BTL chi tiết máy đề 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện MSSV ĐỀ TÀI Đề số 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số 1 Hệ thống dẫn động.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: MSSV: ĐỀ TÀI Đề số 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số: Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1- Động điện pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc trục vis-bánh vis cấp; 4- Nối trục đàn hồi; 5- thùng trộn Số liệu thiết kế: Công suất trục thùng trộn Plv = Số vòng quay trục thùng trộn (KW) : nlv = 22 (v/p) : Thời gian phục vụ 7(năm) : Quay chiều làm việc hai ca tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày ca làm việc giờ) Yêu cầu: Xác định công suất động phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động Tính tốn thiết kế chi tiết máy: a Tính tốn truyền hở (đai xích) b Tính truyền hộp giảm tốc (bánh trục vít) c Tính toán thiết kế trục then d Chọn ổ lăn nối trục Phần I: Xác định công suất động phân bố tỷ số truyền cho hệ thống truyền động I.Chọn động - Hiệu suất toàn hệ thống: η = ηol η k ηtv η d Trong hiệu suất truyền ta chọn từ bảng 3.3 tài liệu [1] ηol = 0.99 : Hiệu suất ổ lăn η k = 0, 99 ηd = 0.95 ηtv = 0.75 : Hiệu suất khớp nối : Hiệu suất truyền đai : HIệu suất truyền trục vít cấp ⇒ η = 0.994.0, 95.0, 75 = 0, 684 -Công suất mát: 1 Pmm = ( − 1).Plv = ( − 1).3 = 1,39( kW ) η 0.684 -Công suất cần thiết: Pct = Plv + Pmm = + 1,39 = 4,39( kW ) -Tỷ số truyền hệ thống: u = udt utv Chọn tỉ số truyền truyền theo bảng 3.2 tài liệu [1]: udt = utv = 30 : Tỷ số truyền truyền đai thang : Tỷ số truyền trục vít hộp giảm tốc cấp ⇒ u = 2.30 = 60 -Số vòng quay sơ động cơ: nsb = nlv u = 22.60 = 1320 (vịng/phút) Dựa vào thơng số tính bao gồm Pct =4,39 kW nsb =1320 vòng/ phút tài liệu [2], ta chọn động điện không đồng pha loại 3k132S4 có Pdc = 5.5 kW, ndc = 1445 vịng/phút nhà máy chế tạo động điện Việt Nam- Hungary chế tạo II Phân phối tỉ số truyền uc = Tính lại tỷ số truyền chung: ndc 1445 = = 65, 67 nlv 22 Phân phối lại tỉ số truyền cho truyền trong: udt = ⇒ utv = Chọn uc 65, 67 = = 32,84 ud Số vòng quay trục: n1 = ndc 1445 = = 722,5 udt ( vòng/phút) n1 722,5 = = 22 utv 32,84 n2 = (vịng/phút) Cơng suất trục: PII = PI = Plv = = 3, 06 ηol ηk 0,99.0,99 (kW) PII 3, 06 = = 4,12 ηol ηtv 0,99.0, 75 Pdc = (kW) PI 4,12 = = 4,38 ηol η d 0,99.0,95 (kW) Momen xoắn trục: Tdc = 9,55.106 TI = 9,55.106 Pdc 4,38 = 9,55.106 = 28947, 4( Nmm) ndc 1445 PI 4,12 = 9,55.106 = 54458,13( Nmm) nI 722, TII = 9,55.106 PII 3, 06 = 9,55.106 = 1328318( Nmm) nII 22 Tlv = 9,55.106 Plv = 9,55.106 = 1302272( Nmm) nlv 22 Trục Thông số Tỷ số truyền u Vận tốc quay n(vịng/phút) Cơng