Đồ án chi tiết máy thiết kế trạm dẫn động băng tải (có bản vẽ)

Đồ án chi tiết máy thiết kế trạm dẫn động băng tải sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp nón trụ và bộ truyền xích ống con lăn. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 Chương 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN TỶ SỐ TRUYỀN 4 1.1 Chọn động cơ điện 4 1.1.1. Xác định công suất động cơ 4 1.1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ 4 1.1.3. Chọn động cơ 5 1.2. Phân phối tỷ số truyền 5 1.2.1. Tỉ số truyền của hệ dẫn động 5 1.2.2. Công suất trên các trục 5 1.2.3. Số vòng quay trên các trục 6 1.2.4. Mô men xoắn trên các trục 6 Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 8 2.1. Chọn số răng của đĩa xích 8 2.2. Xác định thông số xích: 8 2.2.1. Bước xích: 8 2.2.2. Số mắt xích: (Công thức 5.12 trang 85 1) 9 2.2.3. Tính chính xác khoảng cách trục: (Công thức 5.13 trang 85 1) 10 2.3.Kiểm nghiệm xích về độ bền 10 2.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục 11 Chương 3 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 12 3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón thẳng 12 3.1.1. Chọn vật liệu 12 3.1.2. Xác định ứng suất cho phép 12 3.1.3. Tính toán bộ truyền 15 3.1.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 17 3.1.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 18 3.1.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải 18 3.2. Thiết kế bộ truyền cấp chậm 19 3.2.1. Chọn vật liệu 19 3.2.2. Xác định ứng suất cho phép 19 3.2.3. Tính toán bộ truyền 22 3.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 24 3.2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 25 3.2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải 25 Chương 4 THIẾT KẾ TRỤC THEN KHỚP NỐI 26 4.1. Thiết kế trục 26 4.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục: 27 4.1.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 27 4.1.3. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục: 28 4.2. Kiểm nghiệm trục ở những tiết diện nguy hiểm của trục. 34 4.1.1. Kiếm tra trục 1: 34 4.1.2. Kiểm tra trục 2: 36 4.1.3. Kiểm tra trục 3: 36 4.3. Thiết kế then 38 4.1.1. Trục 1 38 4.1.2. Trục 2 38 4.1.3. Trục 3 39 Chương 5 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN 41 5.1. Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm bền 41 5.1.1. Chọn ổ lăn trục 1 41 5.1.2. Chọn ổ lăn trục 2 42 5.1.3. Chọn ổ lăn trục 3 43 Chương 6 THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ 46 6.1. Kích thước hộp giảm tốc đúc 46 6.2. Chọn các chi tiết phụ 47 6.3. Dung sai lắp ghép 49

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN TỶ SỐ TRUYỀN

Chọn động cơ điện

1.1.1 Xác định công suất động cơ

- Công suất làm việc trên trục công tác:

Theo bảng 2.3, trang 19 , ta chọn:

Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn:  ol  0,99

Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn, trụ:  br  0,97

Hiệu suất bộ truyền xích:  x  0,93

Hiệu suất của khớp nối:  kn  1

- Công suất sơ bộ của động cơ (CT 2.8, trang 19)

1.1.2 Xác định số vòng quay sơ bộ

- Số vòng quay của trục công tác

- Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống :u u = u h u đ

Tra Bảng 2.4, trang 21 [1] chọn u h = 10 – tỉ số truyền của hộp giảm tốc u x = 3 – tỉ số truyền của bộ truyền xích

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ

Tra bảng P1.3 chọn động cơ có số vòng quay đồng bộ n đb = 1500 v/p, căn cứ P ct = 5,12 kW ta chọn động cơ 4A112M4Y3 có

