Đồ án môn học chi tiết máy đầu đề thiết kế hệ dẫn động băng tải

Thông tin sinh viênSinh viên 1Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện Phạm Bá TháiTrần Quang Huy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢIĐề B1

Số liệu cho trước:

1 Lực kéo băng tải: F = 3330 (N) 2 Vận tốc băng tải: v = 0,98 (m/s) 3 Đường kính tang: D = 180 (mm) 4 Thời hạn phục vụ: Lh = 16000 (giờ) 5 Số ca làm việc: soca = 1 (ca)

6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: α = 90 (độ) 7 Đặp tính làm việc: Va đập vừa

PHẦN 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC1.1 Chọn động cơ điện

- Công suất của trục công tác:  Hiệu suất cặp ổ lăn: ηol=0,99

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng: ηbr=0,98  Hiệu suất bộ truyền đai: ηđ=0,96

 Hiệu suất bộ truyền khớp nối trục: ηk=1 Thay vào (1), ta thu được hiệu suất của cả hệ là:

η=(0,99)3.0,98 0,96 0,99 ≈ 0,91

Ta thấy tổn thất qua hệ thống truyền động là gần 10%.

2

1.1.3.Công suất cần thiết trên trục động cơ – Pyc

Ta có: Để hệ thống hoạt động được ổn định thì công suất cần

Trong đó:

Pyc là công suất cần thiết trên động cơ Pct là công suất trên trục công tác

Pmm là công suất mất mát khi qua hệ dẫn động: Pmm = (1η−1) Pct

Từ đó ta tính được: Pyc ≥ Pct

η = 3,260,91 = 3,58 (kW)

Với hệ dẫn động băng tải:

Tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai thang usb(đ) = (3 ÷ 5)

Động cơ được chọn phải thỏa mãn:

1.2 Phân phối tỉ số truyền

Ta có tỉ số truyền chung của cả hệ thống: uc=ndc

 uđ là tỉ số truyền của bộ truyền đai

 ubr là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng

- Tỉ số truyền từ trục II (trục ra của hộp giảm tốc) sang trục của bộ phận công tác (trục của bộ phận làm việc) uII→ct = uk = 1

Xuất phát từ tốc độ quay của động cơ, tiến hành từ tốc độ quay của trục động cơ nghĩa là nđc → nI → nII → nct,t và công thức:

ni = n(i−1)

u(i−1)→ i

Trong đó: ni là tốc độ quay trên trục thứ i; n(i-1) là tốc độ quay trên trục thứ i-1 (phía trước trục i); u(i-1)→i là tỉ số truyền từ trục thứ i-1 sang trục thứ i.

Suy ra:

- Tốc độ quay trên trục động cơ: nđc = 1440 (vg/ph) - Tốc độ quay trên trục I (trục vào của HGT):

Xuất phát từ công suất trên trục công tác, tiến hành tính toán công suất cho các trục phía trước Pct → PII → PI → Pđc,t và công thức:

4

P(i-1) = Pi

η(i−1)→ i

Trong đó: P(i-1) là công suất ở trục thứ i-1; Pi là công suất ở trục thứ i; η(i−1)→i là hiệu suất từ trục (i-1) sang trục i

Suy ra:

- Công suất trên trục công tác: Pct = 3,26 (kW) - Công suất trên trục II (trục ra của HGT):

Sau khi có công suất và tốc độ quay trên các trục tương ứng, ta có thể tính momen xoắn theo công thức:

Ti = 9,55 106 Pi

Trong đó: Pi, ni, Ti ứng với công suất, tốc độ quay, momen xoắn trên trục i.

Thay vào công thức trên ta được:

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀNChương 2: Thiết kế bộ truyền đai thang

2.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền đai thang

Bảng 2.1: Các dữ kiện ban đầu

7

2.2 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng Inventor

Hình 2.1: Tiết diện đai, số đai, chiều dài đai và thông số các bánh đai

8

Hình 2.2: Kết quả tính toán kiểm nghiệm

9

2.3 Kết quả thiết kế

Hình 2.3: Thông số bánh đai bị dẫn

10

Hình 2.4: Thông số bánh đai dẫn

Hình 2.5: Mô hình 3D bộ truyền đai

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ CẤPCHẬM

3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền bánh răng trụ

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor

Hình 3.1: Nhập thông số thiết kế cửa sổ Design

16

Hình 3.2: Chọn cấp chính xác

Hình 3.3: Cửa sổ Calculation sau khi đã điều chỉnh thiết kế đạt yêu cầu đặt ra

17

3.3 Kết quả thiết kế

Hình 3.4: Kích thước bánh răng dẫn

Hình 3.5: Kích thước bánh răng bị dẫn

18

Hình 3.6: Mô hình 3D bộ truyền bánh răng trụ

19

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Thông số đầu vào:

25

- Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục - Ta chọn khớp theo điề u kiện: {¿Tt≤ Tkncf

¿dt≤ dkncf Trong đó:

• dt=dsb=√3 TII

√3024010,2.28 =37,80 (mm);   : Ứ/s xoắn cho phép (MPa)

• T : Mô men xoắn tính toán: tTt k T với:

+) k: Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra - Tra tiếp bảng 16.10b[2] Tr.69, với: Tkncf=500 (N.m) t a được kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

b Điều kiện uốn của chốt

4.3.1.1 Tính momen tương đương

Momen tổng, momen uốn tương đương:

Trong đó [σ ] - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục, cho trong bảng 10.5[1] Tr.195 thu được [σ ] = 63 (MPa)

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :

Trên trục I then được lắp tại bánh răng và bánh đai

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng: d13 = 30 mm Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Tr.173[1] ta được: {b=8h=7

t1=4 Lấy chiều dài then: lt = (0,8 ÷ 0,9).lm

Then được lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

lt 3=(0,8 ÷0,9 )lm 13=(0,8 ÷ 0,9) 45=36 ÷ 40,5 mm Ta chọn lt3 = 36 (mm)

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh đai : d12 = 22 mm

31

Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Tr173[1] ta được: { b=6h=6t1=3,5 Lấy chiều dài then: lt = (0,8 ÷ 0,9).lm12

Then được lắp trên trục vị trí lắp bánh đai

 Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện dập và cắt

4.3.1.5 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện

sj= sσj.sτj

√s2σj+s2τj≥[ s]

Trong đó: [s] - hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ cứng [s] = 2,5… 3)

sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j

Trong đó : σ−1 và τ−1 - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng

𝜎−1 = 0,436𝜎𝑏 = 0,436.750 = 327 MPa 𝜏−1 = 0,58𝜎−1 = 0,58 327 = 189,66 MPa

σaj, τaj, σmj, τmj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j, do quay trục một chiều:

Trong đó: Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8[1], theo phương pháp nội suy ta lấy Kx = 1,09 (Tiện Ra 2,5 0,63)

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9[1] phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta

εσ, ετ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

Kσ,Kτ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

Do M12=0 nên chỉ kiểm hệ số an toàn khi chỉ tính riêng ứng suất tiếp, tra bảng 10.6[1] Tr.196 ta được:

→ Vậy trục đảm bảo về độ bền mỏi

4.3.1.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Khả năng tải động Cd được tính theo công thức 11.1[1]

Cd=Q m√L

Trong đó:

+ m - bậc của đương cong mỏi : m =3 (ổ bi) + L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

36

- Fr, Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục, kN

= 1

- kt − Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ kt = 1 - kd – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng

Theo bảng B11.3[1] Tr.215,ta chọn kđ = 1 (tải trọng tĩnh) - X hệ số tải trọng hướng tâm

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn Tra bảng B11.6[1] cho ổ 1 dãy ta được:

Trường hợp 2: Fk ngược chiều Ft2

So sánh biểu đồ momen 2 trường hợp, ta chọn tính toán thiết kế theo trường hợp 2 vì momen trên trục lớn hơn

