đề tài thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào sự ăn khớp giữa các mắt xích với răng của đĩa xích.. Các trục của bộ truyền xích song song nhau, có thể tro

Người hướng dẫn: lê quang vinh

Ngày hoàn thành:

Ký tên : Ngày bảo vệ :

ĐỀ TÀI

Đề Số 02: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương Án Số : 24

Bảng Số liệu đề 2

CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Xác Định Công Suất Bộ Phận Công Tác Là Xích Tải

P

lv= ¿F ct v

1000 =5500.1,2

1000 =6,6 ¿ (kW)

1.2 Công Suất Tương Đương

P

td= ¿P lv√∑

i n

(Ti

T)2

.Ti

∑1

n

Ti

=6,6√ (Ti

T)2

.15+(Ti

T)2

.45+(Ti

T)2

.37

¿6,6√(T

T)

2 15+(0,5T

T )

2 45+(0,4T

T )

2 37

1.3 Hiệu Suất Chung Của Hệ Thống Truyền Động

η ch =η br 1. η br 2 η Kn η η đ ol4(1)

Tra bảng 2.3 TL1 ,ta có

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng η br 1.¿η br 2=0,96

 Hiệu suất bộ truyền đai ηđ=0,94

 Hiệu suất ổ lăn ηol=0,99

 Hiệu suất khớp nối ηKn=1

Thay vào (1) , ta có

η ch =η br 1. η br 2 η Kn η η đ ol

4

=0,96.0,96.1 0,94 0,994=0,83 1.4 Công Suất Cần Thiết Của Động Cơ

P

ct= ¿P td

η ch=3,8 0,83= 4,5(kW )¿

1.5 Tỉ Số Truyền Chung

ta có : ηlv=60000.v

z p =60000.1,2

9.110 =72,72 ( vòng/phút)

hệ truyền động cơ khí có bộ truyền đai thang và hộp giảm tốc khai triển 2 cấp ,tra bảng 2,4 TL1 ta chọn :

 u đ =4, u h=10

 u chsb =u đ u h= 40

 η sb =η lv u chsb=72,72.40 2909= (vg phút/ )

ta chọn động cơ có η đc ≈ η sb

 P đc ≥ P ct=4,5(kW)

tra bảng P1.3 TL1 ,ta chọn động cơ 4A100L2Y3

cơ Kw quay ,

vg/phút

T dn

T k

T dn

1.6 Phân Phối Tỷ Số Truyền

Tỷ số truyền chung uch=η đc

η lv

=2880 72,72=39,6

Ta chọn uh=10 với hộp giảm tốc banh răng trụ 2 cấp khai triển

Tra bảng 3.1 TL1 ta có :

 u1=3,83

 u2=2,61

 u đ=u ch

u h ≈

39,6

10 =3,96

1.7 Tính Toán Các Thông Số

Công suất các trục

 P3= P lv

η ol η Kn

= 6,6

0,99.1=6,6666 (kW)

 P2= P3

η ol η Kn=

6,6666

0,99.1=6,7340 (kW)

 P1=P2

η đ

= 6,7340

0,99.1=6,8020 (kW)

Số quay vòng các trục

 n1=η đc

u đ

=28803,96=727(vòng

phút)

 n2=n1

u1

=727

3,83=189,9(vòng

phút)

 n3=n2

u2

=189,9

2,61=72,8(vòng

phút)

 n ct =n3=72,8(vòng

phút)

Moment xoắn các trục

 T1=9,55 106

P1

n1=9,55.106

.6,8020

727 =89352(Nmm)

 T2=9,55 106

P2

n2

=9,55.106

.6,7340

189,9=338650(Nmm)

 T3=9,55 106

P3

n =9,55.106.6,6666

72,8 =874533(Nmm)

 T ct=9,55 106

ct

n ct

=9,55.106

.

