đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CƠ KHÍBỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐTĐỒ ÁN MÔN HỌCCHI TIẾT MÁYBĂNG TẢISinh viên thực hiện Nguyễn Quang Duy Chử Minh Hiếu... Đồ án chi tiết máy ---

TÍNH ĐỘNG HỌC

Chọn động cơ điện

Theo công thức 2.11[1] trang 20 P lv = = 4.463 (kW) (1.1)

1.2 Hiệu suất hệ dẫn động

Tra bảng 2.3 [1] trang 19 ta có:

-Hiệu suất khớp nối = 0,99 kn

-Hiệu suất ổ lăn = 0,99 ( hiệu suất 1 cặp ổ lăn)ol

-Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ =0,97 ( 1 cặp bánh răng kín) br

-Hiệu suất của bộ truyền đai  d = 0,95 ( bộ truyền băng để hở) Hiệu suất hệ dẫn động

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ

1.4 Số vòng quay trên trục làm việc

Theo công thức 2.8[1] trang 19 = 175,91 (vg/ph) (1.4)

1.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ

Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống , theo công thức 2.15[1] trang 21 u sb = u đ u br (1.5)

Theo bảng 2.4 [1] chọn sơ bộ:

-Tỉ số truyền sơ bộ bộ truyền đai thang u đ = 2 -Tỉ số truyền sơ bộ bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 1 cấp u br = 4 u sb = 2.4 = 8

1.6 Số vòng quay sơ bộ của động cơ

Theo công thức 2.18[1] trang 21 n sb  n lv u sb 6 8= 1408(vg/ph) (1.6)

Tra bảng phụ lục trong [1] chọn động cơ thỏa mãn PđcPyc = 4,992(kW) và nđcnsb = 1408(vg/phút)

Tra bảng trong tài liệu động cơ của Công ty Viet Hung ta có:

Bảng 1.1 Thông số động cơ điện

Phân phối tỷ số truyền

-Tỉ số truyền chung của hệ thống

(1.7) -Chọn tỉ số truyền của bộ truyền đai u đ = 2 (1.8)

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ

Tính các thông số trên các trục

3.1 Tính số vòng quay trên các trục

Số vòng quay động cơ: n đc = 1425 (vg/ph)

Số vòng quay trục II:

Số vòng quay trục làm việc: n ct  n 2 175,93( /v ph) (1.12)

3.2 Tính công suất trên các trục

- Công suất trên trục công tác P = P = 4,463 (kW)CT lv

-Công suất trên trục ΙΙ ( trục gắn với bánh răng bị động ) :

(1.13) -Công suất trên trục Ι ( trục gắn với bánh răng chủ động ) :

(1.14) -Công suất trên trục động cơ :

3.3 Tính momen trên các trục

-Momen xoắn trên trục động cơ:

(1.17) -Momen xoắn trên trục II:

(1.18) -Momen xoắn trên trục công tác:

Lập bảng thông số động học

Bảng 4.1.Thông số động học

Trục T.số Động cơ I II Công tác

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Tính bộ truyền ngoài (đai thang)

 Đặc tính làm việc: Êm

 Góc nghiêng bộ truyền ngoài: @ = 180 (độ) Thông số yêu cầu:

 Công suất trên trục chủ động: P = = 5 (kw)

 Mô men xoắn trên trục chủ động:

 Số vòng quay trên trục chủ động:  Tỉ số truyền bộ truyền đai: u

Chọn loại đai và tiết diện đai

Từ thông số P và n1 ta chọn loại đai thang thường (bảng 4.1 trang 59), tiết diện đai Б

Chọn đường kính hai đai

Tra bảng 4.13[1] (trang 59) được giới hạn đường kính bánh nhỏ

Chọn d 1 theo tiêu chuẩn bảng 4.21 (trang 63) ta được = 180 mm Kiểm tra về vận tốc đai : v 3,14 .1 1

Ta có = u (1- ) = = 352,8 (mm)ɛ Chọn d = 355 (mm)2

Tỉ số truyền thực tế : = 1 1 2  d d  = = 2,01 Sai lệch tỉ số truyền :

3.Xác định khoảng cách trục

Khoảng cách trục : Ta có , tra bảng 4.14[1] (trang 60) có a = 1,2 (+ ) = 642 (mm)

Lấy L = 2240 mm và cộng thêm 100

Số vòng chạy của đai trong1   s i= = 5,99 m/s < = 10

Xác định lại khoảng cách trục:

Theo công thức 4.6[1] trang 54 (2.3) Trong đó λ = - L

Góc ôm bánh đai nhỏ:

Tính số đai

Tra bảng 4.19[1] trang 62 theo tiết diện đai , dƂ 1 = 180 ; và v= 13,42(m/s) Được P = 5,93 và L = 22400 0

 Cz = 1 Số đai: =0.8 số đai là z =1

Các thông số cơ bản của bánh đai

B = (1-1) 19 + 2.12,5 % Đường kính ngoài bánh đai: da1= d + 2h = 180 +2.4,2 = 188,4 (mm)1 0 da2= d + 2h = 355+ 2.4,2 = 363,4 (mm) 2 0 Đường kính đáy đai: df1 = d –H = 188,4 -16 2,4 (mm)a1 df2 = d –H = 363,4-16 = 347,4 (mm)a2

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu Chọn bộ truyền định kỳ điều chỉnh lực căng Ta có

Tra bảng 4.22[1] (trang 64) theo tiết diện đai có qƂ m = 0,178 (kg/m) Ta có = 32,1 (N)

F0 Lực tác dụng lên trục bánh đai:

Bảng thông số

Bảng 7.1.Thông số bộ truyền đai

Thông số Ký hiệu Giá trị

Tiết diện đai Ƃ Đường kính bánh đai nhỏ d 1 180 (mm) Đường kính bánh đai lớn d 2 355(mm) Đường kính đỉnh bánh đai nhỏ da1 188,4mm) Đường kính đỉnh bánh đai lớn da2 363,4 (mm) Đường kính chân bánh đai nhỏ df1 172,4 (mm) Đường kính chân bánh đai lớn df2 347,4 (mm)

Chiều rộng bánh đai B 25 (mm)

Góc ôm bánh đai nhỏ  1 165,6 0

Lực tác dụng lên trục F r 605,79 (N)

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Chọn vật liệu bánh răng

Vật liệu bánh răng lớn - Nhãn hiệu thép: C45 - Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện - Độ rắn: HB  192 240  , chọn HB 2 230 - Giới hạn bền  b 2  750( MPa )

- Giới hạn chảy:  ch 2  450( MPa ) Vật liệu bánh răng nhỏ:

- Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện

- Độ rắn: HB  241 285  , chọn HB 1  HB 2   15 245 - Giới hạn bền:  b 1  850( MPa )

- Giới hạn chảy:  ch 1  580( MPa )

Xác định ứng suất cho phép

Trong đó: S S H , F :hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn Tra bảng 6.12_[1]_trang 94, được:

Bánh chủ động: S H 1  1,1; S F 1  1,75 Bánh bị động: S H 2  1,1; S F 2  1,75

  ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

Trong đó: m m H ; F :bậc của đường cong mỏi Với bánh răng có HB2,5m=2,5.2=5 ( Nếu ổ lăn thoả mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng chịu tải tĩnh

Theo công thức 11.18_[1]_trang 221, ta có: Q t  C 0 Trong đó: Q t : tải trọng tĩnh quy ước

Theo công thức 11.19_[1]_trang 221, ta có:

Trong đó: X 0 : hệ số tải trọng hướng tâm

Y 0: hệ số tải trọng dọc trục

Tra bảng 11.16_[1]_trang 221, ta được:

Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Lấy Q t 1  F r 1  1371,94( ) N Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ

=> Ổ lăn thoả mãn khả năng tải tĩnhVậy ổ thoả mãn điều kiện bền khi chịu tải trọng động và tải trọng tĩnh.

TÍNH TOÁN

Tính toán, lựa chọn kết cấu cho các bộ phân, các chi tiết

Hộp giảm tốc để dảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bẩn

Chi tiết cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ.

Chọn vật liệu làm hộp giảm tốc là gang xám GX15-32.

Chọn bề mặt ghép nắp và thân hộp giảm tốc đi qua tâm trục song song với đáy.

Bảng 6.1: Quan hệ kích thước của các phần tử

Tên gọi Biểu thức tính toán

Chọn  1  8( mm ) Gân tăng cứng

Chiều dày: e Chiều cao: h Độ dốc

Bulong ghép bích nắp và thân: d 3

Vít ghép nắp cửa thăm: d 5

Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp: S 3 Chiều dày bích nắp hộp: S 4 Chiều rộng bích nắp và thân: K 3

Chọn K 3  35( mm ) Kích thước gối trục: Đường kính ngoài và tâm lỗ:

Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ:

Tâm lỗ bulong cạnh ổ: E 2 ; C (k là khoảng cách từ tâm bulong đến mép ổ)

Chọn D 3  116( mm ) Trục II: D = 72(mm)

Chọn CU h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulong và kích thước mặt tựa

Khi không có phần lồi: S 1 Khi có phần lồi: D S d ; 1 ; S 2

Bề rộng mặt đế hộp

D d : xác định theo đường kính dao khoét

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

1.2 Các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp 1.2.1 Nắp ổ lăn

Hình 6.1: Nắp ổ lăn Đường kính nắp ổ lăm được xác định theo công thức:

Chọn số vít nắp ổ lăn trên trục I là 4, trên trục II là 6 Theo bảng 18.2_[2]_trang 88 hoặc tính theo công thức trên, ta được:

Bảng 6.2: Thông số nắp ổ lăn

Vị trí D(mm) D (mm) 2 D (mm) 3 D (mm) 4 d (mm) 4 Z h

1.2.2 Chốt định vị Đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, khi xiết bulong không làm biến dạng vòng ngoài của ổ

Chọn chốt định vị là chốt côn có các thông số như sau: d=6(mm) c=0,6 l5(mm)

Tra bảng 18.5_[2]_trang 92, ta chọn:

Bảng 6.3: Thông số nắp cửa thăm

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp, ta dùng nút thông hoiw trên cửa thăm

Tra bảng 18.6_[2]_trang 93, ta chọn:

Bảng 6.4: Thông số nút thông hơi

Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn và biến chất, cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ ra thì đáy hộp có lỗ thoát dầu được bịt kín bằng nút tháo dầu.

Tra bảng18.7_[2]_trang 93, ta chọn:

Bảng 6.5: Thông số nút tháo dầu d b m f L c q D S D 0

Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu:

Các thông số kích thước của que thăm dầu được ghi trong hình vẽ dưới đây

Hình 6.6: Que thăm dầu 1.2.7 Các chi tiết liên quan khác

Bộ phận ổ cần được lót kín nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phòng mỡ bôi trơn chảy ra ngoài

Trong hộp giảm tốc ta thường dùng vòng phớt và vòng chắn dầu (mỡ)

 Vòng phớt được dùng để lót kín và là chi tiết được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao Ta chỉ cần chọn vòng phớt cho trục ra và trục vào

Tra bảng 15.17_[2]_trang 50, tra theo đường kính bạc, ta có:

Bảng 6.6: Thông số vòng phớt d d 1 d 2 D a b S 0

 Vòng chắn dầu (mỡ) được dùng để ngăn mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong lòng hộp Kích thước vòng chắn dầu (mỡ) được cho như hình vẽ t=2(mm) a=6(mm) b=4(mm)

Hình 6.8: Vòng chắn dầu (mỡ)

 Bulong và vít ghép dùng để cố định các chi tiết trong hộp giảm tốc với nhau, đảm bảo sự hoạt động trơn tru trong quá trình làm việc h

Hình 6.9: Kích thước bulong, vít ghép

Tra phụ lục 3.4_[2]_trang 216, ta có: b a t

Bảng 6.7: Thông số bulong, vít ghép

Loại bulong vít ghép d Đầu bulong Đai ốc thường

 Đệm vênh có công dụng ngăn chặn hiện tượng tự tháo bulong trong quá trình làm việc do rung lắc

Do điều kiện làm việc, ta chọn đệm vênh cỡ hẹp Tra phụ lục 3.6_[2]_trang 217, ta có:

Bảng 6.8: Thông số đệm vênh Đường kính bulong vít ghép d

1.3 Lắp ghép, bôi trơn và dung sai 1.3.1 Chọn kết cấu bánh răng

Do khoảng cách từ chân răng đến rãnh then: f1 13 d -d 44,59-28

 Làm bánh răng rời trục df1 d13

Hình 6.10: Bánh răng chủ động

Hình 6.11: Bánh răng bị động

- Chiều rộng vành răng: bB(mm)

- Chiều dày đĩa nối moay ơ với vành răng:

 Chọn: D`(mm) Đường kính tâm lỗ: v f2

- Đường kính đỉnh răng: d 4,41(mm) a 2

1.3.2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòng v=1,85(m/s) 12(m/s)  nên ta chọn bôi trơn theo kiểu ngâm 1 4 bán kính bánh răng bị động trong dầu

 Chiều sâu ngập trong dầu của bánh răng bị động: dw2 200,42

Do đáy hộp giảm tốc cách đỉnh răng bị động một khoảng 30(mm) Vậy chiều cao lớp dầu là 55,1(mm)

 Bánh răng được ngâm trong dầu với chiều sâu ngâm dầu bằng  0,75÷2 h  với h là chiều cao răng nhưng không được nhỏ hơn 10mm Do đáy hộp giảm tốc cách đỉnh răng bị động một khoảng 30(mm)

Vậy mức dầu thấp nhất trong hộp giảm tốc là 40(mm)

 Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc: với vận tốc vòng của bánh răng v=1,85(m/s) và σ =(750÷1000)(MPa) b đối với thép C45, ta chọn: Độ nhớt của dầu ở 50 C(100 C) o o là:

Tra bảng 18.13_[2]_trang 101, ta chọn được loại dầu:

Dầu ô tô máy kéo AK – 15

1.3.3 Bôi trơn ngoài hộp (bôi trơn cho ổ lăn)

Chọn phương pháp bôi trơn ở bằng mỡ Chọn loại mỡ:

Bảng 6.9: Thông số mỡ bôi trơn ổ lăn Đặc tính/Phương pháp thử Ký hiệu: LGMT2

Chất làm đặc Lithium soap

Dầu cơ sở Dầu mỏ

Nhiệt độ (độ C chạy liên tục) -30 đến 120 Độ nhớt động học của dầu cơ sở, mm /s 2 tại 40 C o

91 Độ đậm đặc (thanh: NLGI) 2

1.3.4 Chọn kiểu lắp và dung sai lắp ghép

Ta dùng các loại mối ghép trong khi lắp ráp như sau:

 Dung sai lắp ghép bánh răng

Do chịu va đập nhẹ, không yêu cầu tháo lắp thường xuyên nên ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

 Dung sai lắp ghép bạc lót trục Chọn kiểu lắp lỏng D10/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

 Dung sai lắp ghép ổ lăn Để các vòng ổ không trơn trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ dôi hở

Chính vì vậy, khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ hộp thì ta chọn mối ghép H7

 Dung sai lắp ghép nắp ổ lănChọn kiểu lắp H7/d11 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

 Dung sai lắp ghép khi lắp vòng chắn dầu Chọn kiểu lắp D11/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

 Dung sai lắp ghép then trên trục Theo chiều rộng của then, ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 còn trên bạc là D10:

Bảng 6.10: Dung sai lắp ghép trên trục I

STT Vị trí lắp ghép Kích thước Kiểu lắp

1 Bánh răng trụ răng nghiêng H7/k6 +25 +18 0 +2

6 Vòng ngoài ổ lăn_Vỏ ( hệ thống trục )

Bảng 6.11: Dung sai lắp ghép trên trục II

Vị trí lắp ghép Kích thước Kiểu lắp

1 Bánh răng trụ răng nghiêng Φ38 H7/k6 +25 +18 0 +2

5 Trục II_Vòng trg ổ lăn ( hệ thống lỗ ) Φ35 k6 +18 +2

6 Vòng ngoài ổ lăn_Vỏ ( hệ thống trục ) Φ72 H7 +30 0

Bảng 6.12: Dung sai lắp ghép then

Vị trí lắp then Kích thướ c tiết diện then bxh

Sai lệch giới hạn của chiều rộng rãnh then Chiều sâu rãnh then

Trên trục Trên bạc Trên trục t1 Trên trục t2

P9 D10 t1 Sai lệch giới hạn t2 Sai lệch giới hạn Then lắp khớp nối 10x8 -15

Then lắp bánh răng nhỏ Then lắp bánh răng lớn 10x8 -15

Bảng thông số tổng hợp các chi tiết

Bảng 6.13: Bảng thông số đường kính trục

Bảng 6.14: Bảng thông số ổ lăn

Bảng 6.15: Bảng thông số then