuat.vn 67 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Hình 6.6: Kết cấu vịng phớt 6.3.4 Vịng chắn mỡ Hình 6.7: Vịng chắn mỡ Chọn a = (mm), t = (mm) 6.3.5 Chốt định vị: Dùng để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép Ở dùng chốt định vị hình cơn: - Độ côn: 1:50 SVTH:dankythuat.vn 68 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Đường kính d = (mm), c = 1(mm), - Chiều dài l = 45 (mm) Hình 6.8: Chốt định vị hình 6.3.6 Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp, nắp có lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn theo bảng: A B A1 B1 C C1 K R Vít Số lượng 200 150 250 200 230 130 120 12 M10 x 22 SVTH:dankythuat.vn 69 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - Hình 6.9: Cửa thăm 6.3.7 Nút thơng Hình 6.10: Nút thông SVTH:dankythuat.vn 70 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, ta dùng nút thơng Nút thơng lắp nút cửa thăm Kết cấu kích thước nút thơng chọn theo bảng A B C D E G H I K L M N O P Q R S M2 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 7x 6.3.8 Nút tháo dầu SVTH:dankythuat.vn 71 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Hình 6.11: Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc dầu bôi trơn hộp bị bẩn (do bụi bặm hạt mài) bị biến chất, cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ bịt kín nút tháo dầu Kết cấu kích thước nút tháo dầu chọn theo bảng D b M20 x 15 m f L c q D S Do 28 2,5 17,8 30 22 25,4 6.3.9 Que thăm dầu Khi làm việc, bánh trục vít ngâm dầu theo điều kiện bôi trơ Để kiểm tra chiều cao mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu Kết cấu kích thước que thăm dầu tra theo hình 18.11/96 SVTH:dankythuat.vn 72 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: Hình 6.12: Kết cấu que thăm dầu 6.3.10.Vịng móc Hình 6.12: Kích thước vịng móc - Chiều dày vịng móc: - Đường kính: 6.3.11 Đệm vênh Được dùng để lót bề mặt ghép đai ốc xiết Kích thước đêm vênh phụ thuộc đường kính bulong vít, tra theo bảng P3.6/217 SVTH:dankythuat.vn 73 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: 6.3.12.Vòng lò xo Để cố định vịng ngồi ổ lăn vị trí A2, ta sử dụng vịng lị xo rãnh vỏ hộp với thơng số sau: Đường kính lỗ Rãnh lỗ D1 B r Vòng lò xo h d2 d3 d4 D S- b l r2 r3max 6,1 20 40,7 4,0 0,12 85 88,5 6.4 2,2 0,2 5,2 90,5 81,3 3,0 2,0 Bôi trơn điều chỉnh ăn khớp Bôi trơn hộp giảm tốc  Vì trục vít đặt nên mức dầu chọn cho dầu phải ngập ren trục vít không vượt đường ngang tâm lăn (của ổ lăn)  Dầu bôi trơn hộp giảm tốc: - Trước hết ta cần chọn độ nhớt dầu để bôi trơn cho hộp giảm tốc Theo bảng 18.12 (II)-tr100, với vận tốc trượt vs = 2,77 (m/s), chọn độ nhớt dầu (Tử số độ nhớt Centistoc, mẫu số độ nhớt Engle, ngoặc độ nhớt tương ứng 100oC) - Tra bảng 18.13, chọn loại dầu dầu oto máy kéo AK-15 Bôi trơn ổ lăn:  Đối với ổ lăn trục I tốc độ làm việc cao, trục II nằm cạnh bể dầu bôi trơn trục vít nên ta chọn bơi trơn dầu, sử dụng loại dầu thông dụng ISO VG 320; ISO VG 160; ISO VG 68; ISO VG 46; ISO VG 32; ISO VG 22; ISO; VG 15; …  Đối với ổ lăn trục III tốc độ làm việc thấp nên chọn bôi trơn mỡ, sử dụng loại mỡ litium, sodium, calcium,… Điều chỉnh ăn khớp SVTH:dankythuat.vn 74 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD:  Điều chỉnh ăn khớp truyền bánh răng: Sai số chế tạo chi tiết theo kích thuốc chiều dài sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh trục khơng xác Để bù vào sai số ta lấy chiều rộng bánh nhỏ tăng thêm mm  Điều chỉnh ăn khớp truyền trục vít – bánh vít: - Đối với truyền này, sai số chế tạo lắp ghép làm sai lệch vị trí tương đối trục vít bánh vít Sai số (khi vượt trị số cho phép) nguyên nhân làm tăng mòn, tăng ma sát tăng ứng suất tập trung theo chiều dài bánh vít - Để đảm bảo ăn khớp xác ren trục vít ren bánh vít cần đảm bảo khoảng cách trục, góc trục bánh vít trục vít, đảm bảo mặt trung bình bánh vít trục trục vít Sai số vị trí bánh vít trục vít khắc phục việc điều chỉnh lắp vào vỏ hộp Việc điều chỉnh vị trí tiến hành trục vít bánh vít PHẦN – CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤC I Chi tiết Kiểu lắp Dung sai Ổ lăn – Trục Bánh – Trục Ổ lăn – Vỏ hộp SVTH:dankythuat.vn 75 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: TRỤC II Chi tiết Kiểu lắp Dung sai Bánh – Trục Ổ lăn – Trục Ổ lăn – Vỏ hộp Ổ lăn – Cốc lót Cốc lót – Vỏ hộp TRỤC III Chi tiết Kiểu lắp Dung sai Ổ lăn _ Trục Bánh vít – Trục Ổ lăn – Vỏ hộp SVTH:dankythuat.vn 76 Lớp: Đồ án thiết kế máy GVHD: - TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc, Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (2008) Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – Trần Thiên Phúc, Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (2011) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập 1, tập – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển; Nhà xuất Giáo dục (2006) Vẽ kỹ thuật khí – Lê Khánh Điền & Vũ Tiến Đạt, Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (2007) Dung sai kĩ thuật đo – Ninh Đức Tốn, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam (2015) SVTH:dankythuat.vn 77 Lớp: ... quan trọng cho sinh viên kết cấu máy Nội dung đồ án bao gồm đề thiết kế máy hệ thống dẫn động, tính tốn thiết kế chi tiết máy theo chi tiêu chủ yếu khả làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ... trục 3.1.15 Hệ số tải trọng động Với vận tốc cấp xác tra bảng 6.14 xác định (trang 107, Sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Trịnh Chất-Lê Văn Uyển), từ ta xác định hệ số tải trọng động: 3.1.16... xích ống lăn; 5: Băng tải (Quay chiều, tải va đạp nhẹ, ca làm việc giờ) Số liệu thiết kế: - Lực vòng băng tải F (N): 13000 - Vận tốc băng tải v (m/s): 0.32 - Đường tính tang dẫn, D(mm): 350 -