tiểu luận nguyên lý chi tiết máy đề tài tính toán hệ dẫn động băng tải

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... Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

TIỂU LUẬN

NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁYĐỀ TÀI: “Tính toán hệ dẫn động băng tải”

Giảng viên HD: PGS.TS Văn Hữu ThịnhNhóm : chiều thứ 3 tiết 13-15

Sinh viên thực hiện: Đổng Quang VinhMSSV : 20143131

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2021

Trường ĐHSPKT TP HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ- CHI TIẾT MÁY

Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ môn Thiết kế máy

TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

HK: I, Năm học: 2021-2022

Đề: 06Phương án: 13

Giảng viên môn học: PGS.TS Văn Hữu Thịnh

Sinh viên thực hiện: Đổng Quang VinhMSSV: 20143131

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải F (N): 53002 Vận tốc vòng của băng tải V(m/s): 0.5

3 Đường kính tang D (mm): 250

4 Số năm làm việc a(năm): 7

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 @: 30 (độ)

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH 1

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: 2

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính toán gồm: 3

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 6

I Chọn động cơ điện: 6

1 Công suất trên trục công tác: 6

2 Công suất thiết kế trên trục động cơ: 6

3 Xác định tốc độ trục công tác: 6

4 Tính tốc độ sơ bộ của trục động cơ: 6

II Phân phối tỉ số truyền: 7

Tính toán thiết kế bộ truyền xích con lăn :  Tính toán thiết kế bộ truyền xích con lăn : 9

2.6 Các thông số của đĩa xích 11

2.7 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích 11

2.8 Xác đinh lực tác dụng lên trục 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 13

Thông số đầu vào:  Tính toán thiết kế bộ truyền xích con lăn : 13

3.1 Tính sơ bộ vận tốc trượt 13

3.2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép 13

3.3 Xác định ứng suất uống cho phép 14

3.4 Ứng suất cho phếp khi quá tải 15

3.5 Tính toán truyền động trục vít về độ bền : 16

3.6 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 17

3.7 Kiểm nghiệm độ bền uống 19

3.8 Các thông số cơ bản của bộ truyền 20

4.1 Thông số ban đầu 22

4.2 Chọn vật liệu 22

4.3 Xác định tải trọng tác dụng lên trục 22

4.4.1 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên trục I 24

4.4.2 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên trục II 27

5 Tính toán về độ bền mỏi Error! Bookmark not defined.06 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Error! Bookmark not defined.2Tài liệu tham khảo 343

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀNI Chọn động cơ điện:

1 Công suất trên trục công tác:

- Công suất làm việc:

- Do tải trọng không thay đổi nên ta có công suất tính toán: Pt = P = 2,65 (kW)

2 Công suất thiết kế trên trục động cơ:

- Ta có hiệu suất truyền động theo đề 6 phương án 13 là: η = ηntηtvηx ηô

Tra bảng 2.1 ta được:

ηtv = 0,82 ( bộ truyền trục vít không tự hãm và số mối trục vít là 2) ηnt = 1; ηô = 0,99 (hiệu suất của một cặp ổ lăn);

ηx = 0,93 (hiệu suất bộ truyền xích); ηđ = 0,96 (hiệu suất bộ truyền đai thang).

4 Tính tốc độ sơ bộ của trục động cơ:

- Tỉ số truyền chung sơ bộ của động cơ là: usb = uh.ux = 30

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ là:

3, Công suất các trục:

- Công suất trên trục thứ 3:

4, Tính mômen trên các trục:

- Mômen trên trục động cơ:

5, Bảng hệ thống số liệu tính toán:

U unt = 1 uh = 18,59 ux = 2

P (kW) 2,67 3,26 2,878 2,65

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KỂ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HỘP

-Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: @= 30° - Điều kiện làm việc quay 1 chiều, làm việc 2 ca

2.1 Chọn xích con lăn.

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn.

2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền

Theo bảng 5.4 chọn số răng đĩa nhỏ (đĩa dẫn) là Z1 = 25 (răng) ⇒ Số răng đĩa lớn (đĩa bị dẫn) Z2 = ux × Z1 = 2 × 25 = 50 (𝑟ă𝑛𝑔) Sai số nhỏ hơn sai số tỉ số truyền cho phép

2.3 Xác định bước xích

-Theo công thức (5.3),công suất tính toán :

Vậy S = 12,98 > [S] = 8,2: bộ truyền xích đảm bảo độ bền

2.6 Các thông số của đĩa xích

Đường kính vòng chia đĩa xích tính theo công thức (4.20)

Trong đó với bộ truyền nghiêng 1 góc < 40o : kx = 1,15

2.9 Bảng tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d1 152 Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d1 303 Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn da1 160,3 Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn da2 312,32 Đường kính vòng chân răng đĩa xích dẫn df1 139,94

Đường kính vòng chân răng đĩa bị xích dẫn df2 290,94

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT

 Thông số đầu vào:

Thiết kế bộ truyền trục vít- bánh vít của HGT 1 cấp với các số liệu: Moment xoắn trên bánh vít T2 = 719688 Nmm

Với vs ˂ 5 m/s, dùng đồng thanh không thiếc, cụ thể là đồng thanh nhôm – sắt - niken ƂpA Ж 10-4-4, để chế tạo bánh vít Chọn vật liệu trục vít là thép C45 tôi bề mặt có độ cứng HRC = 45.

