Trường ĐHSPKT TP HCM Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. Đề băng tải Điều kiện làm việc: Tải trọng không đổi, quay một chiều Thời gian làm việc 5 năm (300 ngàynăm, 2 cangày, 6 giờca) Sai số tỉ số truyền hệ thống ∆
Trường ĐHSPKT TP.HCM Khoa : Cơ khí Chế tạo máy Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy SVTH: Nguyễn Hữu Khánh GVHD: Văn Hữu Thịnh Ngày nhận đề: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Đề số: 02 Phương án: 06 MSSV: 19144268 Chữ ký: Ngày bảo vệ: I ĐỀ BÀI: B Hình 1: Sơ đồ động Hình 2: Minh họa băng tải Điều kiện làm việc: - Tải trọng không đổi, quay chiều - Thời gian làm việc năm (300 ngày/năm, ca/ngày, giờ/ca) - Sai số tỉ số truyền hệ thống ∆�/� ≤ 5% Số liệu cho trước: STT Tên gọi Động điện Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc D Khớp nối Băng tải L Giá trị 120 Năng suất Q (tấn/giờ) Chiều dài băng tải L (m) Chiều rộng băng tải B (mm) 1200 Đường kính tang dẫn động D (mm) 250 Vận tốc băng tải v (m/s) 1,55 40 II YÊU CẦU 01 thuyết minh tính tốn (tóm tắt) 01 vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì) 01 vẽ lắp HGT (khổ A0, in) Nộp file mềm (thuyết minh, vẽ) trang Dạy học số III NỘI DUNG THUYẾT MINH Tính tốn cơng suất tốc độ trục công tác Chọn động phân phối tỉ số truyền Tính tốn truyền: Tính tốn truyền ngồi HGT Tính tốn truyền HGT Tính tốn thiết kế trục - then Tính chọn ổ lăn Tính toán vỏ hộp, xác định kết cấu chi tiết máy, chọn khớp nối chi tiết phụ Lập bảng dung sai lắp ghép IV TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Tuần Nội dung thực 01 - Giới thiệu môn học 02 - Nhận đề đồ án môn học - Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH 03 04 - Tính tốn cơng suất, tốc độ trục cơng tác - Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 05 06 07-09 10 11-13 14 15 - Tính tốn truyền HGT hai truyền sau: Bộ truyền đai Bộ truyền xích - Tính tốn truyền HGT - Tính tốn thiết kế trục vẽ kết cấu trục - then - Chọn ổ - Chọn khớp nối - Tính tốn vỏ hộp - Xác định kết cấu chi tiết máy - Chọn chi tiết phụ - Lập vẽ - Hoàn thiện thuyết minh ĐAMH - Nộp cho GVHD chấm điểm Ghi chú: Sinh viên giữ đề để đóng vào tập thuyết minh Phần 01: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CƠNG TÁC GVHD I Tính tốn băng tải Cho trước thông số đầu vào a) Loại vật liệu vận chuyển: Than nhỏ b) Băng phẳng đặt nằm ngang c) Chiều rộng bang tải B (mm): 1200 mm d) Năng suất Q (tấn/h): 120 tấn/h e) Chiều dài băng tải L (m): 40 m f) Đường kính tang dẫn động D (mm): 250 mm g)V ận tốc băng tải (m/s): 1,55m/s Tính tốn a Cơng suất tang dẫn băng tải tính theo cơng thức: Ptải= �(� � � + 0,00015.� �)= 1,05 (0,048.40.1,55+0,00015.120.40)=3,88 (kW) Trong đó: k: Hệ số phụ thuộc vào chiều dài băng tải - k= 1.10 L = (16 ÷ 30) m - k= 1.05 L = (30 ÷ 45) m c: Hệ số phụ thuộc chiều rộng băng tải, tra bảng 3.1 L: Chiều dài băng tải (m) v: Vận tốc băng tải (m/s) Q: (tấn/h): Năng suất băng tải b Tốc độ quay tang dẫn động băng tải tính theo cơng thức: ntải= (v/ph) c Thơng số dầu Công suất P trục băng tải (kW) : 3,88 (kW) Số vòng quay n trục băng tải (vòng/phút): 118,41 (vòng/phút) Phần 02: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Chọn động điện -Công suất trục công tác: Plv=3,88 kW - Hiệu suất dẫn động hệ thống (Tra bảng 2.3) Ƞ= Ƞkn Ƞbr Ƞđ.(Ƞol)3=1.0,97.0,96.(0,99)3=0,9 Trong Ƞkn: Hiệu suất nối trục Ƞbr: Hiệu suất truyền bánh Ƞđ: Hiệu suất truyền đai Ƞol: Hiệu suất cặp ổ lăn -Công suất cần thiết cho trục động Pct==4,31 kW -Tốc độ quay trục làm việc: nlv= 118,41 vịng/phút -Hệ truyền động khí có truyền đai thang hộp giảm tốc khai triển cấp, theo bảng 2.4 chọn sơ tỉ số truyền: uh=4,uđ=3 +Tỉ số truyền sơ bộ: usb=uh.uđ=4.3=12 +Số vòng quay sơ bộ: nsb=nlv.usb=118,41.12=1420,92 vòng/phút Theo bảng động ABB-380V với yêu cầu Pct=4,31 Kw nsb=1420,92 vòng/phút, ta chọn động M2QA132S4A, có thơng số: Cơng suất động Pđc(kW) Tốc độ quay nđc(vòng/phút) Phân phối tỉ số truyền -Tỉ số truyền chung hệ thống: ut==12,03 -Chọn trước tỉ số truyền HGT: ubr=4 -Tỉ số truyền HGt: uđ=3,01 -Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền: =0,08% Tính thơng số động học a Số vịng quay: (tính từ trục động cơ) -Tốc độ quay động : nđc= 1425 vòng/phút - Trục 1: n1==473,42 vòng/phút 5,5 1425 -Trục 2: n2==118,36 vịng/phút -Trục làm việc nlv=n2 b Cơng suất: (tính từ trục công tác) -Công suất trục làm việc: Plv=3,88 Kw -Trục 2: P2==3,92 kW -Trục 1: P1==4,08 Kw -Trục động cơ: Pđc==4,29 Kw c Mômen trục: -Tđc==28751 N.mm -Trục 1: T1==82303 N.mm -Trục 2: T2==316289 N.mm -Trục làm việc: Tlv==313062 N.mm Bảng thông số: Trục Động Trục Trục Trục làm việc 4,29 4,08 3,92 3,88 Thông số Công suất (kW) Tỉ số truyền uđ=3,01 ubr=4 ukn=1 Tốc độ quay 1425 473,42 118,36 118,36 (v/p) Mômen xoắn T 28751 82303 316289 313062 (N.mm) Phần 03 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Thông số đầu vào a Điều kiện làm việc -Tải trọng không đổi, quay chiều -Thời gian làm việc năm (300/năm, 2ca/ngày, 6giờ/ca) -Góc nghiêng 30o b Các thông số làm việc truyền -Công suất trục dẫn: P1=4,29 kW -Tốc độ quay trục dẫn: n1=1425 vòng/phút -tỉ số truyền cho truyền đai: uđ=3,01 Trình tự thực a Dựa vào cơng suất quay P1 tốc độ quay n1, ta chọn đai thang thường tiết diện đai A (Hình 2.1) b Chọn đường kính bánh đai d1 d2 -Xác định đường kính bánh đai dẫn d1 theo bảng 4.13 => Chọn d1= 125 mm theo bảng 4.21 trang 63 Kiểm tra vận tốc đai dẫn: 9,33 m/s < vmax=25 m/s -Xác định dường kính d2: d2=u.(1-).d1=3,01.(1-1,5%).125=370,6 mm Chọn d2= 370 mm Tỉ số truyền thực tế: ut== 0,33% c Theo tỉ số truyền chọn a/d2=1 ->Khoảng cách trụ asb=370mm Kiểm tra điều kiện (4.14) 0,55.(d1+d2)+h=0,55.(125+370)+8=280,25 mm h: Chiều cao đai thang (Bảng 4.13) 2.(d1+d2)=2.(125+370)=990 mm Ta có: 280,25120o (thỏa điều kiện góc ơm) g Tính số đai Z Z= Trong đó: -Kđ = 1,2 (Tải tĩnh) -P1=4,29 kW -[Po]=1,17+= 1,89 (Nội suy tra bảng 4.19) - = 0,89 với = 142 (bảng 4.15) - = 0,975 với = 0,9 (bảng 4.16) - = 1,14 với u = (bảng 4.17) - = 1,13 với Z = = 2,4 = (bảng 4.18) =>Chọn Z=3 đai Xác định thông số truyền đai -Chiều rộng bánh đai: B = (Z – 1).t + 2e = (3-1).15 + 2.10 = 50 mm -Đường kính ngồi bánh đai = + = 125 + 2.3,3 = 131,6 mm = + = 370 + 2.3,3 = 376,6 mm -Đường kính đáy bánh đai = - = 125 - 2.12,5 = 100 mm = - = 370 - 2.12,5 = 345 mm t, e, ho, H (Tra bảng 4.21) Xác định lực ban đầu lực tác dụng lên trục tính theo cơng thức (4.19): = + = +32,1= 161,2 N = = 0,105 = 9,1 N Lực tác dụng lên trục: = z.sin() = 2.161,2.3.sin() = 914,5 N Bảng thông số Thông số Công suất trục dẫn Tốc độ quay trục dẫn Đường kính bánh đai dẫn Đường kính bánh đai bị dẫn Tỉ số truyền thực tế Chiều rộng bánh đai Số đai Khoảng cách trục Chiều dài đai Lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu Góc ơm bánh đai dẫn Đường kính ngồi bánh đai nhỏ Đường kính ngồi bánh đai lớn Đường kính đáy bánh đai nhỏ Đường kính đáy bánh đai lớn Kí hiệu (đơn vị) (kW) (vòng/phút) mm mm Giá trị 4,29 1425 125 370 50 371 1560 914,5 161,2 142 131,6 376,6 100 345 B mm Z a (mm) L (mm) (N) (N) (độ) (mm) (mm) (mm) (mm) PHẦN 04 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG (BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG) Thông số đầu vào - Công suất trục bánh dẫn - Tốc độ quay trục bánh dẫn - Tỉ số truyển - Mô men xoắn trục bánh dẫn - Thời gian làm việc theo đề: Trình tự tính tốn + Chọn vật liệu bánh Tải tĩnh, làm việc chiều chọn: BR dẫn BR bị dẫn Vật liệu Thép C45 Thép C45 Nhiệt luyện Tôi cải thiện Tôi cải thiện + Xác định ứng suất cho phép - Chọn độ cứng , - Ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo công thức: Gh bền 850 MPa 750 MPa Gh chảy 580 MPa 450 MPa Độ cứng HB 260 230 -Tính theo (bảng 6.2 trang 94) + + -Hệ số an toàn SH=1,1 (bảng 6.2) -Hệ số tuổi thọ KHL: : số chu kỳ thay đổi ứng suất sở tiếp xúc, CT 6.5: : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương, CT 6.6: Với Do , nên lấy => Vậy ta có: Bộ truyền bánh trụ nghiêng nên theo cơng thức 6.12[1]: So sánh điều kiện: (Thỏa điều kiện) Chọn - Ứng suất uốn cho phép: Theo công thức - Tính tra bảng 6.2: - Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải: (làm việc chiều) - Hệ số an toàn ,75 - Hệ số tuổi thọ xác định theo cơng thức 6.4: Trong đó: - số chu kỳ thay đổi ứng suất sở uốn số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do Vậy ta có: - Ứng suất cho phép tải: Với theo công thức 6.13: Với theo công thức 6.14: + Xác định sơ khoảng cách trục Khoảng cách trục sơ bộ: Trong đó: (bảng 6.5) (bảng 6.6) : hệ số phân bố không tải trọng (bảng 6.7) Chọn aw=140 mm + Xác định thông số ăn khớp Với: Vậy: tải trọng hướng tâm dọc trục br vòng quay hệ số tải trọng hướng hệ số tải trọng dọc trục hệ số ảnh hưởng nhiệt độ hệ số đặc tính tải trọng, theo bảng 11.3 - Vì nên tính cần cho ổ D Tuổi thọ ổ tính triệu vịng quay: - Khả tải trọng động tính tốn ổ Theo cơng thức 11.1: Trong đó: tải trọng động quy ước tuổi thọ tính triệu vịng quay bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, ổ bi Với ta thấy với ổ 46305 đảm bảo bền - Tính lại tuổi thọ thực ổ Từ công thức 11.1 suy ra: = = = 1584,2 (triệu vòng) - Kiểm tra số vòng quay tới hạn ổ, theo cơng thức 11.21: Trong đó: vận tốc quy ước theo bảng 11.7, bơi dầu đường kính vịng trịn qua tâm lăn hệ số kích thước hệ số cỡ ổ trung hẹp hệ số tuổi thọ, Với đảm bảo điều kiện làm việc ổn định TRỤC II: Chọn loại ổ lăn: Với lực hướng tâm gối E G: Chế độ làm việc: Tải trọng không đổi, quay chiều Thời gian làm việc: Tốc độ trục: Đường kính ngõng trục: Xét tỉ số tiết diện E G: Cần chọn ổ lăn phù hợp với tỉ số ⇒ Chọn ổ bi đỡ - chặn 46108 cỡ đặc biệt nhẹ với góc tiếp xúc có sơ kích thước theo PL2.12: Cho vị trí G Kí hiệu ổ d, mm D, mm b, mm r, mm , mm C, kN , kN 46108 40 68 15 1,5 0,5 14,6 11,3 - Kiểm nghiệm ổ lăn: o Do nên chọn ổ theo khả tải trọng động o Theo 11.8, lực dọc trục lực hướng tâm sinh ổ: Theo bảng 11.5 kết cấu ổ trục II: - Xác định X Y theo bảng 11.4: Ta có tỉ số: - Xác định tải trọng động quy ước Q theo công thức 11.3: Với: Vậy: tải trọng hướng tâm dọc trục vòng quay hệ số tải trọng hướng hệ số tải trọng dọc trục hệ số ảnh hưởng nhiệt độ hệ số đặc tính tải trọng, theo bảng 11.3 - Vì nên tính cần cho ổ E Tuổi thọ ổ tính triệu vịng quay: - Khả tải trọng động tính tốn ổ Theo cơng thức 11.1: Trong đó: tải trọng động quy ước tuổi thọ tính triệu vịng quay bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, ổ bi Với ta thấy với ổ 46109 đảm bảo bền - Tính lại tuổi thọ thực ổ Từ công thức 11.1 suy ra: - - = = = 385,9 (triệu vòng) Kiểm tra số vòng quay tới hạn ổ, theo cơng thức 11.21: Trong đó: vận tốc quy ước theo bảng 11.7, bơi dầu đường kính vịng trịn qua tâm lăn hệ số kích thước hệ số cỡ ổ đặc biệt nhẹ hệ số tuổi thọ, Với đảm bảo điều kiện làm việc ổn định PHẦN 08: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ BÔI TRƠN A Thiết kế vỏ hộp giảm tốc Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: - Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ chi tiết máy tránh bụi - Vật liệu chế tạo hộp giảm tốc: GX15-32 - Bề mặt ghép vỏ hộp qua đường tâm trục để việc lắp ghép chi tiết thuận tiện - Bề mặt lắp nắp thân cạo mài, để lắp sít, lắp có lớp sơn lỏng sơn đặc biệt - Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng phía lỗ tháo dầu với độ đốc khoảng 10 đến 20 Kích thước thành phần cấu tạo vỏ hộp: Tên gọi Biểu thức tính toán Chiều dày: Thân hộp, Nắp hộp, Gân tăng cứng: Chiều dày e Chiều cao h Độ dốc Đường kính : Bulong Bulong cạnh ổ Bulong ghép bích nắp thân Bulong ghép nắp ổ Bulong ghép nắp cửa thăm Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, Khoảng