đồ án môn học thiết kế máy đề số 4 1 đề tài thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyếtvào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên,kỹ sư cơ khí.Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thốn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌCTHIẾT KẾ MÁY

Ngày kí duyệt đồ án: …/…/20… Ngày bảo vệ đồ án: …/…/20….

ĐÁNH GIÁ CỦA THẦY HƯỚNG DẪNA/B/C

Ký tên

Ký tên

HÀ NỘI, 2022Lời mở đầu

-*** -Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí.Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vìvậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọngtrong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyếtvào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên,kỹ sư cơ khí.

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nóđóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất, điển hình là hệ thốngtruyền động băng tải.

Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế một hệ thống truyền động, qua đóta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chitiết máy, Vẽ kỹ thuật , và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹnăng sử dung phần mềm hỗ trợ vẽ và tính toán như AutoCad Mechanical, Inventor điều này rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.

Với yêu cầu nhiệm vụ của Đồ án Thiết kế máy, em được giao nhiệm vụ “Thiết kếhệ thống dẫn động băng tải” sử dụng bộ truyền đai và hộp giảm tốc một cấp bánh răngcôn răng thẳng Qua tìm hiểu, nghiêm cứu và nhận được sự hướng dẫn tận tình củathầy Lê Văn Nghĩa, cùng với sự giúp đỡ của các bạn trong nhóm, em đã hoàn thànhbản thiết kế của mình Trong quá trình thực hiện em chắc chắn không tránh khỏi nhữngthiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn!Kính chúc quý thầy cô sức khỏe!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Nho Huy

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 7

1.4 Số vòng quay trên trục công tác 7

3.3 Momen xoắn trên các trục 9

3.4 Bảng thông số các trục của bộ truyền 9

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 10

7 Xác định lực tác dụng lên trục 15

8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích 15

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG 17

6 Kiểm tra bộ truyền bánh răng 23

6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc 23

6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn 25

7 Thông số hình học của bộ truyền bánh răng 26

8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng 27

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 29

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 48

1 Chọn loại ổ lăn cho trục I 48

1.1 Chọn loại ổ lăn 48

1.2Sơ đồ bố trí ổ lăn 48

1.3 Tải trọng quy ước 49

1.4 Khả năng tải trọng động của ổ 50

1.5 Kiểm nghiệm ổ theo tải trọng tĩnh 51

2 Chọn loại ổ lăn cho trục II 52

CHƯƠNG 7: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 61

1 Dung sai lắp ghép ổ lăn 61

2 Lắp bánh răng lên trục 61

3 Bôi trơn hộp giảm tốc 61

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁYTÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-Đề số 4.1Số liệu cho trước:

1 Lực kéo băng tải: F = 6000 N2 Vận tốc băng tải: v = 0,45 m/s3 Đường kính tang: D = 320 mm4 Thời gian phục vụ: L = 17000 giờh5 Số ca làm việc: Soca = 1 ca

6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: @ = 90 (độ)7 Đặc tính làm việc: Va đập vừa

CHƯƠNG 1: TÍNH ĐỘNG HỌC1 Chọn động cơ điện

1.1 Công suất làm việc

(kW)

1.2 Hiệu suất hệ dẫn động

Trong đó, tra bảng 2.3[1] (trang ) ta được:19

o iệu suất chung của toàn hệ thốngo Hiệu suất bộ truyền trục vít :o Hiệu suất bộ đai hở:o Hiệu suất 1 cặp ổ lăn:

Xét bộ giảm tốc có 3 cặp ổ lăn nên o Hiệu suất khớp nối:

Do vậy:

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW)1.4 Số vòng quay trên trục công tác

(vòng/ph)1.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ

Chọn sơ bộ:

Tỷ số truyền của bộ truyền đai: = 3

Tỷ số truyền của bộ truyền trục vít bánh vít: = 12Tỷ số truyền sơ bộ:

1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ (vòng/phút)1.7 Chọn động cơ

Động cơ được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu:

Tra bảng P1.3 và P1.7 (Phụ lục) [1], ta tìm được động cơ điện:

Kí hiệu động cơ (kW) (v/ph) Tmax/ Tdn T / Tk dn mdc

2 Phân tích tỉ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:

Tỉ số truyền bộ truyền đai:

Tỉ số truyền của bộ truyền đai:

3 Tính toán các thông số trên trục

3.1 Công suất

Công suất trên trục công tác :

Công suất trên trục II:

Công suất trên trục I:

Công suất trên trục của động cơ:

3.2 Số vòng quay

Số vòng quay trên trục động cơ: ndc 970 v/phSố vòng quay trên trục 1:

Số vòng quay trên trục 2: III

3.3 Momen xoắn trên các trục

Momen xoắn trên trục động cơ:

đ

P (kW) 9,77 2,73 2,7

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Điều kiện làm việc:

Đặc tính làm việc: Va đập vừaSố ca: 1 đ

Góc nghiêng: @ = 90Thông số yêu cầu:

Kích thước tiết diện Diện tích tiết diệnA (mm )2

Đường kính bánhđai nhỏ d1

Chiều dài giớihạn L (mm)

5

Số vòng chạy của đai trong 1s là:

14, 22.10004, 243350vi

Trong đó :

-P1 là công suất trên trục bánh chủ động, P = 11 kW1

-[P0] là công suất cho phép, tra bảng 4.19[1] (trang 61) theo tiết diện đai , d1 = 280 (mm) và v = 14,22 (m/s) ta được: [P ] = 5,57 (kW) và L = 2240 00 (mm)

-Kd là hệ số tải trọng động, tra bảng 4.7[1] (trang 55), được K = 1,1đ

-Cα là hệ số ảnh hưởng góc ôm, tra bảng 4.15[1] (trang 61) với α = 142,18ota được: Cα = 0,89

-CL là hệ số ảnh hưởng chiều dài đai, tra bảng 4.16[1] (trang 61) với 3350

1, 492240

-Cz là hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng giữa các

P => chọn Cz= 0,95Thay vào ta được:

P C C C C Vậy chọn Z = 3

2.5 Các thông số cơ bản của bánh đai- Chiều rộng bánh đai: B = (Z – 1) t + 2eTra bảng 4.21[1] (trang 63) ta được:

Thay số ta được: B=(3-1).19+2.12,5=63-Đường kính ngoài của bánh đai:

Bộ truyền định kì điều chỉnh lực căng có: F = q v (37), với qm là khối lượng 1mv m

đai, tra bảng 4.22[1] (trang 64) với tiết diện đai = 138 mm được q = 0,178 (kg/m)2m

792,4

Chương 3: Tính toán thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít

Thông số yêu cầu

P = P = 9,19 (kW)1 T1 = 271439,4(N.mm)n1 = 323,33 (v/ph)u = u = 12,04tv Lh = 17000 giờ

Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không thiếc.Dựa vào bảng 7.1 (trang 146) ta chọn vật liệu cho bánh vít như sau:

Vật liệu:

Cách đúc: Dùng khuôn kim loại hoặc đúc li tâmĐộ cứng: HRC 45 Chọn HRC=45

Giới hạn bền: Giới hạn chảy:

Vật liệu chế tạo trục vít dựa vào cặp theo bảng 7.2(tr148) như sau:

Vật liệu: ThépChế độ nhiệt luyện: Tôi

2 Xác định ứng suất cho phép2.1 Xác định ứng suất tiếp cho phép

Do bánh vít ta chọn cấu tạo bằng đồng thanh không thiếc nên dựa vào bảng 7.2 (trang 148) ta có được

2.2 Ứng suất uốn cho phép

Lại có:

với thời gian phục vụ

= 0,69

Thay vào (1) ta được:

2.3 Ứng suất cho phép khi quá tải

Vì vật liệu ta chọn ở đây là đồng thanh không thiếc nên ta có:

Là ứng suất tiếp xúc cho phép

Để tránh hiện tượng cắt chân răng ta cần chọn số z để cho > = và z < 80 12

để tráng gây nên biến dạng lớn của trục vít

Ta chọn số mối ren trục vít z = 41

Từ đó ta có số răng bánh vít Chọn =

Chọn sơ bộ KH= 1,1Chọn sơ bộ hệ số đường kính

Theo bảng 7.3 (tr150) ta chọn q = 15Từ đó ta tính được:

Theo tiêu chuẩn SEV229-75 ta chọn aw,sb 160

3.2 Xác định thông số ăn khớp3.2.1 Xác định modun

Modun dọc trục vít được tính từ aw

Theo bảng 7.3 (tr150) ta chọn modun tiêu chuẩn : m =5

3.2.2 Xác định hệ số dịch chỉnh Ta tính lại khoảng cách trục:

Theo tiêu chuẩn SEV299-75(T99) Lấy Ta tính được hệ số dịch chỉnh theo công thức:

Ta có: -0,7 x 0,7

Đảm bảo điều kiện tránh cắt chân răng và nhọn răng bánh vít

3.3 Xác định một số thông số của bộ truyền trục vít bánh vít

Theo bảng 7.9 (tr155) ta lập bảng thông số:

Thông sốKí hiệuCông thức tính

= 5.49=245Đường kính vòng đỉnh

3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít của bộ truyền đã được thiếtkế phải thỏa mãn điều kiện:

Với

(mm)

Theo bảng 7.2(tr148) ta tính ra được Theo bảng 7.4/T152:

-Nhóm vật liệu bánh vít: Đồng thanh không thiếc-Độ rắn mặt ren trục vít: HRC45

-Vận tốc trượt: v = 1,14 (m/s)s

Ta được:-Góc ma sát -Hệ số ma sát

Hệ số tải trọng :

Trong đó :

Mà do tải trọng không thay đổi nên ta chọn

Từ theo bảng 7.6 (tr153) ta chọn cấp chính xác cho bộ truyền vít là 9 Theo bảng 7.7 (tr153) ta chọn tính được

Từ đó ta tính được<

Thỏa mãn điều kiện

3.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Ứng suất uốn tại chân răng bánh vít không được vượt quá một giá trị cho phép

3.6 Kiểm nghiệm độ bền quá tải

Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt răng, ứng suất tiếp xúc cực đại khôngđược vượt quá giá trị cho phép

Trong đó :

– hệ số quá tải và < => thỏa mãn.

Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng đỉnh chân răng bánh vít, ứng suất uốn cực đại không được vượt quá một giá trị cho phép :

4 Xác định các thông số, kích thước hình học của bộ truyền4.1 Xác định lực tác dụng lên trục

Ta có bộ các lực tác dụng lên bộ truyền trục vít - bánh vít như sau:

(mm) – đường kính vòng chia – Momen xoắn trên trục bánh vít - Góc vít

- Góc ma sát Ta tra được từ bảng 7.4 (tr152) với - góc profin trong mặt cắt dọc của trục vít.Từ đó ta tính được :

Chiều dài phần cắt ren trục vít :

Tra bảng 7.10 trang 156 với hệ số dịch chỉnh x=0, Z1=4b1>= (12,5+0,09Z2).m=(12,5 0,09.49).5 84,55Lấy b1=85

Thông số bộ truyền:

chungKí hiệu Đơn vịGiá trị

Vật liệu vành răng bánh vít Đồng thanh không thiếc

Độ rắn mặt răng trục vít, vành răng bánh vít

HB(HRC)

5 Tính nhiệt truyền động trục vít

Từ (7.32 tr157) diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

= 1 do tải trọng không thay đổi.Chọn = 13 W/() ; ;

Khi đó :

PHẦN IV TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN1 Chọn khớp nối

Thông số đầu vào:Mômen cần truyền:

(với [τ]: Ứng suất xoắn cho phép 15-30 (Nmm) )Chọn khớp nối.

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trụcChọn khớp nối theo điều kiện:

Trong đó - Đường kính trục cần nối

–Mômen xoắn tính toán

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k = 1,2T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục:

Do vậy

Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện =>

Tra bảng 16.10bTr69 [2] với 1.1 Kiểm nghiệm khớp nối.Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

Thỏa mãn.

b) Điều kiện bền của chốt:

Với: Ft: Lực vòng tác dụng lên vòng đàn hồi Fkn:Tải trọng phụ tác dụng lên trụcCác thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Kí hiệu Giá trị

2 Tính sơ bộ trục:

2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện có σ = 750 Mpa,b

ứng suất xoắn cho phép [ ]=15 30 MPa

2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục

Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục :Fr = 1615,33 (N)

Vì góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài là 90 nên đường nối tâm tạo vớio

Ta có bộ các lực tác dụng lên bộ truyền trục vít – bánh vít như sau:

(mm) – đường kính vòng chia – Momen xoắn trên trục bánh vít - Góc vít

- Góc ma sát Ta tra được từ bảng 7.4 (tr152) với - góc profin trong mặt cắt dọc của trục vít.Từ đó ta tính được:

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục :Fkn = N.