suất p(kW) Momen xoắn T(N.mm) Trục động udt = 1445 4,38 28947,4 Trục I utv = 32,84 722,5 4,12 54458,13 Trục II Trục làm việc uk = 0,99 22 22 3,06 1328318 1302272,73 Phần II Tính tốn thiết kế truyền đai thang I.Các thông số biết: - Công suất: 4,38kW - TỈ số truyền : µ=2 - Số vịng quay: n=1445 vòng/phút - Momen xoắn: T= 28947,4 Nmm II Tính tốn thiết kế: Chọn loại đai Từ thơng số biết gồm P=4,38 kW n=1445 vịng/phút, theo hình 4.22 tài liệu [1], ta chọn đai A với thông số tra từ bảng 4.3 tài liệu [1] bp = 11mm, b0 = 13mm, h = 8mm, y0 = 2,8mm, A = 81mm , L = 560 ÷ 4000mm, T1 = 11 ÷ 70, d = 100 ÷ 200mm Đường kính bánh dẫn d1 = 1, 2d = 1, 2.100 = 120mm Theo tiêu chuẩn ta chọn v1 = d1 = 125mm Vận tốc vòng bánh dẫn: π d1.n1 π 125.1445 = = 9, 458m / s < [v] = 25m / s 60000 60000 Ta chấp nhận d1 = 125mm Đường kính bánh bị dẫn Tải va đập nhẹ nên ta chọn hệ số trượt tương đối ξ = 0, 01 d = u.d1.(1 − ξ ) = 2.125.(1 − 0, 01) = 247,5mm Theo tiêu chuẩn, ta chọn u= Tính xác lại u: d = 250mm d2 250 = = 2, 02 d1.(1 − ξ ) 125(1 − 0, 01) Chọn khoảng cách trục a sơ theo điều kiện: 2( d1 + d ) ≥ a ≥ 0,55( d1 + d ) + h 2(125 + 250) ≥ a ≥ 0,55.(125 + 250) + 750 ≥ a ≥ 214, 25 Chọn sơ mm Chiều dài tính tốn đai π ( d1 + d ) ( d − d1 ) π ( 250 + 125 ) ( 250 − 125 ) + = 2.300 + + = 1215, 09 4a 4.300 L = 2a + Theo tiêu chuẩn ta chọn L=1400mm Tính xác lại khoảng cách trục a π ( d1 + d ) π ( 250 + 125 ) K + K − 8∆ ,K = L− = 1400 − = 811 2 d − d 250 − 125 ∆= = = 62.5 2 a= a= Vậy 811 + 8112 − 8.62,52 = 400mm Giá trị a nằm khoảng cho phép Góc ơm đai α1 = 180 − 57 ( d − d1 ) a = 180 − 57 ( 250 − 125) 400 = 162.188° > α = 120° i=  a,d1,d2 thỏa điều kiện cho phép Số vòng chạy đai giây V 9.458 = = 6.756 s −1 L 1.4 10 Z= < [ i ] = 10 s −1 thỏa điều kiện Số dây đai P1 [ P0 ] Cα Cu CL C z Cr Cv Trong đó: P1=4.38kW, [ P0 ] = 3, 2kW đồ thị hình 4.21 tài liệu [ I] Hệ số ảnh hưởng góc ơm đai: , từ Lo=1700mm, V=9.458m/s, d1=125mm tra Cα = 1, 24 ( − e −α1 110 ) = 1, 24 ( − e −162.188 110 ) = 0,956 Hệ số xét ảnh hưởng tỷ số truyền u theo bảng 4.8 tài liệu CL = Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài L: [ I] Cu=1,125 L 1400 = = 0.9682 L0 1700 Hệ số xét ảnh hưởng phân bố không tải dây đai: Chọn sơ Cz=0.9 chưa biết số dây đai Tải va đập nhẹ, chọn Cr=0.8 Hệ số xét ảnh hưởng vận tốc: Z≥ => CV = − 0.05(0.01v − 1) = − 0.05(0.01*9.46 − 1) = 1.005 4,38 = 1,82 3, 2.0,956.1,125.0,9682.0,9.0,8.1, 005 Chọn Z=2 đai 11 Chiều rộng bánh đai đường kính ngồi bánh đai: -Chiều rộng bánh đai: B = ( z − 1)t + 2s Với : số đai z=2 Theo bảng 4.4 tài liệu [1] ta có t=16, s=10 B=( 2-1).16+2.10=36mm -Đường kính ngồi bánh đai: ( h0 = 3,3mm ) d a = d1 + 2h0 = 125 + 2.3,3 = 131, 6mm 12 Lực tác dụng lên trục Lực căng đai ban đầu: F0 = σ z A = 1,5.2.81 = 243 N ( đai thang nên σ = 1,5MPa ) Lực tác dụng lên trục: Fr = F0 sin( α1 162,188 ) = 2.243.sin( ) = 480,14 N 2 13 Ứng suất lớn dây đai tuổi thọ đai: - Lực căng dây đai: F0 243 = = 121,5 N z Lực vịng có ích: - Ft = 1000 P1 1000.4,38 = = 463 N v1 9, 458 Lực vòng đai: Ft 463 = = 231,5 N z Ứng suất lớn dây đai: α max = F0 Ft 2y 243 231,5 2.2,8 + + ρ v 10−6 E = + + 1200.9, 4582.10−6 + 100 = 4,91MPa A 2A d1 81 2.81 125 Tuổi thọ đai: - m  σr    7  ÷ 10  4,91 ÷ 10 σ  Lh =  max  =  = 26197,9 2.3600.i 2.3600.6, 756 14 Thông số truyền đai thang 4,38 Z 1445 243 480,14 162,118 2,02 125 250 400 1400 36 Phần 3: Tính tốn truyền trục vít I.Các thơng số biết - Tỷ số truyền: u = 32,84 - Số vịng quay trục vít: n1 = 722,5 - Số vịng quay bánh vít: - Momen xoắn: n2 = 22 T2 = 1328318 - Thời gian làm việc: vòng /phút vòng/ phút Nmm Lh = 7.300.2.8 = 33600 - Quay chiều, làm ca, tải va đập nhẹ II Tính tốn thiết kế Dự đốn vận tốc trượt theo công thức 7.8 vs ≈ Với (3, ÷ 4, 6).n1 (3, ÷ 4, 6).722,5 T2 = 1328318 = (2,94 ÷ 3, 65) ≈ 10 105 vs = m/s, ta chọn cấp xác ( theo bảng 7.4) m/s Với vs ≤ m/s ta chọn đồng thiếc BCuAl10Fe4Ni4, đúc khuôn σ ch = 400 σ ch = 600 kim loại với Mpa, Mpa ( bảng 7.8) Chọn vật liệu cho trục vít thép 38CrMnNi, tơi với độ rắn HRC >45, sau mài đánh bóng ren vít Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít [σ H ] = (276 ÷ 300) − 25vs = 276 ÷ 300) − 25.3 = (201 ÷ 225) ≈ 220 Ứng suất uốn cho phép [σ F ] = (0, 25.σ Ch + 0, 08.σ b ) Trong đó: N FE N FE = 60.∑ ( 106 106 = (0, 25.400 + 0, 08.600) = 97,112 N FE 44352000 MPa số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo công thức (7.29) T2i ) ni ti = 60.22.33600 = 44352000 T2 chu kỳ Với tỉ số truyền u=32,84, ta chọn mối ren z2 = 32,84.1 = 32,84 Chọn z2 = 32 Tính xác tỷ số truyền Chọn hệ số đường kính MPa Chọn sơ η z1 = (mục 7.3).Số bánh vít 32 u= = 32 q ≈ 0, 26 z2 = 0, 26.32 = 8,32 , chọn q=8 theo công thức(7.11) u 32 η = 0,9.(1 − ) = 0,9.(1 − ) = 0, 756 200 200 Tính khoảng cách trục theo độ bền tiếp xúc theo công thức (7.42a) aw = (1 + q 170 T2 K H 170 1328318.1, ) ( ) = (1 + ) ( ) = 205, 47 mm z2 [σ H ] (q / z2 ) 32 220 (8 / 32) Trong hệ số tải trọng tính K H = K v K β với Kβ = K v = 1, mm ( bảng 7.6) Tính mơ đun: m= 2aw 2.205, 47 = = 10, 274 z2 + q 32 + , theo tiêu chuẩn ta chọn m=10 Xác định kích thước truyền Thơng số hình học Cơng thức Trục vít Đường kính vịng chia d1 = m.q = 10.8 = 80mm Đường kính vịng đỉnh d a1 = d1 + 2m = 80 + 2.10 = 100mm Đường kính vịng đáy d f = d1 − 2, 4m = 80 − 2, 4.10 = 56mm Góc xoắn ốc vít γ = arctan Chiều dài phần cắt ren trục vít b1 ≥ (c1 + c2 z2 ).m = (11 + 0, 06.32).10 = 129, 2mm z1 = 7,13o q Bánh vít Đường kính vòng chia d = m.z2 = 10.32 = 320mm Đường kính vịng đỉnh d a = m.( z2 + 2) = 10(32 + 2) = 340mm Đường kính vòng đáy d f = m.( z2 − 2, 4) = 296mm Khoảng cách trục aw = 0,5m( q + z2 ) = 0,5.10.(8 + 32) = 200mm Đường kính lớn bánh vít d aM ≤ d a + Chiều rộng bánh vít b2 ≤ 0, 75d a1 = 0, 75.100 = 75mm 6m 6.10 = 340 + = 360mm z1 + 1+ Vận tốc trượt xác định theo công thức (7.7) vs = m.n1 10.722,5 2 z12 + q = + = 3, 045m / s 19100 19100 Hệ số tải trọng tính theo bảng 7.6, K v = 1, 4, K β = η Hiệu suất theo công thức ( 7.9) η = 0,95 tan γ tan 7.13 = 0,95 = 0, 753 tan(γ + p ') tan(7,13 + 1,84) p ' = arctan f ' = arctan( 0, 048 0, 048 ) = arctan( ) = 1,84o 0,36 36 vs 3, 045 Góc ma sát thay Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép: 10 Xác định số tương đương bánh vít [σ H ] = (276 ÷ 300) − 25.3, 045 ≈ (199,88 ÷ 223,88) zv = z2 32 = = 32,75 3 cos γ cos (7,13) YF = 1, 71 Chọn hệ số theo bảng (7.10) Kiểm nghiệm độ bền uốn bánh vít theo cơng thức (7.43) σF = 11 1, 2T2 103.YF K F K v 1, 2.1328,318.103.1, 71.1.1, = = 15,89 < [σ F ] = 97,112 MPa d b2 m 320.75.10 Tính tốn nhiệt theo cơng thức (7.47) tl = t + 12 1000 P1 (1 − η ) 1000.3, 06.(1 − 0, 753) = 30 + = 58, 03o < [t1 ] = 95o 1,7 KT A(1 +ψ ) 16.20.0, (1 + 0, 3) Nhiệt độ nằm phạm vi cho phép Giá trị lực theo công thức (7.13-7.17) Ft = Fα = 2T2 103 2.1328,318.103 = = 8301,99 N d2 320 Ft1 = Fα = 2T1.103 5445813 = = 8301.99 N d1 80 Fr1 = Fr = Ft tan α = 8301,99.tan 20 = 3021, 68 N Kiểm tra độ bền uốn trục, theo bảng 7.11, chọn σF = Với 32 M td 103 32 441,392 + 0, 75.(54458,13.10 −3 ) 103 = = 25, 75MPa ≤ [σ F ] = 80 MPa π d 3f π 563 M td = M F2 + 0, 75.T12 = 441,392 + 0, 75.(54458,13.10 −3 ) M F = 10−3 ( Ft1.l Fr1.l Fα 1.d1 680, 73.320 3021, 68.320 8301,99.80 ) +( + ) = 10−3 ( ) +( + ) 4 4 4 = 441,39 N 13 [σ F ] = 80 MPa Kiểm tra độ cứng trục vít L3 Fr21 + Ft12 3203 3021, 682 + 680, 732 f = = = 0, 023 < [ f ] = (0,1 ÷ 0, 005) mm 48.E.I e 48.1, 27.105.719814, 28 (0,375 + Ie = 0, 625.dα ).π d 4f d f1 64 Phần 4: Tính toán = (0,375 + 0, 625.100 ).π 56 5664 = 719814, 28mm 64 ... 10  4,91 ÷ 10 σ  Lh =  max  =  = 261 97,9 2. 360 0.i 2. 360 0 .6, 7 56 14 Thông số truyền đai thang 4,38 Z 1445 243 480,14 162 ,118 2,02 125 250 400 1400 36 Phần 3: Tính tốn truyền trục vít I.Các... 48.E.I e 48.1, 27.105.719814, 28 (0,375 + Ie = 0, 62 5.dα ).π d 4f d f1 64 Phần 4: Tính tốn = (0,375 + 0, 62 5.100 ).π 56 566 4 = 719814, 28mm 64 ... 0.05(0.01v − 1) = − 0.05(0.01*9. 46 − 1) = 1.005 4,38 = 1,82 3, 2.0,9 56. 1,125.0, 968 2.0,9.0,8.1, 005 Chọn Z=2 đai 11 Chi? ??u rộng bánh đai đường kính ngồi bánh đai: -Chi? ??u rộng bánh đai: B = ( z −