ĐỀ TÀI ĐỀ SỐ 20: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

000 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam SVTH: Hồ Quốc Huy MSSV: 1810164 TPHCM, ngày 10 tháng 12 năm 2020 MỤC LỤC Lời nói đầu Đề tài Phần Chọn động phân phối tỉ số truyền 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Tính tốn số liệu ban đầu Hiệu suất chung hệ thống Chọn tỉ số truyền chung chọn động Tính tốn thơng số trục Bảng kết tính tốn trục Phần Tính tốn thiết kế truyền xích ống – lăn 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Chọn số đĩa xích Xác định bước xích Khoảng cách trục, mắt xích độ dài xích Kiểm nghiệm xích độ bền Xác định thơng số đĩa xích lực tác dộng lên trục Bảng ghi thơng số truyền Phần Tính tốn truyền bánh nghiêng 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 Chọn vật liệu Xác định ứng suất cho phép Xác định thông số truyền Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Kiểm nghiệm độ bền uốn Kiểm nghiệm tải Kiểm tra điều kiện bơi trơn ngầm dầu Tính tốn thơng số hình học truyền Xác định lực tác dụng lên trục Bảng ghi thơng số truyền Phần Tính tốn truyền trục vít 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Chọn vật liệu Xác định ứng suất cho phép Xác định thông số truyền Kiểm nghiệm bánh vít độ bền tiếp xúc Kiểm nghiệm bánh vít độ bền uốn Kiểm nghiệm tải Tính nhiệt truyền động trục vít 3.8 Xác định lưc tác dụng lên trục 3.9 Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu 3.10 Bảng ghi thông số truyền Phần Tính chọn nối trục Phần Tính tốn thiết kế trục 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Chọn vật liệu Tính tốn thiết kế trục 5.2.1 Xác định sơ đường kính trục 5.2.2 Thiết kế trục 5.2.2.1 Trục I 5.2.2.2 Trục II 5.2.2.3 Trục III Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 5.3.1 Trục I 5.3.2 Trục II 5.3.3 Trục III Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 5.4.1 Trục I 5.4.2 Trục II 5.4.3 Trục III Tính chọn mối ghép then 5.5.1 Trục I 5.5.2 Trục II 5.5.3 Trục III Phần Chọn ổ lăn 6.1 6.2 6.3 chọn ổ lăn cho trục I 6.1.1 Chọn loại ổ lăn 6.1.2 Chọn cấp xác 6.1.3 Chọn kích thước ổ lăn kiểm nghiệm khả tải chọn ổ lăn cho trục II 6.2.1 Chọn loại ổ lăn 6.2.2 Chọn cấp xác 6.2.3 Chọn kích thước ổ lăn kiểm nghiệm khả tải chọn ổ lăn cho trục III 6.3.1 Chọn loại ổ lăn 6.3.2 Chọn cấp xác 6.3.3 Chọn kích thước ổ lăn kiểm nghiệm khả tải 6.4 Bôi trơn ổ lăn Phần Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 7.1 7.2 7.3 Chọn bề mặt ghép nắp thân Xác định kích thước vỏ hộp Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp Phần Dung sai lắp ghép 8.1 8.2 8.3 8.4 Dung sai lắp ghép bánh Dung sai lắp ghép ổ lăn Dung sai lắp ghép bánh vít Dung sai lắp ghép mối ghép then Tài liệu tham khảo LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội ngày phát triển, ngành khoa học, kỹ thuật không ngừng phát triển theo với mục tiêu giảm thiểu sức lao động tay chân người, tạo dựng nên xã hội văn minh, tiên tiến Nhìn xung quanh, dễ dàng bắt gặp thành tựu khoa học kỹ thuật giúp khơng phải lao động nặng nhọc an tồn nhiều so với tổ tiên Trong thành tựu ấy, hệ thống truyền động khí hệ thống vững chắc, lâu đời, gần gũi với hết Nhưng để hiểu rõ cách chúng hoạt động phải nắm kiến thức cực rộng lớn ngành kỹ thuật khí nói riêng hay ngành khoa học kỹ thuật nói chung khối kiến thức có liên quan mật thiết với Với đồ án thiết kế hệ thống truyền động khí, sinh viên tiếp cận, tìm hiểu tiến hành thiết kế hộp giảm tốc – phận thiếu với nhiều hệ thống truyền động Qua đó, sinh viên củng cố kiến thức học môn học Chi tiết máy, Nguyên lý máy, Vẽ khí, … nhằm giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan, phối hợp nhiều kiến thức, kỹ để thiết kế hộp giảm tốc Đây điều mà sinh viên khí điều cần có để phát triển thân Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô, đặc biệt thầy Nguyễn Thanh Nam bạn sinh viên giúp đỡ em trình học tập để em hồn thành đồ án cách tốt đẹp Do vốn kiến thức cịn hạn chế nên báo cáo khó tránh khỏi sai sót, em mong nhận lời góp ý từ thầy, bạn để em có thêm hành trang sau bước trường đời Sinh viên thực Hồ Quốc Huy ĐỀ TÀI ĐỀ SỐ 20: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1: Động điện pha không đồng bộ; 2: Khớp nối đàn hồi; 3: Hộp giảm tốc bánh trục vít; 4: Bộ truyền xích ống lăn; 5: Băng tải (Quay chiều, tải va đập nhẹ, ca làm việc giờ) Phương án Lực vòng băng tải F, N 24000 Vận tốc băng tải v, m/s 0,25 Đường kính tang dẫn 500 Thời gian phục vụ L, năm Số ngày làm/ năm Kng, ngày 260 Số ca làm việc ng t1 ,giây 27 t2 ,giây 17 T1 T T2 0,8T PHẦN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tính tốn số liệu ban đầu: Ta có số vịng quay tang dẫn băng tải: v băngtải 2.0,25 = =1 rad /s=9,55 vòng/ phút Dtd 0,5 1 Momen tang dẫn: T = F Dtd = 24000 5=6000 Nm 2 ntd = Momen tương đương theo sơ đồ tải trọng tang dẫn: T td =√ ❑ Công suất tang dẫn: P=F v=24000.0,25=6000W =6 kW Công suất tương đương theo sơ đồ tải trọng tang dẫn: Ptd = √❑ Hiệu suất chung hệ thống -Hiệu suất cặp ổ lăn: րol = 0.99 -Hiệu suất nối trục đàn hồi : րnt = -Hiệu suất truyền xích: րx = 0,9 -Hiệu suất truyền trục vít: րtv = 0,75 -Hiệu suất truyền bánh nghiêng: րbr = 0,96 Do công suất tối đa cần trục tang dẫn 6kW nên công suất cần thiết động : Pct = P td ր ol ր x րtv րbr րnt = =9,64 kW 0,99 0,9 0,75 0,96 Chọn tỉ số truyền chung chọn động Ta chọn sơ tỉ số truyền truyền: ● Hộp giảm tốc bánh – trục vít : uh =40 ● Xích : u x =4 Tỉ số truyền chung uch =ubr uh=4.40=160 Số vòng quay sơ động cơ: n sb =ntd uch=9,55.160=1528 vg/ ph Ta chọn động K160M4 sử dụng điện ba pha tần số 50Hz, Công suất danh nghĩa 11kW, số vịng quay thực 1450 vg/ph, đường kính trục động 38mm, khối lượng 110kg Tính tốn lại tỉ số truyền chung ta được: uch = Tỉ số truyền hộp giảm tốc lúc : uh = ndc 1450 = =151,83 ntd 9,55 u ch 151,83 = =37,96 ux Ta tra hình 3.25 với uh =37,96 , c=1,1 ta tỉ số truyền truyền bánh ubr ≈ 2,4 Tính tốn lại tỉ số truyền truyền trục vít : utv = uh 37,96 = =15,8 ta chọn utv =16 ubr 2,4 Tính tốn lại tỉ số truyền truyền bánh ta được: ubr = Tính tốn thơng số trục ● Trục IV P uh 37,96 = =2,3725 u tv 16 - Công suất cần thiết truyền qua trục: Ptd = ր = 0,99 =6,06 kW ol Số vòng quay ntd =9,55 vg / ph - Momen xoắn T td = - 9550 Ptd 9550.6,06 = =6061 Nm ntd 9,55 ● Trục III - P td 6,06 = =6,802 kW ր ol ր x 0,99.0,9 Số vòng