Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải hình sau: Trong đó: 1- Động điện; 2- Bộ truyền ngoài; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Băng tải Chế độ tải: T1=T; T2=0,9T; T3=0,7T; t1=20s; t2=40s; t3=25s Cho đường kính băng tải: D = 320 mm Cho năm làm việc 300 ngày ca làm việc 8h Loại Loại Nhiệm vụ thiết kế: 1 Bản thuyết minh khổ giấy A4 Bản vẽ lắp khổ giấy A0 Bản vẽ chế tạo trục vẽ chế tạo bánh khổ giấy A3 Bảng thơng số: STT HGT Đai-xích P(N) v(m/s) Số ca Thời hạn (Năm) 1 1 3000 3200 3400 1,2 1,4 8 1 2 3600 3800 4000 1,6 1,8 2 8 10 1 1 2 4200 4400 4600 4800 1,2 1,4 1,6 2 8 11 12 13 2 2 3000 3200 3400 1,8 1 8 14 15 16 17 2 2 2 3600 3800 4000 4200 1,2 1,4 1,6 1,8 2 8 18 19 20 21 2 2 4400 4600 4800 3000 1,2 1,4 2 22 23 24 1 2 3200 3400 3600 1,6 1,8 2 25 26 27 28 29 1 1 1 2 3800 4000 4200 4400 4600 1,2 1,4 1,6 1,8 2 7 30 4800 2 31 3000 1 32 2 3200 1,2 33 3400 1,4 34 2 3600 1,6 35 3800 1,8 36 2 4000 2 37 38 39 40 41 2 2 1 2 4200 4400 4600 4800 3000 1,2 1,4 1,6 1,8 2 8 42 43 1 3200 3400 2 44 45 46 47 48 1 1 2 3600 3800 4000 4200 4400 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2 8 49 50 51 1 2 4600 4800 3000 1,2 1,4 52 53 54 55 2 2 2 3200 3400 3600 3800 1,6 1,8 2 8 56 57 58 59 2 2 2 4000 4200 4400 4600 1,2 1,4 1,6 1,8 2 8 Họ tên: NGUYỄN BÁ HẢI PA: 14 LỜI NĨI ĐẦU Mơn học chi tiết máy đóng vai trị quan trọng chương trình đào tạo kỹ sư cán kỹ thuật nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết, cụm chi tiết nằm thiết bị máy móc phục vụ cho cơng nghiệp, nơng nghiệp giao thông vận tải Đồ án môn học chi tiết máy có kết hợp chặt chẽ lý thuyết vào thực tiễn Lý thuyết tính tốn chi tiết máy dựa sở kiến thức toán học, vật lý, học lý thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu, v.v , chứng minh hồn thiện qua q trình thí nghiệm thực tiễn sản xuất Đồ án môn học chi tiết máy đồ án có tầm quan trọng sinh viên khoa khí, giúp cho sinh viên hiểu sâu kiến thức cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý làm việc phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết máy có công dụng chung, bồi dưỡng cho sinh viên khả giải vấn đề nảy sinh tính tốn thiết kế chi tiết máy, từ làm sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau Hộp giảm tốc cấu truyền động phổ biến ngành khí có vài trị quan trọng ngành khí, thiết kế hộp giảm tốc không giúp sinh viên nắm kiến thức môn học mà giúp sinh viên quen dần với thực tiễn sản xuất, với thực tiễn làm việc đặc thù ngành khí Do lần làm quen với cơng việc tính tốn, thiết kế chi tiết máy với hiểu biết hạn chế dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng mơn học có liên quan song làm sinh viên tránh thiếu sót Sinh viên kính mong hướng dẫn bảo nhiệt tình Thầy mơn giúp cho sinh viên ngày tiến Cuối sinh viên xin chân thành cảm ơn Thầy (Cô) môn, đặc biệt Thầy Lưu Văn Anh trực tiếp hướng dẫn, bảo cách tận tình giúp sinh viên hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Hà Nội ngày … tháng … năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Bá Hải Mục lục CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1Tính chọn động điện 1.1.1 Chọn kiểu loại động 1.1.2 Chọn công suất động .9 1.1.3 Chọn tốc độ đồng động .9 Chọn động thực tế 10 1.2 Phân phối tỷ số truyền .10 1.2.1 Tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc .10 1.2.2 Tỉ số truyền cho truyền hộp giảm tốc 11 1.3 Tính tốn thơng số trục 11 1.3.1 Tính cơng suất trục 11 1.3.2 Tính số vịng quay trục 12 1.3.3 Tính momen xoắn trục 12 1.3.4 Lập bảng kết 13 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI .14 1.1 TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH: 14 1.1.1Chọn xích 14 1.1.2 Xác định thông số xích truyền xích 14 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC 23 3.1 Thiết kế truyền bánh (trục vít-bánh vít) cấp nhanh 23 3.1.1 Xác định ứng suất cho phép [H], [F] 23 3.2.2 Xác định khoảng cách trục cho truyền .26 3.2 Thiết kế truyền bánh răng(trục vít – bánh vít) cấp chậm .34 3.2.1 Xác định ứng suất cho phép [H], [F] 34 3.2.1 Xác định khoảng cách trục cho truyền .36 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC .44 4.1 Thiết kế trục .44 4.1.1 Chọn vật liệu 44 4.1.2 Tính trục theo độ bền mỏi .44 4.1.3 Tính trục theo độ bền tĩnh 47 4.2 Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi .55 4.3 Tính kiểm nghiệm độ bền tĩnh .59 4.4 Lập bảng kết 60 CHƯƠNG V: CHỌN Ổ LĂN 61 5.1 Tính chọn ổ lăn 61 5.1.1 Trục I .61 5.1.2 Trục II 63 5.1.3 Trục III 65 CHƯƠNG VI :TÍNH MỐI GHÉP THEN 70 CHƯƠNG VII: CHỌN KHỚP NỐI 72 7.1 Chọn khớp nối đàn hồi .72 CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ VỎ HỘP 73 8.1 Chọn thân hộp 73 8.1.1 Yêu cầu 73 8.1.2 Thiết kế kích thước vỏ hộp 73 8.2 Thiết kế chi tiết phụ .75 8.2.1 Chốt định vị .75 8.2.2 Nắp ổ .76 8.2.3 Cửa thăm 76 8.2.4 Nút thông 76 8.2.5 Nút tháo dầu 77 8.2.6.Que thăm dầu 78 8.2.7 Vịng móc(bulong vịng) 78 8.2.8 Vít tách nắp thân hộp giảm tốc 78 8.2.9 Vòng phớt 78 8.3 Tổng kết bu lông 78 8.4 Dung sai lắp ghép 79 KẾT LUẬN .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1Tính chọn động điện 1.1.1 Chọn kiểu loại động  Công suất trục động điện xác định theo cơng thức: Pct = Pt η Trong đó:  Pct công suất cần thiết trục động (kW)  Pt cơng suất tính tốn trục máy công tác (kW) η hiệu suất chuyền động  η= η1 η2 η3 … với η1 , η2 , η3 hiệu suất truyền cặp ổ hệ thống dẫn động tra theo bảng  Công suất tương đương trường hợp tải trọng khơng đổi, cơng suất tính tốn công suất trục máy công tác: Pt =P lv  Với hệ thống dẫn động băng tải, xích tải thường biết trước lực kéo vận tốc băng tải cơng suất làm việc tính theo công thức: Plv =     F v 1000 Plv công suất trục tang quay (kW) F lực kéo băng tải (N) V vận tốc băng tải (m/s) Nhưng đề cho tải trọng thay đổi nên lúc công suất là: Pt =P td Ptd= √ P t1 + P2 t + P3 t t + t 2+ t 2 theo chế độ tải có liệu ta có: P=T ω mà vận tốc góc T1=T; T2=0,9T; T3=0,7T ; ω không đổi nên P tỉ lệ với T thay vào số t1=20s; t2=40s; t3=25s ⟹ P1=P; P2=0,9P; P3=0,7P cơng suất P1 lúc chịu tải công suất lớn công suất tác dụng lên cách tính P1 giống với cách tính Plv động chịu tải khơng đổi, ta có: P 1= F.v 1000 ⟹ P1 = 3600.1,2 =4,32(kW ) 1000 ⟹ P td=4,32 √ 12 20 + 0,92 40 + 0,72 25 ≈ 3,77( kW ) 20 + 40 +25 1.1.2 Chọn cơng suất động Số vịng quay trục máy công tác (trục tang quay) làm việc tính theo cơng thức: nlv = 60000 v 60000.1,2 vịng ) = ≈ 71,62( phút Z.p 27.25,4 1.1.3 Chọn tốc độ đồng động Tỷ số truyền ut tồn hệ thống dẫn động tính theo cơng thức: ut = u1.u2.u3… Trong đó: u1, u2, u3… tỷ số truyền phận tham gia vào hệ dẫn động Ở truyền tham gia vào hệ dẫn động bao gồm có hộp giảm tốc cấp truyền xích Tra bảng tỷ số truyền nên dùng cho truyền hệ, chọn được: uHGT = ; ux = ⟹ Tỷ số truyền ut = 8.2 = 16  Ta tính số vịng quay sơ động theo công thức sau: nsb = nlv.ut = 71,62.16 = 1145,92 (vòng/phút) Với điều kiện: Pdc ≥ 5,1(kW ) P dc ≥ P ct v n db ≈ n sb n ≈ 1146 ( ) ⟺ db p T mm T K T ≤ 1≤ K T T dn T dn { { Chọn động thực tế Tra bảng ta chọn loại động 4A112M4Y3, thông số động sau: Bảng thông số động điện Kiểu động Công suất (kW) Vận tốc quay (v/p) cos φ η( %) T max T dn TK T dn 4A112M4Y3 5,5 1425 0,85 85,5 2,2 2,0 1.2 Phân phối tỷ số truyền 1.2.1 Tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc Tỷ số truyền hệ : ut = u đc 1425 ≈ 19,89 = u lv 71,62  Chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc : uHGT =  Tỷ số truyền truyền : ut 19,89 ≈ 2,49 ux= = u HGT 1.2.2 Tỉ số truyền cho truyền hộp giảm tốc Với hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp theo đề giao hộp giảm tốc khai triển phải thỏa mãn tiêu : khối lượng nhỏ , momen quán tính thu gọn thể tích bánh lớn nhúng dầu nên theo bảng 3.1 (T42) với u HGT = ta tìm u1 = 3,3, u2 = 2,42 Như ta có: 10 => Li= 60.71,62 33600 =144,38 (triêu² vòng quay) 106 m = ổ bi √ 3 Nên: Qe = 8694,36 144,38 + 6763,97 144,38 =7847,86( N ) 144,38.2 Khả chịu tải đô ²ng ổ (theo công thức 11.1/213[TL1]) ta có: Cd Qe m Li => C d=7847,86 √144,38 =41,2 ( kN )< C=64( kN ) Vâ ²y khả chịu tải đông ² ổ đa chọn đảm bảo - Kiểm nghiêm ² khả chịu tải tĩnh ổ + Với ổ 3-0, ta có Qt0 X0 Fr0  Y0 Fa0 Trong đó: X0 ;Y0 ²số tải trọng hướng tâm, dọc trục Tra bảng 11.6/221[TL1] ta có: X0 0,5;Y0 0,47 F a 0=341,4 ( N ) ;F r 0=7245,43( N ) => Qt =0,5.7245,43+0,47.341,4 =3,8 (kN ) Qt =0,5.1138 +0,47 2173,63=1,58 (kN )d1 = 75 -Bulơng cạnh ổ, d2 15mm -Bulơng ghép bích thân, d3 d2=(0,7÷0,8)d1= 11mm -Vít ghép nắp ổ,d4 d3=(0,8÷0,9)d2 = 12mm -Vít ghép nắp cửa thăm, d5 d4=(0,6÷0,7)d2= 9mm d5=(0,5÷0,6)d2 = 8mm Mặt bích ghép nắp thân: -Chiều dày bích thân hộp, S3 S3=(1,4÷1,8)d3= 16mm -Chiều dày bích nắp hộp, S4 S4 = (0,9÷1)S3= 16mm -Bề rộng bích nắp hộp thân, K3 K3K2-(3÷5)=38-5=33mm K2=E2+R2+(3÷5)=38mm Bề rộng mặt ghép bu lơng cạnh ổ, K2 E21,6d2=18mm Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 R2=1,3d2=15mm Chiều cao h h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulơng kích thước mặt tựa Mặt đế hộp: S1 (1,3÷1,5)d1=20mm -Chiều dày: khơng có phần lồi, S1 Dd xác định theo đường kính dao khoét -Khi có phần lồi: Dd ;S1 ;S2 S1 (1,4÷1,7)d1=21mm S2 (1÷1,1)d1=15mm -Bề rộng mặt đế hộp, K1 q K13d1=45mm q K1+2δ=57mm Khe hở chi tiết -Giữa bánh với thành hộp Δ (1÷1,2) δ=7mm -Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Δ1 (3÷5) δ=24mm 76 -Giữa mặt bên bánh với Δ δ=10mm Số lượng bulơng nền, z Z=(L+B)/(200÷300)= Chọn sơ L= 400mm B= 184mm L : Chiều dài hộp tính sau: L  a + 0,5.(da2 + da4) + 2. + 2.K3 =100 + 0,5.(153 + 195 )+ 2.6 + 2.33 ≥ 359 Lấy tròn L = 400 mm B : Chiều rộng hộp giảm tốc tính sau: B = l21 +  = 202+ = 209mm Để đảm bảo độ bền ta chọn số lượng bulơng Kích thước gối trục : Tra bảng 18-2 (TL.2/tr88)theo D Đường kính lỗ lắp ổ lăn Trục I II III D 40 65 100 D2 D3 54 84 110 100 120 150 8.2 Thiết kế chi tiết phụ 8.2.1 Chốt định vị Mặt ghép thân nắp nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trục (đường kính D) lắp nắp thân hộp gia công đồng thời Để dảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, dùng chốt định vị Nhờ có chốt định vị, xiết bulông không làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối lắp thân), loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng 77 8.2.2 Nắp ổ Che chắn ổ lăn khỏi bụi từ bên Làm vật liệu GX14-32 8.2.3 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 thêm nút thông 8.2.4 Nút thông Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thông Nút thông lắp nắp cửa thăm(hình vẽ nắp cửa thăm) Theo bảng 18.6/93[TL2] ta chọn kích thước nút thơng sau: A M27x B 15 C 30 D 15 E 45 G 36 H 32 I K L 10 M N 22 O P 32 Q 18 R 36 S 32 78 8.2.5 Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất, phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ bít kín nút tháo dầu Dựa vào bảng 18.7/93[TL2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước hình vẽ d b m f L c q D M20×2 15 28 2,5 13,8 30 S D0 22 25,4 8.2.6.Que thăm dầu Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ 79 12 18 12 8.2.7 Vịng móc(bulong vịng) Dùng để di chuyển hộp giảm tốc cách dễ dàng: Chiều dày: S=(2÷3).δ=18mm Đường kính lỗ vịng: d=(3÷4).δ=21mm 8.2.8 Vít tách nắp thân hộp giảm tốc Có tác dụng tách nắp thân hộp giảm tốc: vít M14x30 8.2.9 Vịng phớt Là 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 mịn bị han gỉ Ngồi vịng phớt cịn đề phịng dầu chảy ngồi Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc nhiều vào vòng phớt Vòng phớt dùng rộng rãi kết cấu đơn giản, thay dễ dàng Tuy nhiên có nhược điểm chóng mịn ma sát lớn bề mặt trục có độ nhám cao 8.3 Tổng kết bu lơng Bảng t ng kết bu lông Kiểu lắp bu Bu lơng Bu lơng cạnh Bu lơng ghép bích Vít ghép nắp lông- Đai ốc (d1) ổ(d2) với thân(d3) cửa thăm(d5) Số lượng kí M16 2 M10 x M12 x M8x2 hiệu 80 8.4 Dung sai lắp ghép Bảng dung sai lắp ghép Tên mối ghép Bánh trụ trục H7 30 k Bánh trụ trục 36 k Bánh trụ trục 40 k + 18 m + m Bánh trụ trục H7 48 k + 25 m + 18 m Khớp nối trục Đĩa xích trục Kiểu lắp Sai lệch giới hạn lỗ trục Thứ tự H7 H7 45 H8 k6 H8 25 k + 21m +15m +2 m + 25m + 18m + m + 25 m + m + 39m +18m Ghi Bánh nhỏ cấp nhanh lắp với trục1 Bánh lớn cấp nhanh lắp với trục Bánh nhỏ cấp chậm lắp với trục Bánh lớn cấp chậm lắp với trục Bánh nhỏ bánh đai lắp trục + m +33m +15m Đĩa xích nhỏ lắp trục + m Then trục Then trục - 36 m 8 N9 h8 - 36m 10 N9 h8 bxh=8x7 - 22 m bxh=10x8 - 22m 81 Then trục N9 14 h -43m bxh=14x9 -27m 10 Trục vòng ổ H7 30 k + 15m +2m 11 Trục vòng ổ H7 30 k + 15m +2m 12 Trục vòng ổ H7 45 k + 18m +2m 13 Vịng ngồi ổ lăn với lỗ hộp 72H7 +30 m Hai ổ trục 14 Vịng ngồi ổ lăn với lỗ hộp  72 H7 +35m Hai ổ trục 15 Vịng ngồi ổ lăn với lỗ hộp 120 H7 +40m Hai ổ trục KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án môn học chi tiết máy, em nắm cách phân tích cơng việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho toán thiết kế 82 Vì đặc trưng mơn học tính hệ thống truyền động nên qua giúp cho sinh viên có cách sử lý sát thực biết cách kết hợp với kiến thức học để tính tốn Dù cố gắng hồn thành đồ án, với hướng dẫn cụ thể thầy hướng dẫn hiểu biết hạn chế khơng có kinh nghiệm nên đồ án chắn cịn nhiều sai sót Vì em mong đóng góp ý kiến sửa chữa thầy để đúc rút kinh nghiệm bổ sung kiến thức Em xin cảm ơn thầy cô môn hướng dẫn thầy : Lưu Văn Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Tính tốn Thiết kế hệ thống dẫn động khí, tập Trịnh Chất, Lê Văn Uyển 83 Nhà xuất Giáo dục, 1999 [2]: Tính tốn Thiết kế hệ thống dẫn động khí, tập Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Nhà xuất Giáo dục, 1999 [3]: Chi Tiết Máy , tập Nguyễn Trọng Hiệp Nhà suất Giáo dục, Hà nội 1999 [4]: Chi Tiết Máy , tập Nguyễn Trọng Hiệp Nhà suất Giáo dục, Hà nội 1999 84 ... tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí ” K H - hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, trị số KH bánh nghiêng tra bảng 6.14 trang 107 - “ Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động. .. 6.15 trang 107 - “ Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí ”, g - hệ số kẻ đến ảnh hưởng sai lệch bước bánh 2, tra bảng 6.16 trang 107 - “ Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí ” T a có δ H =0,002... cặp ổ hệ thống dẫn động tra theo bảng  Công suất tương đương trường hợp tải trọng khơng đổi, cơng suất tính tốn cơng suất trục máy công tác: Pt =P lv  Với hệ thống dẫn động băng tải, xích tải