Chiều dày bích nắp hộp, Bề rộng bích nắp thân, Kích thước gối trục: Đường kính ngồi tâm lỗ vít Tâm lỗ bulong cạnh ổ: D (mm) (mm) (mm) Trục I 62 90 75 Trục II 68 115 90 Trục I Trục II 45 57.5 Khoảng cách từ tâm bulong đến mép lỗ Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ: Mặt đế hộp: Chiều dày khơng có phần lồi Chiều dày có phần lồi: xác định theo đường kính dao khoét Bề rộng mặt đế hộp Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bulong Z Với L, B: chiều dài chiều rộng hộp B Các chi tiết phụ Bulong vòng: - Chức năng: để vận chuyển hộp giảm tốc thuận lợi - Số lượng: - Vật liệu: thép 20 Ren M10 45 d2 25 d3 10 d4 25 d5 15 h 22 h1 h2 f b 12 c 1,5 xr r Chốt định vị: Chức năng: để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân Số lượng: chốt định vị Ta chọn chốt định vị hình có thơng số sau: Đường kính d = mm Chiều dài l = 50 mm Vát mép c = mm Cửa thăm: Chức năng: kiểm tra quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu Vị trí: nắp hộp Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5[2]: A B A1 B1 C K R (mm) 150 (mm) 100 (mm) 190 (mm) 140 (mm) 175 (mm) 120 (mm) 12 Vít Số lượng M8×22 4 Nút thông hơi: Chức năng: để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp giảm tốc Vị trí: lắp nắp cửa thăm, xem bảng 18.6 A B C M27x2 15 30 Nút tháo dầu: D 15 E 45 G 36 H 32 I K L 10 M N 22 O P 32 Q 18 R 36 S 32 Chức năng: để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc bịt kín nút tháo dầu Các kích thước tra bảng 18.7: d M16×1,5 B 12 m f L 23 c q 13,8 D 26 s 17 D0 19,6 Que thăm dầu: Chức năng: dùng kiểm tra dầu hộp giảm tốc, kích thước theo tiêu chuẩn C Bôi trơn - Để giảm mát công suất ma sát, giảm mài mịn răng, đảm bảo nhiệt tốt đề phịng chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục truyền hộp giảm tốc - Do truyền làm việc tiếp xúc với môi trường không che đậy kỹ nên thường bị bám bụi bẩn, ta tiến hành bôi trơn mỡ Tên dầu mỡ Thiết bị cần bôi trơn Lượng dầu mỡ Thời gian thay dầu mỡ Dầu ô tô, Máy kéo AK10 AK15 Bộ truyền hộp 0,5 lít/Kw tháng Mỡ T Tất ổ truyền 2/3 chỗ rỗng phận ổ năm Cơ Tự hồn chỉnh thuyết minh-KHƠNG DUYỆT TÍNH TOÁN NỮATham khảo vẽ lắp HGT gửi LMS để vẽ vẽ lắp HGT A0 -chuyển thành file PDF- GỬI DUYỆT ONLINE ... (mm) PHẦN 04 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG (BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG) Thông số đầu vào - Công suất trục bánh dẫn - Tốc độ quay trục bánh dẫn - Tỉ số truyển - Mô men xoắn trục bánh dẫn - Thời gian làm... Lực dọc trục: Thơng số truyền bánh Bảng 2.3: Bảng thông số truyền bánh trụ Thông số Ký hiệu Khoảng cách trục Mô đun Tỉ số truyền Chiều rộng vành Góc nghiêng Góc ăn khớp Số bánh nhỏ Số bánh lớn... 11,5 Góc ăn khớp 20,4 Số bánh nhỏ 22 Số bánh lớn 88 Đường kính vịng chia bánh nhỏ 56 Đường kính vịng chia bánh lớn 224 Đường kính vịng đỉnh bánh nhỏ 61 Đường kính vịng đỉnh bánh lớn 229 Đường kính