thiết kế hệ dẫn động thùng trộn

Đồ án môn học Chi Tiết Máy NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN. GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 1 Đồ án môn học Chi Tiết Máy LỜI NÓI ĐẦU. Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp nơi và có GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 2 Đồ án môn học Chi Tiết Máy thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản xuất. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí. Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức năng của các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ hình chiếu với công cụ AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí. Trong quá trình hoàn thành do kinh nghiệm và kiến thức thực tế còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót. Em kính mong sự chỉ bảo của các thày, cô để đồ án này được hoàn thiện tốt hơn. Để hoàn thành được đồ án này, chúng em chân thành cảm ơn sự sự giúp đỡ tận tình của thày Đỗ Xuân Phú cùng các thày, cô trong khoa Cơ khí đã tận tình chỉ dẫn chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Tp. HCM, ngày 10 tháng 6 năm 2011. SVTH: 1. Lương Đình Nam. 2. Đặng Minh Dương. ĐỀ TÀI. THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN. GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 3 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi ; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Thùng trộn. Số liệu thiết kế: • Công suất trên trục thùng trộn, P : 10 kW. • Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) : 40 vg/ph. • Thời gian phục vụ, L(năm) : 6 năm. Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ). • Chế độ tải: T 1 = T; T 2 = 0,75T; t 1 = 28s; t 2 = 12s; Mục Lục GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 4 Đồ án môn học Chi Tiết Máy I. Tìm hiểu truyền động cơ khí trong máy. Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn đảm bảo yêu cầu công suất trên trục là 10kW, số vòng quay trên trục thùng trộn là 40 vòng/phút, thời gian phục vụ là 6 năm, quay một chiều, làm việc một ca, tải trọng va đập nhẹ (một năm làm việc 300 ngày, một ca 8 giờ). Chế độ tải trọng cho như hình sau: Với: T 1 = T; T 2 = 0,75T; t 1 = 28s; t 2 = 12s Để thỏa mãn yêu cầu trên ta sử dụng hộp giảm tốc đồng trục làm giảm vận tốc từ động cơ vào trục thùng trộn. Hộp giảm tốc GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 5 Đồ án môn học Chi Tiết Máy này có đặc điểm là đường tâm của trục và và trục ra là trùng nhau. Do đó có thể giảm bớt chiều dài hộp giảm tốc, giúp cho việc bố trí cơ cấu gọn gàng. Tuy nhiên khi sử dụng hộp giảm tốc đồng trục ta nên chú ý đến một số khuyết điểm của nó:  Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm lớn hơn cấp nhanh trong khi khoảng cách của hai trục bằng nhau.  Phải bố trí các ổ của các trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc, làm phức tạp kết cấu gối đỡ và gây khó khăn cho việc bôi trơn các ổ này.  Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn nên muốn đảm bảo trục đủ bền và đủ cứng phải tăng đường kính trục II. Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền. 1. Xác định tải trọng tương đương. 2 2 td 1 .28 0,75 .12 P 10 9,32 28 12 + = = + kW (Theo CT 3.10 [1]). 2. Xác định công suất cần thiết cho động cơ. 2.1. Hiệu suất chung của hệ thống. 2 4 2 4 nt br ol x 0,98.0,97 .0,99 .0,92 0,814η = η η η η = = (Theo bảng 3.3 [1]). Trong đó: nt η :Hiệu suất khớp nối trục. GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 6 Đồ án môn học Chi Tiết Máy br η :Hiệu suất bộ truyền bánh răng. ol η : Hiệu suất cặp ổ lăn. x η : Hiệu suất bộ truyền xích. 2.2. Công suất cần thiết cho động cơ. td ct P 9.32 P 11.45 0,814 = = = η kW. 2.3. Chọn động cơ: Ta có ct P 11,5KW= nên chọn động cơ không đồng bộ 3 pha YZR mang số hiệu 180L-6 có các thông số như sau: Công suất: 12KW. Vận tốc: 970 vg/ph. 3. Phân phối lại tỉ số truyền: • Tỉ số truyền thực: V 970 u 24.25 n 40 = = = • Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích là: 2= x u • Tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: h 24.25 u 12.125 2 = = • Chọn tỉ số truyền cho bộ truyền cấp nhanh (u n ) và bộ truyền cấp chậm (u c ): n c u (1,2 1,4)u = ÷ , chọn c u 3,15 = và n u 3,85 = . ( Giá trị thực tế cho phép sai lệch 4% so với giá trị chuẩn). 4. Xác định công suất trên các trục. • Trục IV: 4 td P P 9.32 = = (kW). GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 7 Đồ án môn học Chi Tiết Máy • Trục III: 4 3 ol x P 9.32 P 10,23 0,99.0,92 = = = η η (kW). • Trục II: 3 2 ol br P 10,23 P 10,65 0,99.0,97 = = = η η (kW). • Trục I: 2 1 ol br P 10,65 P 11,09 0,99.0,97 = = = η η (kW). • Trục động cơ: 1 dc nt ol P 11,09 P 11,43 0,98.0,99 = = = η η (kW). 5. Tính số vòng quay trên mỗi trục. • Trục I. 1 dc n n 970 = = (vg/ph) • Trục II. 1 2 n n 970 n 252 u 3,85 = = = (vg/ph) • Trục III. 2 3 c n 252 n 80 u 3,15 = = = (vg/ph) 6. Tính mômen xoắn trên trục và động cơ. • Mômen xoắn trên động cơ. 6 6 dc dc P .9,55.10 11,43.9,55.10 T 112532,47 n 970 = = = (N.mm) • Mômen xoắn trên trục I. 6 6 1 1 1 P .9,55.10 11,09.9,55.10 T 109185,05 n 970 = = = (N.mm) • Mômen xoắn trên trục II. 6 6 2 2 2 P .9,55.10 10,65.9,55.10 T 403601,2 n 252 = = = (N.mm) • Mômen xoắn trên trục III. 6 6 3 3 3 P .9,55.10 10,23.9,55.10 T 1221206,25 n 80 = = = (N.mm) GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 8 Đồ án môn học Chi Tiết Máy • Mômen xoắn trên trục IV. 6 6 4 4 4 P .9,55.10 9,32.9,55.10 T 2225150 n 40 = = = (N.mm) Bảng tổng hợp kết quả các thông số cho hộp giảm tốc: III. Thiết kế bộ truyền bánh răng. Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu nào đặc biệt nên ta chọn vật liệu cho các cặp bánh răng là giống nhau. Dựa vào bảng 6.1[2] ta có bảng sau: Thông số Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn Tên thép Thép 45 (Tôi cải thiện) Thép 45 (Thường hóa) Giới hạn bền kéo 750 MPa 600 MPa Giới hạn bền chảy 450 MPa 340 MPa Độ rắn 250 HB 230 HB Vì là hộp giảm tốc đồng trục do đó bộ truyền cấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho nên ta tính bộ truyền cấp chậm trước, bộ truyền cấp nhanh có thể lấy gần như toàn bộ số liệu của bộ truyền cấp chậm. Do là bộ truyền kín được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng và ta tiến hành tính toán thiết kế theo ứng suất tiếp xúc: GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 9 Thông số Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV Công suất (kW) 11,43 11,09 10,65 10,23 9,32 Tỷ số truyền 1 3,85 3,15 2 Số vòng quay (vg/ph) 970 970 252 80 40 Mômen xoắn (N.mm) 112532,47 109185,05 403601,2 1221206,25 2225150 Đồ án môn học Chi Tiết Máy 1. Tính toán cấp chậm: bánh răng trụ răng nghiêng. Thông số đấu vào: Công suất: P 1 = 10,65 kW. Tỉ số truyền: u 23 = 3,15. Số vòng quay: n = 252 vòng/phút. Tuổi thọ: 14400 giờ. Momen xoắn T 1 = 403601,2 N.mm. Số chu kỳ làm việc cơ sở: N HO - số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc: Bánh nhỏ: 2,4 2,4 6 O1 1 30. 30.250 17.10= = = H N HB chu kỳ Bánh lớn: 2,4 2,4 6 O2 2 30. 30.230 13,9.10= = = H N HB chu kỳ N FO - số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi uốn: 6 1 2 5.10 FO FO N N= = chu kỳ Số chu kỳ làm việc tương đương: N HE – số chu kì làm việc tương đương của đường mỏi tiếp xúc: 3 E max 60 . i H i i T N c n t T   =  ÷   ∑ (CT 6.36 [1] ) c – số lần an khớp ở trường hợp này c = 1. T max – Mô men xoắn lớn nhất trong các mô men T i . T i – Mô men xoán ở chế độ làm việc thứ i. t i - thời gian làm việc tính bằng giờ. n i – số vòng quay. GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 10 [...]... Trong đó: Kr Ka hệ số tải trọng động: truyền động động cơ điện, tải trọng va đập nhẹ chọn Kr =1,2 hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục hay chiều dài xích, ta chọn Ka = 1 GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 28 a = (30 ÷ 50) pc thì Đồ án môn học Chi Tiết Máy Ko hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí trục truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 600 thì K0 = 1 K dc hệ số xét đến... (CT 6.39[1]) Trong đó: ZR – hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt Trong trường hợp này ZR = 0,95 ZV – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Vì HB < 350 nên Zv = 0,85.v0,1 = 0,89 Kl – hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn, thông thường Kl = 1 KxH – hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng Ở đây KxH = 1 Vậy ứng suất uốn cho phép là: [ σH1 ] = σOH lim1 Bánh dẫn: K HL1ZR ZV K l K xH 1.0,95.0,89.1.1... vgh = 6 m/s Hệ số tải trọng động theo bảng 6.6[1], ta chọn: KHV = 1,11; KFV = 1,22 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc: σH = Z M Z H Zε d w1 2T1 K H ( u + 1) ≤ [σH ] bwu (CT 6.86[2]) Trong đó: ZH = 2 cos β = s in ( 2α tw ) 2.cos ( 16, 260 ) sin ( 2.20, 760 ) = 1, 70 Hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc: Zε = Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc: 1 1 = = 0,82 εα 1,5 Hệ số xét đến... 3 zv zv 13, 2 = 3,82 37, 23 Đối với bánh dẫn: YF 2 = 3, 47 + 13, 2 = 3,56 143,54 Đối với bánh bị dẫn: GVHD: Đỗ Xuân Phú (CT 6.84[1]) Page 25 (CT 6.80[1]) Đồ án môn học Chi Tiết Máy [ σ F ] = σ OF lim Độ bền uốn cho phép: K FLYRYxYδ K FC sF (CT 6.52[1]) Trong đó: YR – hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám Chọn YR = 1,1 Yx – hệ số kích thước Chọn Yx = 1,05 Yδ - hệ số độ nhạy vật liệu bằng bánh răng đến... Bánh dẫn: YF 1 297 = 77, 7 3,82 [ σ F 2 ] = 273, 24 = 76, 75 Bánh bị dẫn: YF 2 3,56 Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn: σF = YF Ft K F Yε Yβ Ứng suất uốn tính toán: ⇔ σF = bw mn ≤ [σF ] (CT 6.92[1]) YF 2T1K F Yε Yβ d1bw mn ≤ [σF ] Trong đó: K F = K Fα K F β K Fv = 1.1, 02.1, 22 = 1,1.24 KF – hệ số tải trọng tính GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 26 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Yε Yε = - hệ. .. N ) (CT 6.17[1]) Fa2 = Fa1 = Ft1tg β = 2117, 6.tg16, 260 = 617, 6 ( N ) (CT 6.18[1]) IV Thiết kế bộ truyền xích Thông số đầu vào: Công suất trên trục dẫn: P3 =10,23 kW Số vòng quay trên trục dẫn: n3 =80 vg/ph Tỷ số truyền ux = 2 1 Chọn loại xích: Chọn bộ truyền xích ống con lăn 2 Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích dẫn theo công thức: z1 = 29 − 2u x = 29 − 2.2 = 25 răng 3 Tính số răng đĩa xích lớn theo... với vgh = 6 m/s Hệ số tải trọng động theo bảng 6.6[1], ta chọn: KHV = 1,05; KFV = 1,10 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc: σH = Z M Z H Zε d w1 2T1 K H ( u + 1) ≤ [σH ] bwu (CT 6.86[1]) Trong đó: ZH = 2 cos β = s in ( 2α tw ) 2.cos ( 18,550 ) sin ( 2.210 ) = 1, 425 Hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc: Zε = Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc: 1 1 = = 0, 75 εα 1, 76 Hệ số xét đến... = 3, 47 + Hệ số dạng răng YF: GVHD: Đỗ Xuân Phú cos ( β ) zv 2 = 3 và z 3 (CT 6.84[1]) 120 = 140 cos ( 18,55o ) 3 13, 2 27, 9 x − + 0, 092 x 3 zv zv Page 16 (CT 6.80[1]) Đồ án môn học Chi Tiết Máy YF 1 = 3, 47 + 13, 2 = 3, 76 44,59 Đối với bánh dẫn: YF 2 = 3, 47 + Đối với bánh bị dẫn: 13, 2 = 3,56 140 [ σ F ] = σ OF lim Độ bền uốn cho phép: K FLYRYxYδ K FC sF (CT 6.52[1]) Trong đó: YR – hệ số xét... bề mặt Trong trường hợp này ZR = 0,95 ZV – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Vì HB < 350 nên Zv = 0,85.v0,1 = 1 GVHD: Đỗ Xuân Phú Page 24 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Kl – hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn, thông thường Kl = 1 KxH – hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng Ở đây KxH = 1 Vậy ứng suất uốn cho phép là: [ σ H 1 ] = σ OH lim1 Bánh dẫn: K HL1Z R ZV K l K xH 1.0,95.1.1.1 =... σ F 2 ] = 273, 24 = 76, 79 Bánh bị dẫn: YF 2 3,56 Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn: σF = Ứng suất uốn tính toán: GVHD: Đỗ Xuân Phú YF Ft K F Yε Yβ bw mn ≤ [σF ] (CT 6.92[1]) Page 17 Đồ án môn học Chi Tiết Máy ⇔ σF = YF 2T1 K F Yε Yβ d1bw mn ≤ [σF ] Trong đó: K F = K Fα K Fβ K Fv = 1.1, 05.1,10 = 1,155 KF – hệ số tải trọng tính Yε Yε = - hệ số xét đến ảnh hưởng của trùng khớp . Tiết Máy I. Tìm hiểu truyền động cơ khí trong máy. Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn đảm bảo yêu cầu công suất trên trục là 10kW, số vòng quay trên trục thùng trộn là 40 vòng/phút, thời gian. Máy Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi ; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Thùng trộn. . tận tình chỉ dẫn chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Tp. HCM, ngày 10 tháng 6 năm 2011. SVTH: 1. Lương Đình Nam. 2. Đặng Minh Dương. ĐỀ TÀI. THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN. GVHD: Đỗ