Đồ án hệ thống truyền động đề số 4 thiết kế hệ thống truyền động máy ép bùn

Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc bánh răng, trục vít - bánh vít.. Tính toán các chi tiết hệ thống truyền động.. Chọn động cơ:Hiệu suất truyền động:: Hiệu suất bộ truyền đai: Hi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

ĐỀ TÀI:

Đề số 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY ÉP BÙN

Lớp L06 – HK221 Giảng viên hướng dẫn: ThS Vũ Như Phan Thiện

Sinh viên thực hiện MSSV Điểm số

Sinh viên thực hiện:

Người hướng dẫn: Th.S Vũ Như Phan Thiện Ký tên:

Ngày bắt đầu: 15/09/2022 Ngày kết thúc: Ngày bảo vệ:

ĐỀ TÀI

Đề số 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY ÉP BÙN

Phương án số: 4

Hệ thống dẫn động gồm:

1: Động cơ điện 2: Bộ truyền đai thang 3: Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 1 cấp4: Nối trục đàn hồi 5: Thùng chứa liệu 6: Trục vít xoắn ốc

Số liệu thiết kế:

Lực vòng trên cánh vít, F (N): 3330 Quay 1 chiều, làm việc 2 ca.Vận tốc vòng cánh vít, v (m/s): 0,57 (Làm việc 300 giờ/năm, 8 giờ/ca)Đường kính cánh vít, D (mm): 220

Góc nghiêng bộ truyền đai, θ°: 28

Thời gian phục vụ, L (năm): 5

YÊU CẦU:

- 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

5 Tài liệu tham khảo

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ:

Hiệu suất truyền động:

Với:

: Hiệu suất bộ truyền đai

: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (Hộp giảm tốc): Hiệu suất ổ lăn

: Hiệu suất khớp nối

Công suất trục công tác:

Công suất động cơ:

Số vòng quay trên trục công tác:

Chọn sơ bộ tỉ số truyền chung của hệ thống:

Với

: Tỉ số truyền bộ truyền đai

: Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (Hộp giảm tốc): Tỉ số truyền khớp nối

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Chọn động cơ điện thỏa:

Tra bảng P1.3 phụ lục của tài liệu [1], ta chọn động cơ:

Kiểu động cơ Công suất

(kW)

Vận tốc quay(vòng/phút)

Tính toán công suất trên các trục:

Tính toán số vòng quay trên các trục:

Tính toán moment xoắn trên các trục:

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

1 Thiết kế bộ truyền đai thang

Theo tiêu chuẩn ta chọn

- Hệ số ảnh hưởng đến tỉ số truyền u:

- Hệ số ảnh hưởng đến số dây đai:

- Hệ số ảnh hưởng đến chế độ tải trọng, chọn tải dao động nhẹ:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai

Đường kính ngoài bánh đai:

1.13 Xác định lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Lực căng đai ban đầu:

Đối với đai thang:

- Lực căng trên mỗi dây đai:

2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

2.1 Chọn vật liệu:

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế,chọn vật liệu bánh răng như sau:

Theo bảng 6.1 [1] ta chọn:

Bánh chủ động: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn có ,

Bánh bị động: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn có ,

Vì và (Hệ số tuổi thọ)

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo 6.1a [1], sơ bộ xác định được:

Ứng suất uốn cho phép:

Theo 6.2a [1], sơ bộ xác định được: : Quay một chiều

Ứng suất cho phép khi quá tải:

2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:Theo 6.15a [1]:

Với:

: tra bảng 6.5 [1], răng nghiêng

: Tỉ số truyền cặp bánh răng trụ răng nghiêng

2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo 6.33 [1], ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

Trong đó (bảng 6.15 [1]); (bảng 6.16 [1]) Do đó theo 6.41:

Theo 6.39 [1]:

Thay các giá trị vào 6.33 [1]:

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo 6.1 [1] với với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếpxúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám , ; , do đó theo 6.1 và 6.1a [1]:

Nhận thấy : thỏa độ bền về tiếp xúc

2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Thỏa điều kiện bền uốn.

2.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Theo 6.48 [1] với:

Theo 6.49 [1]:

Thỏa điều kiện răng về quá tải

Các thông số và kích thước bộ truyền:

Đường kính đáy răng

3 Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực Trục I:

 Lực dọc trục :

Nối trục đàn hồi:

Theo bảng 16.1 [2] chọn:

Moment xoắn tính toán:

Dùng nối trục vòng đàn hồi, theo bảng 16.10a [2], chọn

Lực vòng tác dụng lên vòng trục đàn hồi:

Lực hướng tâm do nối trục tác dụng lên trục:

4 Tính toán thiết kế trục và then

Thông số thiết kế: Moment xoắn trên các trục:

 Trục I:

 Trục II:

Quy ước các ký hiệu:

 : Số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc

 : Số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tảitrọng

 : các tiết diện trục lắp ổ

 : với s là số chi tiết quay

 khoản cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

 khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ I trên trục thứ k

 là chiều dài mayo của chi tiết quay thứ i (lắp tên tiết diện i) trên trục

 khoảng công-xôn tên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốcđến gối đỡ.

 chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k

4.1 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục:

Chọn vật liệu chế tạo thép 45 có giới hạn bền , Ứng suất xoắn cho phép

Theo 10.9 [1]:

Theo bảng 10.2 [1], chọn đường kính sơ bộ và bề rộng ổ lăn theo tiêu chuẩn:Trục I:

Trục II:

4.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

 khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặckhoảng cách giữa các chi tiết quay

 khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

 khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

 chiều cao nắp ở và đầu bu-lông

Trục I:

Trong đó chiều dài mayo bánh đai:

4.3 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục, thông số then:

Theo bảng 10.5 [1], , tra được

Tiết diện tại bánh răng và A là tiết diện nguy hiểm

 Tại bánh răng:

Vì có lắp bánh răng nên tăng thêm 5%, vậy Chọn

 Tại A

Từ đường kính tại bánh răng và A ta suy ra được đường kính tại các đoạn trục khác như hình dưới đây:

 Then trên đai:

Thông số then được tra ở bảng 9.1a [1]:

Kích thước tiết diện then:

Chiều sâu rãnh then trên trục : , trên trục :

Bán kính góc lượn của rãnh r: nhỏ nhất , lớn nhất

 Then trên bánh răng 1:

Thông số then được tra ở bảng 9.1a [1]:

Kích thước tiết diện then:

Chiều sâu rãnh then trên trục : , trên trục :



Theo bảng 10.5 [1], , tra được

Tiết diện tại bánh răng và B là tiết diện nguy hiểm

 Tại bánh răng:

Vì có lắp bánh răng nên tăng thêm 5%, vậy Chọn

 Tại B

`

Từ đường kính tại bánh răng và B ta suy ra được đường kính tại các đoạn trục khác như hình:

 Then trên bánh răng 2:

Thông số then được tra ở bảng 9.1a [1]:

Kích thước tiết diện then:

Chiều sâu rãnh then trên trục : , trên trục :

Bán kính góc lượn của rãnh r: nhỏ nhất , lớn nhất

 Then trên nối trục:

Thông số then được tra ở bảng 9.1a [1]:

Kích thước tiết diện then:

Chiều sâu rãnh then trên trục : , trên trục :

Bán kính góc lượn của rãnh r: nhỏ nhất , lớn nhất

4.4 Kiểm nghiệm then:

Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt có dạng:

Trong đó:

ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán (MPa)

mômen xoắn trên trục, Nmm

: đường kính trục tại tiết diện sử dụng then, mm

: chiều dài then theo tiêu chuẩn

chiều cao then, mm

chiều sâu rãnh then, mm

chiều dài làm việc của then bằng 2 đầu tròn

Bảng kiểm nghiệm then:

theo công thức sau:

Giới hạn mỏi uốn của thép 45 (vật liệu chế tạo trục) là:

Giới hạn xoắn uốn là:

Với

biên độ và giá trị trung bình của ứng suất

Do tất cả trục quay của hộp giảm tốc đều quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu

kì đối xứng:

Với là mômen uốn tổng

là mômen cản uốn bảng 10.6 [1]:

 Tính cho trục có 1 rãnh then:

 Tính cho trục có tiết diện tròn:

Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay một chiều:

: là mômen xoắn tại tiết diện j

là mômen cản xoắn

 Tính cho trục có 1 then:

 Tính cho trục có tiết diện tròn:

Với : chiều sâu rãnh then; : chiều rộng then.

 hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra bảng10.7 [1]

 : hệ số kích thước tra theo Bảng 10.10 tài liệu [1]

 : Tra bảng 10.9 tài liệu [3]

 : Tra bảng 10.5 tài liệu [3], phương pháp tăng bền phun bi

Kiểm nghiệm độ bền tĩnh:

Để đề phòng trục bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc bị gãy khi bị quá tải đột ngột, ta

cần phải kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh

-(30) - 2650,7 5301,4 11,1 9,2 33,75 0,88 0,81 20,8 14,1 11,7BR1

(32) 10x8x5 2647,5 5864,5 46,8 8,3 54,93 0,87 0,80 4,9 15,4 4,7

II BR2 14x9x 9408,6 20265,9 16,8 9,6 37,26 0,82 0,76 12,8 12,7 9,0

(48) 5,5

B

(45) - 8946,2 17892,4 9,4 10,9 38,91 0,83 0,77 23,2 11,3 10,2KN

(40) 12x8x5 5364,4 11647,6 0 16,7 57,85 0,85 0,78 - 7,5 Các kết quả và đều thỏa mãn điều kiện mỏi và điều kiện bền tĩnh

Vì nên chọn ổ A làm cơ sở

Chọn ổ bi đỡ.Chọn sơ bộ ổ có

Chọn

Chọn hệ số X, Y:

Theo bảng 11.3 [3]:

Tải trọng động quy ước:

Khả năng tải tĩnh:

Theo bảng 11.6 [1], chọn

Số vòng quay tới hạn của ổ:

2.5.2 Tính toán nối trục:

Sử dụng nối trục vòng đàn hồi

Loại máy công tác là máy ép bùn, theo bảng 16.1 [2] chọn hệ số chế độ làm việc Moment xoắn danh nghĩa

Moment xoắn tính toán:

Theo bảng 16.10a [2], chọn nối trục vòng đàn hồi có các thông số như sau: