ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY : " THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI " ppt

Khoa Cơ Khí Cơ Sở Thiết Kế MáyMục lục Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau: Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.. Khoa Cơ Khí Cơ Sở Thiết Kế Máy- 03 bản , mỗi bản t

Trang 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY : " THIẾT KẾ HỆ DẪN

ĐỘNG BĂNG TẢI "

Trang 2

Khoa Cơ Khí Cơ Sở Thiết Kế Máy

Mục lục

Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau:

Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

Phần II : Tính toán thiết kế các bộ truyền.

Phần III : Tính và chọn khớp nối.

Phần IV : Tính toán và kiểm nghiệm trục.

Phần V : Tính và chọn then.

Phần VI : Tính và chọn ổ lăn.

Phần VII : Bôi trơn ăn khớp và bôi trơn ổ trục.

Phần VIII : Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác Phần IX : Xây dựng bản vẽ lắp và chọn kiểu lắp ghép.

Trang 3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

1

5 4

6

P V

1

5 4

6

P V

1 Động cơ 2 Nối trục 3 Bộ truyền đai

Bảng1

Bảng số liệu cho trước:

Trang 4

- 03 bản , mỗi bản thể hiện 01 hình chiếu

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ sở thiết kế máy là một môn học nhằm nghiên cứu rồi tính toán thiết

kế các tiết máy có công dụng chung Môn học đã đưa ra những kiến thức rất cơ

Trang 5

bản về cấu tạo,nguyên lý cũng như phương pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung.Từ đó sinh viên có thể giải quyết được những bài toán thực tế lám ra các chi tiết một cách khoa học nhất Đối với sinh viên Cơ khí thì môn học lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Có thể nói đó là một kho tàng kiến thức chuyên môn.

Vì vậy việc thực hiện đồ án của môn học là một bước rất quan trọng để

ta có thể tiếp cận được vói tri thức, với thực tiễn Từ đó hoàn thiện chuyên môn Trong quá trình thực hiện đồ án, với sự hướng dẫn của thầy Ngô Văn Quyết em đã hoàn thành bản thiết kế hệ dẫn động Băng tải dùng hộp tốc độ bánh răng côn 1 cấp Tuy vậy, với thời gian có hạn và những kiến thức còn thiếu sót nên bài làm không thể tránh khỏi những sai lầm Rất mong nhận được

sự chỉ bảo của quý thầy cô cùng bè bạn.

Trong quá trình thưc hiện đồ án môn học có sử dụng các tài liệu:

- Đồ án môn học chi tiết máy -Ngô Văn Quyết.

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T1.

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T2.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 15 tháng 8 năm 2010

Sinh viên

Tường Ngọc Tú

Trang 6

Phần I: CHỌN ĐỘNG CƠ

VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN.

I.I.1 Chọn kiểu loại động cơ:

Để thuận tiện và phù hợp với lưới diện hiện nay ta chọn động cơ điện xoay chiều Cụ thể hơn ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to lồng sócvới ưu điểm: đơn giản, dễ bảo quản, giá thành thấp, làm việc tin cậy, có thể mắc trục tiếp vào lưới điện ba pha không càn biến đổi dòng điện

I.I.2 Kết quả tính toán trên băng tải:

a Momen thực tế trên băng tải:

P: Lực kéo băng tải

D: Đường kính băng tải

b Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ.

Trong thực tế M không phải là hằng số mà biến đổi vì vậy ta tính công suất động cơ theo công thức đẳng trị

Trang 7

Với : Mdt=

2 2 1 2 1

.

k k

k

M t t

*Kết luận :Với số đôi cực từ p=2 và công suất động cơ 6,5 kW

Tra bảng P1.1 TTTKHDĐCK tập 1: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện K

Ta chọn loại động cơ K mang nhãn hiệu K160S4 có các thông số:

Kiểu

động cơ

quay Vg/ph

%

dn

I I

k dn

T T

Khối lượng.Kg

d

mm

Trang 8

động cơ loại K có phạm vi công suất từ 0,75 KW đến 30 KW lớn hơn của động

cơ DK và nhỏ hơn của động cơ 4A

Động cơ K có khối lượng nhỏ hơn so với động cơ DK và đặc biệt là có mô men khởi động cao hơn 4A và DK

I.II PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

Tỷ số truyền toàn bộ hệ thống

1450

21,35 67,9

u dai=3,1 đai thang

xich

u =2

u HGT= 3,44

I.III XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC VÀ LỰC CÁC TRỤC

Trang 9

5 4

6

P V TKN

I

III II

TDC

Hình 1.1 Ký hiệu các trục trong hệ thống dẫn động băng tải

I.III.1 Tính toán tốc độ quay của các trục

u

I.III.2.Tính công suất trên các trục

Công suất danh nghĩa trên các trục:

Truc I : P I P dc KN msat ol  6,5.1.0,88.0,99 5,66  kW

Truc II : P II P I  ol brcon  5,66.0,96.0,99 5,38  kW

Truc III: P III P II xich ol  5,38.0,92.0,99 4,90  kW

I.III.3.Tính momen xoắn trên các trục

Momen xoắn trên các trục:

Trang 10

Khoa Cơ Khí Cơ Sở Thiết Kế Máy Truc II:

Trục I

Trục II

Trục III

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

II.1 Tính toán bộ truyền ngoài: Bộ truyền đai:

Truyền động đai hình thang

Số vòng quay bánh đai nhỏ n=1450 v/ph

Theo hình 4.1 chọn đai thang thường tiết diện Б hoặc A

Bảng 2.1 Thông số đai

Trang 11

Loại đai Kích thước mặt cắt (mm)

400

Hình 2.1 Kích thước mặt cắt ngang của dây đai thang

Tính toán thông số đai A

-Đường bánh đai nhỏ

1

5, 2 6, 4 T 6 42810,34 209,89  mm chọn 200mm (2.1)-Vận tốc đai

Trang 12

Khoa Cơ Khí Cơ Sở Thiết Kế MáyTrong đó hệ số trượt :

d d a

Trang 13

Và Cz=1 do 1

0 1,17 1

Trang 14

Trang 15

Bảng 2.2 Kết quả bộ truyền đai

II II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

II II 1 Chọn loại xích

Ta chọn loại xích ống - con lăn một dãy, gọi tắt là xích con lăn một dãy Loại xích này chế tạo đơn giản, giá thành hạ và có độ bền mòn cao Do bộ truyền tải không lớn ta chọn loại xích này

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

P - Công suất cần truyền; P = 5,38kW;

xích p = 50,8 (mm), theo bảng 5 5 - tr - 81 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có: [P] = 48,81 (KW);

25 = 1

Trang 16

Trong đó các hệ số thành phần được chọn theo bảng 5.6 -tr 82 - TTTKHDĐCK tập 1,với:

xích;

Với bước xích p = 50,8 (mm), theo bảng 5.8 - tr 83 - TTTKHDĐCK tập 1, điều

Tính khoảng cách trục sơ bộ, ta lấy:

2

2 1 2 4

) (





(2.12)  x = 2.203250,8 + 25 50

2

 +

2 2

(50 25) 50,8 4.3,14 2032

1 2 1

2

) (

2 )]

( 5 , 0 [ 5

, 0



z z z

z x

z z

Trang 17

Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần giảm khoảng cách trục đi một

z n

x  [i] (2.14)  i = 25.135,97

15.118 = 1,92Theo bảng 5 9 - tr 85 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có: [i] = 15;

 i = 1,92 < [i] = 15, sự va đập của các mắt xích vào các răng trên

II

z p n

(2.16)  v = 25.50,8.135,97

Trang 18

Fv = q v2 (2.18)

Fv = 9,7 (2,88)2 = 80,46 (N)

F0 = 9,81 kf q a (2.19)

Với: f = (0,01…0,02)a , ta lấy: f = 0,015.a = 0,015 2029= 30,44 (mm);

thức:

r = 0,5025.dl + 0,05 (2.20)

Trang 19

với dl = 28,58 (mm), theo bảng 5 2 - tr 78 - TTTKHDĐCK tập 1.