72,8=590315(Nmm)

 T đc=9,55.106

P đc

n đc

=9,55 106

. 5,5

2880=18238(Nmm)

1.8 theo các thông số vừa chọn ta có bảng dặc tín kỹ thuật sau:

Trục động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục công tác Công suất

Kw

Số vòng

quay

,v/phút

Moment

xoắn Nmm

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Bộ truyền xích bao gồm xích 1 và các đĩa xích dẫn 2, bị dẫn 3 (H.4.1a) Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào sự ăn khớp giữa các mắt xích với răng của đĩa xích Các trục của bộ truyền xích song song nhau, có thể trong bộ truyền có nhiều bánh xích bị dẫn (H.4.1b) Ngoài ra, trong bộ truyền xích có thể có bộ phận căng xích, bộ phận che chắn và bộ phận bôi trơn

2.1 Tính Toán Thiết Kế Bộ Truyền Xích Ống Con Lăn 2 Dãy

 Thông số đầu vào:

 Công suất P3=6,6666 kW

 Số vòng quay n3= 72,8 vg/ph

 Tỷ số truyền u= 2,61

 Moment xoắn T3=874,533 Nm

 Khớp nối trục vòng đàn hồi

[T]≥ T t =k T =2.874,533=1749 Nm¿

Bảng 16-10a ta có các thông số kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi ,mm :

T,Nm d D d m L l d1 D o Z n max B B1 l1 D3 l2

Bảng 16-10B ta có các kích thước cơ bản của vòng đàn hồi

 Điều kiện sức bền đập của vòng đàn hồi

ơ đ= 2.k T

Z D o d c l3=2 2.874,533

8.200 24 44=0 , 00207 MPa≤¿

 Điều kiện sức bền của chốt

ơ u= k T l o

0,1 dc D o Z=2.874,533 64

0,1 243

.200.8 =0 , 0506 MPa ≤¿

Trong đó l o =l1+l2

2=52+24

2=64

¿

¿

2.2Bánh Răng Sơ Bộ Của Đĩa Xích Dẫn

z1= −29 2.u=23,78 ;chọnz1 = 23

2.3Số Bánh Răng Bị Dẫn

z2=u z1=2,61.21 54,81= ; chọn z2=55 2.4Các Hệ Số Điều Kiện Sử Dụng Xích Theo Công Thức :

K=K0 K K K a đc b K r K lv

Trong đó

 K o=1(góc nhỏ hơn60)

 K a=1(hệ số xét đến chiều dài của xích)

 K đc=1.25(trục không điều chỉnh được)

 K b=1.5(bôi trơn định kỳ)

 K r=1,2(va đập nhẹ)

 K lv=1(1ca làm việc 8 h)

Thế vào (1) ta được

 K=K0 K a K đc K b K r K lv = 1 1 1,25 1,5 1,2 1= 2.25

2.5 Công Suất Tính Toán P t Theo Công Thức:

 P t=K K z K n P1

K x =2,25.1,087 2,747 6,6666

 K z=

Z1=

23=1,087 , K n= 01

n1=200 72,8=2,747 Theo giá trị 𝑃𝑡 trên, tra bảng 5.5 [1] {P}=68,1 ta chọn bước xích 𝑃𝑐 = 50,8 mm

2,6 kiểm tra số vòng quay tới hạn theo bảng 4,2 [1] thỏa điều kiện

2.7 Vận Tốc Trung Bình V :

2.7 Vận Tốc Trung Bình V :

 v = n1 z1 P c

60000 =72,8.23 50,8

60000 =1,417 m/s

Lực vòng có ích

 F t=1000.P

v =1000.6,6666

1,417 =4705 N

2.8 Kiểm Nghiệm Bước Xích Theo Công Thức Sau

 P c ≥ 6003

n1 z 1 {p0} K x=6003

√6,6666.2,25 72,8.23 26 1=42,06 mm

Trong dó {p0}=26 tra bảng 4,3 [1] ,Do 𝑃𝑐 = 50,8 nên điều kiện được thỏa 2.9 Chọn Khoảng Cách Sơ Bộ Từ

 a= 40 𝑃 = 40 50,8=2032 ( chọn từ 30-50)𝑐

Xác Định Số Mắt Xích X

Xác Định Số Mắt Xích X Theo Công Thức Theo Công Thức

 X = 2a

P c

+Z1+ Z2

2 +¿=2.2032 50,8 +23 55+

2 +¿ mắt xích

Chiều dài xích

Chiều dài xích :

 L = X 𝑃 =120.50,8=6096 mm𝑐

Sau khi chọn số mắt xích , phải tinh lại khoảng cách trục a theo công thức

 a=0,25 P c {X− Z1+Z2

2 +√ (X− Z1+ Z2

2 )2

−8(Z2−Z1

2π )2

}

¿0,25 50,8.{120−23 55+

2 +√ (120−23 55+

2 )2

−8(55−23

2π )2

}=2041 mm

Ta chọn a= 2034 mm [giảm khoảng cácg trục (0,002-0,004)a ]

2.10 Kiểm Tra Xích Theo Hệ

2.10 Kiểm Tra Xích Theo Hệ Số An Toàn Số An Toàn

F1+ F v +F0

≤[s]với[s]=9,3tra bảng5.10 [1]

 Q=453,6 kN ( Q tra bảng 5,2 [1] )(2)

 F1=F t =4705 N

 F v =q m v2=¿19,1 1,4172=38,35 N (q m =19,1 kg trabảng5,2[1])(3)

 F o =K f a q g m =3.2034 19,1 9,81=1143337 N .

(K f =3 khi góc nghiêng giữa đường tâmtrục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40 ˚)

 Từ (2) và(3) suy ra s= Q

F1+F v +F0=¿ 0,395 ≤[s]bộ truyền đảmbảo bền

Và kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây theo công thức :

i=4v

L=4.n1 z1 P c

P c X 60 =n1 z1

15.X=4.1,417 1000

6096 =0,93 ≤[i]

Với [ i ]=15 tra bảng 5.9 [1] i=0,93 thỏa điều kiện

2.11 Lực Tác Dụng Lên Trục Theo Công Thức

Lực tác dụng lên trục

 F r =K m F t=1,15.4705=5411N

với K m =1,15 khi góc nghiêng giữađường nốitâm hai trục và phương nằmngang nhỏ hơn40˚

Xác định các kích thước bộ truyền

Đường kinh vòng chia đĩa xích

 Bánh dẫn d1= c 1

π =50,8.23



 Bánh bị dẫn d2=P c z2

π =50,8.55

Đường kinh vòng đỉnh

 Bánh dẫn da 1 =P c¿

 Bánh bị dẫn d a 2 =P c¿

Bảng thông số xích

F t

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Thông số đầu vào:

 Công suất P1=6,8020 kW

 Số vòng quay n1=727 vg/ph

 Tỷ số truyền u=3,83

3.1 Tính Toán Thiết Kế Đai Thang Thường

Bảng 4.13 [1] ta có các thông số của đai

Loại đai Kí hiệu Kích thước tiết diện mm Diện

tích tiết diện A,mm2

Đường kinh bánh đai nhỏ

d1,mm

Chiều dài giới hạn L,mm

Đai thang

thường

3.2 Tính Đường Kinh Bánh Đai Nhỏ

d1=1,2.dmin=1,2.140=168 mm theo tiêu chuẩn ta chọn d = 180 mm 1

3.3 Vận Tốc Đai

v1= 1 1

60000 =π 180 727

60000 =6,85 m/s

3.4 Giả Sử Ta Chọn Hệ Số Tương Đối ξ =0,01

 Đường Kinh Bánh Đai Lớn :

d2=u d1(1−ξ)=3,83.168 (1−0,01)=637 mm Trong đó ξlà hệ số trượt tương đối ξ=0,01÷ 0,02

Theo tiêu chuẩn ta chọn d2=670

 Tinh chinh xác tỉ số truyền u

u= d2

d1(1−ξ)=

670

180(1−0,01)=3,76

Sai lệnh so với giá trị chọn trước 1,86% ≤ 3% thỏa điều kiện

3.5 Khoảng Cách Trục Nhỏ Nhất Xác Định Theo Công Thức

2(d +d1 2) ≥ a ≥ 0,55(d + d ) + h1 2

2(180+670) ≥ a ≥ 0,55 (180+ 670) +10,5

1700 ≥ a ≥ 478 mm ($) Bảng 1

Ta có thể chọn sơ bộ a = 0,95.d2 =636,5 mm khi u = 4

 chiều dài tinh toán của đai

L=2 a+π (d¿¿2+d1)

2 +(d¿¿2−d1)2

4a =2.636,5+π (670 180+ )

2 +(670 180− )

2

4.636,5 =2703 mm¿ ¿

Theo bảng 4,13 [1] ,ta chọn đai có chiều dài L = 2800 mm =2,8 m

 Tính chính xác khoảng cách trục a theo L chuẩn theo công thức

a= k+√k2−8 △2

4 =1465+√14652−8.2452

Trong đó

 k=L− π(d2+d1)

2 =2800−π(670 180+ )

