thuyết minh bài tập lớn chi tiết máy

Số liệu thi t k : Lực vịng xích tải, F (N) : 2000 V n tốc xích tải, v (m/s) : Số đĩa xích tải d n, Z (răng) : 13 B c xích tải, p (mm) : 110 Thời gian ph c v , L (năm) : Quay m t chi u, làm việc hai ca, tải va đ p nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) Ch đ tải: T1 = T ; t1=60s; T2 =0.6T; t2 =12s Sai số vịng quay tr c máy cơng tác so v i yêu cầu   % ========================================================== CH NG : CH N ĐỘNG C ĐIỆN VÀ PHÂN PH I TỶ S TRUY N 1.1 Công suất t ng đ ng (đẳng tr ) c a đ ng c : * Công suất cực đại tr c xích tải F  v 2000  Pmax  t   10kW 1000 1000 * Công suất đẳng tr tr c xích tải Pdt   P t t i i => Pdt  12  60  0.62  12 P1 t1  P2 t  0.9452 Pmax  Pmax 60  12 t1  t 2 Pdt  0.9452  10  9.452kW * Hiệu suất c a toàn b hệ thống :     d br  k ol2  0.95  0.96 1 0.9952  0.903 * Công suất cần thi t tr c đ ng c : 9.452 P  10.47kW Pct  dt    0.903 * Chọn đ ng c : Căn c theo Pct , ta chọn loại đ ng c điện không đ ng b pha, loại 3K nhà máy ch tạo đ ng c điện Việt Nam Hungary sản xuất 3K160S2 Pdc = 11KW ndc = 2940v/ph 3K160S4 Pdc =11KW ndc = 1460v/ph 3K160L6 Pdc =11KW ndc = 980v/ph i => Ta chọn đ ng c 3K160S4 , ndc = 1460v/ph 1.2 Phân phối t số truy n : * Số vịng quay tr c xích tải 6.10  v 6.10  nm    209.8v / ph pc  Z 110  13 * Tỷ số truy n c a toàn b hệ thống : 1460 n  6.96 u  ud ubr  dc  nm 209.8 u 6.96 Ta chọn : ud   ubr     3.48 ud 1.3 Tính tốn thơng số dùng để thi t k hệ thống truy n d n c khí * Cơng suất tr c máy công tác Pm  10kW P PII  m * Công suất tr c II * Công suất tr c I PI  * Công suất tr c đ ng c Pdc   KOL OLbr PII d PI ndc  1460v / ph n * Số vòng quay tr c I nI  dc ud n nII  I * Số vòng quay tr c II ubr * Số vòng quay tr c máy công tác nm  nII Bảng số liệu dùng cho thi t k b truy n c khí: * Số vòng quay tr c đ ng c Tr c Đ.c I II Tr c xích tải Cơng suất P(KW) 11.08 10.52 10.05 10 T số truy n Số vòng quay n(v/ph) Moment xoắn T(N.mm) 1460 72475 3.48 730 137624 209.8 209.8 457471 455195 CH NG : TÍNH TỐN THI T K B TRUY N ĐAI THANG 2.1 Thông số ban đầu * Thông số đầu vào : P1 = 11.08 KW; n1 = 1460 v/ph; T1 = 72.475 Nm => ta chọn đai thang loại B : bp = 14 mm; bo = 17 mm; h = 10.5 mm; y0 = mm; A = 138 mm2; L = 800 6300 mm; T1 = 40 190 Nm; dmin = 140 280 mm 2.2 Trình tự thi t k : * Tính d1 : Ta có dmin = 140 mm => chọn d1 = 1.2 dmin = 1.2  140 = 168 (mm) => chọn d1 theo tiêu chu n : d1 = 160 (mm) * V n tốc vòng : v1   d1.n1    160  1460  12,23(m / s )  [v]  