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

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢIĐề B1 Số liệu cho trước: 1.. Công suất cần thiết trên trục động cơ – P ycTa có: Để hệ thống hoạt động được ổn định thì c

Người hướng dẫn

Thông tin sinh viên Sinh viên 1 Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện Phạm Bá Thái Trần Quang Huy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Đề 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 HỌC 1.1 Chọn động cơ điện

- Công suất của trục công tác:

 Hiệu suất cặp ổ lăn: η ol=0,99

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng: η br=0,98

 Hiệu suất bộ truyền đai: η đ= 0,96

 Hiệu suất bộ truyền khớp nối trục: η k=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 – P yc

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 ≥ P ct

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: u c=n dc

n ct=

1440 103,98=13,85Với uc = ∏ui = uđ ubr

Trong đó:

 ui là tỉ số truyền của bộ truyền thứ i trong hệ thống

3

 uđ là tỉ số truyền của bộ truyền đai

 ubr là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng

Suy ra:

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

- Tốc độ quay trên trục I (trục vào của HGT):

∆u= ¿u ct ,t−u ct∨ ¿

u ct¿ = ¿ 103,90−103,98∨ ¿

103,98¿ = 0,07 % < 4 %

→ Thỏa mãn

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

4

- 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 P i

n i

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

Thay vào công thức trên ta được:

1.4 Lập bảng các thông số động học

TrụcThông số

Trục độngcơ

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN Chương 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 CẤP CHẬM

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: {¿T t ≤ T kn cf

¿d t ≤ d kn cf Trong đó:

• d t=d sb=√3 T II

0,2.[τ]=

3

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

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

+) k: Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra

b Điều kiện uốn của chốt

Theo bảng 10.2[1] Tr.189 chọn chiều rộng ổ lăn : {b01 =19 (mm)

4.3.1.1 Tính momen tương đương

Momen tổng, momen uốn tương đương:

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=8 h=7

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

Then được lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

l t 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=6 h=6

t1= 3,5Lấy 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 tiếtdiện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện

s j= s σj. s τj

√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 đốixứng 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:

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9[1] phụ thuộcvào 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 tiếtdiện trục đến giới hạn mỏi

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

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

{M10 =43891 (Nmm)

T1=72606(Nmm)

d10=25 (mm)B10.6[1] với d10 = 25 mm:

33

Do vị trí này có ổ lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra

s τj= τ−1

K τdj τ aj+ѱ τ τ mj=

189,66 1,9.11,83+0,05.11,83=8,22

Ta thấy tập trung ứng suất tại trục lắp khớp nối là do rãnh then

Tra bảng 10.10[1] ta được: {ε σ= 0,91

ε τ= 0,87Tra bảng 10.12[1] ta được: {K σ=1,95

Do vị trí này có ổ lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra

s τj= τ−1

K τdj τ aj+ѱ τ τ mj=

189,66 1,9.7,35+0,05.7,35=13,23

35

→ 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:

Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ bi đỡ - chặn cỡ trung hẹp tra bảngP2.12[1]

Với d = 25 mm => chọn ổ lăn có: {Kí hiệu :46305 d=25 mm

D=62 mm b=17 mm r=2,0 mm

r1=1,0 mm

C=21,10 kN

C0=14,90 kNChọn cấp chính xác cho ổ là cấp 0

Tra bảng 11.4[1] ta được e = 0,68

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

C d=Q m√L

Trong đó:

+ m - bậc của đương cong mỏi : m =3 (ổ bi)

+ L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

36

L = 60.n.Lh 10-6 = 60.514,29.20000.10-6 = 617,15 (triệu vòng)+ Q – tải trọng động quy ước (kN) được xác định theo công thức 11.3[1]

Q=(X V F r+Y F a)K t K d

Trong đó :

- F r, F a 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

Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn hơn

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

Tra bảng B11.6[1] cho ổ 1 dãy ta được:

{X0 =0,5

Y0=0,37Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

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:

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

l t 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

l t 2=(0,8÷ 0,9 )l m 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 – Không

yêu cầu kiểm nghiệm 4.3.2.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

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

Đường kính đoạn trục lắp ổ d = d20 = d21 = 35

Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ bi đỡ - chặn cỡ trung hẹp tra bảngP2.12[1]

42

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

D=80 mm b=2 1mm r=2,5 mm

r1=1,2mm

C=3 3 , 40 kN

C0=25,20 kNChọn cấp chính xác cho ổ là cấp 0

Tra bảng 11.4[1] ta được e= 0,34

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

C d=Q m√L

Trong đó:

+ m - bậc của đương cong mỏi : m =3 (ổ bi)

+ L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

L = 60.n.Lh 10-6 = 60.103,9.16000.10-6 = 99,74 (triệu vòng)+ Q – tải trọng động quy ước (kN) được xác định theo công thức 11.3[1]

Q=(X V F r+Y F a)K t K d

Trong đó :

- F r, F a 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:

Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn hơn

 Q = max(Q0, Q1) = 2561,65(N)

C d=Q m√L=2561,65 √399,74=11879,81(N )< C = 33400 (N)

44

→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:

{ X0 =0,5

Y0=0, 4 7Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

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 Bulông đến mép lỗ)

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

5.1.3 Các chi tiết phụ khác

5.1.3.1 Vòng chắn dầu

Lót kín bộ phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chấtbẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đềphòng mỡ chảy ra ngoài

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

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

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 thămđược đậy bằng nắp Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi

Theo bảng 18.5

lượng10

5.1.3.4 Nút thông hơi

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất vàđiều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người tadùng nút thông hơi Nút thông hơi thường được lắp trên nắpcửa 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 bịbẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cầnphải 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

M16x1

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 ÷ 79,2Chọn D2 = 70 (mm)

 Đường kính trong vành răng: Dv2 = df2 – 2.δ = 242,47 - 2.8

H 7

d 11

+300

-120-340Vòng chắn dầu

D8

k 6

+119+80

+18+2

+2

52