ĐỒ án hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG thiết kế hệ thống dẫn động xe tải trên đường raytrụcphương án 5

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH ^•••0-”^ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐỀ 1- Phương án LỚP L09-HK211 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Phạm Minh Tuấn Sinh viên thực hiện: Huỳnh Chí Tài- MSSV: 1910504 Phạm Cao Tâm- MSSV:1915029 Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 ĐỀ TÀI Đề số 1: Thiết kế hệ thống dẫn động xe tải đường ray trục Phương án: Số liệu thiết kế : Quay chiều làm việc ca (Làm việc 300 ngày / năm, /ca) Hệ thống dẫn động gôm: 1: Động điện 2:Nối trục đàn hồi 3: Hộp giảm tốc bánh trụ cấp Lực cản ray , F (N)5: Đường ray 6: Bánh 2400N 4:Bộ truyền bánh trụ đường thẳng xe Vận tốc vịng, v (m/s) Đường kính bánh xe ,D mm Thời gian phục vụ, L năm 1,25m/ s 400mm năm MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.2 Phân phối tỷ số truyền 1.3 Bảng thông số kỹ thuật Phần 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 10 2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 10 2.1.1 Cặp bánh trụ thẳng ( để hở ) 10 2.1.1.1 Chọn vật liệu 10 2.1.1.2 Xác định ứng suất cho phép : .10 2.1.1.3 Xác định thông số ăn khớp : 12 2.1.1.4 Kiểm tra độ bền uốn: .13 2.1.1.5 Kiểm tra độ bền tiếp xúc: .13 2.1.1.6 Kiểm tra tải: 14 2.1.2 Cặp bánh trụ thẳng hộp giảm tốc cấp 14 2.1.2.1 Chọn vật liệu .14 2.1.2.2 Xác định ứng suất cho phép : .15 2.1.2.3 Xác định thông số ăn khớp 16 2.1.2.4 Kiểm tra độ bền uốn: 16 2.1.2.5 Kiểm tra độ bền tiếp xúc: .17 2.1.2.6 Kiểm tra tải: 17 2.2 THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 19 2.2.1 Chọn vật liệu xác định đường kính sơ trục 20 2.2.2 .Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 20 2.2.3 Phân tích lực truyền 21 2.2.4 Chọn kiểm nghiệm then: 25 2.2.5 Kiểm nghiệm độ bền trục: 27 2.3 TÍNH CHỌN Ổ LĂN: .30 2.3.1 TrụcI 30 2.3.2 Trục II: 32 2.4 TÍNH TỐN NỐI TRỤC .33 Phần : CHỌN THÂN MÁY, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP CHỌN THÂN MÁY .34 CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẨU VỎ HỘP: .36 CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC 39 BẢNG TỔNG KẾT BULONG 41 DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 41 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đà phát triển khoa học kĩ thuật đóng vai trị quan trọng đời sống người Việc áp dụng khoa học kĩ thuật làm tăng suất lao động đồng thời góp phần không nhỏ việc thay sức lao động người lao động cách có hiệu nhất, bảo đảm an tồn cho họ q trình làm việc Các hệ thống khí thay tuyết vời cho sức người việc tự động hóa sản xuất tăng suất lao động Kết hợp với việc điều khiển chúng, ta góp phần vào cơng tự động hóa đại hóa mà đất nước Việt Nam thực Hệ thống dẫn động xe tải đường ray cầu trục hệ thống di chuyển vật nặng cồng kềnh phía nhà xưởng thay di chuyển theo lối sàn nhà thiết bị có khả nâng lên, hạ xuống di chuyển vật nặng từ nơi sang nơi khác Hệ thống sử dụng phổ biến để di chuyển nguyên vật liệu phục vụ sản xuất, lưu kho hàng hóa, bốc xếp hàng hóa nhà xưởng, phục vụ kho bãi trời, phục vụ ga tàu bến cảng Hệ thống dẫn động xe tải đường ray cầu trục môn học giúp cho sinh viên có kiến thức việc thiết kế hệ thống truyền động khí, để từ có cách nhìn hệ thống sản xuất, việc điều khiển hệ thống tự động nhà máy, xí nghiệp hay phân xưởng Trong phạm vi đồ án, kiến thức từ môn sở Nguyên Lý Máy, Cơ lý thuyết, Vẽ kỹ thuật áp dụng giúp sinh viên có nhìn tổng quan hệ thống dẫn động khí Từ đây, cộng với kiến thức chuyên ngành, em tiếp cận với hệ thống thức tế, có nhìn tổng quan để chuẩn bị cho đồ án luận văn tốt nghiệp Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động : 1.1.1 Chọn hiệu suất động Hiệu suất truyền động hệ thống: n = nbriilbr2nMilOi =0,97.0.94.0,98.0.9953 =0,8802 Với: nbr1 = 0,97 : hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng hộp giảm tốc cấp ( che kín) nbr2 = 0,94 : hiệu suất truyền bánh trụ thẳng (để hở) hnt = 0,98 : hiệu suất nối trục đàn hồi nol = 0,995: hiệu suất ổ lăn 1.1.2 Tính cơng suất cần thiết động Công suất phận công tác bánh xe: Pct = := 240°n1,25 = KW 1000 1000 Suy công suất cần thiết động P = — = T^ = 3,41 KW n 0,8802 , 1.1.3 Xác định số vòng quay sơ động : Số vòng quay trục công tác: _ 60000^- 60000.1,25 -r, 59 68 vòn nct= -^0^ = , g/phút Chọn tỷ số truyền sơ hệ thống usb =uhgt.ubr.unt= 6.4.1 = 24 Với uhgt= : tỷ số truyền hôp giảm tốc ubr= : tỷ số truyền truyền bánh trụ thẳng unt= : tỷ số truyền nối trục Dựa vào bảng 3.2 sách giáo trình cho tiết máy thầy Nguyễn Hữu Lộc trang 95, ta chọn uhgt= 6, ubr= 4, unt= Số vòng quay sơ động : nsb= Usb.nct= 59,68 24= 1432,32 (vòng/phút) 1.1.4 Chọn động điện Chọn động điện thỏa mãn : Pđc>P với P= 3,41 Kw nđc ~ nsb với nsb =1432,32 vòng/ phút -Ta chọn động SGA 112M có cơng suất 4KW số vòng quay động 1440 vòng/ phút theo phụ lục 15.2 sách tập Chi tiết máy thầy Nguyễn Hữu Lộc 1.2 Phân phối tỷ số truyền Chọn tỉ số truyền hệ thống dẫn động: ^=^ = £40=24,13 cn nlv 59,68 Tỷ số truyền hộp giảm tốc: uhgt = Tỷ số truyền bánh răng: ubr =4,02 Sai số tỉ số truyền: A%= 24,13-24 = 0.54% 24 Tính tốn giá trị công suất trục: Pct = 15(KW) '"=S = Õ995 ,° P Pn = P “ = eu^QQt; = 3,224(KW) nbr2noi °,94.°,995 P„ 3,224 Pj = .=o = 3,344(KW) nbrinoi °,97.°,995 PI 3,35 P 4i(Kw) đc=nnt=°^= , Số vòng quay trục: nđc = 144°(vòng/phút) ndc 144° n = —— = —= 144°(vòng/phút) u I nt ni 1440 nII = —= —= 240(vòng/phút) u hgt 240 n ii = 59,70(vòng/phút) n 4,02 III = “ u br Momen xoắn trục: Pđc 3,41 Tđc = 9,55 X 106 X nđc = 9,55 X 106 X1440 = 22614,93(N mm) PI 3,334 TI = 9,55 X 106 X n~ = 9,55 X 106 X 4440 = 22110,90 (N mm) Pii 3,224 TII = 9,55 X 106 X n^ = 9,55 X 106 X -240- = 128288,33(N mm) Piii 3,015 TIII = 9,55 X 106 X — = 9,55 X 106 X ^44 = 482298,995(N mm) niii 59,70 1.3 Bảng thông số kỹ thuật: Thông số Trục Công suất(kW) Động I II III 3,41 3,334 3,224 3,015 Tỉ số truyền 4,02 Moment xoắn (N.mm) 22614,93 22110,90 128288,33 482298,995 Số vịng quay(vịng/phút) 1440 1440 240 59,70 Phần 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế truyền bánh răng: * Thông số kĩ thuật - Thời gian phục vụ : L=6 năm - Quay chiều làm việc ca (Làm việc 300 ngày / năm, /ca) - Cặp bánh hộp giảm tốc (bánh trụ thẳng, che kín): Tỷ số truyền: uhgt=6 Số vòng quay trục dẫn : n1 = 1440 vòng/ phút Momen xoắn trục dẫn : T1 = 22110,90 N.mm -Cặp báng trụ thẳng (để hở) Tỷ số truyền : ubr= 4,02 Số vòng quay trục dẫn : n2 = 240 vòng/ phút Momen xoắn trục dẫn : T2 = 128288,33 N.mm 2.1.1 Cặp bánh trụ thẳng ( để hở ) 2.1.1.1 Chọn vật liệu Chọn vật liệu thép 45C cải thiện bánh dẫn bánh bánh bị dẫn Theo bảng 6.13 giáo trình sở thiết kế máy thầy Nguyễn Hữu Lộc: Đối với bánh dẫn: Ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 250, ơb1 =850MPa, ơch1= 580 MPa Đối với bánh bị dẫn: Ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 228, Ơb2 =750MPa, ơch2= 450 MPa 2.1.1.2 Xác định ứng suất cho phép : *Số chu kì làm việc sở: NHO1 = 30 HB12,4 = 30.2502,4=1,71.107 chu kì NHO2 = 30 HB22,4 = 30.2282,4=1,37.107 chu kì NFO1=NFO2 = 5.106 chu kì Tuổi thọ : Lh = 300.8.2.6 = 28800 *Vì bánh làm việc với chế độ tải số vịng quay n khơng đổi: 2.3.1 Trục II: Số vòng quay ni=240( vòng/ phút) Tải trọng phân bố lên ổ: -Tải trọng hướng tâm lên ổ B: FrB= JRBX2 + ^By2 = V 5075,792 + 1237,342 = 5224,42N -Tải trọng hướng tâm lên ổ D: FrD= JRDX2 + Rũy2 = V 1257,292 + 565,642 = 1378,66 N Do FrB > FrD suy ta chọn tính toán ổ B -Lực dọc trục Fa= 272,72N Do ta cho ổ bi đỡ , chọn cở nặng, Kí hiệu ổ d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) C0(kN) 408 40 110 27 50300 37000 *Chọn hệ số e: -Ta có = I7272 = 0,0074 => chọn e = 0,19 c0 37000 ’ ’ Chọn hệ số X, Y: - Chọn V= 1: vịng ổ lăn quay - Chọn Kt =1 : hệ số ảnh hưởng nhiệt độ Kơ =1,2 : hệ số ảnh xét đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng -ỔB: = 2J2;7t V.FrB 1.5224,42 =0,052 < e suy raJ X =1 Y=0 ’ QB=(XVFrB + YFa)Kơ.Kt=(1.1 5224,42 +0.272,72).1.1,2 =6269,30N li',; T — 60.Lft.n_ 60.28800.240 _ _ A , - Thời gian làm việc : L = 10'6 = —-106 =414,72 triệu vòng - Khả tải đơng tính tốn : Ct=Q VÃ =6269,30V414,72 =46752,41N -Vì Ct 0,04a + 10>12 = 16 mm d2 = (0,7 + 0,8)d1 = 10 mm d3 = (0,8 + 0,9)d2 = 10 mm d4 = (0,6 + 0,7)d2 = mm d5 = (0,5 + 0,6)d2 = mm Mặt bích ghép nắp thân: - Chiều dày bích thân hộp, S3 - Chiều dày bích nắp hộp, S4 53= (1,4 + 1,8)d3= 18 mm - Bề rộng bích nắp thân, K3 54= (0,9 + 1)S3= 18 mm K3 « K2 - (3 ^ 5) = 45-5=40 mm Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ, K2 = E2 + R2 + (3 ^ 5) = 45 mm E2 « 1,6d2 = 22 mm K2 R2 « 1,3d2 = 15 mm - Tâm lổ bulông cạnh ổ: E2 C (là C - D3/2 = 55 mm h xác định theo kết cấu, phụ thuộc khoảng cách từ tâm bulơng đến mép tâm lỗ bulơng kích thước mặt tựa lổ) - Chiều cao h Mặt đế hộp: - - Chiều dày: khơng có phần lồi, S1 - S1 « (1,3 + 1,5)d1=26mm Dd xác định theo đường kính dao kht S1 « (1,4 + 1,7)d1 = 30mm Khi có phần lồi,Dd; S1; S2 S2 « (1 - 1,1)d1 = 18 mm K1 « 3d1 = 54 mm q > K1 + 2S = 74 mm - Bề rộng mặt đế hộp, K1 q Khe hở chi tiết: - Giữa bánh với thành hộp - Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp - Giữa mặt bên bánh với A > (1 : 1,2)5 = 10 mm A1 > (3 : 5)5 = 32 mm A > 5=10mm Z = (L + B)/(200 : 300) = Số lượng bulông nền, Z L=408mm B=224 mm CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẨU VỎ HỘP: 2.1 Chốt định vị: Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trụ (đường kính D) lắp nắp thân hộp gia công đồng thời Để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, dùng chốt định vị Nhờ có chốt định vị, xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân), loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Ta dùng chốt định vị hình có thơng số sau: d c l 6 32 2.2 Nắp ổ: - Che chắn ổ lăn kháng bụi từ bên - Làm vật liệu GX15-32 Kết cấu nắp ổ hộp giảm tốc Trục D D2 D3 d4 h Dn d4 z I 92 38 26 10 23,5 62 8(M8) II 140 48 36 10 12,5 110 8(M8) 2.3 Cửa thăm: Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp Trên nắp có lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn sau: A B A1 B1 C C1 K R Vít Số lượng 10 75 150 100 125 130 87 12 M8x 16 2.4 Nút thông hơi: Khi làm việc, nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thơng Nút thông lắp nắp cửa thăm Kích thước nút thơng hơi: A B C D E F G H M27x2 15 30 15 6 I J K L M N 22 O 10 2.5 Nút tháo dầu: -Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn (do bụi 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 sau : d B C D D1 L f M16x 1,5 12 19,6 26 22 2.6 Que thăm dầu: - Đê kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu Que thăm dầu CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC: 3.1 Vòng phớt: -Vòng phớt loại lót kín động gián tiếp 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 gỉ Ngồi ra, vịng phớt cịn đề phịng dầu chảy Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc nhiều vào vòng phớt -Vòng phớt dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, thay dễ dàng Tuy nhiên có nhược điểm chóng mịn ma sát lớn bề mặt trục có độ nhám cao Vòng phớt 3.2 Vòng chắn dầu: Để ngăn cách mỡ phận ổ với dầu hộp Vòng chắn dầu BẢNG TỔNG KẾT BULONG: ❖ ❖ Bu long nền: d1=16 , chọn M16x80 Bu lông cạnh ổ: d2= 10, chọn M10X100 * * * * Bu long ghép bích nắp thân: d3=10, chọn M10x40 Vít ghép nắp ổ: d4=8,M8x30 Vít ghép nắp cửa thăm: ds=8, M8x15 Bảng tổng kết sau: Bulong -đai ốc M8 M10 M16 S 14 17 27 D 16 20 32 h 5,6 11,2 hđ/ốc 6,4 12,8 10M8x30 M10x40 4M8x15 M10x100 Số lượng M16x80 DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP: -Căn vào yêu cầu làm việc chi tiết hộp giảm tốc, ta chọn kiểu lắp ghép sau: 5.1 Dung sai ổ lăn: -Vịng ổ lăn chịu tải tuần hồn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian để vịng ổ khơng trượt bề mặt trục làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắp k6, lắp trung gian có độ dơi, tạo điều kiện mịn ổ (trong q trình làm việc quay làm mịn đều) -Vịng ngồi ổ lăn khơng quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ Để ổ di chuển dọc trục nhiệt tăng q trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7 5.2 Lắp ghép bánh trục: -Bánh lắp lên trục chịu tải vừa, tải trọng thay đổi, va đập nhẹ, ta chọn kiểu lắp ghép H7/k6 5.3 Lắp ghép nắp ổ thân hộp: -Để dễ dàng cho việc tháo lắp điều chỉnh, ta chọn kiểu lắp lỏng H7/e8 5.4 Lắp ghép vòng chắn dầu trục: -Để dễ dàng cho tháo lắp, ta chọn kiểu lắp trung gian H7/Js8 5.5 Lắp chốt định vị: -Để đảm bảo độ đồng tâm không bị sút, ta chọn kiểu lắp chặt P7/h8 5.6 Lăp ghép then: -Theo chiều rộng, chọn kiểu lắp trục P9/h8 kiểu lắp bạc Js9/h8 -Theo chiều cao, sai lệch giới hạn kích thước then h11 -Theo chiếu dài, sai lệch giới hạn kích thước then h14 BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP Chi tiết Bánh Kích thước (mm) Mối lắp 50 H7/ k6 ES EI (^m) (^m) +30 es ei (^m) (^m) +21 +2 Độ dôi lớn Độ hở lớn 21 28 Ổ BI ĐỠ CHẶN d Ơ vịng ngồi Trục I 62 H7/ k6 +30 +21 +2 21 28 Trục II 110 H7/ k6 +35 +25 +3 25 32 d Ổ vòng Trục I 30 H7/ k6 +25 +18 +2 18 23 Trục II 40 H7/ k6 +25 +18 +2 18 23 -22 51 bxh Trục I 8x7 Then (trục) P9/ h8 -15 -51 Trục II 10x8 P9/ h8 -15 -51 14x9 P9/ h8 -18 -61 -22 -27 51 61 Then (bánh + bánh xích + nối trục) Nối trục 8x7 Js9/ h8 +18 -18 -22 18 Br2 10x8 Js9/ h8 +18 -18 -22 18 Br 14x9 Js9/ h8 +21 -24 -27 24 d=6 P7/h8 -9 -27 -22 27 25 H7/js8 +21 +16 -16 16 37 Vòng chắn dầu - trục II 45 H7/js8 +25 +19 -19 19 44 Vòng phớt trục I 25 H7/ js8 +21 +16 -16 16 37 Vòng phớt trục II 35 H7/ js8 +25 +19 -19 19 44 Nắp bích ổ lăn trục I 62 H7/h6 +30 0 -19 49 Nắp bích ổ lăn trục II 110 H7/h6 +35 0 -22 57 Năp cửa thăm - nắp hộp 150 H8/h7 +63 0 -40 103 Chốt định vị - vỏ hộp Vòng chắn dầu - trục I KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động khí, nhóm em nắm vững cách phân tích công việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho tốn thiết kế Vì đặc trưng nghiên cứu mơn học tính hệ truyền động nên qua giúp cho sinh viên có cách xử lý sát thực biết cách kết hợp với kiến thức học để tính tốn chọn phương án tối ưu cho thiết kế Dù cố gắng hoàn thành đồ án với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng có hướng dẫn cụ thể q thầy khoa Cơ khí hiểu biết cịn hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án cịn có nhiều thiếu sót bất cập Vì vậy, nhóm em mong sửa chữa đóng góp ý kiến quý thầy cô để em rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức Nhóm em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy cô khoa Cơ khí hướng dẫn tận tình thầy Phạm Minh Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập Nhà xuất giáo dục, 2018 [2] Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2018 [3] Trần Hữu Quế: Vẽ kỹ thuật khí, tập Nhà xuất giáo dục, 2018 4 45 46 ... Hệ thống dẫn động xe tải đường ray cầu trục môn học giúp cho sinh viên có kiến thức việc thiết kế hệ thống truyền động khí, để từ có cách nhìn hệ thống sản xuất, việc điều khiển hệ thống tự động. ..ĐỀ TÀI Đề số 1: Thiết kế hệ thống dẫn động xe tải đường ray trục Phương án: Số liệu thiết kế : Quay chiều làm việc ca (Làm việc 300 ngày / năm, /ca) Hệ thống dẫn động gôm: 1: Động điện 2:Nối... 7- 1, 75. 45, 52/ 00 250 /0,88.0,9+ 0,0 25. 0 Ơ.ơm ưs .5, 28/ + /£T.£ Vĩ , + 01 75 28 T 2 ,53 01 /5. 5 28 '0,81.0,9+ , m , Hệ số an toàn : s s = S S , - 2 ,53 .11,68_ =Sơ-2Sr47 > Is] = 15 2,4/ /-+,.2 J2 ,53 2+11,682