Đồ án - Thiết kế tời đổi chiều P1 doc

LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều thế kỷ qua, từ thời lạc hậu cho đến hiện đại sự vận chuyển, xếp dỡ là một công việc không thể thiếu và quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất nhằm giảm nhẹ sức lao động nặng nhọc, tăng năng suất lao động và an tòan. Qua quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có nhiều thiết bị nâng chuyể n. Các thiết bị này được chia làm hai nhóm chính: máy trục chủ yếu phục vụ vận chuyển các vật nặng thể khối; máy chuyển liên tục chủ yếu phục vụ các quá trình vận chuyển vật liệu vụn rời liên tục theo một tuyến không gian xác định. Các lãnh vực sản xuất hiện nay có nhu cầu ngày một tăng về các máy móc, thiết bị nâng chuyển, nhu cầu đó cần được đáp ứng với nh ững thiếât bị nâng gọn nhẹ dễ sử dụng và đáp ứng được tính bền, tính kinh tế phù hợp với không gian làm việc và điều kiện làm việc cho phép. Trong quá trình thực hiện đồ án môn học Truyền Động Cơ Khí, Nhóm chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế một cơ cấu nâng Nhằm cũng cố lại những kiến thức đã học như: Cơ Học Máy, Chi Tiết Máy, Nguyên Lý Máy Cũ ng như đáp ứng được nhu cầu trên. PHẦN I NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT * Nhiệm vụ: Thiết kế một máy nâng tải trọng nâng hai tấn. * Mục đích thiết kế: Máy nâng được thiết kế có tải trọng nâng 2000kg , phục vụ công việc nâng các vật thể khối lượng nhỏ lên các nhà cao tầng đang xây dựng, tãi trọng nâng gồm: vât liệu ở các công trường xây dựng, các công việc xếp dỡ ngồi trời, nhằm giảm nhẹ sức lao động của công nhân. * Yêu cầu thiết kế: +máy nâng có kích thướt nhỏ gọn ,phù hợp không gian làm việc + Đảm bảo sức bền . + Vận hành an tồn dể sử dụng , sữa chữa , bảo trì lắp ráp … + Thiết kế có tính kinh tế, phù hợp với điều kiện sản xuất hiện có *Đặc tính kỹ thuật: Đề tài yêu cầu thiết kế máy nâng (Tời đổi chiều), nâng tải trọng có khối lượng là 2000 kg, không có yêu cầu đặt biệt nào về số liệu kỷ thuật. Trong đồ án này , qua tham khảo nhiều tài liệu về máy nâng chuyển và các tài liệu liên quan khác. Nhóm thực hiện đồ án nhất trí chọn thiết kế có các chỉ tiêu kỹ thuật sau: Tải trọng nâng2000 kg Chiều cao nâng 12 m. Vận tốc nâng 12.5(m/phút) . PHẦN II BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Nhiệmvụ Phụ ïtrách Tuần Côngviệc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Chọn đồ án Nhóm X Phân tích đồ án nhóm X Phân tích thiết kế Nhóm X Vạch kế hoạch Nhóm X Phân công nhiệm vụ Vương X Thamkhảo tài liệu Nhóm X Nêu ý tưởng Nhóm X Chọn phươngán Nhóm X Báo cáo giữa kỳ Nhóm X Tính tốn Nhóm X X X Bản vẽ lắp Tú X Bản vẽ chi tiết Nhóm X Viết thuyết minh Vương Giang X X X PHẦN III PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN Máy nâng có thể phân loại như sau: - Phân loại theo nguồn dẫn động:Dẫn động bằng động cơ điện và dẫn động bằng thuỷ lực - Phân loại theo cơ cấu: Cơ cấu truyền động bằng đai ,cơ cấu truyền động bằng xích. *Vai trò, chức năng các bộ phận của cơ cấu: Tời nâng gồm có : Động cơ điện, hộp giảm tốc, tang, cáp nâng, khớp nối ,phanh Động cơ điện: có hai loại, đó là: động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều. Động cơ điện xoay chiều được sử dung rộng rải trong công nghiệp ,với sức bền làm việc cao, mô men khởi động lớn. Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều: là loại động cơ điện có khả năng điều chỉnh t ốc độ trong phạm vi rộng, khi làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, giá thành cao, khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp. Trên những ưu khuyết điểm của hai lọai động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi t ốc độ không bằng động cơ điện một chiều nhưng với tính thông dụng, bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của lọai động cơ này vẫn chấp nhận được. Vậy ta chọn động cơ xoay chiều. Hộp giảm tốc: Có ba loại, đó là: bộ truyền bánh răng trụ,bộ truyền bánh răng nón và bộ truyền bánh vít - trục vít Bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng để truyền mô men từ các trục song song với nhau, trong đó hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp được sử dụng nhiều nhất, chúng được bố trí theo các sơ đồ sau: + sơ đồ khai triển: loại này đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều tãi trọng trên chiều dài răng +Sơ đồ phân đôi:công suất được phân đôi ở cấp nhanh hoặc cấp chậm. Với kết cấu này, cấp chậm chịu tãi lớn hơn, nên có thể chế tạo với vành r ăng khá lớn, nhờ vị trí bánh răng đối xứng với các ổ có thể khắp phục được sự phân bố không đều tãi trọng +Sơ đồ đồng trục: loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giãm tốc và nhiều khi giúp cho việc bố trí cơ câùu gọn hơn Bộ truyền bánh răng nón được dùng để truyenà mô men và chuyễn động giữa các trục giao nhau, nhưng chế tạo bánh răng khá phức tạp Bộ tuyền bánh vít - trục vít dùng để truyền mô men xoắn và chuyễn động giữa các trục chéo nhau, nhưng chế tạo ren trục vít khá phức tạp Vậy ta chọn hộp giãm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triễn , để phù hợp với cơ cấu làm việc và giảm vật liệu chế tạo. Tang: Gồm có hai lo ại, đó là: tang đơn và tang kép + Tang đơn: quấn được nhiều lớp cáp nhưng lúc làm việc tải trọng sẽ bị lắc + Tang kép: quấn được một lớp cáp nhưng khi làm việc tãi trọng sẽ không bị lắc, nâng hạ theo đường thẳng Vậy ta chọn tang kép được chế tạo bằng gang xám GX 15-32 Cáp nâng: lựa chọn dựa trên hệ số an tòan cho phép, và tuổi thọ của dây cáp. Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với t ải trọng nâng, chịu lực căng dây lớn. Có hai lọai cáp có thể sử dụng: cáp bện xuôi và cáp bện chéo. Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu , ta chọn lọai cáp bện xuôi vì có tính bền trong quá trình làm việc hơn là cáp bện chéo, đồng thời trong cơ cấu nâng thì một đầu cáp được giữ cố định nên cáp không bị xoắn hay tở. Khớp nối: Co ù nhiều loại, ở đây ta chọn khớp nối trục vòng đàn để nối giữa truc vào của hộp giảm tốc và trục ra của động cơ, có ưu điễm hơn các loại khác là chịu được sự rung, do số vòng quay khá lớn và chọn khớp nối xích con lăn để nối giữa trục ra của hộp giảm tốc với trục của tang, vì có tính kinh tế hơn các loại khớp khác và để truyền mô men xoắ n lớn hơn Phanh: Có nhiều loại, ở đây ta chọn phanh áp má điện từ thường đóng, vì loại này được đấu chung dây cùng với nguồn điện của động cơ. Từ sự phân tích nêu trên ta có các phương án sau: * Các phương án: + phương án I: Sơ đồ động: Chú thích: 6 5 3 4 8 9 1 2 1. Khớp nối vòng đàn hồi 2. Phanh điện từ 3. B ánh răngtru răng thẳngïI 4. Bánhrăngtrụ răng thẳngII: 5. Bánh răng trụrăng thẳngIII 6. Bánh răng trụ răng thẳngVI 7. Khớp nối xích con lăn 8. Tang 9. Động cơ điện +Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc, nhờ sự ăn khớp của các bánh răng trụ răng thẳng mà công suất được truyền qua khớp nối xích con lăn làm tangï quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. +Ưu điễm: Chế tạo bánh răng dễ dàng, dễ lắp ráp, sữa chữa, và bảo hành. +Nhược điễm: chế tạo trục phải có độ cứng tốt, không đảm bão chịu sự phân bố không đều của tãi trọng. + phương án II: Sơ đồ động: Chú thích: 3 6 5 4 1 2 1 Tang 2: Trục vít 3:Bánh vít 4:Khớp nối vòng đàn hồi 5:Phanh điện từ 6:Động cơ 7:Khớp nối xích con lăn +Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc trục vít - bánh vít nhờ sự ăn khớp của bánh vít và trục vít truyền đến khớp nối xích con lăn làm tangï quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. +Ưu điễm: Truyền được công suất với tỉ số truyền lớn, tự hãm cũng tốt +Nhược điễm: Chế tạo trục vít rất khó khăn, ren làm trục cần có độ cứng tốt + phương án III: Sơ đồ động: Chú thích: 1 2 3 4 8 9 1:Động cơ điện 2:Phanh điện từ 3:Khớp nối vòng đàn hồi 4:Bánh răng côn I 5:Bánh răng côn II 6:Bánh răng côn III 7:Bánh răng côn IIII 8: Khớp nối xích con lăn 9: tang +Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc Bánh răng côn nhờ sự ăn khớp của các bánh răng côn truyền mô men đến khớp nối xích con lăn làm tangï quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. + Ưu điễm: Cơ cấc gọn gàng, đãm bão gọn nhẹ cơ cấu + Nhược điễm: Chế tạo bánh răng khó khăn, lắp ráp đòi hỏi phải chính xác * Với ba phương án và sự phân tích vừa nêu trên, ta chọn phương án thứ nhất là phù hợp với yêu cầu được đặt ra và phù hợp với điều kiện kinh tế Vậy ta chọn phương án I. Số liệu ban đầu : Tải trọng: Q O =2000kg =20000 (N). Bộ phận mang: Q m = 500kg = 5000(N.) Chiều cao nâng: H = 12( m). Vận tốc nâng: v n = 12.5 (m/phut) Chế độ làm việc trung bình. PHẦN IV CHỌN TANG, KHỚP NỐI, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I.Chọn tang, khớp nối, động cơ điện: 1) Hiệu suất của palăng η p = max S S o = max Sam Q Với Q 0 = Q +Q m m=2 :số nhánh dây quấn lên tang Q 0 : tải trọng nâng Q 0 = 25000 N. λ : hiệu suất ròng rọc: λ = 0,98 (với điều kiện ròng rọc đặt trên ổlăn bôi trơn tốt). a =2: Bội suất palăng. t = 0 : Số ròng rọc đổi hướng. Với : S max = ta m Q λλ λ )1( )1( − − =6313 (N). ⇒ η p = = 0,99 2) Cáp nâng : Kích thước cáp được chọn dựa vào lực kéo đứt (S đ ) S đ = S max . K =6313*5.5 = 34721 (N) Với : K =5 : hệ số an tồn bền. Lực căng lớn nhất trong dây cáp: S max Ta chọn cáp K - P6x19 =114 (ΓOCT 2688 – 69) có giới hạn bền các sợi thép là σ b = 1600 N/mmm 2 . 3) Tang : + Đường kính tang: D t ≥ d c (e-1) = 8 (25-1 )=192 (mm) D t : đường kính tang đến đáy rãnh cắt (mm). D c : đường kính dây cáp quấn lên tang (mm). e: hệ số thực nghiệm . ⇒ D t =D r =250 mm + Chiều dài tang Chiều dài: chiều dài tồn bộ tang được xác định theo công thức L ’ =L'o +2L 1 +2L 2 +L 3 Với: L 1 : chiều dài thanh tang L 2 : chiều dài phần chừa ra để quấn cáp L2 L2 L1 L1 L'o L'o L3 Hình biểu diễn L 3 : Chiều dài phần phân cách giữa hai bên. + Chiều dài một nhánh cáp quấn lên tang l = H.a = 12*2 =24 (m) H = 12, chiều cao nâng danh nghĩa a =2, bội suất palăng + Số vòng cáp quấn lên một nhánh: Z = )( c d t D l + π + Z o = 29.6 (vòng) Với Z o =2, Số vòng cáp dự trữ không làm việc. + Lo’ = 2* Z*t = 520 (mm). Với: t ≥ 1.1, ta có d c = 1.1*8. =8.8 (mm) ⇒ Lo’= 2*29.6*8.8=520(mm) + L 2 =73.6 (mm) + 2L 1 =3*t 3*8.8 =26.4(mm) [...]... răng + Yε = 1 = (1/1.66) = 0.6 εα + YF1,YF2 : hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 + ZV1 = Z1 = 17 ; ZV2 = Z2 = 114 và hệ số dịch chỉnh x Tra bảng (6.18 )-[ 1] ⇒ YF1 = 4.22 và YF2 = 2 Y β =1 bánh răng thẳng Yr =1 bánh răng phay + KF = K F β xK Fα xKFV ψ bd =0.72 Tra bảng( 6.7 )-[ 1], Sơ đồ 5 ⇒ kF B = 1.41 Tra bảng(6.15 )-[ 1], δF= 0.016 Tra bảng(6.16 )-[ 1] , go =56 aw 196.5 ⇒ γ F = δ F xg 0 xvx = 0,016.56.2.56 =12... =0.56=0,602 εα Zv 1=Z1=32 và Zv 2=Z2=149 ( Hệ số dịch chỉnh x=0 ) ⇒ YF 1 =3.8 ⇒ YF 2 =3.6 ⇒ Y β =1 ( bánh răng thẳng ) KF = KF β KH α KHV + Mà KF β =1.16 ( với ψ bd =0,7 tra bảng 96.7 )-[ 1], sơ đồ 3) + Và KH α =1.37 (bánh răng thẳng ) Theo bảng ( 6- 15 )-[ 1] ⇒ δ F = 0,016 (tra bảng 96.15 )-[ 1]) g0 = 3 ( tra bảng( 6.16 )-[ 1] ⇒ γ H = δ F g 0 v KFV=1+ vậy: aw = 0,016*0.016*0.719(2751.5/4.664)0.5 = u γ F bw d w1 2.T1... 143.8 6.7 4.98 30.88 4.64 4.65 4.42 Mô men xoắn T(Nmm) 48645 309935 1366936 PHẦN V TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG I) Chọn vật liệu: Ta chọn vật liệu cặp bánh răng này vật liệu như nhau, bảng ( 6-1 )-[ 1] + Bánh răng nhỏ thép 45, tôi cải thiện có độ rắn HB1 = 241 285 có δb1 = 850 Mpa; δch1 = 850 Mpa + Bánh lớn thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB2 = 192…240 có δ b 2 = 730 Mpa; δ ch 2 = 430 Mpa II) Ứùng suất... 1K Hβ [δ ] 2 H với + Ka = 49.5: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng trụrăng thẳng (thép – thép) + T1 = 48645 N.mm + [δH] = 481,81 Mpa + Tỉ số truyền u = 6.7 + ψ ba = 0,3 (răng thẳng không đối xứng), (bảng 6-6 )-[ 1] + KH β :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng ψ bd = 0,5 ψ ba (u+1) = 1.223 ψ bd = 1.223 ⇒ tra bảng ( 6.7 )-[ 1], sơ đồ 5 ⇒ KH β = 1,2 aw = 49.5*(6.7+1) b.) u.ψ ba 3 48645 * 1.2 =... cặp bánh răng cấp chậm đảm bảo độ bền quá tải f) Các thông số của bộ truyền cấp nhanh Khoảng cách trục aw= 196.5 mm Mô đun m=3 Chiều rộng vành răng bw=45 mm Tỉ số truyền u=6.7 Số răng bánh răng Z1= 17 ,Z2=114 Hệ số dịch chỉnh x=0 Đường kính vòng chia d1=m.Z1= 51 mm ; d2=m.Z2= 342 mm Đường kính đỉnh răng da 1=d1+2.m= 57 mm ; da 2=d2+2.m= 348 mm Đường kính đáy răng df 1=d1 _-2 .5xm= 43.5 mm df 2=d 2-2 .5xm=... Tính lại tỷ số truyền thực:u2 =(Z1 +Z2) /2 =4.66 Hệ số dịch chỉnh :y =aw2/m -0 .5(Z1+Z2) =0 Vậy đây không phải là cặp bánh răng dịch chỉnh f) Kiểm ngiệm răng về độ bền tiếp xúc δ H = ZMxZHxZ ε x Với 2 xT1 xK H x(U + 1) bw xUxd 2 w1 ZM = 274 (Mpa )1/3 (vật liệu thép –thép , bánh răng thẳng) 2 cos β 2 cos 0 ZH = = = 1.764 (bảng ( 6-5 )-[ 1]) sin 2α tw sin 40 β = 0 (răng thẳng) ⇒ Z β = ε α = {1.88 –3.2(1/Z1 ⇒... =[1,8 8-3 ,2 ( ⇒ Zε = Đường kính vòng lăn bánh răng : dw1 = 2a w 2 * 196.5 = = 51(mm) u +1 6.67 + 1 Bề rộng răng: b w = ϕ ba x a w = 58.95 K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K H = K Hβ xK Hα KHV Với KH α = 1 (bánh răng thẳng) KHβ =1.2 V= 3.14 xd w1 xn1 = 2.56 ( m/s) 60000 Với: n1= 960 dw1 = 51 ( mm ) Theo bảng (6_13_)dùng cấp chính xác 8 + Tra bảng( 6.16 )-[ 1] ⇒ go= 56 + Tra bảng (6.15 )-[ 1] với... + Theo ( 6-7 )-[ 1], ta có : NHE =60*c*Σ(Ti/Tmax)3*ni*ti C = 1, Cặp bánh răng ăn khớp ni : Vận tốc làm việc của trục thứ i ti : Thời gian làm việc trong một chu kỳ Ti: Mômen xoắn thứ i trong một chu kỳ Tmax : Mômen lớn nhất trong một chu kỳ Vậy: NHE = 60*1*143.28*29346(12*0.6+0.53 *0.2 +0.33*0.2) =15.9 107 + NHE1 > NHO1 ⇒ ta chọn NHE 1 =1 Tương tự ta có: + NHE2 >NHO2 ⇒ KHL2 = 1 Như vậy theo ( 6- 2)[1],... truyền Khoảng cách trục aw = ka ( u + 1) x 3 T1 xK Hβ [δ ] H 2 xUxψ ba Với ka = 49.5 ( vật liệu làm bánh răng thép –thép , răng thẳng ) T2 = 309935 (Nmm ) {δH} = 445 MPa ψ ba = 0.4 (vị trí bánh răng không đối xứng ) ψ bd = 0.5 x ψ ba ( u + 1 ) = 0.5 x0.4 (4.64 +1 ) = 1.092 ⇒ kH β = 1.07( tra bảng (6.7 )-[ 1], sơ đồ b với ψ bd = 1.092 ) Vậy ⇒ aw = 49.5 ( 4.6 4+1 ) 309935 * 1.07 445 2 4.64 * 0.4 = 269.8 (m m)... 1) *1.45 = 274.1,0.776 2 bw xuxd w1 196.5 * 0.3 * 6.7 * 512 ⇒ δ H = 381 Mpa = 386 (MPa) Nhận xét: Vì chênh lệch δH và SH quá lớn nên ta giảm chiều rộng của δ 386 2 bánh răng xuống : bw =φba aw ( H ) 2 =0.3*196.5* ( ) =44.35 (mm) {δ H } 445 Ta chọn chiều rộng của bánh răng là bw =45(mm) d) Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn Để đảm bảo điều kiện uốn cho răng ứng suất sinh ra tại chân răng không vượt quá một . Chọn đồ án Nhóm X Phân tích đồ án nhóm X Phân tích thiết kế Nhóm X Vạch kế hoạch Nhóm X Phân công nhiệm vụ Vương X Thamkhảo tài liệu Nhóm X Nêu ý tưởng Nhóm X Chọn phươngán Nhóm. kỹ thuật: Đề tài yêu cầu thiết kế máy nâng (Tời đổi chiều) , nâng tải trọng có khối lượng là 2000 kg, không có yêu cầu đặt biệt nào về số liệu kỷ thuật. Trong đồ án này , qua tham khảo nhiều. ĐÍCH, YÊU CẦU, ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT * Nhiệm vụ: Thiết kế một máy nâng tải trọng nâng hai tấn. * Mục đích thiết kế: Máy nâng được thiết kế có tải trọng nâng 2000kg , phục vụ công việc nâng