thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp đổi mới của đất nước, tầm quang trọng của ngành Cơ Khí nói chung và ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy nói riêng, giữ vai trò then chốt trong công cuộc Công Nghệp Hóa và Hiện Đại Hóa đất nước. Trong bối cảnh đất nước đang gia nhập WTO thì điều này lại càng khẳng định. Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công - nông nghiệp và giao thông vận tải Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm. Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…, được chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất. Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa Cơ Khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này. Đây là đầu tiên của em đồ án, nên sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo thêm các quý thầy cô và các bạn. Đồ án này sẽ không được hoàn thành nếu không có sự trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu của các bạn trong lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Tuấn Hùng. Qua đây em cũng xin gởi lời cảm ơn sâu xét đến các bạn, thầy Nguyễn Tuấn Hùng, đã tận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện: GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 1 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN BỘ MÔN TPHCM. Ngày……tháng… năm 2009 Giáo viên bộ môn GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 2 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TPHCM. Ngày……tháng… năm 2009 Giáo viên hướn dẫn GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 3 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 PHẤN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7 1.1. Công suất cần thiết 7 1.2. Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 7 1.3. Chọn động cơ 7 1.4. Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống 8 1.5. Công suất động cơ ở trên các trục 8 1.6. Tốc độ quay trên các trục 9 1.7. Tốc độ quay tren các trục 9 PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 10 2.1. Chọn loại đai 10 2.2. Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 11 2.2.1. Xác định đường kính bánh đai nhỏ 11 2.2.2. Xác định đường kính bánh đai lờn 12 2.3. Chọn sơ bộ khoảng cách trục 12 2.4. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ a 12 2.5 Xác định chính xác khoảng cách trục a theo L = 1500 mm 12 2.6. Kiểm nghiệm góc ôm 13 2.7. Xác định số đai cần thiết 13 2.8. Định kích thước chủ yếu của bánh đai 14 2.9. Lực căng ban đầu 14 PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 15 3.1. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của cấp nhanh 15 3.1.1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện 15 3.1.2. Xác định ứng suất tiếp, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh 16 3.1.3. Tính khoảng cách trục A 17 3.1.4. Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 18 3.1.5. Định chính xác hệ số tải trọng K 17 3.1.6. Xác định mô đun, số bánh răng, góc nghiêng cảu răng và chiều rộng bánh răng 18 3.1.7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 19 3.1.8. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột 20 3.1.9. Các thông số hình học của bộ truyền 20 3.1.10. Lực tác dụng lên trục 21 3.2. Tính toán bộ truyền bánh răng thẳng cấp chậm 21 3.2.1. Chọn vật liệu và cắt nhiệt luyện 21 3.2.2. Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép 22 3.2.3. Tính khoảng cách sơ bộ trục A 23 3.2.4. Tính vận tốc vòng cảu bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng … 23 3.2.5. Định chính xác hệ số tải trọng K 24 3.2.6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng 24 GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 4 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 3.2.7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 24 3.2.8. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu tải trọng đột ngột 25 3.2.9. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 26 3.2.10. Tính lực tác dụng lên trục 27 PHẦN IV: TÍNH TOÁN TRỤC 27 4.1. Chọn vật liệu cho trục 27 4.2. Tính sức bền trục 27 4.2.1. TÍnh đường kính sơ bộ của trục 27 4.2.2. Tính gần đúng các trục 28 4.2.3. Tính Chính xác trục 35 PHẦN V: TÍNH THEN 40 5.1. Tính then lắp trên trục I 40 5.2. Tính toán then trên trục II 41 5.3. Tính toán then trên trục III 42 PHẦN VI: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 44 6.1. Chọn ổ lăn 44 6.2. Dung sai lắp ghép bánh răng 47 6.3. Dung sai lắp ghép ổ lăn 47 6.4. Dung sai lắp vòng chặn dầu 48 6.5. Dung sai khi lắp vòng lò xo (bạc vòng) trên trục tùy động 48 6.6. Dung sai lắp ghép then trên trục 48 6.7. Cố định trục theo phương dọc trục 49 6.8. Che kín ổ lăn 49 6.9. Bôi trơn ổ lăn 49 PHẦN VII: CẤU TẠO VỎ HỘP GIẢM TỐC 50 PHẦN VIII: NỐI TRỤC 51 PHẦN IX: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 53 PHẦN X: CÁC CHI TIẾT PHỤ 54 10.1. Vòng chặn dầu 54 10.2. Chốt định vị 54 10.3. Nắp quan sát 54 10.4. Nút thông hơi 55 10.5. Nút tháo dầu 55 10.6. Que thăm dầu 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 LỜI KẾT 58 GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 5 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Tp. HCM Khoa : Cơ Khí Bộ môn : Cơ Sở Thiết Kế Máy ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực hiện: Ngành đào tạo: DHOT1TLT Người hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Hùng. Ký tên ĐỀ TÀI Đề số 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN 1. Động cơ. 2. Bộ truyền đai thang. 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh. 4. Nối trục đàn hồi. 5. Thùng trộn. Số liệu cho trước phương án 3 Yêu cầu: 1. 01 Bản thuyết minh. 2. 01 Bản vẽ lắp A 0 . 3. 01 Bản vẽ chi tiết. GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 6 P (kW) n (vg/ph) L (năm) t 1 (giây) t 2 (giây) T 1 T 2 8 50 7 15 36 T 0,9T ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRIỀN 1.1. Công suất cần thiết Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có: ( ) 2 2 2 2 1 1 1 1 1 15 0.9 36 8 7.44 15 36 n n i i i i td n n i i T t p t T P P kw t t    ÷ × + ×   = = ≈ = + ∑ ∑ ∑ ∑ Hiệu suất chung η của hệ thống: 4 2 d k ol br η η η η η = Theo (bảng 2.3), trang 19, [1] ta có: Với : 0.96 d η = : Hiệu suất bộ truyền đai 1 n η = : Hiệu suất nối đàn hồi 0,99 k η = : Hiệu suất một cặp ổ lăn 0.98 br η = : Hiệu suất bộ truyền bánh đai η kn = 1 : Hiệu suất khớp nối Suy ra : 4 2 0.96 1 0.99 0.98 0.87 η = × × × ≈ Vậy công suất cần thiết của động cơ: ( ) 7.44 8.55 0.87 td ct P P kw η = = = 1.2. Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống Chọn tỉ số truyền sơ bộ: Theo (bảng 2.4), trang 19, [1]. Ta chọn : Đai thang: 3,5 d u = Hộp giảm tốc hai cấp: 11 h u = Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là: 3,5 11 38,5 sb u = × = Vận tốc sơ bộ của động cơ là: ( ) 38,5 50 1925 / sb sb n u n v p = × = × = 1.3. Chọn động cơ Động cơ chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải thay đổi nên động cơ phải chọn có P dm ≥ P ct = 8,55 (KW). Theo bảng P1.2 trang 234 tài liệu [2]. ta chọn động cơ có số liệu 4A100S4Y3 có thông số kỷ thuật. GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 7 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY + Công suất định mức : P dm = 11 (KW) + Số vòng quay : n dc = 1458 (vg/ph) + Hiệu suất của động: 87,5% η = 1.4. Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống Tỉ số truyền thực : 1458 29.16 50 dc n u n = = = Chọn tỉ số truyền đai: 3,5 d u = Vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc là: 29.16 8,33 3,5 h u = = Gọi n u : là tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh. c u : là tỷ số truền của bánh răng cấp chậm. Với điều kiện : h n c u u u = × 1,4 n c u u= × Vậy phân phối tỷ số truyền như sau : Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : u n = 3,41 Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : u c = 2,44 Tỷ số truyền của bộ truyền đai: u d = 3,5 1.5. Công suất động cơ ở trên các trục - Công suất động cơ của trục I (trục dẫn) là: ( ) 1 11 0.96 0.99 10.4544 d ol P P kW ηη = = × × ≈ - Công suất động cơ của trục trục II là: ( ) 2 1 r 10.4544 0.99 0.98 10.143 ol b P P kW η η = = × × ≈ - Công suất động cơ của trục III là: ( ) 3 2 10.143 0.99 0.98 9.841 ol br P P kW η η = = × × ≈ - Công suất động cơ trên trục công tác là: ( ) 4 3 . . 9,841.0,98.1 9,644 br kn P P kw η η = = = 1.6. Tốc độ quay trên các trục GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 8 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - Tốc độ quay trên trục I là: 1 1458 416( / ) 3,5 dc d n n v p u = = ≈ - Tốc độ quay trên trục II là: 1 2 416 122( / ) 3,41 n n n v p u = = ≈ - Tốc độ quay trên trục III là: 2 3 122 50( / ) 2,44 c n n v p u = = ≈ 1.7. Tính moment xoắn trên trục Theo công thức sau: 6 9.55 10 P T n × = Trong đó: P : công suất (kw) n : số vòng quay (vòng/phút) + Momem xoắn trên trục động cơ là: ( ) 6 6 9.55 10 9.55 10 11 72051 . 1458 dc dc dc P T N mm n × × × × = = = + Momem xoắn trên trục I là: ( ) 6 6 1 1 1 9.55 10 9,55 10 10,454 239989 . 416 P T N mm n × × × × = = ≈ + Momem xoắn trên trục II là : + Momem xoắn trên trục III là : ( ) 6 6 3 3 3 9,55 10 9.55 10 9,841 1873710 . 50 P T N mm n × × × × = = = + Momem xoắn trên trục công tác là: 6 6 4 4 9,55.10 . 9,55.10 .9,644 1842004( . ) 50 IV P T N mm n = = = Bảng 1: GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 9 ( ) 6 6 2 2 2 9,55 10 9,55 10 10,143 793980 . 122 P T N mm n × × × × = = ≈ ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY truc Thông số Động cơ I II III Công tác Tỷ số truyền u 3,5 3,41 2,41 1 Số vòng quay n (v/h) 1420 486 132 50 50 Công suất P (Kw) 11 10,454 10,143 9,841 9,6441 Mô men (N.mm) 72051 239989 793980 1873710 1842004 PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN ĐAI THANG d2 d1 a ß/2 ß ß/2 ß/2 d 2 - d 1 O 2 O 1 a 1 Hình 1 Các thông số của bộ truyền đai 2.1 Chọn loại đai Thiết kế bộ truyền đai cần xác định loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài L và lực tác dụng lên trục. Do công suất động cơ P ct = 11 Kw) và i đ = 3,5 < 10 và yêu cầu làm việc êm nên ta có thể chọn đai hình thang. Ta nên chọn loại đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc trong môi trường ẩm ướt ( vải cao su ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm ), lại có sức bền và độ đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ. Dựa vào công suất P ct = 11(Kw) và số vòng quay n 1 = 1458 (vg/ph). GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 10 [...]... Chọn d = 75 mm, đường kính đầu trục = 70 mm 4.2.3.Tính chính xác trục Kiểm tra hệ số an toàn của trục tại các tiết diện nguy hiểm Hệ số an toàn tính theo công thức (7 – 5 ) ta có : n= nσ nτ 2 nσ + nτ2 ≥ [ n] Trong đó: nσ hệ số an toàn chỉ xét theo ứng suất pháp nτ hệ số an toàn chí xét riêng ứng suất tiếp n hệ số an toàn [n] hệ số an toàn cho phép [n] = 1,5 ÷ 2,5 Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến... đai cần thiết Số đai được xác định theo điều kiện tránh xa trượt trơn giữa hai đai và bánh đai Số dây đai được xác định theo công thức: Z≥ Pct [ P0 ].Ct Cv Ca Cr C L Cz - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai Ca = 1, 24.(1 − e a1 110 ) = 0,91 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc Cv = 1 − 0, 05(0, 01.v 2 − 1) = 1 − 0, 05(0, 01.9, 29 2 − 1) = 1, 007 - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng Cr = 0,85 - Hệ số... d = b 75 = = 0, 66 d1 114 Với ψ d = 0,66 theo bảng 3-12 trang 47 tài liệu [3] ta có Ktt bảng = 1,03 - Tính hệ số tập trung tải trọng thực tế : K tt = K ttbang + 1 1, 03 + 1 = = 1, 015 2 2 Theo bảng 3-14 trang 48 tài liệu [3] tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,2 ( giả sử b > 2,5.mn ) sin β - Hệ số tải trọng: K = K tt K d = 1, 015.1, 2 = 1, 22 Vì trị số K không chênh lếch nhiều với dự đoán nên không... ψd = b 102 = = 0,51 d1 199, 41 Với ψ d = 0,51 theo bảng (3-12) trang 47 tài liệu [3] ta có Ktt bảng = 1 - Tính hệ số tập trung tải trọng thực tế : K tt = K ttbang + 1 1 + 1 = =1 2 2 Theo bảng (3-14) trang 48 tài liệu [3] tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,1 ( giả sử b > - 2,5.mn ) sin β Hệ số tải trọng: K = K tt K d = 1.1,1 = 1,1 Vì trị số K không chênh lếch với dự đoán nên không cần tính lại khoảng... Trong đó : k = 1,3 : Hệ số tải trọng N : Công suất bộ truyền (Kw) y : Hệ số dạng răng GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 24 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY n : Số vòng quay trên một phút của bánh răng đang tính mn : Môđun Ztd : Số răng tương đương trên bánh b, σ u : Bề rộng và ứng suất tại chân răng Theo bảng (3-18) trang 52 tài liệu [3] ta chọn + Hệ số dạng răng của bánh nhỏ y1 = 0,471 + Hệ số dạng răng của... 05.106  K N + Theo công thức (3-10): A ≥ (u + 1) 3   [ σ ] u ÷ ψ A θ ' n2 ÷ tx   - Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K = 1,3 - Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ψ A = 0,3 Trong đó : u = 3,41 : Tỷ số truyền n2 = 132 (v/p) số vòng quay trong 1 phút của bánh bị dẫn N = 10,454 (Kw) công suất trên trục I θ ' = 1,25 hệ số ảnh hưởng khả năng tải 2  1, 05.106  1,3.10, 454 → A ≥ (3, 41 + 1) 3  = 225, 24mm ÷  442.3,... + Giới hạn mỏi uốn của thép 35: σ −1 = 0, 43.σ bk = 0, 43.500 = 215 N / mm 2 Vì phôi rèn, thép thường hóa nên lấy hệ số an toàn n = 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kσ = 1,8 GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 16 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có ứng suất uốn cho phép + Bánh nhỏ: [ σ ] u1 = 1,5.σ −1.K '' N 1,5.258.1 = = 143,33 N / mm 2 n.Kσ 1,5.1,8... thép 35: σ −1 = 0, 43.σ bk = 0, 43.480 = 206, 4 N / mm 2 GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 22 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Vì phôi rèn, thép thướng hóa hệ số an toàn n = 1,5, và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kσ = 1,8 Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có ứng suất uốn cho phép - Bánh răng nhỏ 1,5.σ −1.K '' N 1,5.249, 4.1 = = 138,56 N / mm 2 [ σ ] u1 = n.Kσ 1,5.1,8 (5) - Bánh răng lớn... khoảng cách sơ bộ trục A 2  1, 05.106  K N + theo công thức (3-9): A ≥ (u + 1) 3   [ σ ] u ÷ ψ A n2 ÷ tx   - Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K = 1,3 - Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ψ A = 0,3 Trong đó: u = 2,41 Tỷ số truyền n2 = 50 (v/p) số vòng quay trong một phút của bánh răng bị dẫn N = 10,143 (Kw) : Công suất trên truc II 2  1, 05.106  1,3.10,143 → A ≥ (2, 41 + 1)  = 336,88( mm) ÷ 0,3.50  416.2,... (5-23): B = ( Z − 1) f + 2.e Theo bảng 10.3 ta có : f = 10, e = 15, y0 = 14 ⇒ B = ( 2 − 1) 15 + 2.14 = 43 mm - Đường kính bánh đai ngoài: Theo công thức (5-24) : + Với bánh dẫn: da1 = d1 + 2y0 = 225 + 2.14 = 253(mm) + Vận tốc bánh bị dẫn: da2 = d2 + 2y0 = 800 + 2.14 = 828 (mm) 2.9 Lực căng ban đầu F0 = A σ 0 = Z.A1 σ 0 = 2.138.1,5 = 414 (N) Trong đó: σ 0 = 1,5 N/mm2 ứng suất ban đầu A = 138 mm2 là tiết . KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực hiện: Ngành đào tạo: DHOT1TLT Người hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Hùng. Ký tên ĐỀ TÀI Đề số 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN 1. Động cơ. 2. Bộ truyền. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7 1.1. Công suất cần thiết 7 1.2. Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 7 1.3. Chọn động cơ 7 1.4. Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống 8 1.5. Công suất động. KẾT 58 GVHD: NGUYỂN TUẤN HÙNG 5 ĐỀ 2: PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Tp. HCM Khoa : Cơ Khí Bộ môn : Cơ Sở Thiết Kế Máy ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG