Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY  ĐỒ ÁN THIẾT KẾ (ME3139) Học kỳ I/ Năm học 2021-2022 ĐỀ TÀI ĐỀ SỐ 14: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phƣơng án số: 18 Sinh viên thực hiện: HUỲNH VĂN NIN Ngƣời hƣớng dẫn: Gv VŨ NHƢ PHAN THIỆN Ngày hoàn thành: MSSV: 1914572 Ký tên: Ngày bảo vệ: TP HỒ CHÍ MINH 11/2021 MỤC LỤC PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƢƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 12 PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 14 PHẦN 4: KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU 28 PHẦN 5: THIẾT KẾ TRỤC 29 PHẦN 6: THIẾT KẾ THEN 38 PHẦN 7: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 43 PHẦN 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 49 PHẦN 9: CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƢƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Phân tích phƣơng án: • Bảng số liệu: Phƣơng án 18 Công suất trục thùng trộn P, kW 6,5 Số vòng quay trục thùng trộn n, v/ph 50 Thời gian phục vụ L, năm Số ngày làm/năm , ngày 240 Số ca làm ngày, ca , giây 20 , giây 13 T 0,7T 1.2 Chọn ộng cơ: 1.2.1 Xác ịnh cơng suất cần thiết: • Hiệu suất truyền ộng tồn hệ thống: Trong ó hiệu suất truyền ta chọn từ Bảng 2.3/19 Tài liệu [I]: : hiệu suất truyền thang : hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng : hiệu suất truyền bánh trụ côn : hiệu suất khớp nối : hiệu suất ổ lăn • Ta ƣợc: • Hệ thống truyền ộng băng tải làm việc với sơ tải trọng nhƣ sau: • Theo cơng thức 2.12 2.13, cơng suất tƣơng ƣơng: • Cơng suất cần thiết ộng : √ 1.2.2 Xác ịnh số vòng quay ồng ộng cơ: • Số vịng quay trục cơng tác: • Tỉ số truyền chung hệ thống truyền ộng: - Trong ó: : Tỉ số truyền truyền ộng hộp giảm tốc bánh côn trụ cấp : Tỉ số truyền truyền ộng thang • Dựa vào Bảng 2.4/21 Tài liệu [I] chọn • Số vịng quay sơ ộng cơ: ta ƣợc: 1.2.3 Chọn ộng cơ: • Dựa vào cơng suất cần thiết tính ƣợc số vịng quay ồng ộng Động ƣợc chọn phải có cơng suất số vịng quay ộng thỏa mãn iều kiện: • Ta chọn ộng 4A Động 4A ƣợc chế tạo theo GOST 19523-74 thay ộng cũ A2, A01 AO2 nói chung có khối lƣợng nhẹ khoảng 18% so với A2 A02, ồng thời nhẹ so với DK K Mặt khác có phạm vi cơng suất lớn số vòng quay ồng rộng so với DK K • Dựa vào Bảng 1.3/237 Phụ lục Tài liệu [Ⅱ] ta chọn ộng 4A132S4Y3 có thông số nhƣ sau: Công suất Ký hiệu Pdm (kW) Vận tốc quay nc(v/ph) T T max cos K T Tdn dn 4A132S4Y3 7,5 1455 87,5 0,86 1.3 Phân bố tỉ số truyền: • Tỉ số truyền chung hệ thống truyền ộng: - Trong ó: : Tỉ số truyền truyền ộng hộp giảm tốc bánh trụ cấp nhanh : Tỉ số truyền truyền ộng hộp giảm tốc bánh trụ cấp chậm • Ta có: • Dựa vào Bảng 2.4/21 Tài liệu [I] chọn • Tỉ số truyền truyền ộng hộp giảm tốc: ,56 2,2 • Phân bố tỉ số truyền hộp giảm tốc: • Chọn tỉ số truyền cặp bánh trụ cấp nhanh cặp bánh trụ cấp chậm: • Tỉ số truyền cặp bánh trụ cấp chậm: • Tỉ số truyền cặp bánh trụ √ √ cấp nhanh: • Tỉ số truyền cuối truyền ai: 1.4 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MƠMEN VÀ SỐ VỊNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC: • Tính cơng suất trục: • Tính số vịng quay trục: 21206 42412 0,78 0,75 14,24 17,12 15,9 8,4 7,4 B3 (65) 20440 47401 0,77 0,74 14,77 15,32 15,1 9,3 7,9 D3 (65) 20440 47401 0,77 0,74 15,32 X 9,3 X A3, C3 (60) X • Vậy tất hệ số an toàn ều lớn Trục thỏa mãn iều kiện bền mỏi 6.2 Kiểm nghiệm trục ộ bền tĩnh: • Để ề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải ột ngột (chẳng hạn mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục ộ bền tĩnh Theo cơng thức 10.27 ta có: √ - Trong ó: • Trục 1: √ • Trục 2: √ • Trục 3: ( ) ( ) √ • Vậy trục thỏa iều kiện ộ bền tĩnh 6.3 Kiểm nghiệm then: • Thơng số then ƣợc chọn theo bảng 9.1 • Điều kiện bền dập iều kiện bền cắt ƣợc xác ịnh theo công thức 9.1 9.2: ( ) ( ) - Trong ó: T: momen xoắn trục d: ƣờng kính trục tiết diện sử dụng then : chiều dài then (với chiều dài mayo) h: chiều cao then : chiều sâu rãnh then : ứng suất dập cho phép, tải trọng va ập nhẹ : ứng suất cắt cho phép, tải trọng va ập nhẹ • Ta có bảng kiểm nghiệm sau: Trục Đƣờng kính 30 36 93,26 27,98 30 56 59,96 17,98 55 56 76,49 19,12 55 52 82,38 20,59 65 96 89,65 22,41 65 96 89,65 22,41 • Vậy then thỏa iều kiện PHẦN 7: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 7.1 Trục ầu vào 1: 7.1.1 Thơng số ban ầu: • Đƣờng kính vịng trong: • Số vịng quay ổ: • Quay chiều, làm việc ca, tải va ập nhẹ 7.1.2 Chọn loại ổ lăn: • Lực hƣớng tâm tác dụng lên ổ: √ √ √ √ 7.1.3 Chọn kích thƣớc ổ lăn: • Ta chọn sơ ổ ũa côn cỡ nhẹ dãy, theo Phụ lục bảng P2.11 ta có: ( ) () Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) T (mm) 7207 35 72 17 7.1.4 Kiểm nghiệm khả tải ổ: • Ta có: • Lực dọc trục B1: Do nên • Lực dọc trục C1: Do nên 18,25 13,83 C (kN) (kN) 35,2 26,3 • Xét tỉ số: • Theo bảng 11.4 ta có: • Xét tỉ số: • Theo bảng 11.4 ta có: • Tải trọng quy ƣớc ổ: ( ) ( ) - Với : hệ số kể ến vòng quay ( ) ( ) : hệ số ảnh hƣởng nhiệt ộ : hệ số ảnh hƣởng tải trọng, áp dụng cho chế ộ làm việc tải va ập nhẹ, tải ngắn hạn, theo bảng 11.3 • Nhƣ vậy: nên ta tính tốn ổ theo thơng số B1 • Thời gian làm việc ổ ũa là: • Theo cơng thức 11.13, thời gian làm việc tính triệu vịng quay: • Khả tải ộng: Với bậc ƣờng cong thử ổ lăn ối với ổ ũa • Tuổi thọ thật ổ: ()( ) • Nhƣ ổ ũa cần ƣợc thay sau năm làm việc 7.1.5 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: • Theo bảng 11.6, ối với ổ ũa ta có: • Theo cơng thức 11.19 ta có: • Nhƣ vậy: • Vậy ổ thỏa iều kiện tải tĩnh 7.2 Trục trung gian 2: 7.2.1 Thơng số ban ầu: • Đƣờng kính vịng trong: • Số vịng quay ổ: 7.2.2 Chọn loại ổ lăn: • Lực hƣớng tâm tác dụng lên ổ: √ √ √ √ 7.2.3 Chọn kích thƣớc ổ lăn: • Ta chọn sơ ổ ũa cỡ nhẹ dãy, theo Phụ lục bảng P2.11 ta có: ( ) () Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) T (mm) 7210 50 90 20 21,75 14 7.2.4 Kiểm nghiệm khả tải ổ: • Ta có: • Lực dọc trục A2: C (kN) 52,9 (kN) 40,6 Vậy nên • Lực dọc trục D2: Vậy nên • Xét tỉ số: Theo bảng 11.4 ta có: • Xét tỉ số: Theo bảng 11.4 ta có: • Tải trọng quy ƣớc ổ: ( ) ( ) - Với : hệ số kể ến vòng quay ( ) ( ) : hệ số ảnh hƣởng nhiệt ộ : hệ số ảnh hƣởng tải trọng, áp dụng cho chế ộ làm việc tải va ập nhẹ, tải ngắn hạn, theo bảng 11.3 • Nhƣ nên ta tính tốn ổ theo thơng số A2 • Thời gian làm việc ổ ũa là: • Theo cơng thức 11.13, thời gian làm việc tính triệu vịng quay: • Khả tải ộng: Với bậc ƣờng cong thử ổ lăn ối với ổ ũa • Tuổi thọ thật ổ: ()( ) • Nhƣ ổ ũa cần ƣợc thay sau năm làm việc 7.2.5 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: • Theo bảng 11.6, ối với ổ ũa ta có: • Theo cơng thức 11.19 ta có: • Nhƣ vậy: • Vậy ổ thỏa iều kiện tải tĩnh 7.3 Trục ầu 3: 7.3.1 Thơng số ban ầu: • Đƣờng kính vịng trong: • Số vòng quay ổ: 7.3.2 Chọn loại ổ lăn: • Lực hƣớng tâm tác dụng lên ổ: √ √ √ √ 7.3.3 Chọn kích thƣớc ổ lăn: • Ta chọn sơ ổ bi ỡ cỡ Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) 212 60 110 22 7.3.4 Kiểm nghiệm khả tải ổ: • Xét tỉ số: Với: : số dãy lăn • Theo bảng 11.4 hệ số thực nghiệm ( ) 2,5 C (kN) 41,1 (kN) 31,5 • Lực dọc trục A3: Vậy nên • Lực dọc trục C3: Vậy nên • Xét tỉ số: Theo bảng 11.4 ta có: • Xét tỉ số: Theo bảng 11.4 ta có: • Tải trọng quy ƣớc ổ: ( ) ( ) ( ) ( ) - Với : hệ số kể ến vòng quay : hệ số ảnh hƣởng nhiệt ộ : hệ số ảnh hƣởng tải trọng, áp dụng cho chế ộ làm việc tải va ập nhẹ, tải ngắn hạn, theo bảng 11.3 • Nhƣ nên ta tính tốn ổ theo thơng số C3 • Thời gian làm việc ổ ũa là: • Theo cơng thức 11.13, thời gian làm việc tính triệu vịng quay: • Khả tải ộng: Với bậc ƣờng cong thử ổ lăn ối với ổ bi • Tuổi thọ thật ổ: ()( ) • Nhƣ ổ ũa cần ƣợc thay sau năm làm việc 7.3.5 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: • Theo bảng 11.6, ối với ổ bi ỡ ta có: • Theo cơng thức 11.19 ta có: • Nhƣ vậy: • Vậy ổ thỏa iều kiện tải tĩnh 7.4 Chọn nối trục vòng àn hồi: 7.4.1 Thơng số bản: • Momen xoắn trục 3: • Theo bảng 16.10a ta có thơng số nối trục vòng àn hồi nhƣ sau: T d D L l Z B (Nm) 2000 63 260 120 175 140 110 200 2300 • Theo bảng 16.10b ta có thơng số vịng àn hồi nhƣ sau: l 24 M16 32 95 7.4.2 Kiểm tra sức bền dập vịng àn hồi: 52 Trong ó: : ứng suất dập cho phép cao su : hệ số chế ộ làm việc • Vậy nối trục thỏa sức bền dập 7.4.3 Kiểm tra sức bền chốt: Trong ó: : ứng suất cho phép chốt • Vậy chốt thỏa iều kiện bền 24 70 48 44 48 48 h PHẦN 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 8.1 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: • Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ ảm bảo vị trí tƣơng ối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền ến, ựng dầu bôi trơn bảo vệ chi tiết tránh bụi • Vật liệu chế tạo vỏ hộp gang xám, GX15-32 • Chọn bề mặt lắp ghép nắp hộp thân hộp i qua ƣờng tâm trục ể lắp chi tiết thuận tiện dễ dàng Bề mặt ghép song song với mặt ế • Mặt áy hộp nghiêng góc từ 1° phía lỗ tháo dầu nhằm thuận tiện việc tháo dầu: dầu bôi trơn ƣợc thay sẽ, tăng chất lƣợng làm việc cho hộp giảm tốc • Hộp giảm tốc úc có thơng số sau: Tên gọi Thông số Chiều dày: Thân hộp, Nắp hộp, Gân tăng cứng: Chiều dày, e Chiều cao, h Độ dốc Đƣờng kính: Bulon nền, Bulon cạnh ổ, Bulon ghép nắp bích thân, Vít ghép nắp ổ, Vít ghép nắp cửa thăm, Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, Chiều dày bích nắp hộp, Bề rộng bích nắp thân, 2° Mặt ế hộp: Chiều dày khơng có phần lồi, Bề rộng mặt ế hộp, Kích thƣớc gối trục: Bề rộng mặt ghép bulon cạnh ổ, Tâm lỗ bulon cạnh ổ, Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp, Giữa ỉnh bánh lớn với áy hộp, Giữa mặt bên bánh với nhau, Số lƣợng bulon Z 8.2 Nắp ổ: • Các nắp ổ với thơng số vít ghép, ƣờng kính nắp ổ theo bảng 18.2 ta có: Trục Trục Trục D 80 110 140 100 130 160 135 160 190 75 100 125 h 10 12 14 M8 M10 M10 Z 6 8.3 Thiết kế chi tiết phụ: 8.3.1 Bulon vịng: • Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, lắp ghép, ) nắp thân thƣờng lắp thêm bulơng vịng Chọn kích thƣớc bulơng theo bảng 18.3.a ( ơn vị: mm) ta có: Ren d h Trọng lƣợng nâng ƣợc a M10 45 25 10 25 15 22 200 8.3.2 Chốt ịnh vị: • Để ảm bảo vị trí tƣơng ối nắp thân trƣớc sau gia công nhƣ lắp ghép, ta dùng chốt ịnh vị Nhờ chốt ịnh vị, xét bulong không làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tƣơng ối nắp thân), ó loại trừ ƣợc nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Chọn kích thƣớc chốt ịnh vị hình theo bảng 18.4.b ( ơn vị: mm) ta có: d C l 12 1,6 36 8.3.3 Cửa thăm: • Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép ể ổ dầu vào hộp ỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm ƣợc ậy nắp Trên nắp lắp thêm nút thơng Hình dạng kích thƣớc cửa thăm chọn theo bảng 18.5 ta có: A B C K R Vít Số lƣợng 100 75 150 100 125 87 12 M8x22 8.3.4 Nút thơng hơi: • Khi làm viêc, nhiệt ộ hộp tăng lên Để giảm áp suất iều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, ngƣời ta dùng nút thông Nút thông thƣờng ƣợc lắp nắp cửa thăm vị trí cao nắp hơp Hình dạng kích thƣớc nút thơng theo bảng 18.6 ta có: A B C D E G H I K L M27x2 15 30 15 45 36 32 10 M N O P Q R S 22 32 18 36 32 8.3.5 Nút tháo dầu: • Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn (do bụi bặm hạt mài), bị biến chất, ó cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ, áy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ ƣợc bịt kín nút tháo dầu Hình dạng kích thƣớc nút tháo dầu theo bảng 18.7 ta có: d b m f L c q D S M20x2 15 28 2,5 17,8 30 22 25,6 8.3.6 Mắt dầu: kính phẳng theo bảng 18.9 ta có: • Hình dạng kích thƣớc mắt dầu Kích thƣớc mắt kính, mm 20 8.3.7 Que thăm dầu: D 55 40 l h 10 • Do ta bơi trơn ngâm dầu nên ta cần kiểm tra mức dầu ể xem mữ dầu có thỏa mãn yêu cầu hay không Thiết bị ể kiểm tra ây que thăm dầu, que thăm dầu thƣờng có vỏ bọc bên ngồi nhƣ hình dƣới ây: PHẦN 9: CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 9.1 Dầu bơi trơn hộp giảm tốc: • Chọn ộ nhớt phụ thuộc vào vận tốc vật liệu chế tạo bánh răng, theo bảng 18.11: Với vận tốc vòng từ 1-2,5 m/s, vật liệu chế tạo bánh thép C45 cải thiện, ộ nhớt dầu 50°C 186 • Theo bảng 18.13 ta sử dụng loại dầu bôi trơn AK-15 9.2 Dung sai lắp ghép: 9.2.1 Chọn cấp xác: • Đối với bánh răng: truyền cấp nhanh truyền cấp chậm • Đối với trục then rãnh then chọn cấp xác • Đối với lỗ cấp xác • Đối với sai lệch ộ song song, ộ thẳng góc, ộ nghiêng, ộ mặt ảo ầu 6; ộ thẳng, phẳng 7; ộ ồng tâm, ối xứng, giao trục, ảo hƣớng tâm, ộ trụ, ộ tròn profin tiết diện dọc 9.2.2 Dung sai lắp ghép ổ lăn: • Vịng quay chịu tải tác ộng tuần hoàn, ta chọn kiểu lắp trung gian k6 ể ổ khơng bị trƣợt • Để mịn ều, vịng ngồi ta chọn lắp theo hệ thống lỗ, q trình làm việc, nhiệt sinh nhiều nên ta chọn chế ộ lắp H7 9.2.3 Bảng dung sai lắp ghép bánh răng: • Do bánh lắp cố ịnh tháo lắp, hộp giảm tốc ta chịu tải nhẹ, không va ập nên ta chọn mối ghép trung gian H7/k6 Chi tiết Kích thƣớc (mm) Mối lắp es ( ) ei ( ) ES ( ) EI ( ) Độ dôi Độ hở lớn lớn nhất ( ) ( ) Bánh Bánh côn dẫn 30 H7/k6 +18 +2 +25 18 23 Bánh côn bị dẫn 55 H7/k6 +21 +2 +30 21 28 Bánh trụ dẫn 55 H7/k6 +21 +2 +30 21 28 Bánh trục bị dẫn 65 H7/k6 +21 +2 +30 21 28 9.2.4 Bảng dung sai lắp ghép then: • Chọn kiểu lắp cho then tùy thuộc vào ặc tính mối ghép quy mơ sản xuất Kích thƣớc tiết diện then b x h 10 x 16 x 10 18 x 11 Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Trên trục Trên bạc P9 D10 -0,051 +0,098 +0,04 -0,061 +0,12 +0,05 -0,061 +0,12 +0,05 Chiều sâu rãnh then Sai lệch giới hạn trục 0,2 Sai lệch giới hạn trục 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TRỊNH CHẤT – LÊ VĂN UYỂN – TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ – TẬP MỘT VÀ TẬP HAI – NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC NĂM 2006 [2] NGUYỄN HỮU LỘC – CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY – NXB ĐHQG TPHCM NĂM 2010 [3] NINH ĐỨC TỐN – DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP – NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC NĂM 2006 ... trụ bị dẫn cần ngâm dầu là: 4.3 Xét bánh trụ bị dẫn: • Chiều cao thấp bánh trụ bị dẫn cần ngâm dầu là: - Trong ó: • Vậy truyền thỏa mãn iều kiện bôi trơn PHẦN 5: THIẾT KẾ TRỤC 5.1 Thiết kế trục... TÍCH PHƢƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Phân tích phƣơng án: • Bảng số liệu: Phƣơng án 18 Công suất trục thùng trộn P, kW 6,5 Số vòng quay trục thùng trộn n, v/ph 50... PHẦN 6: THIẾT KẾ THEN 6.1 Kiểm nghiệm ộ bền mỏi: • Theo cơng thức 10.19, kết cấu trục vừa thiết kế ảm bảo ƣợc ộ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mã iều kiện sau: √ - Trong ó: : hệ số