Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang tiến lên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa với đường lối xây dựng chủ nghĩa xã hội. Đảng ta đã đề ra 3 cuộc cách mạng, trong đó cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật là then chốt để tạo ra của cải cho xã hội. Do đó phải ưu tiên công nghiệp nặng một cách hợp lý. Trong giai đoạn công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, con người không thể thiếu máy móc bởi vì nó là một phương tiện từ trước đến nay đã giúp đỡ con người giải quyết được nhiều vấn đề mà con người không có khả năng làm việc được. Hiện là một sinh viên đang theo học tại trường đại học được trang bị những kiến thức về lý thuyết lẫn tay nghề. Để sau này với vốn kiến thức đã được trang bị em có thể góp một phần nhỏ bé để làm giàu đất nước. Thời gian vừa qua em được giao đề tài: "Thiết kế hệ dẫn động cơ khí". Sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hưỡng dẫn và các thầy trong khoa cùng với các bạn đồng nghiệp và sự lỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án. Tuy nhiên trong quá trình làm việc mặc dù đã cố gắng hết sức mình nhưng do trình độ có hạn và còn ít kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy để bài đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực hiện MỤC LỤC Lª Minh ThuËt CKDL54 - 1 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Lời nói đầu Trang I. Chọn động cơ điện – phân phối tỉ số truyền 4 II. Thiết kế bộ truyền đai phẳng 6 III. Thiết kế các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc 10 IV. Tính toán thiết kế trục và then 17 V. Thiết kế gối đỡ trục 27 VI. Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác 30 VII. Dung sai, lắp ghép 34 Tài liệu tham khảo 36 Lª Minh ThuËt CKDL54 - 2 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Đề bài: Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải có sơ đồ động học như hình vẽ: ` 1- Động cơ điện 2- Bộ truyền đai 3- Hộp giảm tốc một cấp bánh răng trụ 4- Khớp nối trục 5- Băng tải Biết các số liệu sau: Công suất trên trục trống tải N m (kW) Số vòng quay trong một phút của trục trống tải: n m (v/ph) Biến đề 10: – N m = 8 (kW) – n m = 75(v/ph) – Điều kiện làm việc: môi trường làm việc có bụi bặm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 1 ca, mỗi ca 8 giờ, thời gian làm việc 10 năm. Tải trọng làm việc dài hạn, ổn định, momen mở máy bằng 1,4 (k=1,4) momen danh nghĩa. Lª Minh ThuËt CKDL54 - 3 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy I – CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1. Chọn loại động cơ: - Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế Nên ta chọn loại động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha. Theo yêu cầu của đề bài, môi trường làm việc có bụi bặm nên động cơ phải đươc bọc kín hoặc được che phủ. 1.2. Chọn công suất động cơ Động cơ làm việc ở chế độ tải trọng làm việc dài hạn với phụ tải không đổi: Nên ta phải chọn công suất động cơ thỏa mãn: Ta cần phải chọn công suất động cơ lớn hơn công suất cần thiết (N đc ≥ N ct ) - Gọi : N ct là công suất cần thiết trên trục động cơ điện. N m là công suất trên băng tải N đc là công suất của động cơ +/ Công suất cần thiết : c m ct N N η = ( CT: 2-1, tr27, [1] ) N m = 8 (kW) ƞ : Hiệu suất truyền động 2 obrđaic ηηηη = Hiệu suất chung của trạm dẫn động: 4 2 321 ηηηηη = c Tra bảng 2-1 trang 27 [1] ta được: 1 η = 0,95 – hiệu suất bộ truyền đai 2 η = 0,97 – hiệu suất bộ truyền bánh răng Lª Minh ThuËt CKDL54 - 4 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy 3 η = 0,99 – hiệu suất của 1 cặp ổ lăn => c η = 0,903 ⇒ η c = ct m N N → N ct = c m N η = 903.0 8 = 8, 859 kW + Hệ số quá tải (K): N ct .K ≤ k đc .N đc ⇒ N đc Tra bảng 2P sách thiết kế chi tiết máy ta chọn động cơ có mã hiệu: A02-52-4 động cơ điện không đồng bộ ba pha có công suất 5,5 (kw), số vòng quay của động cơ n đc =1450 (vg/ph). Động cơ được che kín và có quạt gió. Với trường hợp điều kiện làm việc với phụ tải không đổi ⇒ Không cần kiểm tra điều kiện quá tải. Kiểm tra điều kiện mở máy: N đc . c mm đ M M ≥ N ct .k ⇔ 10.1,4 ≥ 8,65.1,3 ⇔ 14 ≥ 11,2 (thỏa mãn) ⇒ Điều kiện mở máy thỏa mãn động cơ đã chọn. 1.3 Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của bộ truyền i c = m đc n n Trong đó n đc : tốc độ quay của động cơ Lª Minh ThuËt CKDL54 - 5 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy n m : tốc độ quay của máy công tác ⇒ i c = 18,125 Mặt khác, i c tb =i đ tb .i br tb i đ tb : tỉ số truyền trung bình bộ truyền đai i br tb : tỉ số truyền trung bình bánh răng trụ răng thẳng Ta chọn trước tỉ số truyền bộ truyền đai. Tra bảng 2-2 [1] ta được : Với bộ truyền đai dẹt thường i = 2-4 → Chọn i đ tb = 3 => 04,6 3 125,18 == tb br i - Số vòng quay các trục:  Trục I: 33,483 3 1450 1 === tb đ đc i n n (v/ph)  Trục II: 02,80 04,6 33,483 1 1 === tb br i n n (v/ph) - Công suất trên các trục:  Trục I: 35,4 311 == ηη ct NN (kW)  Trục II: 20,4 311 == ηη br NN (kW) - Mômen xoắn trên các trục: M 1 = 9,55.10 6 . I I N n =85950,6 (N.mm) M 2 = 9,55.10 6 . II II N n = 501249,7 (N.mm) - Đối với máy công tác : N m = N III . . KN o η η = 7,34.0,99.1 = 7,27(kw) n m = n III = 168,51 (vg/ph) Lª Minh ThuËt CKDL54 - 6 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy M m = 9,55.10 6 . m m n N =498862,8 (N.mm) M đc = 9,55.10 6 . N ct n dc = 30625,9 (N.mm) Trục T.số Động cơ Trục I Trục II Máy công tác N (KW) 4,65 4,35 4,20 4,18 i 3 6,04 1 n (v/ph) 1450 483,33 80,02 80 M x (N.mm) 30625,9 85950,6 501249,7 498862,8 II. Tính toán các bộ truyền đai phẳng 2.1, Chọn loại đai Chọn loại đai vải cao su, làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt 2.2, Xác định đường kính bánh đai 2.2.1, Tính đường kính bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai nhỏ được tính theo công thức Xavêrin: 1 3 1 1 (1100 1300) ( ) N D mm n = ÷ trong đó: N 1 = N – công suất trên trục dẫn, kW; n 1 – số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn. D 1 = (162,21 ÷ 191,71) (mm) Tra bảng 5.1 trang 85 [1] ta chọn: D 1 = 180 (mm) Vận tốc vòng dây đai: 66,13 1000.60 1450.180.14,3 1000.60 11 ≈== nD v π (m/s) Thỏa mãn =≤ max vv ( ) 3025 ÷ (m/s). Lª Minh ThuËt CKDL54 - 7 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy 2.2.2.Tính đường kính bánh đai lớn Với đai vải cao su => Lấy hệ số trượt 01,0= ξ ( ) ( ) 53501,01.180. 33,483 1450 1. 1 2 1 2 ≈−=−= ξ D n n D (mm) Tra bảng 5.1 trang 85 [1] lấy D 2 = 500 (mm) Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn ( ) ( ) 78,5161450. 500 180 .01,01 1' 1 2 1 2 ≈−=−= n D D n ξ (v/ph) Tỷ số truyền: i = 81,2 78,516 1450 2 1 == n n 2.3.Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L Từ điều kiện hạn chế số vòng chạy u của đai trong 1 giây (để đai có thể làm việc được tương đối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu L min của đai Theo 5-9 [1] ta có: max min u v L = trong đó 53 max ÷= u . Lấy u max = 3 ⇒ 553,4 3 66,13 min ==L (m) = 4553(mm) Tính khoảng cách trục A theo L min (Theo công thức 5-2 trang 83 [1]): ( ) ( ) [ ] ( ) 8 822 2 12 2 2121 DDDDLDDL A −−+−++− = ππ = 1735 (mm) KiÓm tra ®iÒu kiÖn A ≥ 2(D 2 + D 1 ) =1360 (mm) → lÊy A = 1750 (mm) Tính lại L (áp dụng công thức 5-1 trang 83 [1]) : ( ) ( ) A DD DDAL 4 . 