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

Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Mục lục Trang Phần I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 1. Chọn động cơ 3 2. Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục 5 3. Bảng thông số 6 Phần II. Thiết kế các bộ truyền. A). Bộ truyền đai. 1. Chọn loại đai 8 2. Xác định các thông số của đai và bộ truyền đai 8 3. Bảng thông số bộ truyền đai 9 B). Bộ truyền trong hộp. 1. Chọn vật liệu 9 2. Xác định các loại ứng suất cho phép 10 3. Tính toán cho cấp nhanh 12 4. Tính toán cho cấp chậm 20 5. Bảng thông số các bộ truyền bánh răng trong hộp 27 Phần III. Thiết kế trục và chọn ổ lăn. A). Thiết kế trục . 1. Sơ đồ phân tích lực của hệ dẫn động 29 2. Giá trị của các lực ăn khớp 29 3. Tính sơ bộ trục 30 4. Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực 31 5. Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục 31 6. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 31 7. Tính kiểm nghiệm độ bền của then 54 B). Chọn ổ lăn. 1. Chọn ổ lăn cho trục I 56 2. Chọn ổ lăn cho trục II 58 3. Chọn ổ lăn cho trục III 59 Phần IV. Tính toán các yếu tố của vỏ hộp và các chi tiết khác. 1. Tính toán các yếu tố của vỏ hộp 63 2. Bảng kê các kiểu lắp 66 1 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Tài liệu tham khảo và tra cứu. Đồ án đợc thiết kế dựa trên các tài liệu sau đây : 1. Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T 1 ,T 2 - Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển (2000) Các số liệu đợc tra trong qúa trình thiết kế và tính toán dựa trên các bảng trong cuốn Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T 1 ,T 2 - Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển (2000) 2. Bài tập kỹ thuật đo PGS, TS Ninh Đức Tốn TS Nguyễn Trọng Hùng ThS Nguyễn Thị Cẩm Tú 2 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Phần I. chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền I. Chọn động cơ điện 1. Chọn loại, kiểu động cơ Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc thiệt bị công nghiệp là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần đợc dẫn động và phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ điện một chiều. Loại động cơ này có u điểm sau: Đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng. Tuy nhiên loại động cơ này cũng có các nhợc điểm nh sau: Giá thành cao, khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu t để đặt các thiết bị chỉnh lu. 2. Công suất trên trục đông cơ: - Điều kiện: P đc P yc P yc = . P ct P ct = 1000 . F v F = 7200N v = 0,62m/s => P ct = = 1000 62,0 . 7200 4,46 kW - Hiệu suất truyền động: = đ . k . ôt . 2 BR . 3 ôl Trong đó: k , đ , ôt , ôl , BR lần lợt là hiệu suất của bộ truyền khớp nối, đai, ổ trợt, ổ lăn và bánh răng. Tra bảng (2.3) trang 19 tài liệu I ta có: k = 0,99 đ = 0,95 ôt = 0,99 3 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 ôl = 0,99 BR = 0,97 = 0,99. 0,95 . 099. (0,99) 3 .(0,97) 2 = 0.85 - Hệ số tải trọng tơng đơng: ck i n i i t t T T . 2 1 1 = = = ckck t t T T t t 2 2 1 21 . + = 8 4 .8,0 8 4 2 + = 0,9 (vì thời gian mở máy là rất nhỏ => bỏ qua) => P yc = 85,0 9,0.46,4 . = ct P = 4,72 kW 3. Xác định tốc độ động bộ của động cơ điện: - Số vòng quay của trục máy công tác: n ct = == 340. 