Thuyết minh tính toán thiết kế Đồ án truyền Động cơ khí – prmd310523

Tính toán công suất, tốc độ trục công tác.... Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động.... Tính toán, thiết kế bộ truyền đai.... Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền.... Tính toán, thiết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Mai Đức Đãi

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

Tp HCM, Ngày 24 tháng 12 năm 2023

Trường ĐHSPKT TP.HCM ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ - PRMD310523

Khoa : Cơ khí Chế tạo máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Đề số: 06 Phương án: 3

GVHD: TS Mai Direc Dai Chữ ký:

Ngày nhận đề: 28/08/2023 Ngày bảo vệ:

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc

4 Khớp nối

5, Thùng trộn

Điều kiện làm việc:

-_ Tải trọng không đổi, quay một chiều

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

- _ Sai số tỈ số truyền hệ thống |Au/u| < 5%

Số liệu cho trước:

1 | Năng suất Ó (kg/giờ) 14500

Mục lục

I Tính toán công suất, tốc độ trục công tác «xnxx ng ng ng gu kg 03 1.1.Thông số đầu Vào th nh HH HH ng tr te 03 1.2.Tốc độ thùng trỘn c1 1x ng 11t nha 03 1.3.Công suất trên trục công tác nh nà HH kg 03 1.4.Thông số đầu ra tt n1 11111111 nh ng TH ng tt na 04

II Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền - + «xnxx ng ng ng mg 04 2.1.Thông số đầu vào ch nh HH HH TH HE kinh ta 04 2.2.Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền uc nh HH heo 04 2.3 Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động hình eo 04 III Tính toán, thiết kế bộ truyền đai 06 3.1.Thông số đầu vào ch nh nhà Ha TH HE kh tà 06 3.2.Chọn loại đai và tiết diện đai nh HH HH HH HH nh HH HH gh tea 06 3.3.Xác định các thông số bộ truyền nnnnnn nh nh nh HH ha 06 3.4.Xác định số dây đai HH 22H 22 ng 11g rr He ngờ 07 3.5 Xác định các thông số hình học bánh đâi - 1 2n SE nH HH HH Hee 08 3.6 Xác định lực căng đai, lực tác dụng lên trỤc ccc ch nh nh nh nh khao 09 3.7 Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền nh ha ga te 09

IV Tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng _ - Q25 2 22 1122211221212 10 4.1.Thông số 6 F-10007] 0 HH HH TH kg tk kh 10

4.3.Xác định ứng suất cho phép cành nh nh HH HH th te 10 4.4.Xác định sơ bộ khoảng cách trỤC ccccccn nh nh kh nh Ha Ha 12 4.5.Xác định lực các thông số ăn khớp ‹: ch nh nh HH th th hg 12 4.6.Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền hệ thống cc LH sn nền ng Hà hài 13 4.7.Kiểm nghiệm bền LL cnnn ng kg KH TK kkh 14 4.8.Tính lực tác dụng khi ăn khớp tt t nh S 1n n nghe he H hết 16 4.9.Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền bánh răng - - S2 ng rưn 16

`" ` ẻẻẽẻẻ ẻẻ Tính chọn nối trục

ee Thông số đầu vào

ĐÀ nến KT bến tp kế Tp E011 4 Chọn nối trục Sẻ Tính kiểm nghiệm bền

— — ˆ¬ Tính lực tác dụng lên trục :.:.:.:.: C.CCCCCCC.CCC Tính toán thiết kế trục, chọn then

Ô vn nh TH HT Hà tk kh H g1 111tr thà Thông số đầu vào

2 Chọn vật liệu

= Tính toán thiết kế trục theo điều kiện bền, chọn then 2 Tính kiểm nghiệm bền

1 Chọn ổ lăn

HE EU EEE EEE DEED DE EE EEE EDD EEE EE DEED EE DEE EE EEE EE EEE EEES Truc 1

T41 ung HH Hà tt tk ng ng tt tt thg Thông số đầu vào

T L2 tung ng kg và nen ĐH ĐK: Chon 6 lăn

TD UE EE EEE OEE DEEL DEEDES DEES DEEDS DEED EEE DEERE EEE EEE EE ES Truc 2

7 ch kg HT Hà tt nh tk tt t1 tk Thông số đầu vào 1.2L TH HH KĐT kg ĐH ko Chọn ổ lăn VIIH - on n Sàn min ng HH KH KH Hà ng ng Tính toán vỏ hộp và các chỉ tiết phụ

Ôn nh nh nh nh HE KT TH ng tây Thân vỏ hộp

Ss HH Hi Hà HH HH THỊ KHE HH ĐH thà Nút tháo dầu

ĐI nh nh nh nến dế HE ki HT ĐH ĐT ĐK Tp Chốt định vị

ĐỖ nh HT nh ng TK TK HT TK TK TT ra Nút thông hơi ĐLỐ,L nnnnnnhnhnnnhhhhnhhhnhn nh HE KT KĐT ĐT ĐT EEKĐKkkkE ko Bulông vòng

Tài liệu tham khảo .« «cm min HH HH BH HH TH Huy 45

I Tính toán công suất, tốc độ trục công tác

1.1 Thông số đầu vào

red tr8A gnh đến anh hưởng của hệ số chứa vật

K = 200, hãng số phụ thuộc vào các thông số hình học và động học của máy [1]

D =0,55 m, dudng kinh thung tron -

8 = 31, góc nghiêng của thùng so với phương năm ngang [1]

- Công suất làm việc của thùng trộn ?„ = 5,1713 kW

- Số vòng quay trên trục thùng trộn, mø, == 69,93 vòng/phúi

II.Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

2.1 Thông số đầu vào

- Công suất làm việc của thùng trộn, ?„„ = 5,1713 kW

- Số vòng quay trên trục thùng trộn, ø„ = 69,93 vodng/phur

2.2 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

- Công suất cần thiết trên trục động cơ [2]

Py

= ~=5,9010 kw

?

P ade

7 = na X Ín,)3 X nự, X nụ = 0,88 - hiệu suất truyền toàn hệ thống

na= 0,96 - hiệu suất bộ truyền đai (hở)

No = 0,99 - hiệu suất truyền động 1 cặp 6 lan n„„= 0,96 — - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiên (kín)

?„„ = 0,98 — - hiệu suất nối trục

- Phân phối tỉ số truyền [2]

Usp = Ug X up, - ti sd truyén so bd -

Chọn sơ bộ ug = 4 - tỈ số truyề i truyén dai

- Công suất trên trục công tác

- Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động

Thông số đầu vào

- Công suất cần thiết trên truc déng co P = Pag = 5,9010 kw

- Tỉ số truyền bé truyén dai u = ug = 4

- Số vòng quay động cơ n = ng, = 1430 vong/phir

Chọn loại đai và tiết diện đai

Dựa vào công suất, tốc độ quay trục dẫn tra bảng 4.12 [2] chọn loại đai thang

thường có các thông số kỹ thuật như sau:

= 13,477 mls, thỏa điều kiện v < 25 mịs

Tính đường kính bánh dai bi dan dy = d, x (1 — &) x ug = 705,6 mm

Chọn đường kính bánh đai bị dẫn theo điều kiện tiêu chuan d2 = 710 mn

- Tính tỉ số truyền thực tế bộ truyền đai

= 4,02%

7)

= THÔ 2

dd, x (1 — €) 180 x (1 — 0,02)

- Sai lệch tỉ số truyền so với tỉ số truyền sơ bộ

At b= uạy,S— uạ ủ TT 4/0249 — 4 “0,62%

- Tính sơ bộ khoảng cách trục a

Anin = A SA,

Amin = 0,55 X (dy + dp) +h = 0,55 x (180 + 710) + 10,5 = 500 max = 2 X (dy + do) = 2 x (180 + 710) = 1780

Chọn chiều dài dai theo ti€u chuan [2] L = 2800 mm = 2,8 m

- Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

5,9010 _1,35

= 1,921 LPolC„C,C„C, 4,2354- 0,871 - 1,038 - 1,14 - 0,95

P = 5,9010 kW, cÔng suất trên trục pulley chủ động

Ka = 1,35, Hệ số tải trọng động của thùng trộn làm việc 2 ca/ngày

Chọn z = 2 sợi đai

3.5 Xác định các thông số hình học bánh đai

- Chiều rộng bánh đai [2]

r=19,e= 12,5 tra bang 4.21

- Đường kính ngoài bánh đai [2]

3.6 Xác định lực căng đai, luc tác dụng lên trục

- Lực căng đai (cho một sợi đai) [2]

10

Gm = 0,178 kg/m, khối lượng 1 mét chiéu dai dai B, tra bang 4.22

- Luc tac dung lên trục [2]

F,= 2Foz sin, ) = 2 - 297,0404 - —~—) = 1090,8N 2° sin ( 2 2

Driven pulley

Driven shaft R~ Lực tác dụng

11

IV Tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng

41 Thông số đầu vào

- Số vòng quay motor, ng = 1430 vdong/phir

- Số vòng quay trên trục công tác, ø„ = 69,93 vòngjphú:

- Công suất trên trục dẫn, P = ?¡ = 5,6649 kw

- Số vòng quay trên trục dẫn, ø = mị = 357,5 vòngÍphúi

- Số vòng quay trên trục bị dẫn, nạ = 71,5 vong/phur

- Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng, w = u,, = 5

- Tuổi thọ bộ truyền, Ly = 5 x 300 x 6 x 2 = 18000 gid

-Moment xoan trén truc dan, 7 = 7, = 151329 N- mm

- Tỷ số truyền thực tế bộ truyền dai, ug, = 4,03

m„¿ = 2 - HBạ + 70 = 2 - 230 + 70 = 530 MPa

, ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở của bánh răng

Ñy = 1,1, HỆ sỐ an toần khi tính về tiếp xúc

12

™H Noo

Ku = Vz = 0,589, Hệ số mổi thọ xé: đến ảnh hưởng thời gian phục vụ

Ngọi = 30 - B22 = 16259974

Ngoa = 30 - HB?* = 13972305 , số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi tiếp xúc Nug = 60-c-2- Ly = 386100000

, số chu ky thay đổi ứng suất tương đương

c = 1, số lần tiếp xúcltỒng quay

n = 357,5 vòngÍphút, số vỒng quay

Ly = 18000 gid, thời gian phục vụ

my = 6, bac đường cong môi khi thử về tiếp xúc

VÌ Nggị > Ngọi => lay Nae = Noor > Kui = 1 Nggạ > Ngọa = lấy Nggy = Noo? Kinz = 1

- Ứng suất uốn cho phép [2]

, ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở của bánh răng

Sp = 1,75, Hệ số an toần khi tính về uỐn Kroc = 1, Hệ số xé: đến ảnh hưởng cài đặt tài

mp No

Ẩrụ = a = 0,467, Hệ số mối thọ xét đến ảnh hưởng chế độ tài trọng

Ngọ = 4.108, số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử uốm Npzg = 60 -c-n - H>›ạ = 386100000

, số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

c = 1, số lần tiếp xúcltỒng quay

n = 357,5 vòngÍphút, số vỒng quay

13

Ly = 18000 gid, thời gian phục vụ

mp = 6, bậc đường cong mỗi khi thử về uốn

VÌ Ni > Ngọi 2 lấy Nggị = Nhọi ® Krri = 1

Nggạ > Ngọa > lấy Nggy = Neo2 > Kriz = 1

- Ứng suất cho phép khi quá tải [2]

Ứng suất cho phép tiếp xúc khi quá tải Bánh răng dẫn

lon] = 2,8 6p, = 2,8.580 Banh rang bi dan

_ Low] = 2,8 o.n2 = 2,8.450 = 1260 MPa

Ứng suất cho phép uốn khi quá tải

dong [og] = 495,64 MPa, Ứng suất tiếp xúc cho

phép

K„ = 43 MPa!°, hệ số phụ thuộc vật liệu cặp banh rang, loai rang nghiéng [2] Wha = 0,315, hệ số chiéu rong vành khăn [2]

Kup = 1,06, hệ số phần bố không đêu rải trọng trên chiều rộng vành khăn,

tra theo trị sỐ ty„ = 0,53 - ¿„- (u + 1) = 1,002 [2] chon a, = 195 mm

4.5 _ Xác định thông số ăn khớp

- Môđun, m (mm) [2]

Min SMS Mg Mmnin = 0,01 - a, = 0,01 - 192,379 = 1,95 mn Mmax = 9,02 - a, = 0,02 - 192,379 = 3,9 mn Theo tiêu chuẩn chọn mÔđun m = 3 mn

- Chọn sơ bộ góc nghiêng răng

14

= chon Z2 = 106 rang

- Tính lại chính xác góc nghiêng răng [2]

cos B = m(Z, + 3-(21+

—s71— 105) = 0,97692 Zz) =

2a, 2-195 Théa diéu kién cos 20° = cos B < cos 8° > B = 12,33°

Z4 21

4.7 Kiểm nghiệm bền

- Kiểm nghiệm răng - bền tiếp xúc [2]

1ó

ơn = ZuZ42V b,, ue a = 481,12 MPa

Zu = 274 MPa12, hệ số kể đến cơ tính vật liệu lầm bánh rằng

= 1,73, hé s6 ké dén hinh dang bé mat ti€p xtc

B, = arctan(0,205) = 11,58°, gdc nghiéng rằng trên hình trụ co sé tan By = cos a,* tan B = 0,205

_ b,, sin B _61,4 ' SẼ" 12,330 1,39, hệ số tring kh6p doc

by = Whaty = 0,315 - 195 = 61,4 mm, chiéu rong vanh khan

Ky = KuypKyoKny = 1,201 Knyp = 1,05, hệ số kể đến sự phần bố không đều cUa tai trong trén chiéu rộng vành khan Køz„ = 1,13, hệ số kể đến sự phần bố không đều cla 1ai trong trén cdc cặp răng đồng thời không ăn khớp

vy = Oygovv ~ = 1,101 < vự„„¿ = 700

u ô„ = 0,002, hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp

18

ny = 357,5 vOng/phut, s6 vOng quay trên trục dẫn

Ứng suất tiếp xúc cho phép

[oy] = v0,5([øz? ] + lơ? ]) = v0;5~{599;092>~+- 481,82”) = 495,64MPa

H1 H2

Sai lệch độ bền tiếp xúc

- Kiểm nghiệm răng - bền uốn [2]

Kp = KrgKroKry = 1,605, hé s6 rải trọng khi tính về uốn [2]

Krg = 1,14, hé số kể đến sự phần bố không đều rải trọng

trên chiễu rộng vành khăn khi tính về uốn [2]

19

Kz„ = 1,37, hệ số kể đến sự phần bố không đều rải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn [2]

20

Ky = 1 ee 9L = 1,028 [2]

2° Tì ' Kmg- Kr,

vr = dpeor’ = 0,006: 73-5 ee ms TA] 1217.v “

dp = 0,006, hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai sỐ ăn khớp

- Kiểm nghiệm răng - trường hợp quá tải

Kiểm tra ứng suất tiếp xúc cực đại cho phép [2]

ơHmax = ơHVKạt = 481,12V1 = 481,12 < [oH]max = 1260 MPa

Kiểm tra ứng suất uốn cực đại cho phép [2]

Banh dẫn: øF1uax = oF1lVKqt = 89,92V1 = 89,92 < [øF1]max = 252 MPa

Banh bi dan: oF2max = oF2VKqt = 80,93v1 = 80,93 < [ør2]max = 236,57 MPa

Ky = 1, h€ số qua tai 4.8 Tính lực tác dụng khi ăn khớp

- Luc doc truc [2]

F„li= Fa tan 8 = 4693,2 - tan 12,33° = 1026,1N 4.9 Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền bánh răng

dẫn

Đường kính vòng đỉnh bánh bị dẫn

5.1 Thông số đầu vào

- Moment xoắn danh nghĩa cần truyền, 7 = 7; = 719117 N- mưn

- Đặc trưng tải trọng: Thùng trộn

5.2 Chọn nối trục

- Moment xoắn xính toán sử dụng cho công tác lựa chọn nối trục, 7; [2]

k = 1,5, hé s6 an toàn làm việc phụ thuộc vào loại máy công tác (băng tải)

T = 719117 N- mm, moment xoan danh nghĩa trên mục

- Tính chọn đường kính sơ bộ tại vị trí lắp nối trục [2]

Từ moment xoắn danh nghĩa cần truyền T = 719117 N.mm và đường kính

trục bị dẫn dz, ta chon được nối trục có các kính thước [2]

22

8: 160 2k8 639n6i thỏa mẫn điễu kiện bên dap

- Kiểm nghiệm bền uốn chốt [2]

[ol], = 3 MPa, Ứng suất đập của vòng cao su, lơ]; = 2 + 4 MPa

24

[ơ], = BOMPa, ứng suất cho phép của chốt, vật liệu thép 45, [ol], = 60 + 80 MPa 5.4 Tính lực tác dụng lên trục

- Lực nối trục [2]

Frm — (9,2 + 0,3) 2 = 2696,7 + 4045 N

9

T, = 1078675 N+ mm, moment xoan trUe lap nOi iruc

Dạ = 160 mm, đường kính qua tầm chốt nối trục đần hồi

Chon F,;,, = 2700 N

VI Tính toán thiết kế trục, chọn then

6.1 Thông số đầu vào

- Lực tác dụng lên trục từ bộ truyén dai, F,g = 1090,8 N

- Góc nghiêng bộ truyền dai, a = 30°

- Lực nối trục, Ƒ„„ = 2700 N

- Lực tiếp tuyến bộ truyền bánh răng, z, = 4693,2 N

- Lực hướng tâm bộ truyền bánh răng, z„ = 1789,8 N

- Lực dọc trục bộ truyền bánh răng, 7„ = 1026,1N

- Đường kính vòng lăn bánh dẫn, a„ = 64,5 mưn

- Đường kính vòng lăn bánh bị dẫn, d,2 = 325,5 mưn

6.2 Chọn vật liệu

Ag sa :A A độ giới hạn bền giới hạn chảy

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

- Sơ đồ phân tích lực tác dụng từ các bộ truyền

Fy, = Fe, = 1026,1N

- Lự tác dụng lên trục từ bộ truyền đai

F,q = 1090,8N Fra = Fig * COS a = 1090,8 - cos(30°) = 944,6 N Fzay = F;a - Sina = 1090,8 - sin(30°) = 545,4 N

- Tính sơ bộ đường kính trục từ điều kiện bền cat [2]

3 Ty

T ruc dan and, = V , d, = 0,21 ] ,=33, 33,6 mm

[r¡l = 20 MPa, ứng suất trượt cho phép cho trục 1

chon dy = 35 mm, bo, = 21 mm

3 T>

T ruc bi dan do = ¡ dẫn dạ > v 0,21 ] = 59,6 mm 59, [rz] = 17 MPa, ứng suất trượt cho phép cho trục 2

26

chon dz = 60 mm, bo2 = 31 mm

- Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và

điểm đặt tải Trị số các khoảng cách ky,

Chiều dài mayơ nửa khớp nối trên trục II [2]

„22 = (1,2 + 2,5)d¿ = 66 + 137,5 mm chon 4,22 = 75 mm

Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt tải:

Truc I

Khoảng cách từ ổ lăn bên trái đến bánh dai [2]

42 = |-4,, | = 1-(0,5 + Gaz + boi) + ks + A,)| = 65,5 mm Khoang cach ttr 6 lan bén trai dén banh rang [2]

43= 0,5: (4413 + bo1) + + kp = 56,5 mm Khoảng cách hai ổ lăn [2]

Oy = 41 = 113 Wn

27

- Xác định ngoại lực từ bộ truyền bánh răng tác

dụng lên trục Phản lực tại các gối đỡ trục

@ Fig, + Ray — Fn + Rpy = 0

Ray + Ro = —(F ay— Fa)

Xét trên mặt phẳng z0y

Phương trình cân bang moment tai diém E:

29