 △=(d¿ ¿2−d1)

2 =(670 180− )

3.6 Số Vòng Chạy Của Đai Trong Một Giây

i= 1

L=6,85 2,8=2,446 s−1

≤[i]=10 s−1

(thỏa điềukiện)

3.7 Tính Góc Ôm Đai α1 Theo Công Thức

α1=180−57 (d2−d1)

a =180−57 (670−180)

689 =139(độ)

α1≥ 120 ˚thỏa điềukiện

α1=π−(d2−d1)

a =π −(670−180)

689 =2,43(rad)

3.8Tính Toán Các Hệ Số C i

 Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai theo công thức

C α=1,24.(1−e

−α

110)=1,24.(1−e

−139

110)=0,89

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc

C v=1−0,05.(0,01.v2−1)=1−0,05.(0,01.6,852−1)=1,026

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u

Bảng 2

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

C u =1,14 vìu=3,83

Bảng 3

Chọn sơ bộ C z=0,95 , z = 3

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng C rBảng 4

C r =0,9 dao động va đập nhẹ

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L

C L=6

√L

L o

=6

2240=1,038

Với L o =2240 mm chiềudài đai thực nghiệm 4,19 [1]

3.9 Số Dây Đai Được Xác Định Theo Công Thức

z≥ 1

[P0]C α C u C L C z C r C v

= 2,7 0,89.1,14 1,038 0,95.0,9 1,026=2,727 Trong đó [P0] = 2,7 kW khi d =180 mm , v= 6,85 m/s 4,19 [1] 1

Ta chọn z=3 đai

3.10 Chiều Rộng Các Bánh Đai Và Đường Kính Ngoài d Các Bánh Đai

Loại đai Kí hiệu Kích thước tiết diện mm Diện

tích tiết diện A,mm2

Đường kinh bánh đai nhỏ

d1,mm

Chiều dài giới hạn L,mm

Đai thang

thường

3.11 Lực Căng Đai Ban Đầu

F0=z A1ơ0=3.138 1,2=496,8 N Đối với đai thang ơ0≤ 1,5 MPa chọn ơ0=1 MPa

A1=138 tra bảng 4,13 [1]

 Lực căng mỗi dây đai

F0

2=248,4 N

 Lực vòng có ích

F t=1000.P1

v1

=1000.6,8020 6,85 =993 N

 Lực vòng trên mỗi dây đai

F t

2=9932 =496,5 N

 Từ công thức

F0=F t

2 e

fa

+1

e fa

−1 Suy ra

2F0 e fa =F t e fa + F t +2 F0

(2 F0−F t ) e fa

=2 F0+ F t

e fa

=2F0+ F t

2F0−F t

f '

=1

αln

F0+F t

2F0−F t

= 1 2,43ln

2 248,4+496,5

2 248,4−496,5=3,335

 Hệ số tương đương bộ truyền đai thang

f '= f sin(y

2)

 Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn

f min =f '

sin(y

2)=f '

sin(40

2)=f ' sin 20 ˚=3,335 sin 20 ˚=1,14

Trong đó y là góc chen đai có giá trị tiêu chuẩn 40˚

 Lực tác dụng lên trục

F r =2 F0 sin(α1

2 )=2 496,8 sin(139

2 )=931 N

3.12 Ứng Suất Lớn Nhất Trong Dây Đai

ơ max =ơ1+ơ v +ơ ul=ơ o +0,5 ơ t +ơ v +ơ ul

¿248,4

138 +496,5

2.138+1000 6,852

.10−6+2.4

18010 0=8,09 MPa Trong đó

o=F0

A là ứng suất do lực căng ban đầu gây nên

 ơ t=F t

A là ứng suất có ích sinh ra trong đai

 ơ v = p v2

10−6 ( p = 1000 kg/m )3

 ơ ul=2.y0

d1 E ( y0=4 bảng 4,13[1], E(100÷ 350)MPa chọn E = 100 MPa )

3.13 Tuổi Thọ Đai Xác Định Theo Công Thức

L h=

107(ơ r

ơ max)

m

2.3600 i =

107( 9 8,09) 8

2.3600.2,446=1332,2 giờ

Trong đó

 m = 8 chỉ số mũ của đường cong mỏi đối với đai thang

 i= 2,446 s−1

 ơ r =9 MPa giới hạn mỏi của đai thang

Bảng thông số đai thang thường