Đồ án về chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

Tính công suất trên các trục :... PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾCÁC BỘ TRUYỀNI... Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng: Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: σH... Một số thông số hình h

Trang 1

Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 3371: Thiết kế hệ dẫn động băng tải

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

- Thông số đầu vào:

+ Lực kéo xích tải: F = 2870 (N)

+ Vận tốc băng tải: v = 1,93 (m/s)

+ Đường kính tang: D = 270 (mm)

+ Đặc tính làm việc: Va đập vừa

Trong đó : ηol là hiệu suất của ổ lăn

η br là hiệu suất của bộ truyền bánh răng

ηx là hiệu suất của bộ truyền xích

ηkn là hiệu suất của khớp nối

54 , 5 2

Theo bảng B 2 4    1 ta chọn sơ bộ :

+ Tỉ số truyền xích: ux = 2,5

Trang 2

+ Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng : ubr = 3

- Ta được động cơ với thông số sau :

+ Ký hiệu động cơ : 4A160M6Y3

ndc

n



2.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền :

- Tỉ số truyền của bộ truyền trong: ubr = 2,37

3

7,11 c

III Tính các thông số trên trục :

3.1 Tính công suất trên các trục :

Trang 3

- Công suất trên trục công tác : 5 , 54

1000 1000

2870 1 , 93



 F v ct

0,99.0,92 ηx

ηol

PII

0,99.0,99 ηk

ηol

PI

3.2.Tính số vòng quay:

- Số vòng quay của động cơ: n đc  970 (vg/ ph)

- Số vòng quay trên trục I : nI= 970(vg/ph)

1

970 u

3, 323

ph vg u

n n

92 , 12 6 10 55 , 9

6 10 55 , 9

mm N nđc

67 , 12 6 10 55 , 9

, 323 2

16 , 12 6 10 55 , 9

, 136 54 , 5 6 10 55 , 9 6

Trang 4

PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾCÁC BỘ TRUYỀN

I Tính toán thiết kế bộ truyền xích:

- Thông số yêu cầu :

+ P1 = P truc 6,08kW

2

16,122

+ n1 = ntruc2 = 323,3 ( v/ph )+ u = u = 2,37

Trang 5

Theo bảng (5.4)[1] với u =2,5 chon Z1 = 25

=> số răng trên đĩa xích lớn là:

Z2 = u.Z1 =2,37.25 = 59,25→ chọn Z2 = 59

1.3 Xác định bước xích :

Theo CT (5.3)[1] Ta có công suất tính toán : Pt=P.k.kz.kn

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn Pt < [P]

+ Hệ số răng : kz = 2525 1

1 Z 01 Z



+ Hệ số vòng quay : kn = 400 1,24

323,3 1

n 01 n



+ k = ko.ka.kdc.kbt.kd.kc

Trang 6

Tra bảng B 5 5    1 với no1 = 400 ( v/ph ) chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích 25,4 mm thoả mãn điều kiện bền mòn.

.25,4 2 25 59 2

59 25 25,4

bx p

2 1 Z 2

Z

2 2

Z 1 Z

→ chọn số mắt xích chẵn là : xc = 124

- Tính lại khoảng cách trục

Theo 5.13 ta có

a*= 0,25pbx {xc – 0,5.(Z2 + Z1) +      

2 1 2 2

1

5,

z

2 2

14 , 3

25 59 2 25 59 5 , 0

Z

35 , 4 124

Trang 7

khối lượng 1m xích q=2,6(kg)

Kđ=1,7 hệ số tải trọng động

60000

3,323.4,25.2560000

, 3

08 , 6 1000

1000

N v

Vậy s >  s =9,3 bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

1.6.Đường kính đĩa xích theo công thức

2514,3sin

4,25sin

1

z

p d

24,4775914,3sin

4,25sin

14,3cot5,0.4,25cot

1

d f

mm19,46103,8.227,4892

đ t r

H

k A

E F

K F

.

Trang 8

Fvđ = 13.10-7n1.p3m

= 13.10-7.323,3.25,43 .1 = 6,89 N

z1= 25  kr = 0,36 (hệ số phụ  Z)

A = 180 mm2 diện tích chiếu mặt tựa của bản lề bóng (5.12)  1

E = 2.E1 E2 (E1+E2) = 2,1.105MPa – Mô đum đàn hồi

Kđ = 1,2 tải trọng va đập nhẹ, kd = 1 xích dãy 1

1 180

10 1 , 2 89 , 6 2 , 1 23 , 1777 36 , 0 47

Vậy khi dùng thép 45 tôi, ram đạt độ rắn bề mặt HRC 50 có ứng suất tiếp xúc cho phép là H=800

MPa đảm được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1

Tương tự ta xác định được: H2  H (với cùng vật liệu và nhiệt luyện)

1.8.Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích:

Trang 9

Trang 10

  r s XF FC FL

F

k k k y y

k k S

k S

- KFC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Đặt tải một phía

- K HL;K FL: hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền

1 HE

N 1HO N HL

1 FE

N 1FO N FL

+ 2,4 30.2652,4 1,96.107

2HB

30H2

HO

Trang 11

+ NF01 = NF02 = 4.106do bánh răng làm vật liệu thép

 N HE; N FE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đuơng

Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh:

N HE N FE 60.c.n.t

+ c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

+ n: số vòng quay trong 1 phút

+ t: tổng số giờ làm việc của bánh răng

1 1

1  FE  60 h  60 1 970 11000  0 , 6402 10

N

9 10 16 , 0 15500 60.1.237,5 h

.L 2 60.c.n FE2

.Y F2

504,0 FL1

.K XF K S Y R

.Y F1

1,1

600 HL2 K XH K v Z r Z H2

1,1

630 HL1 K XH K v Z r Z H1

Do vậy với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng thì lấy [σH] = [σH2] =545,45(Mpa)

2.3) Xác định chiều dài bánh răng côn ngoài :

theo công thức (6.52a)[1]

H R

c

u K K

K T u

kHβ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng trên chiều rộng vành bánh răng con tra bảng (6.21) 1

Kbe: hệ số chiểu rộng vành răng

Trang 12

Với U12 = Uh = 3

T1 : Mô men xoắn trên trục bánh răng chủ động Nmm

H: Ứng suất tiếp xúc cho phép Mpa

Theo bảng (6.21)  1 với

43,025,02

3.25,

1 3

3,149.21

62,82

Trang 13

Góc côn chia: δ1 =arctg 

31 =18,250

2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiên trên bề mặt răng theo CT (6.58)[1]

C Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

σH

2 1 m d 0,85.b

1 2 m U H K 1 2.T ε Z H

+ ZM: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp

tra bảng B(6.5)[1]→ ZM = 274MPa1/3

+ ZH: hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc:

1 31

1 3,2 1,88 m

.cosβ 2

Z

1 1 Z

1 3,2





- kH: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo CT(6.61) [1]

kH = kHα kHβ kHv

- Với bánh răng côn răng thẳng KHα = 1: KHβ = 1,13 tra bảng (6.21) [1]

- KHv Hệ số tải trọng động tính theo CT(6.63)[1]

Trang 14

K K T

bd

2

H 1

Chọ cấp chính xác theo vận tốc vòng bảng (6.13) [1] chọn cấp chính xác = 7

δH là hệ số xét đến ảnh hương của sai số ăn khớp tra theo bảng (6.15) [1]





1 13 , 1 124701

2

53 , 81 12 , 37 17 , 12

1 2 3 28 , 1 24701 1

2 ,87 274.1,76.0

12

,

37

2 2

F Y β Y ε Y F K 1 2.T

1

F1

tm

Trang 15

2 1 F2

F Y F Y



Kbe =

27 , 0 47 , 148

Tra bảng (6.21) [1] được KFβ = 1,25 KFα = 1

mtm = mnm =2,63 mô đun pháp tuyến

b = 40 mm chiều rộng vành răng

dm1 = 81,53 mm đường kính trung bình của bánh chủ động

Y    hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Yβ: hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Yβ 1 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

KF hệ số tải trọng khi tính về uốn

m F

K K T

d b

2

.

1353,81.14,4.47.016,0

2

53 , 81 40 46 , 32

0,85.40.2,

1.3,57 ,675.0,57.

2.124701.1 1

0,85.b.

1 F Y β Y ε Y F K 1

3,57

3 117,83.3,5 1

F

.Y 1

VậyσF1117,83σF1480(MPa),σF2120,47σF2480(MPa)

Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo

Trang 16

2.7.Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải , với hệ số quá tải Ktq = 2,0

2Fσ)(

94,2400

,2.47,120qt

k2F

σMax

2

F

σ

)(MP480Max

1Fσ)(

66,2350,2.83,117qtk1Fσ

,7500

,2.87,530qt

k.Hσ

Max

a MPa

a H

2.8 Một số thông số hình học của cặp bánh răng

Bảng tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng

với xn1 = 0,31=> hae1 = 3,93mm

hae2 =2hte.mte– hae1= 2,07mmChiều cao chân răng ngoài hfe hfe1 = he- hae1 = 2,67mm

hfe2 = 4,53 mmĐường kính đỉnh răng ngoài dae dae1 = de1 + 2hae1.cosδ1

Trang 17

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

I Tính chọn khớp nối

1.1 Chọn khớp nối:

- Ta sử dụng khớp nối đàn hồi để nối trục

- Thiết kế chọn khớp thường dựa vào momen xoắn tính toán Tt : Tt ≤ [T]

+ T: momen xoắn danh nghĩa hay momen xoắn trên trục cần nối, T=127233Nmm

+ K: hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác, tra bảng B(16.1)  2 , chọn k= 1,5(máy nén công tác băng tải) T = Tdc = 127233Nmm = 127,23Nm

1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:

1.2.1 Kiểm nghiệm theo điều kiện bền dập:

MPa  σđ0,94

8 8.130.14.2

33 2.1,5.1272 3

.l c

Thỏa mãn điều kiện

1.2.2 Kiểm nghiệm điều kiện sức bền của chốt

σu

.Z 3 c d

Trang 18

27,75.8

30,1.130.14

.41,51,5.127233.Z

3cdo0,1.D

2.T



Fx12 = Fkn = 0,2.Ft = 0,2.1957,43= 391,49 ( N )

II Tính Toán Thiết Kế Trục

A Tính toán và thiết kế trục I

Trang 19

2.3 Xác định các lực tác dụng lên trục:

Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng côn răng thẳng tác dụng lên trục 1, trục 2 Ft1 = Ft2 =

1 1

, 18 sin o tg20 03 , 3059 1

.sin tg 1 t F 2

(α = 20ogóc ăn khớp đối với bánh răng côn răng thẳng)

Lực tác dụng từ bộ truyền xích

Do góc nghiêng đường nối tâm của hai đĩa xích là 45o nên lực Ft của bộ truyền xích được phân tích thành các thành phần là Fx22 và Fy22; Fx24 và Fy24

Với Fx là Fr22 đã tính ở phần 2 thiết kế bộ truyền ngoài

Fx = Fr22 =1866,09 (N)

Với Fx22 = Fx24 = Fx sin α =1866,09 sin 450 =1319,52(N)

Fy22 =Fy24 = Fx.cosα = 1866,09 cos 450 = 1319,52(N)

0,2.25

124701 3

] 0,2.[

0,2.25

359252 3

] 0,2.[

Trang 20

lm= (1,4÷ 2,5).d đối với nối trục vòng đàn hồi

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông hn = 18

lcki : khoảng côngxôn trên trục thứ k tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ

Trang 21

(*)Đối với trục 1 dựa vào sơ đồ phân tích lực ta có hệ phương trình :

Trường hợp 1 khớp nối hướng theo chiều dương trục x:

.

0

.

0

1 1

1 3 13

11 11

13 13

1 1

1 2 12

13 11

10

13 11

10 12

m a

y y

x x

c x

y y

y

x x

d F

l F

F F

F

F F

Thay số vào ta được

53 , 81

71 , 348

37 , 1057 85

.

0 138

03 ,

85 5

, 75 49 ,

391

0 37

, 1057

0 03

, 3059 49

,

391

11

11 11

10

1 1 10

y

x y

y

x x

F

F F

F

F F

N F

y

x

43 ,

1549

06 ,

4 92

16 ,

5314

62 ,

.

0

.

0

1 1

1 3 13

11 11

13 13

11 11

12 12

13 11

10

13 11

10 12

m a

y y

x x

c x

y y

y

x x

d F

l F

F F

F

F F

53 , 81

71 , 341

1 38

3 7 ,

10 57 85

.

0 138

03 ,

3 059 85

5

, 75

49 ,

3 91

0 37

,

105 7

0 03

,

305 9 49

, 391

11

11 11

10

11 10

y

x y

y

x x

F

F F

F

F F

N F

y

x

79 ,

1552

42 ,

495

69 ,

4618

17 ,

Khi chọn ổ lăn ta chọn trường hợp 1 bởi vì các lực tác dụng lên ổ lăn theo phương x là lớn hơn

Xác định mô men tại các vị trí;

12 0 , 75 T

M  = 0 2  0 , 75 124701 2  107994 , 5Nmm

Tại tiết diện 1-3

Trang 22

M13 = 2

3 2

Trục I:then lắp trên đoạn trục lắp khớp nối và bánh răng tra bảng 9.1a[1]

Với d0=32mm ta chọn loại then bằng có :b=8mm,h=7mm, t1=4mm

Chiều dài then : Lt =(0,8-0,9) lm

Trang 23

) 5 8

Vậy mối ghép then đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

2.6 Biểu đồ momen và Định kết cấu trục 1

Trang 24

2.7.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Hệ số an toàn : Sj =  S

S S

j j

b 0,436.σ

aj max M W



mj τ τ ψ aj τ dj

τ τ

; mj σ σ ψ aj σ dj

σ σ

Trang 25

Do trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động

KττK

Kσ

+ kx – hệ số tập chung ứng suất do trạng thái bề mặt

+ ky – hệ số tăng bền mặt trục

+ εσ ετ hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi+ kσ kτ hệ số tập trung ứng suất tự tế khi uốn hoặc xoắn

370,6(MPa) 0,436.850

b 0,436.σ

1

) 214,95(MPa 0,58.370,6

1 0,58.σ



M11 = 167508,2 Nmm

4209,24 32

3 3,14.35 32

,

4209

2 , 167508

max



T12 = 124701 Nmm

Trang 26

49 , 8418 16

3 3,14.35 16

Tra theo bảng (10.7)Ψσ = 0,1 Ψτ = 0,05

Tra theo bảng (10.8) kx = 1,1

Tra theo bảng (10.9) ky = 1,4

Tra theo bảng (10.10) εσ2 =0,85, ττ2 = 0,78

Tra theo bảng (10.11) ta có

1

τd2

K

7,111,128,21,4

s

41 , 7 05 , 0 41 , 7

5,48.20,87





Thỏa mãn điều kiện bền

Tại tiết diện 1-2 :lắp khớp nối (có rãnh then) với d=32 mm

+ Tính σaj , σmj

σmj = 0 => σm2 = 0

j

j j

2.d

t).

2 b.t(d 32

Trang 27

0 46

max



T12 = 124701 Nmm

46 , 5864 2

2.d

2 t) - 2 b.t.(d 16

1

τd2

K

7,111,128,21,4

7

,

1

370,6σ2

55,11

214,94τ2

s

63 , 10 05 0 63 , 10

τ τ

; mj σ σ ψ aj

Trang 28

Thỏa mãn điều kiện bền.

