Tiểu luận thiết kế kỹ thuật cơ khí Đề tài tính toán hệ dẫn Động xích tải

6 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỂN TRONG CỦA HỘP GIẢM TỐC.... Các thông số cơ bản của bộ truyền..... HCM Khoa Cơ khí Chế tạo máy Bộ môn Thiết kế máy TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

- -KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

TIỂU LUẬN THIẾT KẾ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

GVHD: Văn Hữu Thịnh SVTH: Lê Bá Hóa MSSV: 2100002727

TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 12 năm 2024

MỤC LỤC

ĐỀ 1&2 TL-PHẦN 1 3

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: 3

CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN & PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4

1 Chọn động cơ điện: 4

2.Phân phối tỉ số truyền: 5

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HỘP GIẢM TỐC 6

Các thông số đầu vào 6

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỂN TRONG CỦA HỘP GIẢM TỐC 11

1.Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức (7.1) 11

2 Xác định ứng suất cho phép 11

3 Tính thiết kế 12

4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 13

5 Kiểm nghiệm độ bền uốn 13

6 Các thông số cơ bản của bộ truyền 14

ĐỀ 1&2 TL-PHẦN 1

Trường ĐHSPKT TP HCM

Khoa Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn Thiết kế máy

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ- CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI HK: II, Năm học: 2019-2020

Giảng viên môn học: PGS.TS Văn Hữu Thịnh

Hình 1: hệ dẫn động xích tải

1 Đông cơ điện

2 Nối trục đàn hồi

3 Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng nghiêng

4 Bộ truyền xích

5 Xích tải

Hình 2: Sơ đồ tải trọng

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên xích tải F (N): 5000 N

2 Vận tốc vòng của xích tải V(m/s): 1,2m/s

3 Số răng của xích tải Z (răng): 9

4 Bước xích của xích tải p (mm): 110mm

5 Số năm làm việc a(năm): 6 năm

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

ngày/năm

7 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 145 (độ)

8. Sơ đồ tải trọng như hình 2

CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN & PHÂN PHỐI

TỈ SỐ TRUYỀN

Các bước tính toán:

1 Chọn động cơ điện:

Công suất trên trục công tác: P 2Fv

1000



Công suất tính: = P = 6 (tải trọng tĩnh)

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

t

ct

P

P 



Trong đó

: Hiệu suất bộ truyền ổ lăn

Tra bảng 2.1 ta được = 0,96 (bộ truyền bánh răng côn); =

1; = 0,99 (hiệu suất của 1 cặp ổ lăn); = 0,93(bộ truyền xích)

Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

Tốc độ quay của trục công tác:

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích (đề 1) và hộp giảm tốc 1

cấp bánh răng nón răng thẳng, theo bảng 2.2 ta sơ bộ chọn

h

u u 2,5 ; u u 4 Tỉ số truyền chung sơ bộ:

Hoặc

đ

u u u 10

u u u 10

n 72,72.10=727,2(v/ph) Chọn động cơ điện phải thỏa mãn điều kiện (2.1) và (2.2):

1,0

0.86

Tra phụ lục P1.2, chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc 50 Hz loại 3K132M4

; cókd dd

T 2

2.Phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền chung:

đc

n

u

n

Đối với đề 1:Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền xích:

Chọn trước = 3

Tính tỉ số truyền bộ truyền bánh trụ răng nghiêng của hộp giảm tốc

3,33

Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền

10

thỏa điều kiện về sai số cho phép

Công suất trên trục

6,51(kw)

Công suất trên động cơ

6,77(kw)

Công suất trên trục động cơ

727(vòng/ phút)

(vòng/ phút) (vòng/ phút)

Momentxoan : =

88143,74(Nmm)

= =284793,86(Nmm)

= =788170,56(Nmm)

Bảng hệ thống số liệu (Đề có bộ truyền xích)

Trục

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

NGOÀI CỦA HỘP GIẢM TỐC

Các thông số đầu vào

 Công suất P2= 6,51 (kW)

 Số vòng quay n2= 218,3 (Vg/ph)

 Tỉ số truyền u = 3

 Momen xoắn T1= 88143,74 (Nmm)

 Momen xoắn T2= 284793,86(Nmm)

 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 145(độ)

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

300 ngày/năm

1.Chọn loại xích

- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, nên sử dụng xích con lăn

2 Xác định thông số của xích và bộ truyền:

Ta có: ux= 3

- Theo bảng 5.4 (sách Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động

cơ khí tập 1, trang 80), ta chọn số răng đĩa xích dẫn Z1= 25

Số răng của đĩa xích bị dẫn Z2= ux.Z1= 3.25 = 75 < Zmax= 120

Tỉ số truyền thực: ut= = = 3

Sai lệch tỉ số truyền: .100% = .100% = 0% < 2%

Sai số nhỏ hơn sai số truyền cho phép

3 Xác định bước xích p

Công suất tính toán: Pt= P.k.kz.kn

Với Z1= 25, hệ số răng kz= = = 1

Hệ số vòng quay kn= = = 3,33

P = P2= 6,51 (kW)

Theo bảng 4.6 tra được

 ko= 1 (Đường nối tâm đĩa xích so với phương nằm ngang

60 )o

 ka= 1 (Chọn khoảng cách trục a = 40p)

 kđc= 1 (Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)

 k = 1,25 (Bộ truyền làm việc 2 ca)

 kđ= 1 (Tải trọng tĩnh)

 kbt= 1,3 (Môi trường làm việc có bụi)

k = ka.k k k k ko đc c đ bt= 1.1.1.1,25.1.1,3 = 1,62

Pt= 3,12.1,62.1.2,44 = 12,33 (kW)

Với n01= 727 (Vg/ph) chọn sơ bộ bộ truyền xích có 1 dãy bước xích p = 31,75 mm

p = 25,4 mm < pmax= 50,8

Tuy nhiên với p = 25,4 mm đường kính đĩa xích bị dẫn lớn

d = = = 509,57 mm > 500 mm

Trong điều kiện này ta nên chọn p có trị số nhỏ hơn và tăng

số đĩa xích bằng cách áp dụng công thức

< => kd> = 2,5 Chọn 3 dãy xích có bước xích p = 19,05 mm

4 Khoảng cách trục

a = (30 : 50)p = (30 : 50 ).19,05 = 11.43 mm

theo công thức (4.13) số mắt xích

= 106,1

Lấy số mắt xích chẵn x = 106 (mắt xích)

Tính lại khoảng cách trục a theo công thức (4.14)

a = 0,25.19,05.106 – 0,5.(63 + 25) +

= 817

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng

5 Kiểm nghiệm số lần va đập i của bản lề xích trong một giây

Tra bảng bảng 5.9 với loại xích ống con lăn, bước xích p = 19,05 mm ⇒ Số lần va đập cho phép của xích: [i] = 35 Theo (5.14) i = = = 3,43 < [i] = 35

6 Tính toán kiểm nghiệm xích về độ bền

Theo (5.15) S =

Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q = 31,8 kW, khối lượng 1m xích q = 1,9 kg, kđ= 1

Lực vòng Ft= = = 282,06 (N)

Fv= q.v2= 1,9.5,772= 63,25 (N)

Kđ= 1 (Tải trọng tĩnh)

kf= 4 (Góc nghiêng so với phương ngang < 40 )o

Fo= 9,81.k q.a = 9,81.4.1,9.0,788 = 58,8 (N)f

Hệ số an toàn S = = 25,24

Theo bảng 5.10 với n1= 200 (Vg/ph), p = 19,05 > [S] = 8,2 Vậy S = 25,24 > [S] = 8,2: bộ truyền xích đảm bảo độ bền

7 Các thông số đĩa xích

Đường kính vòng chia đĩa xích theo công thức (5.17)

d1= p/sin( = 19,05/sin( /25) = 152 (mm)

d2= p/sin( = 19,05/sin( /63) = 382,2 (mm)

Lấy số chẵn => d2= 382 (mm)

Đường kính vòng đỉnh răng

da1= p.[0,5 + cotg( /z1)] = 19,05.[0,5 + cotg( /25) = 161,51 (mm)

da2= p.[0,5 + cotg( /z2)] = 19,05.[0,5 + cotg( /63) = 521,63 (mm)

Đường kính vòng chân răng

Bán kính đáy r = 0,5025.d1+ 0,05 = 6,03 mm, d1= 11,91 mm (Bảng 5.2)

df1= d1– 2r = 152 – 6,03 = 145,9

df2= d2– 2r = 382 – 6,03 = 375,97

8 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18

Trong đó:

lực va đập trên 1 dãy xích

= 13.10-7.n p2 3

= 13.10-7.218,3.19,053= 1,94N

Ft= 1200 N

E = 2,1 × 105(MPa): Mođun đàn hồi

Kr= 0,42: Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích (z1=25)

Kd= 3: bộ truyền có 3 dãy xích

A = 265 mm2(3 dãy xích) bảng 5.12

Tra bảng 5.11 chọn vật liệu đĩa xích thép 45, tôi cải thiện có [ ] = 500 MPa > = 144,06 MPa đảm bảo được độ bền

tiếp xúc

9 Xác định lực tác dụng lên trục

Theo công thức ta có Fr= kx.Ft= 1,15.282,06 = 324,36 Trong đó với bộ truyền nghiêng 1 góc 30 độ: k = 1,15

