Đồ án thiết kế cơ khí thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

- Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:- Lực tác dụng từ bộ truyền đai thang:3.Tính sơ bộ đường kính trục:- Đường kính trục được xác định theo công thức: Trong đó:... - Chọ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Điều kiện làm việc:

-Tải trọng không đổi, quay một chiều

-Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca) - Sai số tỉ

số truyền hệ thống | | ≤ 5%∆/∆/∆/ Số liệu cho trước:

1 Lo i v t li u v n chuy n ạ ậ ệ ậ ể Than nhỏ

2 Năng suấất (tấấn/gi ) Q ờ 120

3 Chiềều dài băng t i ả L (m) 40

4 Chiềều r ng băng t i ộ ả B (mm) 1200

5 Đường kính tang dấẫn đ ng ộ D (mm) 250

6 V n tốấc băng t i ậ ả v (m/s) 1,55

Thuyết minh tính toán

PHẦN 01: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC

a) Công suất trên tang dẫn băng tải được tính theo công thức:

b)Tốc độ quay tang dẫn động băng tải được tính theo công thức:

PHẦN 02: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

a) Chọn động cơ điện:

Với công suất và tốc độ trục công tác đã xác định ở phần 1, cụ thể là P = tai

3,88(kW) và n = 118,41(v/ph), phần này sẽ tính toán chọn động cơ phù hợptai

*Hiệu suất dẫn động của hệ thống:

Với:+Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (kín):

+Hiệu suất ổ lăn:

+Hiệu suất bộ truyền đai (hở) :

+Hiệu suất nối trục :

*Công suất cần thiết trên trục động cơ (2.8 trang 19[1]):

*Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền đai thang và hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng 1 cấp, theo bảng 2.4[1] ta sơ bộ chọn:

*Tính lại tỉ số truyền chung:

b) Phân phối lại tỉ số truyền cho bộ truyền trong :

PHẦN 03: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI

1.Thông số đầu vào :

⁃ Công suất trên trục dẫn = 4,34 kW

⁃ Tốc độ quay trên trục dẫn = 1425 v/ph

⁃ TST cho bộ truyền đai = 3,01

2.Trình tự thực hiện:

⁃ Chọn loại đai và tiết diện

Dựa vào công suất và tốc độ ta chọn loại đai thang thường tiếtdiện loại A , ta tra bảng (Hình 4.1 ở tài liệu [1])

⁃ Tính chiều dài L (công thức (4.4)[1])

 Chọn tiêu chuẩn L = 1400 (mm) (bảng 4.13 trang[1])

 Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: số vòng chạy của đai trong một giây

 Cα: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1, bảng 4.15[1].Với

 Cl: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, bảng 4.16[1]

 Cu: Hệ số ảnh hưởng đến hệ số truyền, bảng 4.17[1],ta chọn

 Cz: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều t ải trọng cho các dây đai, bảng 4.18[1]

⁃ Chiều rộng bánh đai (công thức 4.17[1])

Ta có : H = 12,5, h = 3,3, t = 15, e = 100

� = (� − 1) � + 2� = (2 − 1)× 1 5 + 2×10= 35� �

⁃ Tính lực tác dụng lên trục (công thức 4.21 [1])

 Lực căng trên một đai:

Trong đó: l ực căng do lực ly tâm sinh ra:Fv=qm×v2=0,1052 = 8,41( )�

 Lực tác dụng lên trục:

3.Tổng hợp các thông số bộ truyền đai:

Công suất trên trục

dẫn

4,34

(kW)Tốc độ quay trục

Đường kính bánh

đai nhỏ

120Đường kính bánh

Số vòng quay trên trục công tác: n = 118,41 (vòng/phút)lv

Công suất trên trục dẫn: P = P1 = 4,08 kW

Số vòng quay trên trục dẫn: n = n = 473,42 (vòng/phút)1

Số vòng quay trên trục bị dẫn: n = 118,36 (vòng/phút)2

Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: u = u = 4br

Tuổi thọ bộ truyền: L = H

Moment xoắn trên trục dẫn: T = T = 82303 N.mm1

Tỷ số truyền bộ truyền ngoài: U = 3,02tt

1.2.Chọn vật liệu:

Vật

liệu

Nhiệt luyện

Độ cứng

Giới hạn bền

Giới hạn chảy

- Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc, S = 1,1 (Tra bảng 6.2)H

- Hệ số an toàn khi tính về uốn, S = 1,75 (Tra bảng 6.2)F

- Bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, uốn (HB 350): m = 6, m = H F

Do là bánh răng trụ răng nghiêng nên:

Ứng suất cho phép khi quá tải:

- Ứng suất tiếp súc cho phép,

- Hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng, ( tra bảng 6.5)

Chọn ( theo tiêu chuẩn bảng 6.8 )

- Sai lệch tỉ số truyền bộ truyền BR:

1.6.Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền hệ thống:

- Sai lệch tỉ số truyền hệ thống:

(hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp )

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong đó:

+v=1,34m/s =>Zv=1

+Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8.Khi đó, cần gia công đạt độ nhám : Ra=2,5…1,25.=>Z =0,95R

+Với da<700mm=>KxH=1

Trường hợp< , kiểm tra điều kiện:

I.1.2 Kiểm nghiệm răng – bền uốn

=

Trong đó:

- Hệ số kể đến sự trùng hợp khớp của răng,

- Hệ số kể đến độ nghiên của răng,

- Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, ( tra bảng 6.18)

- Hệ số tải trọng khi tính về uốn,

( tra bảng 6.7)

( tra bảng 6.14)

PHẦN 05: KHỚP NỐI TRỤC

- Tính toán :

Trong đó:

 Vì khớp nối nằm trên trục 2 nên lấy moment của trục 2:

 Tra bảng 9.1 Hệ số an toàn làm việc [8]:

- Từ moment xoắn ta có các kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:T,

110 160

Lực hướng tâm của khớp nối:

- Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:

- Lực tác dụng từ bộ truyền đai thang:

3.Tính sơ bộ đường kính trục:

- Đường kính trục được xác định theo công thức:

Trong đó:

- Chọn chiều rộng ổ lăn:

4.Tính khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực:

- Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục I:

- Chiều dài mayơ bánh đai trên trục I:

- Chiều dài mayơ khớp nối trên trục II:

- Chiều dài mayơ ổ lăn trên trục II:

- Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách của các chi tiết quay:

- Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp:

- Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ:

- Chiều cao nắp ổ và đầu bulông:

- Tính các khoảng cách trên hai trục:

Trục I:

Khoảng công xôn chiều dài trục từ tâm bánh đai đến tâm ổ lăn trái trục I

(40 + 19) + 15 + 15=59,5(mm)=> chọn

Chiều dài trục từ tâm bánh đai đến tâm ổ lăn bên trái trục I:

Khoảng cách từ tâm ổ lăn bên trái trục đến tâm ổ lăn bên phải trục I

Khoảng cách từ ổ lăn bên trái đến ổ lăn bên phải:

Trục II:

Khoảng cách từ tâm ổ lăn bên phải trục II đến tâm khớp nối trục II:

Khoảng cách từ tâm ổ lăn bên trái trục II đến tâm khớp nối trục II:

5.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:

- Sơ đồ đặt lực chung

- Phản lực tại các gối đỡ trục:(N.mm)

Moment uốn tại B:

Trục II:

Phương trình cân bằng tĩnh học:

(N)

341,33(N)

Ngược chiều với chiều được giả định

Ngược chiều với chiều được giả địnhỨng suất cho phép chế tạo trục II: vì Moment xoắn tại các điểm trên trục II:

Đường kính trục tại E:Đường kính trục tại B:

- Tính chiều dài then:

Chiều dài then tại vị trí khớp nối:

Chọn (mm)Chiều dài then tại vị trí bánh răng trụ răng ngiêng dẫn:

Chọn (mm)Chiều dài then tại vị trí bánh răng trụ răng ngiêng bị dẫn:

Chọn 52 (mm)Chiều dài then tại vị trí băng tải:

Chọn (mm)

2 Kiểm nghiệm then:

Theo công thức (9.1), (9.2) [1] trang 173, điều kiện bền dập và điều kiện cắt:

Dựa vào bảng 9.5 [1] trang 178 ta chọn ứng suất dập cho phép như sau

Dạng lắp Vật liệu mayơ

Đặc tính tải trọngTĩnh[σd] (MPa) đối với mối ghép then

 Kiểm tra điều kiện bền thỏa:

Với thép 45 giới hạn bền MPa

giới hạn chảy MPa

Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp:

Đối với trục quay 1 chiều:

Khi trục quay 1 chiều:

 Kiểm nghiệm mỏi tại mặt cắt nguy hiểm tại bánh răng 17749,16N.mm

N.mm

45 mm

N.mm

 Kiểm tra điều kiện bền thỏa:

Với thép 45 giới hạn bền MPa

giới hạn chảy MPa

Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp:

Đối với trục quay 1 chiều:

Khi trục quay 1 chiều:

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh:

 Trục I:

Theo 10.27 công thức kiểm nghiệm có dạng: Xét tiết diện nguy hiểm bánh răng Z1 N.mm

PHẦN 09: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN

1 Thông số đầu vào:

- Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải trọng không đổi

Phản lực tại các gối đỡ trục (N)

3035,97971,022345,21482,9521,66674,73341,331547,93

- Lực dọc trục: Fa=889,06(N)

-Chọn cấp chính xác cho ổ lăn

Chọn cấp chính xác bình thường (cấp chính xác 0)

- Chọn kích thước ổ lăn

Trên cơ sơ đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ:

Tra phụ lục P.2.12, dựa vào đường kình gắn vào ổ lăn , chọn sơ bộ ổ

b=T (mm)

r (mm)

r 1

(mm)

C (kN)

Ổ thỏa mãn khả năng tải động

- Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Trong đó: X = 0.5 ; Y = 0.47 (theo bảng 11.6)0 0

Vậy ổ thỏa mãn về khả năng tải tĩnh

3 Trình tự tính toán trên trục II:

- Phản lực dọc trục: Fa=889,06(N)

