thiết kế hệ truyền dẫn cơ khí của hệ thống băng tải

Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Lời nói đầu Hệ thống truyền động cơ khí có một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế, nó được sử dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp và phục vụ đời sống hằng ngày. Được học môn Đồ án thiết kế truyền động cơ khí để em tiếp xúc tìm hiểu đi vào thiết kế thực tế một hệ thống truyền động cơ khí cũng là cơ hội để em củng cố lại kiến thức và học thêm phương pháp làm vệc khi tiến hành công việc thiết kế. Tập thuyết minh này chỉ dừng lại ở việc thiết kế, chưa thực sự có tính tối ưu trong việc thiết kế các chi tiết máy, và chưa thực sự mang tính kinh tế cao do kiến thức hạn chế của người thiết kế.Do lần đầu tiên làm đồ án thiết kế nên chắc chắn không tránh khỏi những sai xót, hạn chế rất mong được sự thông cảm của quí thầy. Em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Công nghệ chế tạo máy đã tạo điều kiện cho em được học môn này. Đặc biệt,em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hùng Thắng đã giúp em hoàn thành môn học này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đắc Thinh Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 1 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY O0O THIẾT KẾ ĐỀ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số 11 : Thiết kế hệ truyền dẫn cơ khí của hệ thống băng tải theo sơ đồ sau . CÁC SÔ LIỆU CHO TRƯỚC : Lực vòng định mức trên tang : P = 19.4 ( KN ). Vận tốc vòng băng tải : V = 0,59 ( m/s ). Đường kính tang : D = 390 ( mm ) . Thời gian làm việc : 7 năm x 260 ngày x 01 ca x 06 giờ . Tính chất tải trọng : Tĩnh . Điều kiện làm việc : Tĩnh tại với mạng điện công nghiệp _ 220V/380V . Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 2 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== PHẦN 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. Xác định công suất động cơ : 1. Công suất làm việc lv N : Do tính chất tải trọng không thay đổi. Ta có : lv N = 1000 PV = 446,11 1000 59,0.10.4,19 3 = (kw) . Trong đó : P = 19,4.10 3 - Lực vòng định mức trên tang ( N ) . V = 0,59 - Vận tốc vòng băng tải ( m/s ). 2. Công suất của động cơ ycđc N : Xác định theo công thức : ycđc N = η ht lv N Trong đó η ht là hiệu suất chung của hệ thống truyền động . Ta có : η ht = η đai . η br . η tđ . η kn . η bt . η 4 ô . Trong đó : η đai = 0,96 Hiệu suất bộ truyền đai. η br = 0,97 Hiệu suất một cặp bánh răng. 98,0 2 2 1 1 21 1 1 = + + == ∑ ∑ = = ηηη η NN NN N N k i i i k i i td (Do 2 cặp bánh răng này nhận công suất từ trục II thông qua cặp bánh răng trụ thẳng nên: NN 21 = và chọn 98,0 21 == ηη - Hiệu suất tương đương của hai cặp bánh răng nối song song nhau). ≈ η kn 1 Hiệu suất khớp nối. η bt = 0,88 Hiệu suất băng tải. η ô = 0,99 Hiệu suất cặp ổ lăn. Các giá trị của η i được tra theo tiêu chuẩn (Bảng 1[1]). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 3 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 77,099,0.88,0.1.98,0.97,0.96,0 4 ≈=⇒ η ht ycđc N = 77,0 446,11 = 14,86 ( kw ) . II. Xác định tốc độ động cơ : 1. Tốc độ làm việc của trục tang lv n : Xác định theo công thức : lv n = D V . .10.6 4 π = 89,28 390.14,3 59,0.10.6 4 = ( v/ph ) Trong đó : V = 0,59 là vận tốc vòng băng tải ( m/s ) . D = 390 là đường kính tang ( mm ) . 2. Tốc độ yêu cầu của động cơ ycđc n . Là tốc độ quay của trục động cơ . ycđc n = i ht . lv n Với i ht là số truyền chung của hệ thống . Tỉ số truyền trung bình của bộ truyền đai thang 62 ÷= i đ . Hộp giảm tốc 2 cấp tách đôi có khả năng làm việc tốt với tỉ số truyền trong khoảng 258 ÷= i h . Chọn tỉ số truyền sơ bộ: 6.2= i đ và 19= i h ⇒ i ht = i đ .i h = 2,6.19 = 49,4. Vậy vận tốc quay sơ bộ của động cơ là : ⇒ sb n = 28,89.49,4 = 1427,166 ( v/ph ). 3. Chọn động cơ điện : 3.1. Công suất định mức của động cơ dm N : đm N Phải thoả mãn điều kiện : đm N ≥ ycđc N = 14,86 ( kw ) . Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 4 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 3.2. Chọn loại động cơ điện tiêu chuẩn : Ta chọn động cơ thoả mãn 2 điều kiện sau : đc n ≈ 1427,166 ( v/ph ) vận tốc sơ bộ của động cơ. đm N ≥ 14,86 ( kw ) . ⇒ Ta chọn động cơ điện không đồng bộ roto kiểu lồng sóc mômem mở máy lớn, sử dụng mạng điện công nghiệp 220 v /380 v mang số hiệu KĐ 72 – 4 có các thông số kỹ thuật sau đây (tra bảng 3[1]): + Công suất : 20 (Kw). + Vận tốc quay : 1460 (v/ph). + Hệ số cos ϕ =0.88. + Mômem bánh đà của roto GD 2 : 1.5 (kg/m 2 ) + Trọng lượng : 280 (kg). 3.3. Kiểm tra động cơ điện : a) Kiểm tra thời gian khởi động kd t . Theo điều kiện : kd t = [ ] .)53( giâyt MM BA kd đmm ÷=≤ − + Trong đó : m M là mô men mở máy của đông cơ . đm M là mô men định mức của đông cơ. m M = đm đm mđmm n N M .10.55,9 6 ββ = đm m m M M = β là hệ số mô men mở máy và được tra theo tiêu chuẩn. Tra bảng 3[1] ta có : m β = 1,3. ⇒ m M = 1,3. 4,170068 1460 20.10.55,9 6 = (Nm). ⇒ 9.130821 3,1 == m dm M M (Nm). + Mà A = 57,58 77,0.1460 59,0.10.4,19.75,9 75,9 232 ≈= × htđc ma n VP η . B = 6,87 25 1460.5,1 25 . 2 == dc nGD . Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 5 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== ⇒ kd t = ).(10.65,3 10.13,010.17,0 6,8757,58 3 66 s − ≈ − + ⇒ kd t < [ ] kd t = 3 5÷ (s). ⇒ Thoả mãn điều kiện thời gian khởi động . Trong đó : P max = 19400 Lực căng trên dây cáp (N). V = 059 Vận tốc kéo cáp trên tang (m\s). N = 1460 Tốc độ động cơ (vòng\phút). ht η = 0,77 Hiệu suất hệ thống. GD 2 = 1,5 Mômem bánh đà của động cơ (kgm 2 ). b) Kiểm tra mô men mở máy m M . Theo điều kiện : m M > c M Với c M là mô men cản ban đầu . c M = đt MM + ( đ M , t M lần lượt là mô men động và mô men tĩnh ) . t M = 2 . D P ma× = 19,4.10 3783 2 10.390 . 3 3 = − ( Nm ) . đ M =         + × t ma n VP GD η δ . 5,36 . 2 2 2 . kd t n .5,37 = = )(91027 10.65,3.5,37 1460 . 77,0.1460 59,0.10.4,19.5,36 5,1.25,1 32 23 Nm =         + − ⇒ c M = 3783 + 91027 = 94810 ( Nm ). ⇒ m M = 170068,4 (Nm) > c M ⇒ Thoả mãn . ⇒ Vậy ta chọn động cơ (ĐC 74-4 ) , có các thông số sau : Kiểu động cơ dm N ( KW ) dm n ( v/ph ) cos ϕ dm m M M dm ma M M × 2 GD (kg. 2 m ) Trọng lượng(kg) DK 72_4 20 1460 0,88 1,3 2,3 1,5 280 4. Phân phối tỷ số truyền : 4.1. Tỷ số truyền : Tỷ số truyền chung : i = 54,50 89,28 1460 ≈= lv đc n n Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 6 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Mà i ht = h đ i i . 321 iiii h = là tỷ số truyền hộp giảm tôc . i đ là tỷ số truyền của bộ truyền động đai. - Chọn tỷ số truyền của truyền động đai đ i =2,6 . Mà : i ht = 54.50. = hđ ii ⇒ h i = 50,54/2,6 ≈ 19,43 Hộp giảm tốc cấp chậm tách đôi chọn cn ii = = h i = 4,443,19 ≈ để đảm bảo cho các bánh răng của các cấp đều được ngâm dầu hợp lí (mức dầu ngập hết chiều cao răng nhưng không quá 1/3 bán kính vòng đỉnh răng). cn ii , là tỷ số truyền của bộ truyền nhanh và chậm . Với h i = 43,19. 4321 = −− ii Vậy : đ i = 2,6 4,4 4332 ==== −− cn iiii 4.2. Công suất truyền trên các trục i N . 86,14 1 == ycđc NN ( kw ) . 122944,1486,14.99,0.96,0 11212 ==== − NNN ô đ ηη η (KW ) 56226312,13122944,14.99,0.97,0 22323 ==== − NNN ôbr ηηη (KW ) 5810768,131356226312.99,0.98,0 33434 ==== − NNN ôtđ ηηη (KW ) 466,115810768,13.88,0.99,0.1 44545 ==== − NNN btôkn ηηηη (KW ) = lv N Trong đó : i N là công suất trên các trục ( i = 1,2,3,4,5 ). 4.3. Tốc độ quay trên các trục i n . 1460 1 == đc nn ( v/ph ). 5,561 6,2 14601460 21 1 2 ≈=== − đ ii n n ( v/ph ). 6,127 4,4 5,561 43 2 3 ≈== − i n n ( v/ph ). 29 4,4 6,127 54 3 54 ≈=== − i n n η ( v/ph ). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 7 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== 4.4. Mô men xoắn trên các trục x M . 97200 1460 86,14 .10.55,9.10.55,9 6 1 1 6 1 ≈== n N M x ( Nmm ) 24018597200.99,0.96,0.6,2 121121212 ≈=== −−− xôđxx MiMiM ηηη ( Nmm ) 1014858240185.99,0.97,0.4,4 232232323 ≈=== −−− xôbrxx MiMiM ηηη ( Nmm ) 43323071014858.99,0.98,0.4,4 343343434 ≈=== −−− xôtđxx MiMiM ηηη ( Nmm ) 37743054332307.88,0.99,0.1 454454545 ≈=== −−− xbtôknxx MiMiM ηηηη ( Nmm ) Bảng thông số động lực học các cấp của hệ truyền dẫn : Trục Trục Ι Trục II Trục III Trục IV Trục V i 4 3,55 3,55 1 N ( kw ) 14,86 14,12 13,56 13,58 11,46 n (v/ph ) 1460 561,5 127,6 29 29 Mx (N.mm) 97200 240185 1014858 4332307 3774305 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 8 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== PHẦN 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG (ĐAI _ BÁNH RĂNG) Thiết kế truyền động đai : 1. Chọn loại đai : Đai hình thang là chi tiết được tiêu chuẩn hóa, chúng thường được chế tạo hàng loạt từ vật liệu vải cao su theo chiều dài và tiết diện quy chuẩn. Do vậy ta cần chọn được tiết diện đai cho hợp lí. Chọn tiết diện đai có thể dựa vào vận tốc và công suất cần truyền, nhưng vì bước này giá trị đường kính bánh đai chưa được xác định nên giá trị vận tốc trượt ccaanf phải giả thiết trước. Điều này đẫn đến không ít khó khăn khi thiết kế. để giải quyết vấn đề này có thể chọn tiết diện đai thang theo giá trị mômem xoắn trên trục dẫn. ( Tra bảng ). Ta có : M x1 = 97200 N.mm Tra bảng ta chọn được tiết diện đai thang có các thông số sau : Loại Kích thước tiết diện Diện Chiều dài đai L Đường Mômem b b c h Y o B 22 19 13,5 4,8 230 1800÷10000 200 120÷600 2. Xác định đường kính bánh đai : Đường kính bánh đai nhỏ D 1 = 200 (mm) (Theo bảng 18[1]). Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 9 ================ b b y 0 h c Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== Kiểm nghiện vận tốc đai : 28,15 10.6 1460.200. 10.6 44 11 ≈== π π nD V (m\s) < ( 30 ÷ 50 ) m\s . Tính đường kính bánh đai lớn D 2 : D 2 = i.D 1 (1 - ξ ) = 2,6.200.( 1 – 0,02 ) = 509,6 (mm). Trong đó : D 1 – Đường kính bánh dẫn (mm). D 2 – Đường kính bánh bị dẫn (mm) i – tỉ số truyền động đai i = i đ = 2,6. ξ - Hệ số trượt (đối với đai thang ξ ≈ 0,02). Chọn đường kính bánh bị dẫn D 2 = 500 theo tiêu chuẩn. Kiểm tra số vòng quay thực tế n * 2 : n * 2 = (1 - ξ )D 1 .n 1 /D 2 = (1 – 0,02)200.1460/500 = 572,32 (vòng/phút). Sai lệch : x = 100% - n * 2 .100%/n 2 = 100% - %100 5,561 32,572 = 1,9% ⇒ Thỏa mãn điều kiện sai lệch x 3(≤ ÷5)%. ⇒ Vậy chọn : Đường kính bánh dẫn D 1 = 200 mm. Đường kính bánh bị dẫn D 2 = 500 mm. 3. Sơ bộ chọn khoảng cách trục A sb : Chọn khoảng cách trục sơ bộ : A sb = 0,95D 2 = 0,95.500 = 475 mm (Theo bảng 19[1]). 4. Xác định chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A : Tính chiều dài sơ bộ 4,2096 475.4 )200500( )500200( 2 475.2 4 )( )( 2 2 22 12 21 ≈ − +++= − +++= ππ A DD DDAL sbsb (mm). Chọn chiều dài đai L = 2000 mm (Theo bảng 20[1]). Kiểm tra số vòng chạy của đai : Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy. 10 ================ [...]... y là hệ số dạng răng(bảng 36[1]) y.m 2 Z n.bθ '' Trong đó : θ '' ≈ 1,6 - Hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng Hệ số dạng răng y được tính theo phương pháp nội suy, dựa vào số răng tương đương Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 21 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== Bánh dẫn 1 Z tđ = Bánh dẫn 2... PHẦN 3 :THIẾT KẾ TRỤC Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 23 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== Trình tư thiết kế: 1.Chọn vật liệu -Chon thép C45 tôi cải thiện Đường kính d = 100 mm σ ch = 400( N / mm 2 ) σ b = 750( N / mm 2 ) HB = 220 2.Tính sơ bộ trục d sb = C.3 N n -Trong đó : N _ là công suất truyền ( KW ) n_ là số vòng quay của trục ( v/ ph ) C_ là hệ số tính... bánh kia Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh Truyền động bánh răng trụ được sử dụng rộng rãi trong các ngành chế tạo máy và cơ khí Nó có các ưu điểm nổi bật như: Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tỉ số truyền ổn định, làm việc tin cậy và tuổi thọ cao -Các bộ truyền động bánh răng có các thông số kĩ thuật chủ yếu sau Z 1 , Z 2 - số răng bánh dẩn và bị dẫn i= n1 Z 1 = tỉ số truyền. .. Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== d sbIV = 95 mm ; B4 = 45 mm ; D = 200 mm d sbV = 90 mm ; B5 = 40 mm b Phác thảo kết cấu hộp giảm tốc - Các thống số cơ bản: + Khoảng cách từ chi tiết quay tới thành trong của hộp a = 10 mm + Khoảng cách giữa các chi tiết quay c = 10 mm + Chiều dày thân hộp σ = 10 mm + Khoảng cách từ cạnh ổ tới thành trong của hộp l 2 = 5 mm + Chiều cao của lắp... nghiệm trục về quá tải 2 2 Kiểm nghiệm theo điều kiện : σ qt = σ uqt + 3.t qt ≤ [σ qt ] = 0,8.σ ch Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 34 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== Trong đó : σ uqt ,τ uqt là ứng suất pháp và tiếp tại tiết diện nguy hiểm của trục ứng với mô men truyền đông là Mqt=Kqt.M Giá trị Kqt xác định như trong kiểm tra quá tải của bộ truyền bánh răng... về độ cứng Hệ số an toàn : nII = 4,62 > 2,5 nIII = 2,65 > 2,5 nIV = 2,9 > 2,5 ⇒ Trục đủ cứng không phải kiểm tra Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 35 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== PHẦN 4 : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC I Gối đỡ trục II 1 Chọn loại ổ lăn : Ta chọn ổ lăn là loại ổ bi đỡ 1 dãy , đảm bảo cố định trục theo 2 chiều 2 Xác định tải của ổ - Tải trọng tại... RB > RD , Ta tính gối đỡ B - Tải trọng tương đương của ổ Q = ( RB KV + A.m).K t K d Trong đó : m – Hệ số chuyển đối tải trong dọc trục hướng về tâm tra bảng 67[1] K V là hệ số vòng quay của ổ Vòng trong quay : K V = 1 ( bảng 67[1] ) A là tải trọng dọc trục : A = 0 K t là hệ số ảnh hưởng nhiệt độ : Chọn t 0 = 100 0 C ⇒ K t = 1 Bảng 69[1] K d là hệ số tải trọng động Tải trọng tĩnh không va đập :... vòng cơ sở m= t - Mô đun ăn khớp π b - chiều rộng bánh răng β - góc nghiêng cuả răng, bánh răng thẳng β = 0 Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 12 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== ξ1 , ξ 2 - hệ số dịch dao trên bánh dẫn và bánh bị dẫn A - khoảng cách trục h - là chiều cao răng De - đường kính vòng đỉnh răng Di - đườmg kính vòng chân răng α - góc ăn khớp Trình tự thiết. .. mãn 0,5122.52.84.127,6 10 Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột Theo điều kiện : σ txqt = σ tx K qt ≤ [σ txqt ] σ uqt = σ u K qt ≤ [σ uqt ] Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 16 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== Trong đó: σ u và σ tx là giá trị ứng suất uốn và tiếp xúc của bộ truyền tính theo tải trọng danh nghĩa( σ u đã xác định ở phần trên) σ u1 =... tâm p r : pr1 = pr 2 = p.tgα = 5056,5.tg 200 = 1840,4 ( N ) Nguyễn Đắc Thinh – 48 Chế Tạo Máy ================ 17 Đồ án thiết kế truyền động cơ khí =================== Thiết kế cặp bánh răng cấp chậm 1 Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện bánh răng Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 Vật liệu C45 C35 2 P nhiệt luyện Thường hóa Thường hóa Độ cứng 220 190 2 560 480 δb(N/mm ) 2 280 240 δch(N/mm ) Đường . án thiết kế truyền động cơ khí. =================== TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY O0O THIẾT KẾ ĐỀ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số 11 : Thiết kế hệ truyền dẫn cơ khí. đời sống hằng ngày. Được học môn Đồ án thiết kế truyền động cơ khí để em tiếp xúc tìm hiểu đi vào thiết kế thực tế một hệ thống truyền động cơ khí cũng là cơ hội để em củng cố lại kiến thức và. 48 Chế Tạo Máy. 8 ================ Đồ án thiết kế truyền động cơ khí. =================== PHẦN 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG (ĐAI _ BÁNH RĂNG) Thiết kế truyền động đai : 1. Chọn loại đai : Đai