TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY (MMH MDPR310423) BẢNG THUYẾT MINH THÔNG SỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Giảng viên hướng dẫn S.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY (MMH: MDPR310423) BẢNG THUYẾT MINH THƠNG SỐ TÍNH TỐN THIẾT KẾ Giảng viên hướng dẫn: SVTH: MSSV: Nhóm: TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC Đề bài…………………………………………………………………….……… ……1 Phần 1: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC 1.1 Giới thiệu chung .3 1.2 Các thông số điều kiện làm việc cho trước 1.3 Tính số vịng quay vít tải 1.4 Công suất vít tải Phần CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 2.1 Chọn động điện 2.2 Phân phôi tỉ số truyền .7 Phần 3: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI 3.1 Thông số đầu vào 3.2 Chọn loại đai, tiết diện đai đường kính bánh đai .9 3.3 Xác định khoảng cách trục a chiều dài L 10 3.4 Tính số đai 11 3.5 Chiều rộng bánh đai B đường kính ngồi bánh đai 11 3.6 Tính lực tác dụng lên trục .12 Phần 4: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.1 Thơng số đầu vào 13 4.2 Chọn vật liệu bánh rang 13 4.3 Xác định ứng suất cho phép 13 4.4 Xác định sơ khoảng cách trục 15 4.5 Xác định thông số ăn khớp 16 4.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn 19 4.7 Kiểm nghiệm tải 21 Phần 5: TOÁN THIẾT KẾ TRỤC THEN 5.1 Tính tốn khớp nối 24 5.2 Thiết kế trục 25 5.3 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 35 5.4 Kiểm nghiệm độ bền then 40 Phần 6: TÍNH TỐN VÀ CHỌN Ổ LĂN Tính tốn chọn ổ lăn 42 Chọn then cho trục I: 42 Chọn then cho trục II: 43 Tính tốn chọn ổ lăn 45 Các thông số cho trước 45 Chọn sơ ổ lăn 45 Kiểm nghiệm ổ lăn .46 Phần 7: KẾT CẤU VỎ HỘP 7.1 Vỏ hộp giảm tốc .49 7.2 Một số chi tiết khác 51 PHẦN CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 54 Tài liệu tham khảo 56 Trường ĐHSPKT TP.HCM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423 Khoa: Cơ khí Chế tạo máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Đề số: 01 Phương án: SVTH: MSSV: GVHD: Chữ ký: Ngày nhận đề: Ngày bảo vệ: ĐỀ BÀI 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: STT Tên gọi Giá trị Loại vật liệu vận chuyển Xi măng Năng suất Q (tấn/giờ) 40 Đường kính vít tải D (m) 0,3 Chiều dài vận chuyển L (m) 13 Góc nghiêng vận chuyển (độ) Phần 1: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CƠNG TÁC 1.1 Giới thiệu chung Vít tải máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang Ngoài vít tải dùng để vận chuyển lên cao với góc nghiêng lên tới 90 độ nhiên góc nghiêng lớn hiệu suất vận chuyển thấp a Ưu điểm: - Không gian chiếm chỗ ít, với suất diện tích tiết diện ngang vít tải nhỏ nhiều so với tiết diện ngang máy vận chuyển khác - Bộ phận cơng tác vít nằm máng kín, nên hạn chế bụi làm việc với nguyên liệu sinh nhiều bụi - Giá thành thấp so với nhiều loại máy vận chuyển khác b Nhược điểm: - Chiều dài suất bị giới hạn, thông thường không dài 30m với suất tối đa khoảng 100 tấn/giờ - Chỉ vận chuyển liệu rời, không vận chuyển vật liệu có tính dính bám lớn dạng sợi bị bám vào trục - Trong trình vận chuyển vật liệu bị đảo trộn mạnh phần bị nghiền nát khe hở cánh vít máng Ngồi quãng đường vận chuyển dài, vật liệu bị phân lớp theo khối lượng riêng - Năng lượng tiêu tốn đơn vị nguyên liệu vận chuyển lớn so với máykhác 1.2 Các thông số điều kiện làm việc cho trước a Loại vật liệu vận chuyển: Xi măng b Năng suất Q (tấn/h): 40 c Đường kính vít tải D (m): 0,3 d Chiều dài vận chuyển L (m): 13 e Góc nghiêng vận chuyển λ (độ): 1.3 Tính số vịng quay vít tải Dựa vào cơng thức 12,1[1] ta có: 60(tấn/h) Trong đó: - D: đường kính vít tải (m), D=0,3 K: hệ số phụ thuộc bước vít trục vít,thơng thường K=1 n: số vịng quay trục vít - : khối lượng riêng vật liệu, (tra bảng phụ lục [1] ta chọn khối lượng riêng thạch cao) - : hệ số điền đầy, (tham khảo trang 258 [1]) - : Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng (λ) vít tải, ta có góc nghiêng vận chuyển - Bước vít xác định đường kính trục vít: S = K.D (cơng thức 12,2[1]) Suy số vịng quay trục vít là: 1.4 Cơng suất vít tải Cơng suất vít tải tính theo cơng thức 12.5 tài liệu [1] sau: - Trong đó: Q: suất vít tải, Q = 40 (tấn/giờ) L: Chiều dài vít tải (m), L = 13 m ω: Hệ số cản chuyển động vật liệu, tra bảng 12.3 [1], Suy cơng suất trục vít: Stt Tên gọi Ký hiệu Đơn vị Giá trị Công suất trục vít tải P kW 4,53 Số vịng quay trục vít n Vịng/phút 98,2 Ghi Phần CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 2.1 Chọn động điện Công suất trục động điện xác định theo công thức: Tính ɳ cơng thức: ɳ = ɳol.ɳd.ɳbr.ɳol3 ɳkn = 0,913 Với: ɳd= 0,96 : hiệu suất truyền đai ɳbr = 0,98 : hiệu suất truyền bánh ɳol = 0,99 : hiệu suất cặp ổ lăn ɳkn = : hiệu suất khớp nối Tỉ số truyền sơ Trong đó, tra bảng 2.4 - - tỉ số truyền hộp, chọn - - tỉ số truyền truyền đai thang, chọn Suy ra: Tính số vòng quay sơ động : Chọn động theo tài liệu tham khảo [3] Chọn số vòng quay đồng động cơ: (Vòng/Phút) 10 − Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức: Trong đó: T2 = 445342 (Nmm) lt = lt1 - b = 56 - 14 = 42 (mm) - chiều dài làm việc then [σd] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9.5, có [σd] =150 (MPa) tải trọng tĩnh = Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập − Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then: Thay giá trị vào cơng thức ta có: = = (60…90) MPa Với [τC] – ứng suất cắt cho phép, [τC] = (60…90) MPa Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt • Đường kính trục dùng lắp bánh lớn trục II d = 55 mm, theo bảng 9.1 Các thơng số then bằng, ta có : bxh t1 t2 rmax rmin 16 x 10 4,3 0,25 0,4 Từ phần tính tốn trục ta có, chiều dài mayo khớp nối lm22= 65 mm Với lt1 = (0,8… 0,9)lm22 nên ta có lt1 = (0,8…0,9).65 = (52…58,5) mm → chọn theo tiêu chuẩn lt1 = 56 mm − Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo cơng thức: Trong đó: T2 = 445342 (Nmm) lt = lt1 - b = 56 - 16 = 40 (mm) - chiều dài làm việc then [σd] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9.5, [2], có [σd] =150 (MPa) tải trọng tĩnh = Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập − Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then: 50 Thay giá trị vào công thức ta có: = = (60…90) MPa Với [τC] – ứng suất cắt cho phép, [τC] = (60…90) MPa Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt TÍNH TỐN CHỌN Ổ LĂN 6.2 6.2.1 Các thông số cho trước Thời gian làm việc chung ổ Lh = 5.300.2.6 = 18000 • − Trục I: Phản lực tải gối đỡ trục B D FBx = 670,5 N ; FDx = 1809,5 N ; • − FBy = 923,3 N FDy = 1041,3 N Trục II: Phản lực tải gối đỡ trục A C: FEx = 2498,1 N ; FGx = 1108,1 N ; FAy = 557 N FCy = 557 N 6.2.2 Chọn sơ ổ lăn: Trục I: • Xác định lực hướng tâm gối đỡ B D: Hộp giảm tốc bánh trụ thẳng khơng có lực dọc trục nên chọn ổ bi đỡ • Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn với Vậy ta chọn B D ổ bi đỡ chặn.Chọn sơ ổ bi: • Ta có: dB = dD = 40 mm, ta có thơng số sau: (P2.7[1]) d D B (mm) (mm) (mm) 40 80 18 Kí hiệu ổ lăn 208 51 Tải tĩnh C0 Tải động [C] (KN) (KN) 18,1 25,6 Trục II: • Xác định lực hướng tâm gối đỡ A C: Hộp giảm tốc bánh trụ thẳng khơng có lực dọc trục nên chọn ổ bi đỡ Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn với Chọn sơ ổ bi: ta chọn ổ bi đỡ theo đường kính lắp ổ lăn trục, tra P2.7[1]: Ta có: dE = dG = 50 mm, ta có thơng số sau: • • • d D B Tải tĩnh C0 (mm) (mm) (mm) (KN) 50 90 20 20,2 Kí hiệu ổ lăn 210 Tải động [C] (KN) 27,5 6.1.1 Kiểm nghiệm ổ lăn: Tải động ổ: • Trục I: Trong đó: QE – tải trọng quy ước L – tuổi thọ (triệu vòng) m – bậc đường cong mỏi tính ổ lăn, với ổ bi m = • Xác định tải trọng quy ước QE ổ bi đỡ , cơng thức 11.3 [1] Trong đó: – hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra bảng 11.3 [1], tải trọng tĩnh ,1 - hệ sơ xét đến vịng quay, vòng quay nên V =1 52 – lực hướng tâm gối đỡ Chọn lực lớn hai lực – hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, Với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X = 1, Y = Vậy tải trọng quy ước • Khả tải động ổ tính theo cơng thức 11.1 [1] Trong đó: m – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, m = 3khi sử dụng ổ bi Q - tải trọng quy ước, kN L – tuổi thọ tính triệu vịng quay Ta có thoả mãn u cầu • Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ Theo công thức 11.19 [1] 11.20 [1], trị số lớn hai giá trị sau: Trong đó: – hệ số tải trọng hướng tâm hệ số tải trọng dọc trục, tra bảng 11.6 [1], Ta có Vậy khả tải tĩnh ổ đảm bảo Trục II: Trong đó: QE – tải trọng quy ước L – tuổi thọ (triệu vòng) m – bậc đường cong mỏi tính ổ lăn, với ổ bi m = • Xác định tải trọng quy ước QE ổ bi đỡ , công thức 11.3 [1] Trong đó: – hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra bảng 11.3 [1], tải trọng tĩnh ,1 53 - hệ sơ xét đến vịng quay, vòng quay nên V =1 – lực hướng tâm gối đỡ Chọn lực lớn hai lực – hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, Với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X = 1, Y = Vậy tải trọng quy ước • Khả tải động ổ tính theo cơng thức 11.1 [1] Trong đó: m – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, m = 3khi sử dụng ổ bi Q - tải trọng quy ước, kN L – tuổi thọ tính triệu vịng quay Ta có thoả mãn u cầu • Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ Theo công thức 11.19 [1] 11.20 [1], trị số lớn hai giá trị sau: Trong đó: – hệ số tải trọng hướng tâm hệ số tải trọng dọc trục, tra bảng 11.6 [1], Ta có Vậy khả tải tĩnh ổ đảm bảo Phần 7: THIẾT KẾ VỎ HỘP 7.1 Tính kết cấu vỏ hộp: 54 Chỉ tiêu vỏ hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc gang xám có kí hiệu GX 15-32 Chọn bề mặt ghép nắp thân qua tâm trục Các kích thước trình bày trang sau Các kích thước phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc: Tên gọi Biểu thức tính tốn Chiều dày: Thân hộp, δ δ = 0,03.a + = 0,03.180 + = 8,4 mm > 6mm Chọn δ = mm Nắp hộp, δ1 Gân tăng cứng: Chiều dày, e δ1 = δ = mm e = (0,8 ÷ 1) δ , chọn e = mm Chiều cao, h h < 58, Độ dốc Khoảng 2o Đường kính: d1 = 0,04.a+10 = 0,04.180 + 10 =17,2 Bulông nền, d1 Chọn d1 =18 Bulơng cạnh ổ, d2 d2 = (0,7÷ 0,8).d1 , chọn d2 = 14 mm Bulơng ghép bích nắp thân, d3 d3 = (0,8÷ 0,9).d2 , chọn d3 = 12mm Vít ghép lắp ổ, d4 d4 = (0,6 ÷ 0,7).d2 , chọn d4 = 8mm Vít ghép lắp cửa thăm dầu, d5 d5 =( 0,5 ÷ 0,6).d2 , chọn d5 = 8mm Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, S3 S3 = (1,4 ÷ 1,8) d3 , chọn S3 = 20 mm Chiều dày bích náp hộp, S4 S4 = ( 0,9 ÷ 1) S3, chọn S4 = 20 mm Bề rộng bích nắp hộp, K3 K3 = K2 – ( 3÷5 ) mm = 44 – = 40 mm Kích thước gối trục: 55 Đường kính ngồi tâm lỗ vít, D3, D2 Định theo kích thước nắp ổ Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 K2 = E2 + R2 + (3÷5) mm = 22 + 18 + = 44 mm Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 C ( k khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ) E2= 1,6.d2 = 1,6 14 = 22,4 mm, chọn E2 = 22 mm R2 = 1,3.d2 = 1,3 12 = 18,2 mm, chọn R2=18 mm C = D3 / ; k ≥ 1,2 d2 = 16,8 h: phụ thuộc tâm lỗ bulơng kích thước mặt tựa Chiều cao h Mặt đế hộp: Chiều dày: Khi khơng có phần lồi S1 S1 = (1,3÷1,5) d1, S1 = 26 mm Khi khơng có phần lồi S1 S1 = (1,4÷1,7) d1, S1 = 26 mm Bề rộng mặt đế hộp, K1 q K1 = 3.d1 = 3.18 = 54 mm, chọn K1 = 54 q = K1 + 2δ = 54 + 2.9 = 72 mm Khe hở chi tiết: ∆ ≥ (1 ÷ 1,2) δ, chọn ∆ = 12 mm Giữa bánh với thành hộp ∆1 ≥ (3 ÷ 5) δ, chọn ∆1 = 35 mm Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp ∆2 ≥ δ , chọn ∆2 = 10 mm Giữa mặt bên bánh với Z = ( L + B ) / ( 200 ÷300) = 800 / 200 = chọn Z =6 Số lượng bulông Z • Kích thước gối trục Tra bảng 18.2 ta có kích thước gối trục: Trục D, mm D2, mm D3, mm d4, mm z 80 100 125 M8 56 90 110 135 57 M8 7.2 Chi tiết phụ • Vịng móc Chiều dày vịng móc: S= (2÷3)δ , chọn S=20 Đường kính vịng múc: d= (3ữ4) , chn d=30 ã Cht nh v Để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước, thân sau, gia công lắp ghép ta chế tạo thêm chốt định vị Theo bảng 18.4b ta có kích thước chốt định vị chốt côn sau; d = mm; c = 1,2 mm 58 • Cửa thăm Để đổ dầu vào hộp quan sát chi tiết hộp lắp ghép cần có cửa thăm Theo bảng 18.5 ta chọn cửa thăm có kích thước sau: A B A1 B1 C C1 K R Vít 150 100 190 140 175 - 120 12 M8ì22 ã S vít Nút thơng Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hòa khơng khí ngồi hộp nên ta dùng nút thơng Kích thước nút thơng chọn theo bảng 18.6 A B M27×2 15 C D E G H I K L M N O P Q R S 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 59 • Nút tháo dầu Nút tháo dầu để tháo dầu bẩn, biến chất để thay dầu Theo bảng 18.7 có kích thước nút tháo dầu sau: d b m f L c q D S D0 M16x1.5 12 23 13.8 26 17 19.6 • Que thăm dầu 60 Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu PHẦN CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 8.1 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc Tra bảng 18.11 [4], với vận tốc vòng khoảng m/s, vật liệu chế tạo bánh thép C45 tơi cải thiện, ta có độ nhớt dầu 186 Tra bảng 18.13 [4], loại dầu sử dụng dầu AK-15 8.2 Dung sai lắp ghép 8.2.1 Chọn cấp xác Đối với trục, then rãnh then chọn cấp xác cấp Đối với lỗ chọn cấp xác cấp Đối với sai lệch độ song song, độ đồng tâm, độ nghiêng, độ đảo mặt đầu cấp Độ thẳng độ phẳng cấp Độ đối xứng, độ trụ, độ trịn, độ đảo hướng tâm tồn phần profin tiết diện dọc cấp 8.2.2 Dung sai ổ lăn Vịng chịu tải hồn tồn, lắp trung gian để vịng ổ khơng trượt bề mặt trục làm việc Do phải chọn mối lắp ghép k6, lắp trung gian có độ dơi tạo điều 61 kiện mòn ổ làm việc Vịng ngồi lắp theo hệ thống lỗ, vịng ngồi khơng quay nên chịu tải cục Để di chuyển dọc trục nhiệt độ tăng trình làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian H7 8.2.3 Lắp ghép bánh lên trục Chọn kiểu lắp H7/k6 8.2.4 Lắp ghép nắp, ổ thân hộp Chọn kiểu lắp H7/f8 để dễ dàng lắp ghép điều chỉnh 8.2.5 Lắp ghép vòng chắn dầu lên trục Để dễ dàng tháo lắp, chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 8.2.6 Lắp chốt định vị Chọn kiểu lắp chặt P6/h6, đảm bảo độ đồng tâm 8.2.7 Lắp ghép then Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trục P9/h9 Theo chiều cao, sai lệch kích thước then h11 Theo chiều dài, sai lệch kích thước then h14 Bảng chi tiết dung sai es ( Chi tiết ei ( ES ( EI ( Độ dôi lớn ( Độ hở lớn ( +25 18 23 Mối lắp Bánh Bánh bị +18 +2 62 dẫn Ổ lăn Vòng I +18 +2 18 Vòng II +18 +2 18 Vịng ngồi I +30 30 Vịng ngồi II +30 30 Then Then I ( bánh đai) -52 -22 -74 30 74 Then II ( bánh răng) -62 -26 -88 40 88 Then II ( khớp nối) -62 -26 -88 40 88 Tài Liệu Tham Khảo: [1] Nguyễn Hồng Ngân,Nguyễn Danh Sơn, Kỹ Thuật Nâng Chuyển – tập 2: Máy vận chuyển liên tục, Nhà xuất ĐHQG TPHCM [2] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2006), Tính tốn thiết kế Hệ dẫn động khí, tập 1, Nhà xuất Giáo Dục Việt Nam [3] ABB Shanghai Motors Co LTD, Tài liệu tra cứu chọn động ABB, http://abb.com.vn 63 [4] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2006), Tính tốn thiết kế Hệ dẫn động khí, tập 2, Nhà xuất Giáo Dục Việt Nam 64 ... TP.HCM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR 310 423 Khoa: Cơ khí Chế tạo máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Đề số: 01 Phương án: SVTH: MSSV: GVHD: Chữ ký: Ngày nhận đề: Ngày... rắn HB = (18 0-350) = 2HB + 70; = 1, 8HB; SH = 1, 1 SF = 1, 75 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 Mpa = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 Mpa = 1, 8HB1 = 1, 8.245 = 4 41 Mpa = 1, 8HB2 = 1, 8.230 = 414 Mpa 18 NHO:số... không đồng tải trọng cho dây đai, tra bảng 4 .18 [2], 3.5 Chiều rộng bánh đai B đường kính ngồi bánh đai - Chiều rộng bánh đai : B= (z -1) .t +2e = (3 -1) .19 +2 .12 ,5 = 63 (mm) Trongđó t = 19 , e = 12 ,5