Đang tải... (xem toàn văn)
Trường ĐHSPKT TP HCM Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH MDPR310423 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Đề số 04 Phương án 07 SVTH GVHD Ngày nhận đề MSSV Chữ ký Ng.
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423 Trường ĐHSPKT TP.HCM Khoa : Cơ khí Chế tạo máy Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Đề số: 04 Phương án: 07 SVTH: MSSV: GVHD: Chữ ký: Ngày nhận đề: Ngày bảo vệ: I ĐỀ BÀI: Động điện nối Khớp Hộp giảm tốc Bộ truyền xích Vít tải A 30 A Hình 1: Sơ đồ động Hình 2: Minh họa vít tải 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 ∆𝑢/𝑢 ≤ 5% Số liệu cho trước: STT Tên gọi Giá trị 35 Năng suất Q (tấn/giờ) Đường kính vít tải D (m) 0.3 Khối lượng riêng vật liệu (tấn/m3) 1.2 Chiều dài vận chuyển L (m) 15 Góc nghiêng vận chuyển (độ) 20 Vật liệu vận chuyển Muối II YÊU CẦU 01 thuyết minh tính tốn (tóm tắt) 01 vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì) 01 vẽ lắp HGT (khổ A0, in) Nộp file mềm (thuyết minh, vẽ) trang Dạy học số III NỘI DUNG THUYẾT MINH Tính tốn cơng suất tốc độ trục công tác Chọn động phân phối tỉ số truyền Tính tốn truyền: Tính tốn truyền ngồi HGT Tính tốn truyền HGT Tính tốn thiết kế trục - then Tính chọn ổ lăn 10 Tính tốn vỏ hộp, xác định kết cấu chi tiết máy, chọn khớp nối chi tiết phụ 11 Lập bảng dung sai lắp ghép IV.TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Tuần Nội dung thực 01 - Giới thiệu môn học 02 - Nhận đề đồ án môn học - Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH 03 04 - Tính tốn cơng suất, tốc độ trục cơng tác - Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 05 06 - Tính tốn truyền ngồi HGT hai truyền sau: Bộ truyền đai Bộ truyền xích - Tính tốn truyền HGT - Tính tốn thiết kế trục vẽ kết cấu trục - then 07-09 - Chọn ổ - Chọn khớp nối 10 - Tính tốn vỏ hộp - Xác định kết cấu chi tiết máy - Chọn chi tiết phụ 11-13 - Lập vẽ 14 - Hoàn thiện thuyết minh ĐAMH 15 - Nộp cho GVHD chấm điểm GVHD PHẦN 1: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CƠNG TÁC Giới thiệu chung vít tải Vít tải máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang.Ngồi 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: - Khơng 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 công 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 qng 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 máy khác Thông số đầu vào: 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 ∆𝑢/𝑢 ≤ 5% Số liệu cho trước: Đề số: 04 Phương án: 07 STT Tên gọi Giá trị 35 Năng suất Q (tấn/giờ) Đường kính vít tải D (m) 0.3 Khối lượng riêng vật liệu (tấn/m3) 1.2 Chiều dài vận chuyển L (m) 15 Góc nghiêng vận chuyển (độ) 20 Vật liệu vận chuyển Muối Tính tốn: a Tốc độ quay vít tải: Ta có suất vít tải: Q= 60 Trong đó: πD S.n ρ .c (tấn/h) S: bước vít, S=K.D D(m): đường kính vít tải K: hệ số phụ thuộc vào bước vít trục vít, điều kiện thường K=1 n(vịng/phút): số vịng quay trục cơng tác ρ : khối lượng riêng vật liệu : hệ số điền đầy C: hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng () vít tải Từ đó: => số vịng quay (vịng/ phút) trục công tác là: n= 4Q 60 π D S ρ c - Khối lượng riêng Muối là: ρ =1,2 (tấn/m3) - Hệ số điền đầy vật liệu nặng, mài mòn (Muối, xi măng, ): =0,25 - Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng vít tải (=20° ¿: c=0,65 Thay vào công thức ta được: n = 4.35 =141,07 (vòng/phút) 60 π 0,3 0,3 1,2.0,25 0,65 b Cơng suất vít tải: Ta có cơng suất vít tải tính theo cơng thức: P= Q ¿ 367 + H) = Q L ¿ 367 + sin ()) (kW) Trong đó: Q(tấn/h): Năng suất vít tải L(m): Chiều dài vít tải : Hệ số cản chuyển động vật liệu (Muối): = 2,5 35.15 => P= 367 ¿)= 4,06 (kW) c Thông số đầu ra: 1.Cơng suất trục vít tải là: Plv =4,06 (kW) 2.Số vịng quay n trục vít tải là: nlv = 141,07 (vòng/phút) PHẦN 2: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Số liệu thiết kế: -Công suất trục vít tải là: Plv =4,06 (kW) -Số vịng quay trục vít tải là: nlv = 141,07 (vịng/phút) 1) Chọn động cơ: Cơng suất cần thiết trục động điện xác định theo công thức: Pct =Plv /¿η Trong : Pct : Cơng Plv : Công suất cần thiết trục động suất tính tốn trục máy cơng tác η : Hiệu suất truyền động Theo công3 thức: η = η x η ol ηbr ηnt = 0,88 Trong đó: = 0,93 - Hiệu suất truyền xích η ol = 0,99 - Hiệu suất cặp ổ lăn ηbr = 0,98 - Hiệu suất cặp bánh hộp giảm tốc ηnt = - Hiệu suất khớp nối trục 4,06 => Pct =Plv /¿η = 0,88 = 4,61 (kW) Xác định số vòng quay sơ trục động dựa theo công thức (2.18) trang 21 [1]: n sb=nlv u sb Hệ thống truyền động khí có truyền động xích hộp giảm tốc cấp, theo bảng 2.4 trang 21[1], ta chọn u x =¿ uh =5 Tỉ số truyền chung sơ bộ: u sb=uđ uh =2.5=10 Số vòng quay sơ bộ: n sb=nlv u sb=141,07.10 = 1410,7 (vòng/phút) ηx Chọn động điện thõa mãn điều kiện: { Pđc ≥ Pct =4,61(kW ) vòng nđc ≅ nsb ≅1410,7 phút ( ) đồng thời phải có momen mở máy thõa mãn điều kiện: T mm / T ≤ T k /T đn Dựa vào bảng thông số động ABB M2QA: Kiểu động 132S4A Công suất (kW) 5,5 Số vòng quay (vòng/phút) 1425 Hiệu suất η % 84,7 Cos φ 0,84 Khối lượng (kg) 60 Hãng sản xuất ABB 2) Phân phối tỉ số truyền: Tỉ số truyền hệ dẫn động: u =n đc /nlv = 1425/141,07 = 10,10 Trong đó: n đc: số vịng quay trục động chọn (vòng/phút) nlv : số vòng quay trục làm việc (vòng/phút) Phân phối tỉ số truyền cho truyền: Theo bảng 2.4 [1, trang 21], chọn uh= 3,5 => u= uh ux u x =u/uh = 10,1/3,5 = 2,88 Kiểm tra sai số cho phép tỉ số truyền tính tốn: ut =¿ u x uh =3,5.2,88 = 10.08 ∆ u= |10,1−10,08|.100 % 10,1 (Thõa mãn điều kiện sai số cho phép) Công suất trục: - Công suất trục 2: P2=Plv / (η ol 4,41(kW) ηx ¿ =0,2% < % = 4,06 /(0,93.0,99) = Công suất trục 1: P1=P2/ (η ol ηbr ¿ = 4,41/ (0,99.0,98) = 4,54 (kW) - Công suất trục động cơ: Pm=P 1/ (η kn ηol ) =4,54/(1.0,99) = 4,58 (kW) Số vòng quay trục: - Số vòng quay qua trục 1: n1 = n đc /ukn =1425/1 = 1425 (vòng/phút) - - Số vòng quay qua trục 2: n2 =n1/ ubr = 1425/ 3,5 = 407,14 (vòng/phút) - Số vòng quay qua trục 3: n3 = n2/u x = 407,14/2,88= 141,36 (vòng/phút) Moment xoắn trục: - Moment xoắn trục động cơ: T đc= 9,55.106 P đc/n đc= 9,55.106 4,58/1425=30694 (N.mm) - Moment xoắn trục 1: T 1= 9,55.106 P 1/n1 = 9,55.106 4,54/1425=30425 (N.mm) - Moment xoắn trục 2: 9,55.106 P 2/n2= 9,55.106.4,41/407,14 = 103442 (N.mm) T 2= Moment xoắn trục làm việc: 9,55.106 P lv/nlv = 9,55.106.4,06/141,36 = 274285 (N.mm) T lv= 3) Bảng thông số: Trục Thông số Công suất P (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n (vòng/phút) Moment xoắn T (N.mm) Động Trục Trục Trục công tác (làm việc) 4,58 4,54 4,41 4,06 3,5 2,88 1425 1425 407,14 141,36 30694 30425 103442 274285 PHẦN 3: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI BỘ TRUYỀN XÍCH Thơng số đầu vào: Cơng suất P2= 4,41 (kW) Tốc độ quay đĩa xích dẫn n2 = 407,14 (vịng/phút) Tỉ số u x= 2,88 1.Chọn số đĩa xích Số z 1của đĩa xích nhỏ chọn theo cơng thức: Z1 =29 – 2u=29 – 2,88 = 23,24 => chọn Z1 = 25 Số đĩa xích lớn Z2 =u Z1 = 2,88.25= 72 => chọn Z2 =73 ( chọn Z1 , Z 2là số lẽ để xích mịn Tỉ số truyền tính theo số ut = Z2 / Z 1=73/25 = 2,92 Kiểm tra tỉ số truyền truyền xích: ∆ u= |2,92−2,88|.100 % 2,88 =¿ 1,4% Tra bảng ta có: k o=¿ – đường nối tâm đĩa xích < 60° (30° ) k a=¿ – khoảng cách trục a= (30….50)p k đc=¿ – vị trí trục điều chỉnh đĩa xích k bt =¿ 1,3 – môi trường làm việc không bụi bôi trơn định kỳ k đ =¿ – tải trọng không đổi k c =¿ 1,25- làm việc ca k z: Z 25 Hệ số răng, k z= Z01 = 25 =1 + Z 01: số đĩa xích nhỏ thực nghiệm + Z1: số đĩa xích nhỏ k n: n 600 Hệ số vòng quay, k n= n01 = 407,14 =1,47 +n01: số vịng quay đĩa xích nhỏ thực nghiệm (tra bảng 5.5) +n1: số vòng quay đĩa xích nhỏ Pt = P.k.k z k n=4,41 1,625 1,47=10,53 < [P] Với n01= 600 (v/p) [P] >10,53 Tra bảng 4.5 chọn [P]=11.4 (kW) với bước xích p = 19,05 (mm) Đường kính đĩa xích bị dẫn sơ bộ: d 2=19,05/sin(180° /73)=442,8 (mm) Trong điều kiện ta chọn bước xích p=19,05 (mm) Khoảng cách trục số mắt xích Khoảng cách trục a thõa mãn điều kiện: a ≤ a≤ a max Khi thiết kế thường sơ chọn khoảng cách trục: a=40p=40.19,05=762(mm) Từ ta xác định số mắt xích X: 2 a ( z + z 2) ( z 2−z 1) p 2.762 ( 73+25 ) (73−25 ) 19,05 + + X= p + + = 19,05 =131 2 π 762 4π a Chọn X c=132 Tính lại khoảng cách trục a theo số mắt xích chẵn a= 0,25p (X-0,5( √ z 1+ z2 )+ ( X −0,5 ( z 2+ z1 ) ) 2−2 =0,25.19,05 (132-0,5(25+73)+ √ ( ) Xc z 2−z ¿ π ( 132−0,5 ( 73+25 ) ) −2 ( ) 73−25 ¿¿ π =776.95 Để xích khơng chịu lực căng lớn, khoảng cách trục a tính phải bỏ bớt lượng ∆ a = (0,002… 0,004)a =(1,5539… 3,1078) (mm) 4.Kiểm tra số lần va đập xích i lề xích giây Theo công thức (5.14) trang 85 z n i= 151 x1 ≤[i] Trong đó: [i]: số lần va đập cho phép (1/s) 25.407,14 i= 15.132 =5,14 < [i] (35) => Thõa mãn số lần va đập cho phép 5.Kiểm tra xích độ bền Để đảm bảo cho xích khơng bị phá hỏng q tải cần tiến hành kiểm nghiệm tải theo hệ số an toàn ct 5.15: Q S= K d F t + F o + F v Trong đó: Q: tải trọng phá hỏng (N) – Q=31.8 (kN) – tra bảng 5.2 xích lăn K d : hệ số tải trọng động - K d =1,2 – chế độ làm việc trung bình F t: lực vịng tính theo cơng thức v= v1= F v: F t= n Z Pc 407,14.25 19,05 = =3,23 60000 60000 1000 P2 1000.4,41 = 3,23 =1365,32 v (N) (m/s) lực căng lực ly tâm sinh (N)- F v=q V 2=1,9 3,232=19,82 (N) q=1,9 (kg)-tra bảng 5.2 v=3,23 (m/s) F o: lực căng trọng lượng nhánh xích bị dẫn, lực căng ban đầu; F o=9,8k f q.a = 9,8.4.1,9.776,95.10−3=57,86 (N) a=776,95 (m) – khoảng cách trục q= 1,9 (kg) – khối lượng 1m xích k f =4 – hệ số phụ thuộc độ võng nhánh xích ([s] = 10,3 19,82 6.Các thơng số đĩa xích Đường kính vịng chia đĩa xích: d 1= p 19,05 π π sin ( ) = sin ( ) =152 z1 25 p (mm) 19,05 d 2= π π sin ( ) = sin ( ) =442,8 z2 73 (mm) Đường kính vịng đỉnh răng: d a 1= p[0,5+cotg( π / z ¿ ]= 19,05.[0,5+cotg( π /25 ¿]=160,32(mm) d a 2= p[0,5+cotg( π / z ¿ ]= 19,05.[0,5+cotg( π /73 ¿]=451,91(mm) Đường kính vịng chân răng: d f 1=d 1-2r=152-2.6,03=139,94 (mm) d f 2=d 2-2r=442,8-2.6,03=430,74 (mm) Với r =0,502d 1+0,05=0,502.11,91+0,05=6,03(mm) d 1= 11,91 (tra bảng 5.2) 7.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc Ứng suất tiếp σ H =0,47√ k r ( F t K đ + F vđ ) E /( A K d )≤ [σ H ] Trong đó: Với Z1=25, k r=0,42 E=2,1.105 (Mpa) – Modun đàn hồi (thép) F t=1365,32(N)- Lực vòng K d : Hệ số phân bố không tải trọng cho dãy xích, K d = 1(xích 1dãy) K đ : Hệ số phân bố tải trọng động, K đ =1 F vđ : Lực va đập m dãy xích (N), F vđ =13.10−7 n1 p3.m=13.10−7 407,14.1=3,66 (N) A: diện tích chiếu lề (m m2 ¿, A=106 (m m2 ¿ – tra bảng (5.12) [σ H ]: Ứng suất tiếp cho phép, [σ H ]=600 (Mpa) – tra bảng 5.11 =>σ H =0,47√ k r ( F t K đ + F vđ ) E /(A K d ) =0,47√ 0,42 (1365,32.1+3,66 ) 2,1 105 /(106.1)=¿501,62 (Mpa)≤ [σ H ]=600(Mpa) 8.Xác định lực tác dụng lên trục Lực tác dụng lên trục: Theo công thức (5.20), F r= K x F t Trong đó: K x: Hệ số kể đến trọng lượng xích, K x=1,15 – truyền nằm nghiêng góc