Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD TS Lê Cung SVTH Nguyễn Đình Nguyên Lớp 08C1C Trang 1 PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 Chọn công suất động cơ điện a[.]
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Chọn cơng suất động điện a- Tính tốn cơng suất cần thiết động điện: Cơng suất động Nđc lấy theo dãy số tiêu chuẩn quy định cho loại động Để tính Nđc ta xác định số công suất sau: Công suất băng tải: N= Pv 2200 0.90 = = 1.98 kW 1000 1000 Trong đó: P: Lực kéo băng tải V: Vận tốc băng tải Công suất truyền động chung cho hệ thống: = đ br2 ôl4 kn Với: - đ = 0.96 hiệu suất truyền đai - br = 0.98 hiệu suất truyền bánh trụ (2 cặp) - ôl = 0.99 hiệu suất cặp ổ lăn (4 cặp) - kn = hiệu suất khớp nối = đ br2 ôl4 kn = 0,96.0,98 2.0,99 4.1 = 0,87 kW Vậy công suất cần thiết động điện là: N ct = N = 1,98 = 2,28 kW 0,9 b- Chọn công suất động điện (Nđc): Nguyên tắc: Động điện cần chọn cho lợi dụng tồn cơng suất động Khi làm việc phải thỏa mãn ba điều kiện: - Động khơng phát nóng nhiệt độ cho phép - Có khả tải thời gian ngắn - Có momen mở máy đủ lớn để thắng momen cản ban đầu phụ tải khởi động Thường chọn động theo điều kiện nhiệt độ, kiểm tra điều kiện tải momen mở máy Gọi: Nđc công suất định mức hay công suất danh nghĩa động điện Tra bảng trang 320-336 sách TKCTM, chọn động điện có cơng suất định mức Nđc lớn hay công suất cần thiết Nct nên bảng 2P trang 322 sách SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung TKCTM ta chọn động điện che kín có quạt gió loại AO2(A0Л2) có cơng suất động Nđc = 3.0 kW Kiểm tra điều kiện mở máy: Momen mở máy Mm động điện phải lớn momen cản ban đầu phụ tải (Momen cản ban đầu phụ tải cho đồ thị thay đổi tải trọng theo thời gian t, với Mmm = 1.4M) M m M mm = 1.4 Ta có: M đm M Với: Mm M = 1.7 mm = 1.4 M đm M Thỏa mãn điều kiện Chọn số vòng quay động Tra bảng trang 320-336[1] loại động che kín có quạt gió loại A02(A0Л2), có cơng suất định mức 3.0 kW với số vòng quay gồm 2880 vg/ph; 1430 vg/ph; 960 vg/ph; 720 vg/ph Nếu chọn số vòng quay nđc lớn kích thước khn khổ, trọng lượng, giá thành động giảm (vì số đơi cực giảm), hiệu suất hệ số công suất (cosφ) tăng Vì vậy, người sử dụng mong muốn dùng động có số vịng quay cao Nhưng chọn số vịng quay nđc lớn u cầu giảm tốc nhiều (Tỷ số truyền động chung ichung HGT lớn) nên kích thước, giá thành truyền tăng lên Do đó, từ điều kiện ta chọn động điện kí hiệu A02(A0Л2) 32-4 có: Cơng suất động Nđc= 3,0 kW Số vịng quay động nđc = 1430 (vg/ph) Hiệu suất động ηđc = 83,5% Khối lượng động m = 39 (kg) Động giá thành không đắt tỷ số truyền động chung phân phối hợp lý cho truyền hệ thống dẫn động CHƯƠNG 2: PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Phân phối tỷ số truyền chung a- Tỷ số truyền động chung hệ thống Ta có: ichung = nđc nlv Trong đó: nđc Số vịng quay động nlv Số vòng quay tang Mà: nlv = 60.1000.v (vg / ph) D Với : D = 280(mm) Đường kính tang v = 0,90(m/s) Vận tốc băng tải SVTH: Nguyễn Đình Ngun_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MƠN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Vậy: nlv = 60.1000.0,9 61(vg / ph) 3,14.280 ichung = nđc 1430 = = 23,44(vg / ph) nlv 61 GVHD: TS Lê Cung Mặt khác: ichung = ingoài ihộp Với ingoài : Tỷ số truyền truyền HGT (ingoài = iđai) ihộp : Tỷ số truyền truyền HGT Ta lại có: ihộp = in ic Với in : Tỷ số truyền cặp bánh trụ thẳng cấp nhanh ic : Tỷ số truyền cặp bánh trụ thẳng cấp chậm b- Nguyên tắc phân phối tỷ số truyền Việc phân phối ichung cho truyền HGT dựa nguyên tắc sau: - Bảo đảm khuôn khổ trọng lượng HGT nhỏ - Bảo đảm điều kiện bôi trơn tốt Để bôi trơn truyền bên HGT, dùng phương pháp bôi trơn ngâm dầu: Các bánh bị dẫn cấp nhanh cấp chậm ngâm dầu chứa HGT c- Phân phối tỷ số truyền Ta chọn trước ingoài = iđai = ihop = ichung ingoài = 23,44 = 11,72 Để tạo điều kiện bôi trơn phận truyền bánh hộp giảm tốc phương pháp ngâm dầu nhau, ta lấy: in = ic = ihop = 11,72 = 3,42 Tính số vịng quay cơng suất trục a Số vòng quay trục Trục động cơ: nđc = 1430 (vg/ph) Trục I (trục vào): n1 = nđc 1430 = = 715 (vg/ph) iđai Trục II (trục trung gian): n2 = n1 715 = = 209,06 (vg/ph) in 3,42 Trục III (trục ra): n3 = n2 209,06 = = 61,13 (vg/ph) ic 3,42 b Công suất đầu vào trục Trục động cơ: Nđc= 3,0 kW Trục I: N1=Nđc.ηI = Nđc ηđ = 3.0,96 = 2,88 (kW) Trục II: N2 = N1 ηbr ηôl = 2,88.0,97.0,99=2,77 (kW) Trục III: N3 = N2 ηbr ηôl = 2,77 0,97.0,99 = 2,66 (kW) SVTH: Nguyễn Đình Ngun_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MƠN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung c Momen xoắn trục Trục động cơ: Mx = 9,55.106 N đc = 9,55.106 = 20034,97 (N.mm) 1430 nđc Trục I: Mx1 = 9,55.106 N1 2,88 = 9,55.106 = 38467,13 (N.mm) n1 715 Trục II: Mx = 9,55.106 N2 2,77 = 9,55.106 = 126535,44 (N.mm) n2 209,06 Trục III: Mx = 9,55.106 N3 2,66 = 9,55.106 = 415557,01 (N.mm) 61,13 n3 Bảng hệ thống số liệu tính Trục Thông số i n (vg/ph) N (kW) Động I iđai=2 1430 SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C 715 2,88 II III in = ic = 3,42 209,06 61,13 2,77 2,66 Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT Chọn loại đai Ta chọn loại đai vải cao su Vì loại có sức bền tính đàn hồi cao, bị ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm Đường kính bánh đai a Đường kính bánh đai nhỏ: Áp dụng công thức: D1 = (1100 1300)3 N1 = (1100 1300)3 = 140,82 166,42 (mm) n1 1430 Chọn D1 theo tiêu chuẩn theo bảng 5-1 trang 85 sách TKCTM D1 = 160(mm) Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện D1n1 3,14.1430.160 v= = = 11,97 (m/s) 60.1000 60.1000 v vmax = (25 30) (m/s) b Đường kính bánh đai lớn: Lấy ξ = 0.01 n 572 (1 − 0,01).160 = 316,8(mm) Áp dụng công thức: D2 = D1 (1 − ) = n2 188,34 Chọn D2 theo tiêu chuẩn theo bảng 5-1 trang 85 sách TKCTM D2 = 280 (mm) Số vòng quay thực n2 phút bánh bị dẫn: n2' = (1 − ) D1 160 n1 = (1 − 0,01).1430 = 808,97 (vg/ph) D2 280 Sai số số vòng quay so với yêu cầu n = n2' − n2 808,97 − 715 = = 13,14% 5% n2 715 Do n2' chênh lệch nhiều so với n2 nên ta phải chọn lại D2 Ta chọn D2 = 305 (mm) Tính lại số vòng quay thực n2 phút bánh bị dẫn: D 160 n2' = (1 − ) n1 = (1 − 0,01).1430 = 742,66 (vg/ph) D2 305 Sai số số vòng quay so với yêu cầu: n = n2' − n2 742,66 − 715 = = 3,87% n2 715 Sai số ∆n nằm phạm vi cho phép (3-5%) SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung Khảng cách trục A chiều dài đai L a Khoảng cách trục A: Chiều dài tối thiểu Lmin đai Lấy umax=4 Lmin = v u max = 11,97 = 2,9925 (m) = 2992,5(mm) Chọn Lmin=3000 (mm) Tính khoảng cách trục đai A Áp dụng CT 5-2, T83-TKCTM A= A= L − ( D2 + D1 ) + 2 L − ( D2 + D1 )2 − 8( D2 − D1 ) 2.3000 − 3,14(305 + 160) + 2.3000 − 3,14(305 + 160)2 − 8(305 − 160) 1133 (mm) Chọn A=1133(mm) Kiểm nghiệm điều kiện 5-10,Tr86-TKCTM A 2(D1 + D2 ) 1133 2(160 + 305) = 930 =>Thỏa mãn điều kiện => Chọn A = 1133 (mm) Tùy theo cách nối đai, thêm vào chiều dài đai tìm khoảng 100 400(mm) Kiểm nghiệm góc ơm bánh nhỏ Góc ôm α1 bánh nhỏ tính theo CT (5-53), Tr83 – TKCTM 1 = 180 − D2 − D1 305 − 160 57 = 180 − 57 173 A 1133 Ta thấy α1 = 1730 >1500 => thỏa mãn điều kiện Định tiết diện đai Chiều dày đai δ chọn theo tỷ số ( bảng 5-2,Tr 83 – TKCTM, D1 40 đai vải cao su) Vậy: D1 160 = = (mm) 40 40 Theo bảng 5-3, Tr 87–TKCTM, chọn đai vải cao su loại A có chiều dày δ =3(mm) Lấy ứng suất căng ban đầu σo = 1,8(N/mm), theo trị số: D1 160 = = 53,3 Tra bảng (5-5), tr 89 – TKCTM, ta có [σP]o = 2,3(N/mm2) Tra bảng (5-6), (5-7), (5-8), (5-9), tr 89 – 91, TKCTM ta có hệ số sau: Ct = 0.8 Cv = 0.98 Cα = Cb = SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung Tính chiều rộng b đai theo cơng thức (5-13), tr 86 – TKCTM b 1000 N 1000.3 = = 46,33 (mm) v [ P ]o Ct C C v Cb 11,97.3.2,3.0,8.1.0,98.1 Tra bảng (5-4), tr91 – TKCTM ta chọn chiều rộng đai b = 50(mm) Định chiều rộng B bánh đai Tra bảng (5-10), tr 91 – TKCTM, ta chọn B = 60(mm) Tính lực căng lực tác dụng lên trục Lực căng So tính theo cơng thức: So = σoδb = 1,8.3.50 = 270 (N) Lực tác dụng lên trục: 180 R = 3S o sin = 3.270 sin = 810 (N) 2 II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM Chọn vật liệu chế tạo bánh Bánh nhỏ: - thép 45 thường hóa(C45) - σbk3 = 600 (N/mm2) - σch3 = 300 (N/mm2) - HB = 220 - Phơi rèn, giả sử đường kính < 100(mm) Bánh lớn: - thép 35 thường hóa(C35) - σbk4 = 500 (N/mm2) - σch4 = 260 (N/mm2) - HB = 190 - Phơi rèn, giả sử đường kính 100 300(mm) Định ứng suất cho phép a Ứng suất tiếp xúc cho phép + Số chu kì tương đương: N tđ Mi = 60u M max ni Ti CT (3-4), tr 42 – TKCTM Trong đó: u – Số lần ăn khớp bánh bánh quay vòng Mi, ni, Ti – momen xoắn, số vòng quay phút tổng số bánh làm việc chế độ i Mmax – momen xoắn lớn tác dụng lên bánh - Bánh lớn: => N tđ = 60.1.61,13.5,5.310.16.(13.4 + 0,6 3.4) = 486,68.10 N = 10 (bảng 3-9) - Bánh nhỏ: N tđ = ic N tđ = 3,42.486,68.10 = 1664,45.10 N = 10 Do đó, hệ số chu kỳ ứng suất bánh là: k N' = SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung + Ứng suất tiếp xúc cho phép: tx = Notx k Nt (CT 3-1, T38-TKCTM) Trong đó: [σ]tx - Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ]Notx - Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh làm việc lâu dài Tra bảng 3-9, T43- TKCTM ta có [σ]Notx = 2,6HB - Bánh lớn: tx4 = Notx k Nt = 2,6 HB4 k Nt = 2,6.190.1 = 494 (N/mm2) - Bánh nhỏ: tx3 = Notx k Nt = 2,6 HB3 k Nt = 2,6.220.1 = 572 (N/mm2) Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]tx = 494 (N/mm2) b Ứng suất uốn cho phép + Số chu kì tương đương: N tđ Mi = 60u M max m ni Ti Trong đó: m – bậc đường cong mỏi uốn, lấy m ≈ u – Số lần ăn khớp bánh bánh quay vòng Mi, ni, Ti – momen xoắn, số vòng quay phút tổng số bánh làm việc chế độ i Mmax – momen xoắn lớn tác dụng lên bánh - Bánh lớn: N tđ = 60.1.61,13.5,5.310.16.(16.4 + 0,6 6.4) = 418,9.10 N 5.10 (bảng 3-9) - Bánh nhỏ: N tđ = ic N tđ = 3.42.418,9.10 = 1432,65.10 N 5.10 Do đó, hệ số chu kỳ ứng suất bánh là: k N" = + Ứng suất uốn cho phép: Do làm việc chiều chịu ứng suất thay đổi mạch động nên ta áp dụng công thức: k '' (1,4 1,6). −1 k N'' [ ]u = o N = (CT 3-5, T44 – TKCTM) n.K Trong đó: n.K σo σ-1 – Giới hạn mỏi uốn chu kì mạch động chu kì đối xứng Lấy σ-1 = 0,4 σbk '' k N - Hệ số chu kỳ ứng suất n - Hệ số an toàn Lấy n = 1,5 Kσ – Hệ số tập trung ứng suất chân Lấy Kσ = 1,8 Giới hạn mỏi uốn thép 45 là: σ-1 = 0,45.σ*bk3 = 0,45.600 = 270 (N/mm2) Giới hạn mỏi uốn thép 35 là: σ-1 = 0,45.σ*bk4 = 0,45.500 = 225 (N/mm2) SVTH: Nguyễn Đình Ngun_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MƠN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung - Bánh nhỏ: [ ]u = 1,5. −1 k N" 1,5.270.1 = = 150 (N/mm2) nK 1,5.1,8 - Bánh lớn: [ ]u = 1,5. −1 k N" 1,5.225.1 = = 125 (N/mm2) nK 1,5.1,8 Sơ chọn hệ số tải trọng K Chọn K = 1,3 Chọn hệ số chiều rộng bánh ψA = 0,4 Tính khoảng cách trục A 1,05.106 KN A (i + 1)3 [ ]tx i A n2 Trong đó: (CT 3-9, tr 45-TKCTM) i – Tỷ số truyền i = ic = 3,42 [σ]tx - Ứng suất tiếp xúc cho phép n2 – Số vòng quay phút bánh bị dẫn N – Công suất truyền 1,05.10 1,3.2,77 A (3,42 + 1)3 = 170 (mm) 494.3,42 0,4.61,13 Lấy A = 170 (mm) Vận tốc vịng v bánh cấp xác chế tạo bánh + Vận tốc vòng bánh trụ: (CT 3-17, T46 – TKCTM) 2An1 2.3,14.170.209,06 v= = = 0,84 (m/s) 60.1000(i + 1) 60.1000(3,42 + 1) Với vận tốc theo bảng 3-11, T46 – TKCTM ta chọn cấp xác chế tạo bánh cấp Định xác hệ số tải trọng K + Chiều rộng bánh b = ψA.A = 0,4.170 = 68 (mm) Lấy b = 68(mm) + Đường kính vịng lăn bánh nhỏ: d1 = Do D = A 2.170 = = 76,92 (mm) i + 3,42 + b 68 = = 0,884 d1 76,92 Với ψD = 0,884 tra bảng 3-12, T47 – TKCTM ta được: Ktt bảng = 1,071 + Hệ số tập trung tải trọng thực tế K tt = K tt bang + = 1,071 + = 1,0355 SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung + Hệ số tải trọng K: K = Ktt.Kđ (CT 3-19, T47 – TKCTM) Trong đó: Kđ Hệ số tải trọng động, tra bảng 3-13, T48–TKCTM ta có Kđ=1,1 K = K tt K đ = 1,0355.1,1 = 1,14 Ta thấy K = 1,14 khác xa so với K=1,3 5% nên ta phải tính lại khoảng cách trục A theo CT 3-21, T49 – TKCTM A = Asobo K 1,14 = 1703 163 (mm) K sobo 1,3 Vậy lấy xác khoảng cách trục A=163(mm) Xác định modun, số chiều rộng bánh + Modun pháp: mn = m = (0,01 0,02) A = (0,01 0,02).163 = 1,63 3,26 Tra bảng 3-1, T34 – TKCTM ta lấy m = + Số bánh nhỏ: Z1 = 2A 2.163 = 37 (răng) m(i + 1) 2(3,42 + 1) Lấy Z1 = 37 (răng) + Số bánh lớn: Z = iZ1 = 3,42.37 126 (răng) Lấy Z2 = 126 (răng) + Chiều rộng bánh răng: b = A A = 0,4.163 = 65,2 (mm) Chọn b = 65(mm) Chọn chiều rộng b bánh nhỏ lớn bánh lớn khoảng 10mm Kiểm nghiệm sức bền uốn + Tra bảng 3-18, T52 – TKCTM ta có: - Hệ số dạng bánh bánh nhỏ: y3 = 0,476 - Hệ số dạng bánh bánh lớn: y4 = 0,517 + Sức bền uốn bánh răng: 19,1.10 KN u = [ ]u ym Znb Với: (CT 3-33, T51 – TKCTM) m – Môđun pháp bánh thẳng y,z,n – Hệ số dạng răng, số số vịng quay phút bánh tính N – Công suất truyền K,b – Hệ số tải trọng, chiều rộng bánh [σ] - Ứng suất sinh chân [σ]u - Ứng suất uốn cho phép SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: 10 ... truyền hệ thống dẫn động CHƯƠNG 2: PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Phân phối tỷ số truyền chung a- Tỷ số truyền động chung hệ thống Ta có: ichung = nđc nlv Trong đó: nđc Số vịng quay động nlv Số vòng quay tang...ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung TKCTM ta chọn động điện che kín có quạt gió loại AO2(A0Л2) có cơng suất động Nđc = 3.0 kW Kiểm tra điều kiện mở máy: Momen mở máy Mm động. .. SVTH: Nguyễn Đình Nguyên_Lớp 08C1C Trang: 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS Lê Cung PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TRỤC Chọn vật liệu Vật liệu làm trục thép 45 thường