THIẾT kế CHI TIẾT máy đề 8 THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG XÍCH tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY ĐỀ 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Giảng viên hướng dẫn: ĐƯỜNG CÔNG TRUYỀN Sinh viên thực hiện: Họ tên NGUYỄN QUANG HƯNG NGUYỄN LÊ HOÀNG VŨ MSSV 19512431 19528001 LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp đổi đất nước, tầm quang trọng ngành Cơ Khí nói chung ngành Cơng Nghệ Chế Tạo Máy nói riêng, giữ vai trị then chốt cơng Cơng Nghệp Hóa Hiện Đại Hóa đất nước Trong bối cảnh đất nước gia nhập WTO điều lại khẳng định Mơn học chi tiết máy đóng vai trị quan trọng chương trình đào tạo kỹ sư cán kỹ thuật nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết, thiết bị phục vụ cho máy móc ngành công - nông nghiệp giao thông vận tải Đồ án mơn học chi tiết máy có kết hợp chặt chẽ lí thuyết với thực nghiệm Lí thuyết tính tốn chi tiết máy xây dựng sở kiến thức toán học, vật lí, học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…, chứng minh hoàn thiện qua thí nghiệm thực tiễn sản xuất Đồ án mơn học chi tiết máy đồ án có tầm quan trọng sinh viên khoa Cơ Khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết có cơng dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả giải vấn đề tính toán thiết kế chi tiết máy, làm sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau Đây chúng em đồ án, nên khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận góp ý bảo thêm quý thầy cô bạn Đồ án khơng hồn thành khơng có trao đổi, đóng góp ý kiến quý báu bạn lớp, đặc biệt giúp đỡ thầy Đường Công Truyền Qua em xin gởi lời cảm ơn sâu xét đến bạn, thầy Đường Cơng Truyền, tận tình giúp đỡ nhóm em hồn thành đồ án 0 0 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TPHCM Ngày……tháng… năm 2022 Giáo viên hướng dẫn 0 MỤC LỤC 0 0 0 Phần 1: TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY Những vấn đề thiết kế máy hệ thống dẫn động 1.1 Nội dung thiết kế máy chi tiết máy Mỗi máy bao gồm nhiều chi tiết máy Các chi tiết máy có cơng dụng chung có mặt hầu hết thiết bị dây chuyền cơng nghệ Vì thiết kế chi tiết máy có vai trị quan trọng thiết kế máy nói chung Các chi tiết máy thiết kế phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổn định suốt thời hạn phục vụ định với chi phí chế tạo sử dụng thấp Chỉ tiêu kinh tế - kỉ thuật chi tiết máy thiết kế phải phù hợp với tiêu kinh tế - kỉ thuật toàn máy Đó trước hết suất, độ tin cậy tuổi thọ cao, kinh tế chế tạo sử dụng, thuận lợi an tồn chăm sóc bảo dưỡng, khối lượng giảm Ngồi cịn có u cầu khác, tùy theo trường hợp cụ thể , chẳng hạn khn khổ kích thước nhỏ gọn, làm việc êm, hình thức đẹp v.v… Xuất phát từ tiêu kinh tế kỉ thuật dây thiết kế chi tiết máy bao gồm nội dung sau: a) Xác định nguyên tắc hoạt động chế độ làm việc máy dự định thiết kế b) Lập sơ đồ chung toàn máy phận máy thõa mãn yêu cầu cho trước c) Xác định lực momen tác dụng lên phận máy đặc tính thay đổi tải trọng d) Chọn vật liệu thích hợp nhằm sử dụng cách có lợi tính chất đa dạng khác biệt vật liệu để nâng cao hiệu độ tin cậy làm việc máy e) Thực tính tốn động học, lực, độ bền tính tốn khác nhằm xác định kích thước chi tiết máy, phận máy toàn máy f) Thiết kế kết cấu chi tiết máy, phận máy toàn máy thỏa mãn tiêu khả làm việc đồng thời đáp ứng yêu cầu công nghệ lắp ghép 0 g) Lập thuyết minh, hướng dẫn sử dụng sữa chữa máy Với nội dung , rõ ràng thiết kế máy cơng việc phức tạp, địi hỏi hiểu biết sâu sắc lý thuyết thực hành Đương nhiên việc giao đề tài thiết kế thích hợp, công việc người kỉ sư tương lai đơn giản Tất nhiên trình thiết kế, sau xác định số thông số cơng suất, tỉ số truyền số kích thước khác, người thiết kế có nhận xét đánh giá xem số liệu thiết kế cho có phù hợp với loại hộp giảm tốc, sơ đồ hệ thống phương án dẫn động hay khơng Như tính tốn thiết kế chi tiết máy phần quan trọng thiết kế máy đồ án miib học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ thống dẫn động băng tải, xích tải, thùng trộn v.v… cơng việc thiết kế kết cấu sinh viên Nắm vững nội dung thiết kế hồn thành có chất lượng đồ án này, sinh viên có điều kiện để thực tốt thiết kế khác thiết kế tốt nghiệp sau 1.2 Phương pháp tính tốn thiết kế máy chi tiết máy Đối với phần lớn sản phẩm, hoàn thành thiết kế kết công việc thiết kế Thông qua việc chế thử, nhược điểm kết cấu, công nghiệ thiết kế, kể sai sót tính tốn, khơng phù hợp kích thước, tính khơng cơng nghệ, khó khăn chăm sóc bảo dưỡng máy v.v…, phát sửa chữa Đặc điểm tính tốn thiết kế chi tiết máy Trong thực tế tính tốn chi tiết máy gặp nhiều khó khăn như: hình dáng chi tiết máy phức tạp, yếu tố lực khơng biết xác, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả làm việc chi tiết máy chưa phản ánh đầy đủ vào cơng thức tính Vì người thiết kế cần lưu ý đặc điểm tính tốn chi tiết máy để xử lí q trình thiết kế a) Tính tốn xác định kích thước chi tiết máy thường tiến hành theo hai bước: tính thiết kế tính kiểm nghiệm 0 b) Bên cạnh việc sử dụng cơng thức xác để xác định yếu tố quan trọng chi tiết máy, nhiều kích thước yếu tố kết cấu khác tính theo cơng thức kinh nghiệm c) Trong tính toán thiết kế, số ẩn số thường nhiều số phương trình, cần dựa vào quan hệ kết cấu để chọn trước số thông số, sở mà xác định thơng số cịn lại d) Cùng nội dung thiết kế có nhiều giải pháp thực e) Ngày nay, kỉ thuật tin học xâm nhập mạnh mẽ vào ngành khoa học công nghệ, việc nắm vững ứng dụng kiến thức tin học phục vụ tự động hóa thiết kế chi tiết máy trở nên cấp thiết chắn góp phần nâng cao chất lượng thiết kế, tiết kiệm thời gian công sức thiết kế Các nguyên tắc giải pháp thiết kế Trong trình thiết kế máy, người thiết kế cần thực quy định cân nhắc để giải tốt vấn đề sau đây: a) Thực nhiệm vụ thiết kế Các số liệu kỉ thuật phải tuân thủ triệt để, b) Kế cấu cần có hài hịa kích thước phận máy chi tiết máy, hệ số an toàn, tuổi thọ độ tin cậy làm việc c) Bố trí hợp lí đơn vị lắp, đảm bảo kích thước khn khổ nhỏ gọn, tháo lắp thuận tiện, điều chỉnh chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận lợi d) Lựa chọn cách có vật liệu phương pháp nhiệt luyện, đảm bảo giảm khối lượng sản phẩm, giảm chi phí vật liệu đắt tiền giảm giá thành kết cấu e) Chọn dạng công nghệ gia công chi tiết có xét tới quy mơ sản xuất, phương pháp chế tạo phôi gia công f) Sử dụng rộng rãi tiêu chuẩn Nhà nước, tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn tỉnh, thành phố tiêu chuẩn sở thiết kế 0 1.11 Bánh côn cấp Hộp giảm tốc bánh côn (h.3.6a, b [1]) sử dụng cần truyền momen xoắn chuyển động quay trục giao nhau, góc trụ thường 90° Khi tỉ số truyền u ≤ dùng bánh côn thẳng, với tỉ số truyền lớn (u ≤ 6) thường sử dụng bánh răng nghiêng cung trịn 1.12 Bánh trụ hai cấp Được sử dụng nhiều nhất, tỉ số truyền chung hộp giảm tốc thường từ đến 40 Chúng bố trí theo ba sơ đồ sau đây: a) Sơ đồ khai triển b) Sơ đồ phân đôi c) Sơ đồ đồng trục Ưu điểm: - Tải trọng phân bố cho ổ; - Giảm phân bố không tải trọng chiều rộng vành nhờ bánh bố trí đối xứng với ổ; - Tại tiết diện nguy hiểm trục gian (trục 2) momen xoắn tương ứng với công suất truyền tới trục Nhược điểm: Chiều rộng hộp tăng, cấu tạo phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết khối lượng gia công tăng 1.13 Côn – trụ hai cấp Hộp giảm tốc bánh côn – trụ hai cấp thường bố trí theo sơ đồ vẽ h.3.6.c [1], đường tâm trục xếp mặt phẳng nằm ngang Cũng sử dụng hộp giảm tốc bánh côn – trụ có trục nhanh nằm ngang hai trục chậm thằng đứng (h.3.6.d [1]) hộp giảm tốc bánh – trụ có trục nhanh thẳng đứng dẫn động động có bích hai trục chậm nằm ngang (h.3.6e [1]) Nhược điểm: 0 - Giá thành chế tạo đắt (phải có dao máy chun dùng để chế tạo bánh cơn, ngồi dung sai kích thước cịn phải đảm bảo dung sai góc hai trục) - Lắp ghép khó khăn truyền bánh nhậy với không trùng đỉnh côn lăn sai số chế tạo lắp ghép, biến dạng trục chịu tải biến dạng nhiệt - Khối lượng kích thước lớn so với hộp giảm tốc bánh trụ Mặc dù có nhược điểm đây, hộp giảm tốc bánh côn côn – trụ sử dụng thực tế kết cấu máy nhiều địi hỏi trục vào phải bố trí thẳng góc với 1.14 Bánh vít – trục vít Hộp giảm tốc trục vít dùng để truyền chuyển động momen xoắn trục chéo Gồm dạng: - Hộp giảm tốc trục vít cấp - Hộp giảm tốc bánh – trục vít hộp giảm tốc trục vít – bánh - Hộp giảm tốc trục vít hai cấp Ưu điểm: Với khn khổ kích thước nhỏ thực tỉ số truyền lớn, làm việc êm Nhược điểm: Hiệu suất thấp, nguy hiểm dính mịn tăng truyền làm việc lâu dài, phải dùng kim loại màu đắt tiền để chế tạo bánh vít Vì nên sử dụng hộp giảm tốc trục vít làm việc khoảng thời gian ngắn, cần phải làm việc lâu dài nên dùng hộp giảm tốc trục vít để truyền cơng suất 40…50kW Các đặc trưng chuyển động quay - Vận tốc: - Công suất: 0 - Hiệu suất: Hiệu suất chung máy tích hiệu suất truyền tạo chuổi động - Tỉ số truyền: Tỉ số truyền máy tính tích tỉ số truyển truyền tạo nên chuổi động Phần 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC LOẠI BỘ TRUYỀN Chương 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Chọn động 1.1 Công suất cần thiết động Công suất cần thiết sử dụng theo công thức: (Công thức 2.8/tr19/ [1] ) Trong đó: - Pct : cơng suất cần thiết trục động (kW) - Pt : cơng suất tính tốn trục máy cơng tác (kW) - : hiệu suất truyền động Tra bảng 2.3/trang 19/[1] ta chọn: + Hiệu suất truyền đai: + Hiệu suất cặp ổ lăng: + Hiệu suất truyền bánh răng: + Hiệu suất khớp nối: + Hiệu suất truyền xích:  Vì tải trọng khơng đổi: cơng suất tính tốn cơng suất làm việc trục máy công tác (Công thức 2.10/tr20/[1] ) 0 Với hệ thống dẫn động băng tải, xích tải thường biết trước lực kéo vận tốc băng tải xích tải, cơng suất làm việc tính theo cơng thức: (Cơng thức 2.11/tr20/[1] ) Trong đó: - : cơng suất trục tang quay đĩa xích (kW) - F : lực kéo băng tải xích tải (N) - V : Vận tốc băng tải xích tải (m/s)   Cơng suất cần thiết: 1.2 Số vòng quay cần thiết động u(i)chung = uđ.ux.uhs.ukn… Trong đó: + uđ : tỉ số truyền truyền đai + uhs : tỉ số truyền hộp giảm tốc Tra bảng 2.4/tr21/[1] uđ = (3÷5) uhs = (8÷40) (Hộp giảm tốc cấp) ukn =  uchung = (3÷5) (8÷40) = (24÷200) Số vịng quay trục máy cơng tác đĩa xích tải (v/p) Cơng thức 2.17/tr21/[1]) Trong đó: v : vận tốc xích tải băng tải (m/s); z : số đĩa xích tải; t : bước xích xích tải (mm);  (v/p) Từ uchung nlv tính số vịng quay sơ động (cơng thức 2.18/tr21/ [1]) 0 Chọn số vòng quay đồng nđb = 1500 (v/p) 1.3 Tra phụ lục chọn động Từ cơng suất số vịng quay tính Pct = 5,54 (kW) nđb = 150 (v/p) Tra bảng P.13/tr237/[1] chọn động Kiểu động 4A132S4Y Công suất kW Vận tốc quay v/p Cosφ η% Tmax/Tdn Tk/Tdn 7,5 1455 0,86 87,5 2,2 2,0 Phân phối tỉ số truyền 1.4 Tỉ số truyền cấu (máy) Uchung = ud.ux.uhs.ukn…= Uchung=Un.Uh Trong đó: - Un : tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc - Uh : tỉ số truyền hộp giảm tốc Chọn uh =10 với uh =u1.u2 (chọn giá trị nhỏ hộp số nhỏ gọn) Tra bảng 3.1/tr43/[1] ta chọn Hộp số phân đôi với u1=3,58 u2=2,79 Tính lại giá trị un theo uchung hộp giảm tốc Các thông số khác 1.5 Công suất trục 1.6 Số vòng quay trục 1.7 Momen xoắn trục 0 Bảng tổng kết số liệu tính Trục Thơng số Động 6,39 6,01 5,77 5,38 Công suất P, kW Tỉ số truyền u Số vòng quay n, v/p Momen xoắn T,N.mm uđ=2,52 u1=3,58 u2=2,79 1455 577,38 161,28 59,81 41810 99407 341664 888756 Chương 2: BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP GIẢM TỐC (Bộ truyền đai) 10 Nêu yêu cầu để chọn đai  Hệ thống quay chiều, làm việc ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ)  Ưu điểm đai: - Có thể truyền động trục xa - Làm việc im, không gây ồn nhờ vào độ dẻo dai, chuyển động với vận tốc lớn - Đề phòng tải động nhờ vào trơn trượt đai tải - Kết cấu vận hành đơn giản, giá thành thấp  Chọn loại đai:  Tỉ số truyền truyền đai số Xét vận tốc: (m/s) 0 (m/s) thõa mãn điều kiện  Chọn đai thang 11 Tính tốn đai Bộ truyền đai thang 1.1 Bước 1: Chọn loại đai thang Ta có: Pđc= 6,39 (kW) nđc =1455 (v/p) Theo cơng suất số vịng quay, dựa vào hình 4.22/tr153/[3] chọn đai thang loại B Dạng đai Kí hiệu bp mm bo mm h mm yo mm A1 mm2 L mm T1 N.m d1 mm Đai thang B 14 17 10,5 138 800÷630 40÷19 140÷28 4,0 Bảng 4.3/tr128/[3] 1.2 Bước 2: Xác định đường kính bánh đai dẫn Theo công thức - Chọn dmin = 125 (mm), tra bảng 43/tr128/[3] - Chọn d1= 160 (mm) theo tiêu chuẩn trang 153/[3] - Kiểm tra vận tốc bánh đai dẫn , thõa mãn điều kiện 1.3 Bước 3: Chọn hệ số trượt xác định đường kính bánh dẫn Theo cơng thức 4.10/tr133/[3], ta có đường kính bánh đai lớn Trong đó: ud hệ số truyền đai ξ : hệ số truyền đai thang lấy ξ = 0,01  Chọn d2 =400 (mm) theo tiêu chuẩn 153/[3] - Tính lại 0 - Kiểm tra 1.4 Bước 4: Chọn sơ a theo kết cấu theo đường kính d2 - Chọn a theo bảng tỉ số truyền 153/[1] a=1,2d2 = 1,2.400 = 480 (mm) - Chọn L theo tiêu chuẩn trang 128/[3]  L=1800 mm - Khoảng cách trục: Với: - Kiểm nghiệm a Thõa mãn điều kiện 1.5 Bước 5: Số lần chạy đai giây: 1.6 Bước 6: Tính góc ơm bánh đai nhỏ 1.7 Bước 7: Tính hệ số sử dụng Tài liệu trang 151-152/[3], ta tính Cv – Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: Cα – Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm đai, xác định cơng thức: Cu – Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền u CL – Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai L 0 Với Lo – Chiều dài đai thực nghiệm, mm (H.421/[3]) L - Chiều dài thật đai, mm Cz – Hệ số xét đến ảnh hưởng phân bố không tải trọng dây đai Cz = 0,9 Cr – Hệ số xét ảnh hưởng chế độ tải trọng (bảng 4.8/trang 148/[3]) Cr =0,6 1.8 Bước 8: Tính Z Tra bảng 4.8 d=160mm, Lo=2240mm v=12,19m/s đai loại B ta chọn [Po] =3,5 Chọn Z=3 1.9 Bước 9: Lực căng ban đầu Trong đó: Chọn khối lượng riêng đai vải cao su P=1100kg/m3, trang 140/[3] Diện tích mặt cắt ngang đai A=138 mm2, bảng 4.3/trang 128/[3] Hệ số ma sát thay tra phụ lục 3.1/trang 487/[4] chọn f=0,3 (đai vải cao su) Hệ số ma sát nhỏ để truyền không bị trơn Ứng suất lực căng ban đầu gây nên : 0 Lực vòng nhánh đai 1.10 Bước 10: Tính chiều rộng B đường kính bánh đai d Tra bảng 4.21/trang 63/[1], đai thang B ta chọn ho =5,7, t= 25,5, e=17 Chiều rộng bánh đai B: Đường kính bánh đai dẫn: Đường kính ngồi bánh đai bị dẫn: 1.11 Bước 11: Tính lực tác dụng lên trục Theo công thức 4.25 & 4.26/tr 136-137/[3] ta có Kiểm tra lại lực căng ban đầu: 1.12 Bước 12: Ứng suất lớn dây đai Theo cơng thức 4.29b/trang 138-139/[3] ta có: 1.13 Bước 13: Tuổi thọ Theo cơng thức 4.37/trang 146/[3] ta có: Đối với đai thang m=8 Giới hạn đai thang Tổng kết: Giá trị Thông số Bánh đai nhỏ d1=160(mm) Đường kính bánh đai 0 Bánh đai lớn d2=400(mm) Đường kính ngồi bánh đai Chiều rộng bánh đai Số đai Chiều dài đai Khoảng cách trục xác Góc ôm Lực tác dụng lên trục 173,4(mm) 411,4(mm) 85(mm) đai 1800 443(mm) 150,8° 924,41(N) Chương 3: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ HAI CẤP 12 Sơ đồ động ký hiệu bánh 0 13 Chọn vật liệu: Tra bảng 6.1/Trang 92/[1] Bánh lớn: Nhãn hiệu thép Nhiệt luyện 40XH Tôi cải thiện Chọn HB3= 320 Kích thước S,mm Độ rắn 100…300 HB ≥ 241 Kích thước S,mm Độ rắn 100…300 HB ≥ 241 Giới hạn bền ,MPa 800 Giới hạn chảy ,MPa 580 Bánh nhỏ: Nhãn hiệu thép Nhiệt luyện 40XH Tôi cải thiện Chọn HB’2= 330 Giới hạn bền ,MPa 800 Giới hạn chảy ,MPa 580 14 Tính cho truyền bánh trụ nghiêng Z’2 – Z3 (cấp chậm) 1.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] ứng suất uốn cho phép [σF] -Ứng suất cho phép [σH]: + (6.33/trang 222/[3]) + + Tải không đổi: + Hệ số tuổi thọ : Tra bảng 6.13/trang 223/[3] SH =1,1 , mH =6 (bậc đường cong mỏi) Điều kiện: 0 + Ứng suất uốn cho phép Công thức 6.47/tr226/[3] NFO = 5.106 + Tải không đổi: NFE =60.c.n.LH + + Tra bảng 6.13/trang 223/[3] SF = 1,75 Tính theo độ bền tiếp xúc 1.2 Chọn ứng suất tiếp tục cho phép [σH]: Công thức 6.40a/trang 225/[3] 1.3 Chọn hệ số chiều rộng vành đai theo tiêu chuẩn  Tra bảng 6.15/trang 231/[3]  Bảng 6.16/trang 235/[3]  Tra bảng 6.4/trang 209/[3] chọn KH = KHB = 1,03 1.4 Tính khoảng cách trục , theo tiêu chuẩn trang 231/[3] 1.5 Tính chiều rộng vành 1.6 Tính modun m Chọn m=3 Chọn theo tiêu chuẩn trang 195/[3] 0 1.7 Tính tổng số + Đối với bánh chữ V (trang 243/[3]) Chọn z’2 = 22 + Chọn z3 =62 + Tính lại góc nghiêng 1.8 Xét lại tỉ số truyền 1.9 Xác định kích thước truyền (Cơng thức B.6.2/trang 196/[3]) + Đường kính vịng chia: Kiểm tra lại:  Tính khơng dịch chỉnh + Đường kính vịng lăn: + Đường kính vịng đỉnh + Đường kính vịng chân Ăn khớp ngồi + Đường kính vịng sở: 0 0 ... hướng dẫn 0 MỤC LỤC 0 0 0 Phần 1: TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY Những vấn đề thiết kế máy hệ thống dẫn động 1.1 Nội dung thiết kế máy chi tiết máy Mỗi máy bao gồm nhiều chi tiết máy Các chi. .. thống phương án dẫn động hay khơng Như tính tốn thiết kế chi tiết máy phần quan trọng thiết kế máy đồ án miib học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ thống dẫn động băng tải, xích tải, thùng trộn... máy Các chi tiết máy có cơng dụng chung có mặt hầu hết thiết bị dây chuyền cơng nghệ Vì thiết kế chi tiết máy có vai trị quan trọng thiết kế máy nói chung Các chi tiết máy thiết kế phải thỏa