đồ án chi tiết máy bùi văn lập

GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế đồ án Chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí,môn học này không những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này. Đề tài của sinh viên được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ và bộ truyền đai thang. Hệ thống được đẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc và khớp nối truyền chuyển động tới băng tải. Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy sinh viên đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau. -Tập 1 và 2 Chi tiết máy của GS.TS- NGUYỄN TRỌNG HIỆP. -Tập 1 và 2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của PGS.TS.TRỊNH CHẤT- TS. LÊ VĂN UYỂN. -Dung sai và lắp ghép của GS.TS NINH ĐỨC TỐN. Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các môn học có liên quan song bài làm của sinh viên không thể tránh được những thiếu sót. Sinh viên kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy cô bộ môn giúp cho sinh viên ngày càng tiến bộ. Cuối cùng sinh viên xin chân thành cảm ơn các Thầy cô bộ môn, đặc biệt là Thầy NGUYỄN QUÝ TRỌNG đã trực tiếp hướng dẫn,chỉ bảo một cách tận tình giúp sinh viên hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Thái Nguyên, năm 2014 Sinh viên : Bùi Văn Lập Đồ án môn học Chi tiết máy 1 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A PHẦN I : TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG I.CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Xác định công suất cần thiết của động cơ. Công suất yêu cầu dặt lên trục động cơ xác định theo công thức (2.8)[1]. P ct= η t p Trong đó : +,Công suất công tác P ct : Theo công thức (2.11)[1] )(4,8 1000 2,1.7000 1000 . KW vF PP lvt ==== kw (trong đó F=7000 N Lực kéo băng tải V=1,2 m/s vận tốc băng tải ) +,Hiệu suất hệ dẫn động η : Theo công thức (2.9)[1] : 1 2 3 . . η η η η = Trong đó η 1 ,η 2 ,η 3 … là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ trong hệ thống dẫn động. Theo sơ đồ đề bài thì : 2 4 ( ) . .( ) k br d ol η η η η η = k η : hiệu suất của khớp. br η :hiệu suất một cặp bánh răng. d η :hiệu suất bộ truyền đai. ol η :hiệu suất một cặp ổ lăn. Tra bảng (2.3)[1], ta được các hiệu suất : 1 0,97 0,95 0,99 k br d ol η η η η = = = = vậy ⇒ η = 0,99.0,99 3 .0,97.0,95 = 0,885 +,Hệ số xét đến sự thay đổi tải không đều β : Theo công thức (2.14)[1] thì hệ số β được xác định ; ( ) 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 2,6 5,4 . . . 1 . 0,6 . 0,75 8 8 i i ck ck ck T t T t T t T t T t T t β       = = + = + =  ÷  ÷  ÷       ∑ (T mm được bỏ qua vì thời gian mở máy quá nhỏ so với một chu kỳ ) Đồ án môn học Chi tiết máy 2 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A ⇒ Công suất yêu cầu đặt lên trục động cơ là : )(7,9 858,0 4,8 kw P P t ct === η 2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện. - Số vòng quay trên trục công tác n lv : Theo công thức (2.16)[1] ta có. N lv = D v . .1000.60 π = 500.14,3 2,1.10.60 3 = 45,55 (vg/ph) Trong đó:  v - là vận tốc băng tải; v = 1,2(m/s)  D – là đường kính tang dẫn ; D =500(mm) + Chọn tỉ số truyền sơ bộ: hnsb uuU .= + Tra bảng 2.4[1] ,chọn tỉ số truyền họp giảm tốc bánh răng 2 cấp 8= h u và bộ truyền đai 4= đ u : 244.8 == sb U + Số vòng sơ bộ trên trục động cơ: )/(110024.85,45. phvnnn sblvsb === + Tính số vòng quay động bộ của động cơ: Chọn )/(1500 phvn đb = 3. Chọn động cơ thực tế: Theo bảng P1.2[1] với 1500;7,9 == đbct nP các thông số kỹ thuật của động cơ ta chọn được động cơ DK62-4 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ điện DK62-4 Kýhiệu Công suất P(KW) Vận tốc quay N(v/ph) Cosϕ Khối lượng( kg) T max /T dn T k /T dn DK62-4 10 1460 0,88 170 2,3 1,4 ⇒ Như vậy động cơ DK62-4 có thông số như trên là hợp lý. Đồ án môn học Chi tiết máy 3 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A II, PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp: +Tỷ số truyền chung của hệ dẫn đông được xác định theo công thức 3.23[1]: 84,31 85,45 1460 === ct dc t u u U Trong đó: u dc : số vòng quay của động cơ u dc = 1460 v/ph u ct : là số vòng quay của trục công tác u ct = 45,85 v/ph Theo công thức 3.24 [1] ta có U t = U n . U h Ta chọn U d =3,15 ⇒ 10,10 15,3 84,31 === d t h U U U Trong đó: -u d : là bộ truyền ngoài - u h là bộ trong của hộp giảm tốc +. Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp. Vớí hộp giảm tốc 2 cấp ta có: U h = U 1 . U 2 Trong đó: u 1 là tỷ số truyền cấp nhanh u 2 là tỷ số truyền cấp chậm u 2 = 37,210,10.1,1.1,1 3 3 == h u ⇒ 26,4 37,2 10.10 2 1 === u u u h 2. Công suất tác dụng lên các trục. Công suất trên trục công tác là : )(7,9 KwP ct = (đã tính) Đồ án môn học Chi tiết máy 4 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A  Công suất trên trục số III : )(7,9 99,0.1 7,9 . Kw nn P P olk CT III ===  Công suất trên trục số II : )(1,10 99,0.97,0 7,9 . Kw P P olbr III II === ηη  Công suất trên trục số I : )(5,10 99,0.97,0 1,10 . Kw P P olbr II I === ηη  Công suất trên trục động cơ: )(1,11 99,0.95,0 5,10 . . Kw P P đol I dc === ηη 3. Số vòng quay trên các trục.  Tốc độ quay của động cơ : đc n =1460(v/ph)  Tốc độ quay trên trục số I : ( ) phv n n n d đc I /4,463 15,3 1460 ===  Tốc độ quay trên trục số II : ( ) phv u n n I II /7,108 26,4 4,463 1 ===  Tốc độ quay trên trục III : ( ) phv u n n II III /85,45 37,2 7,108 2 ===  Tốc độ quay trên trục công tác: )/(85,45 phvnn IIIct == 4,Mômen xoắn trên các trục. Mômen xoắn trên các trục được xác định theo công thức : T = 9,55.10 6 i i n P Đồ án môn học Chi tiết máy 5 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A  Mômen xoắn trên trục động cơ là: )(9,435536 1460 1,11 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T đc đc đc ===  Mômen xoắn trên trục số I : ).(04,412089 1460 5,10 .10.55,9.10.55,9 66 mmN n P T I I I ===  Mômen xoắn trên trục số II : ).(9,8828700 2,66 1,10 .10.55,9.10.55,9 66 mmN n P T II II II ===  Mômen xoắn trên trục III : ).(5,12122355 85,45 7,9 .10.55,9.10.55,9 66 mmN n P T III III III ===  Mômen xoắn trên trục công tác: ).(5,12122355 85,45 7,9 .10.55,9.10.55,9 66 mmN n P T CT CT CT === IV. BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. Trục Thông số Động cơ I II III Công tác Tỉ số truyền u u d =3,15 4,26 2,37 Khớp Số vòng quay n (v/ph) 1460 463,4 108,7 45,85 45,85 Công suất P (kw) 9,7 10,5 10,1 9,7 11,1 Momen xoắn T (N.mm) 435536,9 412089,0 4 T 2 ’ =441350,4 12122355,5 12122355,5 Trong đó : T ’ 2 = T 2 /2=8828700,9/2 = 441350,4 N.mm. Đồ án môn học Chi tiết máy 6 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A Phần II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I, TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI 1. Chọn đai. - Chọn tiết diện đai Theo hình 4.1[1]. Với P dc =9,7 kw n dc = 1460 v/ph ⇒ chọn tiết diện đai A với các thông số sau : Đồ án môn học Chi tiết máy 7 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A -Chọn đường kính đai nhỏ Chọn d 1 =180 (mm) theo bảng 4.21[1]. Kiểm tra vận tốc đai )/(25 v<)/(75,13 10.60 1460.180.14,3 10.60 max 33 1 smsm nd v dc ==== π -Chọn đường kính đai lớn Theo công thức (4.2)[1] ta có 1 2 . 1 d u d ε = − Trong đó u= u đ =3,15 ε = 0,02 ( ) 2 180.3,15 578,6 1 0,02 d mm⇒ = = − Theo bảng 4.21[1] chọn đường kính tiêu chuẩn : d 2 =560 mm Vậy tỷ số truyền thực tế : u t = ( ) ε − 1. 1 2 d d = 560 180.(1 0,02) − = 3,17 sai lệch tỷ số truyền : 0 0 .100 0,63 t u u u u − ∆ = = < 4 % thỏa mãn điều kiện *Chọn khoảng cách trục và chiều dài đai. Theo bảng 4.14[1] chọn khoảng cách trục dựa theo tỉ số truyền u và đường kính đai d 2 . 2 1 a d = (u t =3,17 ) ( ) 2 560a d mm ⇒ = = Kiểm tra điều kiện a. Đồ án môn học Chi tiết máy 8 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải Kí hiệu Kích thước tiết diện (mm) b t b H h Y y 0 A 11 13 8 2,8 81 100÷200 560÷4000 GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 0,55. 2 0,55. 180 560 8 2. 180 560 415 1480 d d h a d d a a + + ≤ ≤ + ⇒ + + ≤ ≤ + ⇒ ≤ ≤ Thỏa mãn điều kiện Từ khoảng cách trục a đã chọn theo công thức (4.4)[1] ta có : l = 2.a + a dddd .4 )( 2 )( 2 2121 − + + π ( ) ( ) 2 . 180 560 (560 180) 2.560 2346,85 2 4.560 l mm π + − ⇒ = + + = Theo bảng 4.13[1] , chọn chiều dài đai tiêu chuẩn : l = 2500 (mm) Theo công thức (4.15)[1] ta kiểm nghiệm đai về tuổi thọ. i )/( 5,2 75,13 sv l v === <10(v/s) 2, Xác định các thông số của bộ truyền đai. - Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2500 mm theo công thức (4.6)[1] ta có a = 4 ).8( 22 ∆−+ λλ với λ = l - 1 2 ( ) . 2 d d π + = 2500 - (180 560) . 2 π + = 1337,61 Δ = 2 )( 12 dd − = (560 180) 2 − =190 Do đó ( ) 2 2 1337,61 (1337,61 8.190 ) 640,63 4 a mm + − = = * Góc ôm 1 α trên bánh đai nhỏ. Theo công thức (4.7)[1] ta có ( ) 2 1 1 57.( ) 57 180 180 560 180 146,19 640,63 o d d a α − = − = − − = 0 1 min 120 α α ⇒ > = thỏa mãn điều kiện 3.Xác định số đai z: -Số đai z được tính theo công thức 4.16[1] : z = [ ] zulo ddc CCCCP KP . α Theo bảng 4.7.[1] với đặc tính làm việc êm và số ca làm việc là 2 chọn K đ = 1,1( hệ dẫn động cơ nhóm II ) α C : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1 α Đồ án môn học Chi tiết máy 9 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A Theo [1] trang 61 : )180.(0025,01 1 α α −−=C khi 1 α =150…180 925,0= α C với °=150 1 α Với 0 l l = 4,1 7,1785 2500 = ⇒ theo bảng 4.16 [1] suy ra C 1 =1,07 +, C u : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền Theo bảng 4.17[1] và u = 3,17 > 3 nên u C = 1,14 +, [P 0 ] : công suất cho phép (kw). Tra bảng 4.19[1] → [P 0 ] =4,46 kw Với v= 13,75 m/s và d 1 =180 (mm) 48,2 46,4 1,11 ][ => == o dc P P +C z : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Theo bảng 4.18[1] C z ≈ 0,95 khi P dc /[P 0 ] = 2,46 Do đó 55,2 95.0.14,1.07,1.925,0.46,4 1,1.1,11 ==z Vậy chọn z = 2,55 * Chiều rộng đai : Theo công thức 4.17[1] và bảng 4.21[1]: Ta có : B = (z – 1).t +2.e = (2,55 -1).15 + 2.10 = 43,25 (mm) * Đường kính ngoài của bánh đai d a = d 1 + 2.h o = 180 + 2.3,3 = 186,6 (mm) 4, Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục. -Lực căng bánh đai. Theo công thức (4.19)[1]. v dl o F zCv KP F += 780 α Trong đó : F v = q m .v 2 (lực căng do lực li tâm gây ra ) với q m = 0,105 mkg ( theo bảng 4.22[1]. ) F v = 0,105.13,75 2 = 19,85 (N) )(6,29385,19 55,2.925,0.75,13 ,1780.11,1.1 => N=+ Vậy lực tác dụng lên trục : Theo công thức 4.21(tttk) : F r = 2.F o .z.sin( 2 1 α ) = 2.293,6.2,55.sin( 2/150° ) = 1446,3(N) 5, Bảng kết quả tính toán. Đồ án môn học Chi tiết máy 10 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải [...]... = 9,0120 Đồ án môn học Chi tiết máy tải 24 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A - Với góc nghiêng β như vậy, ta không cần dịch chỉnh bánh răng để đảm bảo khoảng cách trục cho trước - Chi u rộng vành răng : bw 2 = ψ ba aw 2 = 0,4.173 = 69,2(mm) Đồ án môn học Chi tiết máy tải 25 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp... kiện bền uốn Đồ án môn học Chi tiết máy tải 18 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A 1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải: Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải khi mở máy Vì vậy, cần kiểm tra quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc cực đại, ứng suất uốn cực đại Ta có hệ số quá tải (6.48) [1] K qt = Tmax = 2,2 T  Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy răng bánh răng,... Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 =2,độ rắn bánh lớn HB2 =220 σHlim1 = 2.HB + 70 = 2.285+70 = 640(MPa) σFlim1 =1,8.HB =1,8.285= 513(MPa) σHlim2 = 2.HB + 70 = 2.255+70=580(MPa) Đồ án môn học Chi tiết máy tải 11 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A σFlim2 =1,8.HB =1,8.255=459(MPa)  KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chi u;  KHL,KFL:... khi tính về tiếp xúc Đồ án môn học Chi tiết máy tải 15 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A KH = KHβ.KHα.KHV +) KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chi u rộng răng Tra bảng 6.7 [1]ta có: KHβ = 1,15 +) KHα: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Tính đường kính vòng lăn bánh nhỏ: 2aw1 2.149 =... +) KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chi u rộng răng Tra bảng 6.7 [1]ta có: KHβ = 1,12 Đồ án môn học Chi tiết máy tải 26 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A +) KHα: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Tính đường kính vòng lăn bánh nhỏ: 2a w 2 2.173 = = 102,6 (mm) U 2 + 1 2,37 + 1 π d w... hộp giảm tốc thỏa mãn điều kiện chạm trục ⇒ x1 x2 Đồ án môn học Chi tiết máy tải I II 32 -Thiết kế hệ dẫn động băng III GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A Hình 1: Khoảng cách giữa các trục 4 Kiểm tra điều kiện bôi trơn Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt, và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ, cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền... N ) 190 Chi u Frk nên chọn ngược chi u với chuyển động quay ngược lắp trên trục có tác FT 1 = dụng làm tăng mô men uốn cho bánh răng (chi tiết quay) xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: Dựa theo đường kính trục sơ bộ ta sử dụng bảng 10.2[1]để chọn chi u rộng ổ lăn : d(mm) 30 45 60 b0 (mm) 19 25 31 Đồ án môn học Chi tiết máy tải... nghiêng β: Cosβ = m Zt 3.95 = = 0,956 2.a w 2.149 ⇒ β = 15,420 - Với góc nghiêng β như vậy, ta không cần dịch chỉnh bánh răng để đảm bảo khoảng cách trục cho trước Đồ án môn học Chi tiết máy tải 14 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A - Chi u rộng vành răng : bw1 = ψ ba aw1 = 0,3.149 = 44,7(mm) Chọn bw1 = 45 (mm) 1.5 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: Ứng... 103,75 − 99,56 = 4,19(mm) Như vậy điều kiện bôi trơn được thỏa mãn x2min x2max x4min x4max 3d4/8 2: Mức dầu trong hộp giảm tốc Đồ án môn học Chi tiết máy tải d4/8 34 -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A PHẦN III : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT NỐI ĐỠ CHƯƠNG I : THIẾT KẾ TRỤC I CHỌN VẬT LIỆU Với các thông số cơ bản như trên ta thấy bộ truyền chịu tải trọng trung... -Thiết kế hệ dẫn động băng GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A +1.8 Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh Thông số Khoảng cách trục ĐK vòng chia ĐK vòng đỉnh ĐK vòng chân ĐK vòng cơ sở ĐK vòng lăn Modun pháp Chi u rộng vành răng Tỷ số truyền Số răng Hệ số dịch chỉnh Góc nghiêng Hệ số trùng khớp ngang Đồ án môn học Chi tiết máy tải Ký hiệu aw D1 D2 Da1 Da2 Df1 Df2 Db1 Db2 Dw . 441350,4 N.mm. Đồ án môn học Chi tiết máy 6 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A Phần II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I, TÍNH BỘ TRUYỀN. giao. Thái Nguyên, năm 2014 Sinh viên : Bùi Văn Lập Đồ án môn học Chi tiết máy 1 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A PHẦN I : TÍNH ĐỘNG. Bảng kết quả tính toán. Đồ án môn học Chi tiết máy 10 -Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD :Nguyễn Quý Trọng SVTH : Bùi Văn Lập –Lớp Cơ Khí –k7.A Thông số Giá trị Đường kính bánh đai nhỏ d 1 (mm)