Đồ án hệ thống truyền động học kỳ 222 đề 3 thiết kế hệ thống truyền động thùng quay làm sạch ba via sau khi dập phương án số 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HỌC KỲ 222 Đề 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THÙNG QUAY LÀM SẠCH[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HỌC KỲ 222 Đề 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THÙNG QUAY LÀM SẠCH BA VIA SAU KHI DẬP – PHƯƠNG ÁN SỐ Giảng Viên Hướng Dẫn: THÂN TRỌNG KHÁNH ĐẠT Mã mơn học: ME3145 Nhóm lớp: L02 Các Sinh Viên Cùng Thực Hiện Đồ Án – MSSV: 1/ HUỲNH ANH DUY – 2010997 2/ TRIỆU KHÁNH THI – 2010639 Giới thiệu sơ đồ hệ thống truyền động: Trục III Trục II Trục I Trục IV Hệ thống dẫn động gồm: 1: Động điện 2: Bộ truyền đai thang 3: Hộp giảm tốc bánh nghiêng cấp 4: Nối trục xích 5: Thùng quay Số liệu thiết kế: Lực vòng thùng, F(N): 1080 Quay chiều, làm việc ca Vận tốc vòng thùng, v(m/s): 2.4 (Làm việc 300 giờ/năm, giờ/ca) Đường kính thùng, D(mm): 590 Thời gian phục vụ, L(năm): Phần I: TINH CHON ĐÔNG CƠ Xác định công suất động phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động Hiệu suất toàn hệ thống: ηch=ηđ ηbrt ηol2 ηkn=0.95 × 0.9 ×0.992 ×1=0.894 Trong đó: + ηđ hiệu suất truyền đai thang: 0.95 + ηbrt hiệu suất bánh trụ bánh nghiêng (hộp giảm tốc cấp): 0.96 (được che kin) + ηol hiệu suất cặp ổ lăn: 0.99 + ηkn la hiệu suất nối trục đàn hồi: Fv Công suất trục công tác: Pct = P = 1000 ηch 1000 =2.592 kW 2.592 0.894 =2.9 kW ct Công suất cần thiết động cơ: Pcth= 1080 × 2.4 = Tỷ số truyền sơ cho truyền hệ thống: ut =uđt ubrt ukn=4 ×4 ×1=16 Trong đó: + uđt tỷ số truyền truyền đai thang: uđt =4 + ubrt tỷ số truyền truyền bánh trụ bánh nghiêng hộp giảm tốc cấp: ubrt =4 + uđt tỷ số truyền nôi truc: ukn=1 Ta tính đượ̣c số vịng quay sơ động cơ: nsb=nct ut =78× 16=1248 vịng/phút 60000 v Với nct số vịng quay trục cơng tác (trục thùng quay) nct= Ta tiến hành lựa chọn động điện P ≥P đc Động điện cần chọn thỏa điều kiện πD {n đc Pđc ≥2.9 kW cth ≈ nsb (vòng/phút) ⇔ { nđc ≈ 1248 vòng/ phút Dựa vào bảng P1.1(1) (sách trịnh chất á), ta lựa chọn động kiểu K112M4 Kiểu Cơng suất Số vịng quay Hệ số cơng IK TK (kW) (vòng/phút) suất I dn Tdn 5.9 K112M4 3.0 1445 Ta có tỉ số truyền thực: uch= nđc 1445 = 0.83 =18.526 nct 78 Giữ nguyên tỷ số truyền hộp giảm tốc uhgt =4, ta tính lại tỷ số truyền truyền đai thang: uđt = uch 18.526 = =4.6315 uhgt Lập bảng đặc tính: Công suất lên trục: P PIV=Pct=2.592PIII= IV = ηol I III =2.618 kW PII= 0.99 P =P = P đc P 2.592 2.727 III ηđt ηđt = ηbrt = =2.900 kW 0.99 ×0.95 2.618 =2.727 kW 0.96 Số vịng quay trục: n n nI=nđc =1445 vòng/ phút n đc 1445 = 4.6315=312 vòng / phútn I = uđt = uđt II =n IV n II = uhgt 312 = =78 vịng / phút III Tính tốn momen xoắn lên trục: P TI =30× 10 đc × T II=30 ×10 T III =30 ×103 × π π ×nđc PI × π × nI P T IV =30 × 2.9 π× 1445 =19.16468 Nm=19164.68 Nmm 2.727 =30 ×10 × π ×312 =83.46452 Nm=83464.52 Nmm 618 II × nII =30 ×10 × π × 78 =320.51357 Nm=320513.57 Nmm P =30 ×10 ×10 × ct π × nct =30 ×10 × 2.592 =317.33047 Nm=317330.47 Nmm π ×78 Bảng đặc tính: Trục Đặc tính Cơng suất P (kW) Số vòng quay n (vòng/phút) Tỷ số truyền u Momen xoắn T (N.mm) I II III IV 2.9 2.727 2.618 2.592 1445 312 78 78 u uđt =4.6315 19164.68 hgt 83464.52 =4 320513.57 u=1 317330.47 Phần II: TINH CHON BƠ TRUN ĐAI THANG { Cơng śt P 2.9 kW ; Thông sô đâu vao: Số I= vongquay n =14 45 vịng / phút ; I Tỷsớtrùnu=4.6315 đ Xac đinh cac thông sô của đai va bô truyên: Theo tiêu chuẩn ISO 5292: 1995 (GOST 1824.3-96) , hình 4.22 va bang 4.3 & 4.4 - Giáo trì̀nh Cơ sở thiêt kê may - Nguyễn Hữu Lộc Ta chon đai thang thương tiêt diên A, co cac thông sô: b p=11 mm;bo=1 mm;h=8 mm; yo =2.8 mm; A1=81 mm2 ; e=15 mm; f =10 mm;ho =3.3 mm;γ =34 ° Theo bang 4.13 - Giáo trì̀nh Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, đương kinh banh đai nho d1=(100 ÷200) mm, chon theo tiêu chuẩn dãy R20 d1=125 mm Vân tôc đai v= πd n 1 = π 125.1445 60000 =9.458(m/ s) , nho vân tôc đa cho 60000 phép vmax=25 m/ s Đương kinh banh đai lơn d2=d1 u/( 1−ε ) Vơi ε =(0.01÷ 0.02)la sô trượt Chon ε =0.02 ta đượcd2=590.753 (mm) Theo tiêu chuẩn chon d2=600mm Ty sô truyên trung bình bô tryên đai: utb=d2 / d1=4.8 Sai lêch so vơi gia tri chon trươc: 3.63% < 4% Theo bang 4.14 - Giáo trì̀nh Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Chon sơ bơ khoang cach truc a=0.9 d2=540 mm Công thức chiêu dai đai: L=2 a+ 0.5 π ( d1+ d2 )+( d2 −d1)2 / a=2323.283(mm) Theo tiêu chuẩn, chon chiêu dai đai L=2500 mm - Nghiêm sô vong chay cua đai môt giây: i=v / L=9.458/ 2.5=3.78 s−1 αmin=120 ° - Xac đinh sô đai z: z > [ P Trong đo: [ Po ] Cα CL Cu Cz Cv Cr Po ]=2 kW : Công suât co ich cho phép theo GOST 1284.3-96 Bang 4.8 Giáo trì̀nh Cơ sở thiêt kê may - Nguyễn Hữu Lộc −α / 110 )=0.885: Hê sô xét đên anh hưởng cua goc ôm đai C α =1.24(1−e C L= C u=1.14 :Hê sô xét đên anh hưởng cua ti sô truyên u C z =0.95 :Hê sô xét đên sư anh hưởng cua sư phân bô không đêu tai cua √6 L/ Lo=1.066: Hê sô xét đên anh hưởng cua chiêu dai đai cac dây đai C v=1−0.05(0.01 C r=0.7 v2−1)=1.005: Hê sô xét đên anh hưởng cua vân tôc : Hê sô xét đên anh hưởng cua chê đô tai (Dao đông nhẹ, lam viêc ca ) → z>1.765 ,chọn z=2 đai Tinh chiêu rông cac banh đai va đương kinh ngoai cac banh đai Chiêu rông banh đai: B=( z−1)e +2 f =35(mm) Đương kinh ngoai banh đai nho: da 1=d1+2 ho =131.6(mm) Đương kinh ngoai banh đai lơn da 2=d2+2 ho=606.6(mm) Lưc căng đai ban đâu mỗi dây đai: Fo=780 P1 K đ /(v Cα z)+ Fv Trong đo: K đ =1.2 la tri sô cua sô tai đông, theo bang 4.7 - Giáo trì̀nh Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập v2=0.105 × 9.4582=9.393( N ) la lưc căng lưc ly tâm sinh F v=qm q m=0.105 kg / m: Khôi lượng môt mét chiêu dai đai theo bang 4.22 - Giáo trì̀nh Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập →Fo =171.537(N ) Lưc tac dung lên truc : Fr=2 zFo sin (α1 / 2)=639.445( N ) Lưc vong co ich Ft=1000 P1 / v =306.619 (N ) → Lưc vong mỗi dây đai F ' t=Ft / z=153.309 (N ) Lưc nhanh căng: F1=Fo + 0.5 Ft =324.8465( N ) Lưc nhanh chung: F2=Fo−0.5 Ft =18.2275( N ) Kiêm tra cac thông sô của đai thang: Kiêm tra điêu kiên chông trượt cua đai: Vơi sô ma sat ươc lượng f =0.2 , sô ma sat tương đương cho đai thang: f → −1) ' =f / sin ( γ/ 2)=0.684 F 't ( e f f' α 'α1 +1) =113.512(N )< Fo=171.537(N )( α¿¿ tínhtheo đơn vịrad )¿ 2( e Vây đai thoa mãn điêu kiên chông trượt trơn Kiêm tra điêu kiên bên kéo : [σ o ¿ A ≥ Fo Trong đo: [σ o ¿ la ứng suât căng ban đâu cho phép Đôi vơi đai thang, chon [σ o ¿=1.2 MPa A=z A1=2× 81=162 mm2 la diên tich măt căt ngang cua bô truyên đai →[σ o ¿ A=194.4 N > Fo=171.537 N → thoa điêu kiên bên kéo Ứng suât lơn nhât môt dây đai: f'α e 1000( PI / z) σ = vA max ( → Tuôi tho đai la : e −1 + ρ v × σr σ Lh= f 'α 1 2−6 yo 10 + d1 E=5.752( MPa) m ) 107 max 2× 3600i =13194.824( giờ ) Trong đo: ρ ≈ 1100 kg/ m3 la khôi lượng riêng theo vât liêu đai E=100 MPa la môđun đan hôi cua đai m=8la sô mũ đương cong moi đôi vơi đai thang σ r=9 MPa la giơi han moi cua đai thang Bang đăc tinh Thông sô Ki hiêu Banh đai dân Banh đai bi dân Đai thang thương loai B Chiêu dai đai L 2500 mm Khoang cach truc a 636.26 mm Đương kinh d d1=125 mm d2=¿600 mm Đương kinh vong ngoai da da 1=131.6 mm da 2=606.6 mm Lưc căng đai ban đâu Fo 171.537 N Lưc vong co ich Ft 306.619 N Lưc tac dung lên truc Fr 639.445 N Phần III: Phần tính tốn truyền bánh trụ bánh nghiêng nằm hộp giảm tốc cấp III.1 Thơng số có: - Ta có tỷ số truyền truyền bánh trụ bánh nghiêng uhgt =4 - Công suất đầu vào P3=PII=2.727kW - Số vòng quay bánh dẫn n1 =nII =312 vòng/phút - Số vòng quay bánh bị dẫn n2 =nIII =78 vịng/phút - Mơ men xoắn lên trục bánh dẫn T 1=T II =83464.52 N.mm - Thời gian làm việc Lh=1800h III.2 Lựa chọn vật liệu làm bánh dẫn bị dẫn: Dựa vào bảng 6.1 6.2 sách tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí, ta lựa chọn sơ vật liệu làm bánh Thép 45: Kích thước Độ rắn Nhiệt S, mm, luyện không lớn Mặt Lõi răng Thường 80 hóa Giới hạn Giới hạn bền chảy σ b, MPa σ ch, MPa 600 340 HB 180 350 σ Hlimo (MPa) 2HB + 70 σ Flimo SH 1.1 (MPa) 1.8HB Dựa vào thông số loại thé́p thì̀ ta chọn độ cứ́ng cho bánh nhỏ bánh lớn sau: - Độ cứ́ng bánh dẫn HB1 = 200 - Độ cứ́ng bánh bị dẫn HB2 = 180 III.3 Tính tốn thơng số củ̉a truyền: III.3.1 Tính tốn ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép: - Số chu kỳ làm việc sở̉: N HO1=30 HB21.4=9.99× 106 chu kỳ N HO2=30 HB22.4=7.76 × 106 chu kỳ N FO=N FO1=N FO2=4 - ×106 chu kỳ Số chu kỳ làm việc tương đương: N HE=N FE=N Trong đó: =60 cn Lh SF 1.75 + c = số lần ăn khớp mỗ̃i vòng quay + n số vòng quay bánh + Lh=1800h tổng thời gian làm việc hệ thống N FE1=N HE1=60 c n1 Lh=33.696× 106 chu kỳ N FE2=N HE2=60 c n2 Lh =8.424 ×106 chu kỳ - Giới hạn mỏi tiếp xúc: σ σ Hlim1 Hlim=2 HB +70 =470 MPaσ [ σ [ σ H ]=σ0Hlim H Hlim2 (KS )=427.27 MPa HL ]=σ0Hlim =430 MPa- Ứ́ng suất tiếp xúc cho phé́p: H1 (KS )=390.91 MPa HL H2 Trong đó: + K HL1=1 hệ số tuổi thọ bánh dẫn tính theo độ bền tiếp xúc vì̀ N +K HL2=1 HE1 hệ số tuổi thọ bánh bị dẫn tính theo độ bền tiếp xúc vì̀ N ([ σH ]+[σH [σ H ] = 2 ) > NHO1 HE2 > NHO ] =409.09 MPa ≤ 1.25[ σH ]=1.25 [ σH ]=488.6375 MPa => Thỏa điều kiện độ bền tiếp xúc cho phé́p - Giới hạn mỏi uốn: σ σ F lim ¿0=1.8 H B ¿ F lim ¿10=360 MPa ¿ [ σ σF F lim ¿20=324 MPa ¿ ]=σ [σ F ]=σ 0Flim F lim ¿10 (K K S FFL FC (K FC - Ứ́ng suất uốn cho phé́p: )=205.71 MPa¿ S K F FL ) =185.14 MPa Trong đó: + K F L1=1 hệ số tuổi thọ bánh dẫn tính theo độ bền uốn vì̀ N F E1> NF O1 +K F L2=1 hệ số tuổi thọ bánh bị dẫn tính theo độ bền n vì̀ N + K FC=1 hệ số xé́t đến ảnh hưở̉ng đặt tải, ở̉ hệ thống tính thì̀ truyền quay chiều ([ [σ F ] = σF ]+[σF III.3.2 Tính tốn sơ khoảng cách trục: ] F E2 > ) =195.425 MPa NF O2 (u+1) a =K w a TK =43 ×5 × √ [σH] Trong đó: Hβ 83464.52× 0.936 409.092 × √ uψba =14 60 mm × 0.4 + Ka =43 hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh loại răng, MPa1 /3 + T 1=83464.52 mô men xoắn trục bánh dẫn, N.mm + [σ H ]=409.09 MPa ứ́ng suất tiếp xúc cho phé́p + u=4 tỷ số truyền truyền + ψba=0.4 hệ số phụ thuộc vào vị trí bánh độ rắn bề mặt +K Hβ=0.936 hệ số kể đên phân bố không tải trọng chiều rộng vành tính tiếp xúc (ψb d =0.53 ×ψba × (u+1)=0.53× 0.4 ×5=1.06) - Dựa vào tiêu chuẩ̉n SEV229-75, ta chọn giá trị tiêu chuẩ̉n khoảng cách trục aw=160 mm III.3.3 Xác định mô đun: m=(0.01 ÷ 0.02) aw=1.6 ÷ 3.2 mm Ta chọn m theo giá trị tiêu chuẩ̉n m=2.5 mm III.3.4 Xác định số góc nghiêng răng: Dựa vào điều kiện 20 °≥ aw ≥ °, ta tính số bánh dẫn: aw cos8 ° m(u+1 ) - Ta chọn z1=25 ⇒z2=u z1=4 ×25=100 ≥ z1 aw cos 20 ° ≥ m (u+1) 25 100 Vậy ta có số bánh dẫn bánh bị dẫn lần lượ̣t - Góc nghiêng răng: [ β=arccos (bỏ qua dịch chỉnh bánh răng) - Đường kính vịng chia: m( z1 + z2 ) a w { d1=(m z1)/( cos β)=64 mm d2=( m z2)/(cos β)=256 mm - Đường kính đỉnh răng: m=69 mm d { =dd +2=dm=2+2 61mm a - Đường kính vịng đáy: a ] =12.43 ° 25.35 ≥ z1 ≥ 24.06 { df =d1−2.5 m=57.75 mm≈ 58 mm df =d2−2.5 m=249.75 mm≈ 250 mm - Góc ăn khớp: α tan 20 ° t =arctan =20.44 °bw=ψb d × dw1 =ψbd × d1=67.84 mm≈ 68 mm cos β - Vận tốc vòng bánh răng: v= π d1 n1 =1.05 m/ s 60000 III.3.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: [ σ H ]=ZM Z H Zε √ T K H (u+1) √2 × 83464.52×1.0683 ×5 =274 × 1.73× 0.77 × bw ud2w 168 × ×642 [σ H ]=326.53 MPa≤[ σH ]=409.09 MPa Trong đó: + ZM=274 hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp + ZH =1.73 hệ số kể đến hì̀nh dạng bề mặt tiếp xúc, với: 2cos βb - Z H = √ sin 2αtw = 0.98 - √2 × 0.65 =1.73 ; tan βb =cos αt × tan β=cos20.44 °× tan 12.43 °=0.21 ;αtw=αt =20.44 °; với βb góc nghiêng hì̀nh trụ sở̉ + ε β hệ số trùng khớp dọc, cơng thứ́c tính sau: ε β = + Zε= =68 × sin 12.43 ° mπ 2.5 π ε α hệ số trùng khớp ngang, cơng thứ́c tính sau: + ε bw sin β α= [ √ ( + z1 )]cos β =[1.88−3.2 ×(251 + 1001 )]cos12.43 °⇔ ε =1.68 ≥ 1.88−3.2× z ε =1.86 α α =0.77 hệ số kể đến trùng khớp + K H =K Hβ K Hα K Hv hệ số tải trọng tính tiếp xúc, với: - K Hβ=0.936 hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành - K Hα=1.13 hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, với vận tốc vịng v = 1.05 m/s, cấp xác - K Hv=1.01 hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp => Thỏa điều kiện bền tiếp xúc III.3.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn: σ = T K Y Y Y F ε β F1 bw dw mbw dw m F1 = 2T K Fβ K Fα K Fv Y Y Y ε β F1 Trong đó: + T 1=83464.52 mơ men xoắn bánh dẫn, N.mm + m=2.5 mô đun pháp, mm + bw=68 chiều rộng vành răng, mm + dw 1=d1 =64, đường kính vịng lăn bánh dẫn, mm + Yε= + εα = 1.68 =0.6 hệ số kể đến trùng khớp β Y β=1−140 =0.91 hệ số kể đến độ nghiêng + Y F ,Y F hệ số dạng bánh dẫn bánh bị dẫn dựa vào số tương đương hệ số dịch chỉnh, với: - số tương đương: zv= ¿ z¿ ¿ Vậy ¿ không dịch chỉnh nên x = => {Y Y F = 3.90 = 3.60 F + K F=K F β K F α K F v hệ số tải trọng tính uốn, với: - K F β=1.007 hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành tính uốn - K Fα =1.37 hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, với vận tốc vòng v = 1.05 m/s, cấp xác - K F v=1.04 MPa ≤[ σF σ hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp => σ ]=205.71 MPa F2= σF Y F =46.88 × 3.6 =43.27 MPa ≤[σ F ]=185.14 MPa Y F13.9 Vậy thiết kế thỏa mã̃n điều kiện bền uốn Bảng thông số hộp giảm tốc bánh nghiêng cấp Thông số Mô men xoắn T, N.mm Giá trị 83464.52 F =46.88 Tỷ số truyền u Số vòng quay, Bánh dẫn n1 Vòng/phút Bánh bị dẫn n2 Khoảng cách trục aw, mm Modun m, mm Bánh dẫn z1 Số răng, Bánh bị dẫn z1 Góc nghiêng β, độ Bánh dẫn d1 Vòng chia Bánh bị dẫn d2 Bánh dẫn da Đường kính răng, mm Vịng đỉnh Bánh bị dẫn da Bánh dẫn df Vòng đáy Bánh bị dẫn df Chiều rộng vành bw, mm Vận tốc vịng v, m/s Góc ăn khớp αtw, độ 312 78 160 2.5 25 100 12.43 64 256 69 261 58 250 68 1.05 20.44 ... Nmm 2. 727 =30 ×10 × π ? ?31 2 = 83. 464 52 Nm= 834 64. 52 Nmm 618 II × nII =30 ×10 × π × 78 = 32 0.5 135 7 Nm = 32 05 13. 57 Nmm P =30 ×10 ×10 × ct π × nct =30 ×10 × 2. 5 92 =31 7 .33 047 Nm =31 733 0.47 Nmm π ×78 Bảng... suất P (kW) Số vòng quay n (vòng/phút) Tỷ số truyền u Momen xoắn T (N.mm) I II III IV 2. 9 2. 727 2. 618 2. 5 92 1445 31 2 78 78 u uđt =4. 631 5 19164.68 hgt 834 64. 52 =4 32 05 13. 57 u=1 31 733 0.47 Phần II:... III.1 Thơng số có: - Ta có tỷ số truyền truyền bánh trụ bánh nghiêng uhgt =4 - Công suất đầu vào P3=PII =2. 727 kW - Số vòng quay bánh dẫn n1 =nII =31 2 vòng/phút - Số vòng quay bánh bị dẫn n2 =nIII