Đề 3 bài tập lớn nguyên lí – chi tiết máy đề tài “ tính toán hệ dẫn động băng tải”

Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT 3.. Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơTốc độ quay của trục công tác:Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răn

TRƯỜNG ĐI HỌC SƯ PHM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ

TP Hồ Ch8 Minh, th<ng 10 năm 2023

Giảng viên môn học: PGS.TS Văn Hu Thnh

Sinh viên thực hiện:Trần Nhật Duật MSSV: 22146090

Hình 1: Hệ dẫn động băng tải Hình 2: Sơ đồ tải trọng

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải 2F (N): 6800 2 Vận tốc vòng của xích tải V(m/s): 0,9 3 Đường kính tang D (mm): 320 4 Số năm làm việc a(năm): 5

5 Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc: 300 ngày/năm 6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 145 (độ)

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

1 Đông cơ điện Khoa Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn Thiết kế máy

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁYTÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

HK: I Năm học:2023-2024 Đề: 03Phương án: 4

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính toán gồm: 1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT 3 Tính toán thiết kế bộ truyển của HGT 4 Tính toán thiết kế 2 trục của HGT

MỤC LỤC

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 7

1 Công suất trên trục công tác 7

2 Hiệu suất hệ dẫn động 7

3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 7

4 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ 7

5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ 7

6 Số vòng quay trên trục động cơ 7

7 Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ 7

7 Xác định các thông số của đĩa xích 12

8.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc 13

9 Xác định lực tác dụng trên trục 13

10 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích 14

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HỘP GIẢM TỐC 15

1.Chọn vật liệu hai b<nh răng 15

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 18

7 Kiểm nghiệm về quá tải 19

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC 21

1 Chọn vật liệu 22

2 Xác định tải trọng tác dụng lên trục 22

3.Lực t<c dụng lên bộ truyền x8ch: 22

4.T8nh sơ bộ trục 22

5.X<c định khoảng c<ch giữa c<c gối đỡ và điểm đặt lực 22

6 Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục 23

7 T8nh kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 29

8 T8nh kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ

4 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

Tốc độ quay của trục công tác:

n=60000 v πD=

60000 ×0,9

π×320 =53,71(vòng/phút)

5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng côn, theo bảng 2.2 ta sơ bộ chọn ux=2,5 ;uh=4.Tỉ số truyền chung sơ bộ:

4 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

Tốc độ quay của trục công tác:

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng côn, theo bảng 2.2 ta sơ bộ chọn ux=2,5 ;uh=4.Tỉ số truyền chung sơ bộ:

6 Số vòng quay trên trục động cơ

nsb=n×usb=53,71× 10 537,147= (vòng/phút)

7 Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ

Chọn động cơ điện phải thỏa mãn điều kiện (2.1) và (2.2): Chọn trước tỉ số truyền uxcủa bộ truyền xích: ux= 3

Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của hộp giảm tốc:

1 Chọn loại xích

Do điều kiện làm việc chu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn

2 Chọn số răng đĩa xích

Theo bảng 5.4 chọn số răng đĩa nhỏ (đĩa dẫn) là Z = 25 (răng)1

Số răng của đĩa xích lớn:

=2525=1,00 Với z01=25là số răng đĩa xích nhỏ trong thực nghiệm, Z1 là số răng đĩa xích nhỏ.

-ko : hệ số kể đến ảnh hưởng của v trí bộ truyền (đường nối hai tâm đĩa xích so với phương ngang ≤ 60° ) →ko=¿1

-ka: hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích: Chọn a=40 p→ Tra bảng B5.6/t82 ta được ka=1

-kđc: hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

Tra bảng B5.6/t82 ta được v trí trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích:

-kbt: hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn → Tra bảng B5.6/t82 ta được động cơ làm việc trong môi trường không bụi →kbt=¿1

-kđ: hệ số tải trọng động kể đến tính chất của tải trọng→ Tra bảng B5.6/t82 ta được Vậy bước xích p = 31.75 mm < pmax = 44,45

Tuy nhiên với p =31.75 mm đường kính đĩa xích b dẫn lớn:

Để xích không chu lực căng quá lớn, khoảng cách trục a tính được theo (4.14) cần giảm bớt một lượng ∆a=0,003 ×a¿

=0,003 ×766,05 ≈ 2mm (mm)

Do đó: a a=¿

−∆a=¿764 mm(mm)

5 Kiểm nghiệm số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây

Tra bảng B5.9/t85 với loại xích ống con lăn, bước xích p=19,05 (mm)⇒Số lần va

Để đảm bảo cho xích không b phá hỏng do quá tải cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn:

S=k Q

d.Ft+Fo+Fv≥[S] Trong đó :

Q: tải trọng phá hỏng (N) Tra bảng B5.2/t78 với p=19,05 (mm) ta được:

Vậy bộ truyền xích đảm bảo độ bền.

