ĐỒ án cơ sở THIẾT kế máy CHỌN ĐỘNG cơ và PHÂN PHỐI tỉ số TRUYỀN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Thanh Tùng Sinh viên thực : Bùi Đức Huy Lớp : 60CTM.NB MSV : 1851222621 Hà Nội, 6-2021 KHOA CƠ KHÍ LỜI MỞ ĐẦU .6 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.1.1 Xác định công suất động 1.1.2 Xác định số vòng quay sơ .3 1.1.3 Chọn động .4 1.2 Lập bảng thông số kĩ thuật .4 1.2.1 Xác định tỉ số truyền hệ dẫn động .4 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền hệ dẫn động (ut) cho truyền 1.2.3 Xác định công suất, mơmen xoắn số vịng quay trục PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 2.1 Chọn tiết diện đai: 2.2 Chọn đường kính đai 2.3 Xác định sơ khoảng cách trục a .7 2.4 Xác định xác khoảng cách trục 2.5 Xác định số đai .8 2.6 Xác định thông số bánh đai .8 2.7 Xác định lực căng ban đầu tác dụng lên trục 2.8 Bảng thông số truyền đai .10 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG 11 3.1 Chọn vật liệu bánh 11 3.2 Xác định ứng suất cho phép .11 3.3 Xác định sơ khoảng cách trục truyền bánh trụ 12 3.4 Xác định thông số ăn khớp 13 3.5 Xác định xác ứng suất cho phép .14 3.6 Kiểm nghiệm truyền bánh .15 3.6.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc .15 3.6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn 17 3.7 Xác định thông số khác truyền 19 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 21 4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 21 4.2 Xác định lực phân bố lưc tác dụng lên trục 21 4.2.1 Bộ truyền bánh trụ thẳng 21 4.2.2 Bộ truyền đai 21 4.2.3 Khớp nối 22 4.3 Xác định sơ khoảng cách trục 22 4.4 Xác định chiều dài mayo 22 4.1.1 Trục II .23 4.4.2 Trục I .27 4.5 Kiểm nghiệm trục .30 4.5.1 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 30 4.5.2 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 33 PHẦN V TÍNH TỐN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN 34 5.1 Tính mối ghép then 34 5.2 Chọn ổ lăn kiểm nghiệm ổ lăn 35 CHƯƠNG VI: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ .40 6.1 Tổng quan vỏ hộp 40 6.2 Thiết kế vỏ hộp .40 6.3 Một số chi tiết khác: .43 6.4 Một số chi tiết phụ 46 6.4.1 Các chi tiết cố định ổ trục 46 6.4.2 Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép .47 6.4.3 Các chi tiết lót phận ổ 48 6.5 Bôi trơn HGT .50 PHẦN VII: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN 50 7.1 Dung sai lắp ghép lắp ghép ổ lăn .50 7.2 Bôi trơn hộp giảm tốc 51 7.3 Bảng dung sai lắp ghép 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ dẫn động khí, cụ thể thiết kế hệ dẫn động động cơ, truyền đai, truyền bánh trụ thẳng, khớp nối, băng tải Đồ án môn học chi tiết máy với bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn, thiết kế chi tiết máy lĩnh vực khí nhằm nâng cao kỹ tính tốn, hiểu sâu kiến thức học Nội dung đồ án môn học chi tiết máy bao gồm: Chọn động Tính tốn truyền truyền Thiết kế trục chọn ổ lăn Tính tốn vỏ hộp chi tiết khác Đồ án môn học chi tiết máy tài liệu dùng để thiết kế chế tạo hệ dẫn động khí, phương án tối ưu thiết kế hệ dẫn động hạn chế hiểu biết kinh nghiệm thực tế Trong trình làm đồ án giúp đỡ tận tình quý thầy cô môn, đặc biệt ThS Phạm Thanh Tùng, giúp em hoàn thành xong đồ án mơn học Do đồ án khóa học với trình độ thời gian có hạn nên q trình thiết kế khơng thể tránh khỏi thiếu sót xảy ra, em mong nhận góp ý q thầy môn để em hiểu biết hộp giảm tốc bánh trụ thẳng kiến thức thiết kế hộp giảm tốc khác Em xin chân thành cảm ơn! Đề 1.5: Động cơ–khớp nối- truyền bánh trụ thẳng – khớp nối – băng tải Hệ thống băng tải gồm: Động điện pha KBD rotor lồng sóc Bộ truyền đai Hộp giảm tốc bánh trụ thẳng Nối trục đần hồi Băng tải Số liệu thiết kế Lực băng tải (N) 1850 Vận tốc băng tải(m/s) 1.59 Đường kính tang quay băng tải 220 Góc nghiêng đường nối tâm truyền ngồi @ (° ¿ 180 Thời gian phục vụ (năm) năm làm việc (ngày) 320 Số ca làm việc (ca) Thời gian 01 ca làm việc (giờ) Đặc tính tải trọng Làm việc êm Môi trường làm việc Không bụi Điều kiện bôi trơn Đạt yêu cầu PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.1.1 Xác định công suất động - Công suất lớn công suất tác dụng lâu dài trục máy công tác: F.v Plv ¿ P1 ¿ 1000 ¿ 1450.1,45 ¿ 2.102 (kW) (CT2.11/20[1]) 1000 - Do tải trọng không thay đổi nên Pt = Plv = 2.102 (kW) - Hiệu suất truyền động: (Bảng 2.3/19[1]) η=¿ ηol.η x.η ol.ηx.ηkn.ηol= 0,993.0,95.0,96.1= 0,88 Trong đó: + ηol – hiệu suất cặp ổ lăn: ηol = 0,99 + ηđ – hiệu suất truyền đai : ηđ = 0.95 + ηbr – hiệu suất truyền bánh răng: ηbr = 0,96 + ηkn – hiệu suất khớp nối trục đàn hồi: ηkn=1 - Công suất cần thiết trục động cơ: Pct ¿ P t 2,102 ¿ ¿ 2.375 (kW) (CT2.8/19[1]) 0,88 η 1.1.2 Xác định số vòng quay sơ - Chọn sơ tỉ số truyền truyền usb = ubrt uđ = = 12 - Xác định số vòng quay trục máy công tác nlv ¿ 60000 v 60000.1,49 ¿ ¿ 84 (vg/ph) π.D π 330 - Xác định số vòng quay sơ bộ: nsb¿nlv ut =84 12 = 1008 (vg/ph) 1.1.3 Chọn động - Ta có: Pct ¿ 2.375 (kW) nsb ¿ 1008 (vg/ph) Tra bảng P.1.3 [1]: → Chọn động 4A122MA8Y3 với Pđc¿ 2.8 (kW) > Pct; nđc¿ 950 (vg/ph) 1.2 Lập bảng thông số kĩ thuật 1.2.1 Xác định tỉ số truyền hệ dẫn động Theo công thức 3.23/48[1] n 950 đc ut ¿ n ¿ 84 ≈ 11.31 lv Với: nđc– số vòng quay động chọn (vg/ph) nlv – số vịng quay trục máy cơng tác (vg/ph) 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền hệ dẫn động (ut) cho truyền Theo công thức 3.21[1] ta có: - ut = 11.31 (vịng/phút) - Có uhgt = ubr = 4.5 (hộp giảm tốc cấp) ut 11.31 - Tính lại tỉ số truyền truyền đai: uđ = u = 4.5 =2.51 brt 1.2.3 Xác định cơng suất, mơmen xoắn số vịng quay trục - Công suất trục công tác: P3 = Plv= 2.102 (kW) Plv 2.102 - Công suất trục 2: P2 = η η = 0,99.1 = 2.123 (kW) ol kn P2 2.123 - Công suất trục 1: P1 = η η = 0,99.0,96 = 2.234 (kW) ol br P1 2.234 - Công suất trục động cơ: Pđc = η η = 0,99.0 95 = 2.375(kW) ol đ nđc 950 - Số vòng quay trục 1: n1 = u = 2.514 = 377.82 (vg/ph) đ n1 377.82 - Số vòng quay trục 2: n2 = u = 4.5 = 84 (vg/ph) - Trục công tác: - nlv = n2 = 84 (vg/ph) 9,55.10 Pi Mômen xoắn trục: Ti = ni Tđc = 9,55.10 Pđc 9,55.10 375 = = 23884.45 (N.mm) n đc 950 6 9,55.10 P1 9,55.10 234 T1 = = = 56481.93 (N.mm) n1 377.82 6 9,55.10 P2 9,55.10 123 T2 = = = 241561.94 (N.mm) n2 83.96 6 9,55.10 P3 9,55.10 102 Tct = = = 239145.325 (N.mm) n3 83.96 - Ta có bảng thơng số kỹ thuật Cơng suất P (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n Động Công tác 2.375 2.234 2.123 2.102 2.51 4.5 950 377.82 23884.45 56481.93 83.96 83.96 (vịng/phút) Mơmen xoắn (Nmm) 241561.94 239145.325 - Độ cứng cao - Khối lượng nhỏ c) Cấu tạo, vật liệu - Cấu tạo: thành hộp, nẹp gân, mặt bích, gối đỡ,… - Vật liệu: gang xám GX15-32 6.2 Thiết kế vỏ hộp Tên gọi Chiều dày Thân hộp, δ Biểu thức tính tốn δ = 0,03.aw + > mm Giá trị δ = mm aw = 170 mm Nắp hộp, δ δ = 0,9.δ δ = 7,2 mm Gân tăng Chiều dày, e e = 0,8.δ e = 6,5 mm cứng Chiều cao, h h < 58 h = 42 mm Độ dốc Khoảng 2° 2° Đường Bulông nền, d1 d1 > 0,04.aw + 10 > 12mm d1 = 17 mm kính Bulơng cạnh ổ, d2 d2 = (0,7 ÷ 0,8).d1 d2 = 12 mm Bulơng ghép bích nắp d3 = (0,8 ÷ 0,9).d2 d3 = 12 mm d4 = (0,6 ÷ 0,7).d2 d4 = mm Vít ghép nắp cửa thăm, d5 = (0,5 ÷ 0,6).d2 d5 = mm thân, d3 Vít ghép nắp ổ, d4 d5 Mặt bích Chiều dày bích thân ghép nắp hộp, S3 thân Chiều dày bích nắp S3 = (1,4 ÷ 1,8).d3 S3 = 18 mm S4 = (0,9 ÷ 1).S3 S4 = 18 mm K3 ≈ K2 – (3 ÷ 5) = K3 = 35 mm hộp, S4 Bề rộng bích nắp thân, K3 Kích thước Đường kính ngồi Trục 1: D1 = 62 mm gối trục tâm lỗ vít: D3, D2 D2 = 75 mm Tra bảng 18.2 D3 = 90 mm Trục 2: D1 = 80 mm D2 = 96 mm D3 = 115 mm Bề rộng mặt ghép bu K2 = E2 + R2 + (3 ÷ 5) mm K2 = 34 mm lông cạnh ổ: K2 Tâm lỗ bu lông cạnh ổ: E2 = 1,6 d2 E2 = 19 mm E2 C R2 = 1,3 d2 R2 = 15 mm C ≈ D3/2 C1 = 45 mm C2 = 62,5 mm Khoảng cách từ tâm bu k ≥ 1,2 d2 lông đến mép lỗ: k h xác định theo kết cấu, chiều cao: h phụ thuộc tâm lỗ bulông k = 16 mm kích thước mặt tựa Mặt đế hộp Chiều dày: khơng S1 ≈ (1,3 ÷ 1,5) d1 S1 = 24 mm có phần lồi S1 Khi có phần lồi: Dd, S1 Dd xác định theo đường S2 kính dao kht S1 ≈ (1,4 ÷ 1,7) d1 S1 = 26 mm S2 ≈ (1 ÷ 1,1) d1 S2 = 16 mm Bề rộng mặt đế hộp: K1 ≈ 3.d1 K1 = 42,5 mm K1 q q ≥ K1 + 2.δ q = 67 mm Khe hở Giữa bánh với Δ ≥ (1 ÷ 1,2).δ Δ = mm thành hộp chi tiết Giữa đỉnh bánh Δ 1≥ (3 ÷ 5).δ phụ thuộc Δ = 24 mm lớn với đáy hộp loại hộp giảm tốc, lượng Giữa mặt bên bánh dầu bôi trơn hộp với Δ≥δ L+B Số lượng Z = (200 ÷ 300) bulơng L: Chiều dài hộp Z B: Chiều rộng hộp 6.3 Một số chi tiết khác: a Vòng móc: - Chiều dày vịng móc: S = (2 ÷ 3).δ = (2 ÷ 3) 8,1 = 20 (mm) - Đường kính vịng móc: D = (3 ÷ 4).δ = (3 ÷ 4) 8,1 = 28 (mm) b Chốt định vị Tên chi tiết: Chốt định vị Z=4 • • • Chức năng: nhờ có chốt định vị, xiết bu lơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân) loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Chọn loại chốt định vị chốt Thơng số kích thước: [18.4b,2-91] ta được: d = mm, Chọn L = 40 mm c = mm, L = 20 ÷ 110 mm c.Cửa thăm Tên chi tiết: Cửa thăm • Chức năng: để kiểm tra quan sát chi tiết hộp lắp ghép để đồ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp, nắp có nút thơng • Thơng số kích thước: tra bảng [18.5,2-92] ta được: A B A1 B1 C C1 K R Vít Số lượng 100 75 d.Nút thơng 150 100 125 - 87 12 M8 × 22 Tên chi tiết: nút thông  Chức năng: làm việc nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp người ta dung nút thơng  Thơng số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta A B C D E G H I K L M N O P Q R S M 27 × 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 e Nút tháo dầu Tên chi tiết: nút tháo dầu  Chức năng: sau thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa hộp bị bẩn (do bụi bẩn hại mài…) dầu bị biến chất Do cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ bị bít kín nút tháo dầu  Thơng số kích thước (số lượng chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta d M20 x2 b m f L c q D S Do 15 28 2,5 17,8 30 22 25,4 f Kiểm tra mức dầu Tên chi tiết: Que thăm dầu  Que thăm dầu: Chức que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bơi trơn hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt máy làm việc ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngồi Số lượng: 12 30 -Khi vận tốc nhỏ (0,8~1,5 m/s): hmax = 1/6 bánh kính bánh cấp nhanh =35 mm hmin = (0,75~2) h = 10mm 18 12 6.4 Một số chi tiết phụ 6.4.1 Các chi tiết cố định ổ trục - Đệm chắn mặt đầu + Đặc điểm: chắn đơn giản + Nhiệm vụ: Đệm giữ chặt vít dây néo + Chọn loại đếm chắn mặt đầu loại cố định mặt đầu vịng ổ vít + Vật liệu đệm: thép CT3 + Vật liệu hãm: thép CT2 + Kích thước đệm chắn mặt đầu: tra bảng 15.3, ta có: Kích thước Trục Đệm áp bulông Tấm hãm TCVB189076 D0 a d1 l1 l2 80 20 6 32 D 10 H d2 B L b C S 35 56 5,5 21 2,5 d ren l 16 42 6.4.2 Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép - Nhiệm vụ: Điều chỉnh khe hở lắp ghép chi tiết, tạo độ dôi ban đầu (ổ lăn) - Phân loại: + Đệm điều chỉnh (0,1 - 0,15) + Vòng đệm điều chỉnh (cố định ổ nắp mộng) - Nắp ổ + Phân loại: nắp ổ kín nắp ổ thủng + Vật liệu: GX15 – 32 6.4.3 Các chi tiết lót phận ổ - Vòng phớt: + Đặc điểm: dễ thay thế, đơn giản chống mòn + Phân loại: cố định điều chỉnh khe hở Chi tiết vòng phớt:  Chức năng: bảo vệ ổ lăn khỏi bám bụi, chất lỏng hạt cứng tạp chất xâm nhập vào ổ, chất làm ổ chóng bị mài mịn han gỉ  Thơng số kích thước: tra bảng 15.17Tr50[2] ta Trục I (mm) Trục II (mm) d 20 d1 d2 a b 4,3 S0 29 D 43 31 34 35 33 47 6,5 12 - Vòng chắn dầu, đệm bảo vệ + Nhiệm vụ: ngăn cách mỡ bôi trơn ổ với dầu HGT  Chức năng: vòng chắn dầu quay với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu hộp, khơng cho dầu ngồi  Thơng số kích thước vịng chắn dầu Vịng chắn dầu a=6 ÷ ( mm ) , t=2÷ ( mm ) , b=2 ÷ 5(mm)(lấy gờ trục) Đệm bảo vệ 6.5 Bôi trơn HGT - Các truyền cần bôi trơn liên tục nhằm: + Giảm mát cơng suất ma sát + Giảm mài mịn + Đảm bảo nhiệt + Đề phịng chi tiết máy bị han gỉ - Việc lựa chọn phương pháp bơi trơn HGT phụ thuộc vào vận tốc vịng truyền - Khi vận tốc vòng bánh vbr ≤ 12 m/s: + Bôi trơn ngâm dầu + Chiều sâu ngâm dầu khoảng 1/6 đến 1/4 bán kính bánh PHẦN VII: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN 7.1 Dung sai lắp ghép lắp ghép ổ lăn  Lắp vòng ổ lên trục theo hệ thống lỗ lắp vòng vào vỏ theo hệ thống trục  Để vịng khơng trượt bề mặt trục lỗ làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian với vịng khơng quay lắp có độ dơi với vòng quay  Chọn miền dung sai lắp vòng ổ:  Tra bảng 20-12, 20-13 ta được: + Lắp ổ lên trục là: k6 + Lắp ổ lên vỏ là: H7 a Lắp bánh lên trục:  Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh ngược lại, ta chọn sử dụng then Mối ghép then thường khơng lắp lẫn hồn tồn rãnh then trục thường phay thường thiếu xác Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp  Lắp bánh lên trục theo kiểu lắp trung gian: ∅ H7 k6 b Dung sai mối ghép then  Tra bảng B20.6Tr125[2] với tiết diện then trục ta Sai lệch giới hạn chiều rộng then: { −0,018 Trục I : b ×h=12× chọn : P 9(12−0,061) Trục II :b ×h=14 × chọn: P ( 14−0,061 ) −0,018 Sai lệch chiều sâu rãnh then: { Trục I :t =5,0 mm ⇒ N max =+0,2 mm Trục II :t=5,5 mm⇒ N max =+ 0,2 mm 7.2 Bôi trơn hộp giảm tốc  Bôi trơn hộp  Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu bôi trơn lưu thông, bánh hộp giảm tốc có vận tốc v