đồ án hệ thống truyền động đề bài thiết kế hệ thống truyền động xích tải hk231

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG GVHD: VŨ NHƯ PHAN THIỆN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG(ME3145)

ĐỀ BÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢIHK231

GVHD: LƯU THANH TÙNG SINH VIÊN THỰC HIỆN:

ĐỖ THIỆN HIỆP MSSV: 2111214

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023

MỤC LỤC

PHẦN 1: TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 6

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 8

PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XÍCH TẢI GẦU 23

5.1 THÔNG SỐ ĐẦU VÀO: 23

5.2 TÍNHTOÁNXÍCHTẢIGẦU: 23

PHẦN 7: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN, Ổ TRƯỢT 48

7.1 TÍNHTOÁNLỰACHỌNCÁCCẶPỔLĂNCHOTRỤC 1 48

7.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC CẶP Ổ LĂN CHO TRỤC 2 50

7.3 TÍNHTOÁNLỰACHỌNCÁCCẶPỔLĂNCHOTRỤC 3, 4 52

PHẨN 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BULONG 55

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMKHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN

HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG (ME3145)Học kỳ I / Năm học 2023-2024

Đề số 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY THÙNG TREO

Số răng đĩa xích tải, z: 11 Thời gian phục vụ, L (năm):4

F (N) 3240 3410 4360 4450 1880 2090 3270 2290 2920 3250

v (m/s) 1.35 0.72 1.68 0.96 0.99 1.36 1.3 1.18 1.42 1.36

p (mm) 80 100 80 80 80 100 80 100 100 80

BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 7YÊU CẦU: Mỗi nhóm gồm 2 SV

01 Thuyết minh.

01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hệ thống truyền động (A0).01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hộp giảm tốc (A0).

Mỗi SV thực hiện 01 bản vẽ chi tiết.

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

Tìm hiểu hệ thống truyền động máy.

Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

Tính toán các bộ truyền ngoài (đai, xích hoặc bánh răng).

Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít - bánh vít).Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.

Tính toán thiết kế trục và then.Chọn ổ lăn và nối trục.

Chọn thân máy, bulông và các chi tiết phụ khác.Tính toán các chi tiết hệ thống truyền động.Chọn dung sai lắp ghép.

Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép.Tài liệu tham khảo.

PHẦN 1: TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Hiện nay, ta có thể thấy nhiều loại máy được hình thành từ cách vận hành thang máy thùng treo Nổi bật và được sử dụng rộng rãi trong số đó là gầu tải xích.

Hình 1.1: HÌNH ẢNH MỘT CHIẾC GẦU TẢI XÍCHTổng quan về gầu tải xích:

- Gầu tải xích là một loại gầu tải được sử dụng để vận chuyển các vật liệu theo phương thẳng đứng Một số nguyên liệu được tải là là các nguyên liệu nhẹ dạng hạt hoặc dạng bột như: Đá vôi, khoáng sản, vôi, bùn, vật liệu khô, cát,… Đặc trưng của gầu tải xích là trọng lượng vận chuyển lớn, chiếm không gian ít, ít tiêu tốn năng lượng, vận hành ổn định, tuổi thọ lâu dài, chiều cao nâng lớn.

- Được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất xi măng, thích hợp vận chuyển thẳng lên trên, các loại vật liệu dạng bột, hoặc hạt nhỏ Ngoài ra, còn được áp dụng trong nhà máy cho hồi liệu của nghiền liệu thô, cấp liệu lò của hệ thống tháp trao đổi nhiệt, silo đồng nhất liệu, silo xi măng, tuần hoàn lại bên ngoài của hệ thống máy nghiền khép kín.

Cấu tạo của gầu tải xích:

- Khung gầu tải xích: Nó được làm từ thép gia cường, đã được gia cố thêm gân để tăng độ cứng cáp và chắc chắn, lớp khung bên ngoài được bao phủ bởi một lớp tole có tác dụng ngăn khôngđể vật liệu rơi ra ngoài và tránh bụi.

- Xích tải: Xích tải được làm từ kim loại, có cấu tạo hình mắt xích vô cùng chắc chắn và chống giãn hiệu quả.

- Bu lông gầu: Được làm từ thép mạ kẽm, đúc, rèn lửa và taro ren giúp bu lông gầu thêm độ cứng cáp và dẻo dai cho mác thép, tuân theo bảng kích thước tiêu chuẩn của Châu Âu.- Gầu múc: Gầu múc được làm từ thép có độ bền cao, hạn chế được tối đa sự biến dạng và va

- Ống xả liệu và ống cấp liệu

- Ống xả liệu là nơi nguyên liệu đi ra sau một quá trình vận chuyển.

- Ống cấp liệu thì được thiết kế phù hợp để nguyên liệu đi vào trong gầu dễ dàng hơn và hạn chế bị tắc nghẹt.

Bên cạnh các bộ phận trên, gầu tải xích còn có những bộ phận khác như: Tủ điện điều khiển, bộ phận đỡ,sàn, công tắc tốc độ và bộ giám sát múc liệu.

Ưu nhược điểm của gầu tải xích:

- Ưu điểm: Có thể vận chuyển hàng hóa, vật liệu lên cao theo phương thẳng đứng, với hiệu suất làm việc cao và tiết kiệm điện năng Không gây bụi bẩn và có tạp chất lẫn vào nguyên vật liệu.Nó được sản xuất từ thép mạ kẽm khiến cho độ bền và tuổi thọ của gầu tải xích cao hơn Côngsuất của sản phẩm này khá lớn, có thể đạt từ 30-200m3/h Chính vì thế, chúng hoàn toàn có khả năng tải được các vật liệu nặng như than, quặng Lắp đặt dễ dàng, chiếm rất ít không gian,phù hợp với cả các doanh nghiệp có diện tích nhỏ và vừa.

- Nhược điểm: Không thể vận chuyển được các vật liệu cỡ lớn Năng suất làm việc hơi thấp vì gầu tải di chuyển khá chậm Giá thành hơi cao Kết cấu trọng lượng khá lớn nên hơi bất tiện khi di chuyển.

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN

Tính công suất cần thiết:

- Công suất bộ phận công tác:

2, 45 1000 1000

ctct

u  : Tỉ số truyền của bộ xích (2 5 )5

u  : Tỉ số truyền của bánh răng (1,6 8 ) Bảng 3.2 [1]

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

g suất (kW)

Vận tốc quay (vòng/phút)

2.2 Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:

n 945

u 24,0539,3

u 24, 05 u 4,81

ubr 5

Bảng 2.2: Bảng đặc tính

Công suất P(kW)

Số vòng quay n(vòng/ phút)

Tỷ số truyền u ubr = 5 ux = 4,81Momen xoắn T

28286,19 28003,227 134457,936 595356,234

PHẦN 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘPGIẢM TỐC

3.1.Tính toán bộ truyền bánh răng nghiêng

Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn Chọn thép C45 được tôi cải thiện Theo bảng 6.13 của tài liệu [1], đối với bánh dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 250; đối với bánh bị dẫn chọn độ rắn trung bình HB2 = 235

Số chu kỳ làm việc cơ sở:

1 3012, 4 30.2502, 4 1 7, 07.106 # 3.1

chu kỳ2 30 22, 4 30.2352, 4 1 4,71.107

σ0F lim1 = 1,8.250 = 450 MPaσ0F lim2 = 1,8.235 = 423 MPaỨng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ:

[σH] =

0 lim 0,9HL

(3.3)

Khi tôi cải thiện sH = 1,1, do đó[σH1] =

1, 2 # 3.5

babd

20, 47cos19, 46

Đường kính vòng chia:

53,33cos cos12,84

266,67cos cos16, 26

1 53,33.945 2,64

# 3.1060000 60000

ZM = 190

MPa (trang 257)

4cos 4.cos12,84

2, 44sin 2 sin(2.20, 47 )

 1

65, 263,94

Bánh bị đẫn:  2

FF

Ứng suất uốn tính toán theo công thức:

2 2.28003, 227.1,34.3,94.0,59.0,91

23, 26 # 3.1153,33.64.2

F FF

TK Y Y Y

MPad bm

2 cos 2.28003, 227.cos12,84

Đường kính vòng chia d1 và d2 (mm)

53,33 và 266,67Chiều rộng vành

răng b1 và b2 (mm) 69 và 64

- Độ dốc φ lấy bằng 5°- r = 0,05h + (0,5~1)mm = 1- R = 2,5r + (0,5~1)mm = 3Kích thước các phần tử:

Bánh răng thường có 3 phần: vành răng, mayo và đĩa nan hoa nối liền mayo và vành răng.

Vành răng : do chịu tải trực tiếp do răng truyền đến vì vậy cần phải đủ bền Mặt khác vành răng cũng phải dẻo để trại trọng phân bố đều dọc theo chiều dài răng Độ chính xác khi cắt răng chỉ có thể đạt đượckhi vành răng đủ cứng.

Với bánh răng trụ: 𝛿 = (2,5~4)m = (5 – 10) mm, chọn 𝛿 = 10 mm

Mayo: mayo của bánh răng được lắp vào trục và truyền momen xoắn trừ trục sang bánh răng hoặc ngượclại Để vị trí bánh răng trên trục không bị lệch (gãy nên đảo) và chiều dài mayo lớn hơn chiều dài then, ta lấy chiều dài mayo l = b.

Mayo cần đủ cứng và đủ bền, vì vậy, đường kính ngoài thường chọn bằng:D = (1,5 ~ 1,8)d = (60 – 72) lấy D = 80,4 mm

Đĩa nan hoa dùng để nối mayo với vành răng Ta chọn chiều dày đĩa như sau: Bánh răng hình trụ: C ≈ (0,2 ~0,3)b = (12,8 – 19,2)mm

Ta chọn C = 14 mm

Đường kính lỗ trên đĩa: 𝑑0 = (12~25)mm, ta chọn 𝑑0 = 16 mm

Đường kính tâm lỗ: đối với răng trụ- 𝐷0 = 0,5(D + 𝐷𝑣) = 160,835 mm với 𝐷𝑣 = 𝑑𝑓2 - 2𝛿 = 260,42 – 2.10 = 241,67 mm

PHẦN 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG XÍCH4.1.Chọn loại xích.

Công suất trên đĩa dẫn của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 2: P22,661 kW

với số vòng quay đĩa dẫn là n2 = 189 (vòng/phút)

Vì số vòng quay thấp nên ta chọn xích ống con lăn 1 dãy với tải tĩnh, làm việc êm, bôi trơn nhỏ giọt, làmviệc 2 ca, trục đĩa xích điều chỉnh được, đường nối tâm trục hợp với phương ngang một góc 0, chọn khoảng cách trục a30 50  pc.

Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:

K - hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 60 thì K o 1

Hệ số

Chọn xích một dãy, cho nên K x 1.

Tính công suất tính toán Pt (ct 5.25) [1]:

1 1,12.1 ,05.1,32.2,661

4,13 1

Theo bảng 5.4 [1], theo cột n01200 /vg ph ta chọn bước xích pc19,05 mm.

Theo bảng 5.2 [1], số vòng quay tới hạn tương ứng với bước xích 19,05mm là nth 900vg ph/ , nên điều kiện n n th được thỏa.

Theo bảng 5,4 [1]Ta chọn:

Lực vòng có ích:

1000 1000.2,661

2334, 21 1,14

aX

Theo bảng (5.6) [1] với bước xích pc 25, 4mm ta chọn [i] = 25.

4.2.Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức (5.28) [1]:

2,1.100, 47 0, 47 0, 48 2334, 21.1 1,7

2334, 21

F  N - lực vòng0, 48

2334, 21

F  N - lực vòng0, 2

PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XÍCH TẢI GẦU5.1.Thông số đầu vào:

Chọn thiết kế gầu xích tải có:

Năng suất của xích tải gầu: Q = 120 (T/h)Chiều cao vận chuyển: H = 6,08 (m)

Bảng 5.1: BẢNG ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU

Đặc tính củavật liệu

Ví dụ vềvật liệu tiêu

biểuKiểu gầuLoại gầu

Hệ sốđiền đầy

Tốc độxích(m/s)

Vật liệu dạngcục trung bình

và lớn , ít màimòn (a>60mm)

Than đá

Gầu tải cótốc độchậm, dỡtải tư do, tự

Gầu có gócnhọn với cácdẫn hướng ởthành bên

Chọn 0,75

(0, 6 0,8 ) 0,72

Tỷ trọng vật liệu (than đá):   1 1,7 /T m3

Chọn 1,5

5.2.Tính toán xích tải gầu:

Dung tích của gầu cần thiết trên một đơn vị chiều dài (ct8.2) [5]:120

41,15 /3,6 3,6.0,72.1,5.0,75

  : Hệ số điền đầy gầu

 3

1,5 /T m

 

: tỷ trọng than đáTra bảng 11.2 [5] ta chọn gầu có thống số:

Bảng 5.2: BẢNG THÔNG SỐ GẦU TẢIChiề

u rộng gầu

Gầu có dẫn hướng ở thành bên Số lượng xíchBước gầu (mm)

Dung tích gầu i l0  i a0/ (l/m)

Trọng lượng của một gầu chế tạo bằng thép tấm dày  3,5 mm là G7,8 kG

Kích thước và trọng lượng của gầu: Chiều rộng B = 350 mm; tầm với A = 215 mm; chiều cao h = 130 mm; k

Số gàu được sử dụng:

H (mm)

E (mm)

Số lỗ (mm)

Đường kính lỗ (mm)

1  1 0, 05

      0,950,03 0,05

   : đối với xích con lăn tựa trên ổ lănLực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích:

102 102.2,1

214, 2 0,72

nhông xích

Số lượng răng

Đường kínhđỉnh răng

Đường kính vòng chia

Đường kính lỗ

Đường kính moay ơ

Bề dày nhông xích

Khối lượng

d (max)

Hình 5.2: Nhông xích 160BXác định lực căng của bộ phận kéo bằng phương pháp đi vòng chu vi:

Lực căng tại điểm 1:

Lực cản chuyển động của một gầu:

Đối với băng gầu dùng xích, ta có:

S  kG: Lực căng tại điểm 2

q = 46,3 kG: Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàngH = 6 m: Chiều cao vận chuyển

Chọn xích con lăn bước đôi – có tay gá có bộ thông số sau:

Hình 5.3: Xích con lăn bước đôi

Bảng 5.4: BẢNG THÔNG SỐ XÍCH TẤM ỐNG CON LĂNMã xích

bước đôi

Bước xích P

Độ dày má xích W

Đường kính conlăn R

PHẦN 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

Trục 1:

Momen xoắn: T1 = 28003,227 NmmSố vòng quay: 945 vòng/phút

Trục 2:

Momen xoắn: T2 = 134457,936 NmmSố vòng quay: 189 vòng/phút

Trục 3:

Momen xoắn: T3 = 595356,234 NmmSố vòng quay: 39,3 vòng/phút

Trục 4:

Momen xoắn: T4 = 595356,234 NmmSố vòng quay: 39,3 vòng/phút

6.1.Trục 1 và trục 2.

6.1.1.Tính toán và thiết kế trục:

Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu là thép C45 Các thông số:Giới hạn bền: σb = 638 MPaGiới hạn chảy: σch = 343 MPa

Ứng suất uốn cho phép: [σ] = 65 MPa

Ứng suất xoắn cho phép: chọn sơ bộ [τ] = 30 MPa] = 30 MPaChọn sơ bộ đường kính:

Đường kính tính toán sơ bộ:

28003, 227

16,72 # 6.10, 2 0, 2.30

134457,936

29, 20 # 6.20, 2 0, 2.30

Theo bảng 10.2 tài liệu [2] chọn b1 = 19 mm, b2 = 21 mm

Tính toán phác thảo kích thước trục:

Theo Bảng 10.3 tài liệu [2], ta chọn được các khoảng cách:

Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong hộp giảm tốc hoặc giữa các chi tiết quay k1

l21= 2l23 = 118 mmLực tác dụng lên trục

M  M    28003,227 242 1,51 Nm51

tCC 0,75T 42057,58 0,75.28003,22 m

3 32 32.24251,51

3 32 32.29502,13

tDD

M  M    134457,936 116443,99 Nm1

22

 

3 32 32.116443,99

3 32 32.230255,32

33, 05.65

tDD

  

  

Giới hạn mỏi uốn cho phép của Thép Cacbon:

T là momen xoắn tại tiết diện j (Nmm)

0 j

W : là momen cản xoắn tại tiết diện j

Hệ số ảnh hưởng của trị số trung bình đến độ bền mỏi, bảng 10.7 tài liệu [2]0,05; 0

c b h t 1   a a ms s

10 8 5  2129,88

12 8 5  5367.43

  0,8; ch 0,8.343 274, 4 MPa

Như vậy các trục thỏa điều kiện bền tĩnh của trụcChọn nối trục vòng đàn hồi:

Moment xoắn tại trục 4 là: T4 920020Nmm

Tra bảng 16.10a tài liệu [2] ta có các thông số nối trục như sau:

Bảng 16.10b tài liệu [2] ta có thông số vòng đàn hồi:

Kiểm tra sức bền dậpVới:

d = 4 MPa: Ứng suất dập cho phép của vòng cao suk =2 : Hệ số chế độ làm việc (bảng 16.1 tài liệu [2])

2.2.28003, 227

kTld D Z

Thông số cho trước:

Moment xoắn:T 595,356 Nm

Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 có thông số như bảng sau

Bảng 10.1 Cơ tính vật liệu chế tạo trụcKý

hiệu thép

Đường kính trục không lớn hơn

Độ rắn không nhỏ hơn

Tỉ số

C45 60 240…270 785 540 324 383 226 1,45

Có ứng suất uốn cho phép là   70 MPa (bảng 10.2) [1]Ta xác định sơ bộ đường kính các trục:

Xác định kích thước dọc trụcKhoảng cách từ các ổ trên đĩa xích:

f  mm Tra theo bảng 10.3 [1]

D = 200 mm: khoảng cách giữa 2 đĩa xíchPhân tích lực tác dụng lên bộ trục

Lực tác dụng từ đĩa xích 1:Lực hướng tâm: Fr12684,34 N

Lực tác dụng từ đĩa xích tải:

Đường kính các đoạn trục:

Theo bảng 10.2 tài liệu [1], với d 50mm, ta chọn   70 MPaMomen tương đương tại tiết diện j:

M

Khi đó theo kết cấu:

6.2.3 Kiểm nghiệm then

Thông số của then được tra theo Bảng 9.1a tài liệu [2].Then sử dụng ở đây là then bằng.

T – momen xoắn trên trục

d – đường kính trục tại vị trí sử dụng thenThen tại B và C (Trục 3 và 4) ta có:

Theo bảng 9.1 tài liệu [2] ta có:

Trục có một then, với đường kính d = 50 mm, ta chọn then có chiều rộng b = 14 mm; chiều cao h =9 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t5,5 mm, chiều sâu rãnh then trên may ơ t1 3,8 mm.

Chọn chiều dài l của then theo tiêu chuẩn l = 56 mm.Kiểm tra then theo độ bền dập:

Kiểm nghiệm về độ bền mỏi

Ta xác định được trên trục 3 vị trí nguy hiểm là vị trí C, tại vị trí không có lực dọc trục nên ứng suất pháp tại tiết diện này thay đổi theo chu kỳ đối xứng với biên độ:

  Với

Trong đó MC  MCX2MCY2 268, 434 Nm

Ứng suất xoắn:

.10 10 595,356.10

33,3 17892,35

Tại tiết diện C có lắp ổ lăn Theo bảng 10.9 tài liệu [1] ta chọn K 2, 4, K 1,8 với  b 785 MPa

Theo bảng 10.4 tài liệu [1] ta chọn   0,84,   0,78

Hệ số ψ 0,05, ψ 0, 02 tra theo hình 2.11 tài liệu [1]Xác định hệ số an toàn tại B theo công thức:

6, 7/ ψ 2, 4.30 / 0,84.1,5 0, 05.0, 02

sK

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện C của trục 3 được đảm bảo.Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh:

Để phòng trục bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc bị gãy khi bị quá tải đột ngột, ta cần kiểm nghiệm trục theođiều kiện

: Ứng suất uốn /

T W

  : Ứng suất tiếp

  qt

Ứng suất cho phép khi quá tải   qt 0,8ch 0,8.540 432  MPa

Như vậy các trục thỏa điều kiện bền tĩnh của trục

PHẦN 7: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN, Ổ TRƯỢT7.1.Tính toán lựa chọn các cặp ổ lăn cho trục 1

Thông số ban đầu:

Đường kính trong: d1= 30 mmTốc độ quay: n = 945 vòng/ phútQuay một chiều, làm việc 2 ca, tải tĩnhThiết kế:

Lực tác dụng ổ lănLực hướng tâm tại ổ lăn:

F    , ta chọn ổ đũa côn.Sơ đồ bố trí ổ lăn:

Chọn sơ bộ ổ lăn:

7.1.1.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Tra bảng 11.4, ta có: X = 1; Y = 01

443, 24

1, 43.1.309, 71

nên ta tính toán ổ theo thông số tại B1

Thời gian làm việc của ổ đũa côn: Lh = 19200 giờThời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

m 

do sử dụng ổ đũa.