62,0.60000 . .60000 D v 34,82 v/ph - Chọn tỉ số truyền sơ bộ của hệ: u sb = u sbh .u sbn Chọn u sbn = 4 u sbh =12 u sb = 4 . 12 = 48 Số vòng quay sơ bộ của động cơ là: n sb = n ct . u sb = 34,82 . 45 = 1567 v/ph - Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là: n đb = 1500 v/ph - Theo bảng P.13 ta chọn động cơ điện 4A112M4Y3 với các thông số: P đc = 5,5 kW n đc = 1425 v/ph dn k T T = 2 T T mm = 1,5 4 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 4. 4. Phân phối tỉ số truyền Phân phối tỉ số truyền : : Xác định tỷ số truyền u ch của hệ dẫn động lv dc ch n n u = n dc - Số vòng quay động cơ đã chọn, n dc =1425v/ph n lv - Số vòng quay của trục máy công tác, n lv =34,82 v/ph 92,40 82,34 1425 == ch u . ng ch h u u u= u ng - Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài Truyền động ngoài bằngđai dẹt thờng Chọn u ng = 4 u h - Tỉ số truyền của hộp giảm tốc u h =u ch /u ng =40,92/4=10,23 Mặt khác: u h = u nh . u ch u nh - Tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh u ch - Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm Trong hộp giảm khai triển thờng lấy(Bảng 3.1\43-TKHDĐ-I): u nh = 3,89 u ch =2,63 Tính lại 4999,3 63,2.89,3 92,40 . === chnh ch d uu u u II. II. Tính toán tốc độ quay, momen, công suất trên các trục Tính toán tốc độ quay, momen, công suất trên các trục a. Tính công suất P trên mỗi trục Trục3: ol - Hiệu suất ổ lăn, ol = 0,99 kot ct P P . 3 = = 55,4 99,0.99,0 46,4 = (kW) Trục 2: 1 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ, 2 0,97 = brol P P . 3 2 = = 74,4 97,0.99,0 55,4 = (kW) Trục 1: 2 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ, 2 =0,97 brol P P . 2 1 = = 94,4 97,0.99,0 74,4 = (kW) 5 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Trục động cơ: d - Hiệu suất bộ truyền đai, d =0,95 dol dc P P . 1 ' = = 25,5 95,0.99,0 94,4 = (kW) b. Tính số vòng quay trên mỗi trục s tr n n u= Trục 1 n đc - Số vòng quay của động cơ, n đc =1425(v/ph) u ng tỉ số truyền bộ truyền ngoài của đai dẹt thờng ,u ng =4 n 1 =n dc /u ng =1425/4=356,25(v/ph) Trục 2 n 2 = n 1 / u nh u nh tỉ số truyền của cấp nhanh ,u nh =3,89 n 2 =356,25/3,89 =91,58 (v/ph) Trục 3 n 3 = n 2 / u ch u ch - Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm u ch =2,63 n 3 =91,58/2,63 = 34,82(v/ph) c. Tính momen trên mỗi trục Trục 1 1 1 6 1 10.55,9 n P T = = 132427 25,356 94,4 10.55,9 6 = (Nmm) Trục 2 2 2 6 2 10.55,9 n P T = = 494289 58,91 74,4 10.55,9 6 = (Nmm) Trục 3 3 3 6 3 10.55,9 n P T = = 1354882 82,34 55,4 10.55,9 6 = (Nmm) Trục công tác ct ct ct n P T 6 10.55,9= = 1223234 82,34 46,4 10.55,9 6 = (Nmm) Trục động cơ: dc dc dc n P T ' 6' 10.55,9= = 21,35184 1425 25,5 10.55,9 6 = (Nmm) 6 §å ¸n chi tiÕt m¸y NguyÔn Quang Trung B — C§T 02 - K49 III. B¶ng th«ng sè Trôc Th«ng sè §éng c¬ I II III C«ng t¸c C«ng suÊt P (kW) 5,25 4,94 4,74 4,55 4,46 Tû sè truyÒn u 4 3,89 2,63 4 Sè vßng quay n (v/ph) 1425 356,25 91,58 34,82 34,82 Momen xo¾nT (N.mm) 35184 132427 494289 1354882 1223234 7 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Phần II. Thiết kế các bộ truyền cơ khí A. A. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp Thiết kế bộ truyền ngoài hộp 1.Chọn loại đai: Theo yêu cầu đã cho thì ta chọn bộ truyền ngoài là đai thang dẹt Vật liệu đai: vải cao su 2.Kích thớc đai - Đờng kính đai bánh nhỏ : Theo công thức 4.1 (trang 53 TKHDĐ) d 1 =(5,2 6,4). 3 1 T T 1 :momen xoắn trên trục bánh đai nhỏ d 1 :Đờng kính bánh đai nhỏ Ta biết momen xoắn trên bánh đai lớn chính bằng trục 1, nên trên bánh nhỏ là T 1 =T đc =35184 (Nmm) Thay số : d 1 =(5,2 6,4). 3 35184 =170,39 209,71mm Ta chọn d 1 =180 mm - Vận tốc đai: v= d 1 n dc /60000=3,14.180.1425/60000=13,43 m/s <v max - đờng kính bánh đai lớn : d 2 = ud 1 (1- ) Với =0,01 Hệ số trợt u Tỉ số truyền của bộ truyền đai , u=4 Thay số : d 2 =4.180.(1-0,01) = 727,27 mm ,Ta chọn theo tiêu chuẩn d 2 =710 mm Nh vậy tỉ số truyền thực tế là u t =d 2 /[d 1 (1- )]=710/[180(1-0,01)]=3,98 và sai số là u = %5,0%100. 4 498,3 = = u uu t <4% (thoả mãn trong phạm vi cho phép) - Theo (4.3) Tính khoảng cách trục : a = (1,5 2).(d 1 +d 2 ) = (1,5 2).(180+710) = 1335 1780 Lấy a = 1400 mm - Theo (4.4) xác định chiều dài đai : l=2a+ (d 1 +d 2 )/2+(d 2 -d 1 ) 2 /(4a) l =2.1400+3,14.(180+710)/2+(710-180) 2 /(4.1400) = 4248,16 mm Vì là đai vải cao su nên ta tăng l thêm 100 400 mm Lấy l = 4548 mm - Số vòng chạy của đai I = v/l = 13,43/4,548 = 2,95 1/s < i max = 3 5 1/s - Xác định lại khoảng cách trục: a = 4 ).8( 22 + = 3150 2 )710180.( 4548 2 ).( 21 = + = + dd l (mm) 8 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 = 265 2 180710 2 12 = = dd (mm) a = 1552 4 )265.831503150( 22 = + (mm) - Theo (4.7),tính góc ôm của đai trên bánh nhỏ : 1 =180 0 -(d 2 -d 1 )57 0 /a 1 =180 0 - (710 - 180).57 0 /1552 = 160,32 0 > 150 0 3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng đai : - Theo (4.9),Lực vòng trên đai là : F t = 1000.P dc /v P dc Công suất trên động cơ, P dc = 5,25 kW v -Vận tốc đai , v = 13,43 m/s Thay số : F t = 1000 .5,25 /13,43 = 390,92 N - Theo bảng 4.8 tỉ số ( 1 / d ) max nên dùng là 1/40(đai vải cao su),do đó =d 1 /40 =180/40 = 4,5 mm, do đó theo bảng 4.1 dùng loại đai B-800 không có lớp lót ,trị số tiêu chuẩn = 4,5mm (với số lớp 3) - ứng suất có ích cho phép, theo (4.10): 0 0 [ ] [ ] . . . F F v C C C = [ ] F 0 ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực đối với các loại đai [ ] F 0 =k 1 k 2 . 0 /d 1 trị số k 1 ,k 2 tra bảng công thức (4.11) ,với 0 =1,8 Mpa khi bộ truyền nằm ngang và định kì điều chỉnh khoảng cách trục ,tra bảng ta có k 1 =2,5, k 2 =10 thay số : [ ] F 0 =2,5 10.4,5/180 =2,25 C -Hệ số ảnh hởng của góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ đến khả năng kéo của đai,ta tra bảng 4.10/trang57/TKHDĐ C =094 C v hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai , ta tra bảng 4.11 với đai chất liệu cao su ,C v =0,97 C 0 hệ số kể ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gian và phơng pháp căng đai,tra bảng 4.12 , C 0 =1 Thay số : [ ] F = 2,25.1.0,94.0,97=2,05 Mpa - Theo công thức (4.8), chiều rộng đai b=F t k đ / [ ] F . =390,92.1,1/(4,5.2,05) = 46,61mm k đ : Hệ số tải trọng động Vì là hệ dẫn động băng tải sử dụng động cơ điện 1 chiều và làm việc 2 ca nên chọn k đ = 1,1 - Chọn theo chuẩn b=50 mm - Chiều rộng bánh đai là:B =63 Theo bảng 21-16-TKHDĐCK/II(tr 