đồ án hệ thống truyền động đề tài thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Giáo viên hướng dẫn : Huỳnh Công Lớn Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 03 năm 2024... CHỌN THÂN MÁY, BU LÔNG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ A.. THI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Giáo viên hướng dẫn : Huỳnh Công Lớn

Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 03 năm 2024

Công suất của thùng trộn : P = 3,6 (KW)

Số vòng quay của thùng trộn n = 220 vòng/ phút

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

Tải trọng tĩnh

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM

BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN

Thông số đầu vào:

Công suất trên đĩa dẫn là công suất trên trục 2: P2 = 4,16 kW

Số vòng quay đĩa dẫn: n2 = 285 vòng/phút

Tỷ số truyền : u = 1,3

1 Chọn loại xích:

Chọn loại xích ống con lăn

2 Chọn số răng trên đĩa xích dẫn theo công thức :

 Theo công thức (5.3 ) tài liệu [1] :

Công suất tính toán: 4,16 2,54 0,926 0, 7 6,85

1

n z t

x

P K K K P

- 𝐾𝑑𝑐 = 1,25 Trục không điều chỉnh được , không có bộ phận căng xích

-𝐾𝑜 = 1,25 : Đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc lớn hơn 60°

-𝐾𝑏 = 1,3 : Môi trường có bụi – Chất lượng bôi trơn II – bảng 5.7

- 𝐾𝑙𝑣 = 1,25: làm việc hai ca

 Chọn bước xích:

Theo bảng 5.5 với 𝑛01 = 200 vg/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích 𝑝𝑐

=25,4mm thỏa mãn điều kiện bền mòn :𝑝𝑡<[p] =11 (kW)

p

z z z z a

 Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s:

 Theo công thức (5.14) và bảng 5.9 tài liệu [1]:

27

c

p d

sin

35

c

p d

 Đường kính vòng đáy răng:

Tra bảng 5.2 , tài liệu [1], với p =25,4 ta có c d =15,88 1

 Đĩa xích 1:

𝜎𝐻 = 0,47√0,4(1276,07 × 1 + 6,07) × 2,1 × 105/(180 × 1) =363,55 (Mpa) Với :

- 𝐸 = 2𝐸1𝐸2/(𝐸1+ 𝐸2) =2,1× 105 Mpa : Mô đun đàn hồi

- A =180 𝑚𝑚2 : diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 25,4 mm , tra bảng 5.12 tài liệu [1]

Dựa vào bảng 5.11 [1], chọn thép C45 tôi cải thiện có độ rắn bề mặt HB170 , [𝜎𝐻] =500 Mpa sẽ đảm bảo cho đĩa xích 1

 Đĩa xích 2:

𝜎𝐻 = 0,47√0,33(1276,07 × 1 + 4,67) × 2,1 × 105/(180 × 1) =330,03 (Mpa)

- 𝐸 = 2𝐸1𝐸2/(𝐸1+ 𝐸2) =2,1× 105 Mpa : Mô đun đàn hồi

- A =180 𝑚𝑚2 : diện tích hình chiếu của bản lề với 𝑝𝑐 = 25,4 mm , tra bảng 5.12 tài liệu [1]

Dựa vào bảng 5.11 [2], chọn thép C45 tôi cải thiện có độ rắn bề mặt HB170 , [𝜎𝐻] =500 Mpa sẽ đảm bảo cho đĩa xích 2

Thông số Kí hiệu Giá trị

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC CHỌN Ổ LĂN, THEN VÀ KHỚP NỐI CHỌN THÂN MÁY, BU LÔNG VÀ CÁC CHI TIẾT

PHỤ

A THIẾT KẾ TRỤC:

 TRỤC CÔNG TÁC

Thông số đầu vào:

Momen xoắn trên các trục:

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

𝑘1 = 10 (mm) Khoảng cách từ chi tiết quay đến thành trong của hộp gắn ổ bi

𝑘2 = 5 (mm) khoảng cách từ ổ bi đến thành trong của hộp gắn ổ bi

𝑘3 = 5 (mm) : Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

𝑘1+ 𝑘2 = 15 (mm) : khoảng cách ổ bi đến chi tiết quay

Khoảng cách từ chi tiết quay đến mút của ổ lăn

𝑙13 = 𝑙11/2 =70/2 =35 mm

𝑙11 = 3 𝑑1 = 3.35 = 70 mm

 Trục III:

Chiều dài mayơ đĩa xích:

Theo công thức (16-18) tài liệu [4] :

5 Xác định phản lực tại các gối đở, đường kính các đoạn trục

 11 3

3 12

Tra bảng 7.2 tài liệu [3] với 𝑑1 = 35 (mm) chọn [𝜎] = 70 Mpa

Moment tương tác dụng lên các tiết diện:

Tại các vị trí có then, ta tăng đường kính thêm 7%, chọn các đường kính như sau: Tại vị trí gối đỡ :𝑑10 = 𝑑12= 35 mm

Tại vị trí lắp xích :𝑑11 = 38 mm

Tại vị trí lắp nối trục :𝑑13 = 32 mm

Moment tương tác dụng lên các tiết diện:

6 Chọn và kiểm nghiệm then:

Chọn then bằng, các thông số được tra trong bảng 9.1a tài liệu [1]

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

 1

Ứng suất pháp cho phép: [𝜎𝑑] = 150 (Mpa)

Ứng suất tiếp cho phép : [𝜏𝑐] = 120 (Mpa)

Trong đó :

