tiểu luận nguyên lý chi tiết máy tính toán hệ dẫn động băng tải

Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT 3.. Tính toán thiết kế bộ truyền của HGT 4.. Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục.... Tính toán phản lực, momen uốn và đư

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT TP HO CHI MINH

KHOA CO KHI CHE TAO MAY

NGUYEN LY CHI TIET MAY

TINH TOAN HE DAN DONG BANG TAI

DE: 02 PHUONG AN: 14

GVHD: Văn Hữu Thịnh SVTH: Lữ Đình Văn MSSV: 21146364

TRUONG DHSPKT TPHCM TIEU LUAN MON HQC NGUYEN LY- CHI TIET MAY

KHOA CO KHI CHE TAO MAY HK: II, Năm học: 2022-2023

Đề:02 Phương án: l4

Giảng viên môn học: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh

Sinh viên thực hiện: Lữ Đỉnh Văn Mssv: 21146364

1 Déng co dién

2 Nối trục dan hồi

3 Hộp giảm tốc l cấp bánh răng trụ nghiêng

4 Bộ truyền đai thang

Số liệu cho trước:

1 Lực kéo trên băng tải F (N): 5200

2 Vận tốc vòng của băng tải V(m/⁄s): 1.2

3 Đường kính tang D (mm): 320

4 Số năm làm việc a(năm): 5

5 Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc:300 ngày/năm

6 Góc nghiêng đường nỗi tâm bộ truyền ngoài (@: (độ) 145

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết mỉnh tính toán gồm:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT

3 Tính toán thiết kế bộ truyền của HGT

4 Tính toán thiết kế 2 trục của HGT

MUC LUC

Số liệu cho trước: - s1 1T H1 HH 1 11H 11tr rườg 2 Phần I: Chon động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 52 Tre 5 I9 .).00):08‹dvrttầaầắẳầaẶắỶ 5 1.1 Xác định công suất trên trục động cơ điện: - - 5 St Hee rrerye 5 1.2 Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện 5 S nnEn nh Hee ae 5

2 Phân phối tỉ số truyền: - ST 1 11121111 2.2 111 1n ng ng run 6 Phần II: Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của hộp giảm tỐc 2-5 8

1 Theo hình (3.2) 0 2221122211 112211152111110111101 11111111111 k1 KH KH Hee 8

2 Đường kính các bánh đai dì, đ; - cece ccececeeteccesescessecesseeessseenssseeeesees 8

4 Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ Số vòng chạy của đai trong 1 giây 9

5 Tính góc ôm ơ1 trên bánh đai dẫn được tính theo công thức (4.7) 9

6 Xác định sai SỐ Z St TH HH HH H1 n1 re 9

#M 6ð a 10

Phan IIL Thiét ké b6 truyén hop gid Oe cece ccc ccccscesveseseesteseesessessesessseeeeeesees ll

1 Chọn vật liệu - 2L 0 2211212121211 1 2111211121110 1181110112 111k KH Hàn rờ II

2 Xác định ứng suất cho phép - 52 SE E1 157121121171 1 1E tre lãi

3 Xác định khoảng cách sơ bộ trục a - L0 222121222122 1 1 1112k rey 13

4 Xác định các thông số ăn khớp - ST E1 1E 11212211 HH Hy 13

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc - - 2-5 ST E111 re 14

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn - - 2-5 SE 121811211212 1E tru 16

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải - ST 1E 111111 2.2111 te ea 17

§ Các thông số và kích thước truyền 2 ST E222 2t Hee 18

Phần 4 Tính toán thiết kế 2 trục của Hộp Giảm TỐc 5 - SE 2E crrrren 19

1 Chọn vật liệu chế tạo trục - 5:5 s1 1121111211121 1E tt HH ng 19

2 Xác định tải trọng tác dụng lên trục - 2c 2n n2nn2 n2 HH He 19

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực sec 20

4 Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục -: 21 4.1 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên

4.2 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên

"170 ccccccceeeessssnsssesssecececcnsennsssaeuesseserseeesinnnnneeeeeeeeeseeeeeuaanies 25

