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

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢIThông số đầu vào :

1 Lực kéo băng tải F = 850 N 2 Vận tốc băng tải v =1,62 m/s

3 Đường kính tang D = 300 mm 4 Thời hạn phục vụ Lh= 7500 giờ 5 Số ca làm việc: Số ca = 2 ca

6 Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 90o

7 Đặc tính làm việc: Êm

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN1.1.Chọn động cơ điện:

Trong thực tế, tùy thuộc yêu cầu, khả năng và đặc điểm cụ thể, ta có thể sử dụng các loại động cơ khác nhau như động cơ nổ, động cơ điện, động cơ thủy lực… Tuy nhiên do sự phổ biến và để đảm bảo sự thống nhất, đồ án môn học chi tiết máy yêu cầu sử dụng động cơ điện.

Muốn chọn động cơ điện cần xác định được cácthông số sau:

- Công suất yêu cầu (cần có) trên trục động cơ Pyc;

- Tốc độ quay sơ bộ của động cơ cần có nsb hoặc tốc độ quay đồng bộ của động cơ nđb;

- Tỉ số mô men khởi động / mô men danh nghĩa Tmm / T (nếu yêu cầu)

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : = 0,99Hiệu suất của bộ đai : ηđ=¿0.95Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : ηbr=¿0,97Hiệu suất của khớp nối: ƞkn = 1Thay số vào (1) ta có:

π D

Vận tốc quay sơ bộ của động cơ: nsb= nlv.usb

Ta có: nsb là vận tốc quay sơ bộ mà động cơ cần có; nlv là vận tốc quaycủa trục máy công tác (trục bộ phận làm việc); usb là tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống

Trong đó : usb = u(sb)đ.u(sb)br (2)Tra bảng ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của:Truyền động đai: u(sb)d=¿3

Truyền động bánh răng trụ: u(sb)br = 4 (hộp giảm tốc một cấp)Thay số vào (2) ta có:

=3.4 = 12

Suy ra : nsb = nlv.usb = 103,18.12 = 1236,96 (v/ph) Chọn số vòng quay đồng bộ : ndc = 1000 (v/ph)

1.1.3.Chọn động cơ

Từ Pyc = 1,53 kW & ndc =1000 v/ph

Tra bảng phụ lục động cơ điện Việt-Hung ta có động cơ điện Kiểu động cơ Pđc (KW) nđc Dđc(mm) Mđc (kg)

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có:

ndc= 965 (v/ph)nlv = 103,18 (v/ph)

Tỉ số truyền chung của hệ thống là :

uc=nnlvđc= 965103,18=9,35

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong : uđ = 2,5

uđ=2,5 LINKExcel Sh eet 8C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R26C49,35 ¿¿4=3,74

Vậy ta có: • uc=9,35 • ubr=3,74 • uđ=2,50

1.3.Tính các thông số trên các trục 1.3.1.Tỉ số truyền

Tỉ số truyền từ trục động cơ sang trục I : uđc→I = uđ = 2,50

Tỉ số truyền từ trục I sang trục II : uI→II = ubr = 3,74

Tỉ số truyền từ trục II sang trục công tác : uII→lv = ukn = 1 1.3.2.Số vòng quay

Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 965 (vg/ph)Số vòng quay trên trục I: nI=nuđđ c= 9652,50=386,00(v/ ph)

Số vòng quay trên trục II:

nII= nI

ubr=3,74 LINKExcel S heet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R26C4386,00 ¿¿4=103,21(v/ ph)

Số vòng quay thực của trục công tác là:

ukn= 103,211 =103,21(vg/ ph) ( > nlv cần = 103,18 (vg/ph) => tm )

1.3.3.Công suất

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Plv = 1,38 ( )Công suất trên trục II là :

PII= Plv

ηol.ηkn=0,99 LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R9C4¿¿0,99 1LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R10C41,38 ¿¿1=1,39(kW )

Công suất trên trục I là :

PI= PII

ηol.ηbr=0,99.0,97 LINKExcel S heet 8C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R11C41,39 ¿¿0,97=1,45(kW )

Công suất thực cần của động cơ là:

Pđ ct¿= PI

ηđ.ηol= 1,450,99.0,95=1,54 (kW )

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn trên trục I là :

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 2.1.Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.

