thuyết minh tính toán thiết kế đồ án thiết kế máy mdpr310423

Công suất trên trục công tác Công suất cần thiết chuyên tải liệu vit tai, [1] , năng suất vận chuyên „ chiều dài vận chuyên , hé số cản trở chuyên động của vật liệu vận chuyên cát [1] ,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MAY

BO MON CƠ SỞ THIẾT KE MAY ÿÿÿ?YYŸ# 0o0 [IIULIIU

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Ph.D Mai Đức Đãi

GIANG VIEN PHAN BIEN:

Tp HCM, Ngay 29 thang 12 nam 2022

Trường DHSPKT TP.HCM

Khoa : Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn: Cơ sở Thiết kê máy

Điều kiện làm việc:

- _ Tải trọng không đôi, quay một chiều

1 Động cơ điện

2 Bộ truyền đai thang «

3 Hộp giảm tốc a

4 Khớp nối Vit tar

Hình 2: Minh hoa vit tai

- Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 gid/ca)

- Sai s6 tỉ số truyền hệ thống |A[]/[]l < 5%

Sô liệu cho trước:

Ch đ ôgc Øphân phôi t Êô truyêân Sàn Tà H HH TT x1 Tre 1

B äg thông số kỹ thu ậh hồng truyêân đỘng 0 222 the 2 Tính toán, thiết kế bộ truyền Đai/2Xích - +: S52 SEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEESrkrrrrrrkrerkrrrrrrre 3

Ki Gn on) 7e ẢÝ 10 Lực tác dụng khi ăn khỚp cà : St nà HH HH ty 12

B äg thông sô kĩ thu ậb Ñruyêân bánh răngs - 0-22 2n n2 tre Hrererrrrerrrrrrree 13

Tính chọn nỗi tTỤC 5à 132119 1153195299731 TT TT TT Tà Tà Tp rkrykp 14 ThONg $6 Gad ố ố 14 01190is8ii0 21 e H ẴẢ 4 14

Ki Gn on) 7e ẢÝ 14

Tinh IU i00 5Ä 1 -‹‹‹‹'‹(:tctt 15 Tính toán thiết kế chọn MUG, THEN e - ÔÔÔÐ 15 I090):2 50/0 .ỐỐẮỐ.Ố 15

0s 0/0 .d 15

Ân" an nn 22 6.5 Bảng tổng kết thông số đường kính trC - s- + 52 2à SE E21 1111111111 re 31 Mp8 sẽ 6 6 -“(-(A RH.HHH 32

I Tính toán công suất, tốc độ trục công tác

L1 Thông số đầu vào

- Loại vật liệu vận chuyên: Cát

- Năng suất,

- Đường kính vít tải,

- Chiều dài vận chuyền,

- Góc nghiêng vận chuyên,

L2 Công suất trên trục công tác

Công suất cần thiết chuyên tải liệu vit tai, [1]

, năng suất vận chuyên

„ chiều dài vận chuyên

, hé số cản trở chuyên động của vật liệu vận chuyên (cát) [1] , góc nghiêng vận chuyên

L3 Tốc độ quay trục công tác

Tốc độ quay trục công tác, [l]

đường kính vít

hệ số phụ thuộc bước vít, giá sử liệu khó vận chuyền, mai mon [1]

khối lượng riêng liệu vận chuyên (muối) [1]

hệ số điền đây (muối) [1]

hệ số phụ thuộc góc nghiêng vít tải [1]

Il Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

H.I Thông số đầu vào

- Công suất cần thiết chuyên tải liệu vít tải,

- Sô vòng quay trục vít,

IL2 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

- Công suất trên trục động cơ [2]

hiệu suất truyền toàn hệ thống

0,95: hiệu suất bộ truyền đại (hở) hiệu suât truyền động | cap 6 lan hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiên (kín)

0,98 hiệu suất nói trục

- Phân phối tỉ số truyền

- tỉ số truyền sơ bộ Ộ Ộ

Chọn sơ bộ tỉ số truyền bộ truyền đai

1

tỉ số truyền bộ truyền bánh răng

- Số vòng quay sơ bộ cân thiết

- Chọn động cơ điện ;

Chọn động cơ không đồng bộ 3 pha, rotor lông sóc:

Bảng 2.1 Thông số động cơ ABB

Brand name Output power Speed Voltage Product code

ABB 5,5 kW 1425 rpm 380 V/50Hz M2QA - 132S54A

- Tính sai lệch tỉ số truyền sơ bộ

H.3 Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động

- Công suất cần thiết trên trục công tác

-Momen trên trục máy công tác

- Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật hệ thống truyền động

HI Tính toan, thiét ké b6 truyén Dai/Xich

TIL1 Thong so dau vào

công suất cần thiết trên trục động cơ

tỉ số truyền bộ truyền đai

số vòng quay động cơ

HL2 Chọn loại đai và tiết diện đai

„ tài liệu [1] hình 4.1 trang 59

„ điện tích tiết điện

Với != 180(mm) thì vận tộc trên đai

(thõa điều kiện)

= Ta chọn đai thang có tiết điện loại B có kích thước:

- _ Chọn hệ số trượt đai š =0,02

- _ Đường kính bánh đai bị dẫn:

Chọn theo các giá trị tiêu chuẩn bảng 4.21, tài liệu [1]

> d, = 450(mm)

- Tinh ti sd truyén thực tế bộ truyền đai:

- _ Sal lệch tỉ sô truyền so với tỉ sô truyền sơ bộ

= thỏa điêu kiện

Chiều dài đai sơ bộ:

>

=> Vay ta chon L = 2000(mm) theo bang 4.13[1] Tính lại chính xác khoảng cách trục

cò

Tính toán góc ôm và kiếm tra điều kiện góc ôm bánh dan:

HI4 Xác định số dây đai

Số đai [], được tính theo công thức 4.16, tài liệu [1] Trong đó:

hệ số tải trọng động của vít tải làm việc 2 ca/ngày

hệ số kẻ đến ảnh hưởng góc ôm

hệ số xét đến ảnh hưởng chiều đài đai

hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền

hệ số kê đến ảnh hưởng sự phân bồ tải trọng kg đều lên các dây đai

giá trị nội suy

>

> Chon z=2

- Cac thong sé cua bé truyén dai

Chiéu rong banh dai B:

Duong kinh ngoai banh dai dan

Duong kinh ngoai banh dai bi dan:

TIL5 Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

- - Lực căng ban đầu

Trong đó ] được chọn dựa theo bảng 4.22[ I]

- _ Lực tác dụng lên trục

HL6 Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật bộ truyền đai

Thông sô Ký hiệu Gia tri Don vi

Công suất trên trục dẫn P 4.720 kW

Tốc độ quay trục dan n 1425 rpm

Tỉ sô truyền thực tê 2,551

Duong kinh banh dai dan 180 mm

Duong kinh banh dai bi dan d, 450 mm

IV _ Tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng

IV.1

IV2

Thong so dau vào

Số vòng quay motor

Số vòng quay trên trục công tác

Công suất trên trục dẫn

Số vòng quay trên trục dẫn

Số vòng quay trên trục bị dẫn

Tỉ số bộ truyền bánh răng Tuổi thọ bộ truyén( thởi gian làm việc)

Momen xoắn trên trục dẫn

Tỉ số bộ truyền ngoài Chọn vật liệu

Tra bang 6.1[1] trang 92, chon:

- Banh bi dong:

- Ung suat tiép xtc cho phép khi qua tải( tôi cải thiện )

- Ung suat uén cho phép khi quá tải (tôi cải thiện)

IV.4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

Trong đó:

hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng,

: Momen xoắn trên trục chủ động,

: ứng suất tiếp xúc cho phép,

-_ Kiêm nghiệm răng-bên tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc và độ bên tiếp xúc:

: hệ số ảnh hướng của các sai số ăn khớp

: hệ số ảnh hưởng đến sai lệch các bước bánh răng

Thay vào công thức ta có:

Vậy

Nên

Kiểm nghiệm răng-bền uốn

()

+: hệ số kê đến sự trùng khớp của răng

+: hệ số kê đến độ nghiêng của răng

+ và: hệ số dạng răng Tra bảng 6.I8[ 1]

Ta được: ;

: hệ sô tải trọng khi tính về uốn

: hệ số kê đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp bánh răng đồng thời ăn khớp với răng thắng

: hệ số kê đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành khăn Tra bang 6.7[1] với và sơ đồ bố trí là sơ đồ 6, được

: hệ số kê đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Thay sô vào công thức:

Thay thông số vảo (1):

- Kiếm nghiệm răng về quá tải

10

+ Kiểm tra ứng suất tiếp xúc cực đại cho phép

+ Kiêm tra ứng suât uôn cực đại cho phép

Với : hệ sô quá tải

IV.8 Lực tác dụng khi ăn khớp

IV.9 Bảng thông số kĩ thuật bộ truyền bánh răngs

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật bộ truyền bánh răng

Thông số Ký hiệu Gia trị Đơn vị

Công suât trục bánh răng dan 4.484 KW

Tốc độ quay của trục dẫn 570 vòng/phút Momen xoăn trên trục dẫn T 75140 N.mm

Vv

56.25 243.75 446.51

kinh nho

kinh lon

xuc trén tac khi 4n

- Momen xoan danh nghia

Tra bảng 9.10a[§] ta có thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Bảng 5.1 Thông số cơ bản của nối trục

Bảng 5.1 và 5.2 Thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi

Tra bảng 9.10[b] ta có thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Bảng 5.2 Thông số cơ bản của nối trục

14 M10 20 62 34 15 28

V.3 Kiêm nghiệm bên

Kiêm nghiệm điều kiện bên của vòng đàn hồi và chôt:

Điều kiện sức bên dập của vòng đàn hôi:

12

Với là ứng suât dập vòng cao su

- _ Điệu kiện sức bền uôn của chốt:

Với

V.4 Tinh lye tac dung lên trục

Phân tích lực tác dụng của khớp nối

- Lực vòng:

- - Lực hướng tâm:

được sinh ra do nối trục tồn tại độ không đồng tâm

VI Tính toán thiết kế chọn trục, then

VII Thông số đầu vào:

Thép C45 Thường hóa 170-217 600 340

VL3 Tính toán thiết kế trục theo điều kiện bền, chọn then

® Lực tác dụng từ bộ truyền

13

Tra bảng 10.3[1] ta xác định được:

là khoảng cách từ mặt nút trong của chỉ tiết quay đến thành trong của hộp

là khoảng cách từ mặt nút ô đến thành trong của hộp

là khoảng cách từ mặt nút của chỉ tiết quay đến nắp ô

là chiều cao nap 6 và bu lông

Cac chiéu dai mayo:

15

moment xoan Hình 6.3 Sơ đồ giải phóng liên kết trục 1 !

Tính momen tại các tiết diện nguy hiêm theo công thức 10.15 và 10.16:

Tính đường kính trục tại tiết điện theo công thức 10.17:

Tra bang 19.5 ta có [

16

vị trí lắp đai

vị trí lắp ổ lăn

vị trí lắp bánh răng

vị trí lắp ổ lăn Lực tác dụng lên trục 2:

Xét mặt phẳng Oxz:

17

vị trí lắp ô lăn VI.4 Tính kiểm nghiệm bền

Kiêm nghiệm trục-bên mỏi

Độ bên của trục được đảm bảo nêu hệ sô an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

Trong đó: - hệ số an toàn cho phép, thông thường = 1,5 2,5 (khi cần tăng độ cứng =

2,5 3, như vậy có thé khong can kiém nghiệm về độ cứng của trục) lay =2,5

- soj vastj - hés6 an toan chi xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết điện j:

- hệ số xác định theo công thức sau:

Trong đó: Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp

gia công và độ nhãn bề mặt, tra bảng 10.8[1]:

Với phương pháp tiện ra và thì

19

Ky - hệ số tăng bền trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó Ky =

- _ Kiểm nghiệm vị trí ổ lăn tại B

Tra bảng 10.6[1], trục có tiết diện tròn:

Do lắp é lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi Chọn kiểu lắp k6, tra bang 10.11[1] ta có:

- _ Kiểm nghiệm vị trí ổ lăn tại D

20

Do nên chỉ kiếm tra hệ sô an toàn tính riêng ứng suât tiếp

Tra bảng 10.6[1], ta có:

- Kiém nghiém vi tri dai tai A

Do nên chỉ kiếm tra hệ sô an toàn tính riêng img suat tiép

Trục có I rãnh then:

- _ Kiểm nghiệm vị trí bánh răng tại C

Tra bảng 10.6[1]:

21

Ảnh hưởng của rãnh then lên trục

Vậy trục l đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

Xét trục 2:

- Kiểm nghiệm vị trí ô lăn A

Do nên chỉ kiểm tra hệ số an toàn tính riêng ứng suất tiếp: tra bảng 10.6 với d=40(mm) ta có:

Do vị trí này lắp é lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi Chọn kiểu lắp k6, tra bảng 10.11

- Kiểm nghiệm vị trí ỗ lăn tại C

Tra bảng 10.6[1]: trục tiết điện tròn

22

Do vi tri nay lap 6 lăn nên bề mặt trục lắp có độ đôi Chọn kiêu lắp k6, tra bảng 10.6[1]

- Kiểm nghiệm vi tri banh rang tai B

Tra bảng 10.6[1] ta cé:

Anh hưởng của rãnh then khi có độ dôi, tra bảng 10.10 ta có:

- Kiểm nghiệm vị trí khớp nối tại D:

nên chỉ kiêm tra hệ số an toản tính riêng ứng suất tiếp: tra bảng 10.6 với d=40(mm)

Trục có một rãnh then:

23

Tra bảng 10.11[1] với kiêu lắp k6

Ảnh hướng của rãnh then:

Vậy trục 2 đảm bao an toàn vẻ độ bền mỏi

® - Kiểm nghiệm trục-bên tĩnh

® Kiểm nghiệm then bền dập và bên cắt

o_ Trên trục I then được lắp vào đai và bánh răng

Then lắp vào bánh răng với và đai

Chọn thông số then bằng cho bánh đai theo bảng 9.1a[1] ta có: Chọn thông số then bằng cho bánh răng theo bảng 9.Ia[ 1] ta có:

Chiều dài then

Vị trí lắp bánh răng

24

=> Chọn

Vị trí lắp đai

=> Chọn

Theo công thức 9.1[I] và 9.2[1] ta có:

Tra bảng 9.5 ta có dạng lắp có định, vật liệu mayo thép và chịu va đập vừa

- Tại vị trí lắp bánh răng:

- Tai vi tri lap đai:

=> Then lap cho truc 1 théa diéu kién bén dap

o_ Trên trục 2 then được lắp tại bánh răng và khớp nối

Then lắp vào bánh răng với và khớp nối (mm)

Chọn thông số then bằng cho bánh răng theo bảng 9.Ia[ 1] ta có: : Chọn thông số then bằng cho khớp nối theo bảng 9 la[1] ta cd: :

Chiều dài then

Vị trí lắp bánh răng

=> Chọn

Vị trí lắp khớp nối

=> Chọn

Theo công thức 9.1[I] và 9.2[1] ta có:

Tra bảng 9.5 ta có dạng lắp cố định, vật liệu mayo thép và chịu va đập vừa

25

- Tại vị trí lắp bánh răng:

- Tại vị trí lắp đai:

=> Then lap cho trục 2 thõa điều kiện bền dập

VI5 Bảng tổng kết thông số đường kính trục

Bảng 6.2 Thông số đường kính trục

Trục

; Truc 1 Truc 2 Vi tri lap tuc 1 | Vị trí lấp trục 2

Thông sô

VIIL Chọnô lăn

7,1, Trục 1

7.1.1 Thông số đầu vào

B d&g 7.1 thong sé đầâu vào trục 1

Với nên ta dung ô bi do 1 day cho gối đỡ là B, D ở trục I

Lực hướng tam tai vi tri các gối đỡ B và D

Tra phụ lục P.2.7, dựa vào đường ngõng trục d= 25 (mm), chọn sơ bộ ô bị đỡ 1 dãy có các thông số sau:

m, bậc đường cong mỏi; chọn m = 3 (ỗ bi)

L, tuổi thọ tinh bằng triệu vòng quay

Với tuổi thọ của ô lăn của hộp giảm tốc tính bằng giờ

Q(KkN) tải trọng động quy ước (với )

là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục

V, hệ số kê đến vòng nảo quay, V=l vì vòng trong quay

hệ số kê đến ảnh hưởng của nhiệt độ, vì nhiệt độ làm việc < 105°C

hệ số kê đến đặc tính tải trọng, theo bang 11.3 [1] (tải trọng tĩnh, không va đập)

27

X,Y hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục

Vậy ô lăn đã chọn thỏa mãn khả năng tải động

Khả năng tải tĩnh của ô được tinh theo công thức1 1.18[1]

Trong đó:

là khả năng tải tinh

tải trọng tĩnh quy ước, là trị số lớn hơn tròn hai giá trị theo công thức 11.19[1]

là hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục chon theo bang 11.6[1]

VỚI ,

Như vậy,

Vậy thì khả nang tai tinh cna ỗ được đảm bảo

7,2 Trục 2

7.2.1 thông số đầu vào

Bảng 7.3 Thông số đầu vào trục 2

Thông số Kí hiệu (đơn vị) Giá trị

Phản lực tại các gồi đỡ 437.579

2771.057 457.579

Với nên ta dung ô bị đỡ I dãy cho gối đỡ là A, C ở trục 2

Lực hướng tam tai vi tri các gối đỡ A và C

28