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

Đặc t%nh làm việc: Va đập vừa PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN1.1.Chọn động cơ điện1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơTrong đó P : Công suất trên một trụ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thông số đầu vào :

1 Lực kéo băng tải F = 650 N

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ

Trong đó P : Công suất trên một trục công tác lv

P : Công suất trên trục động cơyc

Tra bảng ta có:

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : η ol= 0,99

Hiệu suất của bộ đai : η d= ¿0,95

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : η br= ¿0,97

Hiệu suất của khớp nối: η kn=¿0,99

Thay số vào (1) ta có:

η =ηol2

η kn η d η br= 0,99 0,99.0,95.0,97= 0,8942Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :

P yc=P lv

η = 1,70,894=1,9 kW

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1 Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Tỉ số truyền chung của hệ thống là :

u ch=n dc

n lv

132,93 =10,68

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền ngoài u d=2,5

n I= dc

u d

= 2,5 =568 (v / ph)

Số vòng quay trên trục II:

Công suất trên trục công tác (t%nh ở trên) là: P = 1,7 (kW)lv

Công suất trên trục II là :

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :

PHẦN 2 TÍNH BỘ TRUYỀN

2.1 Tính bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ )

2.1.1 Thông số đầu vào:

0 =2 HB1+70 2.230 70 530 = + = (MPa)

σ0F lim 1

=1,8 HB1 =1,8 230=414(MPa)

Bánh bị động : {σ0H lim 2 =2 HB2+70 2.215 70 500 = + = (MPa)

Ka – Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng: K = 49,5 MPa a 1/3

T1 – Mômen xoắn trên trục chủ động: T = 30096 (Nmm)1

[σ¿¿H]sb ¿- Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ¿¿H]sb ¿= 454,55 (MPa)

u – Tỉ số truyền : u = 4,27

Trang 8

Đư$ng k%nh vòng lăn:

{ d1=2.a w

u t+1=

2.120 4,22+1=45,98(mm)

 [σ H]sb,[σ F]sb là ứng suất tiếp xúc sơ bộ đã t%nh ở trên

 Z R: hệ số xét đến độ nhám mặt răng làm việc Từ thông tin trang 91 và 92 trong [TL1] ta chọn:

 Y R: hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn Y R=1

 Y S: hệ số xét đến độ nhạy vật liệu với sự tập trung ứng suất

a Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc :

 Z ε: hệ số trùng khớp Phụ thuộc hệ số trùng khớp ngang ε α và hệ số trùng khớp dọc ε β

Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng trụ răng thẳng và v = 1,37 (m/s) ta được cấp ch%nh xác của bộ truyền là: CCX = 9

Tra bảng 6.16Tr107/TL1 với CCX = 9 ta được: g = 73o

[σ¿¿F 1]¿,[σ¿¿F 2]¿ - ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:

K F – hệ số tải trọng khi t%nh về uốn :

Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng :

Z v 2= Z2 cos3β= 97cos 3 0 0 =97

2.1.10 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng :

2.2.Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.

Các thông số yêu cầu:

2.2.1 Chọn loại đai và thiết diện đai

Tra bảng với các thông số {P =1,9(kW )

n1=1420 v

ph

Chọn tiết diện đai thang thư$ng loại O

2.2.2 Chọn đường kính hai bánh đai d và d 1 2

Chọn d theo tiêu chuẩn cho trong bảng 1 d = 100 (mm)1

s)<i max=10T%nh ch%nh xáckhoảng cách trục a:

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

Lực căng ban đầu:

Lực tác dụng lên trục bánh đai:

F r =2 F0 Z sin(α1

2)=2 104,72 3 sin(159,56 0

2.2.7 Tổng hợp các thông số của bộ truyền đai:

PHẦN 3 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN

3.1 Chọn khớp nối.

Thông số đầu vào:

Mômen cần truyền: T =T II=123485(N mm)

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:{T t ≤ T kn cf

d t ≤ d kn cf

Trong đó d t- Đư$ng k%nh trục cần nối

d t =27 mm

T t –Mômen xoắn t%nh toán T t=k T

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k = 1,2

T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục:

3.1.1.Kiểm nghiệm khớp nối.

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

σ d= 2k T

Z D o d c l3≤ [σd]

σ d -Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2 ÷ 4 Mpa

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

Trong đó:

l0=l1+l2

2 =34 +15

[σ u]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [σ u]=(60÷ 80) MPa;

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

Thông số K% hiệu Giá trị

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn cf 250(N.m)Đư$ng k%nh lớn nhất có thể của nối trục d kn

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm)

3.2 Tính sơ bộ trục:

3.2.1 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

Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục :

- Chiều cao nắp ổ và đầu bulong

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào I

3.3.1.3 Tính mô men tương đương

Trang 32

16485,66

37719,3512864,96

Momen tổng,momen uốn tương đương:

 Trên trục I then được lắp tại bánh răng và bánh đai

 Then lắp trên trục vị tr% lắp bánh răng: d13=22 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=6mm

h=6mm

t1=3,5 mm

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8 0,9÷ ) l m

 Then lắp trên trục vị tr% lắp bánh răng

l t 3=(0,8 0,9÷ ) l m 13=(0,8 0,9÷ ) 48 =38,4 ÷ 43,2mm

Tachọn l t 3=40mm

 Then lắp trên trục vị tr% lắp bánh đai: d = 18 mm12

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=6mm

⇒ Then tại vị tr% này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

3.3.1.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏamãn điều kiện:

= 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

s và s - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xétj jđến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

σ aj , τ aj , σ mj , τ mj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tạitiết diện j,do quay trục một chiều:

W j

τ aj=τ mj= T j

2W0j

với W , W là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục.j 0j

ѱ σ , ѱ τ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền

mỏi ,tra bảng B với

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ t%nh vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó K = 1.y

ε σ , ε τ - hệ số k%ch thước kể đến ảnh hưởng của k%ch thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

K σ , K τ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

Trang 36

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp bánh đai là do rãnh then và do lắp ghép

có độ dôi Tra bảng B với kiểu lắp k6

ảnh hưởng của độ dôi:

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

3.3.1.8 Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Trang 40

 Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ bi đỡ cỡ trung tra bảng P2.7Tr255[1] ta có:

Với d =20 mm⇒ chọn ổ lăncó :{Kí hiệu:304

a Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động C d được t%nh theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t−¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

 Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Fr lớn hơn

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

b Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ 1 dãy ta được:

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục II

3.3.2.3 Tính mô men tương đương

Momen tổng,momen uốn tương đương:

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đư$ng k%nh các đoạn trục như sau :

 Trên trục I then được lắp tại bánh răng và khớp nối

 Then lắp trên trục vị tr% lắp bánh răng: d23=32 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b =10 mm

t1=5 mm

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8 0,9÷ ) l m

 Then lắp trên trục vị tr% lắp bánh răng

l t 3=(0,8 0,9÷ ) l m 23=(0,8 0,9÷ ) 48 =38,4 ÷ 43,2mm

Tachọn l t 3=40mm

 Then lắp trên trục vị tr% lắp khớp nối: d = 28 mm22

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b =8 mm

⇒ Then tại vị tr% này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

3.3.2.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏamãn điều kiện:

= 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

s và s - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xétj jđến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

với W , W là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục.j 0j

ѱ σ , ѱ τ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền

mỏi ,tra bảng B với

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ t%nh vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó K = 1.y

ε σ , ε τ - hệ số k%ch thước kể đến ảnh hưởng của k%ch thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

K σ , K τ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp khớp nối là do rãnh then và do lắp ghép

có độ dôi Tra bảng B với kiểu lắp k6

ảnh hưởng của độ dôi:

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

3.3.2.8 Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn

Cần đảo chiều khớp nối và t%nh lại xem trư$ng hợp nào ổ chịu lực lớn hơnthì t%nh cho trư$ng hợp đó

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

 Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh răng):

F at

min (F r 0 , F r 1)=0<0,3=¿chọn ổ bi đỡ

 Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ bi đỡ cỡ trung tra bảng P2.7Tr255[1] ta có:

Với d =30 mm⇒ chọn ổ lăncó :{Kí hiệu:306

a Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động C d được t%nh theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

 Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Fr lớn hơn

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

b Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ 1 dãy ta được:

PHẦN 4: LỰA CHỌN KẾT CẤU 4.1.Vỏ hộp

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.120 + 3 = 6,6(mm)Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.δ = 0,9 8 = 7,2(mm) chọn δ = 8 (mm)1Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 6,4÷ 8 mm Chọn e = 8 (mm)

h < 58 mm = 40khoảng 20Đư$ng k%nh:

d2 = (0,7÷0,8)d = 11,2÷12,8mm1Chọn d = 12(mm)2

d3 = (0,8÷0,9)d = 9,6÷10,8mm2Chọn d = 10 (mm)3

d4 = (0,6÷0,7)d = 7,2÷8,4 chọn d = 8 (mm)2 4

d5 = (0,5÷0,6)d = 6÷7,2 chọn d = 6 (mm)2 5Mặt b%ch ghép nắp và thân:

Chiều dày b%ch thân hộp, S3

K2 = E2+R2+(3÷5)= 37 (mm)

E2 = 1,6d = 1,6.12=19,2(mm)2chọn E = 19(mm)2

R2 = 1,3d =1,3.12=15,6(mm)2chọn R = 15(mm)2

K > 1,2.d = 1,2.12 = 14,42Phụ thuộc lỗ bulongMặt đế hộp:

Chiều dày: khi không có phần

lồi S1

Bề rộng mặt đế hộp, K và q1

Chọn S = (1,3 1,5)d = (20,8 24)1 1Chọn S = 24(mm)1

K1 = 3d = 3.16 = 48 (mm),1

q ≥ K + 2δ = 48 + 2.8 = 64 (mm)1Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành

trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với

đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh

răng với nhau

Δ ≥ (1÷1,2)δ = (1 1,2).8 = (8÷9,6)chọn Δ = 10 (mm)

Δ1 ≥ (3÷5)δ = (3 5).8 = (24÷40)chọn Δ = 30 (mm)1

Vị tr% D(mm) D2(mm) D3(mm) D4(mm) d4(mm) z h

4.2.2 Chốt định vị

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nh$ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị tr% tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để

đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi

 Thông số k%ch thước: tra bảng 18.5Tr93[2] ta được

A B A1 B1 C C1 K R V%t Số

lượng

4.2.4 Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không kh% bên trong và bên ngoài hộp ngư$i ta dung nút thông hơi

 Thông số k%ch thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

Q K

M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

4.2.5 Nút tháo dầu

Tên chi tiết: nút tháo dầu

 Chức năng: sau 1 th$i gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn(do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị b%t k%n bằng nút tháo dầu

 Thông số k%ch thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

Trang 60

4.2.6 Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thư$ng có vỏ bọc bên ngoài

d d1 d2 D a b S0

Chi tiết vòng chắn dầu

 Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài

 Thông số k%ch thước vòng chắn dầu

δ = (2,5÷4)m = (2,5÷4).2 = 5÷8 (mm)

δ ≥ 8÷10 mm, chọn δ = 8 (mm)

Dv = d - 2 δ = 189 - 2.8 = 173 (mm)f

D = (1,5÷1,8).d = (1,5÷1,8).32= 48÷57,6Chọn D = 56 (mm)

Do = (Dv-D)/2 + D = 114,5(mm)

l = 48 (mm)

PHẦN 5: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI

1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

 Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục cơ bản

 Để các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi với các vòng quay

 Chọn miền dung sai khi lắp các vòng ổ:

 Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian:

∅ H 7

k 6

3 Bôi trơn hộp giảm tốc

 Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, ngư$i ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vận

tốc v=1,37(m /s)<12(m / s) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu.

Với vận tốc vòng của bánh răng v=1,37(m /s) tra bảng 18.11Tr100[2], ta được

độ nhớt để bôi trơn là:186 Centistoc ứng với nhiệt độ 50 C0

Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu: dầu ôtô máy kéo AK-20

 Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị màimòn, ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếpxúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng

ồn Bôi trơn ổ lăn bằng mỡ

MỤC LỤC

1.1 Chọn động cơ điện

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ (Pyc) 2

1.1.3T%nh các thông số trên các trục và lập bảng thông số động học 4Phần 2 TÍNH BỘ TRUYỀN

3.3.2.1 Từ đư$ng k%nh trục sơ bộ, tiến hành chọn đư$ng k%nh các đoạn

trục dựa vào các yếu tố công nghệ, lắp ráp

37

3.3.2.4 Vẽ kết cấu trục 37Phần 4 TÍNH, LỰA CHỌN KẾT CẤU

Phần 5: Lắp ghép, bôi trơn và dung sai

Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

Lắp ghép bánh răng lên trục

Bôi trơn hộp giảm tốc

Bảng dung sai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 T%nh toán thiết kế hệ dẫn động cơ kh% – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 T%nh toán thiết kế hệ dẫn động cơ kh% – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3 Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn

4 Trang web: http://thietkemay.edu.vn

Trang 66