quay ntbv =ntd u x =9,55.4=38,2 vg/ ph 9550 P tbv 9550.6,802 = =1700,5 Nm Momen xoắn T tbv= ntbv 38,2 Công suất cần thiết truyền qua trục: Ptbv = ● Trục II - Ptbv 6,802 = =9,161 kW րol րtv 0,99.0,75 Số vòng quay ntv =n tbv utv =38,2.16=611,2 vg / ph 9550 Ptv 9550.9,161 = =143,14 Nm Momen xoắn T tv= n tv 611,2 Công suất cần thiết truyền qua trục: Ptv = ● Trục I - Ptv 9,161 = =9,64 kW ր ol ր br ր nt 0,99.0,96.1 Số vòng quay n dc=ntv ubr=611,2.2,3725=1450 vg / ph Công suất cần thiết truyền qua trục: P= - Momen xoắn T dc = 9550 Pdc 9550.9,64 = =63,5 Nm ndc 1450 Bảng kết tính tốn trục Trục I II III IV Cơng suất P, kW 9,64 9,161 6,802 6,06 Số vịng quay n, vg/ph 1450 611,2 38,2 9,55 Tỷ số truyền u 2,3725 Momen xoắn T, Nm 63,5 16 143,14 1700,5 6061 PHẦN TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG – CON LĂN Chọn số đĩa xích Theo bảng 5.4 với tỉ số truyền u x =4 ta chọn z 1=23> z =19 Từ số đĩa nhỏ z 1=23 ta tính số đĩa lớn z 2=z u x =23.4=92 Ta thấy z 2=92< z max =120 nên chọn cặp đĩa có số z 1=23và z 2=92 Xác định bước xích Theo cơng thức (5.3), cơng suất tính tốn Pt =Ptbv k k z k n 25 Trong đó, với z 1=23, k z= z =1,087 , với n 01=50 , k n= n01 50 = =1,309, ntbv 38,2 Ptbv =6,802 kW , theo công thức (5.4) bảng 5.6 ta có: k =k k a k dc k đ k c k bt =1.0,8 1,2.1,25 1,3=1,56 Với k 0=1 (Đường nối tâm đĩa xích so với phương ngang 60o) k a=0,8 (Ta chọn sơ a = 60p) k dc=1 (Điều chỉnh đĩa xích) k đ =1,2 (Tải trọng va đập nhẹ) k c =1,25 (Làm việc ca) k bt =1,3 (Môi trường làm việc có bụi bơi trơn đạt u cầu) Vậy: Pt =6,802.1,56 1,087 1,309=15,1 kW Theo bảng 5.5 với n 01=50 vg/ ph, bước xích ứng với cơng suất cần thiết Pt =15,1 kW 50,1 mm to Do ta dùng xích nhiều dãy (4 dãy), hệ số phân bố tải trọng không cho dãy k d=3 Ta kiểm tra lại Pd = P t 15,1 = =5,03 kW kd Theo bảng 5.5 với n 01=50 vg/ ph, ta chọn truyền xích dãy có bước xích p=31,75 mm thỏa mãn điều kiện bền mòn: Pt < [ P ]=5,83 kW ; đồng thời p< pmax Khoảng cách trục, mắt xích độ dài xích Ta chọn sơ khoảng cách trục a=60 p=60.31,75=1905 mm Từ khoảng cách trục a chọn, ta xác định số mắt xích theo công thức (5,12) : 2 a ( z + z ) ( z 2−z ) p x= + + =¿ p (4 π2 a) ¿ 2.1905 ( 23+92 ) ( 92−23 ) 31,75 + + =¿ 31,75 ( π 1905 ) ¿ 179,5 mm Lấy số mắt xích chẵn x c =180, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức (5.13): a=0,25 p { x c −0,5 ( z 2+ z ) + √❑ } ¿ 0,25.31,75 { 180−0,5 ( 92+ 23 )+ √❑ } ¿ 1912,91 mm Để xích không chịu lực căng lớn, giảm a lượng ∆ a=0,003 a=0,003.1912,1 ≅ 5,74 mm, a=1907,17 mm Số lần va đập xích theo cơng thức (5.14): i= z n1 (bảng 5.9) 23.38,2 ¿ ( 15 x c ) =¿ ( 15.180 )=0,2712< [ i ] =25 Độ dài xích L=x c p=180.31,75=5715 mm Kiểm nghiệm xích độ bền Kiểm nghiệm q tải theo hệ số an tồn cơng thức (5.15): Q=( XV F rB +Y F a ) k t k đ =( 1.1 1509,5+0.0 ) 1,1=1660,45 N Trong đó: F rB=1509,5 N F a=0 N (Do ổ tùy động nên khơng chịu lực dọc trục) V =1 (vịng quay) k t=1 k đ =1,1 (tải trọng va đập nhẹ) X =1 ,Y =0 Khả tải động Cd tính theo cơng thức (11.1): C d=Q m√ L=1660,45 √3 457,67=12796 N < C=20100 N Do ổ thỏa điều kiện theo khả tải động Để đề phòng biến dạng dư, ta kiểm tra khả tải tĩnh ổ: Qt =1509,5