Tiểu luận nguyên lí – chi tiết máy đề tài tính toán hệ dẫn động băng tải

Xác định các thông số của bộ truyền .... Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục .... Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục .... Tính toán phản lực, m

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THU T TP HCM Ỹ Ậ

Mục l c ụ

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI T S TRUY N 1 Ỉ Ố Ề

1.Chọn động cơ điện 1

2 Phân phối tỉ s truyố ền 2

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT 4

1.Chọn loại đai và tiết diện đai 4

2 Xác định các thông số của bộ truyền 4

3 Xác định số đai z 6

4 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục 7

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT 9

3 Xác định khoảng cách gia các gối đỡ và điểm đặ ực 16 t l4 Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục 17

4.1 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trênBảng k t quế ả tính toán các hệ số 𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊𝛔𝐝, 𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊𝛕𝐝đố ới các tiếi vt di n c a hai trệ ủ ục 28

Bảng k t quế ả tính toán hệ số an toàn đối với các tiết diện của hai trục 29

6 Tính kiểm nghiệm độ ề b n của then 29

Bảng k t quế ả tính toán kiểm nghiệm then đố ới các tiếi v t di n tr c 29 ệ ụ TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

Trường ĐHSPKT TP HCM Khoa Cơ Khí Chế ạo Máy T Bộ môn Thiế ế máy t k Giảng viên môn học: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh

Sinh viên thực hiện: Trần Qu c Thố ịnh MSSV: 21145284

Hình 1: hệ ẫn động băng tả di

1 Đông cơ điện

2 Bộ truyền đai thang

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải (N): F 6900 (N) 2 Vận tốc vòng của bang t i (m/s): ả V 0,65 (m/s)

3 Đường kính tang D (mm): 300 (mm) 4 Số năm làm việc a (năm): 4 (năm)

5 Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, s ố ngày làm ệc: 300 ngày/năm vi 6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 150 (độ)

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 b n thuyả ết minh tính toán gồm:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 2 Tính toán thiết k b truyế ộ ền ngoài của HGT 3 Tính toán thiết kế bộ truyền của HGT 4 Tính toán thiết k 2 trế ục của HGT

2 Phân phối tỉ s truy n ố ề

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT

❖ Thông số đầu vào:

+ Công ất: 𝑃su 𝑚= 5,79 (kW) +𝑆ố 𝑣ò 𝑞𝑢𝑎𝑦: 𝑛𝑛𝑔 đ𝑐= 1455 (𝑣ò𝑛𝑔𝑝ℎú𝑡) + Tỉ số truyền: 𝑢đ= 3

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

Chế độ làm việc ngày 2 ca, ời gian: 6h/ ca, sth ố ngày làm việc: 300 ngày/ năm

Theo hình 4.1/tr 59, chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường kí hiệu vБ ới các thông s sau ố

▪ Ta có u = 3 nên tra bảng 4.14, ta chọn khoảng cách trục: 𝑎 = 𝑑2= 800 (𝑚𝑚) ▪ Trị số a thỏa điều kiện theo công thức: ▪ Tra bảng 4.13, ch n chiọ ều dài đai tiêu chuẩn 𝑙 = 3150 (𝑚𝑚)

▪ Kiểm nghi m vệ ề điều ki n tu i th : ệ ổ ọ

• Khoảng cách cần thiết để mắc đai:

• 𝑃1= 𝑃𝑚= 5, (79 𝑘𝑊): công suất trên trục bánh đai chủ động • [𝑃0 ] = 7,38 (𝑘𝑊): công suất cho phép (tra bảng 4.19) • 𝐾đ: h s t i trệ ố ả ọng động (tra b ng 4.7) ả

o Vì chế độ làm việc 1 ngày 2 ca nên lấy tr sị ố trong bảng tăng 0,1, nên 𝐾đ= 1,1 + 0,1 = 1,1

• 𝐶𝛼= 1 − 0,0025 180( − 𝛼1) = 1 − 0,0025 180 13 ( − 6,21)= 0,89: h s kệ ố ể đế ản nh hưởng của góc ôm 𝛼1

• 𝐶𝑙: h s k ệ ố ể đế ảnh hưởn ng chiều dài đai (bảng 4.16) Với 𝑙𝑙

0= 31502240= 1,41 ≈ 1,4 ⇒ 𝐶𝑙= 1,07

• 𝐶𝑢= 1,14: h s k n ệ ố ể đế ảnh hưởng của tỉ ố s truy n (b ng 4.17) ề ả

• 𝐶𝑧: h s kệ ố ể đế ảnh hưởn ng của sự phân bố không đề ảu t i trọng cho các dây đai ả (b ng 4.18)

𝑃0= 5,797,38= 0,78 ≈ 1 ⇒ 𝐶𝑧= 1 ▪ Số đai: 𝑧 = 𝑃1𝐾đ

[𝑃0 ] 𝐶𝛼 𝐶𝑙 𝐶𝑢 𝐶𝑧= 7,38 0, 1, 1, 15,79 1,189 07 14 = 0,79 ⇒ 𝑐ℎọ𝑛 𝑧 = 1

7

Chiểu rộng bánh đai:

▪ 𝐵 = 𝑧 − 1 𝑡 + 2𝑒 = 1 − 1( ) ( ) 19 + 2 12,5 = 25 (𝑚𝑚) ▪ Trong đó: 𝑡 = 19, 𝑒 = ,5,ℎ = 4,212 0 (b ng 4.21) ả Đường kính ngoài của bánh đai: 𝑑𝑎= 𝑑 + 2ℎ0

▪ Đường kính ngoài bánh đai dẫn: 𝑑𝑎1= 𝑑 + 2ℎ10= 280 + 2 4,2 =288 (𝑚𝑚),4 ▪ Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn: 𝑑𝑎2= 𝑑 + 2ℎ20= 800 + 2 4,2 =808 (𝑚𝑚),4

4 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục

Lực căng đai 𝐹0= 780 𝑃1 𝐾đ 𝑣 𝐶𝛼 𝑧 + 𝐹𝑣: ▪ Trong đó:

• 𝐹𝑣= 𝑞𝑚 𝑣2: lực căng do lực li tâm sinh ra • 𝑞𝑚: khối lượng 1 mét chiều dài đai

• Với ti t diế ện đai loại Б⇒ 𝑞𝑚= 0,178 (kg/m) (b ng 4.22)ả

Bảng thông số bộ truyền đai thang

Thông số Ký hiệu Giá trị Đai thang thường A Khoảng cách trục cần thiết để mắc đai 𝑎𝑚𝑖𝑛 629,58 mm Khoảng cách trục lớn nhất cần thiết để tạo lực căng 𝑎𝑚𝑎𝑥 771,33 mm Chiều dài đai 𝑙 3150 mm

Chiều rộng bánh đai 𝐵 25 mm Đường kính ngoài bánh đai dẫn 𝑑𝑎1 288,4 mm Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn 𝑑𝑎2 808,4 mm Lực căng đai 𝐹0 342,67 N Lực tác dụng lên đai 𝐹𝑟 635,88 N

9

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT

❖ Thông số đầu vào + Chọn 𝑍1= 2, 𝑢 = ,11 72

+ V n t c trậ ố ục vít 𝑛1= 485 (𝑣ò𝑛𝑔𝑝ℎú𝑡) 𝑇, 2= 1040853 𝑁 𝑚𝑚

1. Tính sơ bộ vận tốc trượt

𝑣𝑠= 4,5.10−5 𝑛1 √𝑇3 2 = 4,5 10−5 485 1040853 √3 = 2,21 (m/s)

Với 𝑣𝑠< 5 (m/s) dùng đồng thanh không thiếc, cụ ể là đồng thanh nhôm – ắ – th s t niken 10-4-4 để chế tạo bánh vít Chọn vật liệu trục vít là thép 45, tôi bề ặt đạt độ m rắn

Các thông số của bộ truyền trục vít

PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HAI TRỤC CỦA HGT

- Xác định sơ bộ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k = 1; 2 Đường kính các trục đượ xác định theo công thức c (10.9) :

3 Xác định khoảng cách gia các gối đỡ và điểm đặ ựt l c

Dựa theo bảng 10.2 chi u rề ộng các ổ lăn là b01 = 21 mm và b02 = 29 mm Chi u ề dài mayo bánh đai trên trục I:

4. Xác đị h đường kính của các tiếnt diện thành phần của trục

4.1 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên trục I

Chọn h trệ ục tọa đ như hình vẽộ :

- Momen uốn trên trục vít : Ma1 = F a1 d = 3818,78 = 244402 (N.mm)

