Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN Tính tốn chọn động Phân phối tỉ số truyền Lập bảng đặc tính truyền CHƯƠNG :THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP CÔN – TRỤ 13 Bộ truyền cấp nhanh – bánh côn thẳng 13 Bộ truyền cấp chậm – bánh trụ thẳng .24 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 35 I Thiết kế trục 35 II Chọn then 45 III Kiểm nghiệm trục then 45 CHƯƠNG 5: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 50 Chọn ổ lăn 50 Chọn nối trục 57 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC 59 CHƯƠNG 7: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học Chi tiết máy đồ án chuyên ngành sinh viên ngành khí nói chung chun ngành Ơ tơ – Máy động lực nói riêng Đồ án cung cấp cho sinh viên kiến thức nguyên lí, kết cấu chi tiết máy quy trình tính tốn, thiết kế chi tiết máy Đồ án bao gồm nội dung thiết kế máy hệ thống dẫn động khí: tính tốn thiết kế chi tiết máy theo tiêu chủ yếu khả làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy; vỏ, khung bệ máy; tính chọn chi tiết tiêu chuẩn; chọn cấp xác, dung sai lắp ghép; trình bày vẽ…Các tiêu chuẩn thiết kế, thuật ngữ ký hiệu sử dụng đồ án tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) Khi thiết kế đồ án Chi tiết máy, tham khảo giáo trình Cơng nghệ chế tạo máy, Khoa học vật liệu, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Dung sai lắp ghép, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí…Ngày với phát triển mạnh cơng nghệ máy tính, cịn có trợ giúp cơng cụ, phần mềm tính tốn thiết kê trình bày vẽ Khi vào thiết kế thực tế, phải sử dụng tài liệu, sổ tay thiết kế kết hợp với kinh nghiệm thiết kế Đối với sinh viên ngành khí nói riêng, đồ án Chi tiết máy giúp cố kiến thức học nguyên lý máy, chi tiết máy…đồng thời hội để sinh viên tiếp cận thực tế với quy trình tính tốn thiết kế chi tiết máy hệ dẫn động Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, đặc biệt thầy hướng dẫn tận tình có nhiều đánh giá, nhận xét q báu trình em thực đồ án Trong q trình tính tốn thiết kế sai sót khó tránh khỏi em mong nhận ý kiến đánh giá nhận xét thầy để đồ án hồn thiện xác SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Số liệu thiết kế: Công suất trục công tác : P = kW Số vịng quay trục cơng tác : n = 85 (vg/ph) Thời gian phục vụ: L = (năm) SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang CHƯƠNG : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN Tính tốn chọn động 1.1 Xác định công suất cần thiết động Công suất cần thiết động điện tính theo cơng thức sau: Trong trường hợp tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có: tình theo công thức sau: Hiệu suất truyền động : Trong đó: hiệu suất tồn hệ thống truyền động hiệu suất cặp ổ lăn: ( cặp ổ lăn) hiệu suất nối trục: hiệu suất cặp bánh trụ che kín: hiệu suất cặp bánh nón thẳng che kín: hiệu suất truyền đai thang: Thay số vào ta được: SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Công suất cần thiết động điện: 1.2 Xác định sơ số vòng quay đồng động Số vịng quay trục cơng tác: nlv = 85 (vg/ph) Tỉ số truyền hệ thống truyền động : ut = uh uđ Trong đó: tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh côn trụ cấp Chọn sơ tỉ số truyền truyền đai thang Chọn Số vòng quay sơ động cơ: Chọn số vòng quay đồng động cơ: ndb = 3000 (vg/ph) 1.3 Chọn động điện Dựa vào bảng P1.3/ trang 237- sách “ Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1” “Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” với kW ; chọn động 4A112M4Y3 có thơng số kỹ thuật sau: Kiểu động Công suất (kW) 4A112M2Y3 7,5 Số vòng quay (v/ph) 2922 cos φ 0,88 Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền hệ thống dẫn động SVTH: Trần Xuân Bách (vg/ph) ta 87,5 2,2 2,0 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Ta chọn tỉ số truyền truyên đai: ud= 3,15 Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh côn trụ cấp: - Phân phối tỉ số truyền hộp giảm tốc: Phương trình độ bền hộp giảm tốc bánh côn – trụ hai cấp, theo (3.15[1]): theo (3.16) (3.17): - Chọn ; ( không đối xứng trục bảng 6.6); Tính ; vị trí bánh ; theo 3.17: - ; - Từ đó: - Tra đồ thị hình 3.21 ta chọn tỉ số truyền cặp bánh côn :  ; Tỉ số truyền cặp bánh trụ thẳng (bộ truyền cấp chậm): SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Tỉ số truyền cuối hộ giảm tốc là: Sai số tỉ số truyền: Lập bảng đặc tính truyền 3.1 Tính tốn cơng suất trục hộp giảm tốc Công suất trục công tác: Công suất trục 3: Công suất trục 2: Công suất trục 1: Công suất độ 3.2 ng cơ: Tính số vịng quay trục Số vòng quay trục động cơ: Số vòng quay trục 1: SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Số vòng quay trục 2: Số vòng quay trục 3: Số vịng quay trục cơng tác: 3.3 Tính moment xoắn trục Moment xoắn trục động cơ: Moment xoắn trục 1của hộp giảm tốc: Moment xoắn trục hộp giảm tốc: Moment xoắn trục hộp giảm tốc: SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Moment xoắn trục công tác: 3.4 Bảng đặc tính Trục Thơng số Cơng suất P, kW Động Trục Trục Trục Trục công tác 5,88 5,59 5,31 5,1 Tỉ số truyền u 3,15 Số vòng quay n, vòng/phút Moment xoắn T, Nmm CHƯƠNG 3,4 3,21 2922 927,62 272,83 85 85 19217,7 57549,9 185868,5 573000 561764,7 :THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Các thông số kỹ thuật để thiết kế truyền đai thang - Công suất truyền: - Tỉ số truyền: - Số vòng quay bánh dẫn: Moment xoắn: kW (v/ph) Nmm Các bước tính tồn thiết kế truyền đai thang 2.1 Chọn đai SVTH: Trần Xuân Bách Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Theo đồ thị 4.1 trang 59 tài liệu “ Tính tốn thiết kế hệ dẫn đơng khí” Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Với cơng suất truyền kW số vịng quay bánh dẫn (vg/ph) ta chọn đai thang loại A với thông số kỹ thuật sau: Ký hiệu A Diện tích tiết diện A(mm2) 81 Kích thước tiết diện mm 11 b h 13 2,8 Đường kính bánh đai nhỏ d1 mm 100-200 Chiều dài giới hạn l mm 560-4000 2.2 Xác định thông số truyền 2.2.1 Chọn đường kính bánh đai nhỏ (bánh dẫn) Đường kính bánh đai nhỏ: Theo tiêu chuẩn ta chọn: 2.2.2 Vận tốc đai Vận tốc đai tính theo cơng thức sau: 2.2.3 Đường kính bánh đai lớn (bánh bị dẫn) Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối đường kính bánh đai lớn là: Theo tiêu chuẩn ta chọn: Tỉ số truyền: Sai lệch so với giá trị chọn trước 2,6% 2.2.4 Khoảng cách trục Khoảng cách trục nhỏ xác định theo công thức sau: SVTH: Trần Xuân Bách 10 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang kd- hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng va đập nhẹ chọn kd=1,1 thay số : Vì QD > QA nên chọn QD để tính tốn cho hai ổ Vì tải trọng thay đổi theo bậc nên ta tính tải trọng tương đương QE: Với ổ đũa ta có m = 10/3 Suy ra: Thay số ta có: Theo cơng thức 11.1 ta có: ,Với n2- số vịng quay trục 1, n2 = 272,83 (vg/ph) LhE – tổng số làm việc tương đương, LhE =KHELh = 1×24000 =24000 Thay vào ta có: (triệu vịng quay) Ta có: Vậy kiểu ổ 7208 chọn đảm bảo khả chịu tải trọng động SVTH: Trần Xuân Bách 60 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang 1.2.3 Kích thước ổ Kí d, D, D1, d1, B, C1, T, r, r1, α, (˚) C, C0, hiệu mm mm mm mm mm mm mm mm mm kN kN 7208 40 80 66,2 59,3 18 16 19,75 2,0 0,8 14,33 42,40 32,70 1.3 Chọn ổ lăn cho trục 1.3.1 Lược đồ chọn ổ trục Các lực tác dụng lên ổ: Tại gối B: ; Tổng phản lực tác dụng lên ổ: Tại gối D: ; Tổng phản lực tác dụng lên ổ: Ta chọn ổ bi cỡ nhẹ có kí hiệu thơng số sau: Kí hiệu: 210 Có: d = 50 mm; C = 27,5 kN; C0 = 20,2 kN; 1.3.2 Kiểm nghiệm khả tải động ổ Theo bảng 11.4 ta có: ; Theo cơng thức 11.3 ta tính tải trọng quy ước theo ổ bị lực tác dụng lớn D: Trong V- hệ số vịng quay, vòng quay V=1 SVTH: Trần Xuân Bách 61 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang kt- hệ số ảnh hưởng nhiệt độ, kt=1 kd- hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng va đập nhẹ chọn kd=1,1 thay số : Vì tải trọng thay đổi theo bậc nên ta tính tải trọng tương đương QE: Với ổ bi ta có m = Suy ra: Thay số ta có: Theo cơng thức 11.1 ta có: ,Với n3- số vịng quay trục 1, n3 = 85 (vg/ph) LhE – tổng số làm việc tương đương, LhE =KHELh = 1×24000 =24000 Thay vào ta có: (triệu vịng quay) Ta có: Vậy kiểu ổ 210 chọn đảm bảo khả chịu tải trọng động 1.3.3 Kích thước ổ Kí hiệu 210 d , mm 50 SVTH: Trần Xuân Bách D, mm 90 b=T,mm 20 r, mm 2,0 62 d, mm 12,7 C, kN 27,5 C0, kN 20,2 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Chọn nối trục Chọn khớp nối vịng đàn hồi loại dễ chế tạo, thay thế, làm việc tin cậy sử dụng rộng rãi Với công thức là: k = 1,5…2 , chọn k = 1,5 với k hệ số chế độ làm việc theo bảng 16.1 có kết Với moment xoắn trục 3: T3 = 573000 Nmm Suy ra: Với Tt = 859,5 Nmm tra bảng 16.10a ta chọn khớp nối có kích thước sau: T, d, D, dm, L, l, d1, D0, Z nmax Nm mm mm mm mm mm mm mm 100 50 210 95 175 110 90 160 285 0 Kích thước vịng đàn hồi: T, Nm 1000 dc, mm 18 d1, mm M12 D2,mm 25 l, mm 80 B, B1, l1, D3, l2, mm mm mm mm mm 70 40 36 40 l1, mm 42 l2, mm 20 l3, mm 36 Kiểm nghiệm độ bền dập vịng đàn hồi theo cơng thức sau: Trong đó: - ứng suất dập cho phép vịng cao su: Vậy nên thỏa mãn điều kiện bền dập Kiểm nghiệm điều kiện bền chốt: Trong đó: - ứng suất uốn cho phép: SVTH: Trần Xuân Bách 63 h, mm Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Vậy điều kiện bền uốn chốt đảm bảo Như chọn khớp nối đàn hồi có thống số chấp nhận SVTH: Trần Xuân Bách 64 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC Thiết kế vỏ hộp chọn bulông 1.1 Chiều dày vỏ hộp Thân hộp: ; chọn δ = mm Nắp hộp: 1.2 - Gân tăng cường Chiều dày: Chiều cao: h < 58 mm Độ dốc: 2˚ 1.3 chọn lấy Đường kính bulơng - Bulơng nền: Chọn d1= 18mm - Bulơng cạnh ổ: - Bulơng ghép bích nắp thân: ; , chọn , Chọn - Vít ghép nắp ổ: - Vít ghép nắp cửa thăm: 1.4 , lấy , lấy Mặt bích ghép nắp thân - Chiều dày bích thân hộp: - Chiều dày bích nắp hộp: , lấy , lấy - Bề rộng bích nắp thân: , lấy 1.5 - Kích thước gối trục Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: SVTH: Trần Xuân Bách 65 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Với , lấy 1.6 - Mặt đế hộp Chiều dày khơng có phần lồi: , lấy - Chiều dày có phần lồi: , lấy , lấy - Bề rộng mặt đế hộp k3 q: 1.7 Khe hở chi tiết - Giữa bánh với thành hộp: - Giữa đỉnh bánh lớn đáy hộp: , lấy - Giữa hai bánh với nhau: 1.8 Bulơng vịng Bulơng vịng dùng để nâng vận chuyển hộp giảm tốc gia công hay lắp ghép Theo bảng 18.3b ta có khối lượng gần hộp giảm tốc là: Với , Theo bảng 18.3a ta có kết kích thước bulơng vịng sau: Ren d1 d M12 54 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l≥ f b c r r1 r2 30 12 30 17 26 10 25 14 1,8 3,5 SVTH: Trần Xuân Bách 66 x Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang 1.9 Chốt định vị 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 18.4a ta có kích thước chốt định vị sau; d = mm; c = 1,2 mm; l = 40 mm 1.10 Cửa thăm Để đổ dầuvào 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 SVTH: Trần Xuân Bách B1 C C1 67 K R Vít Số vít Đồ án mơn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang 150 100 190 140 175 - 120 12 M8×22 1.11 Nút thơng Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí ngồi hộp nên ta dùng nút thơng Kích thước nút thơng chọn theo bảng 18.6 A B M27×2 15 C 30 D 15 E 45 G 36 H 32 I K 1.12 Nút tháo dầu SVTH: Trần Xuân Bách 68 L 10 M N 22 O P 32 Q 18 R 36 S 32 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Nút tháo dầu để tháo dầu bẩn, biến chất để thay dầu Theo bảng 18.7 có kích thước nút tháo dầu sau: d M20×2 b 15 m f L 28 c 2,5 1.13 Chọn que thăm dầu dầu bôi trơn Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu SVTH: Trần Xuân Bách 69 q 17,8 D 30 S 22 D0 25,4 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Để đảm bảo tốt công việc bôi trơn cho truyền hộp giảm tốc với vận tốc vòng từ dến 2,5 m/s ta dùng dầu nhớt nhiệt độ 50˚C có độ nhớt 186 Theo bảng 18.13 ta chọn loại dầu cơng nghiệp 45 có độ nhớt 38-52 Khối lượng riêng (g/cm3) 20˚C 0,886÷0,926 1.14 Ống lót Ống lót dùng để đỡ ổ lăn, tạo thuận tiện lắp ghép điều chỉnh ăn khớp bánh Ống lót có bề dày: δ = 6÷8mm, chọn δ = 8mm, làm gang xám GX15-32 Chiều dày vai δ1 chiều dày bích δ2 δ 1.13.1.Nắp ổ Nắp ổ thường chế tạo gang xám GX15-32, có hai loại nắp kín nắp thủng cho trục xuyên qua SVTH: Trần Xuân Bách 70 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Các kích thước nắp hộp tra theo kích thước gối trục Trục D, mm D2, mm D3, mm D4, mm h, mm d4, mm z 62 75 90 52 10 M8 80 100 125 75 10 M8 90 110 135 85 10 M8 D – Đường kính ngồi ổ; D2 – Đường kính đường tâm qua bulơng ghép nắp ổ D3 – Đường kính ngồi nắp; h – chiều dày nắp 1.13.2.Vòng phớt Vòng phớt dùng nắp thủng có trục xuyên qua, kết cấu kích thước vịng phớt cho sau: Trục d 30 50 d1 31 51,5 d2 29 49 D 43 69 a b 4,3 6,5 S0 12 1.13.3.Vòng chắn dầu Sử dụng vòng chắn dầu quay trục để ngăn dầu bôi trơn tạp chất xâm nhập vào ổ SVTH: Trần Xuân Bách 71 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang - Cácđặc tính kỹ thuật chủ yếu hộp giảm tốc Moment xoắn trục vào: 57549,9 Nmm Moment xoắn trục ra: 573000 Nmm Tốc độ trục vào: 927,62 vg/ph Tỉ số truyền: u = 10,91 Trọng lượng: 300 kg SVTH: Trần Xuân Bách 72 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang CHƯƠNG 7: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP Chọn kiểu lắp ghép - Ổ lăn lắp trục theo hệ thống lỗ, lắp có độ dơi, lắp theo kiểu k6 Lắp bánh răng, bánh đai nối trục theo hệ thống lỗ, mối ghép có độ dơi theo kiểu k6 Lắp ghép trục bánh với ổ bi: H7/k6 Lắp ghép thân bánh với trục: H7/k6 Lắp ghép khớp nối với trục: H7/k6 Lắp ghép vòng chắn mỡ với trục: K7/h6 Lắp ghép nắp ổ vỏ hộp: H7/h6 Mối ghép then: Then cố định trục theo kiểu lắp ghép có độ dơi, thường lắp theo hệ thống lỗ với sai lệch then k6 Dung sai lắp ghép mối ghép then Bộ truyền làm việc với chế độ tải thay đổi, chịu va đập nhẹ nên chọn kiểu lắp then bình thường Sai lệch giới hạn chiều rộng chiều sâu rãnh then Kích thước then b×h 8×7 14×19 16×10 Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Chiều sâu rãnh then Trên trục, t1 Js9 t1 ±0,018 ±0,021 ±0,021 5,5 Trên bạc, t2 Sai lệch giới hạn +0,2 +0,2 +0,2 Sai lệch giới hạn +0,2 +0,2 +0,2 t2 2,8 3,8 4,3 Các kiểu lắp ghép truyền Sai lệch giới hạn chi tiết khác STT Mối ghép chi tiết Trục Vòng ổ với trục SVTH: Trần Xuân Bách Sai lệch giới hạn, μm Kích thước danh nghĩa Kiểu lắp 30 40 50 30k6 40k6 50k6 73 Dung sai Lỗ Trục ES EI es ei TD Td - - +15 +18 +21 +2 +2 +2 - 13 16 19 Đồ án môn học Chi tiết máy GVHD:Hồ Ngọc Thế Quang Vịng ngồi ổ với ống lót hay vỏ hộp 62 80 90 62H7 80H7 90H7 +30 +30 +30 0 - - 30 30 30 - Bánh với trục 25 45 55 25H7/k6 45H7/k6 55H7/k6 +21 +25 +30 0 +15 +18 +21 +2 +2 +2 21 25 30 13 16 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1,2) , Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, nhà xuất Giáo dục Việt Nam – 1999 Cở sở Thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc, nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – Trần Thiên Phúc, nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Đồ án môn học Chi tiết máy – Ngô Văn Quyết, nhà xuất Hải Phòng Dung sai lắp ghép – Ninh Đức Tốn, nhà xuất Giáo dục Việt Nam Vẽ khí – Vũ Tiến Đạt, nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh SVTH: Trần Xuân Bách 74 ... – Máy động lực nói riêng Đồ án cung cấp cho sinh viên kiến thức nguyên lí, kết cấu chi tiết máy quy trình tính tốn, thiết kế chi tiết máy Đồ án bao gồm nội dung thiết kế máy hệ thống dẫn động. .. sai lắp ghép, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí…Ngày với phát triển mạnh cơng nghệ máy tính, cịn có trợ giúp cơng cụ, phần mềm tính tốn thiết kê trình bày vẽ Khi vào thiết kế thực tế, phải sử dụng... tốn thiết kế chi tiết máy hệ dẫn động Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, đặc biệt thầy hướng dẫn tận tình có nhiều đánh giá, nhận xét quý báu trình em thực đồ án Trong q trình tính tốn thiết kế