Đồ án cơ sở thiết kế máy Động cơ khớp nối bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng – xích xích tải

Đồ án cơ sở thiết kế máy Động cơ khớp nối bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng – xích xích tải Trường đại học thủy lợi khóa k60 7Lực trên xích tải (N)1380Vận tốc xích tải (ms)4.25Số răng đĩa xích tải10Bước xích tải155Góc nghiêng đường nối tâm BT ngoài (độ)180Thời gian phục vụ (năm)41 năm làm việc (ngày)250Số ca làm việc (ca)3Thời gian 01 ca làm việc7 (h)

ĐẠI HỌC THỦY LƠI KHOA: CƠ KHÍ BỘ MƠN : CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN-CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD:Ts.Đoàn Yên Thế SV: Vũ Ngọc Linh MSV: 1851202369 STT: 19 Lớp: 60CĐT 2.1 Đề 3.5 : Động - khớp nối - truyền bánh trụ nghiêng – xích - xích tải Hệ thống xích tải gồm: Động điện pha KĐB rotor lồng sóc Nối trục đàn hồi Hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng Bộ truyền xích ống lăn Xich tải Số liệu thiết kế : Lực xích tải (N) 1380 Vận tốc xích tải (m/s) 4.25 Số đĩa xích tải 10 Bước xích tải 155 Góc nghiêng đường nối 180 tâm BT @ (độ) Thời gian phục vụ (năm) năm làm việc (ngày) 250 Số ca làm việc (ca) Thời gian 01 ca làm (h) việc PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ, LẬP BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT 1.1 Chọn động 1.1.1 Xác định công suất động - Công suất lớn công suất tác dụng lâu dài trục máy công tác: Plv P1 5,86(kW) (2.11 [1] ) F: lực xích tải, F = 1380(N) v: vận tốc xích tải, v = 4,25 (m/s) Ta có hệ thống tải trọng khơng đổi nên: Pt Plv 5,86( (kW) - Xác định hiệu suất truyền: + Hiệu suất truyền động: x.br.kn (2.9 [1] ) với ol – hiệu suất cặp ổ lăn, br x – hiệu suất truyền xích (để hở), br – hiệu suất truyền bánh răng, - – hiệu suất khớp nối trục đàn hồi (tra bảng 2.3 [1]) - Công suất cần thiết trục động cơ: Pct 6,9(kW) ( 2.8 [1]) 1.1.2 Xác định sơ số vòng quay đồng - Số vòng quay xích tải Theo cơng thức 2.17[1] ta có:: nlv 164,5(vịng/phút) v - vận tốc xích tải(m/s) z - số xích tải; t - bước xích xích tải(mm) - Số vòng quay sơ kn nsb theo bảng 2.4[1] với ux – tỷ số truyền truyền xích ubr – tỷ số truyền truyền bánh usb = theo 2.15[1] - Ta có: Pct 5,86 (kW) nsb (vòng/phút) Tra bảng P.1.3 [1], ta nđb1455 vòng/phút → Chọn động 4A132S4Y3 với nđc 1455 vịng/phút 1.2 Lập bảng thơng số kỹ thuật 1.2.1 Xác định tỉ số truyền hệ dẫn động Theo cơng thức 3.23[1] ta có: ut 8,85 Với nđc – số vòng quay động chọn (vòng/phút) n lv – số vòng quay trục máy cơng tác (vịng/phút) 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền hệ dẫn động (ut) cho truyền - ut = ux.uh (theo 3.24[1]) Theo bảng 2.4[1] ta ubr=3 