-Chọn cấp chính xác cho ổ lăn

Chọn cấp chính xác bình thường (cấp chính xác 0)

- Chọn kích thước ổ lăn

Trên cơ sơ đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ:

Tra phụ lục P.2.12, dựa vào đường kình gắn vào ổ lăn , chọn sơ bộ ổ

bi đỡ - chặn có các thông số sau:

b=T (mm)

r (mm)

r 1

(mm)

C (kN)

Ổ thỏa mãn khả năng tải động

- Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Trong đó: X = 0.5 ; Y = 0.47 (theo bảng 11.6)0 0

Vậy ổ thỏa mãn về khả năng tải tĩnh

PHẦN 10:KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 1.1.Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp:

Chiều dày thân hộp: 0,03 a 3   

Suy ra: K3 = K2–(3 5)mm = 35 37 mm 

Chọn K3 = 35 mm

Xác định theo kích thước nắp ổ và tra bảng 18-2 :

Khoảng cách từ tâm lỗ bulông cạnh ổ đến tâm ổ: C = D3/2Nắp ổ của trục I, D = 62 mm :

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp:

1.2.Bảng tóm tắt thông số:

Chiều dày: Thân hộp, 

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8 1) 

h < 58khoảng 2

Chiều dày bích thân hộp, S3

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D , D3 2

Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K

Trục 1:

D3(1) = 40 + 4,4 d4

D2(1) = 40 + (1.6~2) d4 Trục 2: (Tra theo bảng 9.9)

Giữa bánh răng với thành trong hộp : 

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp : 1

bulông vòng như sau:Loại răn M12 Một số kích thước cơ bảng: bảng 18.3a d1 = 36 ; d2 = 20 ; d3 = 8 ; d4 = 20 ; d5 = 13 ; b = 10

Bulông treo hộp giảm tốc theo sơ đồ 18.3a:

b Chốt định vị:

Chốt định vị là một chi tiết đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau gia công cũng như khi lắp ghép Ở đây ta dùng 2 chốt định vị hình trụ, có đường kính d = 6 mm; c = 1 mm; l = 42 mm; được lắp vào ổ theo kiểu lắp căng (H7/k6)

c Cửa thăm:

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp trên nắp có lắp them nút thông hơi Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18-5:

K = 87 mm

số lượng 4 cái

d Nút thông hơi:

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên> Để giảm áp suất và điều hoà khôngkhí bên trong và bên ngoài hộp, ta dung nút thông hơi Nút thông hơi được lắptrên nắp cửa thăm và có các thông số cụ thể như sau (dựa theo bảng 18.6):

e Nút tháo dầu:

Sau môt thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn vàhạt mài), hoặc bị biến chất, do đócần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu Chọn kết cấu nút tháo dầu trụ, kích thước tra trong bảng 18.7: Ren M16x1,5

B = 12 mm, f = 3 mm

L = 23 mm, C= 2 mm, D = 26 mm

f Que thăm dầu:

Khi làm việc bánh răng ngâm trong dầu theo điều kiện bôi trơn Để kiểm tra chi u cao m c d u trong hề ứ ầ ộp, ta dung que thăm dầu Chọn ki u que ể thăm dầu như hình 18.11c Kích thước que thăm ầu dđược tra theo hình:

g Bôi trơn hộp giảm tốc:

Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng đảm bảo thoát nhiệttốt và đề phòng các chi tiết bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc

Phương pháp bôi trơn trong hộp giảm tốc: ta dung phương pháp bôi trơn ngâm dầu Mức dầu tối thiểu đươọc chọn sao cho dầu ngập chân răng của bánh răng bị động cấp nhanh và mức dầu cao nhất không quá 1/6 đường kính bánh răng bị động cấp nhanh tính từ đỉnh răng trở lên

Dầu bôi trơn hộp giảm tốc: trước hết ta cần chọn độ nhớt của dầu để bôi trơn cho hộp giảm tốc Theo bảng 18.11, với đặc tính làm việc va đập nhẹ, vận tốc vòng lớn nhất v1=5m/s, b max 850MPa , chọn độ nhớ dầu 57/8.Từ đó    tra bảng tra bảng 18.13 chọn loại dầu bôi trơn: dầu tuabin 57.Đối với các ổ lăn bôi trơn định kí bằng mỡ

- Lắp bánh răng, bánh đai, khớp nối dùng H7/k6 ∅45 7/ 6� �

3.Thông số dung sai vị trí lắp của các trục:

∅80�7

Tài liệu tham khảo

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1, 2, NXB Giáo dục, 2006

[2] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, Kỹ thuật nâng chuyển – Tập 2: Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐHQG Tp.HCM,

[5] Nguyễn Hồng Ngân, Bài tập máy nâng chuyển, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2012

[6] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 1, 2, NXB Giáo dục,

2005

[7] Cataloge motor ABB

[8] Trần Thiên Phúc (2011), Thiết kế chi tiết máy công dụng chung, Nhà xuất bản ĐHQG

[9] Nguyễn Hữu Lộc (2020), Thiết kế máy và chi tiết máy, Nhà xuất bản ĐHQG