164) 4.Xác định lực căng ban đầu- và lực tác dụng lên trục: -Theo công thức (4.12), lực căng ban đầu F 0 = 0 b =1,8.4,5.50=405 N 9 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 - Theo công thức (4.13),lực tác dụng lên trục F r =2F 0 sin( 1 /2)=2.405.sin(160,32 0 /2)=797,69 N 5. Bảng kết quả tính toán các thông số của đai : Thông số Đai dẹt đờng kính bánh đai nhỏ d 1 ,mm 180 đờng kính bánh đai lớn d 2 ,mm 710 Chiều dài đai l,mm 4548 Tiết diện đai b. (mm 2 ) 50*4,5 Lực tác dụng lên trục F r (N) 797,69 Chiều rộng bánh đai B , mm 63 B. B. Thiết kế bộ truyền trong hộp Thiết kế bộ truyền trong hộp 1. 1. Chọn vật liệu: Chọn vật liệu: Chọn vật liệu nhóm 1 có độ rắn HB Chọn vật liệu nhóm 1 có độ rắn HB 350. 350. Theo bảng 6.1 chọn: Theo bảng 6.1 chọn: - - Cấp nhanh: Cấp nhanh: + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 1b = 850 MPa, = 850 MPa, 1ch = 580 MPa = 580 MPa Chọn HB Chọn HB 1 1 = 245 = 245 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 2b = 750 MPa, = 750 MPa, 2ch = 450 MPa = 450 MPa Chọn HB Chọn HB 2 2 = 230 = 230 - - Cấp chậm: Cấp chậm: + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 3b = 850 MPa, = 850 MPa, 3ch = 580 MPa = 580 MPa Chọn HB Chọn HB 3 3 = 260 = 260 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 + Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 4b = 850 MPa, = 850 MPa, 4ch = 580 MPa = 580 MPa Chọn HB Chọn HB 4 4 = 245 = 245 2. 2. Xác định ứng suất cho phép : Xác định ứng suất cho phép : [ ] HLxHVR H H H KKZZ S 0 lim = 10 [...]... 0,55(m/s) 28 Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 phần iii thiết kế trục I Sơ đồ phân tích lực của hệ dẫn động II Giá trị của các lực ăn khớp 1 Tải trọng tác dụng lên trục a Bộ truyền cấp nhanh: bánh răng trụ răng thẳng Lực vòng: Ft1 = Ft 2 = 2T1 2.132427 = = 3237,82( N ) d w1 81,8 Lực hớng tâm: Fr1 = Fr 2 = Ft1 tg ( t1 ) 3237,82.tg 21,57 = = 1279,98( N ) cos cos 0 29 Đồ án chi tiết máy. .. Đồ án chi tiết máy - K49 F1 = F2 2T2 K F Y Y YF1 b w 3 d w 3 m n Y = F1 F 2 [ F 2 ] YF1 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 [ F1 ] (3) (4) Trong đó: Y Hệ số xét đến độ nghiêng của răng Y Hệ số xét đến sự trùng khớp của răng YF1 Hệ số dạng răng của bánh 3 YF2 Hệ số dạng răng của bánh 4 KF Hệ số tải trọng khi tính về uốn dw3 Đờng kính vòng lăn bánh chủ động( mm) bw3 Bề rộng vành răng bánh chủ động( mm)... xét đến sự trùng khớp của răng YF1 Hệ số dạng răng của bánh 1 YF2 Hệ số dạng răng của bánh 2 KF Hệ số tải trọng khi tính về uốn dw1 Đờng kính vòng lăn bánh chủ động( mm) bw1 Bề rộng vành răng bánh chủ động( mm) 17 Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 [F1] ứng suất uốn cho phép của bánh răng 1 (Mpa)(tính chính xác) [F2] ứng suất uốn cho phép của bánh răng 2 (Mpa)(tính chính xác) T1... quá tải Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng các thông số của các bộ truyền trong hộp: 27 Đồ án chi tiết máy - K49 Thông số Mođun Chi u rộng vành răng Hệ số dịch chỉnh Khoảng cách trục (khoảng cách trục chia) Đờng kính vòng chia Đờng kính vòng lăn Đờng kính đỉnh răng Đờng kính đáy răng Đờng kính cơ sở Số răng bánh răng Góc prôfin gốc (TCVN 105-71) Góc nghiêng của răng Góc prôfin răng Góc ăn khớp Hệ. . .Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 [ F ] = F lim .YR YS K xF K FL 0 SF Với ZR: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc ZV: Hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng KxH: Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng YR: Hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng YS: Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất KxF: Hệ số xét đến kích thớc bánh... chính xác mức làm việc êm 9 => KF=1,37 25 Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 KF Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng khi tính về uốn Theo bảng 6.7 (TR.98,TTTKHTDĐCK-T1) ứng với bd2 = 0,54 và sơ đồ 5 chọn đợc KF = 1,1 KFv Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn Xác định hệ số KFv theo công thức: K Fv = 1 + F b w... cách các gối đỡ a Xác định chi u dài mayơ 1 Chi u dài mayơ bánh đai: lmđ = (1,42,5)d1 = (1,21,5)40 = (4860) chọn lmđ = 60 (mm) 2 Chi u dài mayơ nửa khớp nối: lmk = (1,42,5)d3 = (1,42,5)65 = (91162,5) chọn lm12 = 120 (mm) 3 Chi u dài mayơ bánh răng 1: lm12= (1,21,5)d1 = (1,21,5).40 = (4860) 31 Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 chọn lm12= 57 4 Chi u dài mayơ bánh răng 2 và 3 lm23 = (1,21,5)d2... bảo về điều kiện quá tải 20 Đồ án chi tiết máy - K49 Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 4 Tính toán cho cấp chậm (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng) a Xác định sơ bộ khoảng cách trục Khoảng cách trục aw đợc xác định theo công thức: a w = K a ( u + 1).3 T.K H (1) [ H ] 2 u. ba Trong đó: Ka Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng T Momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm) [H] ứng... đảm bảo về độ bền uốn e Kiểm nghiệm răng về quá tải Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải (lúc mở máy, hãm máy, hoặc có sự cố bất thờng) Vì vậy cần kiểm nghiệm răng về quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cực đại Với hệ số quá tải: K qt = Tmax Tmm = = 2,2 T T Trong đó : T Momen xoắn danh nghĩa Tmax Momen xoắn quá tải Tmm Momen mở máy Để tránh biến dạng d hoặc gẫy dòn lớp bề mặt, ứng suất... 60000 Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH đợc xác định theo công thức: KH= KH.KH.KHv Trong đó: KH Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về tiếp xúc KH Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng khi tính về tiếp xúc Theo bảng 6.7 (TR.98,TTTKHTDĐCK-T1) ứng với bd2 = 0,54 và sơ đồ 5 chọn đợc KH = 1,03 KHv Hệ số kể đến tải . cứu. Đồ án đợc thiết kế dựa trên các tài liệu sau đây : 1. Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T 1 ,T 2 - Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển (2000) Các số liệu đợc tra trong qúa trình thiết kế và. Tú 2 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Quang Trung B CĐT 02 - K49 Phần I. chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền I. Chọn động cơ điện 1. Chọn loại, kiểu động cơ Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc. tính toán thiết kế máy. Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần đợc dẫn động và phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ điện một chi u. Loại động cơ này có u điểm sau: Đảm bảo khởi động