25(m / s ) => chấp nh n 60000 60000 d1 = 160 (mm) * Tính d2 :Chọn  = 0.02 d2 = ud  d1  (1 - ) = 2 160 (1 – 0.02) = 313.6 mm => chọn d2 theo tiêu chu n : d2 = 315 mm 2(d1  d )  aw  0,55(d1  d )  h * Chọn s b khoảng cách tr c aw : (*)  2(160  315)  aw  0,55(160  315)  10.5  950  aw  272 V i ud = => chọn aw s b a = 1.2 d2 = 1.2  315  380 mm => aw s b thoả u kiện (*) * Tính chi u dài đai L theo a s b :  (d1  d ) (d  d1 )  (160  315) (315  160) L  2a   1522mm    380    380 4a Theo tiêu chu n, ta chọn L = 1800 (mm) v 12.23 1 * Kiểm nghiệm i    6.79  i   10 L 1.8 s s * Tính xác lại aw theo L tiêu chu n:  (d1  d )   (160  315)  1053.87 K  L  1800  2 d d 315  160    77.5 2 K  K  82 1053.87  1053.87   77.52 aw    521(mm) 4 * Góc ơm đai 1 : 1  180  57(d  d1 )  180  57(315  160)  1630 521 a 1 > 120 => d2, d1, aw thỏa u kiện cho phép * Tính số đai Z : P1 Z [ P0 ].C Cu C L C z Cr Cv + P1 = 11.08 kW + [P0] = kW (L0 = 2240 mm)  163 + C  1.24  (1  e 110 )  1.24  (1  e 110 )  0.958 + Cu = 1.13 (ud = 2) + CL  L  1800  0.964 L0 2240 + Cz = 0.9 ( giả sử Z = ~ ) + Cr = 0.8 (tải trọng va đ p nhẹ) + Cv   0.05  (0.01v  1)   0.05  (0.0112.232  1)  0.975 11.08 => Z   3.78  0.958  1.13  0.964  0.9  0.8  0.975 Chọn Z = (thỏa giả sử Z = ~ chọn Cz ) * Tính chi u r ng đ ờng kính ngồi bánh đai : Chi u r ng bánh đai : B = ( Z - )  e + 2f = ( - )  19 +  12.5 = 82 mm Đ ờng kính ngồi bánh đai : da = d + 2b ( b = 4.2) da = 160 + 24.2 = 168.4 (mm) * Tính lực tác d ng lên tr c : Lực căng đai ban đầu : (0 = 1.5 MPa) Fo = 0  Z  A = 1.5   138 = 828 N Lực tác d ng lên tr c :  163 Fr  2.F0 sin( )   828  sin( )  1638 N 2 2.3 Thông số c a b truy n đai thang : P1 (kW) 11.08 Z n1 (v/ph) 1460 d1 (mm) 160 F0 (N) 828 d2 (mm) 315 Fr (N) 1638 a (mm) 521 1 (0) 163 L (mm) 1800 u B (mm) 82 CH NG THI T K BỘ TRUY N BÁNH R NG TR R NG NGHIÊNG Số liệu ban đầu: Công suất truy n P1 = 10.52 kW Mômen xoắn T1 = 137624 Nm Số vòng quay tr c d n n1 = 730 v/ph T số truy n u = 3.48 Số vòng quay tr c b d n n2 = 209.8 v/ph Thời gian làm việc L = năm Làm việc ca / ngày T ng số làm việc Lh = 530028 = 24000 Chọn v t liệu: Bánh nhỏ: Thép 45 cải thiện Đ rắn  250 HB Gi i hạn b n  b  850 MPa Gi i hạn chảy  b  580 MPa Bánh l n: Thép 45 cải thiện Chọn HB1 = HB2+(10~15) nên đ rắn bánh l n  235 HB Gi i hạn b n  b  750MPa Gi i hạn chảy  b  450MPa ng suất cho phép: a/ ng suất ti p xúc: 0.9  K HE ng suất ti p xúc cho phép  H    H lim sH  T  Số chu kỳ t ng đ ng N HE  60.c.n  i  ti i 1  Tmax  Vì m i vịng quay ch vào kh p lần nên c =  T 3 60  0.6T 3 12   N HE1  60 1 730       24000  9.14 10 chu kỳ  T  72  T  72   T 3 60  0.6T 3 12   N HE  60 1 209.8       24000  2.62 10 chu kỳ  T  72  T  72  N H  30  HB 2.4 Số chu kỳ c sở N H  30  250 2.4  0.17  108 chu kỳ N H  30  2352.4  0.15  108 chu kỳ Vì N HE  N H nên K HL1  K HL  Gi i hạn mõi ti p xúc cho phép  H lim   HB  70 (Mpa)  H lim   250  70  570MPa  H lim   235  70  540MPa Hệ số an toàn sH = 1.1 ng suất ti p xúc cho phép  H   570  0.9 1  466.4 Mpa 1.1 0.9   H   540   441.8 Mpa 1.1 Do tính bánh nghiêng, chọn  H    H   466.4  H  02   H  02  441.8   454.3 Mpa Thỏa u kiện  H    H   1.25 H  b/ ng suất uốn:  F    F lim K FE ng suất uốn sF 2  T  Số chu kỳ t ng đ ng N FE  60.c.n  i  ti i 1  Tmax  Vì m i vịng quay ch vào kh p lần nên c =  T  60  0.6T  12   N FE1  60  1 730       24000  8.84 10 chu kỳ  T  72  T  72   T 6 60  0.6T  12  N FE  60 1 209.8        24000  2.54 10 chu kỳ T T 72 72      N F  5106 chu kỳ Số chu kỳ c sở Vì N FE  N F nên K FL1  K FL  Gi i hạn mõi uốn cho phép  F lim  1.8  HB (Mpa)  F lim  1.8  250  450MPa  F lim  1.8  235  423MPa Hệ số an toàn sH = 1.75 ng suất ti p xúc cho phép  F   450   257.14 Mpa 1.75  F   423   241.7 Mpa 1.75 Khỏang cách tr c a K H T1 a  43u  13  ba  H  02u  ba  0.4 Chọn KH = 1.05 a  43  3.48  13 1.05  137624  153.2 mm 0.4  454.32  3.48 Chọn a = 155 mm Xác đ nh thông số bánh răng: mn  0.01 ~ 0.02 a  1.55 ~ 3.1 mm Chọn theo tiêu chu n mn = mm Số bánh nhỏ Z1  2.a cos  155  cos   mn (u  1)  3.48  1 Vì 80    200 nên 21.67  Z1  22.84 chọn Z1 = 22 Số bánh l n Z  u.Z1  3.48  22  76.56 chọn Z2 = 77  m Z  Z1   1   77  22   Góc nghiêng   cos 1  n   16.652   cos  2.a  155    B r ng b   ba a  0.4 155  62 mm m Z  22  68.89 mm Đ ờng kính vịng chia bánh nhỏ d1  n  cos  cos16.6520 Kiểm tra lại t số truy n thực t 315 77 u tt  ud ubr    7.03125 160  1  0.02 22 Sai số t số truy n 7.03125  6.96 u  u u  tt 100  100  1.024%  u   5% 6.96 u Kiểm nghiệm ng suất a/ Kiểm nghiệm ng suất ti p xúc: Xác đ nh xác ng suất ti p xúc cho phép  H    H lim1 K HL Z R ZV K l K xH  570 1 0.95  0.94 11  462.74 Mpa sH 1.1  H    H lim K HL Z R ZV K l K xH  540 1 0.95  0.94 11  438.38 sH 1.1 Z R  0.95 ; ZV  0.94 ; K xH  ; K l  2  H   462.74  438.38   450.72 MPa ng suất ti p xúc mặt răng: Z Z Z 2.K H T1.u  1  0H  M H  d1 b.u V i: Z M  275 MPa (do v t liệu bánh làm thép) ZH  ZH  Z   tan  nw  tan 200 cos  ;  tw  tan 1   20.8020   sin( 2 tw )  cos   cos16.652 cos16.6520  1.699 sin(  20.802)    0.7852 ; 1.622  1    1     1.88  3.2    cos   1.88  3.2   cos16.6520  1.622  22 77    Z1 Z    Hệ số tải trọng tính K H  K H K HV K H  bd  b 62   0.9  K H  1.035 d1 68.89  d1.n1   68.89  730 v  2.63m / s  chọn cấp xác 9 K HV  1.04   104  104 K H  1.13 K H  1.035  1.04  1.13  1.216 77 u  3.5 22 275  1.699  0.7852  1.216  137624  3.5  1  0H   443.66 Mpa 68.89 62  3.5 V y  H  443.66MPa   H 0  450.72MPa nên bánh đ b n ti p xúc b/ Kiểm nghiệm ng suất uốn: Xác đ nh xác ng suất u n cho phép  F    F lim1 K FLYRYxY K FC  450 111.0036 1  258.07 Mpa 1.75 sF  F    F lim K FLYRYxY K FC  423 111.0036 1  242.58 MPa 1.75 sF YR  ; Y  1.0036 ; Yx  ; K FC  Hệ số tải trọng tính K F  K F K FV K F  1.065  1.1  1.1715 K F  1.065 ; K FV  1.1 ; K F      1CCX  5  1.622  1 9  5  1 4.   1.622 Số t ng đ ng 22 Z1   25.02 Z td  3 cos  cos 16.652 77 Z2   87.56 Z td  3 cos  cos 16.652 Hệ số dạng (không d ch ch nh nên hệ số d ch ch nh x1 = x2 = 0) 13.2 13.2  3.47   3.998 YF  3.47  25.02 Z td 13.2 13.2 YF  3.47   3.47   3.621 87.56 Z td Hệ số xét đ n ảnh h ởng c a trùng kh p ngang 1 Y    0.6165   1.622 Hệ số xét đ n ảnh h ởng c a góc nghiêng sin 16.6520 sin   Y     v i   b  62   1.885 120  mn  3 16.652 Y   1.885   0.7384 120 Lực vòng bánh d n 2.T  137624 Ft    3995.5 N d1 68.89   258.07  64.55  F   242.58  66.99 L p t số F  3.998 3.621 YF YF Vì  F1    F  ta tính cho bánh d n YF YF ng suất uốn ti t diện nguy hiểm K Y Y Y F 1.1715  3.998  0.6165  0.7384  3995.5  45.8 Mpa  F1  F F1   t  b.mn 62  Vì  F  45.8MPa   F 0  257.14MPa nên bánh đ b n uốn Các thông số c a b truy n Khoảng cách tr c a = 155 mm Mô đun pháp mn = mm Z2 = 77 Số Z1 = 22 ( = 16039’06.03”) Góc nghiêng  = 16.652 Hệ số d ch ch nh x1 = x2 = Đ ờng kính vịng chia d1 = 68.89 mm d2 = 241.11 mm Đ ng kính vịng đ nh da1 = 74.89 mm da2 = 247.11 mm Đ ng kính vịng chân di1 = 61.39 mm di2 = 233.61 mm B r ng bánh b1 = 62 mm b2 = 68 mm Lực ăn kh p 2.T  137624 Lực vòng Ft1  Ft    3995.5 N 68.89 d1 Lực dọc tr c Fa1  Fa  Ft1 tan   3995.5  tan 16.652  1195.1N Lực h ng tâm Fr1  Fr  Ft1 tan  nw 3995.5  tan 200   1517.9 N cos  cos16.6520 Ch ng 4: Thi t k Tr c – Then – N i tr c 4.1 Thi t k tr c: S đ chọn chi u dài tr c S đ phân tích lực tác đ ng lên tr c THI T K TR C II ( TR C B D N): Chọn v t liệu Chọn thép 45 có  b  600MPa [F]-1 = 50 Mpa; Chọn kích th c chi u dài tr c Chọn s b B lăn = 24 mm ; Bnốitr c = 60 mm (là kích th c c phần chọn nối tr c); Thay tr c dầm s c b n V i T2 = 457471 Nm ; Ft2 = 3995.5 N; Fr2 = 1517.9 N; 241.11 d Fa2 = 1195.1 N; M a  