Đồ án môn học - Thiết kế kỹ thuật pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Công Hòa Sinh viên thực hiện : Lê Phi Hổ MSSV : K0304100 Thành phố HỒ CHÍ MINH Tháng 12 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Công Hòa Sinh viên thực hiện : Lê Phi Hổ MSSV : K0304100 Lớp : KU03BCKT Thành phố HỒ CHÍ MINH Tháng 12 năm 2006 LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống thùng trộn được sử dụng khá rộng rãi với nhiều ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và sinh hoạt hằng ngày. Môn học Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật là cơ hội cho em tiếp xúc, tìm hiểu và đi vào thiết kế một hệ thống dẫn động thực tiễn, cũng là cơ hội giúp em nắm rõ những kiến thức đã học và học thêm được rất nhiều về phương pháp làm việc khi thực hiện công việc thiết kế, đồng thời cũng từng bước sử dụng những kiến thức đã học vào thực tế. Tập thuyết minh này chỉ dừng lại ở giai đoạn thiết kế, chưa thực sự tối ưu trong việc tính toán các chi tiết máy, chưa mang tính kinh tế và công nghệ cao vì giới hạn về kiến thức của người thực hiện. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Cơ Kỹ Thuật đã cho em cơ hội được học môn học này. Xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm đã cùng thảo luận và trao đổi những thông tin hết sức quí giá. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts.VŨ CÔNG HÒA đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành công việc thiết kế này. Sinh viên Lê Phi Hổ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT Phòng 106 B4, 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, Tp. HCM Tel: (84-8-) 8 660 586 Fax: (84-8-)8 651 211 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Sinh viên thực hiện : Lê Phi Hổ MSSV: K0304100 Ngành đào tạo : Cơ Kỹ Thuật Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Công Hòa Thời gian thực hiện : Từ 11/09/2006 đến 11/12/2006 Đề số 5: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Thùng Trộn Phương án số: 3 5 4 3 2 1 T 2 T t 2 t 1 t 1 T Hình 2: Sơ đồ tải Hình 1: Sơ đồ hệ thống dẫn động 9 Hệ thống dẫn động thùng trộn (Hình 1) bao gồm: 1: Động cơ điện 3 pha không đồng bộ. 2: Bộ truyền đai thang. 3: Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh. 4: Nối trục vòng đàn hồi. 5: Thùng trộn. 9 Số liệu thiết kế: Công suất trên trục thùng trộn, ()PkW :3,5 Số vòng quay trên trục thùng trộn, (/ )nv p : 45 Thời gian phục vụ, L (năm) : 8 Quay 1 chiều làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ :Một năm làm việc 300 ngày, một ca làm việc 8 giờ. Chế độ tải : ( ,34) ; (0,7 ,30)TT 9 Nội dung: 1. Tìm hiểu hệ thống dẫn động thùng trộn. 2. Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động. 3. Tính toán thiết kế các chi tiết máy. - Tính toán các bộ truyền hở. - Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc. - Vẽ sơ đồ lực tác động lên các bộ truyền và tính các lực. - Tính toán thiết kế trục và then. - Chọn ổ lăn và nối trục. - Chọn thân máy bulông và các chi tiết phụ khác. 4. Chọn dầu bôi trơn và bảng dung sai lắp ghép. 9 Yêu cầu: 1. 01 bài thuyết minh. 2. 01 bản vẽ lắp và một bản vẽ chi tiết. 0 A 9 Tiến độ thực hiện: Tuần Nội dung thực hiện 1 Nhận đề bài, nội dung ĐAMH 2 Tìm hiểu hệ thống dẫn động thùng trộn Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động 3 – 6 Tính toán thiết kế các chi tiết máy 7 – 8 Vẽ phác thảo và hoàn thành kết cấu trên bản vẽ 9 – 12 Vẽ hoàn thiện bản vẽ lắp hộp giảm tốc 13 – 14 Vẽ 01 bản vẽ chi tiết, hoàn thành tài liệu thiết kế (thuyết minh và bản vẽ) Giáo viên hướng dẫn duyệt và ký tên. 15 Bảo vệ. Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần I Phần I TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN 1. Khái niệm: Hệ thống thùng trộn là một hệ thống chuyên dùng để trộn, đảo các nguyên vật liệu với nhau theo yêu cầu kỹ thuật và nhu cầu của con người, nhằm tạo ra các hỗn hợp nguyên vật liệu cần thiết. Ngày nay, hệ thống thùng trộn được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực, đặt biệt là trong các ngành công nghiệp xây dựng, hóa thực phẩm … 2. Kết cấu hệ thống thùng trộn: Hệ thống thùng có rất nhiều loại và đa dạng tuỳ theo mục đích sử dụng sẽ có hệ thống tương ứng, thích hợp. Nhìn chung, hệ thống được hình thành từ 3 thành phần cơ bản sau: - Động cơ: là nguồn phát động cho hệ thống. - Hộp giảm tốc: chuyển công suất từ động cơ sang thùng trộn theo các chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu thiết bị. - Thùng trộn: chứa và trộn các nguyên vật liệu cần trộn. Trong những ngành sử dụng thùng trộn với qui mô và công suất lớn, người ta thường kết hợp với băng tải và các thiết bị vận chuyển khác nhằm nâng cao năng suất làm việc, mang lại hiệu quả kinh tế cao. 3. Ứng dụng: Trong một số lĩnh vực điển hình như: - Hệ thống thùng trộn nghiền xi măng đất, đá trong công nghiệp khai khoáng. - Hệ thống thùng trộn xi măng, cát, đá tạo vữa trong ngành xây dựng. Hệ thống trộn bột, chất lỏng , chất dẻo, các nguyên phụ liệu tạo các hỗn hợp hoá chất - Hệ thống thùng trộn sử dụng trong dây chuyền sản xuất thực phẩm và thức ăn gia súc. Sử dụng thùng trộn sẽ có được nhiều ưu điểm: - Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công. - Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và thành phần của sản phẩm. - Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. 1 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần I MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HOẠ VÀ THÔNG SỐ CỦA MỘT SỐ LOẠI THÙNG TRỘN • Tổng công suất: 18,5( ) 45( )kW kW÷ • Công suất trộn: 33 25( ) 75( ) mm hh ÷ Hệ thống thùng trộn bê tông của công ty CITY NANHAI FOSHAN INCHINA JULONG CONSTRUCTION MECHINERY CO. , LTD 2 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần II Phần II XÁC ĐỊNH CÔNG XUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 1. Xác định tải trọng tương đương: Là trường hợp tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có: 2 2 22 1 1 11 1340,730 3,5 2,66 ( ) (3.10[2]) 34 30 n n i i ii td nn ii T t Pt T PP kW tt ⎛⎞ ⎜⎟ ×+ × ⎝⎠ == = = + ∑ ∑ ∑∑ 2. Xác định công suất cần thiết của động cơ: • Hiệu suất chung η của hệ thống: 42 d k ol br η ηηη η = Với: 0,96 d η = : hiệu suất bộ truyền đai. 0,98 k η = : hiệu suất khớp nối đàn hồi. 0,99 ol η = : hiệu suất một cặp ổ lăn. 0,98 br η = : hiệu suất bộ truyền bánh răng. Vậy: 42 0,96 0,98 0,99 0,98 0,87 η =×× × ≈ • Công suất cần thiết của động cơ: 2,66 3, 06 ( ) 0,87 td ct P P kW η == = 3. Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống: • Chọn tỉ số truyền sơ bộ: Theo bảng 2-2[1] ta chọn tỉ số truyền như sau: o Đai thang: 3 d u = o Hộp giảm tốc hai cấp: 11 h u = Nên tỉ số truỵền sơ bộ của hệ thống là: 311 33 sb u = ×= Vận tốc sơ bộ của động cơ là: 33 45 1485 ( / ) sb sb Vun vp = =×= • Chọn động cơ: Ta có: nên chọn động cơ không đồng bộ 3 pha mang số hiệu A02-41-4 (bảng 2P[1]), có các thông số kỹ thuật sau: 3,06 ( ) & 1485 ( / ) ct sb PkWVv==p W o Công suất: 4,0 ( )Pk = o Vận tốc: 1450 ( / )Vvp = • Phân phối lại tỉ số truyền cho hệ thống: Tỉ số truyền thực 1450 32,22 45 V u n == = 3 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần II Ta tiến hành chia tỉ số truyền theo các chỉ tiêu: dễ bôi trơn, thuận lợi cho việc ngâm bánh răng trong dầu và trọng lượng nhỏ nhất… Chọn tỉ số truyền đai: 3 d u = Khi đó tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: 32,22 10,74 3 h u == Tiếp tục chọn tỉ số truyền qua bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( ) và cấp chậm ( ) với điều kiện: n u c u & (1,2 1,4) hnc nc uuu uu = ×= . Chọn: 2,77 3,88 c n u u = = 4. Xác định công suất trên các trục: • Trục I: 1 40,960,99 3,8( ) dol PP kW η η ==××≈ • Trục II: 22 2 40,960,99 0,98 3,69( ) dolbr PP kW ηηη ==×××≈ • Trục III: 32 3 2 3 4 0,96 0,99 0,98 3,58 ( ) dolbr PP kW ηηη ==×××≈ 5. Tính số vòng quay của mỗi trục: • Trục I: 1 1485 495 ( / ) 3 dc d n nv u == = p • TrụcII: 1 2 495 128 ( / ) 3,88 n n nv u == = p • Trục III: 2 3 127,6 46 ( / ) 2,77 c n nv u == = p 6. Tính moment xoắn trên trục và động cơ: Theo công thức sau: 6 9,55 10 (3.4[2]) P T n × = Với: : công suất (kW) P : số vòng quay (vòng/phút) n • Moment xoắn trên trục động cơ: 6 6 9,55 10 9,55 10 4 25734 ( ) 1485 dc dc dc P TN n ×× ×× ===mm • Moment xoắn trên trục I: 66 1 1 1 9,55 10 9,55 10 3,8 72927 ( ) 495 P TN n ×× ×× == =mm • Moment xoắn trên trục II: 66 2 2 2 9,55 10 9,55 10 3,69 274675 ( ) 128 P TN n ×× ×× == =mm 4 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần II • Moment xoắn trên trục III: 6 6 3 3 3 9,55 10 9,55 10 3,58 739087 ( ) 46 P TN n ×× ×× == =mm Bảng tổng hợp kết quả các thông số cho hộp giảm tốc và bộ truyền đai Thông số Động cơ Trục I Trục II Trục III Công suất (kW) 4 3,8 3,69 3,58 Tỉ số truyền 3 3,88 2,77 Số vòng quay (vòng/phút) 1485 485 128 46 Moment xoắn (Nmm) 25734 72927 274675 739087 Trục I Trục II Trục III 5 [...]... vòng: P = 15 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần V Phần V THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN Chọn vật liệu cho trục: chọn vật liệu làm trục là thép 45, CT6 Theo bảng số liệu 7-1 [1] ta có: - [σ ] = 70 ( N / m 2 ) - σ b ≥ 600 ( N / mm 2 ) - σ −1 ≥ 260 ( N / mm 2 ) - [τ ] = 35 (MPa) : ứng suất xoắn cho phép (trang 115 [1]) I Thiết kế trục: Tính sơ bộ đường kính của các trục (7.1[1]): Mx 72927 =3 ≈ 22 (mm) - Trục I: d... 3,5 = 132 (mm) Các kích thước phụ khác liên quan theo tiêu chuẩn, tra bảng 1 0-3 [1] 8 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần IV Phần IV THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu nào đặt biệt nên ta chọn vật liệu cho các cặp bánh răng là giống nhau Dựa vào bảng 3-6 [1] và 3-8 [1] ta có bảng sau: Thông số Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn Tên thép Giới hạn bền kéo Thép 45 (thường hóa) σ b = 600 ( Nmm... toán: - l = 70 ( mm) - e = 55 ( mm) - c = 75 ( mm) o Các lực tác dụng: - Lực căng đai: Rd = 456 ( N ) - Lực vòng: P= - 2 × 9,55 × 106 × 3, 78 P = 2523 ( N ) ⇒ P1 = P 2 = = 1261,5 ( N ) 1 1 59 × 485 2 Lực hướng tâm: 2523 × tg 20o P Pr = = 931 ( N ) ⇒ Pr11 = Pr2 = r = 465,5 ( N ) 1 o cos 9, 6 2 - Lực dọc trục: Pa = 2523 × tg 9, 6o = 427 ( N ) ⇒ Pa11 = Pa2 = 1 Pa = 213,5 ( N ) 2 17 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật. .. dài trục dùng cho tính toán (theo sơ đồ vẽ phác): - a = 130 ( mm) - b = 130 ( mm) - d = 90 ( mm) o Các lực tác dụng: - 2M x 2 × 9,55 × 106 × 3,58 = = 4920 ( N ) 114 × 125 d Lực hướng tâm: Pr = P × tgα = 4920 × tg 20o = 1790 ( N ) Lực vòng: P = P z x y M A B 130 C Pr D 130 90 Mx ( Nmm) 116350 319800 My ( Nmm) 759465 Mz ( Nmm) Sơ đồ phân tích lực trục III 21 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần V o Tính moment... 485 v= - 60 × 1000(i + 1) = 60 × 1000 × (3,88 + 1) = 1,5 (m / s ) (3.17[1]) Với vận tốc này ta chọn cấp chính xác bánh răng là: 9 (bảng 3-1 1[1]) 10 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần IV 7 Tính chính xác hệ số tải trọng K Chiều rộng bánh răng b = ψ A A = 0, 4 ×144 = 57, 6 (mm) chọn b = 60 ( mm) Đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ: d1 = 2 A 2 × 144 = = 59 (mm) i + 1 3,88 + 1 b 60 = ≈ 1 , tra bảng 3-1 2[1]... sin ⎜ ⎟ = 456 ( N ) ⎝ 2⎠ 15 Thiết kế bánh đai: Do vận tốc làm việc v = 9, 7 ( m / s ) (nhỏ hơn 25m/s) nên ta chọn bánh đai đúc bằng gang CH1 2-2 8 Các kích thước được chọn bằng cách tra bảng 1 0-3 [1]: - Chiều rộng bánh đai: B = ( Z − 1)t + S = 16 + 2 × 10 = 36 ( mm) - Đường kính ngoài cùng của bánh đai dẫn: Dn1 = D1 + 2ho = 360 + 2 × 3,5 = 367 (mm) - Đường kính ngoài cùng của bánh đai bị dẫn: Dn 2 = D2... trơn bộ truyền bánh răng: do vận tốc nhỏ nên ta chọn phương pháp ngâm bánh răng trong hộp dầu, mức dầu thấp nhất phải ngập chân răng của bánh răng dẫn trục I, như vậy sẽ có hao phí năng lượng do lực cản của dầu, tuy nhiên do vận tốc bánh răng trong hộp nhỏ (v = 0,785m/s) nên hao phí không đáng kể 29 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần VII Theo bảng 10.17[1] chọn độ nhớt của dầu bôi trơn bánh răng là 116 centistốc... do lắp căng, chọn áp suất là 30 ( Nmm 2 ) , tra bảng 7-8 [1] ta có: kσ εσ = 2,5 ⇒ ⎛k ⎞ = 1 + 0,6 ⎜ σ − 1⎟ = 1,9 ετ ⎝ εσ ⎠ kτ 23 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần V Bảng tổng hợp kết quả: Thông số Trục I Trục II Trục III Mặt cắt nguy hiểm M x (Nmm) M u (Nmm) W (bảng 7.3b[1]) Wo (bảng 7.3b[1]) C-C 72927 98976 2320 4970 40 C-C 274675 413474 7800 16740 48 B-B 759465 340308 18760 40000 16 7,3 8,2 9,5 2,7 10 2,6... ÷ 1, 6 ) σ −1k N σ ]u = o n ≈ (3.5[1]) [ nKσ nKσ 13 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần IV 1,5 × 258 ×1 = 143,3 ( N / mm 2 ) 1,5 × 1,8 1,5 × 215 × 1 = = 119, 4 ( N / mm 2 ) 1,5 ×1,8 Bánh nhỏ: [σ ]u1 = Bánh lớn: [σ ]u 2 3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = Ktt K d = 1,3 (3.19[1]) 4 Chọn sơ bộ hệ số chiều rộng bánh răng: ψ A = b = 0, 4 A Với: b :chiều rộng bánh răng A : khoảng cách trục 5 Tính sơ bộ khoảng cách... N / mm2 ) 11 Đồ án Thiết Kế Kỹ Thuật Phần IV Bánh lớn: σ u 2 = σ u1 y1 25 × 0, 451 = = 21,53 ( N / mm 2 ) Thỏa mãn điều kiện y2 0,517 σ u 2 < [σ ]u 2 = 119, 4 ( N / mm2 ) 10 Kiểm tra độ bền khi quá tải đột ngột: Ứng suất tiếp xúc cho phép (3.34[1]): Bánh nhỏ: [σ ]txqt1 = 2,5 × 520 = 1300 ( N / mm 2 ) Bánh lớn: [σ ]txqt 2 = 2,5 × 442 = 1105 ( N / mm 2 ) Ứng suất uốn cho phép (3.46[1]): Bánh nhỏ: [σ . Quận 10, Tp. HCM Tel: (8 4-8 -) 8 660 586 Fax: (8 4-8 -) 8 651 211 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Sinh viên thực hiện : Lê Phi Hổ MSSV: K0304100 Ngành đào tạo : Cơ Kỹ Thuật Giáo viên hướng dẫn. Thành phố HỒ CHÍ MINH Tháng 12 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Giáo viên. toán thiết kế các chi tiết máy. - Tính toán các bộ truyền hở. - Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc. - Vẽ sơ đồ lực tác động lên các bộ truyền và tính các lực. - Tính toán thiết kế