Thiết kế hệ dẫn động băng tải với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, đồng trục, dẫn bằng động cơ điện thông qua khớp nối và bộ truyền xích

Len nor 4â Đồ án môn học chi tiết máy là một đồ án chuyên ngành chính cua sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy, nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản để giải quyết một vấn đề tổng hợp về c

Len nor 4â

Đồ án môn học chi tiết máy là một đồ án chuyên ngành chính cua sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy, nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ chế tạo Sau khi thiết kế đồ án môn học chi tiết máy, sinh viên được làm quen với cách sử dụng tài liệu, sổ tay, tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh những kiến thức lý thuyết và thực tế sản xuất, độc lập trong sáng tạo để giải quyết một vấn đề công nghệ cụ thể

Đồ án môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ

thống hoá lại các kiến thức cũng như nắm vững thêm về môn học Chỉ tiết máy và các môn học khác như Sức bền vật liệu, Dung sai, Vẽ kỹ thuật đồng thời làm quen dẫn với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị chỉ việc thiết kế đồ án Tốt nghiệp sau này

Xuất phát từ tầm quan trọng đó, em được nhận đồ án môn học Chi tiết máy với việc lập quy trình: “Thiết kế hệ dẫn động băng tải với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, đông trục, dẫn bằng động cơ điện thông qua khớp nối

và bộ truyền xích ”

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn

có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu

và bài giảng cuả các môn học có liên quan song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự hướng dẫn tận tình và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố và hiểu sâu hơn, nắm vững hơn về những

kiến thức đã học

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là sự giúp dỡ tận tình của thầy giáo Đỗ Đức Nam Đến nay cơ bản em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quâ trình làm đồ án, em kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, thang 11 nam 2006

Sinh viên:

Nguyen Neat Quang

PHAN I - TINH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG

CHƯƠNG !:

CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

|: CHON ĐỘNG CƠ

1 Xác định công suất cần thiết của động cơ

Công suất cần thiết lớn nhất P, trên trục động cơ được xác định theo công

thức 2.8[1I] sau:

P„= Pự/n

® Trong đó:

P,, : Công suất cần thiết trên trục động cơ (kw)

P, : Công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)

rị: Hiệu suất chung của hệ dẫn động

*% Theo công thức: 2 I

F uv

P = 1000

Voi: P, = 20005 ~ 495(u) Tom

V =0,55 m/s : vận tốc băng tải

Te

rị - Hiệu suất chung của hệ thống dẫn động

* Theo sơ đồ tải trọng đề bài thì:

© Tra bảng 2.3 [I] ta được các hiệu suất:

TỊ„ = 0,99 - hiệu suất của một cặp ổ lăn

T„ = 0,97 - hiệu suất của một cặp bánh răng

rị, =0,99- hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi

T\, = 0,93- hiệu suất của bộ truyền xích

* Thay số ta có:

rị = 0,99, 0,97.0,99.0,93 ~ 0,84

=P.,= P⁄n = 4.95/0.84 = 5,89 (KW)

Do tải trọng thay đổi nên ta chọn động cơ theo công suất tương đương

D: Đường kính băng tải

® Số vòng quay sơ bộ của động cơ n;:

nu= nụ u„ = 32,84.36 = 1182,24 vg/ph

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là n„„= 1500 vg/ph

© Theo bang P1.3 [1] ta chọn được kiểu động cơ là: 4A132S4Y3

$ Các thông số kĩ thuật của động cơ như sau:

P,.=7,5 KW

Ny, = 1455 vg/ph

1 = 87,5 %

Coso = 0,86

2 Xác định công suadt, momen va sé vong quay trén cac truc

P., = 5,89 KW : Công suất tính toán trên trục công tác

n„ = 32,84 vg/ph: Vòng quay của trục công tác

Pare = P3 +7 yee 1x =4,47 0,99 093 =4.12

8d vong quay:

Truc IT: n,=n, = 1455 (vòng/phút)

Truc II: n,=n,/u, = 1455/3,8 = 382,89 (vong/phut)

Truc Ill: n, =n,/u, = 382,89/3,8 = 100,76(vong/phit)

CHƯƠNG II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG

I TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH BEN NGOÀI HỘP GIAM TOC

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn

2 Xác định các thông số của đĩa xích và bộ truyền

Số răng đĩa xích nhỏ: Z, = 25 - 2U, = 25- 2.3,06 = 18,88 rang

Lay Z, = 18 rang

Số răng đĩa xích lớn: Z;= Uy Z, = 3.06.18 = 55,08

Lay Z, = 55 rang

Chon theo bang 5.6[1]

k, = 1,5 (Đối với va đập vừa)

k, = 1,25 (Bộ truyền làm việc 2 ca)

k,= I(Vì lấy khoảng cách trục a = 30p)

k,= I (Vì bộ truyền theo tính toán có góc nghiêng W < 40°)

kạ, = I(Bộ truyền có thể điều chỉnh được bằng một trong các đĩa xích) k,, = 1,3 (Môi trường có bụi, chất lượng bôi trơn loại II- theo bảng5.7)

Hệ số điều kiện sử dụng xích lấy theo công thức 5.4[ 1]

Công suất tính toán (12 - 22 giáo trình chi tiết máy T2 - tr.12-15)

P, = P.k.k,.k,/K, trong d6: K, = 1 - chon xich 1 day

P = 4,47 (kw)

=> P, = 4,47.2,43.1,04.0,49/1 =5,53 KW

Theo bang 5.5[1] véi nạ, = 50 v/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích

F = 1000.P _ 1000.4,47 = 4966,6(N)

‘ v 0,9 s

F, = 4966,6 1,15 =5711,6 (N)

II TINH CAC BO TRUYEN BANH RANG TRONG HOP GIAM TOC

Vì là hộp giảm tốc đồng trục, đã chọn ti số truyền U, = U; do đĩ bộ truyền cấp nhanh khơng dùng hết khả năng tải cho nên ta tính bộ truyền cấp chậm trước, bộ truyền cấp nhanh cĩ thể lấy gần như tồn bộ số liệu của bộ truyền cấp

chậm

A TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM (bánh răng trụ, răng thẳng)

1 Chọn vật liệu

Do khơng cĩ yêu cầu gì đặc biệt và theo sự thống nhất hố trong thiết kế

ta chọn vật liệu như sau:

* Bánh nhỏ (bánh 3): Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB 241+ 285 cĩ:

GØ,s= 850Mpa ; ừ„z= 580 Mpa, chon HB, = 270 HB

* Bánh lớn (bánh 4): Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 cĩ

Oy = 750Mpa ; ø„„¿= 450 Mpa, chọn HB, = 220 HB

2 Xác định ứng suất Hiếp xúc cho phép

Do bộ truyền làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bơi trơn nên dạng hỏng chủ yếu là trĩc mỏi, do đĩ ta tính tốn theo độ bền tiếp xúc - ta xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép của mỗi bánh răng được xác định theo CT 6.1[1]:

lơ, ]=(Ø0 0 Su)⁄Zậ-2v-K -K

$Trong đĩ:

Z¿› Zv› Kựu : Lần lượt là các hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt

bánh răng, vận tốc vịng, kích thước bánh răng

Tinh so b6 lay: Zg.Zy.Kyy, = 1

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn, theo bảng

Số chu kỳ chịu tải trọng thay đổi tương đương của bánh răng lớn được xác định

> Theo công thức TT: „ =60Œ, /u).>t, DEITY t/t,

® Trong đó:

C =I: Là số lần ăn khớp của răng trong một vòng quay

*>t, = 17000h: Là tổng thời gian làm việc của bộ truyền

t,: Là thời gian làm việc ở chế độ tải trọng T;

* Từ đó ta có:

Nups = 60.1.(382,89/3,8).17000.[(1°.4/8 + 0,7°.3/8)] = 63,720 10°

Theo bảng 10.8[1] ta có số chu kỳ cơ sở N,„„ của thép C45 thường hoá chế tạo bánh răng lớn là 10.109

Vay Nups> Nyo nén ta lay: Ky, = 1

Số chu kỳ chịu tải trọng thay đổi tương đương của bánh răng nhỏ lớn hơn của bánh răng lớn U lần:

Vậy ta chọn [ø„ |u„„ = 1260 Mpa

3 Tính ứng suất uốn cho phép

* Ung suất uốn cho phép của bánh răng được tính theo CT 6.2[1]:

[ơ;]=(Ø?„/5„).Y;.Y;.K „-Kz¿-K„

Trong bước tính sơ bộ lấy: Y„.Y,.K„ = I

® Trong đó:

ơ},„ : Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở

Theo bảng 6.2[I] ta có:

Ø?„› =1,8.270 = 486 Mpa

img =1,8.220 = 396 Mpa

Hệ số an toàn S; = 1,75 theo bang 6.2[1]:

Bộ truyền làm việc một chiều nên ta lấy:

Kẹc = L: Hệ số ảnh hưởng dat tải

K, : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng (thẳng

hay nghiêng hay chữ V), theo bảng 6.5[I] ta có K, = 49,5

T; là mômen xoắn trên trục bánh chủ động(bánh 3)

Số răng của bánh răng nhỏ z;

Z, =2aw, ( cosØ _ m(u+l) 2,5(3,8+1) =—““ —=33.67 2.202

Ta lay Z, = 33 rang

Z, = u.Z,= 3,8.33 =125,4

Ta lay Z, =125 rang

=>Z, =Z,+ Z, =33 +125 rang = 158 rang

Do vay ti s6 truyén thuc: u,, = Z,/Z,= 125/33 = 3,79

Chiéu rong vanh rang:

b,, = ga.a, = 0,25.202 = 50,50 mm

d,,, = 2.a,/(ut1) =2.202/(3,8+1) =84,17

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

+ Yêu cầu cần phải đảm bảo:

Z, =Jl/é, =J1/1,66 = 0,6

K,,: Hé s6 tai trọng khi tính về tiếp xúc, theo công thức 6.39[1]:

Ky=Kyp Kyy Kyo

(6,,g, tra theo bang 6.15[1] va bang 6.16[1] ta c6 6,,=0,002 va g, =73 )

=> Ky=Kyp Kyy- Kyo=l,15.1.1,13 =1,3

* Vay thay số:

2.116229.20.1,3(3,8 + 1)

Oy =274.1,72.0,6 50,50.3,79.(84,17)” ` =291,25 MPa

Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

lo, Vlei )-ZeZy-Kyu

Với v=0,44 m/s= Zy=l (viv<2 m/s)

Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt độ nhám là Rz = 2,5 .1,25 tm Do đó Z¿ = 0,95

Với d, < 700 mm > Kyy, = 1

= [ø„ ]=472.5.1.0.95.1 ~ 448,88 Mpa

Do đó ø„ < [ø„] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc

ï Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Yêu cầu : o, < [ø„] , ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt

quá giá trị cho phép Theo công thức 6.43[1]:

Opy= 2.7K Ye Yp Ypy/ (By-dys.m)

Zia = Z,/ cos, = 125 /cos14,98° = 138,66

Tra bang 6.18[1] ta c6 Y,, = 3,6

K, : Hé s6 tai trong khi tính về uốn theo CT 6.45[1]:

Ky = Kẹp.Kza.Kpy

Tra theo ự„„ ứng với bảng 6.7[I] ta có K;g=1,12

Với v< 2,5 m/s, tra bang 6.14[1] , cấp chính xác 9 thì Kz;„=1,37

=I+„ 2.1:.K m-K p„ dị 4 14450508417 1 02 (theo CT 6.46[1]) 2.116229,20.1,12.1,37

Ky

Vp = 5p Bo [a2 = 73.0,006.0,44 = = 1,41 (theo CT 6.47[1])

Tra theo bang 6.16[1] chon g, = 73, theo bang 6.15[1] chon 6,=0,006

K, = Kyp-Kpo-Kyy = 1,13.1,37.1,02 = 1,60

oO ,3= 2 116229,20.1,60.0,6 0,89 3,8 / 50,50.84,17.2,5 = 71,02 Mpa

ơ,,=ơ;, Y¿„/ Yp3 = 71,02 3,6/3,8 = 67,28 Mpa

Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn vì:

Ky = Tam /T= 1,4

Øy„„„=Ø„¬|K„ = 291.25 2J14= 343,68Mpa < [ø„ ]u„„ = 1260 Mpa

Crime =5ps-Ky, = 71,02.1,4 = 99,43 Mpa

Cranes =Sp4-Ky, = 76,28.1,4 = 94,19 Mpa

Vi rane <LOrs Intex = 464 MP8, ơ;„„„.< [ơ,lu„„= 360 Mpa,

Nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận: Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn

Hệ số trùng khớp: sp; =3,93

¥ Tis6 truyén: u = 3,79

Số răng bánh dẫn: Z¿ = 33

Số răng bánh bị dẫn: Z„ =125

B TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH (Bánh răng trụ răng nghiêng)

1 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Chọn vật liệu:

Vì là bộ truyền bánh răng trụ năng nghiêng nên có khả năng chịu tải cao hơn bánh răng thẳng, làm việc êm hẳn Nên ta chỉ cần chọn vật liệu bằng với vật liệu của bộ truyền cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng đã tính ở trên

Do hộp đồng trục bộ truyền cấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho nên ta lấy một số thông số cơ bản như bộ truyền cấp chậm

= Chon sơ bộ: #@=10 = cos=0,9848

= Số răng bánh dẫn: Z =2.aw2.cos Ø/m(u+])

K,,: Hé s6 tai trọng khi tính về tiếp xúc, theo CT 6.39[1]:

Ky=Kyp Kay Kyo:

®& Chon y,, = 0,15

(6,,2, tra theo bang 6.15[1] va bang 6.16[1] ta c6é 5,,=0,002 va g, =56 )

=> Ky = Kyp Kyy Kya =1,01.0,15.1,13 ~0,17

Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Do đó ø„ < [ø„] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc

9 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Yêu cầu : ơ; < [ơ;] , ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt

quá giá trị cho phép Theo công thức 6.43[1]:

ơ;;= 2.T;.K;.Y; Yg Yz; / (b„.d,s.m)

Y,= I/e, = 1/1,70 = 0,6: Hé s6 xét dén su tring khớp

Yp=1-B/140° = 1- 10,142° / 140° = 0,93: Hé sé ké dén do nghiéng cua

Tra bang 6.18[1] ta c6 Y,, = 3,6

K, : Hé s6 tai trong khi tính về uốn theo công thức 6.45[1]:

Ø;,=ơ, Y,J/ Y,; = 63,50.3,6/3,9 = 58.61 Mpa

Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn vì:

VA Opsmax< POs Max > Frtmax < [Ors IMax

Nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận: Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn

* Cac thông số của bộ truyền:

Góc nghiêng của răng: B ~10,140° = 10°08”30”?

Góc profin răng bằng góc ăn khớp:

a, =a,,= arctg (tga/cosB) = arctg (tg20°/cos10,140) ~ 20,29 °

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TRỤC

Số liệu cho trước:

Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: P = 4,95 KW

n, = 1455 v/ph; u, =u, =3,8 ; b, =34b; =30.b, =50,50; b,= 45

Góc nghiêng của cặp bánh răng: B ~10°08’30”

1 Chọn vật liệu chế tạo

Chọn vật liệu chế tạo bằng thép C45

Có : ơ,=600 Mpa ; o,,=340 Mpa

Ứng suất xoắn cho phép [z] = 12 20 Mpa

d; = 52 mm

4 Xác định Rhoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực

Ta chọn sơ bộ chiều rộng của ổ lăn (theo bảng 10.2[1]):

Y Olan tren trục I: b) = 17 mm

*ˆ Ổ lăn trên trục II: bạ= 23 mm

Y Olan tren trục III: by = 35 mm

h, : Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

Theo công thức 10.10[1] ta có chiều dài mayơ nối trục, bánh răng, đĩa xích: Truc I:

5 Tinh toan kiém nghiém truc J:

=>F,y = Fy, - Fyy = 279,64 — 171,75= 107,89

Fy =Fy, t+ Fy, — Fy + Foy =0

ym, (F) =—F,,.AO, —Fy,.AO, + F,,.AB =0

_ Fy, AO, + Fy,-AO, _ 180.28 + 756,31.56,50

5.2 Tinh cac momen

Theo bang (9.1) ta chon loai then la: bx hx t=6x 6x 3,5

Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối

Phương pháp gia công trên máy tiện, tại các tiết điện nguy hiểm yêu cầu

dat R, = 2,5 0,63 pm, do đó theo bảng(10.8), hệ số tập trung ứng suất do trạng

thai bé mat la Ky = 1,06

Không dùng các phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền: K, = 1

Theo bảng (10.12) khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại

rãnh then ứng với vật liệu ø, = 600 MPa là: