TRƯỜNG ĐHSPKT TP HCM KHOA Cơ Khí Chế tạo máy Bộ môn cơ sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Đề số 04 – Phương án 06 SVTH Nguyễn Sơn Lâm – 20146362 GVHD Nguyễn Văn Đoàn.
TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM KHOA: Cơ Khí Chế tạo máy Bộ môn sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Đề số 04 – Phương án 06 SVTH: Nguyễn Sơn Lâm – 20146362 GVHD: Nguyễn Văn Đồn Phần 1:TÍNH TỐN VÍT TẢI Cho thơng số đầu vào a) Loại vật liệu vận chuyển: Muối b) Năng suất Q (tấn/h): 55 c) Đường kính vít tải D (m): 0,32 d) Chiều dài vận chuyển L (m): 10 e) Góc nghiêng vận chuyển (độ):10 Tính a, Tốc độ quay vít tải Năng suất vít tải tính theo cơng thức D2 Q 60 S n p c 4Q 55 n 148, 41 vg / p 3 60 D k p c 60 0,32 1, 0, 25 0,8 Trong : - S: bước vít , S=k.D - D: đường kính vít tải 0,32 m - K: hệ số phụ thuộc vào bước vít trục vít, điều kiện bình thường lấy K=1 - P: khối lượng riêng vật liệu ,tra bảng 2.1 lấy 1,2 tấn/m3 - : Hệ số điền đầy, tra bảng 2.2 , ta lấy 0,25 - C: hệ số phụ thuộc vào góc nghiên vít tải , tra bảng 2.3 ta 0,8 b, Công suất vít tải tính theo cơng thức P Q Q L 55 10 L H 2,5 sin100 4.01 Kw sin 367 367 367 Trong đó: hệ số cản chuyển động vật liệu , tra bảng 2.4 ta 2,5 C, Thông số đầu - Công suất trục vít tải: - Số vịng quay trục vít: P 4.01 Kw n 148, 41 vg / p Phần 2: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN & PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Chọn động điện: - P 4.01 Kw Công suất trục cơng tác: Cơng suất tính: Pt = P (tải trọng tĩnh) n 148, 41 vg / p - Tốc độ quay trục công tác: - Công suất cần thiết trục động cơ: với η = ηx ηbr ηkn ηô3 = 0,96.0,97.1.(0,99)3 = 0,9 Tra bảng 2.1 ta ηx = 0,96 (bộ truyền xích); ηkn = 1;ηơ = 0,99 (hiệu suất cặp ổ lăn); ηbr= 0,97(bộ truyền bánh trụ thẳng), P 4,01 Pct t 4, 46( KW ) 0,9 - Xác định sơ số vòng quay động cơ: Hệ truyền động khí có truyền xích hộp giảm tốc cấp bánh trụ thẳng, theo bảng 2.2 ta sơ chọn Tỉ số truyền chung sơ : un u x 5 ; uh ubr usb ux ubr 25 n n u 148, 41 25 890, 3710, 25 sb Số vòng quay sơ : sb - Chọn động điện phải thỏa mãn điều kiện (2.1) (2.2): Pđc Pct nđc nsb 1000 3000(vg / ph) Tmm T 1, đ T Tđm Và Tra tài liệu tra khảo động 3pha-50Hz-380V chọn động loại 132S4A Tk 2 P = 5,5 (KW); n = 1425(vg/ph) có Tdm đc đc Phân phối tỉ số truyền: u nđc 1425 9, n 148, 41 Tỉ số truyền chung Chọn trước tỉ số truyền truyền bánh trụ thẳng uh hộp giảm tốc uh = u 9, ux 2, u h Tỉ số truyền truyền xích: Kiểm tra sai số cho phép tỉ số truyền u ut ux ubr 9,6 | ut u | 100% 4% u thỏa điều kiện sai số cho phép Công suất trục: P3 4, 01 P2 4, 22( KW ) ôl x 0,99 0,96 ; P1 4, 39 Pdc 4, 43( KW ) ô kn 0,99 1 ; P1 P2 4, 22 4,39( KW ) ôl br 0,99 0,97 ; P3 P 4, 01( Kw) Số vòng quay trục: n 1425 n 1425 n1 đc 1425(vg / ph) n2 356, 25(vg / ph) nkn n br ; ; n2 356, 25 n3 148, 44(vg / ph) nđc 1425 vg / p ux 2, ; Mômen xoắn trục: T1 9,55.106 P1 9,55.106 4,39 29420( Nmm) n1 1425 ; 9, 55.106 P2 9,55.106 4, 22 113125( Nmm) n2 356, 25 ; 6 9,55.10 P3 9,55.10 4, 01 T3 257986( Nmm) n3 148, 44 ; T2 Tđc 9, 55.106 Pđc 9, 55.106 4, 43 29688( Nmm) nđc 1425 Bảng hệ thống số liệu Trục Động I II III Thông số u Ukn = Ubr = Ux = 2,4 n (vg/ph) 1425 1425 356,25 148,44 P (KW) 4,43 4,39 4,22 4,01 29688 29420 113125 257986 T (Nmm) Phần 3: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI HGT ( BỘ TRUYỀN XÍCH ) Thơng số đầu vào - Cơng suất trục đĩa xích dẫn: P P2 4, 22 Kw Tốc độ quay trục đĩa xích dẫn: n n2 356, 25 vg / p - Tỉ sồ truyền: u u x 2, Ca làm việc:2 ca Đường nối tâm hai đĩa xích so với phương ngang: 30 Tải trọng không đổi, quay chiều Chọn loại xích xích ống lăn Chọn số đĩa xích: Theo bảng 5.4[1] , với u x 2, chọn số đĩa xích nhỏ ( đĩa xích dẫn ) z1 25 Số đĩa xích lớn ( đĩa bị dẫn ) z2 ux z1 2, 25 60 Chọn z2 60 zmax 120 Tỉ số truyền thực tế : ut z2 60 2, z1 25 Kiểm tra tỉ số truyền truyền xích: sai số tỉ số truyền cho phép u ut u 2, 2, 100% 0% 2% u 2, sai số nhỏ Xác định bước xích P Chọn xích dãy K d Cơng suất tính tốn theo cơng thức Pt P K K Z K n 4, 22 1,86 1 1,12 8, 79 Kw z 25 K Z 01 1 z 25 Trong đó: n01 400 1,12 n1 356, 25 với n01 400(vg / p) tra bảng 5.5 [1] K ka k0 kđc kc kđ kbt 1 1 1,1 1,35 1, 25 1,86 Kn - ka 1; a 30 50 p kđ 1,35 (tãi trọng động làm việc 2ca/ ngày) k0 ( đường nối tâm hai đĩa xích < 60 độ ) kbt ( môi trường làm việc không bụi che kín bơi trơn đạt tiêu chuẩn ) kđc 1,1 ( vị trí trục điều chỉnh đĩa xích ) kc 1, 25 ( truyền làm việc ca ) Điều kiện chọn P0 với n01 400(vg / p) P0 Pt tra bảng 5.5 [1] ta P0 19 Pt 8, 79 Có P 25, 4(mm); B 22, 61(mm); d0 7,95( mm) d2 25, 493, 41(mm) 600mm sin 61 Thỏa điều kiện P 25, Pmax 44, 45 bảng 5.8[1] chọn dãy xích có bước xích P =25,4mm hợp lý Tính đường kính vịng chia đĩa xích P 25, d1 202, 66 mm sin sin 25 z1 - Đường kính vịng chia đĩa xích nhỏ: d2 P 25, 485,33 mm sin sin 60 z2 - Đường kính vịng chia đĩa xích lớn: Đường kính vòng đỉnh bánh nhỏ: 1 1 d a1 P cot g 25, cot g 213, 76 mm 25 2 z1 2 - Đường kính vịng đỉnh bánh lớn: 1 1 d a P cot g 25, cot g 497,36 mm 60 2 z2 2 - Đường kính vịng chân bánh nhỏ: d f d1 2r 202, 66 8, 03 186, mm - Đường kính vịng chân bánh lớn: d f d 2r 485, 33 8, 03 469, 27 mm Với đường kính đáy: (d1=15,88 tra bảng 5.2 [1]) r 0, 5025 d1 0, 05 0,5025 15,88 0, 05 8, 03 mm Xác định khoảng cách trục a, số mắt xích x a 40 P 40 25, 1016 mm Theo CT5.12 Số mắt xích xc a / P z1 z2 z2 z1 P / 4 a 2 40 25 60 60 25 25, / 4 1016 123, 28 Lấy số mắt xích chẵn: xc = 124 mắt xích Tính lại khoảng cách trục a theo công thức 5.13[1] a 0, 25P xc 0,5 z1 z2 xc 0,5 z1 z2 z2 z1 / 0, 25 25, 124 0,5 25 60 124 0,5 25 60 60 25 / 2 Để xích khơng chịu lực căng q lớn, giảm a lượng a 0,003a 2mm ; Do a = 1022 (mm) Kiểm nghiệm số lần va đập lề xích giây: z n 25 356, 25 i 1 4, 79 i 30 15 xc 15 124 Theo 5.15[1] : bảng 5.9[1] Kiểm nghiệm xích độ bền 1025, 29 mm S Q S K đ Ft F Fv Theo ct 5.15[1] Theo bảng 5.2[1] tải trọng phá hỏng Q = 31,8 KN, khối lượng mét xích q = 2,6kg, Kđ = 1,35, Kf = (α =300 [S] = 9,3, truyền xích đảm bảo độ bền Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích H 0, 47 K r Ft K đ Fvđ E / A K d H Với z1 = 25 Kr = 0,42; Ft = 1119,36 N; Kd = ( truyền có dãy xích ) Fvđ: lực va đập m dãy xích Fvđ 13.10 7 n1 p m 13.10 7 356, 25 25, 1 7, 59 N Kđ = 1,35 (hệ số tải trọng động) E = 2,1.105 MPa môdun đàn hồi A = 180 mm2 diện tích chiếu lề ( bảng 5.12[1]) H 0, 47 0, 42 1119, 36 1,35 7, 59 2,1.105 / 180 1 405, 45 MPa Tra bảng 5.11[1], chọn vật liệu thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB170 có ứng suất tiếp xúc cho phép H 500MPa đảm bảo độ bền tiếp xúc Xác định lực tác dụng lên trục Fr K x Ft 1,15 1119,36 1287, 26 N Trong Kx = 1,15 ( truyền nghiên góc α=300 Thỏa kiện bền Với đường kính trục Chọn then có kích thước (mm): => Thỏa kiện bền Trục II: Với đường kính trục Chọn then có kích thước (mm) => Thỏa kiện bền Với đường kính trục Chọn then có kích thước (mm) => Thỏa kiện bền Kiểm nghiệm độ bền mỏi Kết cấu vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn thỏa: Xét trục I: tiết diện nguy hiểm vị trí C Thông thường ; để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục Ta chọn => Thỏa bền mỏi Trong đó: Với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì, đó: Với trục quay chiều, ứng uất xoắn thay đổi theo chu kì: : hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra bảng Xét trục II: tiết diện nguy hiểm vị trí D Thơng thường ; để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục Ta chọn => Thỏa bền mỏi Với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì, đó: Với trục quay chiều, ứng uất xoắn thay đổi theo chu kì: : hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra bảng: 10 Kiểm nghiệm độ bền tĩnh Cơng thức kiểm nghiệm có dạng: Tiết diện nguy hiểm vị trí Br1 trục I, ổ lăn D trục II: => Cả trục thỏa độ bền tĩnh Phần 7: CHỌN Ổ LĂN Thông số đầu vào: Trục Động I II III Thông số u Ukn = Ubr = Ux = 2,4 n (vg/ph) 1425 1425 356,25 148,44 P (KW) 4,43 4,39 4,22 4,01 T (Nmm) 29688 29420 113125 257986 Chọn loại ổ lăn: Trục I: Do trục có lực hướng tâm, tải trọng vừa, dùng ổ bi đỡ dãy cho gối đỡ B, D Trục II: Do trục có lực hướng tâm, tải trọng vừa, dùng ổ bi đỡ dãy cho gối đỡ B, D Chọn cấp xác: Chọn cấp Độ đảo hướng tâm: 20 Giá thành tương đối: Chọn ổ lăn: Dựa theo kết cấu trục I , chọn ổ bi đỡ dãy cỡ nhẹ 205 Kích thước ổ lăn: R= mm , đường kính bi 11,51 mm Dựa theo kết cấu trục II , chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung 306 Kích thước ổ lăn: R = 2mm , đường kính bi 12,3mm Tính kiểm nghiệm ổ lăn: Trục I: Do lực gối B lớn D, ta kiểm nghiệm B Lực tác dụng lên ổ: Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải hướng kính: Tải trọng quy ước theo công thức (11.3) Trong đó: Ổ chịu lực hướng tâm => X=1, Y=0 Vòng quay nên V=1 Khả tải động ổ theo cơng thức: Trong đó: Ổ bi đỡ: m = Kiểm tra khả tải tĩnh ổ: Theo công thức 11.19 => Ổ dảm bảo thỏa điều kiện Trục II: Do lực gối D lớn B, ta kiểm nghiệm D Lực tác dụng lên ổ: Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải hướng kính: Tải trọng quy ước theo cơng thức (11.3) Trong đó: Ổ chịu lực hướng tâm => X=1, Y=0 Vòng quay nên V=1 Khả tải động ổ theo công thức: Trong đó: Ổ bi đỡ: m = 3(ổ bi) Kiểm tra khả tải tĩnh ổ: Theo công thức 11.19 [1} ) => Ổ dảm bảo thỏa điều kiện Phần 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC Chọn vật liệu phương pháp gia công hộp Chọn vật liệu để đúc thân nắp hộp gang xám GX 15-32 Bề mặt lắp ghép nắp thân qua tâm trục, song song mặt đáy Xác định kích thước vỏ hộp Tên gọi Thành thân hộp Chiều dày Thành nắp hộp Gân tăng cứng Chiều dày gân thân nắp hộp e Chiều cao h Độ dốc Bulong Biểu thức tính tốn Kết Chọn Chọn Chọn Khoảng Chọn Bulong cạnh ổ o 40 2o M16 M12 Chọn Đường kính Bulong ghép bích nắp M10 Chọn Vít ghép nắp ổ Vít ghép nắp cửa thăm Mặt bích ghép nắp thân Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp Chọn M6 Chọn 16 Chọn 15 Chọn Bề rộng bích nắp thân Kích thước gối trục Đường kính ngồi tâm lỗ vít Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ M8 36 Trục I: Trục I Trục II: Trục II 40 Chọn Mặt đế hộp Tâm lỗ bulong cạnh ổ C Chọn Chiều cao h Tùy chọn theo kết cấu Chiều dày đế khơng có phần lồi 23 Chọn Bề rộng đế hộp Khe hở chi tiết Bánh thành hộp Đỉnh bánh lớn với đáy Số lượng bulong Chọn Chọn Sơ chọn Chọn 12 33 Khoảng cách C1 từ mặt vỏ hộp đến tâm bulong khoảng cách C từ tâm bulông đến mặt ngồi đế C1=1,2d +(5÷8) = 1,2.16+ (5÷8) = (24,2÷ 27,2)mm Chọn C1 = 27mm C2=1,3d=1.3.16=20,8mm Chọn C2 = 22mm Khoảng cách C1 từ mặt vỏ hộp đến tâm bulông cạnh ổ khoảng cách C2 từ tâm bulơng cạnh đến mặt ngồi mặt bích C1=1,2d1+(5÷8) = 1,2.12+ (5÷8) (19,4÷22,4)mm Chon C1 =24mm C2= 1,3d1 =1,3.12=15,6mm Chọn C2 = 20mm Khoảng cách C1 từ mặt vỏ hộp đến tâm bulơng ghép mặt bích nắp thân khoảng cách C2 từ tâm bulơng ghép mặt bích nắp thân đến mặt ngồi mặt bích C1 = 1,2d2 + (5 ÷ 8)=1,2.10 + (5 ÷ 8) = (17 ÷ 20)mm Chọn C1 = 18mm C2 = 1,3d2 = 1,3.10 = 13mm Chon C₂ = 13mm Một số chi tiết khác Chi tiết máy Số lượng Bulong – M16 Bulong cạnh ổ - M12 Bulong ghép mặt bích nắp thân – M10 Bulong ghép nắp ổ - M8 20 Bulong ghép nắp cửa thăm – M6 Bulong vòng – M8 Bulong tháo dầu – M16 Chốt định vị hình Que thăm dầu – M12 Nắp cửa thăm– M6 Nút thông – M27 Bu lơng vịng: Cửa thăm: Để kiểm tra,quan sát tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp,trên đỉnh hộp có cửa thăm Cửa thăm đậy nắp, nắp có nút thơng Kích thước cửa thăm: A 50 B 50 A1 100 B1 75 C 75 C1 - K 87 R 12 Vít M6 S.lg Nút thông hơi: Khi làm việc, nhiệt độ tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí người ta dùng nút thông Nút thông lắp nắp cửa thăm Kích thước nút thơng hơi: A M27x B 15 C 30 D 15 E 45 G 36 H 32 I K L 10 M N 22 O P Q R S Nút tháo dầu: Sau thời gian làm việc dầu bơi trơn bị bẩn, biến chất nên cần thay dầu Tháo dầu cũ nút tháo dầu đáy hộp Kích thước nút tháo dầu d M16x b 15 m f L 28 c 2.5 q 17.8 D 24 S 17 Do 19.63 Que thăm dầu: Kích thước que thăm dầu hình vẽ 30 12 12 18 Chốt định vị Để đảm bảo vị trí xác chi tiết thân, nắp, mặt bích bên trục ta dùng chốt định vị Kích thước chốt định vị: Vịng móc Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc, nắp thân thường lắp vịng móc Kích thước vịng móc chọn theo khối lượng hộp Tra bảng 18-3b sách thiết kế dẫn động khí tập 1: Hộp giảm tốc bánh trụ cấp có Q = 60kg Kích thước để chọn vịng móc: Bơi trơn ngồi 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 AK- 15 Bộ truyền hộp 0,6 lít/Kw tháng Mỡ T Tất ổ truyền 2/3 chỗ rỗng phận ổ năm Xác định mối lắp ghép chi tiết Stt Tên mối ghép Bánh với trục I Khớp nối với trục I Vòng ổ lăn với trục I Vòng ổ lăn trục I với thân Then trục I Then với bánh khớp nối Bánh với trục II Đĩa xích với trục II 10 Vịng ổ lăn với trục II Vịng ngồi ổ lăn trục II với thân 11 Then trục I 12 Then với bánh đĩa xích Kiểu lắp Sai lệch giới hạn Ghi ổ lắp giống ổ lắp giống ổ lắp giống ổ lắp giống ... 55.106 4, 43 29688( Nmm) nđc 142 5 Bảng hệ thống số liệu Trục Động I II III Thông số u Ukn = Ubr = Ux = 2 ,4 n (vg/ph) 142 5 142 5 356,25 148 ,44 P (KW) 4, 43 4, 39 4, 22 4, 01 29688 2 942 0 113125... u Ukn = Ubr = Ux = 2 ,4 n (vg/ph) 142 5 142 5 356,25 148 ,44 P (KW) 4, 43 4, 39 4, 22 4, 01 T (Nmm) 29688 2 942 0 113125 257986 Chọn loại ổ lăn: Trục I: Do trục có lực hướng tâm, tải trọng vừa, dùng ổ... lên trục Fr 1287,26 N Phần 4: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN TRONG HGT ( BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG ) *Thông số đầu vào - Công suất trục bánh dẫn: P1 = 4, 39(Kw) - Tôc độ quay trục bánh dẫn: n1 = 142 5(vg/ph)