Nên r = 0,5025.28,58 + 0,05 = 14,41 (mm)

 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích:

d

vd d t r

k A

E F K F k

2

1 2

E E

Thay các số liệu trên vào công thức (II -30), ta tính được:

Trang 20

Ta có thể dùng vật liệu chế tạo đĩa xích là gang xám C× 24 -44, phương pháp

xích v = 2,88 m/s < 3 m/s) đạt độ rắn là HB = 350 sẽ đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng của hai đĩa xích

e Xác định các lực tác dụng lên đĩa xích

Hình 2.3 Lực tác dụng lên xích

F1 = Ft + F2 ; F2 = F0 + Fv (2.23)

dụng lên trục được xác định theo công thức:

Fr = kx Ft (2.24)

Trang 22

II III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

II III 1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

dm = 7,5 kW) , ta chỉ cần chọn loại vật liệu nhóm I Vật liệu nhóm I là loại vật liệu có

độ rắn HB ≤ 350, bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn Bên cạnh đó, cần chú ý rằng để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn bánh răng nhỏ từ 10đến 15 đơn vị:

II III 2 Xác định ứng suất cho phép

định theo công thức sau:

 ZR .Zv KxH KHL (2.25)

 YR Ys KxF KFC KFL (2.26)Trong đó:

Trang 23

Ys - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất;

S

K

lim 0

S

K

lim 0



(2.28)Trong đó:

0 lim

suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, tra bảng 6 2 - tr 94 -

TTTKHDĐCK tập 1, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = (180…350, ta có:

 lim

0

H = 2HB + 70 ; SH = 1,1 ;  lim

0

F = 1,8HB ; SF = 1,75 ;

Thay các kết quả trên vào các công thức, ta có:

tải trọng của bộ truyền, được xác định theo các công thức:

Trang 24

NFO = 4 106 đối với tất cả các loại thép;

trọng thay đổi nhiều bậc:

c - Số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng;

Ta có: với bánh răng nhỏ (bánh răng 1):

Trang 25

Như vậy: NHE1 > NHO1 , NHE2 > NHO2 ;

NFE1 > NFO1 , NFE2 > NFO2

II II 3 Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

a Xác định chiều dài côn ngoài của bánh răng

Chiều dài côn ngoài của bánh răng côn chủ động được xác định theo độ bền tiếp xúc Công thức thiết kế có dạng:

Trang 26

) 1

H

u K K

K T





Trong đó:

 KR = 0,5 100 = 50 MPa1/3

 2

. = 0, 25.3, 442 0, 25

) 1

H

u K K

K T



u

R e

(2.38)  de1 = 2

Trang 27

 Xác định mô đun của bánh răng:

Với bánh răng côn răng thẳng, mô đun vòng ngoài được xác định theo công thức:

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng côn phải thỏa mãn điều kiện:

Trang 28

H = ZM ZH Z

u d b

u K T

m

H

85 , 0

1

2

2 1

theo công thức:

KHv = 1 +



 H H

m H

K K T

d b v

2

1

1 (2.46)

Trang 29

H - Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp;

Ta thay các giá trị vừa tính toán được vào công thức (II -49):

2

2.115562,06.1,11 3, 448 1 0,85.42.76,125 3, 448

 = 452,49 (MPa)

Theo công thức (II -17) và (II -17a), ta có:

Trang 30

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Điều kiện bền uốn đối với bánh răng côn:

F1 =

1

1 1

85 , 0

2

m nm

F F

d m b

Y Y Y K

Y



 [F2] (2.51)Trong đó:

= 2,63 (mm);

b -Chiều rộng vành răng, b = 42 (mm);

(mm);

thức sau:

zvn1 =

1

1 cos

z

(2.53)

29 cos(16,17 ) = 30,19

100 cos(73,83 ) = 359,08Theo bảng 6 18 - tr 109 - TTTKHDĐCK tập 1 và chọn bánh răng không dịch

Trang 31

Với: KF = KF KF KFv (2.54)

Trong đó:

theo công thức(tương tự khi tính về tiếp xúc):

KFv = 1 +



 F F

m F

K K T

d b v

2

1

1 (2.55)

tr 107 - TTTKHDĐCK tập 1, với câp chính xác 9, do mô đun bánh răng ứng với

v - vận tốc vòng (như đã tính về tiếp xúc), v = 1,87 (m/s)

u - tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn, u = 3,448;

Trang 32

F1 = 98,72 MPa < [F1] = 257,143 MPa;

Như vậy điều kiện bền mỏi uốn được đảm bảo

e Kiểm nghiệm răng về quá tải

Khi làm việc răng có thể bị quá tải (trong quá trình mở máy và hãm máy…) với

không được vượt quá một giá trị cho phép:

Hmax = H K qt  [H]max (2.57)

-41)

Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng,

[F1]max = 464 MPa, [F2]max = 360 MPa;

Thay các giá trị trên vào công thức (II -46) và (II -47), ta tính được:

Hmax = 452,49 1,5 = 521,12 MPa;

F1max = 98,72 1,5 = 148,08 MPa;

F2max = 93,52 1,5 = 140,28 MPa;

F1max = 148,08 MPa < [F1]max = 464 MPa;

F2max = 140,28 MPa < [F2]max = 360 MPa;

Như vậy răng đảm bảo độ bền uốn và độ bền tiếp xúc khi quá tải

f Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng côn

Trang 33

 Mô đun vòng ngoài: mte = 3 (mm);

 Chiều rộng vành răng: b = 42 (mm);

 Tỷ số truyền: um = 3,448;

 Góc nghiêng của răng:  = 0o ;

 Hệ số dịch chỉnh: x1 = x2 = 0

Theo công thức trong bảng 6 19 - tr 111- TTTKHDĐCK tập 1, ta tính được:

- Đường kính chia ngoài:

- Chiều cao răng ngoài:

he = 2hte mte + c với: hte = cosm = cos0 = 1, c = 0,2 mte => he = 2 1 3 + 0,2.3 = 6,6 (mm)

- Chiều cao đầu răng ngoài:

hae1 = (hte + xn1.cosm) mte ; hae2 = 2hte mte - hae1

- Đường kính đỉnh răng ngoài:

dae1 = de1 + 2hae1 cos1 = 87 + 2 3,99 cos16,17o = 94,66 (mm)

dae2 = de2 + 2hae2 cos2 = 300+ 2 2,01 cos73,83o =

301,12(mm)

f, Tính lực ăn khớp bánh răng :

Trang 34

Hình 2.5 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng côn

Trang 35

Góc côn chia của bánh răng Chủ động: 1 = 16,17o

Ta chọn kết cấu nối trục vòng đàn hồi với những ưu điểm: cấu tạo đơn giản,

dễ chế tạo, dễ thay thế, làm việc tin cậy…

42,81034Nm;

Chọn khớp nối vòng đàn hồi có đường kính trục nối bằng đường kính của trục động cơ d = 38 (mm)

- Theo bảng 16 10a - tr 68,69 - TTTKHDĐCK tập 2, ta có bảng kích thước

cơ bản của nối trục vòng đàn hồi như sau:

Bảng 3.1 Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi.

Lmm

lmm

d1mm

D0mm

v/p

Bmm

B1mm

l1mm

D3mm

l2mm

Trang 36

D2mm

Lmm

l1mm

l2mm

l3mm

Hmm

Chọn vòng đàn hồi bằng cao su

- Kiểm nghiệm độ bền của vòng đàn hồi và chốt:

Theo điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi, công thức trang 69 -

TTTKHDĐCK tập 2:

d =

3

0

2

l d D Z

kT

c  [d] (3.1)Trong đó: k - Hệ số chế độ làm việc, theo bảng 16 1 - tr 58 - TTTKHDĐCK tập 2, với máy công tác là xích tải, ta chọn k = 1,4;

0 3 0  [u] (3.2)

Trong đó: l0 = l1 +

2 2

50 31968 8 , 1

của chốt

Như vậy, khớp nối vòng đàn hồi có các thông số nêu trên là hợp lý

Trang 37

Hình 3.1 Hình vẽ minh hoạ nối trục vòng đàn hồi

Trang 38

PHẦN IV - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

IV I CHỌN VẬT LIỆU

nhỏ (v = 1,85 m/s), vật liệu được chọn để chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện Theo bảng 6 1 - tr 92 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có các thông số cơ tính của vật liệu chế tạo trục như sau:

- Độ rắn HB = 192…240

IV II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

IV.II.1.Xác định sơ bộ đường kính trục

Đường kính các trục thứ k trong hộp giảm tốc có thể được chọn gần đúng theo công thức sau:

dsb

k ≥ 3

] [

2 ,

Từ đó ta có kết quả như sau:

Trang 39

 Xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền:

- Chiều dài moay ơ bánh đai, moay ơ đĩa xích được xác định theo công thức sau: