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 DẪN A/B/C

Ký tên

Ký tên

HÀ NỘI, 2022 Lời 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 đó

ta 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 kế

hệ 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

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TÍNH ĐỘNG HỌC 6

1 Chọn động cơ điện 6

1.1 Công suất làm việc 6

1.2 Hiệu suất hệ dẫn động 6

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 7

1.4 Số vòng quay trên trục công tác 7

1.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ 7

1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 7

1.7 Chọn động cơ 7

2 Phân tích tỉ số truyền 7

3 Tính toán các thông số trên trục 8

3.1 Công suất 8

3.2 Số vòng quay 8

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

1 Chọn loại xích 10

2 Chọn số răng đĩa xích 10

3 Xác định bước xích 10

4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích 12

5 Kiểm nghiệm xích về độ bền 12

6 Xác định các thông số của đĩa xích 13

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

1 Chọn vật liệu bánh răng 17

2 Xác định ứng suất cho phép 17

3 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài 19

4 Xác định các thông số ăn khớp 20

4.1 Mô đun 20

4.2 Xác định số răng 21

4.3 Xác định góc côn chia 21

4.4 Xác định hệ số dịch chỉnh 21

4.5 Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài 22

5 Xác định ứng suất cho phép 22

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

1 Tính toán khớp nối 29

1.1Chọn khớp nối 29

1.2 Kiểm nghiệm khớp nối 30

1.3 Lực tác dụng lên trục 30

1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi 31

2 Thiết kế trục 31

2.1 Chọn vật liệu 31

2.2 Xác định lực tác dụng 31

2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục 32

2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 33

3 Tính thiết kế trục 35

3.1 Tính sơ bộ trục I 35

3.2 Tính sơ bộ trục II 45

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 6: KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC BỘ PHẬN KHÁC 53

1 Vỏ hộp 53

1.1 Chọn bề mặt lắp ghép và thân 53

1.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 53

2 Các bộ phận khác của hộp giảm tốc 55

2.1 Nắp ổ 55

2.2 Bu lông vòng 55

2.3 Cửa thăm 56

2.4 Nút thông hơi 56

2.5 Nút tháo dầu 57

2.6 Que thăm dầu (kiểm tra mức dầu) 57

2.7 Chốt định vị 58

2.8 Chi tiết vòng phớt 58

2.9 Chi tiết vòng chắn dầu 59

2.10 Chi tiết cốc lót 59

3 Kết cấu bánh răng 60

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 MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-Đề số 4.1

Số liệu cho trước:

1 Lực kéo băng tải: F = 6000 N

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

o iệu suất chung của toàn hệ thống

o 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: = 12

Tỷ 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

d(mm)

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/ph

Số vòng quay trên trục 1:

d I đ c

II ct

kn

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:

2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai

- Chọn loại đai thang thường

- Tra đồ thị 4.1[1] (trang 59) với các thông số P = 11 (kW) và n1 = 970

(v/ph), ta chọn được tiết diện đai:

Chiều dài giớihạn L (mm)

Số vòng chạy của đai trong 1s là:

-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 0 0

(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

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

P => chọn Cz= 0,95Thay vào ta được:

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

- Lực căng ban đầu:

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)2

Giátrị

(mm)

808,4

(mm)

272,4

(mm)

792,4

(mm)

3350

(mm)

783,64

(o)

142,18

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

Thông số yêu cầu

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:

2.1 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:

3 Tính toán thiết kế truyền động trục vít bánh vít

3.1 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền

Khoảng cách trục a của bộ truyền trục vít bánh vít:w

Là ứng suất tiếp xúc cho phép

Để tránh hiện tượng cắt chân răng ta cần chọn số z để cho > = và z < 80 1 2

để tráng gây nên biến dạng lớn của trục vít

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 số Kí hiệu Công 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 thiết

kế phải thỏa mãn điều kiện:

Với

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

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 truyền

- 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=4

b1>= (12,5+0,09Z2).m=(12,5 0,09.49).5 84,55

Lấy b1=85

Thông số bộ truyền:

chung Kí hiệu Đơn vị Giá 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

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

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn 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 = 1,2

T- 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:

Trong đó:

[]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy []=(60) MPa;

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

Các 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:

- 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