TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH Phạm Văn Tây MSSV 1900008932 GVHD Đồng Văn Keo TP Hồ Chí Minh, 120.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH: Phạm Văn Tây MSSV: 1900008932 GVHD: Đồng Văn Keo TP Hồ Chí Minh, 1/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT−¿CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Phương án 18 BẢNG SỐ LIỆU PHƯƠNG ÁN THỰ HIỆN Số liệu ban đầu: - Công suất thùng trộn: P3 (kW) - Số vòng quay thùng trộn: n3 (vòng/phút) - Thời gian phục vụ: L = năm - Quay chiều, làm việc ca, tải trọng tĩnh (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) - Động có số vịng quay: nđc = 1420 (vòng/phút) - Hiệu suất: - o Hiệu suất truyền đai thang ηđ = 0,95 o Hiệu suất cặp bánh trụ thẳng ηbr = 0,96 o Hiệu suất cặp ổ lăn ηol = 0,99 o Hiệu suất truyền xích ηx = 0,95 Bánh tính theo tiêu chuẩn ISO, chọn vật liệu ENC60, hệ số K A = 1; KHv = 1; KHβ = 1,2; KHα = nhập phần mềm Autodesk Inventor Professional - Bộ truyền đai tính theo tiêu chuẩn DIN 2215, chọn trước d = 180 mm, khoảng cách trục (a = d2), chiều dài đai, loại đai DIN Các hệ số P RB = 3,8 kW, k1 = 1,2 - Chọn xích theo tiêu chuẩn ISO 606:2004 (EU) Phương án P3 (kW) u1 u2 u3 18 4 NỘI DUNG THUYẾT MINH: Tìm hiểu hệ thống truyền động Chọn động phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động Tính tốn thiết kế chi tiết máy: Tính tốn thiết kế truyền ngồi Tính toán thiết kế truyền hộp giảm tốc Tính tốn thiết kế trục then Chọn ổ lăn khớp nối Thiết kế vỏ hộp giảm tốc Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép Tài liệu tham khảo Tổng quan đề tài Đồ án thiết kế máy nội dung khơng thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư khí nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sở kết cấu máy trình thiết kế máy Trong trình học môn Thiết kế máy em làm quen với kiến thức kết cấu máy, phận máy tính chi tiết máy thường gặp Đồ án Thiết kế máy giúp em hệ thống lại kiến thức học tìm hiểu sâu Thơng qua việc hồn thiện đồ án, em áp dụng kiến thức từ môn học Truyền động khí, Sức bền vật liệu, Vẽ kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật khí, Kỹ thuật đo khí,… Hộp giảm tốc cấu truyền động nhờ ăn khớp trực tiếp bánh Hộp giảm tốc dùng để giảm vận tốc góc tăng momen xoắn, hộp giảm tốc phận trung gian động máy công tác Đề tài giao Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp khai triển dẫn động tời kéo Dùng hộp giảm tốc hai cấp khai triển bánh trụ, dẫn động động điện có kết hợp với truyền ngồi (bộ truyền đai) Trong q trình làm em tìm hiểu nội dung sau: - Cách chọn động điện cho hộp giảm tốc - Cách phân phối tỉ số truyền cho cấp hộp giảm tốc - Cách thiết kế truyền hộp giảm tốc - Các tiêu tính tốn thông số hộp giảm tốc - Các tiêu tính tốn, chế tạo bánh trục - Cách xác định thông số then - Kết cấu, công dụng cách xác định thông số hộp giảm tốc - Cách tính tốn xác định chế độ bơi trơn cho chi tiết hộp giảm tốc - Cách thể vẽ tiêu chuẩn Do lần đầu làm đồ án tìm hiểu với lượng kiến thức tổng hợp nên cịn phần chưa hồn tồn nắm vững Trong trình làm đồ án em tham khảo nhiều tài liệu giáo trình có liên quan song sai sót điều khó tránh khỏi Em mong nhận hướng dẫn thêm thầy để em nắm vững củng cố lại kiến thức học Em xin chân thành cảm ơn thầy môn, đặc biệt thầy Đồng Văn Keo nhiệt tình hướng dẫn em q trình hồn thành đồ án Sinh viên thực Phạm Văn Tây CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.1.1 Công suất cần thiết động - Hiệu suất chung ─ : hiệu suất chung toàn hệ dẫn động Theo sơ đồ tải trọng gồm có: truyền đai, cặp ổ lăn, cặp bánh răng, truyền xích Hiệu suất hệ thống: ❑ η=η3ol η❑x η❑ đ ηbr =¿ Với: o o o o - Hiệu suất truyền đai thang η = 0,95 Hiệu suất cặp bánh trụ thẳng η = 0,96 Hiệu suất cặp ổ lăn η = 0,99 Hiệu suất truyền xích η = 0,95 đ br ol x Công suất trục động xác định theo công thức: Pct ≥ Pt = =4,76 ( kW ) ❑HT 0,84 Trong đó: ˗ Pct : công suất cần thiết trục động ˗ Pt : cơng suất tính tốn trục máy công tác - Công suất làm việc: Plv =P3=¿ 4¿) 1.1.2 Chọn quy cách động ─ Động chọn dựa vào bảng P.1.1 đến P.1.7 phải thỏa điều kiện: + Pdc ≥ Pct ( Với Pct =4,76 kW ) + n đc=1420 V / P Ta chọn động có thơng số sau: Kiểu động K132M4 Công suất (kW ) Vận tốc quay (vg/phút) 5,5 1445 I max I dn Tk T dn Khối lượng cosφ Momen vô lăng 0,86 86,0 5,9 2,0 58 1.2 Phân phối tỷ số truyền Theo đề ta có uh – tỉ số truyền hộp giảm tốc, chọn uh = ux – tỉ số truyền truyền xích, ux = uđ – tỉ số truyền truyền đai, uđ = 1.2.1 Xác định số vòng quay trục ─ Tốc độ quay trục I: n1 = n dc 1420 = =473,3( v / ph) u1 n2 = n 473,3 = =118,3 (v / ph) u1 ─ Tốc độ quay trục II: ─ Tốc độ quay trục III: (kg) n3 = n 118,3 = =59,2( v / ph) u2 1.2.2 Xác định công suất trục ─ Công suất trục III: Plv =4 kw ─ Công suất trục II: P2= P3 = =4,25 ( kw ) n2 η ol 0,95.0,99 ─ Công suất trục I: P1= P2 4,25 = =4,47 ( Kw ) n1 η ol 0,96.0,99 ─ Công suất động cơ: Pdc = P2 4,47 = =4,75 ( Kw ) nd ηol 0,95.0,99 1.2.3 Momen trục ─ Trục động cơ: T dc =9,55.10 Pdc 4,76 =9,55.10 =32012,7(N mm) n dc 1420 ─ Trục I: T 1=9,55.10 P1 4,47 =9,55.10 =89587(N mm) n1 473,3 ─ Trục II: T 2=9,55.10 ─ Trục III: P2 4,25 =9,55.10 =343089,6 ( N mm) n2 118,3 T 3=9,55.10 P3 =9,55.10 =645270,3( N mm) n3 59,2 Bảng thông số bản: Trục Động Thông số Tỷ số truyền Cống suất (kW ) Số vòng quay (v / ph) Momen T ( N mm) I II III 4,76 4,47 4,25 1420 473,3 118,3 59,2 32012,7 89587 343089,6 645270,3 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT BỘ TRUYỀN ĐỘNG 2.1 Thiết kế truyền hộp giảm tốc (bộ truyền xích) Điều kiện làm việc truyền xích ống lăn: + Công suất trục chủ động: P = 4,25 (kW) + Số vòng quay trục chủ động: n= 118,3 (v/p) + Tỷ số truyền truyền xích: ux= + Mơmen xoắn trục dẫn: T= 343089,6 (N.mm) 2.1.1 Chọn số đĩa xích Số đĩa xích dẫn: z1 = 29 - 2.ux= 29 - = 26,6 Chọn: z1 = 27 Số đĩa xích bị dẫn: z2 = ux.z1 = 4.27 = 108 Chọn: z2 = 108 2.1.2 Xác định thơng số xích: - Bước xích: Cơng suất tính tốn: Pt = P.K.Kz.Kn Trong đó: Từ B5.6 ta có: K0= ( Bộ truyền xích nằm ngang, đường nối tâm song song với phương ngang) Ka=1 (Khoảng cách trục a=(30÷50)p Kdc=1 (Vị trí trục điều chỉnh đĩa xích) Kbt=1 (Môi trường làm việc) Kd = ( Tải trọng va đập nhẹ) Kc=1,25 ( Làm việc ca) + Hệ số làm việc K = KoKaKdcKbtKdKc = 1.1.1.1.1.1,25 = 1,25 + Hệ số Kz = 25/z1= 25/27= 0,92 n 200 01 + Hệ số vòng quay: K n= n = 118,3 =1,69 → Pt = P.K.Kz.Kn = 4,25.1,25 0,92 1,69 = 8,26(kW) Tra Bảng 5.5 theo điều kiện Pt < [P] chọn [P] =11(kW) { ¿ p=25,4 (mm) ⇒ ¿ d c =7,95 (mm) ¿ B=22,61(mm) + Kiểm tra vòng quay tới hạn theo (B 5.8) : p = 25,4mm, nt h=800(v / p) Ta có n< nt h thỏa mãn - Khoảng cách trục sơ bộ: [5.11,tr84] a = (30÷50)p Chọn a = 40.p = 40.25,4 = 1016 (mm) - Số mắt xích : [5.12, tr85] ( a z 1+ z z 2−z X= + + p 2π ) ( p 2.1016 27+108 108−27 = + + a 25,4 2π 25,4 =151,65 ) 1016 Chọn X = 152 mắt xích - Tính xác khoảng cách trục: [5.13, tr85] [ a=0,25 p X− [ z1 + z2 + √( √( ) ( X− z 1+ z z −z −8 2 2π ) ( 27+108 27 +108 108−27 ¿ 0,25.25,4 52− + 52− −8 2 2π )] ) ]=10 20,62(mm) Để xích khơng chịu lực căng lớn, khoảng cách trục giảm bớt lượng ∆a=(0,002 ÷ 0,004)a = (2,04÷ 4.08)mm Chọn: a = 1026 (mm) - Số lần va đập giây: [5.14, tr85] i= z n1 27 118,3 = =1 , 4< [ i ] =25 15 X 15.152 2.1.3 Kiểm nghiệm xích độ bền: [ 5.15,tr85] s= Q ≥[s] ( k đ F t + F o + F v) Trong đó: Tra Bảng 5.2, ta được: Tải trọng phá hỏng Q = 56,7 (kN) Khối lượng 1m xích: q = 2,6kg kđ =1,2 (Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy 150%) -Vận tốc trung bình đĩa xích: v= n1 z p 118,3.27 25,4 = =1 , 5(m/s) 60000 60000 - Lực vòng: F t= 1000 P 1000.4,25 = =3 148,15( N ) v 1,35 - Lực căng trọng lượng nhánh bị động gây (xích ngang kf = 6) [ 5.16,tr85] F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81.6.2,6.1,026 = 157,01 (N) - Lực căng lực li tâm sinh ra: F v =q v 2=2,6.1 , 52=4,74 ( N ) - Hệ số an toàn cho phép: [s] = 8,2 (tra bảng B 5.10) ⇒ s= Q 56700 = =13,96> [ s ] =8,2 ( k đ F t + F o + F v ) ( 1,2 3148,15+157,01+4,74 ) Vậy truyền bảo đảm điều kiện bền 2.1.4 Xác định thông số đĩa xích lực tác dụng lên trục - Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích: (CT 5.17/tr86) { p z 25,4.27 = =218,29 (mm) π π p z 25,4.108 d 2= = =873,19(mm) π π d 1= - Lực tác dụng lên trục: (CT 5.20/tr88) Fr = kxFt= 1,15 3148,15= 3620,37 (N) Trong đó: -kx : hệ số kể đến trọng lượng xích (Bộ truyền nằm ngang) -Ft : Lực vòng 2.2 Thiết kế truyền hộp giảm tốc (bộ truyền đai) 2.2.1 Các yêu cầu chọn đai - Điều kiện làm việc: Thông số trục dẫn: P = 4,76kW; n = 1420 v/p; u =3 - Ưu nhược điểm: Loại đai có tiết diện hình thang, mặt làm việc mặt bên tiếp xúc với rãnh hình thang tương ứng bánh đai, nhờ hệ số ma sát đai bánh đai hình thang lớn so với đai dẹt khả kéo lớn Tuy nhiên ma sát lớn nên hiệu suất đai hình thang thấp đai dẹt 2.2.2 Chọn loại đai H4.1 [1], ta chọn đai loại Б với các thông số hình học (B4.13) Loại đai Б Kích thước mặt cắt, (mm) bt b h yO Diện tích A1(mm2) Đường kính bánh đai nhỏ d1 140-280 14 17 10,5 138 2.2 Xác định đường kính bánh đai dẫn Chiều dài giới hạn l,mm 800-63000 + Chọn d1 = 180mm (B 4.13[1]) + Tính vận tốc đai: v = πd1n1/60000 = 3,14.180.1420/60000 = 13,38m/s < 25m/s - Chọn hệ số trượt xác định đường kính bánh đai bị dẫn: (CT 4.2[1]) d2= d1u.