TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢ

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT BỘ TRUYỀN ĐAI THANG.... CHỌN CHIỀU DÀI SƠ BỘ KHOẢNG CÁCH TRỤC.... XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA CÁC TIẾT DIỆN THÀNH PHẦN TRỤC 5.. TÍNH KIỂM N

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

GV hướng dẫn: TS.Văn Hữu Thịnh

Sinh viên: Nguyễn Đức Tài - 21145262

Nhóm: 10 CLC Buổi: Thứ 2 , tiết 1-3

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 11, 2022

MỤC LỤC

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN&PHÂN PHỐI TỈ SỐTRUYỀN

1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIÊN

2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT (BỘ TRUYỀN ĐAI THANG)

1 CHỌN LOẠI ĐAI .

2 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH BÁNH ĐAI

3 CHỌN CHIỀU DÀI SƠ BỘ KHOẢNG CÁCH TRỤC

4 TÍNH CHIỀU DÀI ĐAI L

5 KIỂM NGHIÊMH ĐAI VỀ TUỔI THỌ

6 TÍNH LẠI KHOẢNG CÁCH TRỤC 𝑎 THEO CÔNG THỨC .

7 TÍNH GÓC ÔM α 1 TRÊN BÁNH ĐAI DẪN .

8 XÁC ĐỊNH SỐ ĐAI Z .

9 CHIỀU RỘNG BÁNH ĐAI B

10 TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC .

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT:

1 ỨNG SUẤT UỐN VÀ ỨNG SUẤT TIẾP XÚC CHO PHÉP

2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3 KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TIẾP XÚC

4 KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN UỐN .

5 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ TRUYỀN .

6 TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC BÁNH RĂNG……….

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2 TRỤC CỦA HGT:

1 CHỌN VẬT LIỆU

2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤC

3 XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH GIỮA GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC

4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA CÁC TIẾT DIỆN THÀNH PHẦN TRỤC 5 TÍNH TOÁN VỀ ĐỘ BỀN MỎI

6 TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐỀ 04 – PHƯƠNG ÁN 01

Hình 1: Hệ dẫn động băng tải

1 Đông cơ điện

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ rang nghiêng

4 Nối trục

5 Băng tải

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải F (N): 1200

2 Vận tốc vòng của băng tải V(m/s): 0,8

3 Đường kính tang D (mm): 200

4 Độ lệch cho phép đối với vận tốc xích tải  (%): 4

5 Tuổi thọ bộ truyền động L (năm): 5

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

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

1 Chọn động cơ điện:

Công suất trên trục công tác:

P  1000Fv  12001, 0

 1,2 kW 1000

η d  0, 96 (hiệu suất bộ truyền đai thang)

 1,34 kW

*Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ:

Tốc độ quay của trục công tác:

 69576,39  9,09Chọn trước tỉ số truyền uđ của bộ truyền đai thang:

TI=(PI.9,55.106)/nI=43628 (N.mm)

Momen xoắc trên trục II:

Momen xoắc trên trục làm việc:

* Ta chọn trường hợp II uđ =3; u h =u br =2 Chọn sơ bộ tỉ số truyền chung:

usb2 = uđ2.uh2 = 6

Loại motor M2QA112MBACông suất(kW) 1,5

uđ = 3Tìm tỉ số truyền bánh răng của hộp giảm tốc:

uh = u/uđ = 9,09 /3 = 3,03Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền:

Momen xoắc trên trục làm việc:

* Xét trên hai trường hợp thay đổi về tỉ số truyền của đai và hộp số, ta chọn trường hợp thứ hai có uđ = 3 và uh = 3,03 có momen xoắn trên trục làm việc là TIII = 149882 m với tốc

độ quay nIII = 76,46 v/p có nsb = 458,34 gần với nđc = 695 hơn.

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT (BỘ

TRUYỀN ĐAI THANG)

Thông số đầu vào:

Công suất bánh đai dẫn: P m = 1,34 kW

Tốc độ quay bánh đai dẫn: 𝒏độ quay trục I𝒄 = 695 𝒗/𝒑𝒉

Tỉ số truyền: 𝒖đ = 3

1 Chọn loại đai:

Theo bảng, ta có thể chọn loại đai hình thang thường A:

0,55(𝑑1 + 𝑑2) + ℎ = 0,55 × (140 + 425) + 8 = 318,8

2(𝑑1 + 𝑑2) = 2 × (140 + 425) = 1130Như vậy a = 510 mm, thỏa điều kiện công thức (3.18): 318,8 < 510< 1130 (mm)

* Một cách chọn thông số khác của đai như sau:

- Đường kính bánh đai nhỏ: d1 = 200mm

- Vận tốc đai: (πd1n cđộ quay trục I )/60000 = (π 200.695)/60000= 7,28 (m/s)

- Bánh ai lớn: độ quay trục I Chọn hệ số trượt 𝜀 = 0,01

Tính lại bánh ai lớn: dđộ quay trục I 2 = uđộ quay trục I.d1(1- 𝜀) = 3.200.0,99 = 594 (mm)

- Chọn kích thước bánh ai lớn theo tiêu chuẩn dđộ quay trục I 2 = 600 (mm)

4 Tính chiều dài đai L (mm):

- Chiều dài đai số 1 với a = 510mm, d1 = 140mm, d2 = 425mm

l = 2a + 0,5π(𝑑1+ d2) + (𝑑2- d1)2/(4a)

= 2.510+ 0,5.π.(140 + 425) + (355 - 140)2/(4.426)

= 1947 mmChọn theo tiêu chuẩn l = 2000 (mm )

- Chiều dài đai số 2 với a = 720mm, d1 = 200mm, d2 = 600mm

l = 2a + 0,5π(𝑑1+ d2) + (𝑑2- d1)2/(4a) = 2.720 + 0,5π(200+500) + 4002/(4.720) = 2595 mm

Chọn theo tiêu chuẩn l = 2600 (mm)

5 Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: số vòng chạy của đai trong 1 giây

6 Tính lại khoảng cách trục 𝒂 theo công thức:

𝜆 + √𝜆2 − 8Δ2

= 142,5

7 Tính góc ôm α 1 trên bánh đai dẫn được tính theo công thức:

α1 = 1800 – 570(d2-d1)/a = 1800 – 570(425-140)/537 = 149,70 > 1200

8 Xác định số đai z:

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT:

1 Ứng suất uốn và ứng suất tiếp cho phép:

Momen trên trục bánh răng chủ động của HGT TI = 52352 Nmm;

nI = 231,67 vòng/phút; 𝑢br = 3,03Giả sử thời gian làm việc là 5 năm(300 ngày một năm), một ngày làm việc

2 ca, mỗi ca 6 tiếng thì tổng thời gian làm việc là t1 = 5.300.2.6 = 18000 (giờ)

Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

- Chọn vật liệu cho bánh rang lớn: Thép C45 tôi cải thiện

+ Độ cứng mặt răng và lõi răng HB2 = 215

+ Giới hạn bền σb2 = 750 (MPa)

+ Giới hạn chảy σch2 = 450 (MPa)

- Chọn vật liệu cho bánh răng nhỏ: Thép C45 tôi cải thiện

+ Độ cứng mặt rang và lõi răng, chọn HB1 = 215

+ Ứng suất lớn nhất σb1 = 750 (MPa)

+ Yield strength σch1 = 450 (MPa)

Tính ứng suất tiếp cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] theo công thức:

[σH] = σ0Hlim.KHL/SH[σF] = σ0Flim.KFCKFL/ SHTrong ó:độ quay trục I

+ σ0Hlim và σ0Flim là ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với sốchu kì cơ sở, tra theo bảng (6.2)

+ SH và SH là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc uốn, tra theo bảng (6.2)

+ KFC: hệ số xét ếnđộ quay trục I ảnh hưởng ặtđộ quay trục I tải, lấy KFC = 1 (bộ truyền quay 1 chiều)

+ KHL và KFL: hệ số tuổi thọ ượcđộ quay trục I tính theo công thức:

=> [σH1] = 500.0,6/1,1 = 272,72(MPa)

=> [σF1] = 387.0,5/1,1 = 175,9 (MPa)

* Tính từng ạiđộ quay trục I lượng với bánh lớn:

NHE2 = NFE2 = 60cnIIIt∑ = 60 1.76,46.18000 = 82,77.106

NHO = 30HHB2,4 = 30.2152,4 = 11,88.106Thay vào công thức ta có:

KHL2 = 6√(11,88/82,77) = 0,72

KKL2 = 6√(4/82,77) = 0,6[σHlim2 ] = 2HB + 70 = 500 (MPa)[σFlim2] = 1,8HB = 1,8.215 = 387 (MPa)

=> [σH2] = 500.0,72/1,1 = 327,27 (MPa)

=> [σF2] = 387.0,6/1,1 = 211,1 (MPa)

* Từ óđộ quay trục I tính ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

[σF]max = 0,8σch = 0,8.450 = 360 (MPa) cho cả 2 bánh rang

- Ứng suất tiếp cho phép khi quá tải:

[σH]max = 2,8σch = 2,8.450 = 1260 (Mpa)

