Thiết kế hệ dẫn động cơ khí bằng CAD

Thiết kế hệ dẫn động cơ khí bằng CAD

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Lời nói đầu Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá. Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất. Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới. Qua đồ án này chúng em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp chúng em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Nguyên Lý Máy – Chi Tiết Máy và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Nguyên Lý Máy – Chi Tiết Máy trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Thái Nguyên và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo: NGUYỄN HOÀNG NGHỊ , HOÀNG TIẾN ĐẠT . Ngày 21 tháng 02 năm 2014 Sinh viên: Đào Văn Ngân, Đào Xuân Nam Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I- Chọn loại động cơ điện: 1- Chọn kiểu, loại động cơ: Ta chọn loại động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc (roto ngắn mạch).Vì nó có những ưu điểm sau: • Kết cấu đơn giản,dễ bảo quản, làm việc tin cậy. • Có thể mắc trực tiếp vào lưới điện 3 pha không cần biến đổi dòng điện. • Giá thành tương đối hạ. Nhưng nó có nhược điểm là: • Hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ 3 pha đồng bộ). • Không điều chỉnh được vận tốc. Nhưng nhờ có những ưu điểm cơ bản, ta chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc (ngắn mạch). Nó phù hơp để dẫn động các thiết bị vận chuyển, băng tải, xích tải… 2- Chọn công suất động Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lơn hơn trị số cho phép. Để đảm bảo điều kiện đó cần thỏa mãn yêu cầu sau: dc dc dm dt P P ≥ Trong đó: dc dm P - công suất định mức của động cơ dc dt P - công suất đẳng trị trên trục động cơ. Vì tải trọng không đổi nên: dc dt P ≥ dc lv P Với dc lv P -công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ: ct dc lv lv P P Σ = η ct lv P -công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác . 3 . 1200.0,9 4,5( ). 10 1000 ct t lv F v P Kw = = = Trong đó: t F - lực vòng trên trục công tác (N) V –vận tốc vòng của xích tải (m/s) Σ η : Là hiệu suất truyền động Σ η = 2 kn η . 4 ol η . 2 br η Trong đó: kn η -hiệu suất khớp nối ol η - hiệu suất một cặp ổ lăn br η - hiệu suất bộ truyền bánh răng. Tra bảng 2.3 [1], ta được kn η = 1; ol η = 0,99; br η = 0,97 Ta có Σ η = 1 2 .0,99 4 .0,97 2 = 0,9 Ta có công suất của động cơ là : 6,12 6,8( ) 0,9 dc lv P Kw= = 3- Xác định số vòng quay trên trục động cơ: Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) được xác định theo công thức: 60. db f n p = Trong đó: f - tần số của dòng điện xoay chiều (Hz), (f=50Hz) P - số đôi cực từ,p=1,2,3,4,5,6 Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị là 3000, 1500, 1000, 750, 600 và 500(v/ph). Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thước khuôn khổ và giá thành của động cơ càng tăng (vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của toàn hệ thống tăng, dẫn tới kích và giá thành của các bộ truyền tăng lên. Do vậy, trong các hệ dẫn động cơ khí nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc biệt thì dùng động cơ có số vòng quay đồng bộ la 1500 hoặc 1000(v/ph) (tương ứng số vòng quay có kể đến sự trượt 3% là 1450 và 970(v/ph). • Xác định số vòng quay đồng bộ: + Tính số vòng quay của trục công tác ct n = 3 60.10 . . V z t Trong đó: z - số răng đĩa xích tải v - vận tốc vòng của xích tải(m/s) t - bước xích tải (mm). ⇒ 3 3 60.10 . 60.10 .1,7 103,63( / ) . 31.31,75 ct V n V ph z t = = = + Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ: Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ, n đb =1500(v/ph). Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống được xác định: U Sb = 1500 14,474 103,63 db ct n n = = Tra bảng 1.2[1] ta thấy U Sb = 14,474 nằm trong khoảng nên dùng nên ta chọn n db = 1500(v/ph). Thỏa mãn điều kiện ti số truyền: U sb =(8÷40) 4- Chọn động cơ thực tế. Theo bảng P.1.2 [1], với 6,8( )P Kw = và n db =1500(V/phut). Ta dùng động cơ 4A132S4Y3 có n đc = 1455 (v/phút) ; P đc = 7,5 (Kw) ; cosφ = 0,86 ; T k /T dn = 2,0 ; T max /T dn = 2,2 5- Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Khi khởi động, động cơ sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức: dc dc mm bd P P ≥ Trong đó: dc mm P -Công suất mở máy của động cơ (Kw) . dc dc mm dm P P = k dn T T Với: k T - mômen khởi động của động cơ. dn T - mômen danh nghĩa của động cơ. dc dm P - công suất của động cơ. Tra bảng P1.2[1]. Ta có T k /T dn = 2,0 ; dc dm P = 7,5 (Kw) ⇒ dc mm P = 7,5.2,0 = 15 (Kw) dc bd P Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (Kw). . dc dc bd lv bd P P K= Với: k bd - hệ số cản ban đầu, K bd =1,75 ⇒ dc bd P = 6,8.1,75 = 11,9 (Kw) ⇒ dc dc mm bd P P ≥ Vậy động cơ ta đã chọn thoả mãn với điều kiện mở máy. II- Phân phối tỷ số truyền: Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức: dc ct n U n Σ = Trong đó: n dc - Số vòng quay của động cơ đã chọn, n dc = 1455 (v/phut) n ct - Số vòng quay của trục công tác, n ct = 103,63 (v/phut). ⇒ 1455 14,04 103,63 U Σ = = Vì không có các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc nên h U U Σ = =14,04 • Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc: Với HGT cấp chậm tách đôi, để nhận được kích thước tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất (cũng chính là để bôi trơn hợp lí nhất). Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm được xác dịnh theo công thức: U 2 ≈ 1,2776 2 2 3 1 . c ba h ba k U ψ ψ Trong đó: 1ba ψ , 2ba ψ lần lượt là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm. Thường 2 1 1,2 ba ba ψ ψ = ÷1,3, ta chọn 2 1 1,2 ba ba ψ ψ = k c2 = 1÷1,3 , chọn k c2 = 1 ⇒ U 2 =1,2776 3 1,2.1.14,04 = 3,28 ● Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh: 1 2 h U U U = = 14,04 3,28 = 4,28 III- Tính toán các thông số trên các trục. 1- Tính số vòng quay của các trục: Trục I : n I = dc kn n U U kn - Tỉ số truyền của khớp nối, U kn = 1 ⇒ n I = n dc = 1455 (v/phut). Trục II: n II = 1 1455 339,95( / ) 4,28 I n v ph U = = Trục III: n III = 2 339,95 103,64( / ) 3,28 II n v ph U = = Trục IV: n IV = III kn n U = n III = 103,64( / )v ph 2- Tính công suất trên các trục: Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: 6,12 6,8( ) η 0,9 ct dc lv dc lv P P P KW Σ = = = = Công suất danh nghĩa trên trục I: P I = P dc . . 6,8.1.0,99 6,732( ) kn ol KW η η = = Công suất danh nghĩa trên trục II: P II = P I . . 6,732.0,97.0,99 6,465( ) br ol KW η η = = Công suất danh nghĩa trên trục III: P III = P II . . 6,465.0,97.0,99 6,208( ) br ol KW η η = = Công suất danh nghĩa trên trục IV: P IV = P III . . 6,208.1.0,99 6,146( ) kn ol KW η η = = 3- Tính mômen xoắn trên các trục: Mômen xoắn trên các trục được xác định theo công thức sau: T K = 6 9,55.10 . . k k P n Mômen xoắn trên trục I: T I = 6 9,55.10 .6,732 44185,98( . ) 1455 N mm= Mômen xoắn Trên trục II: T II = 6 9,55.10 .6,465 181617,15( . ) 339,95 N mm = Mômen xoắn trên trục III: T III = 6 9,55.10 .6,208 572483,58( . ) 103,56 N mm = Mômen xoắn trên trục IV: [...]... xoắn trên trục động cơ: 9,55.106.6,8 = 44632,3( N mm) Tdc = 1455 IV Lập bảng thông số làm việc: Thông số Trục Trục động cơ Trục I Tốc độ quay n (v/p) Tỉ số truyền u 1455 6,8 44632,3 44185,98 6,465 181617,15 6,208 1455 Mômen xoắn T (N.mm) 6,732 1 Công suất P (kW) 572483,58 6,146 566328,64 4,28 Trục II 339,95 3,28 Trục III 103,64 Trục IV 103,64 1 Phần II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG Do bộ truyền... T1 - Mômen xoắn trên bánh chủ động, T1 = 44185,98 (Nmm) m - Modul, m = 2 (mm) bw : Chiều rộng vành răng bw = 46 (mm) dw1 - Đường kính vòng lăn bánh chủ động, dw1 = 54,17 (mm) 1 Yε - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, Yε = ε α εα- hệ số trùng khớp ngang εα = 1,75 1 1 = = 0,57 ε α 1, 75 ⇒ Yε = Yβ - Hệ số kể đến độ nghiêng của răng , Yβ = 1 (bánh răng thẳng) YF1 và YF2 - Hệ số dạng răng của bánh 1 và... công thức: [σH ] 0 σ H lim = Z R ZV K XH K HL SH Trong đó: ZR - Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc ZV - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KXH - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chọn sơ bộ ZR.ZV.kXH = 1 Nên ta có: [σH ] 0 σ H lim = k HL SH 0 σ H lim - ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở SH – hệ số an toàn Tra bảng 6.2[1] Ta được: SH = 1,1 0 σ H lim = 2HB... YR YS K XF K FL K FC σ F ] = SF [ Trong đó: YR- Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng YS- Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất KXF- Hệ số xét ảnh hưởng cuar kích thước bánh răng Chọn sơ bộ: YR.YS.KXF = 1 Nên ta có: 0 σ F lim K FL K FC σ F ] = SF [ 0 σ F lim - ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở SF – hệ số an toàn Tra bảng 6.2[1] Ta được: SF = 1,75... răng ăn khớp, làm cho tuổi thọ của cơ cấu giảm xuống rất nhiều.Vì vậy ta phải chọn vật liệu bánh răng để xác định giá trị ứng suất giới hạn [σ H ] cho phép Để thiết kế và tính toán ra các thôngsố hình học bánh răng vừa đáp ứng được yêu cầu về tỉ số truyền, tại để cho ứng suất tiếp xúc sinh trong quá trình ăn khớp là σ H không được lớn hơn [σ H ] cho phép I- Thiết kế cặp bánh răng trụ thẳng cấp nhanh:... 116 = 3 = 116 3 1 ZV2 = cos β KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF=KFβ.KFα.KFv Trong đó: KFβ- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, tra bảng 6.7[1]ta có KFβ = 1,03 KFα- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, KFα =1 (bánh răng thẳng) KFv- Hệ số kể đén tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp... thức sau: 0 σ H lim Z R ZV K XH K HL SH σH ] [ = Trong đó: ZR - Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc ZV - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KXH - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chọn sơ bộ ZR.ZV.KXH = 1 Nên ta có: [σH ] 0 σ H lim = K HL SH 0 σ H lim - ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở SH – hệ số an toàn Tra bảng 6.2[1] Ta được: SH = 1,1 0 σ H lim = 2HB... KHβ.KHα.KHV Với: KHβ - hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], ta có KHβ = 1,02,(sơ đồ 7) KHα - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, KHα =1( bánh răng thẳng) KHV: Hệ số kế đếm tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp KHV =1+ Với VH= vH bw d w1 2.T1βk H k H α δ H g 0 V aw u π dw1.n1 3 V- vận tốc vòng, V = 6.10 dw1-... cx 0 σ H lim = Z R ZV K XH K HL = [ σ H ] sb Z R ZV K XH SH Trong đó: ZV - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Vì V = 4,12 (m/s) < 5 (m/s), nên lấy ZV = 1 ZR – hệ số xét đến độ nhám của mặt làm việc Với cấp chính xác động học là 8, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7, độ nhám đạt được: RZ = 10÷40 µm Do đó ZR = 0,9 KXH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng Vì đường kính vòng đỉnh da... 1) T1.K Hβ [σH ] 2 u ψ ba Trong đó: ka- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Tra bảng 6.5[1], ta được ka = 49,5(MPa1/3 ) T1 - Momen xoắn trên bánh chủ động, T1 = 44185,98 (N.mm) u - Tỉ số truyền, u = 4,28 [ σ H ]: ứng suất tiếp xúc cho phép, [ σ H ] = 463,6 (Mpa) ψba -hệ số chiều rộng bánh răng, tra bảng 6.6[1] Ta chọn ψba = 0,3 KHβ- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải tọng . ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I- Chọn loại động cơ điện: 1- Chọn kiểu, loại động cơ: Ta chọn loại động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto. máy cho động cơ: Khi khởi động, động cơ sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo. -Công suất mở máy của động cơ (Kw) . dc dc mm dm P P = k dn T T Với: k T - mômen khởi động của động cơ. dn T - mômen danh nghĩa của động cơ. dc dm P - công suất của động cơ. Tra bảng P1.2[1].