Tính toán chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền và mômen xoắn trên các trục

BỘ CÔNG THƯƠNG Trường Đại Học Kinh tế Kỹ thuật - Công nghiệp Khoa Cơ khí - - ĐỒ ÁN 1 CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện: Lê Đình Đạt Lê Đỗ Đạt Lớp: DHOT16A1CL Giảng viên hướng dẫn: Lê Huỳnh Đức HÀ NỘI - NĂM 2023 - - 1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC .5 1.1 Tính toán chọn động cơ .5 1.2 Phân phối tỉ số truyền 6 1.3 Xác định công suất, số vòng quay và momen trên các trục 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 9 2.1 Chọn loại xích 9 2.2 Xác định các thông số của bộ truyền 9 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 12 3.1: Tính toán bộ truyền cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng .12 3.2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 15 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC .20 4.1 Chọn vật liệu 20 4.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên trục 20 4.3 Tính sơ bộ đường kính trục .21 4.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 22 4.5 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục .24 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỌN THEN, Ổ ĐỠ TRỤC, KHỚP NỐI, CÁC CHI TIẾT KHÁC VÀ BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 34 5.1 Tính toán chọn then 34 5.2 Chọn ổ đỡ trục 34 5.3: Tính toán khớp nối: 40 5.4: Tính toán chọn các chi tiết khác: bu lông đai ốc nắp ổ, bu lông treo, chốt, vít tách, kiểu lắp ghép các chi tiết… .40 CHƯƠNG 6 :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU HỘP .44 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc bằng phương pháp đúc 44 2 LỜI NÓI ĐẦU - Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu về các phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết có công dụng chung Trong môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học, vật lý, cơ lý thuyết, nguyên lí máy, sức bền vật liệu, được xác minh và hoàn thành qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất - Là một sinh viên ngành cơ khí việc nắm bắt những nguyên lí hoạt động của máy là một nhiệm vụ hết sức quan trọng Nội dung bản thuyết minh đồ án chi tiết máy này đề cập đến những vấn đề cơ bản về trình tự tính toán và thiết kế dẫn động cơ khí Cụ thể là: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM Phần 1 : TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN , PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC Phần 2 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Phần 3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN Phần 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC Phần 5 : TÍNH TOÁN CHỌN Ổ ĐỠ TRỤC, THEN, KHỚP NỐI, CÁC CHI TIẾT KHÁC VÀ BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC Phần 6 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU HỘP Để hoàn thành đồ án này em đã được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giá Lê Huỳnh Đức Do kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy và các bạn sinh viên đóng góp ý kiến để đồ án môn học em được hoàn thiện tốt hơn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Lê Đình Đạt Lê Đỗ Đạt 3 NỘI DUNG THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Loại hộp: Hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm Tmm = T1 3 Hộp giảm tốc 4 Bộ truyền xích T2 = T1 t1 = h 5.Băng tải làm việc t2 = h 1 chiều tck = h 1 Động cơ 2 Nối trục đàn hồi Số liệu cho trước: 1 Lực kéo băng tải: F = 2100 N 2 Vận tốc băng tải: v = 0,65 m/s 3 Đường kính tang: D = 300 mm 4 Thời hạn phục vụ: lh = 10100 giờ 5 Số ca làm việc: 1 ca 6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài:  = 30 độ 7 Đặc tính làm việc: Êm CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC 1.1 Tính toán chọn động cơ 1.1.1 Công suất làm việc trên trục băng tải Nlv: Nlv= F v 1000 =2100.0,65 1000 =1,37 (kw) Hiệu suất bộ truyền: η=ηx ηbr2 ηol4 ηk Hiệu suất của các bộ truyền tra bảng (1.1) Hiệu suất bộ truyền xích ηx = 0,92 Hiệu suất một cặp bánh răng ηbr = 0,96 Hiệu suất một cặp ổ lăn ηol = 0,97 Hiệu suất khớp nối ηk = 0,98 η=0,92.0,962 0,974.0,98=0,74 1.1.2 Công suất lớn nhất yêu cầu của động cơ: Ndc ≥ N lv η =Nct= 1,37 0,74 =2,34( kw) 1.1.3 Điều kiện và số vòng quay: - Để tính toán và thiết kế ra hộp giảm tốc có kích thước không quá lớn, ta sẽ xác định tính toán số vòng quay sơ bộ cho động cơ Số vòng quay sơ bộ động cơ được tính toán theo công thức: nsb=nlv ic nsb : số vòng quay sơ bộ của động cơ nlv : số vòng quay trên trục công tác ic : tỷ số truyền chung của cả hệ thống + Chọn sơ bộ tỉ số truyền chung của hệ thống là ic ≈ 50 + Số vòng quay của trục công tác(bộ truyền xích) là: nlv= 60000 v π D =60000.0,65 3,14.300 =41,40( vg/ ph) + Số vòng quay sơ bộ là: nsb=nlv ic=41,40.50=2070,00( vg/ ph) 1.1.4 Chọn động cơ: - Sau khi tính toán được Ndc và nsb, Đặc tính kỹ thuật của động cơ điện, để chọn động cơ sao cho thỏa thỏa mãn 2 điều kiện: N dc ≥ N ct ndc ≈ nsb (Ndc và ndc là công suất và số vòng quay của động cơ cần chọn) Ta có: Nct=2,34 (kw) nsb=2070,00( vg/ ph) - Theo bảng 1.2 ÷ 1.12, ta chọn được động cơ 4A100S4Y3 là phù hợp với yêu cầu, Có các thông số kỹ thuật của động cơ như sau: Kiểu động cơ Công suất Vận tốc quay Cosφ η % T max Tk kW T dn T dn 4A100S4Y3 3,0 1420 0,83 82 2,2 2,0 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.2.1 Xác định tỉ số truyền i của hệ thống dẫn động: - Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được xác định bằng tỉ số của số vòng quay đầu vào của bộ truyền và số vòng quay đầu ra của bộ truyền - Tính tỷ số truyền chung theo công thức: ic=ing ihgt= ndc nlv ndc=1420(vg / ph)là số vòng quay của động cơ điện chọn được nlv=41,40(vg / ph) là số vòng quay trên trục băng tải → ic= 1420 41,40 =34,30 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền: - Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được phân phối cho bộ truyền trong hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài (bộ truyền xích) ic=ihgt i x=34,30 - Để hộp giảm tốc có kích thước không lớn quá, dựa vào bảng 1.13, chọn tỷ số truyền của bộ truyền xích: ix=2,5 ihgt= ici =34,30 =13,72 x 2,5 Ta có: ihgt=i1 i2 – tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng thứ nhất và bộ truyền bánh răng thứ hai -Theo công thức (1.11) ta chọn i1=1,2.i2 1,2 i22=13,72→ i2=3,38; i1=4,06 Bảng số liệu các tỉ số truyền: Bộ truyền xích Bộ truyền bánh răng Bộ truyền bánh răng thứ nhất thứ hai ix  2, 5 i1  4,06 i2  3,38 1.3 Xác định công suất, số vòng quay và momen trên các trục 1.3.1 Công suất: - Áp dụng các công thức 1.16, 1.17, 1.18, 1.19 ta có: Trục động cơ Ndc=Nct=2,34 (kW ) Trục 1: N1=N dc ηol ηk =2,34.0,97 0,98=2,22( kW ) Trục 2: N2=N1 ηol ηbr=2,22.0,97 0,96=2,68 (kW ) Trục 3: N3=N 2 ηol ηbr=2,68.0,97 0,96=2,50(kW ) - Trong đó: Nct−¿Công suất cần thiết; ηol, ηk , ηbr lần lượt là hiệu suất ổ lăn, khớp nối và bánh răng 1.3.2 Số vòng quay: - Áp dụng các công thức 1.13, 1.14, 1.15 ta có: Trục động cơ: ndc=1420( vg / ph) Trục 1: n1=ndc=1420(vg/ ph) Trục 2: n2=n1 i = 1420 =349,75(vg/ ph) 1 4 , 06 Trục 3: n3=n2 i = 349,75 =103,48( vg/ ph) 2 3,38 - Trong đó:ó: i1−¿tỷ số truyền bộ truyền bánh răng thứ nhất; i2−¿tỷ số truyền bộ truyền bánh răng thứ hai; ndc−¿số vòng quay của trục đó:ộng cơ 1.3.3 Momen: - Áp dụng các công thức 1.10, 1.21, 1.22, 1.23 ta có: Trục đó:ộng cơ: T dc=9,55.106 N ct n =9,55.106 2,34 =15737,32( N mm) dc 1420 Trục 1: T 1=9,55 106 N1 n =9,55.106 2,22 =14930,28(N mm) 1 1420 Trục 2: T 2=9,55 106 N2 n =9,55.106 2,68 =73177,98( N mm) 2 349,75 Trục 3: T 3=9,55 106 N3 n =9,55 106 2,50 =230720,91(N mm) 3 103,48 Tỷ số Tốc đó:ộ Công suất Momen truyền quay xoắn Thông số Trục (vg/ph) (kW) (N.mm) Trục đó:ộng cơ 1 1420 2,34 15737,32 2,22 14930,28 Trục 1 1420 2,68 73177,98 4,06 2,50 230720,91 Trục 2 349,75 3,38 Trục 3 103,48 2.1 Chọn loại xích - Chọn loại xích ống con lăn vì khả năng tải nhỏ và theo yêu cầu là va đập êm 2.2 Xác định các thông số của bộ truyền 2.2.1 Chọn số răng đĩa nhỏ và đĩa lớn: - Theo bảng 2.12 với tỉ số truyền: ix=2,5 Sửa lại hết Chọn số răng đĩa xích nhỏ (đĩa dẫn) Z1 = 23 Số răng đĩa xích lớn (đĩa bị dẫn) Z2 = i Z1 → Z2=i Z1=4,06.25 ≈ 93,38 2.2.2 Tìm bước xích t: - Tính hệ số điều kiện sử dụng theo công thức: k =k d k A ko kdc kb kc Trong đó: +k d=1 :Tải trọng êm +k A=1 : Chọn khoảng cách trục A=(30 ÷50 )t (chọn a=40p, theo bảng 5.6 sách tt thiết kế hệ dẫn động cơ khí t1) +k o=1 : Góc nghiêng của bộ truyền ≤ 600 +k dc=1,25 : Khoảng cách trục đĩa xích không điều chỉnh được +k b=1,5 : Bôi trơn định kì +k c=1: Bộ truyền làm việc 1 ca -Vậy: k =k d k A ko kdc kb kc=1.1 1.1,25 1,5 1=1,875 - Công suất tính toán theo công thức: Nt=N k kn.kz Với: N: Công suất trên trục dẫn động xích (thường là trục 3) N=N 3=2,5( kW ) k z: Hệ số răng đĩa dẫn (k z=25Z = 25 =1,08) 1 23 k n: Hệ số vòng quay đĩa dẫn được xác định theo công thức: k n= n01 n = 1000 =0,70 1 1420 Với: n01=1000: Số vòng quay đĩa dẫn bộ truyền cơ sở n1=1420: Số vòng quay trên đĩa chủ động Vậy: Nt=N k k z kn=2,5.1,875 1,08 0,7 ≈ 3,55 (kW ) - Tra bảng 2.13 với n01=1000 (vg / ph) chọn được xích răng một dãy có bước xích t=4(mm) (ΓOCT 109OCT 10947 – 64), diện tích bản lề F=19,05(m m2), có công suất cho