ta có uhgt = ubr=3 Tính lại tỉ số truyền truyền xích: ubtx = = = 2,95 1.2.3 Xác định cơng suất, mơmen xoắn số vịng quay trục - Công suất trục 3: P3 = Plv = 5,86 (kW) Công suất trục 2: P2 = = = 6,43(kW) Công suất trục 1: P1 = = = 6,70 (kW) Công suất trục động cơ: Pđc = = = 6,83 (kW) n1 = nđc = 1455(vòng/phút) Số vòng quay trục 2: n2 = = = 485(vòng/phút) Số vòng quay trục 3: n3 = = = 164,4 (vịng/phút) Mơmen xoắn trục: Ti = Tđc = = = 44829,2 (Nmm) T1 = = = 43975,95 (Nmm) T2 = = = 126611,34 (Nmm) T3 = = = 339826,64 (Nmm) -Ta có bảng thơng số kỹ thuật Trục Động 6,83 6,70 6,43 5,85 Thông số Công suất P (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n 1455 2,95 1455 485 164,4 43975,95 126611,34 339826,64 (vịng/phút) Mơmen xoắn T (Nmm) 44829,2 PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1 Bộ truyền ngồi: Bộ truyền xích 2.1.1 Thơng số đầu vào truyền ngồi: P2 = 6,43 (kW) F=1380(N) n2 = 485(vịng/phút) v=4,25(m/s) T2 = 126611,34 (Nmm) - Chọn loại xích: Có loại xích là: xích ống, xích ống lăn xích răng.Căn vào tiêu thơng số cần thiết đặt ( tải trọng vừa phải ,tuổi thọ cao ) ta thấy loại xích thích hợp xích ống lăn Ưu điểm xích ống lăn tuổi cao xích ống ,chế tạo đễ xích xích lăn dùng rộng rãi 2.1.2 Xác định số đĩa xích: Tiêu chuẩn để chọn số đĩa xích là: số đĩa xích ít,đĩa bị động quay không đều, động va đập lớn làm cho xích chóng mịn, làm việc gây tiếng ồn Mặt khác, số đĩa xích lớn sau thời gian làm việc mòn, bước xích xích tăng lên làm cho xích hay bị tuột khỏi đĩa.Căn vào tiêu trên: - Số đĩa xích nhỏ: z1 = 29 – 2u = 29 – 2.(2,95) = 23,1 Theo bảng 5.4[1] chọn: z1 = 23 > zmin = 19 (thỏa mãn điều kiện) - Số đĩa xích lớn: z2 = u.z1 = 2,95.23 = 67,85 Lấy z2 = 67< zmax = 120 -> ut = = = 2,91 - Kiểm nghiệm: u = x100% = 0,01% < 4% -> thoả mãn 2.1.3 Xác định bước xích pc: Cơng suất tính tốn: Pt = P2.k.kz.kn [P] (5.3 [1] ) Trong đó: P2 = 6,43(kW) – Công suất cần truyền.x100% kz = = = 1,08 – Hệ số số kn = = = 1,4 – Hệ số số vòng quay (Giá trị n01 tra bảng 5.5 [1] gần với n2 ) k = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc - + + + + Với: k0 = (đường nối hai tâm đĩa xích so với đường nằm ngang 0) – hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền ka = (khoảng cách trục a=40pc) – hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích kđc = 1,25 (vị trí trục khơng điều chỉnh được) – hệ số kể đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích kbt = 1,3 (chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu, mơi trường làm việc có bụi) – hệ số kể đến ảnh hưởng việc bôi trơn kđ = 1,4 (tải trọng va đập) – hệ số tải trọng động, kể đến tính chất tải trọng kc = 1,45 (làm việc ca) – hệ số kể đến chế độ làm việc truyền (Giá trị k0, ka, kđc, kbt, kđ kc tra bảng 5.6 5.7 [1]) Ta k = 1.1.1,45.1,3.1,4.1,25 =3,29 Tra bảng 5.5 [1], với n01 = 400 (vịng/phút), ta có [P] = 32 (kW) Pt=6,43.3,29.1,08.1,4=31,98 MPa p c = 31,75 (mm) Ta thấy, Pt = 31,98 (kW) < [P] = 32 (kW) Tra bảng 5.8 [1], pc=31,75 < pmax = 44,45 Vậy chon bước xích =31,75(mm) Khoảng cách trục sơ bộ: a = 40pc = 40.31,75 = 1270(mm) Số mắt xích: X = + +( = ++ = 126,2(mắt xích) Lấy X = 126 - Tính lại khoảng cách trục: a = [X - + ] a = [126 - + ] a (mm) - Để xích khơng chịu lực căng lớn, giảm a lượng bằng: a = 0,003a = 0,003.= 3,8 (mm) Khoảng cách trục a = 1266,35– 3,8=1262,55(mm) - -Kiểm nghiệm số lần va đập xích (5.14[1]): i = = = 5,9 Tra bảng 5.9 [1], ta có i = 5,9 < [i] = 25 (thỏa mãn điều kiện) 2.1.4 Kiểm nghiệm xích độ bền: Để đảm bảo xích bền điều kiện tải mở máy chịu tải trọng va đập q trình làm việc, xích kiểm nghiệm hệ số an tồn theo cơng thức 5.15[1]: s = [s] Tra bảng xích ống lăn dãy (bảng 5.2 [1]): - Q = 88500 (N) – tải trọng phá hỏng - q = 3,8(kg/m) – khối lượng mét xích - Vận tốc trung bình xích: v = = = 5,9 (m/s) - Lực vịng có ích: Ft = = = 1089,83(N) - Lực căng lực ly tâm gây ra: Fv = q.v2 = 3,8.(5,9)2 =132,27(N) - Lực căng ban đầu xích : F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81.4.3,8.1,2625 = 188,25 (N) (theo 5.16[1]) (Với kf = truyền xích nằm ngang – hệ số phụ thuộc độ võng; - Hệ số tải trọng động: kđ = 1,2(chế độ làm việc trung bình) s = = 54,35 Tra bảng 5.10 [1], với n = 400 (vòng/phút) [s] = 9,3 s = 54,35 > [s] = 9,3 Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền 2.1.5 Thiết kế kết cấu đĩa xích: Tra bảng 14.4b [2], với pc = 31,75 (mm), ta có: - Đường kính vịng chia + Đĩa xích nhỏ: d1 = = = 233,17 (mm) + Đĩa xích lớn: d2 = = = 677,37(mm) - Đường kính vịng đỉnh + Đĩa xích nhỏ: da1 = pc.(0,5cot) = 31,75.(0,5cot) = 246,87 (mm) + Đĩa xích lớn: da2 = pc.(0,5 cot) =31,75.(0,5 cot) =692,5 (mm) - Đường kính vịng đáy (Tra bảng 5.2 [1], ta có: d’l = 19,05 (mm) r = 0,5025.d’1 + 0,05 = 0,5025.19,05+ 0,05 = 9,62 (mm) + Đĩa xích nhỏ: df1 = d1 – 2r = 233,27 – 2.9,62 = 214,03 (mm) + Đĩa xích lớn: df2 = d2 – 2r = 677,37 – 2.9,62 = 658,13 (mm) 2.1.6 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích: = 0,47 (5.18 [1]) Trong đó: - Ft = 1089,83 (N) – Lực vịng có ích - Kđ = 1,2 – Hệ số tải trọng động (tra bảng 5.6 [1]) - Fvđ = 13.10-7.n2.pc3.m = 13.10-7.485.