Đồ án môn học Chi tiết máy Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải (Phương án số 3)

ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD : PHẠM MINH TUẤN SVTH : NGUYỄN HOÀNG THI MSSV : 21103338 ĐỀ TÀI: Đề số 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án số: 3 hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ. 2- Bộ truyền đai thang. 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển. 4- Nối trục đàn hồi. Page | 1 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI 5- Bộ phận công tác (xích tải). Số liệu thiết kế: Lực vòng trên xích tải: F = 6500 N Vận tốc xích tải: v = 1,5 m/s Số răng đĩa xích dẫn: z = 11 răng Bước xích: p = 110 mm Thời gian phục vụ: L = 7 (năm) Quay một chiều, làm việc một ca, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ, một năm làm việc 240 ngày. Chế độ tải: T 1 = T T2 = 0.8T T 3 = 0,7T t 1 = 17 s t2 = 17 s. t 3 = 10 s Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu ≤ ±5 % ======================================= === PHẦN 1 : XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG 1. Công suất tương đương (đẳng trị) của động cơ : a. Công suất đẳng trị trên xích tải: = = = ax . 6500.1,5 9,75 KW 1000 1000 t m F v P P dt = P max P dt = 9,75 P dt = 8,8387 (KW) b. Hiệu suất của toàn bộ hệ thống: η Σ = η đ . η br1 . η br2 . η kn . (η ol ) 3 tra bảng 3.3 tài liệu [1] ta có: Page | 2 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI η đ = 0.95 hiệu suất bộ truyền đai η br1 = η br2 = 0.95 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng η ol = 0.99 hiệu suất ổ lăn η kn = 0.99 hiệu suất khớp nối trục. vậy η Σ = 0.8236 c. Công suất đẳng trị trên trục động cơ: 8,8387 10,73 0,8236 dt ct P P η Σ = = = (KW) d. Số vòng quay trên trục động cơ: Số vòng quay của đĩa xích tải ( công thức 2.17 tài liệu [2] ) 60000. 60000.1,5 74,38 . 11.110 xt v n z p = = = ( vòng/phút ) Tỉ số truyền sơ bộ: Tra bảng 2.4 tài liệu [2] ta có: u sbđ = 3, u sbh = 12 => u sbc = 36 số vòng quay sơ bộ cần thiết của động cơ: n sbct = n xt . u sbc =74,38.36=2677,68 (vòng/phút ) 2. Chọn động cơ : Động cơ được chọn cần thỏa điều kiện: 10,73 KW 2677,68 v/p dc ct dc sb P P n n ≥ =   ≈ =  Tra bảng P.1.1 tài liệu [2] ta chọn động cơ có số hiệu 4A132M2Y3 có thông số như sau: - công suất: P = 11 KW - vận tốc quay: n = 2907 v/p - hệ số công suất: cosφ = 0,9 - Hiệu suất: η% = 88 3. Phân phối tỉ số truyền: Động cơ Số vòng quay Tỷ số truyền chung Tỷ số truyền hộp giảm tốc Tỷ số truyề n bộ truyề n đai Tỷ số truyền bánh răng 1 Tỷ số truyền cặp bánh răng 2 4A132M2 Y3 2907 39 13 3 3 4,3 Page | 3 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI 4. Công suất, momemt, vận tốc trên các trục: a. Trục II: η η = = = 4,5 4,64 . 0,98.0,99 ct II kn ol P P KW = 55 II n v/p = = = 6 6 4,64 9,55.10 . 9,55.10 . 805673 55 II II II P T n N.mm b. Trục sI: η η = = = 4,64 4,88 . 0,96.0,99 II I br ol P P KW = = =. 55.3,25 179 I II br n n u v/p = = = 6 6 4,88 9,55.10 . 9,55.10 . 260358 179 I I I P T n N.mm c. Động cơ: = 5,5 dc P KW = 716 dc n v/p = = = 6 6 5,5 9,55.10 . 9,55.10 . 73359 716 dc dc dc P T n N.mm  Bảng số liệu thiết kế bộ truyền cơ khí: Trục Động cơ Trục I Trục II Trục III Công suất (KW) 11,83 11,13 10,47 9,85 Tỉ số truyền 3,25 4,32 2,78 Vận tốc (v/p) 2907 894,46 207,05 74,48 Moment xoắn (N.mm) 38864 118833 482920 126299 0 Page | 4 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI ========================== ========= Phần 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT 1. Thông số thiết kế: Công suất: P 1 = 5,5 KW Vận tốc: n 1 = 716 v/p Moment: T 1 = 73359 N.mm Tỉ số truyền: u đ = 4 Điều kiện làm việc: quay 1 chiều, làm việc 2 ca, va đập nhẹ. Ta chọn vật liệu đai là vải cao su. 2. Tính d 1 . = ÷ = ÷ 1 3 3 1 1 5,5 (1100 1300) (1100 1300) 716 P d n = ÷ 217 257 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d 1 = 225 mm 3. Vận tốc: Page | 5 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI π π = = = 1 1 . . 716. .225 8,435 60000 60000 n d v m/s 4. Tính d 2 . ξ = − = − = 2 1 . .(1 ) 4.225.(1 0,01) 891d u d Theo tiêu chuẩn ta chọn d 2 = 900mm Tính lại tỉ số truyền u: ξ = = ≈ − − 2 1 900 4 .(1 ) 225.(1 0,01) d d u d 5. Tính chiều dài đai L. - Tính sơ bộ khoảng cách trục: a > 2(d 1 + d 2 )=2250 mm chọn a sơ bộ = 2250 mm - chiều dài đai: π + − = + + ≈ 2 1 2 2 1 ( ) 2. 6300 2 4. d d d d L a a mm Tăng L thêm 200 mm để nối đai Vậy L = 6500 mm - tính lại khoảng cách trục: π + − = + + 2 1 2 2 1 ( ) 2. 2 4. d d d d L a a  a = 2241 mm kiểm tra: = = = < = ÷ 8,435 1 1,29 [ ] 3 5 6,5 v i i L s Vậy giá trị L thỏa điều kiện làm việc. 6. góc ôm đai. α π − = − = 2 1 1 2,84 d d a rad = 0 162,82 7. chiều dày đai. δ δ ≥ ⇒ ≤ = 1 1 25 9 25 d d Page | 6 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI Chọn δ = 7.5 mm 8. bề rộng đai. δ σ ≥ 1 1000 . .[ ] t P b v (1) Trong đó: α σ σ = 0 0 [ ] [ ] . . . . t t v r C C C C Với σ 0 [ ] t =2,17 ( tra bảng 4.7 tài liệu [1] với σ 0 [ ] =1,8 Mpa ) α α = − − = 1 1 0,003.(180 ) 0,95C = 1 v C ( vì v < 10 m/s ) = 1 o C ( vì hai bánh đai được lắp nằm ngang ) = 0,75 r C ( làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ )  σ = =[ ] 2,17.0,95.0,75.1.1 1,546 t MPa Thế vào (1) ta có: ≥ = 1000.5,5 56,23 7,5.8,435.1,546 b mm Theo tiêu chuẩn ta chọn b = 60 mm 9. Bề rộng bánh căng đai. Tra bảng 4.5 tài liệu [1] ta có ứng với b = 60 mm thì B = 70 mm Vậy thiết kế bánh căng đai có bề rộng B = 70mm 10. Tính lực tác dụng. - Lực căng ban đầu: σ σ δ = 0 0 0 F =[ ].A [ ].b. =1,8.7,5.60=810 N - Lực tác dụng lên trục và ổ lăn: α = = 1 0 162,82 F =3.F .sin( ) 3.810.sin( ) 2403 2 2 r N Bảng thông số thiết kế bộ truyền đai: Page | 7 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI P 1 (KW) n 1 (v/p) d 1 (mm) d 2 (mm) a (mm) 5,5 716 225 900 2241 F r (N) F o (N) B (mm) b (mm) 2403 810 70 60 α 1 ( 0 ) u L (mm) δ (mm) 162,82 4 6500 7,5 ========================== ========= Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG 1. Thông số thiết kế: vì bộ truyền bánh răng được bôi trơn tốt ( bộ truyền kín ), để tránh hiện tượng tróc rỗ mặt răng, ta chọn phương án tính toán thiết kế theo độ bền mỏi tiếp xúc. Page | 8 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI - Công suất: P = 4,88 KW - Moment xoắn: T = 260358 Nmm - Thời gian làm việc tính theo giờ: = × × × =5 300 2 8 24000 h L h 2. Chọn vật liệu o Bánh răng dẫn là thép C45 tôi cải thiện có: • độ rắn 250 HB. • Giới hạn mỏi: σ = + = × + = lim1 1 2 70 2 250 