Thuyết minh đồ án tính toán thiết kế cơ khí ọn động cơ điện chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu ngắn mạch, điệp áp 220380v, kiểu kín hoặc bảo vệ và đặt nằm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THÁI DƯƠNG Họ tên: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ Mã sinh viên: 1911504110134 1911504110135 Lớp học phần: 122DATTTKCK02 ĐÀ NẴNG, NGÀY 22 THÁNG 12 NĂM 2022 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế Phương án Lực kéo băng tải P(N) Vận tốc băng tải v (mm) Đường kính tang D(mm) Thờig gian phục vụ Số ca làm việc Góc nghiêng đường nối tâm truyền ngồi Đặc tính làm việc 8000 0.8 230 20000 Va đập nhẹ Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế Mục lục PHẦN 1: CHỌN ĐÔNG CƠ ĐIỆN 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN .4 2.1 Thiết kế truyền đai .4 2.1.1 Chọn loại đai 2.2 Truyền động bánh .6 2.3 Tính kích thước truyền PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN 16 3.1 Chọn vật liệu chế tạo .16 3.2 Xác dịnh sơ đường kính trục 16 3.3 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực: 16 3.4 Xác định lực sơ đồ đặt lực: 17 PHẦN 4: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 23 4.1 Chọn ổ lăn .23 PHẦN 5: TÍNH NỐI TRỤC 25 5.1 Chọn nối trục đàn hồi: 25 5.2 Momen xoắn qua nối trục 25 PHẦN 6: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC .27 6.1 Xác định kích thước phần tử của vỏ hợp đúc bằng gang .27 PHẦN 7: HÌNH ẢNH 3D CHI TIẾT HỘP GIẢM TỐC CẤP 29 7.1 TRỤC 29 7.2 Ổ BI 31 7.3 BÁNH RĂNG 32 7.4 VỎ HỘP 33 7.5 CỤM TRỤC .34 7.6 THÁO LẮP 35 7.7 MÔ PHỎNG CHẠY 35 7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG .36 PHẦN 8: TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH ABAQUS 37 8.1 PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TỬ HỮU HẠN 37 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế PHẦN 1: CHỌN ĐƠNG CƠ ĐIỆN 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Chọn động điện không đồng pha kiểu ngắn mạch, điệp áp 220/380V, kiểu kín bảo vệ đặt nằm a Chọn cơng suất động điện  Tính tốn cơng suất cần thiết cho động điện: Ta có: tính chọn động phân phối tỉ số PV 8000.0,8 = =6.4(KW ) 1000 1000 η=ηnoitruc ηbr η capô ηđ =1 0,972 0,994 0,96=0,86 Suy ra: N ct = N 6,4 = =7.4 ¿KW) η 0,86 Trong đó: N: cơng suất băng tải [kW ] [kW ] Nct: công suất cần thiết động điện P: lực kéo băng tải [N] v: vận tốc băng tải [m/s] η: hiệu suất truyền động chung hệ thống ηnoitruc : hiệu suất khớp nối ηbr : hiệu suất truyền bánh ηcapo : hiệu suất cặp ổ lăn ηđ : hiệu suất truyền đai  Chọn công suất động điện N đc Chọn động điện có cơng suất định mức N đc lớn hay công suất cần thiết N ct ( N đc ≥ N CT ), tiêu chẩn chọn động điện có nhiều loại thỏa mãn điều kiện - Số vòng quay tang: nlv = 60.1000 v 60.1000 0,8 vòng = ≈66,46 ( ) π.D π 230 phút GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế Tra bảng 2.4 ta chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh tru nghiêng cấp: ibr =4 i đ =4 Do số vịng quay sơ động là: n sb =nlv i c =nlv i br i đ =¿ 66,46.4.4=1063,4 (vòng/phút) Theo bảng p1.3 Kiểu động Công suất (KW) Vận tốc quay( vg/ph) 4A160S 6Y3 11 970 GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG Cos η% T max T dn 0,86 86 2,0 φ SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ TK T dn 1,2 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế b Phân phối tỷ số truyền  Ta có tỷ số chung hệ thống: i chung = i hop = ndc 970 = =14.59 nlv 66,46 i chung 14,59 = =3,64 i ngồi  Số vịng quay trục:  Trục I (trục vào): n I =ndc =970( vòng ) phút  Trục II (trục trung gian): n II = nI i ngồi = 970 vịng =242.5( ) phút  Công suất đầu vào trục: - N dc =11(kW )  Trục I: N I =N dc ηnoitruc =11.1=11( kW )  Trục II: N II =N II ηcapo ηbr =11.0,99 0,97=10,56(kW )  Moment trục: Nđc 11 = 9,55.106 = 108298.96 (N.mm) nđc 970 11 TI = 9,55.106 ¿¿ = 9,55.106 = 108298.96 (N.mm) 970 NII 10,56 TII = 9,55.106 = 9,55.106 = 415868.04(N.mm) nII 242.5 Tđc= 9,55.106 Lập bảng tính tốn: Thơng số Động Trục Tỷ số truyền I ihộp= 3,64 Cơng suất (kw) 11 11 Số vịng quay (v/p 970 970 Mômen xoắn (N.mm) 108298.96 GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG 108298.96 SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ II ingoài= 10,56 242,5 415868,04 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 2.1 Thiết kế truyền đai 2.1.1 Chọn loại đai - Căn theo yêu cầu kỹ thuật truyền chọn đai thang thường loại Б - Tra bảng 4.13 (TTTK) chọn tiết diện đai b.h = 17.10,5 a Đường kính bánh đai nhỏ chọn theo tiêu chuẩn bảng 4.13 (TTTK) Chọn d1 =200 (mm) - Vận tốc đai: V= π 200.970 =10.15 (m/s) 60000 b Bánh đai lớn: d2 = d1 uđ (1- ξ) =200.10,15 (1- 0,01) = 2009.7 (mm) Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 2000 (mm) - Tỷ số truyền thực tế: U tt = d2 = 2000 =10 200 ( 1−0 ,01 ) d ( 1−ξ ) U tt −U đ 10 , 1−10 , 15 ΔU = 100 %= 100 %=−0 , 49 %≤4 % Uđ 10 15 c, Theo bảng 4.14 (TTTK) chọn sơ khoảng cách trục a = d2 0.9 = 1800 (mm) d, Chiều dài đai (d −d ) π l=2 a+ (d +d )+ 4a (2000−200)2 π ¿ 1800+ (2000+200 )+ =7505 75 (mm) 1800 Chọn đai theo tiêu chuẩn l = 7500 (mm) - Kiểm nghiệm đai tuổi thọ: GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế v 10 , 15 i= = =1 , 35≤imax =10 l - Tính góc ơm: α 1=180 0−57 d −d a =180 −570 2000−200 =1230 ≥1200 1800 e, Xác định số đai: Z= P1 k đ Ơ [ P ].C α Cu C z Cl - Tra bảng 4.7 (TTTK) chọn kđ = 1,25 số ca làm việc → kđ = 1,25 + 0,1 = 1,35 - Với α = 123° → Cα = 0,82 - Với l/l0 = 7500/2240 = 3,34 tra bảng 4.16 (TTTK) → Cl = 1,2 - Với u = 10,15 > tra bảng 4.17 (TTTK) → Cu = 1,14 - Trả bảng 4.19 (TTTK) ta có: [P0] = 3,38 P1 11 =3 25 [ P0 ] ,38 → = - Tra bảng 4.18 (TTTK) → Cz = 0,95 → Z= Số dây đai: ,21.1,35 =4.1 3,38.0 ,835.1,14.0,95.1,2 (đai) Theo tiêu chuẩn chọn số đai f, Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trụ: F0 = 780 P1 k đ v Cα Z +F v Mà : Fv = qm.v2 - Tra bảng 4.22 (TTTK), ta có: qm = 0,178 GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ Thuyết minh đồ án tính toán thiết kế → → Fv = 0,178.10,152 = 18,3 (N) F0 = 780.11.1,35 =347,92 10,15.0 ,82.4 (N) - Lực tác dụng lên trục: α Fr = 2.F0.Z.sin( ) 123 = 2.347.92.4.sin = 2446,06 (N) 2.2 Truyền động bánh a, Chọn vật liệu - Nhãn hiệu thép: 45 - Phương pháp nhiệt luyện: cải thiện - Kích thước: S ≤ 60 - Độ rắn: 241 ≤ HB ≤ 285 - Giới hạn bền: бb = 850 MPa - Giới hạn chảy: бch = 580 MPa b, Tính ứng suất cho phép  Theo bảng 6.2 (TTTK) với thép 45 thiện đạt độ rắn: 180 ≤ HB ≤ 350 бHlim = 2HB + 70 ; SF = 1,75 ; SH = 1,1 ; бFlim = 1,8HB  Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 280 (MPa)  Độ rắn bánh lớn HB2= 250 (MPa) σ H lim 1=2 HB +70=2 280+70=630 (MPa) σ 0H lim 2=2 HB +70=2 250+70=570 (MPa) GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.2 Ổ BI Hình ảnh: ổ bi trục Hình ảnh: ổ bi trục GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 32 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.3 BÁNH RĂNG Hình ảnh: bánh trục GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 33 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.4 VỎ HỘP Hình ảnh: vỏ Hình ảnh: vỏ GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 34 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.5 CỤM TRỤC Hình ảnh: cụm trục Hình ảnh: cụm trục GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 35 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.6 THÁO LẮP Hình ảnh: tháo lắp 7.7 MƠ PHỎNG CHẠY Hình ảnh: mơ chạy GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 36 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG Hình ảnh: hộp giảm tốc cấp GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 37 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế PHẦN 8: TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH ABAQUS 8.1 PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TỬ HỮU HẠN A PHÂN TÍCH Ta vào phần mềm Abaqus, Import => chọn part từ phần mềm Solidworks thiết kế vào Tiến hành phân tích để kiểm tra độ biến dạng ứng suất chuyển vị làm việc chịu tác dụng lực B MƠ PHỎNG Bài tốn mơ hình mơ chi tiết trục 3D để xác định trục đủ điều kiện bền để làm việc hay khơng, để có nhìn sâu sắc hoạt động Hình ảnh: mơ GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 38 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế C CHỌN VẬT LIỆU  Từ Modul công cụ ta chọn “Property”  Cửa sổ Edit Material suất hiện, mục Name đặt tên vật liệu thép C45 Ta chọn mục Mechanial => Elasticity => Elastic, điền giá trị hình Hình ảnh: Thuộc tính vật liệu Hệ số Poisson (N/A) Trục Modun đàn hồi(GPa/m^2) 0,3 200000 Mác Thép Tiêu Chuẩn Độ bền đứt σb (Mpa) Độ bền đứt σc (Mpa) C45 TCVN 1776675 610 360 Độ giản dài tương đối δ (%) 16 Độ cứng HRC 23 Bảng 1: Giới hạn bền D TÍNH TỐN GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HỒNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 39 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế  Tại mục Step, chọn Create Step, chọn kiểu Static general, cho thời gian tính tốn giây basic  Tại incrementation: chọn initial = 0.5 ; minimum = 1E-005 ; maximum = 0.5 Hình ảnh :Mục step E ĐẶT ĐIỀU KIỆN BIÊN  Ta đặt điều kiệu vị trí đặt ổ bi  Vào Load→Create Boundary Condition →bước Step chọn Initial, chọn kiểu Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với ổ bi → Done → chọn XSYMM ( U1=UR2=UR3=0) để ràng buộc bậc tự  XSYMM (U1=UR2=UR3=0): Đối xứng qua mặt X (mặt phẳng YOZ), bề mặtkhông dịch chuyển theo hướng trục X, không quay quanh trục Y không quay quanh trục Z GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 40 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên - Tương tự với mặt lắp ổ bi lại - Vào Load→Create Boundary Condition →bước Step chọn Initial, chọn kiểu Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với ổ bi → Done → PINNED ( U1=U2=U3= 0) để ràng buộc bậc tự tịnh tiến PINNED (U1=U2=U3=0): Có tác dụng khớp cầu - Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 41 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế F ĐẶT LỰC LÊN TRỤC  Create Load (step1) →Mechanical→Concentrated force  Ta cho giá trị CF1= 1498,53, CF2 =3931 N CF3=798 N Hình ảnh: Lực đặt bánh - Tương tự ta đặt lực FDAI Ta cho giá trị CF1= N, CF2 = 0N CF3=3577 N Hình ảnh: Lực Fdai GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 42 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế G MOMEN LỰC  Đặt mômen xoắn mômen uốn lên Trục, chọn mặt phía trục đặt bánh nơi xuất mômen xoắn mômen uốn lên Trục Hình ảnh: Mặt chọn  Create Load (step1) →Mechanical→moment  Ta cho giá trị CM1= 541514 N ( mômen xoắn ) , CM2 = 1.20967E+006N (mômen uốn) CM3=0N Hình ảnh: Mơmen lực GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 43 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế H CHIA LƯỚI  Tại mục Mesh, ta tiến hành chia lưới cho trục:  Chọn vào trục chính: Mesh →Control → Scan chi tiết →Table Mesh control xuất →cchọn Tex Element→Ok Hình ảnh: Chia lưới  Click Mesh Part click Yes để tiến hành chia lưới Kiểu phần tử kết chia lưới trục I Tiến hành nộp tốn phân tích  Tại modul Job ta chọn creat Job submit chờ đợi kết continue.sau chọn chọn job manager Hình ảnh: Hồn thành phân tích GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN Q 44 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế I kết  Ứng suất Giá trị ứng suất lớn S=4,413e+2 Hình ảnh: Kết ứng suất  Chuyển vị Giá trị chuyển vị lớn U= 2.877e-2 Hình ảnh: Kết chuyển vị GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 45 Thuyết minh đồ án tính tốn thiết kế 8.1 KẾT LUẬN Kết luận Với giá trị ứng suất 4,413e+02 chuyển vị 2,877e-2 phần mềm tính tốn nhỏ ứng suất tính tốn an tồn ban đầu, trục không thõa mãn điều kiện làm việc -Việc mô đạt kết xây dựng mơ hình xác định thông học trục GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC ĐẶNG VĂN QUÝ 46