7 Xác định các thông số của đĩa xích

Đường kính vòng chia của đĩa xích:

(Với d1 được tra trong bảng B5.2/t78 ta được d1=11,91 (mm) ) Đường kính vòng đáy răng:

{ df 1=d1−2 r =152−2× 6,03=139,94 (mm)df 2=d2−2 r=454 ,92−2 ×6,03=442 86(mm),

8.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc σH trên mặt răng đĩa xích phải thỏa mãn điều

(Với E1, E2 là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa xích)

−¿A (mm2) - diện tích chiếu của bản lề, tra Bảng 5.12: A=265 (mm2)

Trong b truy n nghiêng 1 góc < đó ộ ề 40° = 1,15 :

10 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

Đường kính chia vòng đĩa

răng đĩa xích nhỏ / lớn

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HỘP GIẢM TỐC Thông số đầu vào

- Công suất trên trục dẫn: P = 7,06 (kW)1

- Số vòng quay trên trục dẫn: n = 730 (vòng/ phút)1

- Tỉ số truyền của bộ truyền: u = 4,53

- Moment trên trục dẫn: T1=92360,27 (N.mm)

- Số năm làm việc: Mỗi năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 6 giờ.

1 Chọn vật liệu hai b<nh răng

Theo bảng 6.1 tài liệu 1 trang 92:

 Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 241 ÷285 HB có :

 Giới hạn bền: σb 1 = 850 MPa  Giới hạn chảy: σch1 = 580MPa

 Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 192 ÷240HB có :  Giới hạn bền: σb 2 = 750 MPa

 Giới hạn chảy: σch2 = 450 MPa

2 X<c định ứng suất cho phép

- Xác đnh ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng 6.2 tài liệu 1 trang 94 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn 180÷ 350HB

Như vậy theo (5.3) sơ bộ xác đnh được

Đường kính vòng chia bánh răng côn dẫn: dm1=mtm.z1=2,55.32=81,6 mm

Đường kính vòng chia bánh răng côn bánh b dẫn:

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng

2−Kbe=0,7 99 ,tra bảng 6.21 được KFβ=1,17(giả sử trục bánh răng côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I, HB < 350)

𝐾𝐹𝛼 = 1 - bánh răng côn răng thẳng

δF=0,016 :hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra bảng 6.15 g0=56

Để tránh biến dạng dư hoặc gãy giòn bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại phải thỏa điều kiện:

σHmax=σH√kqt=3 20,62.√1,8 430,16 1260=<=¿

Kiểm nghiệm quá tải về độ bền uốn theo công thức (5.43):

σF=σF √k=7 0 ,7 9 √1,8=9 4,97<360=¿

8.Các thông số và kích thước bộ truyền

Chiều dài côn ngoài Re=¿188,7 mm Môđun côn ngoài mte=2,54 mm

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC

1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện có độ bền 𝜎𝑏 = 600 𝑀𝑃𝑎 ,

- Chiều dài mayơ nửa nối trục đàn hồi trên trục I:

6 Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục

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

Xét zOy:

Tính Momen uốn tương đương:

Tính Momen uốn tương đương:

7 T8nh kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn

Vì trục quay làm việc theo 1 chiều nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:

Với thép C45 tôi cải thiện có: Giới hạn bền kéo : σb = 600 Mpa

Giới hạn mỏi uốn : σ-1 = 0,436 × σb = 261,6 MPa

Giới hạn mỏi xoắn : τ-1 = S × σ-1 = 0,58 × 327 = 151,728 MPa

Tra bảng 10.9 không dùng phương pháp gia tăng độ bền bề mặt Ky = 1 Tra bảng 10.12, dùng dao phay ngón đối với trục có rãnh then ta được

Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (chẳng hạn khi mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS.TS.Trnh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một NXB Giáo dục Việt Nam ( 2010)

2 PGS.TS.Trnh Chất - TS Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí hai NXB Giáo dục Việt Nam (2010)