Bảng 1.1: Thông số của động cơ

Vận tốc quay, (vg/ph) cosφ η% Tmax/Tdn TK/Tdn

Phân phối tỷ số truyền

1.2.1 Tỉ số truyền của hệ dẫn động

- Tỷ số truyền của hệ thống là:

n   n dc – số vòng quay của động cơ đã chọn n lv – số vòng quay làm việc

- ta chọn tỉ số truyền xích u x = 2,8

- Ta có tỉ số truyền HGT là:

u   Để bảo đảm khả năng ngâm dầu cả 2 bánh răng bị động của cấp nhanh và cấp chậm chọn sơ bộ tỉ số truyền cấp nhanh

Tỉ số truyền cấp chậm là

1.2.2 Công suất trên các trục

1.2.3 Số vòng quay trên các trục ndc = 1425 v/p

1.2.4 Mô men xoắn trên các trục

Thông số ĐC I II III Trục công tác

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Chọn số răng của đĩa xích

- Số răng trên đĩa xích dẫn:

Z 1 = 29-2.u x = 29 – 2.2,8 = 23,4; tra bảng 5.4 trang 80 [1] chọn Z 1 % răng

- Số răng trên đĩa xích bị dẫn:

- Tỷ số truyền thực tế:

- Sai lệch tỉ số truyền:

Xác định thông số xích

Công suất tính toán theo công thức 5.3 trang 81 [1]

Tra bảng 5.6 trang 82 [1] ta có:

K0 = 1 (đường nối tâm 2 đĩa xích so với đường nằm ngang đến 600)

Kdc =1 (Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)

Kbt =1 (Môi trường làm việc)

- Hệ số làm việc (Công thức 5.4 trang 81 [1])

Tra bảng 5.5 trang 81 [1] với n 01 = 200 v/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 19,05mm, [P] = 4,8 (kW) thỏa mãn điều kiện mòn P t ≤ [P]

- Kiểm tra vòng quay tới hạn theo bảng 5.8 trang 83 [1] : p = 25,4 mm, n th  800( / ) v p

Ta có n n  th thỏa mãn

- Khoảng cách trục sơ bộ (Công thức 5.11 trang 84 [1]): a = (30÷50)p

Hình 2.2 Các thông số xích ống con lăn

2.2.2 Số mắt xích: (Công thức 5.12 trang 85 [1])

2.2.3 Tính chính xác khoảng cách trục: (Công thức 5.13 trang 85 [1])

  Để xích không chịu lực căng lớn, giảm bớt lượng

- Số lần va đập trong 1 giây (Công thức 5.14 trang 85 [1])

Kiểm nghiệm xích về độ bền

Tra bảng 5.2 trang 78 [1], ta được: Tải trọng phá hỏng Q = 31,8 kN

Khối lượng 1m xích: q = 1,9 kg k đ =1,2 (Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy 150%)

- Vận tốc trung bình của đĩa xích

- Lực căng do trọng lượng nhánh bị động gây ra k f = 6: Hệ số phụ thuộc vào độ võng cuả xích (bộ truyền ngoài nằm ngang)

- Lực căng do lực li tâm sinh ra:

- Hệ số an toàn cho phép: [s] = 8,2 (Tra bảng bảng 5.10 trang 86 [1])

Vậy bộ truyền bảo đảm điều kiện bền

Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

- Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích (Công thức 5.17 trang 86 [1])

- Đường kính vòng đỉnh của cặp đĩa xích

- Đường kính vòng chân của cặp đĩa xích

- Lực tác dụng lên trục (Công thức 5.20 trang 88 [1])

- k x =1,15: hệ số kể đến trọng lượng xích (Bộ truyền nằm ngang)

Bảng 2.1 Thông số của bộ truyền xích

Thông số Giá trị Đĩa xích nhỏ Đĩa xích lớn

Số răng Z, răng 25 70 Đường kính vòng chia d, mm 151,67 424,68 Đường kính vòng đỉnh d a , mm 160 434 Đường kính vòng đáy d f , mm 143 416

Số vòng quay trục chủ động 159,6

Lực tác dụng lên trục, N 4239,34

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Thiết kế bộ truyền bánh răng nón thẳng

Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T1= 33910,9 (Nmm)

+ Số vòng quay trên trục dẫn: n1= 1425 (v/p)

+ Công suất trên trục dẫn: P1= 5,06 (kW)

+ Thời gian phục vụ: L =5 năm (1 năm 300 ngày, 1 ngày2 ca, 1 ca 8h)

- Dựa vào bảng 6.1 [1]: Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn:

Loại bánh Nhiệt luyện Độ rắn Giới hạn bền

Giới hạn chảy  ch (MPa)

3.1.2 Xác định ứng suất cho phép

3.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép: a Bánh răng nhỏ: lim

- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra Bảng 6.2) lim 2 70 2.250 70 570( ) 1,1 o H H

Với: N HO 0HB 2,4 0.250 2,4 10 6 chu kỳ

N  cnL   vì N HE >N HO nên K HL =1

- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1

- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2) lim 2 70 2.240 70 550( ) 1,1 o H H

Với: NHO0HB 2,4 0.240 2,4 ,5.10 6 chu kỳ

N  cnL   vì NHE>NHO nên KHL=1

- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của từng bánh răng là:

+Bánh răng nhỏ: [  H ] 1  518, 2( MPa ) +Bánh răng lớn: [  H ] 2  500( MPa )

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép a Bánh răng nhỏ:   1 o Flim

- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2) lim 1,8 1,8.250 450( )

Vì NFE > NFO nên KFL = 1

Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1

- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2/94) lim 1,8 1,8.240 432( )

Vì NFE > NFO nên KFL = 1

Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1

Vậy ứng suất uốn cho phép của từng bánh răng là:

3.1.2.3 Ứng suất quá tải cho phép

+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max = 2,8.σch2 = 2,8.450 60

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép: [σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464

Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài

- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: KRP

- Hệ số chiều rộng vành răng: Kbe=b/Re=0,3

- Đường kính vòng chia ngoài:

  tra bảng 6.22 ta có z1p →z1=1,6z1p= 32 răng, chọn Z1 2 răng

- Đường kính trung bình: dm1 = (1- 0,5Kbe)de1 = (1- 0,5.0,3) 66,5 = 56,6mm

- Mô đun vòng chia trung bình: mm= dm1/Z1= 1,95mm

- Mô đun vòng chia ngoài: me = mm/(1-0,5Kbe)= 1,95/(1-0,5.0,3) = 2,29 mm

- Đường kính trung bình: dm1= mmZ1 = 2,215.27 = 57,4 mm

Tỉ số truyền thực tế u = Z2/ Z1 = 68/27 = 2,52

- Đường kính trung bình: dm2= mmZ2= 2,52.68= 144,5mm

- Tính chính xác chiều dài côn ngoài:

- Vận tốc dài của bộ truyền:

- Chiều rộng vành răng: b = ΨbeRe= 0,3.91,5 = 27,44 mm

- Chiều cao răng ngoài: he= 2hte.me + c =2.1.2,5+0,5= 5,5 mm với c = 0,2me = 0,2.3 = 0,6; hte =cosm =1

- Chiều cao đầu răng ngoài: hae1 = (hte +x1.cos)me với x1 tra Bảng 6.20 [1] x1 = 0,38 hae1 = (hte +x1.cos)me = (1 +0,38.1).2,5 = 3,4 mm hae2 = 2hte.me – hae1= 2.1.2,5 - 3,4 = 1,58 mm

- Đường kính ngoài de1 = meZ1 = 2,5.27= 67,5 mm de2 =meZ2 = 2,5.68 0 mm

- Đường kính đỉnh răng ngoài dae1= de1+ 2hae1.cos1 = 73,9 mm dae2= de2+ 2hae2.cos2 = 171,2mm

Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc: ZR

Tốc độ vòng của bánh răng v = 4,28 (m/s)

Tra bảng 6.13 ta có: cấp chính xác cấp 8

Với cấp chính xác cấp 8, tra bảng 21.3 ta có Rz μmm

Vậy ta có ZR = 0,9 (trang 91)

-Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: ZV

Với HB < 350 ta có ZV=1

-Hệ số tính đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng: KxH=1 (daN HO nên K HL =1

- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1 lim 1

-Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2) lim 2 70 2.240 70 550( ) 1,1 o H H

Với: NHO0HB 2,4 0.240 2,4 ,5.10 6 chu kỳ

N  c n L   vì NHE>NHO nên KHL=1

- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của từng bánh răng là:

+Bánh răng nhỏ: [  H ] 1  518,2( MPa ) +Bánh răng lớn: [  H ] 2  500( MPa )

3.2.2.2 Ứng suất uốn cho phép a Bánh răng nhỏ:   1 o Flim

- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2) lim 1,8 1,8.250 450( )

Vì NFE > NFO nên KFL = 1

Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1

- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2/94) lim 1,8 1,8.240 432( )

Vì NFE > NFO nên KFL = 1

Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1

Vậy ứng suất uốn cho phép của từng bánh răng là:

3.2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép

+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max = 2,8.σch2 = 2,8.450 60

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép: [σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464

Xác định sơ bộ khoảng cách trục

- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: Ka= 49,5 (Bảng 6.5)

- Hệ số chiều rộng vành răng: ψba = 0,315(Bảng 6.6)

- Tra bảng 6.7 theo ψbd chọn: KHβ = 1,05 ; KFβ = 1,12

Xác định các thông số ăn khớp

→ Chọn m = 2 (mm) + Số răng bánh dẫn:

→Chọn số răng bánh dẫn: Z 2’ = 35 răng

- Số răng bánh bị dẫn:

Tính lại tỷ số truyền: u = Z3/Z2’ = 125/35 = 3,57

+ Vận tốc dài của bánh răng:

Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc: ZR

Tốc độ vòng của bánh răng v = 2,09 (m/s)

Tra bảng 6.13 ta có cấp chính xác cấp 9

Với cấp chính xác cấp 9, tra bảng 21.3 ta có Rz μmm

Vậy ta có ZR= 0,95 (trang 91)

-Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: ZV

Với HB F rB nên ta xét ổ A

5.1.3.2.Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

Bố trí ổ như trên hình vẽ

Lực dọc trục tác dụng lên các ổ: F aA = F aB =ΣFF a = 0

Tải trọng động qui ước:

Trong đó: K t =1(hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ), K d =1(B11.3 trang 215)

Kiểm tra khả năng tải động:

5.1.3.3 Kiểm tra khả năng tải trọng tĩnh

Tải trọng tĩnh tính toán:

THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ

Kích thước hộp giảm tốc đúc

Lập bảng giá trị theo Bảng 18-1

Tên gọi Biểu thức tính toán Chọn

Chiều cao, h Độ dốc e=(0,8÷1).δ =(0,8÷1).8=6,4÷8 h < 58 khoảng 2 0

Vít ghép nắp cửa thăm, d5 d1 > 0,04.a+10=0,04.160+10,4 d2=(0,7÷0,8).d1,6÷14,4 d3=(0,8÷0,9).d2,2÷12,6

R2 (Bán kính cong gối trục)

Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ, K2

Chiều dày bích thân hộp, S3 S3=(1,4÷1,8).d3 ,8÷21,6 20 mm

Tên gọi Biểu thức tính toán Chọn

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Bề rộng bích nắp và thân, K3

Kích thước gối trục 1: Đường kính lỗ lắp ổ lăn, D Đường kính tâm lỗ vít, D2 Đường kính ngoài, D3

C (k/c tâm bulong đến tâm lỗ)

D3 mm C=D3/2/2@ (Bảng 18.2/tr88) Phụ thuộc kết cấu

Kích thước gối trục 2: Đường kính lỗ lắp ổ lăn, D Đường kính tâm lỗ vít, D2 Đường kính ngoài, D3

C (k/c tâm bulong đến tâm lỗ)

D3 5 mm (Bảng 18.2/tr88) C=D3/25/2W,5 mm (Bảng 18.2/tr88)

Kích thước gối trục 3: Đường kính lỗ lắp ổ lăn, D Đường kính tâm lỗ vít, D2 Đường kính ngoài, D3

C (k/c tâm bulong đến tâm lỗ)

D3 5 mm (Bảng 18.2/tr88) C=D3/25/2g,5 mm (Bảng 18.2/tr88)

Chiều dày (không có phần lồi): S1

Bề rộng mặt đế hộp: K1 q

70 mm Khe hở giữa các chi tiết:

Bánh răng với thành trong hộp, Δ Đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Mặt bên các bánh răng với nhau Δ=(1÷1,2) δ =8÷9,6 Δ1=(3÷5) δ $÷40 Δ2 ≥ δ

Số lượng bulong nền Z(chẵn) 4 cái

Chọn các chi tiết phụ

6.2.1 Nắp quan sát (Bảng 18-5) Để kiểm tra, quan sát các chi tiết bên trong hộp giảm tốc khi lắp, để đổ dầu vào hộp dễ dàng, trên đỉnh hộp ta làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có lắp nút thông hơi.Theo bảng 18-5 ta có kích thước nắp quan sát như sau:

Chọn nắp quan sát có kích thước như hình vẽ:

Khi hoạt động, nhiệt độ bên trong hộp tăng cao, vì vậy cần sử dụng nút thông hơi để giảm áp suất và điều hòa không khí Nút thông hơi thường được lắp đặt trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của hộp Hình dạng và kích thước của nút thông hơi rất đa dạng, nhưng đều nhằm mục đích tối ưu hóa quá trình trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài hộp.

Sau một thời gian sử dụng, dầu bôi trơn trong hộp có thể bị bẩn hoặc biến chất, do đó cần thay dầu mới cho HGT Để tháo dầu cũ, hãy sử dụng lỗ tháo dầu ở đáy hộp Để việc tháo dầu diễn ra dễ dàng hơn, đáy hộp nên được làm dốc về phía lỗ tháo dầu và tại vị trí tháo dầu, cần phay lõm xuống một chút.

Hộp giảm tốc cần được bôi trơn bằng dầu, do đó mức dầu bên trong phải được đảm bảo để duy trì hiệu suất hoạt động Để kiểm tra mức dầu, chúng ta sử dụng thiết bị chỉ dầu, cụ thể là que thăm dầu Hình dạng và kích thước của que thăm dầu được minh họa trong hình A0.

6.2.5 Bulong vòng (Bảng 18-3a) Để nâng, vận chuyển HGT, trên nắp và thân thường được lắp thêm bu lông vòng hoặc chế tạo vòng móc Ta chọn cách chế tạo bu lông vòng trên nắp hộp giảm tốc Sử dụng Bulong vòng M12

6.2.6 Chốt định vị (B18.4c) Để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp, thân trước và thân sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng.

Sử dụng 2 chốt định vị: Đường kính: d=8(mm)

6.2.7 Vòng phớt (Bảng 15-17) Được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng Dùng để chặn không khí từ ngoài vào hộp giảm tốc Tuy nhiên có nhược điểm là chóng mòn và ma sát lớn khí bề mặt trục có độ nhám cao.

6.2.8 Vòng chắn dầu Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòng chắn mỡ (dầu) Vòng gồm từ 2 đến 3 rãnh tiết diện tam giác Cần lắp sao cho vòng cách mép trong thành hộp khoảng 1 đến 2mm Khe hở giữa vỏ (hoặc ống lót) với mặt ngoài của vòng ren lấy khoảng 0,4mm.

Dung sai lắp ghép

Vị trí lắp Kiểu lắp

Bánh răng, bánh vít, xích, đai – trục H7/k6 Ổ - trục k6

Dung sai khoảng cách trục: P4.10 (cấp 9)