ĐỀ ÁN KỸ THUẬT Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải

Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải muối i ốt, năng suất 8m3h; chiều dài vận chuyển 15m. Thiết kế vít tải Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn Thiết kế bộ truyền ngoài hộp và khớp nối Lập quy trình công nghệ gia công trục vít Giáo viên hướng dẫn 1 : Th.S Nguyễn Thị Thanh Nga Giáo viên hướng dẫn 2 : K.S Nguyễn Văn Trang Ngày giao đề tài: 05102012

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện : Vi Văn Thủy Lớp : K44CCM2

Giáo viên hướng dẫn 1 : Th.S Nguyễn Thị Thanh Nga

Giáo viên hướng dẫn 2 : K.S Nguyễn Văn Trang

Ngày giao đề tài: 05/10/2012

Ngày hoàn thành đề tài:

- Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn

- Thiết kế bộ truyền ngoài hộp và khớp nối

- Lập quy trình công nghệ gia công trục vít

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 6

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI 6

1.1 Giới thiệu về đặc điểm các hệ thống vận chuyển vật liệu rời 6

1.1.1.Băng tải 6

1.1.2.Gầu tải 7

1.1.3.Vít Tải 8

1.2 Mục tiêu thiết kế 10

2.1 Tính toán thiết kế vít tải 12

2.1.1 Cánh xoắn 12

2.1.2 Kết cấu Máng 15

2.1.3 Xác định đường kính vít tải 15

2.1.4 Xác định số vòng quay của vít tải 16

2.1.5 Xác bước góc nâng vít xoắn của vít tải 16

2.1.6 Xác định công suất trên vít tải 16

2.1.7 Xác định mô men xoắn trên vít tải 17

2.1.8 Xác định lực dọc trục trên vít tải 17

CHƯƠNG 3 19

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 19

3.1.Chọn loại hộp giảm tốc 19

3.2 Tính chọn động cơ điện 22

3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ 22

3.2.2 Chọn công suất động cơ 23

3.2.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 24

3.2.4 Chọn động cơ thực tế 25

3.3 Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ 25

3.3.1 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 25

3.3.2 Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ 26

3.4 Phân phối tỉ số truyền 26

3.5 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 27

3.6 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp 27

3.7 Tính toán các thông số trên các trục 28

3.7.1 Tốc độ quay của các trục 28

3.7.2 Tính công suất trên các trục 28

3.7.3 Tính mômen xoắn 29

3.7.4 Lập bảng kết quả 29

3.7.5 Kiểm nghiệm hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo momen xoắn trên trục đầu ra 30

CHƯƠNG 4 31

TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI .31 4.1 Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 31

4.2 Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài hộp 35

4.2.1 Chọn loại đai thang 35

4.2.2 Xác định các thông số 36

4.2.3 Xác định số đai 37

4.2.4 Tính chọn khớp nối 39

4.3 Tính toán trục vít 42

4.3.1 Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt giữa 2 gối đỡ 42

4.3.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít: 42

4.3.4 Tính toán và chọn đường kính vít theo điều kiện bền 48

4.8.5 Kiểm tra trục vít theo hệ số an toàn cho phép 50

4.8.6 Tính thiết kế cánh xoắn vít tải 52

5 Lập quy trình công nghệ gia công trục vít 54

5.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết gia công 59

5.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật và định ra phương pháp gia công 60

5.3 Phân tích yêu cầu kỹ thuật và đưa ra biện pháp công nghệ để đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật quan trọng 60

5.4 Xác định dạng sản xuất 60

5.5 chọn phôi 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật trên thế gới và trong nước đang không ngừngphát triển, sự phát triển đó nhằm phục vụ chính những lợi ích ngày càng cao củacon người Để bắt kịp với thế gới, Đảng và nhà nước ta đã đề ra mục tiêu đến

năm 2020 “ Đất nước ta chính thức trở thành nước công nghiệp” Muốn thực

hiện được tốt điều đó thì cần quan tâm phát triển mạnh ngành công nghiệp nóichung và cơ khí chế tạo nói riêng vì cơ khí chế tạo đóng vai trò quan trọng trongviệc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân, tạo điềukiện cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn

Đêd án môn học là 1 học phần đóng vai trò quan trọng trong quá trình đàotạo trở thành người kỹ sư Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viêntổng hợp được các kiến thức, hiểu rõ hơn, thực tế hơn với những kiến thức lýthuyết của môn học trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vậndụng sáng tạo những kiến thức này trong quá trình làm đề án cũng như công tácsau này

Sau 5 năm học tập tại trường, nay em được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải muối i- ốt, năng suất 8m3/h; chiều

dài vận chuyển 15m.”.

Với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo

Th.S Nguyễn Thị Thanh Nga và thầy Nguyễn Văn Trang cùng nhiều thầy cô

giáo khac, các bạn trong khoa đến nay em đã hoàn thành đề tài Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô, các bạn đã giúp đỡ chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành tốt đề tài được giao.Tuy nhiên, do trình độ cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế do vậy đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Bởi vậy, em rất mong sự góp ý chỉ bảo tận tình của các thầy cô và ý kiến của các bạn sinh viên.

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên ngày 01 tháng 02 năm 2013

Sinh viên

Vi Văn Thủy

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI

1.1 Giới thiệu về đặc điểm các hệ thống vận chuyển vật liệu rời

1.1.1.Băng tải

Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời theo phương ngang bằng cáchcho vật liệu nằm trên một mặt băng chuyển động Vật liệu sẽ được mang từ đầunày tới đầu kia của băng và được tháo ra ở cuối băng

Băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắcvào hai puli ở hai đầu Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bịchùng khi mang tải Một trong hai puli được nối với động cơ điện con puli kia làpuli căng băng Tất cả được đặt trên một khung bằng thép vững chắc Khi pulidẫn động quay kéo băng di chuyển theo

Hình 1.1 Băng tải

Ưu điểm

- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, làm việc không ồn.

- Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng và kết hợp cả hai.

- Không làm hư hỏng vật liệu do vật liệu không có chuyển động tương đối với mặt băng

- Vốn đầu tư và chế tạo không lớn; có thể tự động hóa.

- Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng.

- Năng suất cao, tiờu hao năng lượng ớt.

Nhược điểm

- Băng tải cú độ dốc cho phộp khụng cao, thường từ 16-24° tựy theo vật liệu;

- Khụng thể vận chuyển theo đường cong;

- Khụng vận chuyển được vật liệu dẻo, dớnh kết.

1 2 3

1 2 3

1 2 3

6

6 6

8

4 7 5

a)

5

7 4 8

b)

5

c)

7 4

8 5

8

4 7 4 5 8

Hỡnh 1.2 Cấu tạo gầu tải

Cấu tạo guồng tải: a-.Guồng tải dùng băng vải, b- Guồng tải dùng xích, Guồng tải dùng cáp, d- Guồng tải đặt nghiêng kín, e-.Guồng tải đặt nghiêng hở.

Ưu điểm

- Chiều cao nõng cú thể đạt được H = 50ữ55 m.

- Năng suất vận chuyển lớn cú thể đạt 500 tấn/h.

- Hoạt động ổn định, độ tin cậy cao, dễ bảo dưỡng, tuổi thọ cao.

- Cấu tạo đơn giản.

- Cú thể nạp liệu ở vị trớ tựy thớch.

Nhược điểm

- Kích thước và khối lượng lớn nên khó vận chuyển lắp đặt, chiếm nhiều diện tích.

- Nếu vật liệu vận chuyển lớn gây va đập, dễ sinh tiếng ồn.

- Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không đều, nên cần nạp liệu một cách đều đặn.

- Chiều cao bị hạn chế do cấu tạo động học.

Phạm vi sử dụng

- Gầu tải sử dụng để vận chuyển vật liệu dạng than cám hay vật liệu dạng khối như than, xi măng, quặng, sắt, thép, đất sét…dùng trong công nghiệp Ngoài ra gầu tải còn được sử dụng để vận chuyển các vật phẩm trong nông nghiệp như thóc, ngô…

- Cơ cấu gầu tải dùng để vận chuyển một khối lượng nguyên vật liệu lớn ở các độ cao khác nhau theo chiều thẳng đứng hay chiều nghiêng, đổ thành đống không gây bụi.

1.1.3.Vít Tải

Là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo Cấu tạo của vít

tải thể hiện trên hình 1.1 Động cơ 1 truyền chuyển động qua hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 3 và trục vít xoắn 4 Bộ phận công tác chính của vít tải là cánh vít xoắn 8 chuyển động quay

Trong một vỏ hộp kín 9 có tiết diện tròn ở phía đáy Trục vít xoắn được đỡ

chặn hai đầu nhờ

1 2 3 4 5

11 10

7 8 9 6

A

A a)

b)

Hình 1.3 a) Vít tải đặt ngang.1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Khớp nối, 4 - Trục vít

xoắn, 5 Gối treo trung gian, 6 Gối đỡ hai đầu, 7 Cơ cấu dỡ tải, 8 Cánh vít, 9

-Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp.

b) Vít tải đặt đứng.

các gối 6 Đối với trục dài quá 3m có thêm các gối đỡ treo trung gian 5 Khi vít

chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc trong lòng vỏmáng Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lượng bản thân vậtliệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong mángtheo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở đây là vật liệu vận chuyển Vít tải cóthể có một hoặc nhiều cánh xoắn Cánh xoắn càng nhiều vật liệu chuyển động

càng êm Vật liệu được cấp vào đầu máng từ cơ cấu 10 và lấy tải ra khỏi máng bằng cơ cấu 7 Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11.

Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng

để vận chuyển vật liệu hạt rời và mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loạihỗn hợp ẩm nước như bê tông, vữa Dùng làm cơ cấu cấp liệu cưỡng bức , trongcác trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa

Năng suất vận chuyển có thể đạt 20  30 m3/h, đối với loại vít có kíchthước lớn có thể đạt 100m3/h.

Kích thước đường kính ngoài của vít tải thường được tiêu chuẩn hoá vàđược quy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm.thường đặt đứng, nghiêng hoặc ngang

Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều ưu điểm

- Vật liệu chuyển động trong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn.

- Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn.

- Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ, khả năng thao tác dễ dàng thuận tiện.

Tuy nhiên vít tải cũng có một số nhược điểm như

- Do có khe hở giữa lòng máng và cánh vít nên dễ nghiền nát một phần vật liệu

- Vì có ma sát lớn và chủ yếu là ma sát trượt nên chóng mòn cánh xoắn và lòng máng Cũng chính nguyên nhân này mà tổn thất năng lượng lớn.

- Chỉ vận chuyển được vật liệu rời, không vận chuyển được các vật liệu có tính dính bám lớn hoặc dạng sợi do bị bám vào trục

Phạm vi sử dụng

Do có những ưu điểm nhất định và thích hợp với một số loại vật liệu vàcông nghệ vận chuyển nên vít tải được sử dụng trong ngành xây dựng và cácngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm

Vì: - Muối i-ốt là vật phẩm dạng rời vụn,hạt nhỏ, ẩm không phù hợp với

hệ thống vẫn chuyển gầu tải, gầu tải chỉ phù hợp với vận chuyển vật phẩm theophương thẳng đứng và nghiêng

- Kết cấu hệ dẫn động vít tải nhỏ gọn hơn băng tải

Do vậy vít tải cần đạt được các chỉ tiêu sau

 Bảo vệ môi trường khỏi ảnh hưởng của vật liệu

 Yêu cầu máy thiết kế phải đạt được năng suất trên và phù hợp với thực tếsản xuất, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp và vận hành Ngoài ra máyphải đảm bảo các yêu cầu sau:

Đảm bảo được chất lượng sản phẩm

Dễ vận hành và bảo dưỡng, sửa chữa

Sử dụng thuận tiện và an toàn lao động

Không gây bụi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

Thiết kế hệ thống dẫn động để tải muối i-ốt với yêu cầu

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN VÍT TẢI

Năng suất: Q=8m3/h Hệ số làm việc/năm: Kn=0,75

Chiều dài vận chuyển:

2.1 Tính toán thiết kế vít tải

2.1.1 Cánh xoắn

Hình dạng và kết cấu của cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng đểvận chuyển các loại vật liệu khác nhau Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyểnngười ta sử dụng các loại vít xoắn:

 Vít có cánh xoắn liền trục liên tục (hình 2.1a) Khi vận chuyển các loại vậtliệu có dạng bột, hạt nhỏ và trung bình rời khô mịn như: xi măng, tro, bột, cátkhô nên dùng loại này cho năng suất vận chuyển cao Hệ số điền đầy  = 0,125

 0,45 và tốc độ quay của vít từ n = 50  120 vg/ph

 Vít liên tục không liền trục (hình 2.1b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn như: sỏithô, đá vụn .Hệ số điền đầy của loại này đạt  = 0,25  0,40 và tốc độ quaycủa vít từ n = 40  100 vg/ph

 Vít tải dạng lá liền trục (hình 2.1c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn,tẩm vừa vận chuyển như: đất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số điền đầy của loạinày đạt  = 0,150,3 và tốc độ quay của vít n = 30  60 vg/ph

 Vít tải dạng lá không liên tục (hình 2.1d) dùng để vận chuyển loại hạt thô,

có độ ẩm như: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số điền đầy củaloại này đạt  = 0,15  0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30  60 vg/ph

Hình 2.2 Xác định kích thước vít

xoắn: a- Tạo cánh xoắn và trục, Triển khai góc nâng theo đường kính ngoài, c- Triển khai góc nâng theo đường kính trong

b-Hình 2.1 Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn liên tục không liền trục, c- Vít dạng lá liên tục, c- Vít có cánh xoắn dạng lá không liên tục Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, f- Sang phải, g- Đẩy sang hai phía,

h- Dồn vào giữa k- Hệ số điền đầy vít tải

Kích thước của trục vít xoắn và bước xoắn vít thường được tiêu chuẩn hoá:Đường kính d = 100 ÷ 320 mm, bước xoắn từ 80 ÷ 320 mm Theo tiêuchuẩn trên bước xoắn thường bằng 0,8 ÷ 1 lần đường kính cánh xoắn Tốc độquay thường từ 10 300 vòng/ phút

Trên hình 2.1 e  h là sơ đồ hướng vận chuyển vật liêu: Vận chuyển sangtrái, sang phải, phân sang hai phía, hai đầu dồn vào giữa

Trong trường hợp vận chuyển vật liệu dính, ẩm người ta sử dụng vít cóhai cánh xoắn hay còn gọi là vít kép Loại này thích hợp trong vận chuyển vữa

bê tông hoặc bột than

Đối với vít tải đặt đứng thường vận chuyển vật liệu tơi vụn ở đây sửdụng cánh xoắn liên tục liền

trục, trong quá trình vận chuyển

có xuất hiện ma sát giữa vật

liệu và cánh xoắn Dưới tác

dụng của lực ly tâm, vật liệu áp

sát vào thành máng và bị vỏ

máy hãm chuyển động quay lại

và nhờ cánh xoắn đẩy nâng vật

liệu đè lên trong máng Muốn

vật liệu không có chuyển động

quay khi ra đến thành máng thì

lực ly tâm phải lớn Vì vậy vít

tải đặt đứng có tốc độ quay lớn

hơn nhiều so với tốc độ của vít

tải đặt nằm ngang Vít tải đặt

đứng tiết kiệm được diện tích,

năng lượng, chóng mòn cánh Chiều cao máy bị hạn chế bởi không lắp được gối

4m Dung sai khe hở giữa máng và cánh xoắn

không quá 60% khe hở bình thường giữa cánh

xoắn và máng Nửa dưới của mặt cắt ngang máng

có dạng nửa hình tròn đồng dạng với kích thước

đường kính của cánh xoắn; nửa trên có dạng hình

chữ nhật có chiều rộng bằng đường kính đáy để

lắp đặt trục cánh xoắn và dễ dàng trong việc chế

tạo nắp đậy

Trên nắp ở đầu máng tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; còn ở đáy mángcũng có các cửa dỡ tải đặt ở những vị trí cần thiết theo yêu cầu

Hình 2.3 Máng vít tải

Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát

ra ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc

Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diệnvuông Chúng được hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải) Để quan sát

sự làm việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sựphân bố vật liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, người ta hàn các lố quansát có nắp ở trên nắp máng gần các ổ treo vít xoắn

- Khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển (tấn/m3) với muối i-ốt lấy

1,12 1,28

   (tấn/m3).chọn =1,2 (tấn/m3)

n- Số vòng quay của vít tải(vòng/phút) kv

nD

kv- Hệ số phụ thuộc vật liệu với muối iot lấy k =45.v

kn- Hệ số phụ thuộc góc nghiêng của vít tải với vít tải năm ngang  00

=> Chọn D theo tiêu chuẩn lấy D= 200(mm)

2.1.4 Xác định số vòng quay của vít tải.

2.1.5 Xác bước góc nâng vít xoắn của vít tải

Bước của vít tải được xác định theo công thức

2.1.6 Xác định công suất trên vít tải

Công suất trên vít tải được xác định theo công thức:

Với vít tải nằm ngang

Q- Năng suất của vít tải (tấn/giờ)

L- Chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương nằm ngang (m)

C0- Hệ số lực cản.Với Vật liệu là muối i-ốt C0=2,5

=>P C0 QL 2,5.8.1,2.15 1(KW)

2.1.7 Xác định mô men xoắn trên vít tải

Mô men xoắn tác dụng lên vít tải Tv (Nmm) Xác định theo công thức:

6 v

P- Công suất trên vít tải (Kw)

nv- Vòng quay của vít tải (Vòng/phút)

TF

- Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ): tgf

Với f hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít

Với vật liệu vận chuyển là muối iot chọn f=1

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 3.1.Chọn loại hộp giảm tốc

Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh rănghoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc Hộp giảmtốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi vàđược dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn

Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảmtốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm tốc trụcvít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh răng hànhtinh…So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các

ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong mộtphạm vi rộng của vận tốc Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được coi

là phương án tối ưu nhất

Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng, răngnghiêng, hoặc răng chữ V Tuy nhiên, phần lớn các hộp giảm tốc có công dụngchung dùng răng nghiêng So với răng thẳng, truyền động bánh răng nghiênglàm việc êm hơn, khả năng tải và vận tốc cao hơn, va đập và tiếng ồn giảm Còn

so với răng chữ V, răng nghiêng dễ chế tạo và giá thành rẻ hơn Vì vậy, ở đây ta

sử dụng bánh răng nghiêng để năng cao khả năng ăn khớp, truyền động êm, vừađảm bảo chỉ tiêu về kỹ thuật vừa đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế

Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảmtốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp Trong đó, hộp giảm tốc bánh răng trụhai cấp được sử dụng nhiều nhất, vì tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thườngbằng từ 8 đến 40 Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:

a) b) c)

Hình 3.1 Sơ đồ hộp giảm tốca) Sơ đồ khai triển, b) sơ đồ đồng trục, c) sơ đồ phân đôi

- Sơ đồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất và dễ chế tạo Do

đó được sử dụng rất nhiều trong thực tế Tuy nhiên, các bánh răng bố trí khôngđối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều trên chiều rộng vànhrăng Do đó, khi thiết kế, đòi hỏi trục phải đủ cứng thì sẽ đảm bảo được khảnăng làm việc

- Sơ đồ phân đôi: Khi sử dụng sơ đồ này cần phải chú trọng đến việc bố trí

ổ Phải đảm bảo sao cho tải trọng dọc trục không được cân bằng ở cặp răng kềbên, không được tác dụng vào trục tùy động của cấp phân đôi nếu không thì sựcân bằng của tải trọng dọc trục ở cấp phân đôi sẽ bị phá vỡ và công suất sẽ phân

bố không đều cho các cặp bánh răng phân đôi này

- 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 giảm tốc giúp cho việc

bố trí cơ cấu gọn hơn Tuy nhiên, sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm như:Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậmlớn hơn khá nhiều so với cấp nhanh, kết cấu gối đỡ phức tạp, gây khó khăn choviệc bôi trơn các ổ, do khoảng cách giữa các trục trung gian lớn, nên trục khôngđảm bảo độ bền và độ cứng nếu không tăng đường kính trục Từ những nhượcđiểm này mà phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng trục bị hạn chế

Việc lựa chọn sơ đồ của hộp giảm tốc có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấucủa hệ dẫn động, cũng như khả năng làm việc và chi phí thiết kế Qua việc phântích các sơ đồ của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, ta nhận thấy:

+ So với sơ đồ phân đôi, thì sơ đồ hộp giảm tốc khai triển có kết cấu và chế

tạo đơn giản hơn nhất là việc chế tạo ổ, gối đỡ ổ cũng như việc bố trí ổ Mặtkhác, chiều rộng của hộp giảm tốc khai triển nhỏ hơn nên việc bố trí lắp đặt dễdàng hơn Ngoài ra, số lượng chi tiết và khối lượng gia công của hộp giảm tốcphân đôi tăng dẫn đến giá thành cao hơn và chưa được sử dụng phổ biến nhưhộp giảm tốc khai triển

+ So với hộp giảm tốc đồng trục, thì hộp giảm tốc khai triển cồng kềnh

hơn Tuy nhiên, kết cấu hộp đơn giản và vẫn đảm bảo khả năng làm việc Mặtkhác, kết cấu của hộp giảm tốc đồng trục phức tạp: khả năng tải ở hai cấp không

đều, kết cấu gối đỡ phức tạp, đòi hỏi trục phải lớn để đảm bảo độ cứng và độbền…

Theo tính toán ở phần trước ta có

+ Công suất truyền dẫn vít tải PCT = 1 (KW)

+ Lực dọc trục trên vít tải Fa= 629,88(N),

+ Số vòng quay trên trục công tác là: nCT= 101 (vòng/phút)

+ Mômen xoắn trên trục công tác là:T =94554,45 NmmCT  

Tra bảng 4.[III] Chọn loại hộp giảm tốc của nga Ц2Y-100

Ta xây dựng được sơ đồ hệ thống trạm dẫn động Vít tải như sau:

12

6.Vít tải

7 Bánh răng chủ dộng bộ truyền cấpchậm

3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ

a Động cơ điện 1 chiều

- Ưu điểm: Khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, có thể điều chỉnh vô

cấp số vòng quay và trị số mô men trong phạm vi rộng

- Nhược điểm: Giá thành cao, mau hỏng hơn động cơ xoay chiều, đòi hỏi cần

phải có thiết bị chỉnh lưu

- Phạm vi sử dụng: Hay dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang

máy, máy trục…

b Động cơ điện xoay chiều:

- Động cơ 1 pha: Loại động cơ này có công suất tương đối nhỏ có thể mắcvào mạng điện chiếu sáng, nên thường dùng cho các thiết bị dân dụng như quạt,máy giặt

- Động cơ 3 pha: Động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp,gồm 2 loại:

Động cơ 3 pha đồng bộ:

- Ưu điểm: Có tốc độ quay không đổi, không phụ thuộc vào trị số tải trọng

và không điều chỉnh được So với động cơ không đồng bộ thì loại này có hiệusuất và cos cao, hệ số quá tải lớn

- Nhược điểm: Giá thành của chúng tương đối cao và phải có thiết bị khởiđộng động cơ, do vậy thường dùng khi công suất động cơ lớn (trên 100 kw)

Động cơ 3 pha không đồng bộ gồm có 2 loại: Rô to dây cuốn và Rô to lồngsóc

- Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây cuốn: Cho phép điều chỉnh vận tốc

trong phạm vi ngắn (khoảng 5%) có dòng mở máy nhỏ nhưng cos thấp, đắt,kích thước lớn và vận hành phức tạp, thường dùng khi điều chỉnh vận tốc trongmột phạm vi hẹp

- Động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc (còn gọi là rô to ngắn mạch):

Có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy Tuy nhiênloại này có nhược điểm là hiệu suất và hệ số cos thấp hơn (so với động cơđồng bộ) không điều chỉnh được vận tốc

 Nhờ có các ưu điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc được sửdụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫnđộng băng tải, xích tải, gầu tải … dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụng loại

động cơ này Vậy chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc.

3.2.2 Chọn công suất động cơ

P

P =ηTrong đó:

Pct : là công suất cần thiết trên trục động cơ

Pt : là công suất tính toán trên trục máy công tác

 : hiệu suất truyền động chung của toàn hệ thống

2 4

η = η η η η Tra bảng 2.3 [3], ta có:

1: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ 1= 0,97

2: Hiệu suất một cặp ổ lăn 2 = 0,995

3: Hiệu suất khớp nối 3 = 1

4: Hiệu suất bộ truyền đai 4 = 0,96

  = 0.972.0,9954.1.0,96 = 0,885

Trong trường hợp tải không đổi thì công suất tính toán là công suất làmviệc trên trục máy:

Công suất cần thiết phải có ở nguồn phát động là:

Như vậy, động cơ cần chọn phải có công suất Pđc ≥ 1,29(kw)

3.2.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:

có số vòng quay cao

Tuy nhiên nếu vận tốc làm việc thấp mà sử dụng động cơ với số vòng quaycao ( số đôi cực ít) sẽ phải giảm tốc nhiều lần hơn, tức là phải sử dụng hệ số dẫnđộng với tỷ số truyền lớn hơn, dẫn đến kích thước và giá thành các bộ truyềntăng lên Vì vậy trong thiết kế cần phải phối hợp hai yếu tố vừa nêu, đồng thờicần căn cứ vào sơ đồ hệ dẫn động để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ

p là số đôi cực tra bảng P1.3[II] ta có 2p=4 p=2

Số vòng quay của trục công tác là:n =101 vòng/phútCT  

Mà hộp giảm tốc khai triển 2 cấp có tỷ số truyền nên dùng und (840)

 Số vòng quay đồng bộ của động cơ trong khoảng :

ndb = nct.und = 101 (840)=(8084040)

Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : n db = 1500v/ph (Vì

usb=14,36  und (840))

Với nđb = 1500(v/ph) tra bảng P1.3[II].

P(kw)

dn

TT

max dn

TT

3.3 Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ

3.3.1 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ

- Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức ỳ của hệ thống Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức:

bd thỏa mãn điều kiện mở máy

3.3.2 Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ

3.4 Phân phối tỉ số truyền

Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống được xác định theo công thức:

Trong đó: Uh: tỷ số truyền của hộp giảm tốc

Uđ: tỷ số truyền của bộ truyền đai

Ukn: tỷ số truyền của khớp nối

3.5 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

- Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng sơ đồ khai triển Ц2Y theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ Ta chọn hộp giảm tốc Ц2Y - 100 có các thông số như sau: Theo bảng 4[III]

u1- Tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh

u2- Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm

Theo hộp giảm tốc tiêu chuẩn ta có :

3.6 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp

Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp là: n

Vậy tỷ số truyền của bộ truyền đai là Ud =1,68

Căn cứ vào bảng 3.[III] chọn được hộp giảm tốc tiêu chuẩn Ц2Y – 100 vàbảng 4.[III] chọn được tỷ số truyền của hộp giảm tốc Uh= 8,23, tính toán được

Ud =1,68 là tối ưu nhất

3.7 Tính toán các thông số trên các trục

Dựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị sốcủa công suất, mômen và số vòng quay trên các trục

3.7.2 Tính công suất trên các trục

- Với sơ đồ tải trọng không đổi ta có :

+ Công suất danh nghĩa trên trục động cơ là:

n+ Mômen xoắn trên trục động cơ là:

- Ta kiểm nghiệm hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo mômen xoắn trên trục đầu

ra theo tiêu chí sau: TCT ≤ Th

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI 4.1 Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn

- Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn là hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn của Liên

Xô cũ: Ц2Y-100 Vật liệu chế tạo bánh răng chủ động, bị động, bánh răng liềntrục đều là thép 25XΓM Yêu cầu nhiệt luyện thấm nitơ độ cứng HRC 56÷63.Các thông số của hộp giảm tốc được xác định trong bảng 2, 3,4[III]

Bảng 4.1:Tỉ số truyền và thông số cuả bộ truyền bánh răng trong HGT Ц2Y-100

Hình 4.1 Kích thước cơ bản của HGT bánh răng trụ 2 cấp Ц2У

Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh

Thông số Ký

hiệu Công thức tính

Kếtquả

Đơnvị

ĐK vòng chia d1d2 d1 = m.Z1/cosd2 = m.Z2/cos 51,56104,69 mmmm

ĐK vòng đỉnh da1da2 da1 = d1 + 2(1+x1-∆y)mda2 = d2 + 2(1+x2-∆y)m 54, 76107,43 mmmm

Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm

hiệu Công thức tính

Kếtquả

Đơnvị

ĐK vòng chia d1d2 d1 = m.Z1/cosd2 = m.Z2/cos 39,58160,42 mmmm

ĐK vòng đỉnh da1da2 da1 = d1 + 2(1+x1-∆y)mda2 = d2 + 2(1+x2-∆y)m 43, 45166,46 mmmm