DO AN CH TIẾT máy 2 cấp BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG, CÙNG VẬT LIỆU, BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT
NG UY N THAN H T NG H CK2 N CHI TIT MY THIT K H THNG DN NG BNG TI S ố liệu cho tr ớc : 1.Lực kéo băng tải F = 6800 N 2.Vận tốc băng tải v = 0,8 m/s 3.Đờng kính tang D = 350 mm 4.Thời gian phục vụ L h = 18000 h 5.Số ca làm việc 2 6.Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài 30 0 7.Đặc tính làm việc : êm . T mm = 1,4 T 1 T 2 = 0,7 T 1 t 1 = 4 h t 2 = 4 h t ck = 8h Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế hộp giảm tốc cho hệ thống dẫn động băng tải.Hộp giảm tốc sử dụng bánh răng trụ gồm hai cấp nhanh và chậm, đợc thiết kế theo sơ đồ phân đôi trên cấp nhanh. Động cơ điện thông qua bộ truyền đai truyền chuyển động lên trục I. Và trục III đợc lắp khớp nối để truyền chuyển động qua băng tải. Các trục quay nhờ hệ thống ổ lăn đợc tính toán và chọn mua ngoài thị tr- ờng. Các công thức và bảng để tính toán thiết kế đợc tra trong quyển Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí _tập 1,2 của PGS.TS.Trịnh Chất TS.Lê Văn Uyển và Dung sai và lắp ghép của PGS.TS Ninh Đức Tốn. Trang 1 NG UY N THAN H T NG H CK2 PH N I Chọn động cơ và phân tỷ số truyền I. Chọn động cơ 1) Xác định công suất động cơ: Công suất trên trục của động cơ điện đợc xác định bởi công thức sau: ct yc P P . = Trong đó: + ct P : công suất trên trục máy công tác, đợc xác định bởi: )( 1000 . kW vF P ct = + F = 6800N : Lực kéo băng tải + v = 0,8 m/s : Vận tốc băng tải Vậy: )(44,5 1000 8,0.6800 1000 . kW vF P ct === + 21 22 oldbrolk = : tích số các hiệu suất thành phần: + k = 1 : hiệu suất của nối trục đàn hồi. + 1 ol = 0,993 : hiệu suất của hai cặp ổ lăn trục 2 và 3. + br = 0,97 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ. + d = 0,96 : hiệu suất của bộ truyền đai. + 2 ol = 0,98 : hiệu suất của cặp ổ lăn trục vào Từ đó ta tính đợc: 21 22 oldbrolk = = 1.0,993 2 .0,97 2 .0,96.0,98 =0,873 + : Hệ số do ảnh hởng của tải trọng thay đổi, đợc tính theo công thức: = = k i ck ii t t T T 1 2 1 Trang 2 NG UY N THAN H T NG H CK2 + T 1 : Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên máy. + T i : Công suất tác dụng trong thời gian t i . Vậy: 8 4 .7,0 8 4 .1 22 2 2 1 21 2 1 1 += + = ckck t t T T t t T T = 0,8631 Công suất trên trục của động cơ điện là: )(38,5 873,0 44,5.8631,0 . kW P P ct yc === 2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện: Số vòng quay đồng bộ của động cơ điện đợc tính theo công thức: cctsb unn . = Trong đó: + dhc uuu .= : tỷ số truyền của hệ dẫn động + )408( ữ= h u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp. + )42( ữ= d u : tỷ số truyền của bộ truyền đai dẹt. Chọn 14= h u ; 24,2= d u Suy ra: 36,3125,214. =ì== dhc uuu + : .60000 D v n ct = số vòng quay của trục công tác. + v = 0,8m/s: vận tốc băng tải + D = 350mm: đờng kính tang quay Suy ra: 67,43 350. 8,0.60000.60000 == D v n ct (v/ph) Vậy: 48,136936,3167,43. ì== cctsb unn (v/ph) 3) Chọn động cơ: Trang 3 NG UY N THAN H T NG H CK2 Chọn động cơ thoả mãn điều kiện: ycdc PP ; sbdc nn ; K T T dn K Trong đó: :4,1 1 == T T K mm hệ số quá tải. Từ kết quả tính đợc: + yc P = 5,38 kW + sb n = 1369,49 v/ph Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A112M4Y3. Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau: II. Phân phối tỷ số truyền 1) Phân phối tỷ số truyền: Từ công thức: dhc uuu . = Trong đó: + h u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc + d u : tỷ số truyền của đai dẹt Ta có: 63,32 67,43 1425 === ct dc c n n u Chọn sơ bộ d u = 2,24 Trang 4 t P = 5,5 (kW) dc n = 1425 (v/ph) cos = 0,85 % = 85,5 dn k T T = 2,0 > K = 1,4 truc d = 32 (mm) (Bảng P1.7) Khối lợng = 56 (kg) NG UY N THAN H T NG H CK2 Suy ra: 57,14 24,2 63,32 === d c h u u u Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với: + Cấp nhanh : tỷ số truyền u 1 + Cấp chậm : tỷ số truyền u 2 Vậy: 21 .uuu h = Chọn phơng pháp phân phối tỷ số truyền để HGT có khối lợng nhỏ nhất 11,457,14.7332,0.7332,0 6438,06438,0 1 == h uu 55,3 11,4 57,14 1 2 == u u u h Tính lại: 24,2 55,3.11,4 63,32 . 21 === uu u u c d 2) Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc: Tốc độ quay của trục động cơ: n dc = 1425 (vòng/phút) Tốc độ quay của trục I (trục gắn bánh đai với HGT): 16,636 24,2 1425 1 === d dc u n n (v/ph) Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh răng trung gian): 78,154 11,4 16,636 1 1 2 === u n n (v/ph) Tốc độ quay của trục công tác: 6,43 55,3 78,154 2 2 === u n n ct (v/ph) III. Công suất và mômen trên các trục 1) Công suất: Công suất tơng đơng: Trang 5 NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ )(70,444,5.8631,0. kWPP cttd ≈== β − C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc III: )(73,4 993,0.1 7,4 . 1 3 kW P P ol k td === ηη − C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc II: )(91,4 993,0.97,0 73,4 . 1 3 2 kW P P olbr === ηη − C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc I: )(10,5 993,0.97,0 91,4 . 1 2 1 kW P P olbr === ηη − C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc ®éng c¬: )(42,5 98,096,0 10,5 2 1 kW P P old dc = × == ′ ηη 2) M«men: − M«men t¸c dông lªn trôc I: )(76561 16,636 10,5.10.55,9 6 1 NmmT == − M«men t¸c dông lªn trôc II: )(302949 78,154 91,4.10.55,9 6 2 NmmT == − M«men t¸c dông lªn trôc III: )(1036045 6,43 73,4.10.55,9 6 3 NmmT == − M«men t¸c dông lªn trôc ®éng c¬: )(36324 1425 42,5.10.55,9 6 NmmT ct == b¶ng kÕt qu¶ Trôc §éng c¬ I II III Trang 6 NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ Tû sè truyÒn u ® =2,24 u 1 = 4,11 u 2 = 3,55 C«ng suÊt (kW) 5,42 5,10 4,91 4,73 Sè vßng quay (v/ph) 1425 636,16 154,78 43,6 M«men (Nmm) 36324 76561 302949 1036045 Trang 7 NG UY N THAN H T NG H CK2 Phần II Thiết kế chi tiết các bộ truyền I. Thiết kế bộ truyền ngoài: bộ truyền đai dẹt 1) Chọn loại đai: Với điều kiện làm việc êm,vận tốc trục động cơ ở mức trung bình (1425 v/ph) ta chọn loại đai vải cao su -800. Đai vải cao su có đặc tính : bền, dẻo, ít bị ảnh hỏng của độ ẩm và nhiệt độ, đợc dùng khá phổ biến. 2) Xác định các thông số của bộ truyền đai dẹt : Ta đã chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là : 24,2= d u . Trong phần chọn động cơ, ta đã tính đợc mômen xoắn trên trục động cơ là : 36324= ct T (Nmm) Chọn đờng kính bánh nhỏ d 1 (là bánh dẫn) theo công thức thực nghiệm: 0,2122,17236324)4,62,5()4,62,5( 3 3 1 ữ=ữ=ữ= ct Td (mm) Chọn theo tiêu chuẩn d 1 = 180 mm. Đờng kính bánh đai lớn: 27,407 )01,01( 24,2180 )1( 1 2 = ì = ì = d ud d (mm) : hệ số trợt. = 0,01 u d : tỷ số truyền của bộ truyền đai. u d = 2,24 Chọn theo tiêu chuẩn d 2 = 400 mm Kiểm tra lại số vòng quay thực tế của bánh đai lớn: 84,634 400 1801425)01,01( )1( 2 11 2 = ìì = ìì = d dn n (mm) Sai lệch so với vận tốc tính toán là : 0,21% vẫn nằm trong phạm vi cho phép (3 ~ 4%) Xác định khoảng cách trục theo công thức : 1160)400180(2)(2 21 =+ì=+ì dda (mm) Chiều dài của đai tính theo khoảng cách trục: Trang 8 NG UY N THAN H T NG H CK2 )(3241 )11604( )180400( 2 )400180(14,3 11602 )4( )( 2 )( 2 2 2 1221 mm a dddd al = ì + +ì +ì= + +ì +ì= Chọn cách nối đai bằng phơng pháp khâu, tăng l thêm 150 mm nữa. l =3391 (mm) Tính vận tốc của đai : ( ) phvg nd v dc d 42,13 60000 142518014,3 60000 1 = ìì = ìì = . Ta tính lại khoảng cách trục: )(10,1235 4 )110824802480( 110 2 )180400( 2 )( 2480 2 )400180(14,3 3391 2 )( 4 )8( 22 12 21 22 mma dd dd l a = ì+ = = = = = +ì = +ì = ì+ = Tính góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ: 00 12 1 1509405169 10,1235 57)180400( 180 57)( 180 > = ì = ì = a dd 3) Xác định tiết diện đai : Diện tích tiết diện đai dẹt đợc tính toán từ chỉ tiêu về khả năng kéo của đai [ ] F dt KF bA ì =ì= + b, : chiều rộng và chiều dày đai (mm) + F t : lực vòng (N) + K đ : hệ số tải trọng động + [ ] F : ứng suất có ích cho phép Xác định lực vòng : 87,403 42,13 42,51000 1000 1 = ì = ì = v p F t (N) Trang 9 NG UY N THAN H T NG H CK2 Chiều dày đai chọn theo tỉ số 1 d sao cho tỉ số này không vựơt quá một trị số cho phép max 1 d nhằm hạn chế ứng suất uốn sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ làm việc cho đai. Tra bảng 4.8 : 40 1 max 1 = d Từ đó, ta tính đợc: 5,4 40 180 40 1 === d Tra bảng 4.1 ta xác định loại đai cần dùng là loại có 3 lớp và có lớp lót.Khoảng chiều rộng đai là 20112 . Tính ứng suất có ích cho phép theo công thức : [ ] [ ] 0 0 CCC vFF ììì= [ ] 0 F : ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm với bộ truyền đai có d 1 =d 2 , 0 180= , bộ truyền đặt nằm ngang, v =10 m/s, tải trọng tĩnh. [ ] 121 0 dkk F = Với góc nghiêng bộ truyền đai là 0 30 , chọn ứng suất căng ban đầu là : MPa8,1 0 = Tra bảng 4.9 ta xác định đợc : 5,2 1 =k ; 10 2 =k Suy ra [ ] )(25,21805,4105,2 0 MPa F =ì= C hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm 1 trên bánh nhỏ đến khả năng kéo của đai : 97,0)9405169180(003,01)180(003,01 0 1 = ì=ì= C C v hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên vành đai: 97,0)142,1301,0(04,01)101,0(1 22 =ìì=ì= vkC vv Trang 10 [...]... 44(mm) 2 2 cq2 = -1 cb 22 = cb24 = -1 ; cb23 = 1 hr 22 = - hr24 = 1 => Fx = Fx = 22 24 r 22 120 ì cq2 ì cb 22 ì Ft 22 = ì (1) ì (1) ì1304 = 1304( N ) r 22 120 Fy 22 = Fy24 = 718( N ) Fz 22 = Fz24 = 933( N ) Fx23 = r23 2 ì T2 44 2 ì 3 029 49 ì cq2 ì cb23 ì Ft23 = ì1ì (1) ì = = 68 42( N ) r23 44 d w23 87,91 Fy23 = tg tw2 r23 44 2 ì 3 029 49 tg 21 0 34 ì Ft23 ì = ì ì = 27 24( N ) r23 cos 2 44 87,91 cos 0 Fz23 = 0(... Fx13 + Fx14 ) = 122 1,5 + 403 + 1304 + 1304 = 1789,5( N ) Trục II : Fly21 = ( Fy23 l23 Fy 22 l 22 Fy24 l24 ) ì 1 1 = (27 24. 127 718.49 718 .20 5) = 644( N ) l 21 25 4 Fly21 = Fly20 = 644( N ) Do tính đối xứng của cặp bánh răng bị động trên trục II Flx20 = Flx21 = Fx 22 + Fx23 + Fx24 2 = 1304 + 68 92 + 1304 = 4750( N ) 2 Trục III : Fly31 = Fly30 = Fy 32 2 = 27 24 = 13 62( N ) 2 Flx31 l31 = Fx 32 l 32 + Fx33 l33... 29 ,30 m(u2 + 1) 3(3,55 + 1) Lấy z1 = 29 (răng) z2 = u z1 = 3,55 .29 = 1 02, 95 (răng) Lấy z2 = 103 (răng) Tính lại tỷ số truyền thực : um = 103 /29 = 3.55 Tính lại khoảng c ch trục a w 2 : aw 2 = m.( z1 + z2 ) 3. (29 + 103) = = 198 2 2 Lấy aw2 = 20 0, do đó cần d ch chỉnh để tăng khoảng c ch từ 198 lên 20 0 Tính hệ số d ch tâm theo (6 .22 ) y= Theo (6 .23 ) : aw 2 ( z1 + z2 ) 20 0 (29 + 103) = = 0, 67 m 2. .. KH2 = 1,037 Thay vào công thức tính khoảng c ch trục ta có: aw 2 = K a 2 (u2 + 1) 3 T2 K H 2 3 029 49.1, 037 = 49,5.(3,55 + 1) 3 = 20 5, 75( mm) 2 481, 822 .3,55.0,5 [ H 2 ] u2 ba 2 Lấy tròn khoảng c ch trục là 20 5 mm Đờng kính vòng lăn: d w 21 = 2 aw 2 2 .20 5 = = 90,11(mm) u2 + 1 3,55 + 1 d w 22 = 3,55.d w 21 = 319,89(mm) Kiểm nghiệm về điều kiện về bôi trơn : d w 22 319,89 = = 1,3715 > 1,3 d w 12 233,... c ch lki trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i nh sau: l 12 = -lc 12 = 0,5 ì (lm 12 + b01) + k3 +hn= 0,5 ì (30 + 17) + 8 + 20 = -51,5 mm Lấy l 12 = 52 mm l13 = 0,5 ì (lm13 + b01) + k1 +k2 = 0,5 ì (35 + 17) + 10+ 10 = 46 mm l 22 = 0,5 ì (lm 22 + b 02) + k1 +k2 = 0,5 ì (35 + 23 ) + 10 + 10 = 49 mm l23 = l 22 + 0,5 ì (lm 22 + lm23)+ k1 = 49 +0,5 ì (35 + 100) + 10 = 126 ,5 mm Lấy l23 = 127 l21 = 2 ì l23... l23 = 2 ì 127 = 25 4 mm l 32 = l23 = 127 mm l33 = 2 ì l 32 + lc33 = 2 ì l 32 + 0,5 ì (lm33 + b03) + k3 + hn = 2 ì 127 + 0,5 ì (80 + 31) + 8 + 20 = 337,5 mm Lấy l33 = 338 mm Vậy : l 12 = 52 l 22 = l13 = 49 mm l 32 = l23 = 127 mm l24 = l14 = 20 5 mm l11 = l21 = l31 = 25 4 m l33 = 338 mm Trang 31 NGUY THANH T N NG HCK2 -4) Xác định trị số và chiều lực từ chi tiết quay... đơng: Trục I : M 12 = 0 Nmm ; Mtđ 12 = 66300 Nmm M10 = 41 920 Nmm ; Mtđ10 = 78440 Nmm M13 = 77990 Nmm ; Mtđ13 = 1 023 60 Nmm M14 = 729 50 Nmm ; Mtđ14 = 80130 Nmm M11 = 0 Nmm ; Mtđ11 = 0 Nmm Trục II : M20 = 0 Nmm ; Mt 20 = 0 Nmm M 22 = M24 = 25 828 0 Nmm Mt 22 = Mt 24 = 28 9680Nmm M23 = 520 120 Nmm ; Mt 23 = 536410 Nmm M21 = 0 Nmm ; Mt 21 = 0 Nmm Trục III : M30 = 0 Nmm ; Mtđ30 = 0 Nmm M 32 = 59 822 0 Nmm ; Mtđ 32 =... NG HCK2 -e) Các thông số và k ch thớc cơ bản của bộ truyền: Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2 Khoảng c ch trục aw1 aw 150 mm Môđun pháp ,m m 2 mm Chiều rộng , bw bw 22 ,5mm Tỉ số truyền , u um 4,08 Số răng z1,z2 z1;z2 Hệ số d ch chỉnh răng x1;x2 0 Góc nghiêng răng 3503448 Đờng kính vòng lăn dw 58,71mm 24 1 ,29 mm Đờng kính đỉnh răng da 63, 02 mm 24 4,99mm... Kết luận: Fy 12 = 698( N ) ; Fx 12 = 403( N ) Fx 22 = Fx13 = Fx14 = Fx24 = 1304( N ) Fy 22 = Fy13 = Fy14 = Fy24 = 718( N ) Fz13 = Fz14 = 933( N ) Fz 22 = Fz24 = 933( N ) Fx 32 = Fx23 = 68 92( N ) Fz23 = Fz 32 = 0( N ) Fy 32 = Fy23 = 27 24( N ) Fx33 = 321 5( N ) 5) Định đờng kính và chiều dài các đoạn trục : Từ sơ đồ phân t ch lực fân t ch lực , sử dụng phơng trình mômen và phơng trình hình chiếu Xét trong... 154,78(v/ph) Theo công thức (6.15a), ta có khoảng c ch trục aw2 là: aw 2 = K a 2 (u2 + 1) 3 T2 K H 2 2 [ H 2 ] u2 ba 2 Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: Ka2 = 49,5 (MPa1/3) Trang 16 NGUY THANH T N NG HCK2 - Giá trị của ba 2 = 0,3ữ0,5 (bảng 6.6), ta ch n ba2 = 0,5 Từ đó suy ra: bd 2 = 0,5. ba 2 (u2 + 1) = 0,5.0,5.(3,55 + 1) = 1,1375 Vậy theo . : 1160)400180 (2) (2 21 =+ì=+ì dda (mm) Chiều dài của đai tính theo khoảng c ch trục: Trang 8 NG UY N THAN H T NG H CK2 )( 324 1 )11604( )180400( 2 )400180(14,3 116 02 )4( )( 2 )( 2 2 2 122 1 mm a dddd al = ì + +ì +ì= + +ì +ì= Ch n. n 2 = 154,78(v/ph) Theo công thức (6.15a), ta có khoảng c ch trục a w2 là: [ ] 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 ( 1) H w a H ba T K a K u u = + Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: K a2 . khoảng c ch trục: )(10, 123 5 4 )110 824 8 024 80( 110 2 )180400( 2 )( 24 80 2 )400180(14,3 3391 2 )( 4 )8( 22 12 21 22 mma dd dd l a = ì+ = = = = = +ì = +ì = ì+ = Tính góc ôm 1 trên bánh đai