(31,75)3.1 = 20,18 (N) – Lực va đập mét dãy xích - A = 262 (mm2) – diện tích chiếu lề (tra bảng 5.12 [1]) - Kd = (xích dãy) – Hệ số phân bố không tải trọng cho dãy - Kr = 0,444 – Hệ số kể đến ảnh hưởng số đĩa xích (sử dụng phương pháp nội suy với z1 = 23) - E = 2,1.105 (MPa) – Môđun đàn hồi với vật liệu dùng thép Ta được: = 0,47 = 323,1 (MPa) Tra bảng 5.11[1], dùng thép 45 đạt độ rắn HB175 ứng với []=800 (MPa) Vậy = 323,1 (MPa) < [] = 500(MPa) Thỏa mãn điều kiện 2.1.7 Tính lực tác dụng lên trục: Theo 5.20[1] ta có: Fr = kx.Ft = 1,05.1089,83 (N) Trong đó: - Ft = 1089,83 (N) – Lực vịng có ích - kx = 1,05 (Bộ truyền nghiêng góc > 40° so với phương ngang) – Hệ số kể đến trọng lượng xích Bảng thơng số xích Loại xích Xích ống lăn Bước xích pc (mm) 31,75 Bánh kính đáy r (mm) 9,62 Khoảng cách trục a (mm) 1262,55 Số đĩa xích z z1= 23 z2= 67 Đường kính vịng chia d (mm) d1= 233,17 d2= 677,37 Đường kính vịng đỉnh (mm) da1= 246,87 da2= 692,5 Đường kính vịng chân (mm) df1= 214,03 df2= 658,13 Số mắt xích X= 126 Lực tác dụng Fr (N) 2.2 Bộ truyền hộp giảm tốc: 2.2.1 Chọn vật liệu Theo bảng 6.1[1], ta chọn sau: - Có: π d 3j b.t1 (d j − t1 ) Wj = − 32 2.d j - Trục quay chiều ứng suất xoăn thay đổi theo chu kỳ mạch động ta có: τ mj = τ aj = T τ max = j = 2.Woj Tj π d 3j b.t1 (d j − t1 ) 2( − ) 16 2d j - Chọn then theo TCVN 2261-77 (bảng 9.1a -T173(1)) Trục Mặt căt then I 1-2 1-0 II 2-3 2-0 2-1 b h Chiều then t1 3,5 8 10 7 4 sâu rãnh Bán kính góc lượn t2 3.3 2,8 0,16 0,16 max 0,25 0,25 3,3 3,3 3,3 0,16 0,16 0,25 0,25 0,25 0,4 - Bảng phân bố ứng suất mặt cắt Trục Tiết diện I 1-0 1-1 Đườn bxh g kính trục 18 6x6 20 6x6 σa τa t1 W Wo 3,5 3,5 537,5 744,56 1110,06 8,36 1529,9 21,03 14,5 II 1-2 24 8x7 2-0 30 8x7 2-1 34 10x8 2-3 26 8x7 2-2 30 8x7 1298,8 2560,5 1233,5 1651,0 2560,5 2656 40,3 8,56 5211,3 12,65 7593,6 3376,5 5211,3 45,5 8,68 19,52 27,26 12,65 - Theo bảng [I] : + k=11,62 + k = 2,01 - Theo bảng [I] với σ b = 600MPa Phương pháp gia công: tiện độ nhám bề mặt Ra 2,5…0,63 phương pháp tơi cải thiện ta có: + kx = 1,1 + ky =2,4 - Truc I: Kσd ε σ = 0,92; ετ = 0,89 Kσ + K x −1 εσ = Ky Kτ + Kx −1 ετ Kτd = Ky =0,77 =0,98 - Trục II: Kσd Kτd ε σ = 0,88; ετ = 0,81 Kσ + K x −1 εσ = Ky Kτ + Kx −1 ετ = Ky =0,8 =1,07 Sσ j = σ −1 kσ dj σ aj +ψ σ σ mj Sτ j = τ −1 kτ dj τ aj +ψ τ τ mj - ⇒ Sj = Sσ j Sτ j Sσ2 j + Sτ2j - Bảng phân bố ứng suất mặt cắt: Trục Tiết W diệ n I 1-0 537,5 /II 1-1 744,56 1-2 2-1 1298,8 2560,5 1233,5 2-3 1651,0 2-0 σm Sσ τa Sτ 1110,06 0 20 10,9 1529,9 1927,4 21,0 40,3 15,0 8,36 14,5 12,7 22, 22, 11,9 10,82 5211,3 0 7593,6 3376,5 45,5 0 12,2 5,4 7,9 10, 44 12,6 8,68 26,1 8,4 Wo σa 19,5 S 0 2-2 2560,5 5211,3 27,2 17, 14 12,6 8,4 7,5 - Chọn [S] = => trục thỏa mã độ bền mỏi Ổ LĂN 1.Trục I: 1.1.Chọn loại ổ lăn: -Vì trục lắp bánh trụ nên ta chọn ổ bi đỡ chặn dãy cấp xác bình thường (0), độ đảo hướng tâm 