(1-ε) = 180.3.(1-0,02) = 529,2 mm Chọn d2 = 530mm Tỷ số truyền thực tế ut = d2/[d1.(1- ε)] = sai lệch ∆u = |ut –u|/u = 0,015% < 4% 2.2.3 Chọn sơ a Định khoảng cách trục sơ bộ theo (B4.14[1]) a =1⇒ a=d2 1=530 mm d2 Tính chiều dài dây đai theo a sơ (CT 4.4[1]): π ( d 1+ d ) ( d 2−d 1) π ( 180+530 ) ( 530−180 )2 L=2 a+ + =2.530+ + =2232,48 mm 4a 4.530 Theo bảng 4.13 chọn L = 2240mm { Tính a theo L tiêu chuẩn (CT 4.6[1]) π ( d +d ) a= L− + { √[ √[ L− π ( d +d ) ] ] −2 ( d 2−d 1) } } π ( 180+530 ) π (180+ 530 ) ¿ 2240− + 2240− −2 ( 530−180 ) =533,97 mm 2 Khoảng cách trục phải thỏa điều kiện: 0,55(d1 + d2) + h < a < 2(d1+d2); h = 10,5 (B4.13[1]) 0,55(180 + 530) + 10,5 < a < 2.(180+ 530) (thỏa mãn) - Tính sớ vòng chạy của đai giây: i = v/L = 13,38 /2,24 < imax =10 2.2.4 Góc ôm bánh dẫn: α 1=180−57 d 2−d 0 =142,6 >12 a 2.2.5 Tính hệ số sử dụng Cα = 0,89 (Tra bảng 4.15) CL = (Tra bảng 4.16) với l/l0 = 2240/2240 = Cu =1,14 (Tra bảng 4.17) Cz = 0,95 (Tra bảng 4.18) P/([Po]= 4,76/4 = 1,19 2.2.6 Xác định số dây đai z (CT 4.16[1]) Z= PKđ [Po]Cα CL CuC z = 4,76.1 =1,3 Chọn z =2 dây 3,8.0,89 1.1,14 0,95 Trong đó: Kd =1 (Tra bảng 4.7) [Po]= 3,8kW (Tra bảng 4.19) 2.2.7 Lực căng ban đầu F0: Lực căng ban đầu cho dây đai xác định theo công thức: F 0=σ × A 0=1,6.138=220,8 N T Kiểm tra lực căng: F ≥ d ×ψ Trong đó, 0: hệ số kéo tới hạn, 0 = 0,45 ÷ 0,5 → Chọn F0 lớn F0≥ T1 d ×ψ 2.2.8 Tính lực tác dụng lên trục: F r=2 F Z sin ( α2 ) Đối với truyền khơng có phận căng đai, lúc đầu ta phải căng đai với lực lớn F0 để bù lại giảm lực căng sau thời gian làm việc Khi tính lực tác dụng lên trục, ta thường nhân thêm 1,5 lần vào F0 Khi đó: F r=3 F Z sin =836,67 N ( α2 )=3.220 ,.2 sin ( 142,64 ) Bảng 2.2 Thông số truyền đai thang Chiều dài đai (mm) L = 2240 Khoảng cách trục (mm) a = 533,97 Đường kính bánh đai nhỏ (mm) d1=180 Đường kính bánh đai lớn (mm) d2= 530 Chiều rộng bánh đai (mm) B = 44 Tỷ số truyền thực Sai lệch tỉ số truyền so với yêu cầu 0,15% Góc nghiêng đường nối hai tâm bánh đai 142,64 Lực căng ban đầu nhánh đai (N) 220,8N 0Lực tác dụng lên trục (N) Fr = 836,67 N ... Phương án P3 (kW) u1 u2 u3 18 4 NỘI DUNG THUYẾT MINH: Tìm hiểu hệ thống truyền động Chọn động phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động Tính tốn thiết kế chi tiết máy: Tính tốn thiết kế truyền. .. thức kết cấu máy, phận máy tính chi tiết máy thường gặp Đồ án Thiết kế máy giúp em hệ thống lại kiến thức học tìm hiểu sâu Thơng qua việc hồn thiện đồ án, em áp dụng kiến thức từ môn học Truyền động. .. ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT−¿CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Phương án 18 BẢNG SỐ LIỆU PHƯƠNG ÁN THỰ HIỆN Số liệu ban đầu: - Công suất thùng