Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Môi Trường Bộ môn Thiết Kế Máy Bài tập lớn số 3 CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện Hoàng Thu Thảo MSSV 91303701 ĐỀ TÀI 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI[.]
Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Môi Trường Bộ môn Thiết Kế Máy Bài tập lớn số CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực : Hoàng Thu Thảo MSSV : 91303701 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Phương án số : Hệ thống dẫn động băng tải gồm : 1- Động điện pha không đồng ; 2- Bộ truyền đai thang ; 3- Hộp giảm tốc bánh nón cấp ; 4-Nối trục đàn hồi; 5- Băng tải Số liệu thiết kế: trang - Công suất trục băng tải, P: KW - Số vòng quay trục tang dẫn, n: 152 v/ph - Thời gian phục vụ, L = (năm) - Quay chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ ( năm làm việc 300 ngày, ca làm việc ) - Chế độ tải : T1 = T ; T2 = 0.9T ; t1 = 37 giây ; t2 = 48 giây PHƯƠNG ÁN P,KW n,v/ph L, năm t1, giây t2, giây T1 T2 152 37 48 T 0.9T u cầu: Tính tốn thiết kế trục thiết kế then trục Bảng đặc tính (từ 1) : Công suất P Bài làm Động (KW) 6.6 6.3 6.06 (KW) Tỷ số truyền u Số vòng quay n 2.99 3.2 1455 486.62 152.06 43,319.6 123,639 380,593 (vịng/phút) Momen xoắn T (Nmm) Thơng số để tính tốn thiết kế: Trục 1: P1 = 7,81 kW, T1=149 171 Nmm, dm1= 96,04 mm F t 1=2574,74 N , F r =894.49 N , F a =279,46 N 1 Trục 2: P2= 7,5 kW, T2 = 573 000 Nmm, dm2= 308,7 mm F t 2=2574,74 N , F r 2=279,46 N , F a =894.49 N trang Bộ truyền đai thang: F r=1590,25 N Trình tự tính tốn thiết kế: Chọn vật liệu : - Dựa vào bảng 7.1 trang 159 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”, chọn thép 45 có σ b=785 MPa ; σ ch=540 MPa ; τ ch=324 MPa ; σ −1=383 MPa ; τ −1=226 MPa ; [ σ ]=85 ,70 65 MPa ứng với trục có đường kính 30, 50 100 mm (bảng 7.2) - Chọn [ τ ]=20 MPa Chọn sơ đường kính trục : Theo cơng thức 7.2 ta có : d ≥ √ 5T [τ ] Trục : T1 = 123,639N.mm d1 ≥ √ T = [τ ] √ 123,639 = 31.38 mm 20 Theo tiêu chuẩn trang 163 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”, chọn d1 = 32 mm Trục : T2 = 380,593 N.mm √ d2 ≥ T = [τ ] √ 380593 = 45.65mm 20 Tương tự chọn d2 = 46 mm Xác định chiều dài trục : Theo bảng 10.2 sách “Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc” ta : e = 110, u = 80, f = 65 , w = 50 , x = 15 mm ( ) ( ) w 50 =2 80+2.15+ =270 mm 2 l 2=( ÷1,5 ) d 2= ( 1÷ 1,5 ) 55=80 mm l=2 l 2+2 x+ trang Thiết kế trục : a) Trục : Moment lực dọc trục gây : M 1= F a d m 279,46 96,04 = =13419.66 Nmm 2 Áp dụng phương trình cân moment phương trình cân lực : { ∑ F y =0 ↔ ∑ M xA=0 { { F r −Y B +Y C −F r =0 M 1−80 Y B +190 Y C −255 F r=0 −Y +Y =695.76 B C −80 Y +190 Y C =392094.1 B trang { Y B =2362.72 Y C =3058.48 { ∑ F x=0 ∑ M yA=0 { { ↔ { F t − X B + X C =0 80 X B −190 X C =0 −X B + X C =−2574,74 80 X B−190 X C =0 X B=4447.28 X C =1872.54 trang YC = 3058.48 N Fr1=894.49 N Ft1=2574.74N A XC =1872.54 N C B Fa1=279.46N YB= 2362.72 N D Fr=1590,25 N XB =4447.28 N 110 80 65 103 366,25Nmm 13419.66Nmm 74 578,6 Nmm 248514,4Nmm 123,639Nmm trang Dựa vào biểu đồ nội lực tính moment uốn tổng hợp tiết diện theo công thức 7.3 : M t đ = √ M 2x + M 2y +0,75 T 2 M t đ = √13419.66 +0 +0,75 123 639 =107 912.182 Nmm M t đ = √74 578,6 +248514 + 0,75.123639 =280 688.67 Nm M t đ = √ 103 366,25 +0 +0,75.123639 =148 827.193 Nmm A B 2 C 2 2 M Dt đ = √0 2+ 02+ 0,75.1236392=107 074.52 Nmm Điều kiện tiết diện theo công thức 7.5, chọn sơ [ σ ]=70 MPa d≥ √ √ √ √ 107 912.182 =24.89 0,1.70 28 688.67 d B≥ =34 ,3 0,1.70 148827.193 dc ≥ =27 ,7 0,1.70 107074.52 dD≥ =24,82 0,1.70 dA≥ √ Mtđ 0,1 [ σ ] Theo tiêu chuẩn yêu cầu kết cấu ta chọn : dA = 28 mm ; dB = dC = 30 mm ; dD = 28 mm (theo dãy tiêu chuẩn trang 163 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”) b) Trục : Moment lực dọc trục gây : M 2= { ∑ F y =0 ∑ M xM =0 ↔ { Fa d m 2 = 894,49 308,7 =138064.53 Nmm −Y M −F r +Y P=0 −M 2−190 F r +270 Y P=0 2 trang { Y M =428.55 Y P=708 { ∑ F x=0 ↔ ∑ M My =0 { { X M −Ft + X P =0 190 F t 2−270 X P =0 X M =762.89 X P=1811.85 YP = 708 N XM = 762,89 N XP = 1811.85 N Fa2=894.49N M N trang P O Dựa vào biểu đồ nội lực tính moment uốn tổng hợp tiết diện theo công thức 7.3 : M t đ = √ M x + M y +0,75 T 2 trang M t đ =0 M t đ = √132810 +174800 +0,75 380593 =396 019.96 Nmm M Pt đ =M Ot đ =√ 02 +02 +0,75 380593 2=329 603,2 Nmm M N 2 Điều kiện tiết diện theo công thức 7.5, chọn sơ [ σ ]=70 MPa d≥ dM≥0 d N ≥38.38 d O ≥ 52,96 d P ≥ 36.11 √ Mtđ 0,1 [ σ ] Theo tiêu chuẩn yêu cầu kết cấu ta chọn : dM = dP = 45 mm ; dN = 50 mm ; dO = 45 mm (theo dãy tiêu chuẩn trang 344 sách “Cơ sở thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc” ) Chọn then cho tiết diện : Tiết diện Đường kính, mm A D N O 28 28 50 45 Loại then, b × h× l ×7 × 63 ×7 × 36 16 ×10 × 63 14 × ×70 Kiểm nghiệm độ bền trục : Hệ số an toàn trục truyền xác định theo công thức 7.6: S= σ −1 S= K σ σ a ԑσ β +Ѱ σ σ m sσ s τ √s σ +s τ2 ; ≥[S ], [ S ] =1,5−2,5 τ−1 S= K τ τ a ԑτ β trang 10 +Ѱ τ τ m Giới hạn mỏi vật liệu thử nghiệm với mẫu thử theo (7.10) σ −1=¿ 0,45.σ b=¿ 0,45.785 = 353,25 MPa τ −1=¿ 0,23.τ b= 0,23.785 = 180 MPa Biên độ giá trị trung bình ứng suất : - Do trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (7.11) σ a=σ max= - M W ; σ m=0 Ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động trục quay chiều (7.12) τ a=τ m= Với W0 moment cản xoắn Tiết diện B N Đường kính 30 50 τ max T = 2W0 b×h ×7 16 ×10 t W 2700 10641,44 W0 5400 23141,44 + Biên độ giá trị trug bình ứng suất: T1 = 123 639 Nmm ; T2 = 380 593 Nmm Tiết diện B N σ a , MPa σ m , MPa 96,1 20,63 σ a= 0 τ a=τ m , MPa 13,8 12,38 M 2 ( M =√ M x + M y ) W +Theo bảng 7.4 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”, ta có : Ψ σ =0,10; Ψ τ =0,05 +Theo bảng 7.7 sách, ta có : σ b=785 MPa K σ =2,03 ; K τ =1,87 + Theo bảng 7.6 sách , hệ số tăng bền bề nặt ứng với kiểu tăng bền thấm carbon : β=1,8 - Chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho tiết diện lắp ổ, tiết diện lắp bánh răng, bánh đai nối trục chọn lắp then khơng hộp lắp trung gian có độ dôi trang 11 εσ Tiết d, diện mm Rãnh then ετ Rãnh then Tỉ số K σ /ε σ Rãnh then Tỉ số K τ /ε τ B 30 0,91 0,89 2,23 Trung gian có độ dơi 2,41 N 50 0,84 0,78 2,42 2,41 Rãnh then 2,1 Trung gian có độ dơi 1,84 2,4 1,84 Kσ/ (εσ.β) Kτ/ (ετ.β) Sσ Sτ S 1,34 1,2 2,74 10,4 2,65 1,34 1,2 12,8 10,77 8,24 Theo bảng ta thấy tiết diện thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn S> [ S ] =2,5 Kiểm nghiệm then : + Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức 7.20 : σ d= 2T ≤[σ d ] t d ll + Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức 7.21 : τC= 2T ≤[τ C ] bd l l + Theo bảng 7.13 trang 171 ta có : [σd] = 100 MPa ; [τC] = 90 MPa (Chọn dạng lắp cố định chịu tải trọng va đập nhẹ ) Giá trị ứng suất dập cắt then trục Tiết diện A D N O T,Nmm d,mm 149 171 149 171 573 000 573 000 28 28 50 45 Loại then ×7 × 63 ×7 × 36 16 ×10 × 63 14 × ×70 t,mm t2, mm σd, MPa τC, MPa 4 5,5 3,58 3,58 5,31 4,62 47,24 82,67 68,51 78,75 21,14 36,997 36,38 40,42 Theo số liệu bảng ta thấy tất tiết diện then thỏa độ bền dập cắt trang 12 ... trục băng tải, P: KW - Số vòng quay trục tang dẫn, n: 152 v/ph - Thời gian phục vụ, L = (năm) - Quay chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ ( năm làm việc 300 ngày, ca làm việc ) - Chế độ tải. .. giây t2, giây T1 T2 152 37 48 T 0.9T Yêu cầu: Tính tốn thiết kế trục thiết kế then trục Bảng đặc tính (từ 1) : Công suất P Bài làm Động (KW) 6.6 6.3 6.06 (KW) Tỷ số truyền u Số vòng quay n... trang Bộ truyền đai thang: F r=1590,25 N Trình tự tính tốn thiết kế: Chọn vật liệu : - Dựa vào bảng 7.1 trang 159 sách ? ?Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”, chọn