70 570 o H HB Mpa • Giới hạn mỏi uốn: σ = = = lim1 1 1,8 1,8.250 450 o H HB Mpa • Hệ số an toàn: S H = 1,1 S F = 1,75 o Bánh bị dẫn là thép C45 thường hóa, • độ rắn 235 HB. • Giới hạn mỏi: σ = + = × + = lim1 1 2 70 2 235 70 540 o H HB Mpa • Giới hạn mỏi uốn: σ = = = lim2 2 1,8 1,8.235 423 o H HB Mpa • Hệ số an toàn: S H = 1,1 S F = 1,75 (bảng 6.13 trang 220 tài liệu [1] ) 3. ứng suất cho phép: a. ứng suất tiếp xúc: Xác định số chu kì làm việc tương đương N HE và hệ số tuổi thọ K L : o Đối với bánh dẫn:   =  ÷   ∑ 3 1 max 60 i HE i i T N c n t T Vì mỗi vòng quay bánh răng chỉ ăn khớp 1 lần nên c = 1   = × × × × + × =  ÷   3 3 8 1 15 36 60 1 179 24000 1 0,8 1,69.10 51 51 HE N chu kì Số chu kì làm việc cơ sở N HO : Page | 9 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI N HO1 = 30HB 2,4 = 30.250 2,4 = 0,17.10 8 chu kì Vì N HE1 > N HO1 do đó = = 1 6 1 1 1 HO HL HE N K N o Đối với bánh bị dẫn:   = × × × × + × =  ÷   3 3 8 2 15 36 60 1 55 24000 1 0,8 0,52.10 51 51 HE N chu kì Số chu kì làm việc cơ sở N HO : N HO2 = 30HB 2,4 = 30.235 2,4 = 0,15.10 8 chu kì Vì N HE2 > N HO2 do đó = = 2 6 2 2 1 HO HL HE N K N Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép: σ σ × ×   = = =   lim1 1 1 0,9 570 0,9 466,36 1,1 o H H HL H K S MPa σ σ × ×   = = =   lim2 2 2 0,9 540 0,9 441,8 1,1 o H H HL H K S MPa Đối với bánh răng côn răng thẳng, thì ứng suất tiếp xúc cho phép khi tính toán chọn theo giá trị nhỏ nhất từ hai giá trị σ     1H , σ     2H Do đó σ σ     = =     2 441,8 H H Mpa b. ứng suất uốn cho phép. σ σ × ×   =   0 limF FL FC F F K K S (1) Trong đó: K FC = 1 : hệ số xét đến ảnh hưởng khi làm việc đảo chiều. Page | 10 [...]... chia ngoài bánh dẫn de1≥ (mm) =119,5 de1 tính toán Chọn số răng Z1p Z1p (răng) = 20 Số răng bánh dẫn Z1(răng) = 32 Số răng bánh bị dẫn Z2(răng) = 104 Mô đun ngoài tiêu chuẩn me (mm) = 4,23 Đường kính vòng chia bánh dẫn de1(mm) = 128 Đường kính vòng chia bánh bị dẫn de2(mm) = 416 Sai số tỉ số truyền ∆u (%) = 0 cả hệ thống Đường kính trung bình bánh dẫn dm1(mm) =109,76 Đường kính trung bình bánh bị dẫn. .. ]=257,14 Vậy nên bánh răng đủ bền uốn 8 Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng côn, răng thẳng Công suất trên trục bánh răng dẫn P1(kW) = 4,88 Số vòng quay trục bánh răng dẫn n1(v/ph) = 179 Mômen xoắn trên trục bánh răng dẫn T1(Nmm) = 260358 Page | 14 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng nón ubr = 3,25 răng thẳng Tổng số giờ làm việc Lh(giờ) = 24000 Vật liệu bánh dẫn - Độ rắn... nón chia bánh dẫn δ1 (độ) = 17,1 Page | 15 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI Góc đỉnh nón chia bánh bị dẫn δ2 (độ) = 72,9 Chi u dài đường sinh mặt nón chia Re (mm) = 217,6 Bề rộng bánh răng b (mm) =62 Cấp chính xác chế tạo CCX = 9 Lực vòng trên bánh dẫn Ft1 (N) = 4653,4 Lực dọc trục trên bánh dẫn Fa1 (N) = 498 Lực hướng tâm trên bánh dẫn Fr1 (N) = 1618,83 ============================= Phần 4: THIẾT KẾ... Vật liệu bánh dẫn - Giới hạn bền σb(MPa) = 1,8 Vật liệu bánh dẫn - Giới hạn chảy σch(MPa) = Vật liệu bánh bị dẫn - Độ rắn HRC = 235 Vật liệu bánh bị dẫn - Giới hạn bền σb(MPa) = Vật liệu bánh bị dẫn - Giới hạn chảy σch(MPa) = Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán [σ0H](MPa) = 441,8 Ứng suất uốn cho phép tính toán [σ0F](MPa) = 241,7 Chọn hệ số tải trọng tính KHβ = 1,281 Chọn hệ số bề rộng bánh răng ψbe... ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI 2 Thiết kế trục II: a Thiết kế sơ bộ: o Trục I truyền moment xoắn từ bánh đai đến bánh dẫn của hộp giảm tốc một cấp, có bánh đai và bánh răng côn răng thẳng ở ngoài, cặp ổ lăn ở giữa o Chọn vật liệu Chọn vật liệu là thép C35 có: ứng suất cho phép [σ] = 65 Mpa; [τ] = 30 Mpa Giới hạn bền = 560 MPa, giới hạn chảy = 320 MPa = 280 Mpa; = 140 Mpa o Khoảng cách trục theo chi u... Lực hướng tâm trên bánh dẫn Fr1 (N) = 1618,83 ============================= Phần 4: THIẾT KẾ TRỤC 1 Thiết kế trục I a Thiết kế sơ bộ: o Trục I truyền moment xoắn từ bánh đai đến bánh dẫn của hộp giảm tốc một cấp, có bánh đai và bánh răng côn răng thẳng ở ngoài, cặp ổ lăn ở giữa Page | 16 ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI o Chọn vật liệu Chọn vật liệu là thép C35 có: ứng suất cho phép [σ] = 65 Mpa;... nối trục có các thông số như sau: Page | 32 ĐAMH chi tiết máy T (N.m ) 1000 NGUYỄN HOÀNG THI d D d1 D0 nmax B l1 D3 l2 50 210 90 160 2850 6 40 36 40 Phần 5: CHỌN Ổ LĂN 1 Thiết kế cặp ổ lăn trên trục I: z x Fr A1 Ry C RBy R Bx B1 o Ta có các số liệu tính toán: RBy = 5327,87 N RCy = 4543,7 N Rx C M a1 F a1 Mt1 C 1 y F r1 D 1 F t1 RBx = 3918,65 N RCx = 8572 N Page | 33 ĐAMH chi tiết máy o NGUYỄN HOÀNG THI... bề mặt bằng tần số cao )  Hệ số an toàn xét đến ứng suất tiếp là: 140 sτ = = 19, 66 7,14 1,596 1, 6 o Hệ số an toàn: s s 5,336.19,66 s= σ τ = = 5,15 > [s ] = (1,5 ≈ 2,5) 2 2 2 2 sσ + sτ 5,336 + 19, 66 Các tiết diện còn lại: Tiết diện M T Kσ σ max Kτ τ max sσ sτ s Vị trí lắp bánh răng Vị trí lắp bánh đai 1387 2 0 26035 8 26035 8 1,75 4,98 1,5 53,98 7,16 7,1 1,75 0 1,5 20,3 4 - - - - g Kết cấu trục I:... cos(72,9o ) b Hệ số dạng răng: 13,2 13,2 YF1 = 3,47 + = 3,47 + = 3,86 zv1 33,48 YF 2 = 3,47 + 13,2 13,2 = 3,47 + = 3.5 zv 2 353,69 c Tỉ số so sánh độ bền uốn: [σ F1 ] 257,14 = = 66,62 YF1 3,86 [σ F 2 ] 241,7 = = 69,06 YF 2 3,5 [σ F1 ] [σ F 2 ] < YF1 YF 2 Vì nên ta tính toán độ bền uốn theo bánh răng dẫn ứng suất uốn: Y F K σF = F t F 0,85.b.mm Với KF = KFv KFβ= 1,43.1,08 = 1,54 Hệ số tải trọng tính... Số răng bánh bị dẫn: z2= u.z1 = 32.3,25 = 104 răng d Môđun vòng chia ngoài: d 135,4 me = e1 = = 4,23 z1 32 Theo tiêu chuẩn ta chọn me = 4, do đó: de1 = me z1 = 4.32 = 128 mm e Đường kính vòng chia ngoài bánh bị dẫn: de 2 = me z2 = 4.104 = 416 mm f Chi u dài côn ngoài: 2 Re = 0,5.me z12 + z2 = 0,5.4 322 + 104 2 = 217,6 g Chi u rộng vành răng: b = ψ be Re = 0,285.217,6 = 62,016 mm mm h Góc mặt côn chia: . 21103338 ĐỀ TÀI: Đề số 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án số: 3 hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ. 2- Bộ truyền đai thang. 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ. ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI 5- Bộ phận công tác (xích tải) . Số liệu thiết kế: Lực vòng trên xích tải: F = 6500 N Vận tốc xích tải: v = 1,5 m/s Số răng đĩa xích dẫn: z = 11 răng Bước xích: . ĐAMH chi tiết máy NGUYỄN HOÀNG THI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD : PHẠM MINH TUẤN SVTH : NGUYỄN