Tại tiết diện 1-3 : lắpbánh răng côn có d=32mm

+ Tính σaj , σmj

σmj = 0 => σm3 = 0

j

j j



M13 = 14188,14Nmm

46 , 2647 3

2.d

2 t) - 3 b.t.(d 32

max



T13 = 124701 Nmm

46 , 5864 2.d3

2 t) - b.t.(d3 16



Trang 29

1,77 1,1 1 1,341,4

1

τd2

K

7,111,128,21,4

214,94

τ2

s

0 63 , 10

9 40,67.15,0

.2,0

,.1,

T d

124701 ,

03 , 46 35

Trang 30

Khả năng tải động: Cd = Qm L

Trong đó:

Q tải trọng quy ước

L tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

M bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn với ổ đũa côn m =

3 10

Với ổ đũa côn Q = (X.V.Fr + Y.Fa)ktkd

Fr, Fa Tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN

kt = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

kd = 1 Hệ số kể đến đặc tính tải trọng tra bảng (11.3)

X, Y lần lượt là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục

Xét trục 1

Ổ 0 Fr0 = F x F y2 2646 , 62 2 492 , 06 2 2691 , 97N

10 2

Ổ 1 Fr1 = F x F y2 5314 , 16 2 1549 , 43 2 5535 , 34N

11 2

Đường kính ngõng trục d = 35 mm tra bảng (p2.11) ta có

Dùng ổ đũa côn cỡ trung ký hiệu 7307 có

α = 12,00o; C = 48,1 (kN); Co = 35,3 (kN)

Với ổ đũa côn, lực dọc trục bao gồm lực dọc trục ngoài do các chi tiết quay truyền đến ổ và lực dọc trục

Fs do các lực hướng tâm Fr tác dụng lên ổ sinh ra:

Trang 31

11 , 0 r1

0,68r0

2.9.4Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Qt ≤ C0 Qt: Tải trọng tĩnh quy ước

C0: Khả năng tải tĩnh

Trang 32

Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo.

2.9.5 Khả năng quay nhanh của ổ

Số vòng quay tới hạn nth của ổ

nth =

dm

k2.k3 [dm.n].k1.

dm; thông số vận tốc quy ước tra bảng (11.7)

dmn = 2.105 v/ph

dm =65,5 đường kính vòng tròn đi qua tâm các con lăn

k1 =1 hệ số kích thước

k2 = 0,9 hệ số cỡ ổ tra bảng (11.8)

k3 =0,9 hệ số tuổi thọ

65,5

9 , 0 1 1 2.10 5



Vậy các ổ đũa côn đều thoả mãn khả năng quay nhanh của ổ

B Tính toán và thiết kế trục II

3.1định kết cấu trục :

Trang 33

Do các yếu tố về lắp ráp trục và công nghệ ta chọn sơ bộ trục có kết cấu sau:

Vị trí 1 và 5 có lắp đĩa xích chọn d1,5 = 30 (mm) và có rãnh

Vị trí 2 và 4 có lắp đũa côn chọn d1,4 =35mm (theo tiêu chuẩn)

Vị trí 3 lắp bánh răng côn chọn d3 = 40mm (có rãnh)

Vị trí giữa 3 và 4 có vai trục : d3=45mm (ta lấy)

3.2.Chọn then

Trên trục có 3 vị trí cần lắp then để truyền momen xoắn :

Then lắp trên trục vị trí bánh răng côn với d3 = 40mm

Tra bảng :(9.1a ) chọn b=12mm,h=8mm,t=5mm

Chiều dài then: lt=(0,8÷0,9)lm23 = (0,8÷0,9).55=44÷49,5(mm)

Chọn lt =45(mm)

Then lắp trên vị trí đoạn trục lắp đĩa xích là vị trí 1 và 5

Tra bảng 9.1a với d1,5 = 30mm chọn then bằng có b=8mm,h=7mm,t=4mm

Chọn chiều dài then :

lt=(0,8÷0,9)lm22 =(0,8÷0,9)60 =48÷ 54mm

Chọn lt=50

3.3 Tính chọn ổ lăn:

Do là trục lắp bánh răng côn lên có lực dọc trục nên ta sử dụng ổ đũa côn

Tra bảng :P2.11[1] ta được với d=35(mm)

=>chọn ổ đũa côn: Dùng ổ đũa côn cỡ trung ký hiệu 7307 có

α = 12,00o; C = 48.1(kN); Co = 35,5(kN)

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,4 MB