Thuyết minh đồ án môn chi tiết máy

Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Phần I: Tính tốn động học hệ dẫn động khí I Chọn động điện Chọn kiểu, loại động Đây trạm dẫn động băng tải nên ta chọn động cơ: pha không đồng roto lồng sóc, có nhiều ưu điểm sau: - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp - Dễ bảo quản làm việc tin cậy Chọn công suất động Công suất động chọn theo điều kiện nhiệt độ, đảm bảo cho động làm việc nhiệt độ sinh không mức cho phép Muốn vậy, điều kiện sau phải thoả mãn: P Pdmdc ≥ Pdtdc (KW) Trong đó: Pdmdc P - công suất định mức động Pdmdc - công suất đẳng trị trục động Do tải trọng không đổi nên: P =P = dc dt Plvdc - Với: động dc lv Plvct t ηΣ công suất làm việc danh nghĩa trục Sơ đồ tải trọng Kbd = 1,5 Plvct - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trục công tác: Ft V 4750.0, 65 = = 3, 0875 (KW) 103 103 Ft – lực vịng trục cơng tác (N); V – vận tốc vòng băng tải (m/s) ηΣ - hiệu suất chung toàn hệ thống Theo bảng 2.3: Trị số hiệu suất truyền ổ (tài liệu: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập – Trịnh Chất & Lê Văn Uyển – NXB Giáo Dục) [I] ta chọn: η k = ; η ol = 0,99 ; ηbrc = 0,96 ; ηbrt = 0,97 ; η x = 0,92 Plvct = Vậy ta có: ηΣ = η k ηol ηbrc ηbrt η x = 1.0,99 0,96.0,97.0,92 = 0,8230 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Suy ra, công suất làm việc danh nghĩa trục động cơ: Plvdc = Plvct η∑ = 3, 0875 = 3, 7515 (KW) 0,8230 Vậy suy ra: Pdm ≥ Pdt = 3, 7515 (KW) Chọn số vòng quay đồng động nđb Số vòng quay đồng chọn cho: dc dc Tỉ số truyền sơ hệ thống: U sb = ndb nằm khoảng tỉ số truyền nên nct dùng (tra bảng 2.4 – (I)): U sb ∈ U ∑ nd Trong đó: nct – số vịng quay trục cơng tác Đây hệ dẫn động băng tải nên: nct = 60.103.V 60.103.0, 65 = = 82,8025 (v/ph) 3,14.150 πD Trong đó: D - đường kính tang dẫn băng tải (mm) V - vận tốc vòng băng tải (m/s) Tỉ số truyển nên dùng hệ thống phải bao gồm khoảng tỉ số truyền nên dùng hộp giảm tốc khoảng tỉ số truyền nên dùng truyền hộp C −T U ∑ nd = U ndX U nd = (1,5 ÷ 5).(8 ÷ 31,5) = 12 ÷ 157,5 Chọn sơ số vòng quay đồng động cơ: nđb = 1500 (v/ph) Suy ra: U sb = 1500 = 18,1154 Giá trị thoả mãn U sb ∈ U ∑ nd 82,8025 Vậy ta chọn số vòng quay đồng động là: nđb = 1500 (v/ph) Chọn động Pdmdc ≥ 3, 7515KW ⎪⎫ Qua bước ta xác định được: ⎬ ndb = 1500v / ph ⎪⎭ Động chọn phải có cơng suất số vịng quay sơ thoả mãn điều kiện Căn vào điều kiện tra bảng phụ lục P1.1; P1.2: P1.3: Các thông số kỹ thuật động cơ, ta chọn động 4A100L4Y3 Bảng thông số kỹ thuật động Kiểu động Công suất KW 4A100L4Y3 4,0 Vận tốc quay (v/ph) 1420 Cos 0,84 η% Tm ax Tdn Tk T dn 84 2,2 2,0 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện tải cho động a Kiểm tra điều kiện mở máy cho động LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Khi khởi động, động cần sinh công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ỳ hệ thống Vậy: dc Pmm ≥ Pbddc (KW) Trong đó: Pmmdc – Công suất mở máy động Pmm = K mm Pdm dc K mm = dc Tk - Hệ số mở máy động Tdn Pbddc – Công suất ban đầu trục động Kbd – Hệ số cản ban đầu (sơ đồ tải trọng) Từ cơng thức ta tính được: T dc Pmm = K mm Pdmdc = k Pdmdc = 2.4 = KW Tdn Pbddc = Plvdc K bd = 3, 7515.1,5 = 5, 6273KW Ta thấy: Pmm > Pbd Vậy động chọn thoả mãn điều kiện mở máy b Kiểm tra điều kiện tải cho động Nhìn vào sơ đồ tải trọng ta thấy tính chất tải trọng không đổi nên ta không cần kiểm tra tải cho động II Phân phối tỉ số truyền ndc 1420 = = 17,1492 Tỉ số truyền chung toàn hệ thống: uΣ = nct 82,8025 Trong đó: ndc – số vịng quay động chọn (v/ph) nct - số vịng quay trục cơng tác (v/ph) Ta có: uΣ = ung uh = u x uh Với: ung – tỉ số truyền truyền hộp uh – tỉ số truyền hộp giảm tốc uh = u1.u2 u1, u2 – tỉ số truyền truyền cấp nhanh cấp chậm Tỉ số truyền truyền hộp Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc hai cấp bánh nối với truyền hộp dc dc Ft Nên ung = (0,1 ÷ 0,15)uh ⇒ ung = (0,1 ÷ 0,15)u∑ = (0,1 ÷ 0,15).17,1492 = 1,3095 ÷ 1, 6039 Kết hợp với bảng 2.4: Tỉ số truyền nên dùng [I] ta chọn: ung = ux = 1,5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy ⇒ uh = Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy n∑ 17,1492 = = 11, 4328 nng 1,5 Tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc uh = u1.u2 Với hộp giảm tốc bánh côn – trụ cấp, để nhận chiều cao hộp giảm tốc nhỏ tra tỉ số truyền truyền bánh cấp nhanh u1 theo đồ thị: Hình 3.21 [I], tương đương với việc tính theo công thức: ™ Tỉ số truyền cập chậm (tỉ số truyền bánh trụ) ψ ba uh u2 ≈ 1, 073 kbe (1 − 0,5kbe ) Trong đó: kbe – hệ số chiều rộng vành bánh (kbe = 0,25 ÷ 0,3) ψ ba - hệ số chiều rộng bánh trụ (ψ ba = 0,3 ÷ 0, ) Chọn kbe = 0,3 ψ ba = 0, , ta có: u2 ≈ 1,32 uh = 1,32 8,5746 = 2, 7018 ™ Tỉ số truyền cấp nhanh (tỉ số truyền bánh côn) u1 = uh 11, 4328 = = 4, 2315 u2 2, 7018 III Xác định thông số trục Tính tốc độ quay trục (v/ph) - Tốc độ quay trục I: nI = - Tốc độ quay trục II: - Tốc độ quay trục III: - Tốc độ quay trục IV: ndc 1420 (v/ph) = = 1420 uk n 1420 (v/ph) nII = I = = 335,5745 u1 4, 2315 n 335,5745 nIII = II = = 124, 2040 (v/ph) 2, 7018 u2 n 124, 2040 nIV = III = = 82,8027 (v/ph) ux 1,5 Tính cơng suất trục (KW) - Công suất danh nghĩa trục động cơ: P = dc lv Plvct ηΣ = 3, 7515 ( KW ) - Công suất danh nghĩa trục I: PI = Plvdc ηk ηol = 3, 7515.1.0,99 = 3, 7140 (KW) - Công suất danh nghĩa trục II: PII = PI η I − II ηol = 3, 7140.0,96.0,99 = 3,5298 (KW) - Công suất danh nghĩa trục III: PIII = PII η II − III ηol = 3,5298.0,97.0,99 = 3,3896 (KW) - Công suất danh nghĩa trục IV: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy PIV = PIII η III − IV ηol = 3,3896.0,92.0,99 = 3, 0872 (KW) Tính mơmen xoắn trục (Nmm) - Mômen xoắn trục động cơ: 9,55.106.Pdc 9,55.106.3, 7515 = = 25230,1585 ndc 1420 Tdc = (Nmm) - Mômen xoắn trục I: TI = 9,55.106.PI 9,55.106.3, 7140 = = 24977,9577 nI 1420 (Nmm) - Mômen xoắn trục II: TII = 9,55.106.PII 9,55.106.3,5298 = = 100453,3718 nII 335,5745 (Nmm) - Mômen xoắn trục III: TIII = 9,55.106.PIII 9,55.106.3,3896 = = 260625,1006 (Nmm) nIII 124, 2040 - Mômen xoắn trục IV: TIV = 9,55.106.PIV 9,55.106.3, 