4.3.2.1 Tính momen tương đương

Momen tổng, momen uốn tương đương:

Trong đó [σ ] - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục, cho trong bảng 10.5[1] Tr.195 thu được [σ ] = 63 (MPa)

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :

Trên trục II then được lắp tại bánh răng và khớp nối

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng: d23 = 40 mm Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Tr.173[1] ta được: ¿

Lấy chiều dài then: lt = (0,8 ÷ 0,9).lm

Then được lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

lt 3=(0,8 ÷0,9 )lm 23=(0,8 ÷ 0,9) 57=45,6 ÷ 51,3 mm

41

Ta chọn lt3 = 48 (mm)

 Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối: d22 = 32 mm Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: ¿

Lấy chiều dài then: lt = (0,8 ÷ 0,9).lm22

Then được lắp trên trục vị trí lắp khớp nối

lt 2=(0,8÷ 0,9 )lm 22=(0,8 ÷ 0,9) 67=53,6 ÷ 60,3 mm Ta chọn lt2 = 55 (mm)

4.3.2.5 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi – Khôngyêu cầu kiểm nghiệm

4.3.2.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Với d = 40 mm => chọn ổ lăn có: {Kí hiệu :4630 7d=35 mm

Khả năng tải động Cd được tính theo công thức 11.1[1]

Cd=Q m√L

Trong đó:

+ m - bậc của đương cong mỏi : m =3 (ổ bi) + L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

- Fr, Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục, kN

= 1

- kt − Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ kt = 1 - kd – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng

Theo bảng B11.3[1] Tr.215,ta chọn kđ = 1 (tải trọng tĩnh) - X hệ số tải trọng hướng tâm

- Y hệ số tải trọng dọc trục

43

Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn là:

→2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn Tra bảng B11.6[1] cho ổ bi đỡ chặn 1 dãy ta được:

Công dụng: Đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm.

Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ.

Chọn bề mặt lắp ghép và thân

45

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế.

lắp ghép các chi tiết thuận tiện.

sít, khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặc biệt.

Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D3, D2 Theo bảng 18-2 và D ổ lăn ta được:

Tâm lỗ Bu lông cạnh ổ: E2 và R2 (k là khoảng cách từ tâm Bu

7 Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp:∆ ≥ (1 ÷1,2) δ=8 ÷ 9,6, chọn ∆ =

(L và B là chiều dài và chiều rộng của hộp)

5.1.2 Tính, lựa chọn bôi trơn

Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòng v=0,8<12(m/ s) nên ta chọn

bôi trơn bằng cách ngâm trong dầu bằng

Vậy chiều cao lớp dầu là: 60 (mm)

Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc: vận tốc vòng của bánh răng

Vòng phớt được dùng để lót kín và là chi tiết được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao Ta chỉ cần chọn vòng phớt cho trục vào và ra và tra bảng 15-17 trang 50 Tra theo đường kính bạc

biến dạng vòng ngoài của ổ, do đó loại trừ được nguyên nhân

Để kiểm tra, quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của nắp hộp.

Theo bảng 18.6 ta chọn:

49

5.1.3.5 Nút tháo dầu

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu.

Chọn M16x1,5 Theo bảng 18-7

5.1.3.6 Que thăm dầu

Dùng để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc, để đảm bảo mức dầu luôn ở mức cho phép để các chi tiết hoạt động tốt

5.1.3.7 Ống lót và nắp ổ

chỉnh của bộ phận ổ Ống lót có bề dày: δ=6 ÷ 8 mm, chọn

50

δ=8 mm, làm bằng gang xám GX15-32

Chiều dày vai δ1 và chiều dày bích δ2 bằng δ = 8 mm.

loại là nắp kín và nắp thủng cho trục xuyên qua

 Đường kính trong moay ơ: d2 = 44 (mm)

 Đường kính ngoài moay ơ: D2 = (1,5÷1,8)d = 66 ÷ 79,2