5 Tính toán về độ bền mi - 2 ST 1121521211 2112111 111711 1 1 ng rưyn 28

6 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh - ST SE EE21111 1 1 1E erryeu 30

TÀI LIỆU THAM KHÁO 5 S2 1 152111 11 1211112221121 12 gerueg 31

Phan I: Chon động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

1 Chọn động cơ điện

1.1 Xác định công suất trên trục động cơ điện:

- _ Công suất trên trục công tác:

_ Fw _ 2 Fv _ 5200.1,2_

P= 1000 1000 1000 6.24(kW)

- Céng suất tính: P, = P (tai trong tinh) = 6.24(kW)

- Ttrban 2.1 taco:

+ Hiéu suat 1 cap 6 lăn: ns = 0,99

+ Hiéu suat 1 cặp bánh răng: nụ = 0,98

+ Hiệu suất bộ truyền đai: nạ = 0,96

+ Hiệu suất nối trục: n„ = l

1 Hiệu suất truyền động: n = 1jỶ.w na „= 0,99 0,98 0,96 1 =0,91

ñ Công suất trên trục động cơ điện: P = - si

1 ›

=6,86(kW)

1.2 Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện

Tốc độ quay của trục công tác:

_ 6000 v_ 6000.1,2 _ 71,62Còn ) x.D x 320 phút

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền đai thang và hộp giảm tốc I cấp bánh răng trụ răng nghiêng Theo bảng 2.2 ta sơ bộ chọn trổ = 2; 1 = 5 Tỉ số truyền

Tra phu luc phan I.2, chọn động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền:

u¿= ua Ủy = 3 3,39 = 10,17

Au =|u¿—u| =| 10,17 — 10,19|= 0,02 < 0,09 (thoả điều kiện sai số cho

Số vòng quay trên trục II:

Phần II: Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của hộp giảm tốc Các thông số cơ bản:

Công suất trên bánh dai dẫn: P¡ = P„ = 6,83 (kW)

Số vòng quay của bánh đai dẫn: nạ = 730 ; )

Khoang cach truc a:

Theo tỉ s6 truyén u,= 3 va bang 4.14 ta duoc:

a= 1,19 dạ = 1,19 530 = 631

Kiểm tra a theo điều kiện (4.18):

0,55.(đi+đ2)+h =0,55 (180 ~530) ~ 10,5 = 401 (mm) 2.( dị + d2)=2.(180 + 530) = 1420 (mm)

Nhu vay a = 631mm, thda điều kiện theo công thức (4.18):

401 <631 < 1420 mm

Chiéu dai dai:

dy-d\y

1= 2a +0,5m (d+ ds) +

=2 631 +0,5z (180 + 530) + ear

= 2425.8 (mm)

Theo tiéu chuan 1 = 2500(mm) (bảng 4 13)

4 Kiém nghiệm đai về tuôi thọ Số vòng chạy của đai trong 1 giây

P, = 6,83 kW

Py = 2,57 kW voi dai b, v= 6,75)

C,=0,92 với a, = 150°(Bảng 4.15)

¿„ 1 2500 Ci= 1,02 với 1 =Í a0 — l,12 (Bảng 4.16)

Thông sô Kí hiệu Tri so

Đường kính bánh dai bi dan d; 530 (mm)

S6 vong chay cua dai trong | gidy 1 2,7 (lần) Góc ôm trên bánh đai dẫn đi 150°

10

Thông sô đâu vào:

Moment xoăn trên trục bánh đai dân T, = 254714 Nmm

Theo bang (6.1) chon:

- _ Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rang HB 241+ 285 co

Øui = 850 Mpa, đi = 580 Mpa

- Banh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắng HB 192+ 240 có

Oy2 = 750 Mpa, Oa = 450 Mpa

2 Xác định ứng suất cho phép

- _ Theo bảng (6.2) với thép 45 tôi cải thiện đạt d6 rang HB 180+ 350

ø}„= 2 HB +70; Su = 1„I

II

Nue = Ner = 60cnty

- Thor gian str dung cua bánh rang: t = 5 300 2 6 = 18000 giờ

Nie = 60 1 (Be, 18000 (1° 0,3 + 0,83 0,3 + 0,53 0.4) = 18,51 107

Nuz > Nuo2 do do Kuz = 1

Tuong tự: Nue > TNhoi => Kau =]