Fa 2  1195.1   144075 Nmm 2 Giả sử chọn nối tr c vòng đàn h i B ph n cơng tác xích tải nên chọn K = 1.5 Mơ men xoắn tính tốn Tt = K.T2 = 1.5457471 = 686206 Nmm = 686 Nm Chọn nối tr c vịng đàn h i có [T]= 831 Nm, D0 = 155 mm (xem phần chọn nối tr c) 2.T  457471 Lực vòng chốt Ftk    5903 N D0 155 Lực nối tr c tác đ ng lên tr c Fk  0.2  0.3  Ftk  0.25  5903  1476 N – chi u Fk ng c chi u lực vịng bánh Tính phản lực gối tựa Ph ng trình cân mơ men mặt phẳng đ ng gối A A M  X   Fr 71  M a  RBY 142  Phản lực gối B theo ph ng đ ng  71.Fr  M a  71  1517.9  144075  255.66 N RBY   142 142 Ph ng trình cân lực theo ph ng Y   F Y   RAY  Fr  RBY  Phản lực gối A theo ph ng đ ng RAY   Fr  RBY  1517.9  255.66  1773.56 N Ph ng trình cân mơ men mặt phẳng ngang A A M  Y  71.Ft  142.RBX  239.Fk  Phản lực gối B theo ph ng ngang  71.Ft  277.Fk  71  3995.5  239  1476  486.5 N RBX   142 142 Ph ng trình cân lực theo ph ng X   FX  RAX  Ft  RBX  Fk  Phản lực gối A theo ph ng ngang RAX   Ft  RBX  Fk  3995.5  486.5  1476  3006 N V biểu đ n i lực Biểu đ mô men mặt phẳng đ ng Mx (Nmm) Biểu đ mô men mặt phẳng ngang My (Nmm) Biểu đ mơ men xoắn T (Nmm) Tính mơ men t ng đ ng ti t diện nguy hiểm Ti t diện nguy hiểm v trí lắp bánh tr nghiêng M td  M X2  M Y2  0.75.T  1259232  2134262  0.75  4574712  467298 Nmm Tính đ ờng kính tr c ti t diện nguy hiểm Ký hiệu ti t diện – tr c 2, ti t diện th (từ trái sang phải) 467298 M td 3  45.4mm d 22  0.1 F 1 0.1  50 Do ti t diện nguy hiểm có lắp then nên tăng thêm 5% Chọn d 22  48mm Từ d22 ta chọn đ ờng kính cịn lại d21 = 45 mm; d23 = 45 mm; d24 = 42 mm Kiểm tra ti t diện 2-3 M td  M X2  M Y2  0.75.T  1431722  0.75  4574712  421257 Nmm d 23  421257 M td 3  43.83mm < 45 mm 0.1   F 1 0.1  50 Tính chọn then Chọn v t liệu then giống tr c Chọn then v trí lắp bánh (TCVN 2261 – 77) Chọn then đầu tròn d22 = 48 mm; b = 14 mm ; h = mm ; t1 = 5.5 mm; t2 = 3.8 mm ; l = b2-b=68-14=54 mm Chi u dài làm việc c a then đầu tròn l1  l  54mm 2T  457471 Kiểm tra ng suất cắt  C    25.2 Mpa < [C] = 60 Mpa d 23 l.b 48  54  14 Kiểm tra ng suất d p 2T  457471 d    100.85 Mpa  [d] = 100 Mpa d 23 l.h  t1  48  54  9  5.5 Chọn then v trí lắp nối tr c đàn h i (TCVN 2261 – 77) Chọn then đầu tròn d24 = 42 mm; b = 12 mm ; h = mm ; t1 = mm; t2 = 3.3 mm ; l = C-b= 60-12=48mm Chi u dài làm việc c a then l1  l  48mm 2T  457471 Kiểm tra ng suất cắt  C    37.8 Mpa < [C] = 60 Mpa d 24 l1.b 42  48  12 Kiểm tra ng suất d p 2T  457471  d   151.3 Mpa > [d] = 100 Mpa d 24 l1.h  t1  42  48  8  5 Chọn lại then đặt cách 1200 v trí lắp nối tr c, xem nh m t then ch u 0.5T  0.5  T  0.5  457471 d    75.64 Mpa < [d] = 100 Mpa d 24 l1.h  t1  42  48  8  5 K t cấu tr c 4.2 Chọn nối tr c Do tr c khơng đ ng tâm nên chọn nối tr c vịng đàn h i Thông số c a nối tr c vòng đàn h i c a hãng Flexitech (file liệu th m c t p l n c a E learning) Đ ờng kính qua tâm chốt D0  0.55   A  E  F Z nmax dmin dmax D0 C D E Ký [T] d A B hiệu Nmm mm mm mm mm mm mm mm chốt v/ph mm mm mm BC4 831 42 191 125 60 90 114 3000 20 65 155 Ch Thi t k Ổ l n tr c b dẫn ng 5: ng tâm tác đ ng lên Lực h A FrA  RA  R  R  30062  1773.562  3490 N Lực h ng tâm tác đ ng lên B AX AY 2 FrB  RB  RBX  RBY  486.52  255.662  550 N 1195.1 F Lực dọc tr c h ng vào A L p t số a   0.342  0.3 3490 FrA V y chọn bi đỡ chặn Giả sử chọn loại 46X09 có  = 260, e = 0.68 Lắp kiểu chữ “O” Lực dọc tr c ph FSA = e.RA = 0.68  3490 = 2373.2 N FSB = e.RB = 0.68  550 = 374 N T ng lực dọc tr c tác đ ng lên A  FaA  FSB  Fa  374  1195.1  1569.1N Vì F aA  FSA nên chọn lại F aA  2373.2 N 2373  0.68  e nên X = 1; Y = V FrA 3490 Tải trọng t ng đ ng A QA  1   3490   2373    3490 N  3.49kN T ng lực dọc tr c tác đ ng lên B  FaB  FSA  Fa  2373.2  1195.1  1178.1N L p t số aA  F F 1178.1  2.14  e nên X = 0.41; Y = 0.87 V FrB 550 Tải trọng t ng đ ng B QB  0.41   550  0.87  1178.1    1250 N  1.25kN Do QA  QB nên ta tính cho A bi nên m = Do tải trọng thay đ i nên Qim Li   12    60   m QAE   QA3 13     0.63      0.954  QA  3.33kN  72    72    Li L p t số aB  Tu i thọ 60.n1.Lh 60  209.8   300   L   302 triệu vòng 106 106 Hệ số khả tải đ ng Ctt  QAE L  3.33  302  22.34 kN Chọn 46209 có d (mm D (mm B (mm C (kN C0 (kN 45 85 19 30.4 23.6 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh X0 = 0.5; Y0 = 0.37 Q0 A  X FrA  Y0  FaA  0.5  3490  0.37  2373  2623 N = 2.62 kN Q0 B  FrB  0.55 kN Chọn Q0Amax = 2.62 kN < C0 V y đ b n tĩnh H T BÀI T P L N ... 1.13  0.964  0.9  0.8  0.975 Chọn Z = (thỏa giả sử Z = ~ chọn Cz ) * Tính chi u r ng đ ờng kính ngồi bánh đai : Chi u r ng bánh đai : B = ( Z - )  e + 2f = ( - )  19 +  12.5 = 82 mm Đ ờng... k tr c: S đ chọn chi u dài tr c S đ phân tích lực tác đ ng lên tr c THI T K TR C II ( TR C B D N): Chọn v t liệu Chọn thép 45 có  b  600MPa [F]-1 = 50 Mpa; Chọn kích th c chi u dài tr c Chọn... N D0 155 Lực nối tr c tác đ ng lên tr c Fk  0.2  0.3  Ftk  0.25  5903  1476 N – chi u Fk ng c chi u lực vòng bánh Tính phản lực gối tựa Ph ng trình cân mơ men mặt phẳng đ ng gối A A