3.2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

- Với bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc, tra bảng 7.2/tr.148: [σH] = 190 MPa với vs = 2,86 (m/s)

3.3 Xác định ứng suất uốn cho phép:

- Theo công thức 7.6/tr.148 ta có:

[σF] = [σFO].KFL

Trong đó:

[σFO] - Ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kì KFL – Hệ số tuổi thọ

-Khi bộ truyền quay 1 chiều theo công thức 7.7/149, ta có:

[σFO] = 0,25σb + 0,08σch= 0,25.600+0,08.200= 166 Mpa Với σb=600Mpa; σch=200Mpa (bảng 7.1) -Theo công thức (6.6)/ tr.93, NFE =60.c.n.t∑, với c=1( số lần ăn khớp trong 1 vòng quay)

3.4 Ứng suất cho phép khi quá tải:

-Với bánh vít bằng đầu thanh không thiếc theo ct 7.14/tr.149: [σH]max = 2σch = 2.200 = 400

[σF]max = 0,8σch = 0,8.200 = 160

3.5 Tính toán truyền động trục vít về độ bền:

Xác định khoảng cách trục aw: Chọn sơ bộ KH =1,2 (trang 150)

- Với u =18,6, chọn z1 = 2 => z2 =u.z1 = 18,6.2 = 37 > zmin = 26~28 ( để tránh cắt chân răng) và z2 < 80 (để tránh gây nên biến dạng lớn của trục vít và kích thước quá lớn)

-Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm: Theo tiêu chuẩn chọn aw =170 mm

-Môđun dọc của trục vít theo ct 7.17/151:

Lay aw = 188 , tính hệ ! so dị!ch chí&nh thệo (7.18/151)

KH =1- Ta&ị tro!ng kho ng đo;ị KHv – Hệ ! so ta&ị tro!ng đo !ng

Vợị vs = 3,03 tra ba&ng 7.6/tr.153, cho!n cap chính xac 8, vợị cap chính xac 8 tra ba&ng 7.7 ta đượ!c KHv

Va !y vợị σF = 11,27 MPa  [σσF] = 106,24 MPa (tha&o maHn địệCu kịệ !n) ChịệCu daIị phaCn caJt rện trệ n tru!c vít:

-ĐượIng kính voIng đay:

Hệ ! so đượIng kính q 10 mm

So moị rện trệ n tru!c vít Z1 2 Moị rện

ChịệCu daIị phaCn caJt rện trệ n tru!c vít b1 106 mm

ĐượIng kính ngoaIị banh vít daM2 324 mm ĐượIng kính voIng đí&nh tru!c vít vaI banh

3.9 Tính nhiệt truyền động trục vít

Từ (7.32) diện tích thoát thiệt cần thiết của hợp giảm tốc ( với Aq = 0,3A )

4.1 Thông số ban đầu:

Giới hạn chảy là: бch=¿450 MPa

Ứng suất xoắn cho phép: [τ]=15 ÷ 30 MPa

C

⇒ chọn [τ1]=¿ 15 Mpa [τ2]=¿ 30 Mpa

Xác định sơ bộ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k =1,2

Đường kính các trục được xác định theo công thức 10.9

Fk = 0,25 2t 2Dt = 0,25 2.719688105 = 13708

4.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Dựa theo bảng 10.2 chiều rộng các ổ lăn là b01 = 17 (mm) và b02 = 33 (mm) Chiều dài mayo trục vít thứ nhất trên trục I:

4.5 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

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

∅ 19 ∅ 54 ∅ 72 ∅ 54

Tính Momen uốn tương đương Mtđ = √(Mu + 0,75T2 )Nmm Với : Mu = √(M2 + M2 ) T: Momen xoắn trên trục

Từ công thức và biểu đồ momen ta tính được:

Trong đó [σ] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, theo bảng 10.5 Đối với trục 1 ta được: [σ] = 63 (MPa) Ta tính được đường kính trục tại các tiết diện như sau:

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Trong đó: T là momen xoắn trên trục

Từ công thức trên và biểu đồ momen ta tính được:

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Trong đó: [s]: hệ số an toàn cho phép, [s] = (1,5÷2,5)

sσj , sτjj : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất tiếp tại mặt cắt j.

Trong đó: σaj , τjaj, σmj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp tại mặt cắt tiết diện j Mj: Mômen tổng tại tiết diện j.

Wj, W0j – mô men cản uốn và mô men xoắn tại tiết diện j Với thép 45 có:

Giới hạn bền kéo: σb = 750 (MPa)

Giới hạn mỏi uốn: σ−1 = 0,436 × σb = 0,436 × 750 = 327 (MPa) Giới hạn mỏi xoắn: τj−1 = 0,58 × σ−1 = 0,58 × 327 = 189,66 (MPa)

Tra Bảng 10.7 Ta được các hệ số ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi ψσ = 0,1 ; ψτj = 0,05 Tại tiết diện (C) trên trục I (tiết diện lắp trục vít có đường kính d = 72 (mm))

Đối với trục tiết diện tròn:

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Trong đó: Kx – hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8, các chi tiết gia công trên máy tiện, yêu cầu đạt Ra = 2,5 ÷ 0, 63 μm do đó: Km do đó: Kx = 1,1

Ky – hệ số tăng bền bề mặt trục cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bề mặt, không dùng phương pháp gia tăng độ bền bề mặt Ky = 1

Dùng dao phay ngón đối với trục có rãnh then, theo bảng 10.12 Do đó tiết diện (C) trên trục I thỏa điều kiện bền mỏi

Tương tự, tại tiết diện nguy hiểm: (C) trên trục II cũng thỏa điều kiện bền mỏi.

Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (chẳng hạn khi mở

Tiểu luận Nguyên lý - Chi tiết

Suy ra: σtd =√49,712+3 25,592 = 66,6 (MPa) ≤ [σ] = 360 (MPa)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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

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

3 PGS.TS Văn Hữu Thịnh: Các tài liệu tham khảo phục vụ môn học Nguyên lý – Chi tiết máy