ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA CÔNG NGHỆ Bộ môn: Cơ Khí GV: Nguyễn Thành Long Sinh viên: Đỗ Viết An Lớp: 11Q301A HẢI PHÒNG: .../2013 NỘI DUNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐÔNG 1- Động cơ điện; 2- Đai truyền; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Tang và băng tải Hệ thống truyền động gồm: - Bộ truyền động đai - Hộp giảm tốc 2 cấp truyền: cấp truyền nhanh là cặp truyền bánh răng trụ răng nghiêng, cấp truyền chậm là cawoh truyển bánh răng trụ răng thẳng. Hệ thống làm việc: Tang chống và băng tải. Phụ tải không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể Lực kéo băng tải: P = 11000 (N) Vận tốc băng tải: V = 0,40 (m/s) Đường kính tang chống: D = 280 (mm) Thời gian làm việc 5 năm ( 1 năm làm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca, 1 mỗi ca làm 8 giờ ) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................... Phần 1: XÁC CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỂN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ............................................................. 2: PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 3: BẢNG THỐNG KÊ SỐ LIỆU Phần 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 1: THIẾT KẾ BỘ TRUYỂN ĐỘNG ĐAI THANG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 1: TÍNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CỦA CÁC TRỤC 1.1: TÍNH GẦN ĐÚNG TRỤC 2: TÍNH CHÍNH XÁC TRỤC 3: TÍNH THEN Phần 4: Thiết kế gối đỡ trục 1: CHỌN Ổ LĂN 2: CHỌN KIỂU LẮP Ổ LĂN 3: CỐ ĐỊNH TRỤC THEO PHƯƠNG DỌC TRỤC 4: BÔI TRƠN Ổ LĂN 5: CHE KÍN Ổ LĂN Phần 5: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 1: VỎ HỘP Phần 6: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA CÔNG NGHỆ Bộ môn: Cơ Khí GV: Nguyễn Thành Long Sinh viên: Đỗ Viết An Lớp: 11Q301A HẢI PHÒNG: /2013 NỘI DUNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐÔNG 1- Động cơ điện; 2- Đai truyền; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Tang và băng tải Hệ thống truyền động gồm: - Bộ truyền động đai - Hộp giảm tốc 2 cấp truyền: cấp truyền nhanh là cặp truyền bánh răng trụ răng nghiêng, cấp truyền chậm là cawoh truyển bánh răng trụ răng thẳng. Hệ thống làm việc: Tang chống và băng tải. Phụ tải không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể Lực kéo băng tải: P = 11000 (N) Vận tốc băng tải: V = 0,40 (m/s) Đường kính tang chống: D = 280 (mm) Thời gian làm việc 5 năm ( 1 năm làm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca, 1 mỗi ca làm 8 giờ ) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Phần 1: XÁC CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỂN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ 2: PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 3: BẢNG THỐNG KÊ SỐ LIỆU Phần 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 1: THIẾT KẾ BỘ TRUYỂN ĐỘNG ĐAI THANG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 1: TÍNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CỦA CÁC TRỤC 1.1: TÍNH GẦN ĐÚNG TRỤC 2: TÍNH CHÍNH XÁC TRỤC 3: TÍNH THEN Phần 4: Thiết kế gối đỡ trục 1: CHỌN Ổ LĂN 2: CHỌN KIỂU LẮP Ổ LĂN 3: CỐ ĐỊNH TRỤC THEO PHƯƠNG DỌC TRỤC 4: BÔI TRƠN Ổ LĂN 5: CHE KÍN Ổ LĂN Phần 5: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 1: VỎ HỘP Phần 6: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC Phần 1: Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền 1: Chọn động cơ điện - Công suất cần thiết: N ct = N = = 1000 4.0.11000 = 4.4 kW - Hiệu suất truyền động: = 1 Trong đó: = 0,94 hiệu suất bộ truyền đai = 0,97 hiệu suất bộ truyền bánh răng = 0,996 hiệu suất của một cặp ổ lăn = 1 hiệu suất khớp nối = 0,94.0,97 2 .0,966 4 = 0,87 N ct = 87.0 4.4 = 5.06 kW N I = N ct . . = 4.61 N II = N I . . = 4.71 N III = N II . . = 4.39 Theo bảng 2P trang 322, ta chọn động cơ điện ký hiệu A02-51-4, công suất động cơ = 7,5kW, số vòng quay động cơ = 1460 vg/ph. Giá thành không đắt mà tỷ số truyền chung vẫn có thể phân phối hợp cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động. 2: Phân phối tỷ số truyền - Tỷ số truyền động chung: i = Trong đó: n t số vòng quay của tang V = 1000.60 tt nD π = = 280.14.3 4.0.1000.60 = 27.30 vg/ph i = 30.27 1460 = 53.48 i = . . trong đó : - tỷ số truyền của bộ truyền đai - tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh - tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm Từ bảng 2-2 trang 32, với tỷ số truyền động i-tb: Chọn trước = 4 i bn i bt . = = 4 54 = 13.5 Để tạo điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm trong dầu, ta chọn = (1,2 ÷ 1,3) . Lấy = 4,1 do đó = 1.4 5.13 = 3.30 Tra bảng 2-2 trang 32 ta chọn sơ bộ: -Tỉ số truyền bánh răng 1 cấp i br = 4 -Bộ truyền đai thang: i đ = 4 n 1 = = 4 1460 = 365 (vòng/phút) n 2 = bn i n 1 = 1.4 365 = 89.02 (vòng/phút) n 3 = 30 (vòng/phút) 3: BẢNG THỐNG KÊ SỐ LIỆU Trục Thông số Trục động cơ I II III i i đ = 4 i bn = 4,1 i bt = 3.30 n (vg/ph) 1460 365 89,02 30 N ( kW ) 7.5 4.61 4.71 4,39 Phần 2: Tính toán và thiết kế các chi tiết máy 1: Tính toán thiết kế bộ truyền động đai Thiết kế bộ truyền đai thang 1.1: Chọn loại đai - Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động và moomen xoắn giữa các trục với nhau. Đai được mắc lên 2 bánh với lực căng ban đầu F 0 , nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi - Ở đây ta chọn loại đai vải cao su vì đai vải cao su gồm nhiều lớp vải và cao su có độ bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm lên thường được sử dụng rộng rãi. - Dựa vào công suất của cơ cấu tra bảng 5-11 trang 92 sách thiết kế chi tiết máy ta chọn loại đai kích thước B Các thông số của kích thước đai B: a 0 = 11 (mm), h = 8 (mm), a = 13 (mm), h 0 = 2.8 (mm), F = 81 (mm 2 ) a ao h ho Ð ai hình thang a) - Đường kính bánh đai nhỏ D 1 : - Chọn D1 = 140 mm theo bảng 5-14 và 5-15 trang 93 - Vận tốc của đai V = điều kiện V đ ( 30 35 m/s ) V = = = 1000.60 1460.140.14.3 = 10.7 > 5 m/s nằm trong phạm vi cho phép b) - Đường kính bánh đai lớn Đường kính bánh đai lớn: D 2 = D 1 .i(1 - ) =140.4.(1 - 0,02) = 548.8 Trong đó: i- tỉ số truyền = 0,02 hệ số trượt Chọn đường kính D 2 theo tiêu chuẩn D 2 = 560 mm dựa theo bảng 5-15 trang 93 Kiểm tra lại số vòng quay n 2 : n 2 = (1 - ). .n = (1 - 0,02 ). 560 140 .1460= 357.7 ( vòng/phút) so sánh n 1 và n 2 sai khác từ (3 5)% lên chấp nhận được c) Xác định khoảng cách trục A - Khoảng cách trục A phải thoả mãn điều kiện 0,55(D 1 + D 2 ) + h A 2(D 1 + D 2 ) Trong đó: h- chiều cao của tiết diện đai Chọn A theo tỉ số truyền i và đường kính D 1 dựa vào bảng 5- 16 trang 94 A D 2 = 560 d) Xác định chiều dài dây đai - Theo khoảng cách trục A đã chọn ta có L = 2A + . ( D 2 + D 1 ) + = 2.560 + . (560 + 140) + ( ) 560.4 140560 2 − = 2298.3 (mm) Tra bang 5-12 trang 92 ta chọn chiều dài tiêu chuẩn: L =2360 (mm) - Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây: U = = 2360 10.88,5 3 = 2,50 U max = 10 - Khoảng cách trục A: A = = 593 - Khoảng cách trục A thoả mãn điều kiện 0,55.(D 1 +D 2 ) + h A 2.(D 1 + D 2 ) 0,55.(140+560) + 8 A 2.(140+560) 393 A 1400 e) Góc ôm - Góc ôm trên bánh đai nhỏ được tính theo công thức: = - . = - 593 140560 − . = o 139 Thoả mãn điều kiện f) Xác định số đai cần thiết - Số đai Z được tính theo công thức: Z Trong đó: P- công suất trục bánh đai V: vận tốc đai m/s - hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, tra bảng 5-18 trang 95 - hệ ssos xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng, tra bảng 5-6 trang 95 - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, tra bảng 5-19 trang 95 - ứng suất có ích cho phép tra bảng 5-17 trang 95 - Các hệ số: = 0,89 = 0,9 = 1 = 1,7 V=10,7 - Số đai Z = 1.89,0.9,0.7,1.7,10 5,7.1000 =6,35 chọn Z = 6 g) Định các kích thước chủ yếu của bánh đai - Chiều rộng bánh đai B = (Z - 1).t +2S Trong đó t, s và h o tra bảng 10-3 trang 257 t = 16, s = 10, h o = 3,5 Vậy chiều rộng bánh đai là: B = (Z - 1).t +2S = (6 - 1).16 + 2.10 = 100 (mm) - Đường kính ngoài của bánh đai + Bánh dẫn: D n1 = D 1 +2.h o = 140 + 3,5.2 = 147 (mm) + Bánh bị dẫn: D n2 = D 2 + 2.h o = 560+ 3,5.2 = 567 (mm) h) Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục - Lực căng ban đầu đối với mỗi đai S o = .F Trong đó: = 1,2 N/ ứng suất căn ban đầu, F- diện tích 1 đai, S o = .F = 1,2.81= 97,2 (N) - Lực tác dụng lên trục R = 3S o Zsin = 3.97,2.6.sin 2 139 0 = 1639 (N) Thông số Trị số Đường kính bánh đai nhỏ: D 1 140 (mm) Đường kính bánh đai lớn: D 2 560 (mm) Khoảng cách trục A 560 (mm) Chiều dài dây đai: L 2360 (mm) Góc ôm: 139 0 Số đai: Z 6 Chiều rộng đai: B 100 (mm) Lực căng ban đầu: S o 97,2 (N) Lực tác dụng lên trục: R 1639 (N) 2) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( bộ truyền bánh răng nghiêng) 2.1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng - Bánh nhỏ dùng thép 45 thường hoá - Bánh lớn dùng thép 35 thường hoá Tra bảng 3-8 trang 40 ta có - Thép 45: = 600 N/ = 300 N/ HB = 190 ( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100N/ ) - Thép 35: = 480 N/ = 240 N/ HB = 160 ( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300 500 mm) 2.2) Định ứng suất cho phép Theo công thức 3-3 trang 42 số chu kì làm việc tương đương của bánh răng: N tđ = 60.u.T h .n Trong đó: n- số vòng quay trong 1 phút của bánh răng T- Tổng số giờ làm việc u- số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay 1 vòng - Số chu kì làm việc của bánh lớn: N 2 = N tđ = 5.300.2.80.60.27=38,88. - Số chu kì làm việc của bánh nhỏ N 1 = iN 2 = 3,30.38,88. = 128,3. Tra bảng 3-9 chọn số chu kì cơ sỏ N o = . Vì N 1 và N 2 N o Ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy K N = 1 - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ: = 2,6. HB = 2,6.190 = 494 N/ - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn: = 2,6. HB = 2,6. 160 = 416 N/ [...]... Số răng bánh nhỏ: Z1 = 2.298 = 4.( 3,3 + 1) = 34,6 Lấy Z1 = 35 - Số răng bánh lớn Z2 = Z1.i = 35.3,3 = 115 - Chi u rộng bánh răng: b = A = 0,4.298 = 119 (mm) 3.9) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng - Tra bảng ( 3-18) ta có : + Bánh nhỏ Y1 = 0,46 + Bánh lớn Y2 = 0,517 - Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ 6,32 = = 19,1.106.1,1.4,71 0,46.4 2.35.89,02.108 = 40( ) < - Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn =... rộng ổ B = 25 (mm) + Chi u cao của lắp và đầu bulông l3 =15 (mm) + Khoảng cách từ lắp đến ổ đến mặt cạnh l4 = 15(mm) + Khoảng cách giữa 2 bánh răng trên trục C1 = 10 (mm) + Chi u rộng bánh đai Bđ = 86 (mm) + Chi u rộng bánh răng cấp nhanh Br1 =56(mm) + Chi u rộng bánh răng cấp chậm Br2 = 108 (mm) - Tổng hợp các kích thước trên ta có: a= c= l2 + a1 + + a1 + = 65.5(mm) b = +l2 =65,5mm) - Khoảng cách giữa... 774(N) 3) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm ( Bộ truyền bánh răng thẳng ) 3.1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng - Bánh nhỏ: Thép 45 thường hoá + = 580 N/ + = 290 N/ + HB = 190 ( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 - Bánh lớn: Thép 35 thường hoá + + = 480 N/ = 240 N/ + HB = 160 ( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300 ) 3.2) Định ứng suất cho phép - Số chu kì làm việc của bánh lớn: N2 = 60.u.T.n =... hạn mỏi của thép 35 là: = 0,43.480 = 206,4 N/ - Vì bánh răng quay một chi u theo công thức 3-5 có Ứng Suất Uốn: Bánh nhỏ: = = = = 143,3 N/ Trong đó: n- hệ số an toàn, thép thường hoá n = 1,5 Tôi n = (1,8 - hệ số tập trung ứng suất, đối với thép thường hoá Bánh lớn: = = = = 115 N/ 2.3) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K = 1,3 2.4) Chọn Hệ số chi u rộng bánh răng 2.5) tính khoảng cách trục A: lấy A (i = 1,8... số răng tương đương của bánh nhỏ 23 Ztd1 = = ( 0,975) 3 = 25 - Tính số răng tương đương của bánh lớn 94 Ztd2 = = ( 9,975) 3 = 101 - Hệ số dạng răng tra bang 3-18 + Bánh nhỏ Y1 = 0,429 + Bánh lớn Y2 = 0,517 + Lấy hệ số = 1,5 - Kiểm nghiệm ứng suất uốn tồn tại chân răng bánh nhỏ = = 19,11.106.1,2.4,61 0,429.32.23.365.1,5.54 = 40.2( < - Kiểm nghiệm ứng suất uốn tồn tại chân bánh răng lớn = = 40,2 0,429... nền: n= trong đó: L - chi u dài hộp, sơ bộ lấy bằng 900 (mm) B - chi u rộng hộp, sơ bộ lấy bằng 350 (mm) n= = 5 Lấy n = 6 Phần 6: Bôi trơn hộp giảm tốc - Ở các phần trước ta đã có phương pháp bôi trơn ổ lăn nên phần này chúng ta chỉ đi tìm phương pháp bôi trơn bộ truyền bánh răng Do vận tốc nhỏ lên chọn phương pháp ngâm các bánh răng trong hộp dầu Sự chênh lệch về bán kính giữa bánh răng bị dẫn thứ 2... giữa bánh răng bị dẫn thứ 2 và thú 4 là 40 (mm) Vì mức dầu thấp nhất phải ngập chi u cao răng của bánh thứ hai, cho lên đối với bánh răng thứ tư chi u sâu ngâm dầu khá lớn ( ít nhất bằng 45 mm) Thuy nhiên vì vận tốc thấp ( v 0,6m/s) nên công suất tổn hao để khuấy dầu không đáng kể Theo bảng 10-17 chọn độ nhớt của dầu bôi trơn bánh răng ở C là 116 centistốc hoặc 16 độ Engle và theo bảng 10-20 chọn loại... chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung bình Tra bảng 14P ta có chi u rộng ổ B = 25 (mm) 2) Tính gần đúng trục - Để tính các kích thước chi u dài của trục tham khảo bảng 7-1 ta chọn các kích thước sau: + Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp a = 10 (mm) + Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn l 2 = 10 (mm) + Chi u rộng ổ B = 25 (mm) + Chi u cao của lắp và đầu bulông l3 =15 (mm) + Khoảng... 60.5.300.2.8.100 = 144.10 6 - Số chu kì làm việc của bánh nhỏ: N1 = i.N2 = 3,3.144 = 475,2 Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường cong mỏi uốn ( No = ) nên đối với bánh nhỏ và bánh lớn đều lấy KN = KN” = 1 - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ: = 2,6 HB = 2,6.190 = 494 N/ - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn: = 2,6 HB = 2,6.160 = 416 N/ Để định ứng suất... 3398 – 240 0 = 998 (N) - Tính mômen uốn ở những tiết diện nguy hiểm Ở tiết diện n-n: Mu n-n = Rđl = 1639.86 = 140954 (Nmm) Ở tiết diện m-m: Mu m-m = Trong đó: Muy = Pa1 + RByC = 36620 (Nmm) Mux = RBxC = 157200(Nmm) Mu m-m = = (36620) 2 + (175200) 2 = 161409 (Nmm) - Tính đường kính trục ở hai tiết diện n-n và m-m theo công thức (7-3) d Đường kính trục ở tiết diện n-n Ở đây: Mtd = 9,55.106.4,61 = 365