10 Các thông số bộ truyền xích

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỂN TRONG CỦA HỘP GIẢM TỐC

1.Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức (7.1)

Vs= 4,5.10-5.n1

= 4,5.10-5.1420

= 4,2 (m/s)

-Theo bảng 7.1 với Vs< 5 m/s chọn vật liệu bánh vít là ƂpA Ж 9-4, vật liệu trục vít bánh vít là đúc bằng khuôn kim loại hoặc đúc li tâm có σb= 500MPa,

σch= 200 MPa và vật liệu trục vít là C45 tôi bề mặt có độ cứng HRC = 45-50

2 Xác định ứng suất cho phép

[σH] = 133,2 MPa

- Bộ truyền làm việc một chiều (7.7)

[σFO] = 0,25.σb+ 0,08.σch= 0,25.500 + 0,08.200 = 141 MPa

- Hệ số tuổi thọ tính theo (7.9)

-Với N tính theo công thức:

NFE= 60.c.n.Lh= 60.6.1420.18000 = 920,16.

Với Lh= 5.300.2.6 = 18000 giờ, c = 6 (số lần ăn khớp của bánh răng)

- Ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức (7.6)

[σF] = [σFO].KFL= 141.0,6 = 84,6 MPa

- Bánh vít bằng đồng thanh không thiếc nên theo (7.14)

[σH]max = 2.σch= 2.200 = 400 MPa

[σF]max = 0,8.σch= 0,8.200 = 160 MPa

3 Tính thiết kế

- Xác định khoảng cách trục aw; chọn sơ bộ KH= 1,2

Với u = 19, chọn z1= 2, do đó z2= u.z = 19.2 = 381

Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm

q = 0,3.z2= 0,3.38 = 11,4 Theo bảng 7.3 chọn q = 12,5

T2= 284793,86 Nmm

Theo công thức (7.16)

aw= (z2+ q)

= (38 + 12,5)

= 158,36 mm

Chọn aw= 160 (7.17)

Tính môđun m = = = 6,33 mm

Theo bảng 7.3 chọn môđun theo tiêu chuẩn m = 8 mm

Do đó tính lại khoảng cách trục:

- Lấy aw= 202, tính hệ số dịch chỉnh theo (7.18)

x = – 0,5.(q + z2)

=

= 0 mm

4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

kt= 0,45

KH= 1 + (1-kt) = 1 + (1-0,45) = 1,01

- Với z1= 2; q = 12,5; = 125 tra bảng 7.5

Theo (7.21): γw =arctg( = arctg( = 9,09

Trong đó dw1 được xác định theo (7.21a)

dw1= (q + 2.x).m = (12,5 + 2.0).8 = 100 mm

Theo công thức (7.20)

- Với vs = 7,52 10, tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác 7, với cấp chính xác 7 và

vs= 7,5, tra bảng 7.7 ta được KHV= 1,1

5 Kiểm nghiệm độ bền uốn

- Chiều rộng bánh vít tra bảng (7.9), khi z1= 2, b2 0,75da1

da1= m.(q + 2) = 8.(12,5 + 2) = 116 mm

Do đó, b2 0,75da1= 116.0,75 = 87 mm chọn b2= 90 mm

Tra bảng 7.8 ta có YF= 1,55

KF= KH= KH.KHV= 1,01.1,1 = 1,21

d2= m.z2= 8.38 = 304 mm

Theo công thức (7.26)

Điều kiện bền uốn thỏa mãn:

b1 (11 + 0,06.z2).m = (11 + 0,06.38).8 = 106,24 mm, chọn b1= 110 mm

6 Các thông số cơ bản của bộ truyền

Chiều dài phần cắt ren tren

trục vít

Đường kính ngoài bánh vít daM2 332 mm Đường kính vòng đỉnh TV và

bánh vít

da1; da2 116; 320 mm Đường kính vòng chia TV và

bánh vít

d1; d2 100; 304 mm Đường kính vòng chân TV và

Với:

daM2= da2+ 1,5.m = 320 + 1,5.8 = 332 mm

d1= q.m = 12,5.8 = 100 mm

d2= m.z2= 8.38 = 304 mm

da1= m.(q + 2) = 8.(12,5 + 2) = 116 mm

da2= m.(z + 2 + 2.x) = 8.(38 + 2 + 2.0) = 320 mm2

df1= m.(q – 2,4) = 8.(12,5 – 2,4) = 80,8 mm

df2= m.(z – 2,4 + 2.x) = 8.(38 – 2,4 + 2.0) = 248,8 mm2