Đồ án hệ thống truyền động (me3145

Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc bánh răng, trục vít - bánh vít.. Tính toán các chi tiết hệ thốn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỒ ÁN

HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

(ME3145) Học kỳ I / Năm học 2023-2024

GVHD: Nguyễn Vũ Thịnh

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thanh Nhơn MSSV: 2114328

Nguyễn Đức Mạnh MSSV:

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9/2023

ĐỀ TÀI

Đề số 16: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

Phương án số: 2

Hệ thống dẫn động gồm:

1: Động cơ điện 2: Bộ truyền đai dẹt 3: Hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng 1 cấp 4: Nối trục đàn hồi 5: Thùng trộn

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục thùng trộn, P (kW): 5.3 kW

Số vòng quay trục thùng trộn, n (vòng/phút): 190 vòng/phút

Thời gian làm việc cho đến khi hỏng, Lh = 10000 (giờ)

Tải trọng tĩnh

BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 16:

P (kW) 3.7 5.3 2.4 4.2 3.8 3.4 6.8 2.1 4.6 3.5

n (v/ph) 170 190 260 270 300 280 280 150 240 290

YÊU CẦU: Mỗi nhóm gồm 2 SV

- 01 Thuyết minh

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hệ thống truyền động (A0)

- 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hộp giảm tốc (A0)

- Mỗi SV thực hiện 01 bản vẽ chi tiết

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

1 Tìm hiểu hệ thống truyền động máy

2 Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

3 Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a Tính toán các bộ truyền ngoài (đai, xích hoặc bánh răng)

b Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít - bánh vít)

c Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d Tính toán thiết kế trục và then

e Chọn ổ lăn và nối trục

f Chọn thân máy, bulông và các chi tiết phụ khác

g Tính toán các chi tiết hệ thống truyền động

h Chọn dung sai lắp ghép

4 Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép

PHẦN 1: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY

I NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1 Khái niệm:

Hệ thống thùng trộn là một hệ thống chuyên dùng để trộn, đảo các nguyên vật liệu với nhau theo yêu cầu kỹ thuật và nhu cầu của con người, nhằm tạo ra các hỗn hợp nguyên vật liệu cần thiết

Ngày nay, hệ thống thùng trộn được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực, đặt biệt là trong các ngành công nghiệp xây dựng, hóa thực phẩm …

2 Kết cấu hệ thống thùng trộn:

Hệ thống thùng có rất nhiều loại và đa dạng tuỳ theo mục đích sử dụng sẽ có hệ thống tương ứng, thích hợp Nhìn chung, hệ thống được hình thành từ ba thành phần cơ bản sau:

Động cơ: là nguồn phát động cho hệ thống

Hộp giảm tốc: chuyển công suất từ động cơ sang thùng trộn theo các chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu thiết bị

Thùng trộn: chứa và trộn các nguyên vật liệu cần trộn

Trong những ngành sử dụng thùng trộn với qui mô và công suất lớn, người ta thường kết hợp với băng tải và các thiết bị vận chuyển khác nhằm nâng cao năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao

II PHẠM VI ỨNG DỤNG

Trong một số lĩnh vực điển hình như:

Hệ thống thùng trộn nghiền xi măng đất, đá trong công nghiệp khai khoáng

Hệ thống thùng trộn xi măng, cát, đá tạo vữa trong ngành xây dựng

Hệ thống trộn bột, chất lỏng , chất dẻo, các nguyên phụ liệu tạo các hỗn hợp hoá chất

Hệ thống thùng trộn sử dụng trong dây chuyền sản xuất thực phẩm và thức ăn gia súc

III ƯU ĐIỂM CỦA THÙNG TRỘN

Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công

Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và thành phần của sản phẩm

Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

IV HÌNH ẢNH VỀ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI

TỈ SỐ TRUYỀN

I CHỌN ĐỘNG CƠ

1 Hiệu suất của động cơ:

Hiệu suất truyền động: ηch=ηkn×ηbr×ηol 3×ηđ

Trong đó:

ηkn= 0.99 : hiệu suất khớp nối trục đàn hồi

ηbr=0.95 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 1 cấp

ηol = 0.99 : hiệu suất ổ lăn

ηđ = 0.95 : hiệu suất bộ truyền đai dẹt

⟹ ηch=ηkn×ηbr×ηol

3×ηđ=0.99 × 0.95 0.99× 3× 0.95 0.87=

2 Tính công suất cần thiết

Công suất cần thiết: Pct=P

ηch

= 0.875.3 = 6.09 kW (1)

3 Xác định số vòng quay sơ bộ:

Tỉ số truyền chung của bộ truyền :uch=u ×uđ br

uđ:tỉ số truyềncủabộtruyềnđai dẹt(2÷ 4 )

ubr:tỉ số truyềncủabộtruyềnbánhrăngcôn1 cấp(2÷ 4)

⟹ uch=uđ×ubr=(2 ÷ 4)×(2 ÷ 4)=(4 ÷ 16)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb=nlv×uch=190 ×(4 ÷16)=(760 ÷ 3040)vòng phút/ (2)

⟹ nsb=1455 vòng phút/

4 Chọn động cơ điện:

Động cơ được chọn phải thỏa : {Pđc≥Pct

nđc≈nsb

Từ (1), (2), dựa vào P1.3 trang 236, giáo trình “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” tập 1 của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ : 4A132S4Y3 Kiểu động cơ Công suất (kW) Vận tốc quay

(vg/phút)

cosφ n % Tmax

Tdn

Tk

Tdn

4A132S4Y3 7.5 1455 0.86 87.5 2.2 2

II PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Tỉ số truyền của hệ: uch=nđc

nlv

= 1455

190 = 7.66

Tỉ số truyền bộ bánh răng côn răng thẳng 1 cấp: ubr=3

Tỉ số truyền của bộ truyền đai dẹt: uđ=uch

ubr

= 7.663 = 2.55

III XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MOMEN VÀ SỐ VÒNG QUAY

1 Công suất trên các trục

P2= P

ηolηkn=

5.3 0.99 ×0.99=5.41 kW

P1= P2

ηolηbr

= 5.41

0.99 ×0.95=5.75 kW

Pđc= P1

ηη=

5.75 0.99 0.95× =6.11 kW<7.5 kW(thỏa

2 Số vòng quay trên các trục

n1=nđc

uđ

=1455

2.55 =570.59vòng/phút

n2=n1

ubr

=570.59

3 =190.2vòng/phút

3 Momen xoắn trên các trục

Tđc=9.55 ×106× đc

nđc

= 9.55 ×106×6.11

1455 = 40103.44 (Nmm)

T1=9.55 ×106× 1

n1

= 9.55 ×106× 5.75

570.59 = 96238.1 (Nmm)

T2=9.55 ×106

× 2

n2

= 9.55 ×106

×5.41 190.2 = 271637.75 (Nmm)

Tct=9.55 ×106

×P

n = 9.55 ×106×5.3

190=266394.74 (Nmm

Bảng đặc tính:

Trục

Thông số Trục động cơ Trục 1 Trục 2

Trục công tác

u uđ=2.55 ubr=3 ukn=1

T (Nmm) 40103.44 96238.1 271637.75 266394.74

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

I TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT

Thông số kỹ thuật:

Công suất bộ truyền: P = 6.11 kW

Tỉ số truyền: uđ=2.55

Số vòng quay trục động cơ: n = 1455 vg/phút

1 Chọn loại đai

Chọn đai vải cao su vì độ bền, dẻo, ít bị ảnh hưởng của độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ; được dùng khá phổ biến và nhiều hơn cả

2 Xác định các thông số của bộ truyền

a Đường kính bánh đai nhỏ:

d1=(5.2÷ 6.4)3

√T1 = ¿(5.2 6.4÷ )√396238.1 = (238.3÷ 293.3¿

Chọn theo tiêu chuẩn →d1=280m

b Đường kính bánh đai lớn:

Chọn hệ số trượt ξ=0.01

d2=uđ×d ×1 (1−ξ)=2.55 ×280 ×(1−0.01)=706.86 mm

Chọn theo tiêu chuẩn d2= 710 mm

Tính chính xác tỉ số truyền: utt= d2

d1(1−ξ)=

710

280(1−0.01)=2.56

Sai lệch so với gia trị ban đầu:

∆=|utt−uđ|

uđ

=|2.56 2.55− |

2.55 ×100=¿ 0.4% < 3%

c Khoảng cách trục sơ bộ

asb=2(d1+d2)=2(280 710+ )=1980mm

d Chiều dài Lmin của đai

v=πd1n1

60000=

π×280 ×1455

60000 =21.33 m/s

Lmin= v

(3÷ 5)=

21.33

(3 ÷5)=¿ (4.27 7.11÷ ) m = (4270 7110÷ ) mm

e Chiều dai đai L:

L=2 a+π(d1+d2)

2 +

(d1−d2)2

4 a ¿2 ×1980+

π(280 710+ )

2 +

(280 710− )2

4 ×1980 =5538.43 mm

Để nối đai ta tăng chiều dài L lên 1 khoảng 100÷ 400 mm

Xác định lại khoảng cách trục:a=λ+√λ2−8 ∆2

4

Trong đó:

2 =5538.43−

π (280 710+ )

2 =3983.34

∆=d2−d1

2 =

710 280−

2 =215

⟹ a=λ + √λ2−8 ∆2

4 =

3983.34 +√3983.342−8 ×2152

4 =1980 mm

f Kiểm tra số vòng chạy i của đai trong 1 giây

i=v

L=

21.33

5.53 =4<[i]s−1

Trong đó đối với đai dẹt thường [i]=5 s−1; đối với đai dẹt quay nhanh và đai thang [i]=10 s−1; trong các trường hợp đặc biệt [i]=10 ÷20 s−1

→ Thỏa điều kiện

g Góc ôm đai α1 của bánh đai nhỏ

α1=1800

− (d2−d1)570

a =180

0

− (710 280− )× 57

0

1980 ≈ 16 7.6

0

≈ 2.93 ra

h Chọn trước chiều dày δ của đai

δ

d1≤(δ

d1)max

đối với đai vải cao su → δ≤280

30 =9.3

Chọn đai vải cao su có lớp lót với δ=6 mm

i Tính các hệ số Ci

Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai:

Cα=1−0.003 (1800

−α1)=1−0.003 (1800

−16 7.60)=¿0.963

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:

Cv=1−cv(0.01 v2

−1) ; Với v > 20 m/s thì cv=0.03 đối với đai vải cao su

⟹ Cv=1−0.03 (0.01 ×21.33 12

− )=0.89

Hệ số xét đến ảnh hưởng vị trí của bộ truyền đai và phương pháp căng đai

C0=¿ 1

Hệ số chế độ làm việc

Tải trọng tĩnh: Cr=1

Ứng suất có ích cho phép[σt]=[σt]0CαCvCoCr

Tra bảng 4.7 [1] ta có [σt]0=¿2.29 MPa

⇒[σ]=[σ]C C C C=2.29 ×0.96 3 × 0.89× 1× 1=1.96 MPa

Chiều rộng b của đai:

b≥1000 P1

δv[σt]= 6× 21.33 ×1.961000 6.11× =24.34 mm

Theo tiêu chuẩn chọn b = 25 mm

j Chọn chiều rộng B của bánh đai

Theo bảng 4.5 [1] với b = 25mm ⇒ B = 32 mm

k Xác định các lực:

Lực căng đai ban đầu :

F0=[σo]bδ=1.8 ×25 × 6=270N

Lực vòng có ích:

Ft=1000 P1

v =

1000 ×6.11 21.33 =286.45 N

Lực tác dụng lên trục:

Fr=2 F0sin (α1

2)=2× 270sin(167.60

2 )=536.84 N

Điều kiện không xảy ra trượt

F0≥ t(efα+1)

2(efα

−1)

⇒Hệ số ma sát tối thiểu giữa đai và bánh đai:

fmin=1

αln( 2 Ft

2 F0−Ft+1)= 1

2.93 ln( 286.45

2 ×270−286.45+1) = 0.258

l Ứng suất lớn nhất trong dây đai

σmax=σ1+σv+σu 1=σ0+0.5 σ σt+ v+σu 1

¿F0

bδ+

Ft

2 bδ+ρv

2

10−6+δ

d1

E

¿ 270

25× 6+

286.45

2 ×25 × 6+1 1 00 ×21.33 10

2× −6+ 6

280× 200

¿ 7.54 Mpa < 8Mpa (đối với đai dẹt) (thỏa)

m Tuổi thọ

Lh= ( σr

σmax)m

2 ×3600 i10

7= ( 6 7.54)5

2× 3600× 410

7=¿110.8 giờ

II.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ REN

https://www.academia.edu/9594395/TR%C3%8CNH_T%E1%BB%B0_T

%C3%8DNH_TO%C3%81N_THI%E1%BA%BET_K%E1%BA%BE_B%E1%BB

%98_TRUY%E1%BB%80N_%C4%90AI_D%E1%BA%B8T