- _ Như vậy theo công thức (6 la) sơ bộ tính được:

[ø¿¿ HỊE[ø¿¿ H lâu = 504,5 Mpa

Theo (6.6) ta CÓ: Nue = Ner = 18,51.10’

Vi Ner > Nero =4, 10° do do K2 =]

12

- Theo (6.2a) vi bộ truyên quay 1 chiều K¡c = l, ta được:

Wha = 9,3 (theo bang (6.6))

- Theo cong thitc (6.16)

Theo bang (6.8) chọn modun pháp: m = 2,5mm

b„.sn (B)_0,3.180 sín (12) =143 z.m LÊ») °

14

LK Theo bang (6.15), chond,,=0,002

LO Theo bang (6.16), chon go = 73

Do do theo (6.41):

.b,,.d K,,<1+ Vu ww — , 125.0,3 194 88.2Ê— 10

2 T¡.Kặp Kụu 2 254714.1,1 1,1:

- Theo (6.39):

15

- _ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo (6.1) véi v = 1,25 @) <5 ) Z, = L, với cấp chính xác động học là

9, chon cap chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám R„ = 2,5 + 1,25 um, do do Zp = 0,95 với d„ < 700 mm, Z4; = Ì

Gn=lLø¿¿ H].Z,.Za:Z4„¿ =487,14 I.0,95 I= 462,78 MPa

Như vậy ø„ = 462,78 MPa < 487,14 MPa =[ø¿¿ H],thoả điều kiện về độ

bên tiếp xúc

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

- Dé dam bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn được sinh ra tại chân răng được xác định theo công thức (6.43) và (6.44):

Với tua = 0,69 tra bang (6.7) ta duoc Krp = 1,2

Theo bang 6.14 véi v <2,5 m/s va cap chinh 9, Ky,= 1,37 2

Ll Theo bảng (6.16), g = 73

Do đó theo công thức (6.46):

VrĐudui , 3,74 0,3 194.88.38 2.T,.KypKyy 2.254714.1/2.137

=1,02 Vay: Kp = Keg Keo Kpy = 1,2 1,37 1,02 = 1,68

Theo bang (6.18), ta được: Yzi = 3,75; Yr¿ = 3,6

Với modun pháp m = 2,5 mm; Y, = 1,08 — 0,0695In(2,5) = 1,016

Yạ = 1, vi d„< 400 mm nên Kz = 1

Thay các giá trị tính được vào (6.2)

[ø¿¿ F 1]E[ø¿¿F LỊ.Y y.Ys,Ky=257,1.1 1,016.1Z261/21 MPa¿¿ [ø¿¿ F2]E[ø¿¿F2].Y„.Ys.K „=241/7 1.1,016.1=245,57 MPay¢

Gp, = 133,17 MPa < [624 F1],= 261,21 MPa

Op, = 127,21 MPa <[o2¢ F2],= 245,57 MPa

LI Như vậy thoả độ bền uốn

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

- Hệ số qua tai: Ka = = =1.0

- _ Để tránh biến dạng dư hoặc gãy giòn bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại phải

thỏa điều kiện (6.48):

Gw„„=6w VK„ =462,78.Ý1 =462,78 MPa < [ø¿¿ Hmax]= 1260 MPa

Số răng của bánh răng z = 38 rang

Giới hạn chảy là ø„, = 340 MPa

Ứng suất xoắn cho phép là: [r] = 12 + 20 MPa chọn [r] = 15 MPa

Xác định sơ bộ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k = 1,2 Đường kính các trục được xác định theo công thức (10.9)

d= !0,2[x] 4 254714 _ 43 95 mm 0/2 15 ;

Chon d; = 45 mm

19

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Dựa theo bảng (10.2) trang 189 chiều rộng các ô lăn bọi = 25 mm và bạ; = 33

Ino3 = (1,2 + 1,5).d2 = (78 + 97,5) mm => chọn l¡z:= 80 mm Chiéu dai mayo nua nối trục đàn hồi trên truc II:

m2 = (1,2 + 1,5).dạ = (78 + 97,5) mm => chọn l„;›= 80 mm Các kích thức liên quan đến chiều dài trục chọn theo bảng (10.3) trang 189:

20

li =2 lạ =2 58 = 116 mm

l›ạ =- la; = - [0,5 (lua¿ + bọ) + kạ +hạ]

=- [0,5 (80 + 33) + 15 + 17] = - 88,5 mm l;¡ =l¡¡ = 116 mm

l; = 0,5 l;¡ = 58 mm

4 Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục

Chọn hệ trục toạ đồ như hình vế:

21

Fy TRUC I AA

4.1 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết dién trén truc I

T: mômen xoắn trên trục

Từ công thức và biêu đồ momen ta tính được:

Đối với trục đặc, đường kính trục tại các tiết điện 1 được tính theo công thức:

đ; -| Mỹ

0,1[6 ]

Trong đó [6] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, theo bảng (10.5) trang 195

Đối với trục I ta được: [6]= 63 MPa

Ta tính được đường kính trục tại các tiết diện như sau:

d\* = 32,72 mm

d\” = 36,38 mm

dị = 38,56 mm

dị”= 0mm

Xuất phát từ yêu cầu về độ bên, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các

đoạn trục như sau:

4.2 Tính toán phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện

T: mômen xoắn trên trục

Từ công thức và biêu đồ momen ta tính được:

Mi =0N.mm

Mỹ = 864404 N.mm

26

MẸ = 752111 N.mm

Mỹ = 726396 N.mm

Đối với trục đặc, đường kính trục tại các tiết điện 1 được tính theo công thức:

G@) d; -| Mỹ

0,116 ]

Trong đó [6] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, theo bảng (10.5) trang 195

Đối với trục I ta được: [6] = 50 MPa

Ta tính được đường kính trục tại các tiết diện như sau:

a = 0mm

” = 55,71 mm

© = 53,18 mm

= 52,57 mm

Xuất phát từ yêu cầu về độ bên, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các

đoạn trục như sau:

Kết câu trục vừa thiết kê đảm bảo được độ bên mỏi nêu hệ sô an toàn tại các

tiết điện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

Trong đó: ø„„r,„ø,„ là biên độ và trị sô trung bình của ứng suất pháp và

tiếp tại mặt cắt tiết diện j

M,: Mômen tổng tại tiết diện j

W¡, Wq — mômen cản uốn và mômen xoắn tại tiết diện j Với thép C45 có:

Giới hạn bền kéo: ø, = 600 MPa

Giới hạn mỏi uốn: ø_, = 0,436 ø, =261,6 MPa

Giới hạn mỏi xoắn: +_¡ =0,58.ø_; = 151,73 MPa

28

Tra bang (10.7) trang 197, ta được các hệ số ảnh hưởng của trị số ứng suất

trung bình đến độ bền mỏi: W„=0.05 ;,=0

Tại tiết diện (C) trên trục I (tiết điện lắp bánh răng có đường kính d = 39

Đối với tiết diện tròn:

Ky - hệ số tăng bền bề mặt trục cho trong bảng (10.9) trang 197 phụ thuộc vào phương pháp tăng bề mặt, không dùng phương pháp gia tăng độ bên bề mặt K,=1

Dùng dao phay ngón đối véi truc cé ranh then, theo bang (10.12) trang 199;

Ta được: K,=1,76 ,K,=1,54

Trị số của hệ số kích thước e„„e, theo bảng (10.10) trang 198

é,= 0,88; «,=0,81

29

Tương tự, tại các tiết điện nguy hiểm: (B) trên trục I và (B), (C) trên trục II đều

thỏa điều kiện bền mỏi

6 Kiếm nghiệm trục về độ bền tĩnh

Đề đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (chăng hạn khi mở máy) cần tiễn hành kiêm nghiệm trục về độ bền tĩnh theo công thức :

Vay truc 2 dam bao d6 bén tinh

TAI LIEU THAM KHAO [1] PGS.TS.Trịnh Chất - TS Lê Văn Uyên, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB

Giáo dục Việt Nam, 2010

[2] PGS.TS.Trịnh Chất - TS Lê Văn Uyên, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB

Giáo dục Việt Nam, 2010

31