THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN Đề số 06 -- Phương án 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY  0o0  THUYẾT MINH TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY - MDPR310423 HỌ & TÊN SINH VIÊN: Vũ Hải Vinh MSSV: 19143132 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Hồ Ngọc Bốn GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN: NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đà phát triển, khoa học kĩ thuật đóng vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kĩ thuật làm tăng suất lao động, thay sức lao động người lao động cách có hiệu nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trình làm việc Để tạo tảng tốt cho bước phát triển tương lai, cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật cách nghiêm túc từ trường đại học Đồ án môn học Chi Tiết Máy môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà người kĩ sư khí gắn đời vào Học tốt môn học giúp cho sinh viên mường tượng cơng việc tương lai, qua có cách nhìn đắn đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho sinh viên Khơng q trình thực đồ án thử thách thực kĩ mà sinh viên học từ năm trước vẽ khí, kĩ sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… với kiến thức mơn học tảng: Ngun lí máy, Chi tiết máy, Dung sai Kĩ thuật đo… Trong trình thực đồ án, chúng em nhận dẫn tận tình thầy Thạc sĩ Hồ Ngọc Bốn quý thầy cô khác Khoa Sự giúp đỡ thầy cô nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả Do thiết kế kĩ thuật mà chúng em thực nên chắn mắc phải thiếu xót, sai lầm Em mong nhận góp ý chân thành từ phía thầy Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Vũ Hải Vinh MỤC LỤCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC TÀI LIỆU THAM KHẢOOOOOOOO Trường ĐHSPKT TP.HCM Khoa : Cơ khí Chế tạo máy Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN SVTH : Vũ Hải Vinh Đề số: 06 Phương án: MSSV: 20143408 GVHD : Hồ Ngọc Bốn Chữ ký: Ngày nhận đề: Ngày bảo vệ: I ĐỀ BÀI: D Động điện Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc Khớp nối Thùng trộn Hình 1: Sơ đồ động Hình 2: Mơ hình thùng trộn Điều kiện làm việc: - Tải trọng không đổi, quay chiều - Thời gian làm việc năm (300 ngày/năm, ca/ngày, giờ/ca) Sai số tỉ số truyền hệ thống l∆u/ul≤ 5% Số liệu cho trước: ST T Tên gọi Năng suất Q (kg/giờ) Đường kính D (m) Trọng lượng vật liệu trộn Gv (N) Góc nâng vật liệu a (độ) Giá trị 01 thuyết minh tính tốn (tóm tắt) 01 vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì) 01 vẽ lắp HGT (khổ A0, in) Nộp file mềm (thuyết minh, vẽ) trang Dạy học số II.GSGDFG III NỘI DUNG THUYẾT MINH Tính tốn cơng suất tốc độ trục công tác Chọn động phân phối tỉ số truyền Tính tốn truyền:  Tính tốn truyền ngồi HGT  Tính tốn truyền HGT Tính tốn thiết kế trục - then Tính chọn ổ lăn Tính toán vỏ hộp, xác định kết cấu chi tiết máy, chọn khớp nối chi tiết phụ Lập bảng dung sai lắp ghép IV TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Tuần Nội dung thực 01 - Giới thiệu môn học 02 - Nhận đề đồ án môn học - Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH 03 - Tính tốn cơng suất, tốc độ trục cơng tác 04 - Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền GVHD 05 Tính tốn truyền ngồi HGT hai truyền sau:  Bộ truyền đai  Bộ truyền xích 06 - Tính tốn truyền HGT - Tính tốn thiết kế trục vẽ kết cấu trục - then 07-09 - Chọn ổ - Chọn khớp nối 10 - Tính tốn vỏ hộp - Xác định kết cấu chi tiết máy - Chọn chi tiết phụ 11-13 - Lập vẽ 14 - Hoàn thiện thuyết minh ĐAMH 15 - Nộp cho GVHD chấm điểm Phần I: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ CỦA TRỤC CÔNG TÁC 1.1 Chiều dài thùng trộn L (m) L=m.K.D.tg(  = 200.0.55.tg(3°) = 1.92 (m) 1.2Tốc độ quay thùng n (v/ph) a) Tiết diện ngang thùng Q= 60 .L.m.n.tg( b) Tốc độ quay thùng n=¿ 67.57( ) 1.3 Công suất cần cung cấp cho thùng 𝑃1(𝑘𝑊) : Công suất nâng vật liệu lên độ cao thích hợp P1= G v R ( 1−cosα ) w 10−3 α π n Trong đó: w= 30 ¿ π 67,57 30 𝛼(𝑟𝑎𝑑) = P 1= π α (độ) π 82 = 180 180 ( π ( )) 67.57 30 10 82π 2500 .0.55 1−cos 180 82 π 180 −3 ¿ 1.95 (Kw) P2 ( kW ) : Công suất trộn vật liệu −3 P2=G v R0 w sinα 10 ¿ 2500 ( ) 0.55 67.57 π 82 π sin 10−3 30 180 =3,21(Kw) P3 ( kw ) : Công suất mát ma sát ổ trục thùng trộn 𝑃3 = 0,1(𝑃1 + 𝑃2) =0.1(1,95+3,21) =0,52(kw) 𝑃𝑡ả𝑖 = 𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 =1,95+3,21+0,52 =5,68(kw) 1.4 Thông số đầu a) Công suất P trục thùng trộn 5,68(kw) b) Số vòng quay n trục thùng trộn 67,57 vòng/phút Phần 2: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 2.1 Chọn động điện Với công suất tốc độ trục công tác xác định phần 1, cụ thể là: P = 5,68(kW) n = 67,57 (v/ph) Hiệu suất dẫn động hệ thống: η = ηđ η𝑏𝑟 η𝑛𝑡 ηô3 = 0,96.0,98.1 0,993 = 0,91 Công suất cần thiết trục động Pct = Pt η 5,68 0,91 ¿ 6,24 (kw) ¿ Chọn TST sơ bộ: Tỉ số truyền un (bộ truyền đai uđ) 𝑢đ = Tỉ số truyền hộp giảm tốc uh (hộp giảm tốc cấp truyền bánh trụ) 𝑢ℎ = 4,5 Tỉ số truyền sơ theo cơng thức 𝑢𝑠𝑏 = 𝑢đ × 𝑢ℎ = 3.4,5=13,5 Số vịng quay sơ động cơ: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 × 𝑢𝑡 = 67,57 × 13,5= 912,2 (𝑣/pℎ) Từ cơng suất cần thiết tốc độ đồng xác định, chọn động điện phù hợp: n đc=950( v ) P =7,5(kw) Động 160M6A 85,5 0,79 ph đc 2.2 Phân phối tỉ số truyền Tính tỉ số truyền chung hệ thống 𝑢𝑡 Ut= nđc 950 = =14,06 nlv 67,57 Tỉ số truyền bánh hộp giảm tốc U h =5 Chọn tỉ số truyền truyền đai theo tiêu chẩn u 14,06 t 𝑢đ = u = =2,81 chọnu đ =2,8 h Kiểm tra sai số cho phép tỉ số truyền u=uđ uh =2,8.5=14 |ut −u| |14,06−14| ∆ u= = =0,4 % ≤ % u 14 Vậy thỏa điều kiện sai số cho phép Tính thơng số trục - Công suất trục Plv 5,68 = =5,74( kw) ηô ηnt 0,99.1 P2 5,74 𝑃1 = η η = 0,99.0,98 =5,92(kw) ô br P1 5,92 𝑃𝑐𝑡 = η η = 0,99.0,96 =6,23(kw) ô đ P2= - Số vòng quay trục n đc 950 v = =339,29( ) uđ 2,8 ph n 339,29 v n2 = = =67,86( ) uh ph n2 67,86 v n3 = = =67,86( ) u nt ph n1 = - Mômen trục 9,55 10 P ct 9,55 106 6,23 = =62627,89( N mm) nđc 1430 9,55.10 P1 9,55 106 5,92 T 1= = =166630,32 ( N mm ) n1 339,29 9,55.10 P2 9,55 106 5,74 T 2= = =807795,46 ( N mm) n2 67,86 9,55 10 P vl 9,55.106 5,68 T lv= = =802782,30(N mm) nvl 67,57 T đc = 2.3 Bảng thông số Công suất P,kW Tỉ số truyền U Số vòng quay n,v/ph Moommen xoắn T,N.mm Động Trục Trục Trục công tác (trục làm việc) 5,68 6,24 5,92 5,74 uđ =2,8 ubr =5 ukn =1 950 339,29 67,86 67,86 62627,89 166630,32 807795,46 802782,30 PHẦN 3: TÍNH TỐN CÁC BỘ TRUYỀN NGỒI BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 3.1 Thơng số đầu vào - Công suất trục dẫn p1= pct =¿ 6,24 Thông số trục (mm): Tiết diện Trục A B C D I 36 40 45 40 II 65 70 65 60 Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Chọn kiểm nghiệm then cho trục I: Theo bảng 9.1a [1, trang 173] ta sử dùng then bằng: - Then cho đai có dA = 36(mm) có thơng số: b = 10 (mm); h = (mm); t1 = (mm); t2 = 3,3 (mm) - Then cho bánh có đường kính trục: dC= 45 (mm) có : b = 14 (mm); h = (mm); t1 = 5,5(mm); t2 = 3,8 (mm) Với thép C45 có σ b=750 MPA σ −1=0,436 σ b =327 MPa τ −1=0,58 σ −1 =189,66 MPa Tra bảng 10.7 [1, trang 197] 𝛹𝜎 = 0,1 𝛹τ = 0,05 Ta có: s= sσ s τ √s σ +s τ ≥ [ s ] =1,5÷ 2,5 Trục hộp giảm tốc quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng σ αj σ mj tính theo cơng thức: σ maxj −σ minj σ −σ σ mj= maxj minj 2 Mj σ aj = σ mj=0 (Vì trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì Wj τ maxj Tj mạch động) τ mj=τ aj = = W oj Mc Theo công thức (10.22) [1, trang 196]:σ a= W M C =263076,77( N mm) c σ aj = Theo bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có then: π d c b t (d c −t ) W c= − =6276,41 32 dc M c 263076,77 → σa= = =41,92 Wc 6276,41 Tra bang 10.6 [1, trang 196] với trục có rãnh then π d 3j b t ( d j −t ) W oj = − =15222,59 16 dj T 166630,32 τ m 1= = =5,47 (MPa) W o 2.15222,59 Theo công thức 10.25 10.26 [1, trang 197] KϬdj = (K𝜎/ ε𝜎 + Kx -1)/ Ky Kτdj = (Kτ/ ετ + Kx -1)/ Ky Trục gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5… 0,63𝜇, tra bảng Kx = 1,1 ky: hệ số tăng bền bề mặt trục, theo bảng 10.9 [1, trang 197]: K y =1,6 ε σ ε τ : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi k σ k τ : hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn K τ Theo bảng 10.11 [1, trang 198]: K𝜎/ ε𝜎=2,25; ε =1,75 KϬdj = (K𝜎/ ε𝜎 + Kx -1)/ Ky τ =1,47 Kτdj = (Kτ/ ετ + Kx -1)/ Ky =1,16 Do đó: σ −1 =5,31 K σd σ a +Ψ σ σ m τ−1 sτ = =28,66 K τd τ a+ Ψ τ τ m sσ s τ Vậy s= 2 =5,22> [ s ] =1,5÷ 2,5 √ s σ +s τ sσ = Vậy thỏa điều kiện bền mỏi Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1) [1, trang 173] σ d= 2T ≤[σ d ] d l t (h−t ) [ d] =100 MPa , tra bảng 9.5 [1, trang 178] τ c= 2T ≤[ τ c ] d lt b Then cho đai với đường kính trục d A =36,T=166630,32 l t =( 0,8 ÷ 0,9 ) l m12 =( 39,2÷ 44,1 ) chọn l t =40 σ d= 2T 2.166630,32 = =77,1412 - Bulong cạnh ổ: d d 2=( 0,7÷ 0,8 ) d 1=14 (mm) - Bulong ghép nắp bích thân: d d 3= ( 0,8÷ 0,9 ) d 2=12( mm) - Vít ghép nắp ổ: d d =( 0,6 ÷ 0,7 ) d 2=9 ( mm ) - Vít ghép nắp cửa thăm: d d 5= ( 0,5÷ 0,6 ) d 2=8(mm) Mặt bích ghép nắp thân: - Chiều dày bích thân hộp: S3 S3= (1,4 ÷1,8 ) d 3=18 ( mm ) - Chiều dày bích nắp hộp: S4 S4 =( 0,9 ÷ ) S3=18(mm) - Chiều rộng bích nắp thân: K K ≈ K 2−( ÷ )=40 Kích thước gối trục: K 2=E 2+ R 2+ (3 ÷ )=44 - Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ: K E2=1,6.d 2=22,4 ( mm ) - Tâm lỗ bulong cạnh: ổ E2 C R2=1,3 d 2=18,2(mm) K ≥1,2 d 2=17 (mm) - Khoảng cách từ tâm bulong đến mép ổ: K S1=( 1,3 ÷ 1,5 ) d 1=25(mm) Mặt đế hộp: - Chiều dày khơng có phần lồi: S1 K 1=3 d 1=54 (mm) - Bề rộng mặt đế hộp: K 1, q q=73(mm) ≥ K 1+ 2δ - Chiều dày có phần lồi: Dd ; S1; S2 S1=( 1,4 ÷ 1,7 ) d 1=27 (mm) S2=( ÷ 1,1 ) d 1=19 (mm) Khe hở chi tiết: - Giữ bánh thành trong: ∆ ∆=( ÷1,2 ) δ =10(mm) - Đỉnh bánh lớn đáy: ∆ ∆ 1=3 δ=27( mm) - Giữa mặt bên bánh với ∆ 2=δ=9 (mm) nhau: ∆ Số lượng bulong nền: Z Z= - Chiều dài hộp: L L+B =¿ (200 ÷ 300 ) => Chọn Z = - Chiều rộng hộp: B Chọn sơ bộ: L = (mm) B = (mm) Đường kính gối trục: Tra bảng ta được: D Trục I 90 Trục II 140 D2 D3 D4 110 160 135 190 85 225 6.2 Chọn chi tiết phụ 6.2.1 Bu lông vòng: Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc H 12 14 d4 M8 M10 Z 6 Ren d d d d d h d M10 45 25 10 25 15 22 h1 h2 l≥ F b 21 12 1,5 c x r r1 r2 5.2.2 Chốt định vị Đảm bảo vị trí tương đối nắp thân sau gia công lắp ghép Dùng chốt côn: d = (mm); c = 1,2 (mm); l = 50 (mm) 6.2.3 Cửa thăm Kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp giảm tốc lắp ghép đổ dầu vào hộp, bố trí đỉnh hộp Cửa thăm đậy nắp Trên nắp có lắp thêm nút thơng A 100 B 75 A1 B1 150 100 C 125 K 87 R 12 Vít M8 x 22 Số lượng 6.2.4 Nút thơng Cân áp, điều hồ khơng khí bên bên ngồi hộp giảm tốc, dùng để thay dầu làm việc dầu cũ bị dơ Nút thông lắp nắp cửa thăm A M48 x B C D E G H I 35 45 25 70 62 52 10 K L M N O P Q R S 15 13 52 10 56 36 62 55 6.2.5 Nút tháo dầu Dùng để tháo dầu cũ sau thời gian dài làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bụi hạt mài bị biến chất D b m f L c q D M22 x 15 10 29 2,5 19,8 32 6.2.6 Que thăm dầu: Kiểm tra mức dầu hộp giảm tốc S 22 D0 25,4 6.2.7 Vịng phớt Ngăn khơng cho dầu mỡ chảy hộp giảm tốc ngăn khơng cho bụi từ bên ngồi vào hộp giảm tốc 6.2.8 Vịng chắn dầu Ngăn khơng cho dầu hộp giảm tốc bắn vào ổ bi có tác dụng ngăn cách cố định ổ bi với bánh Phần 7: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN 7.1 Dung sai lắp ghép Mối ghép theo kiểu H7/k6 mối lắp trung gian dùng để cố định chi tiết quay trục bánh răng, xích , bạc lót lắp mayo bánh trục… Chi tiết Mối lắp ES ( μm ) EI ( μm ) es (μm) ei( μm) Bánh trục I Bánh trục II Đai trục I Khớp nối trục II Dung sai ổ lăn Vịng ngồi - Vỏ hộp Ổ 1- trục I Ổ 2- trục II Vòng - Trục Ổ 1- trục I Ổ 2- trục II ∅45H7/k6 +25 +18 +2 ∅70H7/k6 +30 +21 +2 ∅36H7/k6 ∅60H7/k6 +25 +25 0 +18 +18 +2 +2 ∅90H7 ∅140H7 +30 +35 0 +18 +21 +2 +2 ∅40k6 ∅70k6 7.2 Bôi trơn  Ổ lăn: Do ổ làm việc lâu dài, nhiệt độ làm việc < 150C nên ta bôi trơn mỡ Chọn mỡ LGMT2 (dùng vòng phớt để che kín ổ lăn)  Vì vận tốc vịng v=1,12 m/s nên chọn độ nhớt 80/11  Hộp giảm tốc: Do vận tốc vòng v=1,12 m/s < 12 m/s nên ta sử dụng phương pháp bôi trơn ngâm dầu Dùng dầu ôtô để bôi trơn hộp giảm tốc