*Chọn vật liệu khác và tính lại các thông số:

- Chọn vật liệu cho bánh răng lớn: Thép C40X tôi cải thiện

+ Độ cứng mặt răng và lõi răng HB2 = 250

+ Giới hạn bền σb2 = 850 (MPa)

+ Giới hạn chảy σch2 = 550 (MPa)

- Chọn vật liệu cho bánh răng nhỏ: Thép C40X tôi cải thiện

+ Độ cứng mặt rang và lõi răng, chọn HB1 = 250

+ Giới hạn bền σb1 = 850(MPa)

+ Giới hạn chảy σch1 = 550 (MPa)

- Tính ứng suất tiếp cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] theo công thức:

KHL1 = 6√(17,07/250,2) =0,64

KFL1 = 6√(4/250,2) = 0,5[σHlim1] = 2HB + 70 = 2.250 + 70 = 570 (MPa)[σFlim1] = 1,8HB = 1,8.250 = 450 (MPa)

=> [σH1] = 570.0,64/1,1 = 332(MPa)

=> [σF1] = 450.0,5/1,1 = 205 (MPa)

* Tính từng ạiđộ quay trục I lượng với bánh lớn:

NHE2 = NFE2 = 60cnIIIt∑ = 60 1.76,46.18000 = 82,77.106

NHO = 30HHB2,4 = 30.2502,4 = 17,07.106

Thay vào công thức ta có:

KHL2 = 6√(17,07/82,77) = 0,77

KKL2 = 6√(4/82,77) = 0,6[σHlim2 ] = 2HB + 70 = 570 (MPa)[σFlim2] = 1,8HB = 1,8.250 = 450 (MPa)

=> [σH2] = 570.0,77/1,1 = 399(MPa)

=> [σF2] = 450.0,6/1,1 = 245 (MPa)

*Từ óđộ quay trục I tính ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

[σF]max = 0,8σch = 0,8.450 = 360 (MPa) cho cả 2 bánh rang

- Ứng suất tiếp cho phép khi quá tải:

[σH]max = 2,8σch = 2,8.450 = 1260 (MPa)

=>Chọn loại thép C40X tôi cải thiện

* Với hộp tốc ộ,độ quay trục I thường xác ịnhđộ quay trục I ườngđộ quay trục I kính vòng lăn bánh rang nhỏ:

- Lấy theo tiêu chuẩn => lấy mô un mđộ quay trục I = 1,5 (mm)

* Xác ịnhđộ quay trục I số rang, góc nghiêng β và hệ số dịch chỉnh x:

Với công thức: aw = m(z1 + z2)/(2cosβ) trong óđộ quay trục I chọn trước β= 100-Từ óđộ quay trục I xác ịnhđộ quay trục I số rang bánh rang nhỏ:

z1 = 2awcosβ/m(u+1) = 2.120cos100/1,2(3,03+1)= 39 (răng) => z2 = uz1 = 3,03.49 = 118(răng)-Tính lại góc nghiêng β với zt = z1 + z2 = 157(răng):

cosβ = mzt/(2aw) => β = 11,110+ Với z 1 = 39>30 thì ta không cần phải dịch chỉnh

* Các thông số khác:

- Đường kính chia các bánh răng:

3.Kiểm nghiệm về ộđộ quay trục I bền tiếp xúc:

- Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt rang của bộ truyền phải thỏa mãn iềuđộ quay trục Ikiện sau:

=> Vậy kết luận là ứng suất thực tế không vượt quá ứng suất cho phép

4 Kiểm nghiệm ộ bền uốn:độ quay trục I

-Để ảmđộ quay trục I bảo ộđộ quay trục I bền uốn cho rang, ứng suất uốn sinh ra tại chân rang không ược

độ quay trục I vượt quá một giá trị cho phép:

σF1 = 2T1KFYεYβYF1/(bwdw1m)≤[σF1] σF2 = σF1YF2/YF1

- Tính các ạiđộ quay trục I lượng:

=> Tính ược độ quay trục I σF2 = 5,06 < [σF2] = 168,67 (Mpa)

PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

1 Chọn vật liệu chế tạo trục:

- Ở các máy móc quan trọng, hộp giảm tốc, hộp tốc độ,… khi chịu tải trọng trung bình, thường dùng thép 45 thường hóa hoặc tôi cải thiện, hoặc thép 40X tôi cải thiện để chế tạo trục => Chọn thép C45 tôi cải thiện

3 Tính sơ bộ đường kính trục theo công thức:

d ≥ 3

√T /(0,2[¿τ ])¿ (mm)Trong đó: T: monmen xoắn, N.mm ;

[𝜏]: ứng suất xoắn cho phép, MPa, với vật liệu trục là thép CT5, thép 45, 40X

[𝜏] = 15…30 MPa, lấy trị số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn cho trục ra.

- Trục I:

d1 = 3√T1/(0,2[τ]1) = 25,94 (mm)Chọn [τ]1 = 15Mpa, lấy giá trị nhỏ cho trục vào của hộp giảm tốc

Theo bảng 10.2 ta chọn d1 = 30mm, bo = 19mm

- Trục II:

d2 = 3√T2/(0,2[τ]2) = 29,3 (mm)Chọn [𝜏]2 = 30 MPa, lấy giá trị lớn cho trục ra của hộp giảm tốc.

Theo bảng 10.2 ta chọn d2 = 30mm, bo = 19mm

4 Tính khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực:

- k1 : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc

khoảng cách giữa các chi tiết quay, chọn k1 = 12

- k2 : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp (lấy giá trị nhỏ khi bôi trơn

ổ bằng dầu trong hộp giảm tốc, chọn k2 = 10

- k3 : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ, chọn k3 = 15

- hn : chiều cao nắp ổ và đầu bulông, chọn hn = 18

Chiều dài mayơ bánh đai, mayơ đĩa xích, mayơ bánh răng trụ :

lm = (1,2…1,5).d1 = (1,2…1,5).30 = (36…45) mm (10.10[1] trang 189)

+ Bánh đai : chọn lm12 = 40 mm

+ Bánh răng : chọn lm13 = 40mm

-Chiều dài mayơ nửa khớp nối :

-Đối với nối trục vòng đàn hồi (10.13[1] trang 189) : lm23 = (1,4…2,5).d2 = (1,4…2,5).30

= (42…75) mm => chọn lm23 = 60 mm

-Khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục được xác định tùy thuộcvào vị trí của trục trong hộp giảm tốc và loại chi tiết lắp lên trục

-Dùng các kí hiệu sau đây :

+k : số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc, k = 1,…t, với t là số trục của hộp giảm tốc ( t =

2 đối với hộp giảm tốc 1 cấp)

+i : số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng :

i = 0 và 1 : các tiết diện trục lắp ổ ;

i = 2…s, với s là số chi tiết quay ( bánh đai, bánh răng, bánh vít, trục vít, đĩa xích

và khớp nối) ;

-lk1 : khoảng cách giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k ;

-lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k ;

-lmki : chiều dài mayo của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục k, tính theo côngthức (10.10)…(10.13) tùy theo loại chi tiết quay, trong đó thay d bằng dk tính theo Tk ;-lcki : khoảng côngxôn (khoảng chia) trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảmtốc đến gối đỡ

lcki = 0,5.(lmki + bo) + k3 + hn (10.14)

- Dựa vào bảng 10.4 [1] trang 191, loại hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, h.10.6, ta có :

- Mô men tại các tiết diện nguy hiểm:

+ Moment uốn tổng Mj tại các tiết diện j trên chiều dài trục:

2 2

xj yj

M  + Moment tương đương Mtdj tại các tiết diện j trên chiều dài trục:

Momen uốn tổng Mj:

mm N M

M

12

2 12

mm N M

M

M y x2 54413 , 125 2 0 2 54413 , 125

10

2 10

9 , 33190 695

, 2787 64

,

2 13

2 13

M

Momen uốn tương đương Mtdj:

mm N T

M

M td 0 , 75 2 0 2 0 , 75 52352 2 45388 , 16

1

2 12

mm N T

M

M td 0 , 75 2 54413 , 125 2 0 , 75 52352 2 70826 , 1

1

2 10

mm M T

M

M td 0 , 75 2 33190 , 9 2 0 , 75 52352 2 56188 , 83

1

2 13

+ Trục II:

Momen uốn tổng M j :

mm N M

M

M y x2 168562 , 5 2 0 2 168562 , 5

21

2 21

mm N M

M

M y x2 31152 2 87068 2 92473 , 15

23

2 23

mm N M

M

22

2 22

Momen uốn tương đương:

mm N T

M

M td 0 , 75 2 168562 , 5 2 0 , 75 151131 2 213409 , 8

2

2 21

mm N T

M

M td 0 , 75 2 92473 , 15 2 0 , 75 151131 2 160255

2

2 23

M td 22=√M222 +0 ,75.T22=√0+0,75.1511312=151131 N mm

- Đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm:

] [ 1 , 0 /

d 3 td / 0 , 1 [ ] 3 54413 , 125 / 0 , 1 63 20 , 52

10

- Tại bánh răng d13: