Đồ án thiết kế máy nâng hàng nguyễn đức tín

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học Thiết kế máy là bước kết thúc môn học cùng tên, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ điện tử nói riêng. Đó là kiến thức tổng hợp của các môn học: Truyền động cơ khí, Thiết kế máy, Vẽ kỹ thuật, Sức bền vật liệu,… Đề tài của đồ án là Thiết kế hệ thống dẫn động máy nâng hàng, trọng tải 2 tấn, dùng để nâng hàng hóa, các vật, các chi tiết,…tại các nhà xưởng, công trình xây dựng, kho hàng…. Đồ án chủ yếu tập trung tính toán hệ dẫn động cơ cấu nâng. Qua đồ án sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết ké máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết vỏ máy, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu. Trong qua trình làm đồ án, do kiến thức về thiết kế máy của em còn hạn chế nên nội dung cũng như trình bày không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, kính mong các thầy cô và các bạn chỉ dẫn và giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô bộ môn và sự nhiệt tình chỉ dẫn, giải thích của thầy TRẦN ĐÌNH SƠN. Đà Nẵng, ngày 5 tháng 4 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Tín MSSV: 101222081140 Lớp: 08CDT2 SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 1 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn PHẦN MỘT NHIỆM VỤ THIẾT KẾ - Số liệu ban đầu: + Tải trọng nâng: 2 tấn + Chiều cao nâng: 12 m + Vận tốc nâng: 12,5 m/phút - Nội dung các phần thuyết minh: + Phân tích yêu cầu kĩ thuật, điều kiện làm việc, nguyên lý làm việc của máy. + Phân tích các phương án thiết kế máy. + Chọn phương án thiết kế, lập sơ đồ động học của máy. + Thiết kế các bộ phận chính trên máy. - Các bản vẽ : + Sơ đồ động học của máy: 1 A1(A2). + Bản vẽ hộp giảm tốc: 1 A0. SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 2 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn PHẦN HAI PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN  Máy nâng có thể phân loại như sau: Phân loại theo nguồn dẫn động: Dẫn động bằng động cơ điện và dẫn động bằng thuỷ lực Phân loại theo cơ cấu: Cơ cấu truyền động bằng đai, cơ cấu truyền động bằng xích.  Vai trò, chức năng các bộ phận của cơ cấu: Tời nâng gồm có : Động cơ điện, hộp giảm tốc, tang, cáp nâng, khớp nối, phanh - Động cơ điện: Động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều. Động cơ điện xoay chiều được sử dung rộng rải trong công nghiệp, với sức bền làm việc cao, mô men khởi động lớn. Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều: là loại động cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, khi làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, giá thành cao, khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp. Trên những ưu khuyết điểm của hai lọai động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi tốc độ không bằng động cơ điện một chiều nhưng với tính thông dụng, bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của lọai động cơ này vẫn chấp nhận được. Vậy ta chọn động cơ xoay chiều. - Hộp giảm tốc: Có ba loại là bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền bánh răng nón và bộ truyền bánh vít - trục vít. Bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng để truyền mô men từ các trục song song với nhau, trong đó hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp được sử dụng nhiều nhất, chúng được bố trí theo các sơ đồ sau: SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 3 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn Sơ đồ khai triển: loại này đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều tãi trọng trên chiều dài răng + Sơ đồ phân đôi: Công suất được phân đôi ở cấp nhanh hoặc cấp chậm. Với kết cấu này, cấp chậm chịu tãi lớn hơn, nên có thể chế tạo với vành răng khá lớn, nhờ vị trí bánh răng đối xứng với các ổ có thể khắp phục được sự phân bố không đều tãi trọng + Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giãm tốc và nhiều khi giúp cho việc bố trí cơ câùu gọn hơn Bộ truyền bánh răng nón được dùng để truyenà mô men và chuyễn động giữa các trục giao nhau, nhưng chế tạo bánh răng khá phức tạp Bộ tuyền bánh vít - trục vít dùng để truyền mô men xoắn và chuyễn động giữa các trục chéo nhau, nhưng chế tạo ren trục vít khá phức tạp Vậy ta chọn hộp giãm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triễn, để phù hợp với cơ cấu làm việc và giảm vật liệu chế tạo. - Tang: Gồm có hai loại là tang đơn và tang kép + Tang đơn: quấn được nhiều lớp cáp nhưng lúc làm việc tải trọng sẽ bị lắc. + Tang kép: quấn được một lớp cáp nhưng khi làm việc tãi trọng sẽ không bị lắc, nâng hạ theo đường thẳng Vậy ta chọn tang kép được chế tạo bằng gang xám GX 15-32 - Cáp nâng: Lựa chọn dựa trên hệ số an tòan cho phép, và tuổi thọ của dây cáp. Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng, chịu lực căng dây lớn. Có hai lọai cáp có thể sử dụng: cáp bện xuôi và cáp bện chéo. SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 4 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu, ta chọn lọai cáp bện xuôi vì có tính bền trong quá trình làm việc hơn là cáp bện chéo, đồng thời trong cơ cấu nâng thì một đầu cáp được giữ cố định nên cáp không bị xoắn hay tở. - Khớp nối: Co ù nhiều loại, ở đây ta chọn khớp nối trục vòng đàn để nối giữa truc vào của hộp giảm tốc và trục ra của động cơ, có ưu điễm hơn các loại khác là chịu được sự rung, do số vòng quay khá lớn và chọn khớp nối xích con lăn để nối giữa trục ra của hộp giảm tốc với trục của tang, vì có tính kinh tế hơn các loại khớp khác và để truyền mô men xoắn lớn hơn - Phanh: Có nhiều loại, ở đây ta chọn phanh áp má điện từ thường đóng, vì loại này được đấu chung dây cùng với nguồn điện của động cơ.  Từ sự phân tích nêu trên ta có các phương án sau:  Phương án I: Sơ đồ động: 6 5 3 4 8 9 1 2 Chú thích: 1. Khớp nối vòng đàn hồi 2. Phanh điện từ 3. Bánh răng trụ răng thẳng I 4. Bánh răng trụ răng thẳng II 5. Bánh răng trụrăng thẳng III 6. Bánh răng trụ răng thẳng VI SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 5 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn 7. Khớp nối xích con lăn 8. Tang 9. Động cơ điện + Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc, nhờ sự ăn khớp của các bánh răng trụ răng thẳng mà công suất được truyền qua khớp nối xích con lăn làm tang quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. + Ưu điễm: Chế tạo bánh răng dễ dàng, dễ lắp ráp, sữa chữa, và bảo hành. + Nhược điễm: Chế tạo trục phải có độ cứng tốt, không đảm bão chịu sự phân bố không đều của tãi trọng.  Phương án II: Sơ đồ động: 3 6 5 4 1 2 Chú thích: 1. Tang 2. Trục vít 3. Bánh vít 4. Khớp nối vòng đàn hồi 5. Phanh điện từ 6. Động cơ 7. Khớp nối xích con lăn SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 6 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn + Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc trục vít - bánh vít nhờ sự ăn khớp của bánh vít và trục vít truyền đến khớp nối xích con lăn làm tangï quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. + Ưu điểm: Truyền được công suất với tỉ số truyền lớn, tự hãm cũng tốt + Nhược điễm: Chế tạo trục vít rất khó khăn, ren làm trục cần có độ cứng tốt  Phương án III: Sơ đồ động: 1 2 3 4 8 9 Chú thích: 1. Động cơ điện 2. Phanh điện từ 3. Khớp nối vòng đàn hồi 4. Bánh răng côn I 5. Bánh răng côn II 6. Bánh răng côn III 7. Bánh răng côn IIII 8. Khớp nối xích con lăn 9. Tang SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 7 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn + Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc Bánh răng côn nhờ sự ăn khớp của các bánh răng côn truyền mô men đến khớp nối xích con lăn làm tangï quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc. + Ưu điễm: Cơ cấc gọn gàng, đãm bão gọn nhẹ cơ cấu + Nhược điễm: Chế tạo bánh răng khó khăn, lắp ráp đòi hỏi phải chính xác ⇒ Với ba phương án và sự phân tích vừa nêu trên, ta chọn phương án thứ nhất là phù hợp với yêu cầu được đặt ra và phù hợp với điều kiện kinh tế. Vậy ta chọn phương án 1, với các số liệu ban đầu: Tải trọng: Q O =2000kg =20000 (N). Bộ phận mang: Q m = 500kg = 5000(N.) Chiều cao nâng: H = 12( m). Vận tốc nâng: v n = 12.5 (m/phut) Chế độ làm việc trung bình. SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 8 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn PHẦN BA CHỌN TANG, KHỚP NỐI, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 3.1. Chọn tang, khớp nối, động cơ điện: 3.1.1. Hiệu suất của palăng η p = max S S o = max Sam Q Q 0 = Q +Q m m=2 :số nhánh dây quấn lên tang Q 0 : tải trọng nâng Q 0 = 25000 N. λ : hiệu suất ròng rọc: λ = 0,98 (với điều kiện ròng rọc đặt trên ổlăn bôi trơn tốt). a =2: Bội suất palăng. t = 0 : Số ròng rọc đổi hướng. S max = ta m Q λλ λ )1( )1( − − =6313 (N). ⇒ η p = = 0,99 3.1.2. Cáp nâng: Kích thước cáp được chọn dựa vào lực kéo đứt (S đ ) S đ = S max . K =6313*5.5 = 34721 (N) K=5: Hệ số an toàn S max : Lực căng lớn nhất trong dây cáp Ta chọn cáp K - P6x19 =114 (ΓOCT 2688 – 69) có giới hạn bền các sợi thép là σ b = 1600 N/mmm 2 . 3.1.3. Tang: SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 9 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn 3.1.3.1. Đường kính tang: D t ≥ d c (e-1) = 8 (25-1 )=192 (mm) Dt : đường kính tang đến đáy rãnh cắt (mm). Dc: đường kính dây cáp quấn lên tang (mm). e: hệ số thực nghiệm. ⇒ D t =D r =250 mm 3.1.3.2. Chiều dài tang Chiều dài toàn bộ tang được xác định theo công thức: L ’ =L'o +2L 1 +2L 2 +L 3 L 1 : chiều dài thanh tang L 2 : chiều dài phần chừa ra để quấn cáp L2 L2 L1 L1 L'o L'o L3 L 3 : Chiều dài phần phân cách giữa hai bên. Chiều dài một nhánh cáp quấn lên tang: SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 10 1 [...]... trục(KW) Mô men xoắn 48645 309935 1366936 T(Nmm) PHẦN BỐN TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 4.1 Chọn vật liệu: Ta chọn vật liệu cặp bánh răng này vật liệu như nhau, bảng ( 6-1)-[1] SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 17 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình + Bánh răng nhỏ thép 45, tôi cải thiện có độ rắn HB 1 = 241 285 có δ b1 = 850 Mpa; δ ch1 = 850 Mpa + Bánh lớn thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 2 = 192…240... nt là Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước nt = vn a = 30.8 (vòng/phút) π ( Dt + d c ) Theo ( 3.12)-[1], ta có: ub r 1 = 0.7332 u 0.6438 = 6.7 ⇒ Tỷ số truyền cấp thứ hai là : ub r 2 = 31.1/6.7 = 4.64 SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 16 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình Vậy: + Tỷ số tuyền bánh răng cấp nhanh u1 =6.7 + Tỷ số truyền bánh răng cấp chậm u2 =4.46 + Tỷ số truyền chung... 3.1.5 Khớp xích con lăn: 3.1.5.1 Mômen do vật gây ra trên tang: Mt = 2 * S max Do = 1826.754( Nm) 2 Smax = 6313 (N), lực căng trên nhánh dây nâng vật SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 13 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình Do= Dt +Dc = 250 + 8 = 258 (mm) 3.1.5.2 An toàn khi nâng vật: Mt’= Mt *K1 *K2 = 2539 (Nm) K1 =1.3 hệ số an toàn K2 = 1.2 là hệ số an toàn Vậy ta chọn khớp nối xích con lăn theo bảng sau:... 3 (bánh răng thẳng vật liệu thép_thép) ZM : hệ số tính đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH = 2 cos β sin 2α = 2 sin 50,5 = 1.763 Z ε : hệ số tính đến sự trùng khớp của răng thẳng β =0 1 1 + ) ε α =[1,88-3,2 17 14 cos α β ] = 1.66 ( SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 21 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn Zε ⇒ = GVHD: Trần Đình 1 1 = = 0.766 εα 1.66 Đường kính vòng lăn bánh răng : dw1 = 2a w 2 * 196.5 = 51( mm) = 6.67 +... làm bánh răng thép –thép, răng thẳng ) T2 = 309935 (Nmm ) {δ H} = 445 MPa ψ ba = 0.4 ψ bd = (vị trí bánh răng không đối xứng ) 0.5 x ψ ba ( u + 1 ) = 0.5 x0.4 (4.64 +1 ) = 1.092 ⇒ kH β = 1.07( tra bảng (6.7)-[1], sơ đồ b với ψ bd = 1.092 ) Vậy ⇒ aw = 49.5 ( 4.6 4+1 ) 309935 * 1.07 445 2 4.64 * 0.4 = 269.8 (mm) 4.3.2.5 Xác định các thông của bộ truyền: SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 25 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY... σ n ≤ [σ n] Vậy đủ bền 3.1.4 Chọn khớp nối trục vòng đàn hồi : 3.1.4.1 Khi mở máy: Mmax =2.2 Mdn Mdn = Mmax= 9550 960 2.2 * 9550 * 7 = 153 (Nm) 960 3.1.4.2 An toàn khi nâng vật: Mmax’= Mmax*K1 *K2 K1 = 1.3 ( hệ số an toàn) K2 = 1.2 ( hệ số an toàn) ⇒ Mmax=153*1.3*1.2 =238 (Nm) SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 12 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình Vậy ta chọn khớp nối theo tiêu chuẩn, với số liệu sau:... 274.1,0.776 2 bw xuxd w1 196.5 * 0.3 * 6.7 * 512 = 386 (MPa) ⇒ δ H = 381 Mpa SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 22 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình Vì chênh lệch δ H và SH quá lớn nên ta giảm chiều rộng Nhận xét: δH 386 2 2 ) =44.35 (mm) của bánh răng xuống : bw =φ ba aw ({δ } ) =0.3*196.5* ( 445 H Ta chọn chiều rộng của bánh răng là bw =45(mm) 4.3.1.4 Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn Để đảm bảo điều kiện... tra bảng ( 6.7 )-[1], sơ đồ 5 ⇒ KH β = 1,2 với aw = 49.5*(6.7+1) 3 48645 * 1.2 = 201 (mm) 445 2 6.7 * 0.3 4.3.1.2 Xác định cáa thông số ăn khớp: Mô đun m = (0,01…0,12)aw = 2.01…4.02 chọn m = 3 Số răng Z1 = 2.a w 2 * 201 = 17.4 = m(u + 1) 3 * 7.6 SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 20 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn ⇒ chọn GVHD: Trần Đình Z1 = 17 Z2 = u.Z1 = 6.7*17 = 113.9 ⇒ chọn Z2=114 ∗ Tính lại khoảng cách trục:... liệu thép –thép, bánh răng thẳng) ZH = 2 cos β = sin 2α tw 2 cos 0 = 1.764 (bảng (6-5)-[1]) sin 40 β = 0 (răng thẳng) ⇒ Z β = ε α = {1.88 –3.2(1/Z1 ⇒ Zα = 4 − εα 3 +1/Z2 )*cosβ = 1.759 1 = 0.754 εα + dw1 = 2.aw/(u+1) = 95.94 (mm) + bw = ψ ba aw = 108.6 SVTH: Nguyễn Đức Tín (mm) Trang 26 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn GVHD: Trần Đình + KH = KH β KH α KHV Với: KH β =1,095 KH α =1 KHV được tính như sau: V =... H} = 445 ( Mpa) Vậy cặp bánh răng cấp chậm đảm bảo độ bền tiếp xúc 4.3.2.7 Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn: Theo (6.43)-[1]: δ F1 = δ F2 = 2.T1 K F Yε Y β YF 1 bw d w1 m δ F 1 YF 2 YF 1 với SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 27 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Sơn Yε = GVHD: Trần Đình 1 =1/1.175 =0.56=0,602 εα Zv 1=Z1=32 và Zv 2=Z2=149 ( Hệ số dịch chỉnh x=0 ) ⇒ YF 1 =3.8 ⇒ YF 2 =3.6 ⇒ Y β =1 ( bánh răng thẳng ) KF = KF . xây dựng, kho hàng . Đồ án chủ yếu tập trung tính toán hệ dẫn động cơ cấu nâng. Qua đồ án sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết ké máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu. ngày 5 tháng 4 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Tín MSSV: 101222081140 Lớp: 08CDT2 SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 1 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình Sơn PHẦN MỘT NHIỆM VỤ THIẾT KẾ - Số. máy. + Phân tích các phương án thiết kế máy. + Chọn phương án thiết kế, lập sơ đồ động học của máy. + Thiết kế các bộ phận chính trên máy. - Các bản vẽ : + Sơ đồ động học của máy: 1 A1(A2). + Bản vẽ