2 2 2 12 12 − +++= π = 4583 (mm) Lª Minh ThuËt CKDL54 - 8 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Để nối đai, sau khi tính xong cần tăng thêm chiều dài đai khoảng 400100 ÷ mm, tùy theo cách nối. Vậy : L = 4583 ± (100 ÷ 400) mm 2.4.Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ Tính góc ôm 1 α trên bánh nhỏ theo công thức 5-3 trang 83 [1] : ooo A DD 15016957.180 12 1 >≈ − −= α Điều kiện (5-13) được thỏa mãn 1 α ≥ 150 o 2.5.Xác định tiết diện đai Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của đai, chiều dày đai δ được chọn theo tỷ số 1 D δ sao cho max 11       ≤ DD δδ ; trị số max 1       D δ được tra theo bảng 5-2 trang 86 [1]: 40 1 1 ≤ D δ => 5,4 40 180 40 1 === D δ (mm) Theo bảng 5-3 trang 87 [1] → chọn đai vải cao su loại A có chiều dày 5,4 = δ (mm) Xác định bề rộng của đai: Lấy ứng suất căng ban đầu 8,1 = o σ N/mm 2 Ta có: 40 5,4 180 1 == δ D Tra bảng 5-5 trang 89 [1] ta tìm được: 2,28 p o σ   =   N/mm 2 Theo bảng 5-6 trang 89 [1] → C t = 1 Theo bảng 5-7 trang 90 [1] → 968,0 = α C Theo bảng 5-8 trang 90 [1] → 98,0 = v C Theo b¶ng 5-9 trang 91 [1] → C b = 1,0 Lª Minh ThuËt CKDL54 - 9 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Bề rộng b của đai được tính theo công thức 5-13 [1]: 44,35 ].[. .1000 0 ≈≥ bvtp CCCCv N b α σδ (mm) Tra bảng 5-4 trang 88 [1] ⇒ lấy b =40(mm). 2.6.Định chiều rộng B của bánh đai Tõ b = 40 mm → tra b¶ng 5.10 trang 91 [1] ta ®îc B = 50 mm 2.7.Tính lực căng và lực tác dụng lên trục Lực căng S o được tính theo công thức : 32440.5,4.8,1 === bS oo δσ (N) Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức: 53,967 2 sin 3 1 == α o SR (N) 2.8 Bảng kết quả Trục T.số Động cơ Trục I Trục II Máy công tác N (KW) 4,65 4,35 4,20 4,18 i 2,81 6,46 1 n (v/ph) 1450 516,78 80 80 M x (N.mm) 30625,9 80387,2 568793,8 466561,5 D 1 D 2 i đ L A B b S o R 180 (mm) 500 (mm) 3,0 4583 (mm) 1750 (mm) 50 (mm) 40 (mm) 324 (N) 967,53 (N/mm 2 ) III.Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc Lª Minh ThuËt CKDL54 - 10 - 4/2012 [...]... (N) IV Thiết kế tính toán trục và then 4.1, Thiết kế trục 4.1.1, Chọn vật liệu Chọn vật liệu làm trục là thép 45 4.4.2, Tớnh s b ng kớnh trc: ng kớnh s b trc c xỏc nh theo cụng thc 7-2 trang 114 [1] d Cì3 N n Trong đó : d_ng kớnh trc (mm) N - Công suất truyền (kW) n - Số vòng quay trong 1 phỳt ca trục (vg/ph) Lê Minh Thuật CKDL54 - 17 - 4/2012 n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy C - Hệ số tính toán phụ... - Số răng tơng của hai bánh răng Vỡ bỏnh rng xột l bỏnh rng tr rng thng: Zt =Z Z1 = 20 (răng) ; Z2 = 192 (răng) Hệ số dạng răng tra bảng 3_18[1] y1 = 0,502 y2 = 0,517 - Kiểm tra sức bên uốn tại chân bánh răng nhỏ u1 = 19,1.10 6.K N = 2,88 (N/mm2) [ ] u1 (N/mm2) 2 y1 m Z1 n.b - Kiểm tra sức bên uốn tại chân bánh răng lớn u 2 = u1 y1 = 0,155 [ ] u1 (N/mm2) y2 Vậy hai bánh răng đủ sức bền uốn 10... chớnh xỏc ca bỏnh rng l cp 9 7, Xác định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A Hệ số tải trọng K đợc tính theo công thức : Lê Minh Thuật CKDL54 - 13 - 4/2012 n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy K = Ktt Kđ Hệ số tập trung tải trọng Ktt = 1 vì tải trọng không thay đổi và bộ truyền có khả năng chạy mòn ( HB 350 và v 15 m/s ) Hệ số tải trọng động Kđ Giả sử b 2, 5.mn ; với cấp chính xác 8; vận... truyền kín nên ta dùng công thức tính bánh răng theo điều kiện sức bền tiếp xúc : 2 1, 05.106 K N A ( i 1) ì 3 ữì [ ] ì i ữ A n2 tx 2 Trong đó : A = 0,4 ; i = inh =6,46; n2 = 80 (v/p); N = 4,35 (kW) Hệ số tải trọng K = 1,3 Thay số ta có : => A 223,7 (mm) => chn A = 224(mm) 6, Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng trụ v= 2. L(1 0,5.L ).n1 60.1000... Chọn các kích thớc theo bảng 7_1[1] + Khe hở giữa các bánh răng : c = 10 (mm) + Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp : = 10 (mm) + Khe hở từ thành trong của hộp đến mặt bên của ồ lăn l2 = 10 (mm) + Chiều rộng ổ B = 21 (mm) + Chiều cao của nắp và đầu bulông l3 = 16 (mm) + Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt bên bánh đai l4 = 14 (mm) + Chiều rộng bánh đai B = 50 (mm) + Chiu rng bỏnh rng: bbr = 95 (mm)... tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau : 1 Dung sai lắp ghép bánh răng : Vì bánh răng chịu tải vừa, va đập nhẹ vì thế chọn kiểu lắp ghép trung gian H7/k6 Lê Minh Thuật CKDL54 - 35 - 4/2012 n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy 2 Dung sai lắp ghép ổ lăn : Khi lắp ổ lăn cần lu ý : Lắp vòng trong lên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài lên vỏ theo hệ thống trục Chn kiu lp ghộp then trờn trc P9/h9 Then vi bỏnh... Thuật CKDL54 - 23 - 4/2012 n Mụn Hc n = n = ỏn thit k chi tit mỏy 1 k a + m : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp 1 k : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp a + m Theo đề bài trục 1 quay một chiều nên ứng suất uốn biến đổi theo chu kỳ đối xứng còn ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có : a = max = min = a =m = Mu ; m = 0 W max M x = 2 2W0 Theo bảng 7-3a[1]... liệu trục thép 45 b = 600 N/mm2 ) a = a = Mu = 29 ( N / mm 2 ) W Mx = 6, 68 ( N / mm 2 ) Wo Chọn hệ số và theo vậy liệu, đối với thép cacbon trung bình : = 0,1 ; = 0,05 Lê Minh Thuật CKDL54 - 24 - 4/2012 n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy Hệ số tăng bền = 1 (vì không dùng các phơng pháp tăng bền ) Các hệ số : k ; k ; ; chọn theo bảng : Theo bảng 7-4[1] với d = 35 (mm) ta có : = 0,85 ; = 0,73 Theo... (vỡ lp ln) Ta lấy d3-3 = 50 (mm) ; 4.1.4, Tính chính xác trục : Xác định cụ thể cấu tạo của trục : - Bán kính góc lợn phần trục mang chi tiết : Tra bảng 7_15 [1] Trục I & II : d2-2 = 35 (mm) ; d3-3 = 50 (mm) r = 2,5 (mm) - Để lắp bánh răng lên trục ta chọn kiểu lắp H7 theo [2] k6 - Chọn then lắp bánh răng theo bảng 7_23 [1] + Trục I : d = 35 (mm) Then kiểu 1 : b ìh =10 ì8; t = 4, 5; t1 = 3, 6; k... tốc bộ truyền nhỏ nên ta chọn phơng pháp ngâm dầu các bánh răng trong hộp giảm tốc Mc du thp nht phi ngp chiu cao rng ca bỏnh ln cp nhanh Yờu cu chiu sõu ngõm di 1/3 bỏn kớnh bỏnh rng ln Tra bng (10-17[1]), ta chn nht ca du bụi trn bỏnh rng 500C l 160 centistục Theo bng (10-18[1]), chn loi du bụi trn l AK 15 VII, Dung sai, lắp ghép Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải trọng của các chi tiết trong . Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Đề bài: Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải có sơ đồ động học như hình vẽ: ` 1- Động cơ điện 2- Bộ truyền đai 3- Hộp giảm tốc một cấp bánh răng. CKDL54 - 1 - 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy Lời nói đầu Trang I. Chọn động cơ điện – phân phối tỉ số truyền 4 II. Thiết kế bộ truyền đai phẳng 6 III. Thiết kế các bộ truyền bên. 4/2012 Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy I – CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1. Chọn loại động cơ: - Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế Nên ta chọn loại động cơ điện