- Chuyển mô hình tính toán từ chi tiết máy về mô hình sức bền vật liệu

- Phương trình cân bằng momen tại B theo phương Y:

dB ,6 mm

Với Mtđ(D) = 0, để phù hợp với kết cấu cũng như lắp đặt, nên chọn đường kính tại B bằng đường kính tại D, nên d(

B1)= d( = 23,6 mm

- Trị s d tố j ại các tiết di n l p ệ ắ ổ lăn, bánh lăn, bánh đai và khớp n i ph i lố ả ấy theo tiêu chuẩn nên ta có được :

4.2 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên

- Chuyển mô hình tính toán từ chi tiết máy về mô hình sức bền vật liệu

- Phương trình cân bằng momen tại A theo phương Y:

Với Mtđ= 0, để phù hợp với kết cấu cũng như lắp đặt, nên chọn đường kính tại A bằng đường kính tại C, nên d(

A2)= d( = 54,1 mm

- Tr s d tị ố j ại các tiết di n l p ệ ắ ổ lăn, bánh lăn, bánh đai và khớp n i ph i lố ả ấy theo tiêu chuẩn nên ta có được :

5 Tính toán về độ b n m i ề ỏ

- K t c u trế ấ ục v a thiừ ế ế đảt k m bảo được độ ề b n m i n u h sỏ ế ệ ố an toàn tại các tiết diện nguy hi m thể ỏa mãn điều ki n: ệ

sσj s τj

sj

j

Trong đó: [s]: hệ số an toàn cho phép, [s] = (1,5÷2,5); sσj, sτj: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất tiếp tại tiết diện j:

+ Với thép 45 có σb = 600 MPa, σ−1 = 0,436.σb= 0,436.600 = 261,6 MPa, τ−1 = 0,58 σ−1 = 0,58.261,6 = 151,7 MPa; theo bảng 10.6, ψσ = 0,05,ψτ = 0 + Đối với trục quay, ứng suất pháp (uốn) thay đổi theo chu kì đố ứng, do đó: i x

Kích thước của then tra bảng 9.1a, tr số của momen cản uị ốn và cản xoắn tra bảng 10.6 ng vứ ới các tiết diện như sau:

Kτdj = (Kετ+ Kx − 1)/K y

+ Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5…0,63 μm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K = 1,06 x

+ Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ số tăng bền K = 1 y

+ Theo bảng 10.12, khi dùng dao phay ngón, hệ ố ậ s t p trung ng su t tứ ấ ại rãnh then ng v i v t liứ ớ ậ ệu có σb= 600 MPa là Kσ = 1,76, K = 1,54 Theo b ng 10.10, τ ả tra h s ệ ố kích thướ εc σ và ετ ng vứ ới đường kính của tiết di n nguy hi m, t ệ ể ừ đó xác định được tỉ số Kσ/εσ và Kτ/ετ tại rãnh then trên các tiết diện này Theo bảng 10.11, ng v i ki u lứ ớ ể ắp đã chọ σn, b= 600 MPa và đường kính của tiết di n nguy ệ hiểm tra được tỉ s Kố σ/εσ và Kτ τ/ε do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trị ớn hơn trong hai giá trị l của Kσ/εσ để tính Kσdvà giá trị ớn hơn trong l hai giá trị của Kτ/ετ để tính Kτd

6 Tính kiểm nghiệm độ ề b n của then

Với các tiết di n trệ ục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghi m mệ ối ghép về độ bền dập theo (9.1) và độ ền cắt theo (9.2) Chi b ều dài then chọn l = 1,35d; kết quả tính toán như sau:

Bảng kết quả tính toán kiểm nghiệm then đối với các tiết diện trục

Theo bảng 9.5, v i t i trớ ả ọng tĩnh, ta có: ứng su t dấ ập cho phép – σ [ ] = 150 MPa d

Với then bằng thép 45 chị ảu t i trọng tĩnh, ứng su t cấ ắt cho phép – τ [ ] = 60 90MPa c

Vậy, t t c ấ ả các mối ghép then đều đảm b o ả

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS.Tr nh Ch t - ị ấ TS Lê Văn Uyể Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí n : tập một NXB Giáo dục Việt Nam ( 2010)

[2] PGS.TS.Tr nh Ch t - ị ấ TS Lê Văn Uyể Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí n : hai NXB Giáo dục Việt Nam (2010)