0872 = = 356060,3700 nIV 82,8027 (Nmm) Lập bảng số liệu tính tốn: Thơng số Trục Tốc độ quay (v/ph) Trục động 1420 Trục I 1420 Trục II 335,5745 Tỉ số truyền 4,2315 Công suất (KW) Mômen xoắn (Nmm) 3,7515 25230,1585 3,7140 24977,9577 3,5298 100453,3718 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy 2,7018 Trục III 124,2040 Trục IV 82,8027 1,5 3,3896 260625,1006 3,0872 356060,3700 Phần II: Tính tốn thiết kế chi tiết truyền động I Tính tốn thiết kế truyền hộp Chọn vật liệu cặp bánh côn cặp bánh trụ - Do hộp giảm tốc ta thiết kế có cơng suất trung bình, nên chọn vật liệu nhóm I có độ cứng HB < 350 để chế tạo bánh - Đồng thời để tăng khả chạy mòn răng,nên nhiệt luyện bánh lớn đạt độ rắn thấp độ rắn bánh nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị độ cứng H1 ≥ H + (10 ÷ 15 ) HB - Dựa vào bảng 6.1, [I]: Cơ tính số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn: • Cặp bánh côn: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Loại bánh Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Độ rắn Giới hạn bền σ b (MPa) Giới hạn chảy σ ch (MPa) HB 241…285 850 580 HB 192…240 750 450 Độ rắn Giới hạn bền σ b (MPa) Giới hạn chảy σ ch (MPa) HB 192…240 750 450 HB 170…217 600 340 Nhiệt luyện Thép 45 – cải thiện Thép 45 – tơi Bánh lớn cải thiện • Cặp bánh trụ: Bánh nhỏ Loại bánh Nhiệt luyện Thép 45 – tơi cải thiện Thép 45 thường hóa Bánh nhỏ Bánh lớn Xác định ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ] ứng suất uốn cho phép xác định theo công thức sau: [σ H ] = [σ F ] = σ Ho lim SH σ Fo lim SF Z R ZV K XH K HL (1) YR Z S K XF K FC K FL (2) Trong đó: ZR – Hệ số xét đến độ nhám mặt làm việc ZV – Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng KXH - Hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh YR - Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân YS - Hệ số xét đến độ nhạy vật liệu với tập trung ứng suất KXF - Hệ số xét đến kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn Chọn sơ bộ: Z R ZV K XH = YR Z S K XF = nên công thức (1), (2) trở thành: [σ H ] = [σ F ] = σ Ho lim SH σ Fo lim SF K HL (3) K FC K FL (4) Trong đó: 0 ™ σ H lim σ F lim : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì sở LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Giá trị chúng tra bảng 6.2, [I] Vì ta chọn vật liệu bánh thép 45 thường hóa hay tơi cải thiện nên: σ H0 lim = HB + 70 (MPa) σ F0 lim = 1,8 HB (MPa) Vậy: - Trong truyền bánh côn: σ H0 lim1 = HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 Bánh nhỏ: (MPa) σ F0 lim1 = 1,8 HB1 = 1,8.245 = 441 σ H0 lim = HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 σ F0 lim = 1,8 HB2 = 1,8.230 = 414 (MPa) - Trong truyền bánh trụ: σ H0 lim3 = HB3 + 70 = 2.215 + 70 = 500 Bánh nhỏ: (MPa) Bánh lớn: σ = 1,8 HB3 = 1,8.215 = 387 σ H0 lim = HB4 + 70 = 2.200 + 70 = 470 σ F0 lim = 1,8 HB4 = 1,8.200 = 360 F lim3 Bánh lớn: (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) ™ KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng việc đặt tải Vì hệ dẫn động ta thiết kế, tải đặt phía (bộ truyền quay chiều) > KFC = ™ KHL,FL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng thời hạn phục vụ chế độ tải trọng, xác định theo công thức sau: K HL = mH N HO N HE (5) ; K FL = mF N FO N FE (6) Với: - mH, mF: bậc đường cong mỏi thử tiếp xúc uốn Vì vật liệu ta chọn làm bánh có HB < 350 nên: mH = mF = - NHO: số chu kì thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc 2,4 N HO = 30 H HB (HHB – Độ rắn Brinen) - Bộ truyền bánh côn: Chọn độ rắn: bánh nhỏ HB1=245 ; bánh lớn HB2=230, đó: NHO1 = 30.2452,4 = 1,63.107 NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107 - Bộ truyền bánh trụ: Chọn độ rắn: bánh nhỏ HB3 = 215 ; bánh lớn HB4 = 200, đó: NHO3 = 30.2152,4 = 1,19.107 NHO4 = 30.2002,4 = 0,99.107 - NFO: số chu kì thay đổi ứng suất sở thử uốn Với tất loại thép thì: NFO = 4.106 - NHE, NFE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Mơn Cơ Sở Thiết Kế Máy Vì truyền chịu tải động tĩnh, nên theo [I] thì: NHE = NFE = N = 60.c.n.tΣ Với: c, n, tΣ số lần ăn khớp vòng quay, số vòng quay phút tổng số làm việc bánh xét Ta có: c=1 tΣ = 7.365 .24 = 16352h - Trong truyền bánh côn: Bánh nhỏ có: n1 = 1420 (v/ph) nên: N HE1 = N FE1 = 60.1.1420.16352 = 1,39.109 Bánh lớn có: n2 = 335,5745 (v/ph) nên: N HE = N FE = 60.1.335,5745.16352 = 0,33.109 - Trong truyền bánh trụ: Bánh nhỏ có: n3 = 335,5745 (v/ph) nên: N HE = N FE = 60.1.335, 5745.16352 = 0,33.109 Bánh lớn có: n4 = 124,2040 (v/ph) nên: N HE = N FE = 60.1.124, 2040.16352 = 0,12.109 Vậy: - Bộ truyền bánh côn cấp nhanh có: N HE1 = 1,39.109 > N HO1 = 1, 63.107 > lấy N HE1 = N HO1 Vậy từ (5) > KHL1 = N FE1 = 1,39.109 > N FO1 = 4.106 > lấy N FE1 = N FO1 Vậy từ (6) > KFL1 = N HE = 33.107 > N HO = 1,39.107 > lấy N HE = N HO Vậy từ (5) > KHL2 = N FE = 33.10 > N FO = 4.106 > lấy N FE = N FO Vậy từ (6) > KFL2 = - Bộ truyền bánh trụ cấp chậm có: N HE = 33.107 > N HO = 1,19.107 > lấy N HE = N HO Vậy từ (5) > KHL3 = N FE = 33.10 > N FO = 4.10 > lấy N FE = N FO Vậy từ (6) > KFL3 = N HE = 12.107 > N HO = 0, 99.107 > lấy N HE = N HO Vậy từ (5) > KHL4 = N FE = 12.10 > N FO = 4.106 > lấy N FE = N FO Vậy từ (6) > KFL4 = ™ SH,SF: Hệ số an tồn tính tiếp xúc uốn, tra bảng 6.2, [I] ta có ứng với vật liệu chọn thì: SH = 1,1; SF = 1,75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuyết Minh Đồ Án Chi Tiết Máy Bộ Môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Từ ta xác định sơ ứng suất cho phép bánh - Bộ truyền bánh côn (cấp nhanh): σ Ho lim1 [σ H ] = [σ F ] = K HL1 = SH σ Fo lim1 [σ H ] = 560 = 509, 09 1,1 441 1.1 = 252 1, 75 (MPa) 530 = 481,82 1,1 (MPa) K FC K FL1 = SF σ Ho lim SH σ Fo lim K HL = (MPa) 414 1.1 = 236,57 (MPa) SF 1, 75 Với cấp nhanh, ta sử dụng truyền bánh côn thẳng Dù bánh răng thẳng có khả tải nhỏ so với không thẳng, làm việc ồn song suất chế tạo cao hơn, nhạy với sai số chế tạo lắp ráp Vì vậy, ứng suất tiếp xúc cho phép là: [σ H ] = [σ H ] = 481,82 (MPa).Vì [σ H ] > [σ H ] Ứng suất tiếp xúc cho phép tải: (MPa) [σ H ]max = 2,8σ ch = 2,8.450 = 1260 Ứng suất uốn cho phép tải (vật liệu có HB