Tiểu luận Nguyên lý Chi tiết máy đề tài Tính toán hệ thống dẫn động băng tải đề 5

TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY ĐỀ 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI (Đề 5)SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:1.Lực kéo trên băng tải F (N): 49002.Vận tốc vòng của băng tải V(ms): 0,853.Đường kính tang D (mm): 3804.Số năm làm việc a(năm): 65.Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6hca, số ngày làm việc:300 ngàynăm6.Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài : 150 (độ)7.Sơ đồ tải trọng như hình 2Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính toán gồm:1.Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền2.Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT3.Tính toán thiết kế bộ truyển của HGT4.Tính toán thiết kế 1 trục của HGT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỢNG BĂNG TẢI Giảng viên HD: PGS.TS Văn Hữu Thịnh TP.Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2022 MỤC LỤC PHẦN 1:CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1 Chọn động điện Phân phối tỉ số truyền PHẦN 2:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG .5 Thông số đầu vào Tỷ số truyền thực tế Khoảng cách trục a Chiều dài đai theo công thức (4.4) Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ Tính góc ôm : Tính số đai Z 8 Chiều rộng bánh đai .9 Lực tác dụng lên trục .9 PHẦN 3:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN TRỤC VÍT 11 Xác định ứng suất cho phép 11 Tính thiết kế 12 Kinh nghiệm độ bền tiếp xúc .12 Kiểm nghiệm độ bền uốn .13 Các thông số truyền .14 Tính nhiệt truyền động trục vít 15 PHẦN 4: THIẾT KẾ MỘT TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC .16 Chọn vật liệu 16 Xác định tải trọng tác dụng lên trục 17 Xác định khoảng cách giữa gối đỡ điểm đặt lực 18 Xác định đường kính tiết diện thành phần trục 20 4.1.Tính tốn phản lực, momen uốn đường kính trục tiết diện trục I 20 Tính toán về độ bền mỏi .31 Tính kiểm nghiệm độ bền then .33 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 Trường ĐHSPKT TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ mơn Thiết kế máy TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỢNG BĂNG TẢI HKII, Năm học: 2021-2022 Đề: Phương án: Giảng viên môn học: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh Sinh viên thực hiện: MSSV: SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: Lực kéo băng tải F (N): 4900 Vận tốc vòng băng tải V(m/s): 0,85 Đường kính tang D (mm): 380 Số năm làm việc a(năm): Số ca làm việc: (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc:300 ngày/năm Góc nghiêng đường nối tâm truyền @: 150 (độ) Sơ đồ tải trọng hình Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 thuyết minh tính tốn gồm: Chọn động điện phân phối tỉ số truyền Tính tốn thiết kế truyền ngồi HGT Tính tốn thiết kế truyển HGT Tính tốn thiết kế trục HGT PHẦN 1:CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Chọn động điện Gọi Pct : Công suất cần thiết trục động Pt : Công suất trục công tác η : hiệu suất chung Ta có cơng thức: Cơng suất trục công tác: Pt Ft.V = = 100 4900.0,85 1000 = 4,17 (kW) Cơng suất tính: Pt = P ( tải trọng tĩnh) Công suất cần thiết trục động η = ηntηtvηdη3= ô1 0,82 0,96 0,993 = 0,764 Trong theo bảng 2.1 trị số hiệu suất loại truyền ổ: + ηnt = (hiệu suất nối trục ) + ηtv = 0,82 (hiệu suất truyền trục vít) + ηd = 0,96 (hiệu suất truyền đai thang) + ηô = 0,99 (hiệu suất cặp ổ lăn) Pct= Xác định sơ số vòng quay động cơ: Tốc độ quay trục công tác: 60000 V n= π = D 60000.0,85 = 42,72 (vg/ph) π 380 Hệ số truyền động khí có truyền đai thang hộp giảm tốc cấp trục vít Tỉ số truyền chung sơ : usb = uđ uh = 3.10 = 30 Trong theo bảng 2.4 ta chọn : + uđ = ( tỉ số truyền đai) + uh = 10 (tỉ số truyền hộp giảm tốc cấp trục vít) Số vịng quay sơ động cơ: nsb = n usb = 42,72 30 = 1282 (vg/ph) Chọn động điện phải thỏa mãn điều kiện (2.1) (2.2): Pđc ≥ Pct nđc ≈ nsb = 1282(vg/ph) - Tra phụ lục P1.2, chọn động điện không đồng pha roto lồng sóc 50 Hz loại K132M4 Chọn động cơ: + Có cơng suất: Pđc = 5.5 (kW) + Có số vịng quay:nđc = 1445(vg/ph) Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung: (vg/ph) - Chọn trước: uh = utv = 12,13,14,15,16,17,18 - Tính tỉ số truyền truyền trục vít hộp giảm tốc  Kiểm tra sai số cho phép tỉ số truyền ut = uđ uh = 2,6.13 = 33,8 ∆u = |ut − u| = |33,8 −33,82 | = 0,02 < 0,09 thỏa điều kiện sai số cho phép Bảng hệ thống số liệu: Trục Động I II III Thông số U uđ = 2,6 , n (vg/ph) 1445 555,77 42,75 42,75 P(kW) 5,46 5,19 4,21 4,17 T (N.mm) 36085 89182 940480 931544 Trong đó: - Số vịng quay: (vg/ph) (vg/ph) - uh = 13 , unt = Công suất: P3 = P = 4,17(kW); ; P2 P = ηtv ηô = 4,21 0,82.0,9 = 5,19 (kW) P = m ηô P1 ηđ = 5,19 = 5,46 (kW) 0,96.0,9 - Momen xoắn: = PHẦN 2:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN ĐAI THANG Thơng số đầu vào Công suất bánh đai dẫn = 5,46(kW) Tốc độ quay bánh đai dẫn = 1445 (vg/ph) Tỉ số truyền u = 2,6 Chế độ làm việc ngày ca Theo hình 3.2 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường ký hiệu Ƃ với thong số sau: Kích thước tiết diện: bt = 14 b = 17 d1 (140 ÷ 280) mm h = 10,5 l (800 ÷ 6300) mm y0 = A = 138 Tính đường kính trục: Tra bảng 4.13/trang 59  Chọn d1 = 180 (mm) - Vận tốc đai: π 180.1445 vπd= 1n1 = = 13,62 (m/s) 60000 60000 Thỏa điều kiện: v1 < vmax = 25 (m/s) Các thông số truyền Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Khoảng cách trục a 185 mm w Môđun m 6,3 mm Hệ số đường kính q 16 mm Tỷ số truyền u 13 Số mối ren trục vít z1 Mối ren Số bánh vít z2 52 Răng độ 14,04 mm Góc vít Chiều dài phần cắt ren trục vít b1 90 mm Bề rộng bánh vít b2 80 mm Đường kính ngồi bánh vít daM2 345 mm Đường kính vịng đỉnh TV bánh vít da1, da2 113,4;340,2 mm Đường kính vịng chia TV bánh vít d1; d2 100,8;327,6 mm Đường kính vịng chân TV bánh vít df1; df2 85,68;312,48 mm Tính nhiệt trùn động trục vít Từ (7.32) diện tích nhiệt cần thiết hộp giảm tốc ( với Aq ≈ 0,3A): A =1/1=1 Chọn Kt=13(W/m2.oC), ψ= 0,25, Ktq=17 (Với nq=555,77 vg/ph) Thừa nhận [tđ]=90 với trục vít đặt bánh vít, t0 = 20 Với vs =3 m/s theo bảng 7.4 tra góc ma sát φ = 2,58o Do theo (7.22): tg(14,04) = 0,8 η = 0,95 = 0,95 tg(γw) tg(14,04 tg(γw + φ) + 2,58) Khi đó: A= PHẦN 4: THIẾT KẾ MỘT TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC Chọn vật liệu - Chọn vật liệu chế tạo trục I thép C45 cải thiện: + Giới hạn bền là: бb = 850 MPa + Giới hạn chảy là: бch = 340 MPa - Ứng suất xoắn cho phép: [τ] = 15 ÷ 30 MPa - Xác định sơ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k = 1; Đường kính trục I xác định theo công thức (10.9) : ≥ = Chọn d1=30 mm ≥ = Chọn d2=60 mm Xác định tải trọng tác dụng lên trục - Lực tác dụng từ truyền trục vít – bánh vít + Lực dọc trục, Fa1 : =N + Lực vòng, Ft1 : Ft1 = Fa2 = Fa1 tg(γ ± φ) = 5741,64.tg(14,04°+2,58°) = 1713,84 (N) + Lực hướng tâm, Fr1 : = Trong đó: + α= 20° : góc prơfin mặt cắt dọc trục vít+ d2= 327,6 (mm) : đường kính vịng chia bánh vít + T2=940480 momen xoắn trục bánh vít + γ = 14,04° : góc vít + Dấu (+) trục vít chủ động - Lực tác dụng từ truyền đai thang : Fđ = Fr = 858,45 N Vì góc nghiêng truyền đai phương nằm ngang 150 Nên đường nối tâm tạo với phương thẳng đứng Oy góc =30 Nên tạo phân thành thành phần: - Lực tác dụng từ khớp nối trục đàn hồi: Với Do đường kính vịng trịn qua tâm chốt nối trục đàn hồi, tra bảng 16.10a ta Do = 160 mm Xác định khoảng cách giữa gối đỡ điểm đặt lực  Chiều rộng ổ lăn theo bảng 10.2 ta có: =>  Chiều dài mayo bánh đai: Lấy  Chiều rộng mayo bánh vít: Lấy  Chiều rộng may nửa khối nối vòng đàn hồi Lấy Theo bảng 10.3 - Khoảng cách từ mặt nút bánh vít đến thành hộp: Khoảng cách từ mặt nút ổ đến thành hộp: Khoảng cách từ mặt nút bánh vít đến lắp ổ: Chiều cao lắp ổ đầu bu lơng Kết tính khoảng cách lki trục thứ k từ gối đỡ đến chi tiết quay thứ sau: l11=(0,91) ,lấy l11=330 mm l13 = Thông số Lực Momen Trục I 89182 Chiều dài mayo Chiều dài đoạn trục l11=330 l13 (Bảng tóm tắt lực tác dụng lên trục kích thước đoạn trục)  Sơ đồ xác định khoảng cách: Xác định đường kính tiết diện thành phần trục 4.1.Tính tốn phản lực, momen uốn đường kính trục tiết diện trục I Chọn hệ trục hình vẽ: tọa độ - Momen uốn trục vít: Ma1= - Chuyển mơ hình tính tốn từ chi tiết máy mơ hình sức bền vật liệu - Phương trình cân momen B: 330=0 => YD=-427,08(N)  -Fđ.cos(180148.l12-Ft1.l13+XD.l11=0  -858,45.cos(32.59,5-1713,84.165+XD.330=0 => XD=988,18 (N) Phương trình cân lực: Fđx –XB+Ft1-XD=0 -XB+1713,84-988=0 XB=-2,35 N -Fđy-YB+Fr1-YD=0 -858,45.sin(32-YB+2113,6+427=0 YB=2085,77 N Tính momen uốn tương đương: Với , T:Momen xoắn trục, T1=89182 N.mm Từ công thức biểu đồ momen, ta tính momen uốn vị trí A, B, C, D : - Tính đường kính trục tiết diện j theo công thức : dj= , [σ1] – ứng suất cho phép thép chế tạo trục I, Tra bảng 10.5 với d1 = 30 mm, ta : [σ1] = 67 MPa Từ đó, ta tính đường kính trục qua tiết diện A, B, C : = = = Với , để phù hợp với kết cấu lắp đặt, nên chọn đường kính B đường kính D, nên = mm - Trị số dj tiết diện lắp ổ lăn, bánh lăn, bánh đai khớp nối phải lấy theo tiêu chuẩn nên ta có : (1) d B (1) =d D = 24 mm dA(1) = 23 mm dC(1) = 42 mm Hình vẽ biểu đồ Qy, Mx, Qx, My, T1 hình vẽ bên dưới: Tính tốn về độ bền mỏi - Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện: Trong đó:  [s] hệ số an toàn cho phép [s]=1,5 chọn [s]=1,7  hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện j + Với thép 45 có σb = 850 MPa, σ−1 = 0,436 σb= 0,436.850 = 371 MPa, τ−1 = 0,58 σ−1 = 0,58.370,6 = 214,948 MPa; theo bảng 10.7, ψσ = 0,1, ψτ = 0,05 + Đối với trục quay, ứng suất pháp (uốn) thay đổi theo chu kì đối xứng, đó: ;   Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì : 31 Với Wj Woj momen cản uốn momen cản xoắn tiết diện j trục, xác định theo bảng 10.6 - , Với: Trục mài: Rα=0,32 ÷ 0,16=> Kx=1 =1 hệ số tăng bề mặt (tra bảng 10.9)   Kết luận - Dựa vào kết cấu trục biểu đồ momen tương ứng, thấy tiết diện nguy hiểm đối trục I: vị trí lắp bánh đai A, vị trí lắp ổ lăn B, vị trí lắp trục vít C - Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trục theo k6, bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then Tính kiểm nghiệm độ bền then Theo bảng 9.1a ta có bảng thơng số then Đường kính Kích thước tiết diện then Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn rãnh b h t1 t2 Nhỏ Lớn 42 12  Kiểm nghiệm then 3,3 0,25 0,4 Điều kiện bền dập Trong đó: l1 chiều dài then l1=(0,8.lm12=(0,8 Chọn lt=35 mm Theo bảng 9.5:vật liệu làm thép,mối ghép cố định,tĩnh 150 (Mpa) Vậy điều kiện bền dập then thỏa mãn Điền kiện bền cắt : ứng suất cắt cho phép , = 60…90 Mpa =>< [ Vậy điều kiện bền cắt thỏa mãn Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Trục I: Theo (10.27/trang 200), công thức kiểm nghiệm có dạng : = Xét tiết diện nguy hiểm 3: = = (Nmm) ; = = ( Nmm) Từ (10.28/trang 200) : σ Mpa Từ (10.29/trang 200) : τ = Nên == Mà [σ] =67 (Mpa)(Với d1=30 mm; ,tra bảng 10.5) Vậy < [σ] Kết luận: Trục đạt yêu cầu độ bền tĩnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Trịnh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập NXB Giáo dục Việt Nam ( 2010) [2] PGS.TS.Trịnh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí hai NXB Giáo dục Việt Nam (2010) ... sai số cho phép Bảng hệ thống số liệu: Trục Động I II III Thông số U uđ = 2,6 , n (vg/ph) 14 45 555 ,77 42, 75 42, 75 P(kW) 5, 46 5, 19 4,21 4,17 T (N.mm) 360 85 89182 940480 93 154 4 Trong đó: - Số vịng... 35 Trường ĐHSPKT TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ mơn Thiết kế máy TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI HKII, Năm học: 2021-2022 Đề: Phương... − 2 ,55 = 1,92% < 2% 2,6 Theo tỉ số truyền u = 2 ,55 bảng 4.14(trang 60) ta tính được: a = 1,09 d2 = 1,09. 450 = 491 (mm) Trị số a cần thỏa điều kiện: 0 ,55 (d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2) 0 ,55 (180