𝜎𝑑,𝜏𝑐 : Ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán , Mpa

T : Moment xoắn trên trục, N.mm

D: Đường kính trục tại tiếp diện sử dụng then, mm

𝑙𝑡 : Chiều dài then theo tiêu chuẩn, mm , nhỏ hơn chiều dài mayơ

h: Chiều cao then, mm

𝑡1: Chiều sâu rãnh then ,mm

𝑡2: Chiều sâu trên lỗ ,mm

Theo bảng 10.7 tài liệu [1] :  0,1; :  0, 05

Trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng, do đó:

𝐾𝑥 : Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, theo bảng 10.8 tài liệu [1] ,

vì trục được gia công bằng tiện đạt độ nhám 𝑅𝑎 = 2,5 ÷ 0,6 ứng với giới hạn bền 𝜎𝑏

𝐾𝜎 ,𝐾𝜏 : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn Đối với rãnh then

có thể tra trong bảng 10.12 tài liệu [1] 𝐾𝜎 =2,01 (khi cắt bằng dao phay ngón), 𝐾𝜏 =1,88

 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 máy) cầu tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm:

𝜎𝑡𝑑 = √𝜎2+ 3𝜏2 ≤ [𝜎]

Dựa vào biểu đồ momen xoắn và uốn thì momen tương đương lớn nhất với từng trục là:

2 trục đều thỏa mãn điều kiện bền tĩnh

Tải trọng không thay đổi

Ta chọn trước ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục, cở đặc biệt nhẹ vừa

Do không có lực dọc trục nên X =1, Y=0;

 Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ:

= 7494,539𝑁 ≈ 7,49𝑘𝑁

Vì 𝐶𝑡𝑡 < 𝐶 = 12,5 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

 Tính lại tuổi thọ thực tế của ổ

𝐿 = (𝐶

𝑄)

𝑚

= ( 125001734,468)

10 3

= 723,01 𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔

𝐿ℎ =10

6𝐿60𝑛 =

106 723,0160.219 = 55023,59 𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔

 Kiểm tra vòng quay tới hạn của ổ:

[𝑑𝑚𝑛] = 4,5.105

𝑘1 = 1: hệ số kích thước khi 𝐷𝑚 ≤ 100 mm

𝑘2 = 1,1: hệ số cở ổ đặt biệt nhẹ

𝑘3 = 1: hệ số tuổi thọ khi 𝐿ℎ > 50000 giờ

Xét thấy n = 219 vòng/ phút < 𝑛𝑡ℎ nên thỏa mãn

 Kiểm tra khả năng tải tĩnh:

Tải trọng không thay đổi

Ta chọn trước ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục, cở đặc biệt nhẹ, hẹp

Do không có lực dọc trục nên X =1, Y=0;

 Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ:

𝑄𝐶 = (𝑋𝐶𝑉𝐹𝑟𝐶 + 𝑌𝐶𝐹𝑎𝐶)𝐾𝑡𝐾đ

= (1.1.1473,78 +0)1.1 =1473,78 N

 Thời gian làm việc tương đương tính bằng triệu vòng quay:

Theo công thức 11.13[1]:

= 6368,12𝑁 ≈ 6,37𝑘𝑁

Vì 𝐶𝑡𝑡 < 𝐶 = 7,74 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

 Tính lại tuổi thọ thực tế của ổ

= 1,9 𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔

𝐿ℎ =10

6𝐿60𝑛 =

106 1,960.220 = 143,93 𝑡𝑟𝑖ệ𝑢 𝑣ò𝑛𝑔

 Kiểm tra vòng quay tới hạn của ổ:

[𝑑𝑚𝑛] = 4,0.105 Ổ bi đỡ một dãy có vòng đệm bảo vệ

𝑘1 = 1: hệ số kích thước khi 𝐷𝑚 ≤ 100 mm

𝑘2 = 1: hệ số cở ổ nhẹ

𝑘3 = 1: hệ số tuổi thọ khi 𝐿ℎ > 50000 giờ

Xét thấy n = 219 vòng/ phút < 𝑛𝑡ℎ nên thỏa mãn

 Kiểm tra khả năng tải tĩnh:

 Kiểm nghiệm sức bền của chốt

Do đó:

𝜎𝑢 = 𝑘𝑇𝑙0

0.1𝑑𝑐3𝐷0𝑍=

1,25.161,78 41,50,1 1,43 105 6 = 48,55 ≤ [𝜎]𝑢Vậy chốt thỏa mãn điều kiện bền

Chiều cao của thùng H = 3𝐷

Bước xoắn của cánh trộn : S = (0,8 ÷ 1,2) D=0.8 × 500 =400 mm

Chiều cao vật liệu trong thùng : h = (0,7 ÷ 0,8) D=0,8 × 500 = 400 mm

 Năng suất của của thùng theo công thức 4.1 tài liệu [6] :

𝜑 = 0,5 hệ số điền đầy máy trộn

n= 3,667 (vòng/giây) số vòng qua của trục thùng trộn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu [1] Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 Tài liệu [2] Nguyễn Hữu lộc Cơ sở thiết kế máy

Tài liệu [3] Trần Thiên Phúc

Tài liệu [4] Hồ Lệ Viên –“Các máy gia công vật liệu rắn dẻo”

Tài liệu [5] Tôn Thất Minh “giáo trình máy và thiết bị chế biến lương thực” Tài liệu [6] Nguyễn Hồng Ngân “Máy sản xuất vật liệu cấu liện xây dựng”