THIẾT KẾ HỆDẪN ĐỘNG BĂNG TẢISè liÖu cho tríc : 1.Lùc kÐo b¨ng t¶i F = 6000 N 2.VËn tèc b¨ng t¶i v = 0,8 m/s 3.§êng kÝnh tang D = 280 mm 4.Thêi gian phôc vô Lh = 10000 h 5.Sè ca lµm viÖc 2 6.Gãc nghiªng ®êng nèi t©m bé truyÒn ngoµi 300 7.§Æc tÝnh lµm viÖc : ªm . Tmm = T1 T2 = 0,7 Tmm t1 = 1 s t2 = 7 h tck = 8h
ỏn mụn hc Chi Tit Mỏy THIT K H DN NG BNG TI ============================================== ỏn mụn hc CHI TIT MY THIT K H DN NG BNG TI S ố liệu cho tr ớc : 1.Lực kéo băng tải F = 6000 N 2.Vận tốc băng tải v = 0,8 m/s 3.Đờng kính tang D = 280 mm 4.Thời gian phục vụ L h = 10000 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 = T 1 T 2 = 0,7 T mm t 1 = 1 s t 2 = 7 h t ck = 8h Phn I CHN NG C V PHN PHI T S TRUYN ============================ Trang 1 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== • CHỌN ĐỘNG CƠ 1) Xác định công suất động cơ: − Công suất trên trục của động cơ điện được xác định bởi công thức sau: η β t ct P P . = − Trong đó: + t P : công suất trên trục máy công tác, được xác định bởi: )( 1000 . kW vF P t = + F = 6.000N : Lực kéo băng tải + v = 0,8 m/s : Vận tốc băng tải − Vậy: )(8,10 1000 9,0.12000 1000 . kW vF P t === + tvxbrolk ηηηηηη 3 = : tích số các hiệu suất thành phần: + k η = 1 : hiệu suất của nối trục đàn hồi. + ol η = 0,992 : hiệu suất của một cặp ổ lăn. + br η = 0,97 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng. + x η = 0,91 : hiệu suất của bộ truyền xích. + tv η = 0,91 : hiệu suất của bộ truyền trục vít – bánh răng (ứng với z 1 = 4). − Từ đó ta tính được: tvxbrolk ηηηηηη 3 = = 1.0,992 3 .0,97.0,91.0,91 = 0,7841 + β: Hệ số do ảnh hưởng của tải trọng thay đổi, được tính theo công thức: ∑ = = k i ck ii t t T T 1 2 1 β + T 1 : Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên máy. + P i : Công suất tác dụng trong thời gian t i . − Vậy: 8 8,0 .7,0 8 7 .1 22 2 2 1 21 2 1 1 += + = ckck t t T T t t T T β =0,9612. − Vậy công suất trên trục của động cơ điện là: ============================ Trang 2 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== )(24,13 7841,0 8,10.9612,0. kW P P t ct === η β 2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện: − Số vòng quay đồng bộ của động cơ điện được tính theo công thức: tlvsb unn . = − Trong đó: + 21 .uuu t = : tỷ số truyền của hệ dẫn động + )10020( ÷= t u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc trục vít – bánh răng 2 cấp. + )52( ÷= t u : tỷ số truyền của bộ truyền xích. − Suy ra: )50040()52).(10020(. 21 ÷=÷÷== uuu t + : .60000 D V n lv π = số vòng quay của trục công tác. + V = 0,9m/s: vận tốc băng tải + D = 280mm: đường kính tang quay − Suy ra: 39,61 280. 9,0.60000.60000 === ππ D V n lv − Vậy: )306952456()50040(39,61. ÷=÷== tlvsb unn 3) Chọn động cơ: − Chọn động cơ thoả mãn điều kiện: ctdc PP ≥ ; sbdc nn ≈ ; K T T dn k ≥ − Trong đó: : 1 min T T K = hệ số quá tải. − Từ kết quả tính được: + ct P = 13,24 kW + sb n = (2456 ÷ 30695) ============================ Trang 3 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== − Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A160S2Y3. Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau: • PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1) Phân phối tỷ số truyền: − Từ công thức: hgtxc uuu . = − Trong đó: + x u : tỷ số truyền của bộ truyền xích + hgt u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc − Ta có: 73,47 39,61 2930 === ct dc c n n u − Chọn sơ bộ u x = 2,0 − Suy ra: 24 0,2 73,47 === x c hgt u u u − Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với: + Cấp nhanh : tỷ số truyền u 12 + Cấp chậm : tỷ số truyền u 23 − Vậy: 2312 .uuu hgt = − Chọn sơ bộ: + u 12 = 10 (đối với bộ truyền trục vít – bánh vít) + u 23 = 2,4 (đối với bộ truyền bánh răng – bánh răng) ============================ Trang 4 t P = 15,0 (kW) dc n = 2930 (vòng/phút) ϕ cos = 0,91 η% = 88 dn k T T = 2,2 > K = 1,5 truc d = 42 (mm) Khối lượng = 130 (kg) Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== 2) Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc: − Tốc độ quay của trục động cơ: n đc = 2930 (vòng/phút) − Tốc độ quay của trục I (trục vít): n 1 = n đc = 2930 (vòng/phút) − Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh vít và bánh răng chủ động): 293 10 2930 12 1 2 === u n n (vòng/phút) − Tốc độ quay của trục III (trục gắn bánh răng bị động): 1,122 4,2 293 23 2 3 === u n n (vòng/phút) − Tốc độ quay của trục công tác: 05,61 0,2 1,122 3 === x t u n n (vòng/phút) • CÔNG SUẤT VÀ MÔMEN TRÊN CÁC TRỤC 1) Công suất: − Công suất tương đương: )(38,108,10.9612,0. kWPP ttd === β − Công suất tác dụng lên trục III: )(59,11 992,0.91,0 38,10 . 22 3 kW P P olx td === ηη − Công suất tác dụng lên trục II: )(04,12 992,0.97,0 59,11 . 3 2 kW P P olbr === ηη − Công suất tác dụng lên trục I: )(34,13 992,0.91,0 04,12 . 2 1 kW P P oltv === ηη 2) Mômen: − Mômen tác dụng lên trục I: )(43480 2930 34,13.10.55,9 6 1 NmmT == − Mômen tác dụng lên trục II: )(392430 293 04,12.10.55,9 6 2 NmmT == − Mômen tác dụng lên trục III: ============================ Trang 5 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== )(906507 1,122 59,11.10.55,9 6 3 NmmT == − Mômen tác dụng lên trục công tác: )(1689435 05,61 8,10.10.55,9 6 NmmT t == • LẬP BẢNG Trục I II III Công tác Tỷ số truyền u 12 = 10 u 23 = 2,4 u x = 2,0 Công suất (kW) 13,34 12,04 11,59 10,8 Số vòng quay (v/ph) 2930 293 122,1 61,05 Mômen (Nmm) 43480 392430 906507 1689435 ============================ Trang 6 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== Phần II THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC BỘ TRUYỀN • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP 1) Tính toán, thiết kế cấp nhanh: Hệ trục vít – bánh vít a) Chọn vật liệu: Chọn vật liệu bánh vít: • Tính sơ bộ vận tốc trượt dọc theo công thức (7.1): 3 21 5 .10.5,4 Tnv sb − = • Trong đó: − n 1 : số vòng quay của trục vít (vòng/phút) − T 2 : mômen xoắn trên trục bánh vít (Nmm) • Theo các số liệu đã tính toán ở trên ta có: − n 1 = 2930 (vòng/phút) − T 2 = 392430 (Nmm) • Thay vào ta có: )/(65,93924302930.10.5,4 3 5 smv sb ≈= − • Vì vận tốc trượt lớn (v s = 5 25 m/s) nên chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh nhiều thiếc (6 10% Sn) БpOHφ, đúc li tâm, có MPa b 290= σ , MPa ch 170= σ (bảng 7.1) Chọn vật liệu làm trục vít: Trục vít làm bằng thép 45, tôi bề mặt, đạt độ rắn 45–50 HRC, ren thân khai, sau khi cắt được mài và đánh bóng. b) Xác định ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép: • Với bánh vít: − Vì bánh vít làm bằng đồng thanh nhiều thiếc nên [ H σ ] được tính theo công thức: [ H σ ] = [ HO σ ]. HL K − Trong đó, [ HO σ ] là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với 10 7 chu kỳ, tính theo công thức: [ HO σ ] = (0,75 ÷ 0,9) b σ − Vì trục vít làm bằng thép 45, có độ rắn HRC ≥45 nên chọn hệ số 0,9. Vậy: ============================ Trang 7 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== [ HO σ ] = 0,9 b σ = 0,9.290 = 261 (MPa) − HL K : Hệ số tuổi thọ: 8 7 10 HE HL N K = − Với HE N là số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: ii i HE tn T T N .60 2 4 max2 2 ∑ = − Trong đó: T 2i : mômen xoắn trên trục bánh vít ở chế độ i n 2i : số vòng quay của bánh vít ở chế độ i t i : số giờ làm việc ở chế độ i T 2max : mômen xoắn lớn nhất trong các mômen xoắn T 2 . − Thay vào ta có: 744 10.8,15 8 8,0 .7,0 8 7 .110000.293.60 = += HE N − Suy ra: 7082,0 10.8,15 1010 8 7 7 8 7 === HE HL N K − Vậy: [ H σ ] = [ HO σ ]. HL K = 261.0,7082 = 185 (MPa) • Với trục vít: − Vì bánh vít làm bằng vật liệu có cơ tính kém hơn nên ta chỉ cần xác định ứng suất cho phép đối với vật liệu làm bánh vít. Ứng suất uốn cho phép: • Đối với bánh vít làm bằng đồng thanh nhiều thiếc, ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức: [ F σ ] = [ FO σ ]. FL K • Trong đó: − [ FO σ ]: ứng suất uốn cho phép ứng với 10 6 chu kỳ. − FL K : hệ số tuổi thọ • Vì trục vít được tôi cải thiện có độ rắn HRC ≥ 45, mặt ren được mài và đánh bóng, nên [ FO σ ] được tính theo công thức: [ FO σ ]=125%(0,25 b σ +0,08 ch σ ) • Thay số vào ta có: [ FO σ ]=125%(0,25.290+0,08.170) = 108 (MPa) ============================ Trang 8 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== • Hệ số tuổi thọ FL K được tính theo công thức: 9 6 10 FE FL N K = • trong đó, FE N có công thức tính là: ii i FE tn T T N .60 2 9 max2 2 ∑ = • Thay số vào ta được: 799 10.45,15 8 8,0 .7,0 8 7 .110000.293.60 = += FE N • Vậy: 5712,0 10.45,15 1010 9 7 6 9 6 === FE FL N K • Suy ra, ứng suất uốn cho phép đối với bánh vít là: [ F σ ] = [ FO σ ]. FL K = = 108.0,5712 = 61,7 (MPa) Ứng suất cho phép khi quá tải: • Để kiểm tra độ bền tĩnh, tránh quá tải cần xác định ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải [ H σ ] max và ứng suất uốn cho phép khi quá tải [ F σ ] max . • Với bánh vít bằng đồng thanh nhiều thiếc, [ H σ ] max và [ F σ ] max được tính theo công thức: [ H σ ] max = 4. ch σ = 4. 170 = 680 (MPa) [ F σ ] max = 0,8. ch σ = 0,8. 170 = 136 (MPa) c) Xác định các thông số cơ bản: − Với u = 10, chọn z 1 = 4, suy ra z 2 = 10.4 = 40. − Chọn sơ bộ hiệu suất η = 0,91. − Tính sơ bộ q theo z 2 : q = (0,25÷0,3)z 2 = (0,25÷0,3)40 = (10÷12) − Chọn giá trị tiêu chuẩn q = 10. − Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K H = 1,2. − Mômen xoắn trên trục bánh vít theo như tính toán ở trên là T 2 = 392430 (Nmm). − Từ đó, theo công thức (7.16), khoảng cách trục a w của bộ truyền trục vít bằng thép ăn khớp với bánh vít bằng đồng thanh là: ============================ Trang 9 Đồ án môn học Chi Tiết Máy – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI ============================================== ( ) [ ] 3 2 2 2 2 170 q KT z qza H H w += σ ( ) )(9,145 10 2,1.392430 185.40 170 1040 3 2 mm= += − Suy ra module dọc của trục vít được tính theo công thức: )(836,5 4010 9,145.22 2 mm zq a m w = + = + = − Chọn module tiêu chuẩn m = 6,3 (mm). − Từ đó ta tính lại khoảng cách trục theo công thức: a w = 0,5m(q+z 2 ) = 0,5.6,3.(10+40) = 157,5 (mm) − Hệ số dịch chỉnh, theo công thức (7.18): x = (a w /m) – 0,5(q+z 2 ) = 157,5/6,3 – 0,5(10+40) = 0 (Vì ta không thay đổi khoảng cách trục nên hệ số dịch chỉnh x = 0) d) Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc − Theo công thức (7.19): [ ] H H w H q KT a qz z σσ ≤ + = 2 3 2 2 170 − Tính vận tốc trượt dọc của trục vít trên bánh vít: w w s nd v γ π cos60000 11 = − với w γ là góc vít trên hình trụ lăn: "05'4821)4,0( 0.210 4 2 1 o w arctgarctg xq z arctg == + = + = γ d w1 = (q+2x)m = (10+2.0)6,3 = 63 (mm) − Thay vào công thức trên ta được: )/(41,10 )"05'4821cos(60000 2930.63. cos60000 11 sm nd v o w w s === π γ π − Từ đó theo bảng 7.4, trị số của góc ma sát là ϕ = 0,96 o = 0 o 57’36” − Suy ra, theo công thức (7.22): ( ) ( ) 91,0 "36'570"05'4821 )"05'4821(95,095,0 = + = + = oo o w w tg tg tg tg ϕγ γ η trùng với giá trị hiệu suất đã chọn sơ bộ. Vậy, mômen xoắn trên trục bánh vít sẽ là 392430 (Nmm) ============================ Trang 10 [...]... l21 = 25 5mm l 22= 80mm l23=1 72, 5mm MFa2 = Fa 2 dbv 25 2 = 124 6 = 156996(Nmm) 2 2 + Xỏc nh cỏc phn lc ti cỏc 3 v 4: + Xột trong mt phng xOz: Mx Mx 4 3 = Fr 2. l 22 + Fr 2' .l 23 + MFa2 Fly 4.l 21 = 0 = Fly3.l 21 + MFa2 Fr 2( l 21 l 22 ) Fr 2' (l 21 l 23 ) = 0 + Suy ra: Fly 4 = Fr 2. l 22 + Fr 2' .l 23 122 1.80 + 16 32. 1 72, 5 + 156996 = = 21 03(N ) l 21 25 5 Fly3 = Fr 2 + Fr 2' Fly 4 = 122 1 + 16 32 21 03 =... Gúc vớt Gúc ụm Chi u dài phần cắt ren của trục vít Chi u rộng bánh vít Đờng kính ngoài của bánh vít Đờng kính vòng chia Đờng kính vòng đỉnh Đờng kính vòng đáy 2) Ký hiu aw m q u z1 z2 x w b1 b2 daM2 d1/d2 da1/da2 df1/df2 Giỏ tr n v 157,5 mm 6,3 mm 10 10 4 40 0 o 21 4805 o 44 05 độ 110 mm 50 mm 27 0 mm 63 /25 2 mm 75,6 /26 4,6 mm 47,88 /23 6,88 mm Tính toán cấp chậm: Hệ bánh răng trụ răng thẳng a) Chọn vật... Chn lm 22 = 75 mm Chiu di may bỏnh rng ch ng: lm23 = (1 ,2 1,5)d2 = (1 ,2 1,5)45 = (54 67,5) mm Vỡ bw = 74,4 mm (theo phn tớnh toỏn bỏnh rng) nờn ta chn l m23 = 80 mm Vy ta cú: l21 = b0+k1+k2+lm 22+ k1+lm23+k1+k2 = 25 +15+15+75+15+80+15+15 = 25 5 mm l 22 = 0,5(b0+lm 22) +k1+k2 = 0,5 (25 +75)+15+15 = 80 mm l23 = 0,5(b0+lm23)+k1+k2+lm 22+ k1 = 0,5 (25 +80)+15+15+75+15 = 1 72, 5 mm ============================ Trang 29 ... 60000 Nmm Mybv = Flx 3.l 22 = 3589.80 = 28 7 120 Nmm + Suy ra: Mbv = Mxbv2 + Mybv2 = 60000 2 + 28 7 120 2 = 29 3 322 (Nmm) + Ti v trớ lp bỏnh rng ch ng: Mxbr = Fly 4(l 21 l 23 ) = 21 03 (25 5 1 72, 5) = 173498(Nmm) Mybr = Flx 4(l 21 l 23 ) = 4011 (25 5 1 72, 5) = 330908(Nmm) + Suy ra: Mbr = Mxbr 2 + Mybr 2 = 17349 82 + 33090 82 = 373633(Nmm) ============================ Trang 34 ỏn mụn hc Chi Tit Mỏy THIT K H DN... My My 3 = Ft 2. l 22 + Ft 2' .l 23 Flx 4.l 21 = 0 3 = Ft 2. l 22 + Ft 2' .l 23 Flx 4.l 21 = 0 Ft 2. l 22 + Ft 2' .l 23 3115.80 + 4485.1 72, 5 = = 4011(N ) l 21 25 5 Flx 3 = Ft 2 + Ft 2' Flx 4 = 3115 + 4485 4011 = 3589(N ) + V biu mụmen un M x v M y trong cỏc mt phng zOx, zOy v v biu mụmen xon Mz : Flx 4 = + + Tớnh mụmen un tng ti cỏc tit din trờn trc: + Ti v trớ lp bỏnh vớt: Mxbv = Fly3.l 22 = 750.80 =... a=40.p=40.31,75= 127 0mm T khong cỏch trc a, xỏc nh s mt xớch theo cụng thc(5. 12) : 2a 0 ,25 ( z2 z1 ) p x = 0,5.( z1 + z2 ) + + p a 2 2 2. 127 0 0 ,25 .( 49 25 ) 31,75 + = 117,36 31,75 127 0. 2 2 = 0,5. (25 + 49) + Ly trũn x = 118 T ú tớnh li khong cỏch trc theo (5.13): ============================ Trang 21 ỏn mụn hc Chi Tit Mỏy THIT K H DN NG BNG TI ============================================== 2 2( z2 z1 ) 2. .. 2( z2 z1 ) 2 a = 0 ,25 p x 0,5( z1 + z2 ) + [ x 0,5( z1 + z2 ) ] = 2 2 2( 49 25 ) 2 = 0 ,25 .31,75118 0,5( 25 + 49 ) + [118 0,5( 25 + 49 ) ] 2 = 128 0(mm) xớch khụng quỏ cng, gim a mt lng: 0,0 02 a a 0,004 a 2, 6(mm) a 5,1(mm) Chn a = 5mm a = 127 5mm S ln va p ca xớch tớnh theo cụng thc (5.14): i= 5) z1 n1 25 . 122 ,1 = = 1, 72 (ln/s) < [ i ] = 20 15 x 15.118 Kim nghim... = 25 3,3(mm) sin sin z 25 1 p 31,75 d2 = = = 495,6( mm ) sin sin z 49 2 d1 = 7) Tớnh lc tỏc dng lờn trc: Theo cụng thc (5 .20 ): Fr = 6.10 7.P.k x z1 pn1 Ta cú gúc nghiờng ca b truyn xớch l: Vy k x = 1,15 T ú: d2 d1 2 2 = 24 7,8 126 ,7 = 0,0950 tg = a 127 5 = arctg(0,0950)=5o25 Fr = 6.10 7.11,59.1,15 = 825 2( N ) 25 .31,75. 122 ,1 ============================ Trang 23 ỏn mụn hc Chi. .. + Ti v trớ lp a xớch: Mxdx = Frx (l33 l31) = 821 5(377,5 25 5) = 1006338( Nmm) Mydx = Fry(l33 l31) = 779(377,5 25 5) = 95 428 ( Nmm) + Suy ra: Mdx = Mxdx 2 + Mydx 2 = 1006338 2 + 95 428 2 = 10108 52( Nmm ) + Tớnh ng kớnh trc ti cỏc tit din: + Ti tit din lp bỏnh rng b ng: 2 M tdbr = M br + 0,75T 32 = 6181 82 2 + 0,75.906507 2 = 99 923 2(Nmm) d br = 3 M tdbr 99 923 2 =3 = 59,3(mm) 0,1[ ] 0,1.48 ============================... 1)daM2 = (0,9 1) .27 0 = (24 3 27 0) (mm) + Chn l11 = 27 0 (mm) l13 = l11 /2 = 135 (mm) ============================ Trang 28 ỏn mụn hc Chi Tit Mỏy THIT K H DN NG BNG TI ============================================== Trc II: + + + + + + + Tr s ca cỏc khong cỏch k1, k2 tra theo bng 10.3: k1 = 8 15 mm Chn k1 = 15 mm k2 = 5 15 mm Chn k2 = 15 mm b0 = 25 mm Chiu di may bỏnh vớt: lm 22 = (1 ,2 1,8)d2 = (1 ,2 1,8)45 . độ quay của trục II (trục gắn bánh vít và bánh răng chủ động): 29 3 10 29 30 12 1 2 === u n n (vòng/phút) − Tốc độ quay của trục III (trục gắn bánh răng bị động): 1, 122 4 ,2 293 23 2 3 === u n n . phần lực sau đây: )(3115 25 2 3 924 30 .22 2 2 21 N d T FF ta ==== )( 124 6)"05'4 821 (.3115. 22 1 NtgtgFFF o wtat ==== γ )( 122 1 )"05'4 821 cos( )20 (.3115 cos . 2 21 N tgtgF FF o o w t rr ==== γ α −. được θ = 70. − T 2m là mômen xoắn trung bình trên trục bánh vít, tính theo công thức: ∑ ∑ = ii iii m nt ntT T 2 22 2 − Suy ra: 945,0 8 8,0 .7,0 8 7 .1. max2 2 2max2 22 max2 2 =+==== ∑ ∑ ∑ ∑ i ii ii iii m t t T T ntT ntT T T k −