20µm -Đường kính ổ lăn : chọn ổ bi Có: C=21,1kN, , Theo 11.1: Với m=3 ổ bi đỡ chặn L= đỡ chặn dãy cỡ trung nhẹ hẹp kí hiệu 46304 1.2 Kiểm nghiệm khả tải động Q = (X.V Trong đó: -Lực hướng tâm lên ổ: 628,06 (N) (N) Ta có: => 0,32 => 0,37 -Dựa vào bảng 11.5 sơ đồ trục 2: Ʃ Ʃ Vì: Ʃ Ʃ Tính tỷ số: Theo bảng 11.4: V=1   chịu tải trọng lớn Ổ đảm bảo khả tải động Trục II 2.1 Chọn loại ổ -Vì trục lắp bánh trụ nên ta chọn ổ bi đỡ ch ặn dãy cấp xác bình thường (0), độ đảo hướng tâm 20µm -Đường kính ổ lăn : chọn ổ bi đỡ ch ặn dãy cỡ trung hẹp Có: C=25,6kN, , Theo 11.1: Với m=3 ổ bi đỡ ch ặn L== 2.2 Kiểm nghiệm khả tải động Q = (X.V Trong đó: -Lực hướng tâm lên ổ: = 1489,06(N) = 1924,15 (N) Ta có => => V=1 -Dựa vào bảng 11.5: Ʃ Ʃ Vì: Ʃ Ʃ Tính tỷ số: Theo bảng 11.4:   chịu tải trọng lớn =K1+2 =54mm Khe hở chi tiết: δ + bánh với thàng +>=(11,2) = 8mm hộp() + đỉnh lớn với đáy ∆1 δ ∆1 hộp + >=(35) =26mm ∆1 ( ) + mặt bên bánh ∆ δ + >= = 8mm ∆2 với nhau( ) + +Chiều dài hộp(L) +Chiều rộng hộp(B) L=(da1+da2)/2+aw+2∆+2δ+20 +Số bulông =260mm + B=lm2+2k1+2δ=69mm + Z=4 Nắp ổ cốc lót Trục I II D 52mm 72mm D2 66mm 86mm D3 80mm 100m m D4 52mm 72mm d4 M6 M6 z Cửa thăm - Để quan sát chi tiết máy lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Theo bảng bảng [II] có kích thước cửa thăm sau: Nút thông - Khi làm việc, nhietj độ hộp tang lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên ngồi hộp, người ta dung nút thông Nút thông thường lắp lắp cửa thăm Theo bảng bảng [II] có kích thước cửa thăm sau: A B M12×1.5 C D 14 E G H I K L M N O P Q R 22 20 14 4 11 16 10 14 Nút tháo dầu - Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn(do bụi bặm mạt mài), bị biến chất, cần thay Để thay dầu cũ, đáy hộp hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ bịt kín nút tháo dầu Theo bảng [II] có kích thước cửa thăm sau: D b M16×1.5 12 m f L c q D S Do 23 13,6 26 17 19,6 Que thăm dầu - Để khiểm tra dầu hộp dung que thăm hình vẽ Chốt định vị Theo bảng [II] ta có thơng số chết định vị d c l 6mm 1mm 24mm ...Đề 3.5 : Động - khớp nối - truyền bánh trụ nghiêng – xích - xích tải Hệ thống xích tải gồm: Động điện pha KĐB rotor lồng sóc Nối trục đàn hồi Hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng Bộ truyền xích ống... suất cặp ổ lăn, br x – hiệu suất truyền xích (để hở), br – hiệu suất truyền bánh răng, - – hiệu suất khớp nối trục đàn hồi (tra bảng 2.3 [1]) - Công suất cần thiết trục động cơ: Pct 6,9(kW) ( 2.8... nghiêng Bộ truyền xích ống lăn Xich tải Số liệu thiết kế : Lực xích tải (N) 1380 Vận tốc xích tải (m/s) 4.25 Số đĩa xích tải 10 Bước xích tải 155 Góc nghiêng đường nối 180 tâm BT @ (độ) Thời gian