Các thông số yêu cầu:

Momen xoắn trên trục chủ động T1 N.mm 15481 Tđct

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai : Đai vải cao su

2.2.Xác định thông sô bộ truyền2.2.1.Chọn đường kính bánh đai:

Chọn theo công thức thực nghiệm : d1 = ( 5,5 … 6,4 ) √3T 1

Và chọn theo tiêu chuẩn thuộc dãy :

50,55,63,71,80,90,100,112,125,140,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500 …

:Hệ số trượt,với Ɛ = 0,01-0,02 Chọn

Ta có : d2 = 2,5.160.(1-0,02) = 392 => chọn d2 = 400 (mm)Tỷ số truyền thực: ut = d1.(Ɛư1)d 2 = 2,55

Sai lệch tỷ số truyền : Δu = ¿utưu∨u¿¿.100% = 2,55 % < 4% Thỏa mãn.

2.2.2.Xác định khoảng cách trục a.

Dựa vào ut = Tra bảng Ta chọn Vậy :

2.2.3.Chiều dài đai.

Dựa vào bảng ta chọn L theo tiêu chuẩn :ChọnSố vòng chạy của đai trong

P:Công suất trên bánh đai chủ động P= 2,27 (KW)

:Công suất cho phép.Tra bảng theo tiết diện đai A,

:Hệ số tải trọng động.Tra bảng ta được

C∝:Hệ số ảnh hưởng của góc ôm.

:Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai.Tra bảng với ta được:

:Hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền.

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai.

Vậy: Lấy Z=1

2.1.5.Các thông số cơ bản của bánh đai.

Chiều rộng bánh đai B=(Z-1).t+2.e

Tra bảng ta được :Vậy

Góc chêm của mổi rãnh đai:Đường kính ngoài của bánh đai:

Đường kính đáy bánh đai:

2.4.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

Lực căng ban đầu:

Bộ truyền định kì điều chỉnh lực căng tra :_khối lượng 1(m) đai

tra bảng với tiết diện đai A ta được =0,105(kg/m)

Do đó:

Lực tác dụng lên trục bánh đai:

2.1.7.Lập bảng tính toán các thong số của đai:với :

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng 2.2.1.Thông số đầu vào:

P = P1 =2,16 (KW)T = T1 = 40820 (N.mm)n = n1 = 505,34 (v/ph)u = ubr = 4

- Giới hạn chảy: σch2 = 450 MPaVật kiệu bánh nhỏ:

- Nhãn hiệu thép: C45

- Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện

- Độ rắn: HB = 241÷285; ta chọn HB1 = 245- Giới hạn bền: σb1 = 850 MPa

- Giới hạn chảy: σch1 = 580 MPa

SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốnTra bảng 6.2 với:

- Bánh răng chủ động: SH1=1,1 ; SF1=1,75- Bánh răng bị động: SH2= 1,1 ; SF2=1,75

Hlim1 = 2.HB1+ 70 = 2 245+ 70 = 560 (MPa) o

Flim1 = 1,8.HB1 = 1,8 245 = 441 (MPa) o

Hlim2 = 2.HB2 + 70 = 2 230 + 70 = 530 (MPa) o

+ NFO : số chu kì ứng suất cơ sở khi thử về uốn : NFO = 4.106

+ NHE , NFE : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :

NHE1 = NFE1 = 60.c.n1.t∑ = 60.1.505,34.23000 =697369200 NHE2 = NFE2 = 60.c.n2.t∑ = 60.1.126,34.23000 = 174349200

NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1NHE2 > NHO2 => KHL2 = 1NFE1 > NFO1 => KFL1 = 1 NFE2 > NFO2 => KFL2 = 1Thay vào ta được :

Do đây là bánh răng côn răng thẳng nên

[ ] = min( , ) = 481,82 (MPa)Ứng suất cho phép khi quá tải

[H]max = 2,8.ch  [H1]max = [H2]max = 2,8.580 = 1624(MPa)[F]max = 0,8.ch  [F1]max = [F2]max = 0,8.450 = 360 (MPa) ;

2.2.4.Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re và đường kính chia ngoài de

Chiều dài côn ngoài Trong đó:

+ KR : hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng và loại răng,với bộ truyền bánhcôn răng thẳng bằng thép

KR = 0,5.Kd = 0,5 100 = 50 MPa1/3 (do Kd=100 Mpa1/3 ) ;+ Kbe : hệ số chiều rộng vành răng

Kbe= 0,25 0,3 , do u1 = 4 > 3  Kbe = 0,25

+ KH : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vànhrăng bánh răng côn Theo bảng 6.21 , với:

Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4/(2 – 0,25) = 0,57với ổ đũa  ta được : KH = 1,13

+ T1 = 40820 Nmm - mômen xoắn trên trục I + [H]=481,82 MPa

Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ Re là:

Đường kính chia ngoài sơ bộ de1 của bánh răng chủ động là:

d Xác định hệ số dịch chỉnh:

Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều:Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z1 = 26 ; ut = 4, ta được: x1 = 0,38⇒x2 = −¿0,38

e Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :

Đường kính trung bình :

{ dm1=mtm Z1=2,19.26=56,94 (mm)dm2=mtm Z2=2,19.104=227,76(mm)

Chiều dài côn ngoài :

Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng côn răng thẳng và v = 1,51 (m/s) ta được cấp chính xác của bộ truyền là: CCX =8

Tra phụ lục 2.3 [250/TL1] với:  CCX = 8

 HB < 350 Răng thẳng v = 1,51 (m/s)

Nội suy tuyến tính ta được :{KHv=1,05

Thay vào ta có :

⇒ Thỏa mãn.

2.2.8 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng :

Đường kính vòng chia :

{ de 1=mte.Z1=2,5.26=65(mm)de2=mte.Z2=2,5.104=260(mm)

Chiều cao răng ngoài : he=2,2 mte=2,2.2,5=5,5(mm)

Chiều cao đầu răng ngoài :

{hae 1=(1+x1)mte=(1+0,38).2,5=3,45(mm)hae2=(1+x2)mte=(1−0,38).2,5=1,55(mm)

Chiều cao chân răng ngoài :

{hfe1=he−hae1=5,5−3,45=2,05(mm)hfe 2=he−hae2=5,5−1,55=3,95(mm)

Đường kính đỉnh răng ngoài :

{ dae1=de1+2.hae1.cosδ1=65+2.3,45 cos14,04°=71,69(mm)dae2=de2+2.hae 2.cosδ2=260+2.1,55 cos75,96°=260,75(mm)

2.2.9.Bảng tổng hợp một vài thông số của bộ truyền bánh răng :

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 3,45(mm)

hae2 1,55(mm)Chiều cao chân răng ngoài hfe1 2,05(mm)hfe2 3,95(mm)Đường kính đỉnh răng ngoài dae1 71,69(mm)

dae2 260,75(mm)

PHẦN 3 : TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN3.1.Tính chọn khớp nối.

Thông số đầu vào:

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k=1,2T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục: T=TII=156471(N mm)

Do vậy Tt=k T=1,2.156471=187765(N mm)=187,76 (N m)

Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện

{Tt=187,76 N m≤Tkncfdt=29,65 mm≤ dkncf

Ta được:

{Tcfkn=250 N mdkncf=32 mm

Z=6Do=105 mm

Tra bảng 16.10bTr69 [2] với Tkncf=250(N m)ta đ ư ợ c

3.1.1.Kiểm nghiệm khớp nối.

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

σd= 2k TZ D

σd -Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σd]=2÷ 4 Mpa

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Kí hiệu Giá trịMômen xoắn lớn nhất có thể truyền được Tkncf 250 (N.m)Đường kính lớn nhất có thể của nối trục dkncf 32 (mm)

3.2.Tính sơ bộ trục

3.2.1.Chọn vật liệu chế tạo trục.

Vật liệu làm trục chọn là thép 45 tôi cải thiện.

3.2.2.Tính sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn.

Chiều rộng ổ lăn trên trục: Tra bảng 10.2Tr189 [1]:với {dsb 1=20(mm)

dsb 2=35(mm)⇒{b01=15 (mm)b02=21(mm)

3.2.3.Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục.

 Lực tác dụng lên trục I

 Lực tác dụng lên trục I từ bộ truyền đai : Fd = 376,86 (N) Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn răng thẳng :

Lực tác dụng lên trục II từ khớp nối : Fk = 596,08 (N)

3.2.4.Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực.

 Sơ đồ khoảng cách giữa các điểm đặt lực như hình vẽ phác họa kết cấu HGT sau:

 Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1]

Chiều rộng vành răng bki thứ i trên trục k: b13=b23=b=34(mm)

Khoảng cách đặt lực trên trục I: l12=−lc 12=−52,5(mm)

 l11=(2,5÷ 3)d1=(2,5÷ 3)20=50÷ 60(mm)

Chọn l11 = 60 (mm)

 l13=l11+0,5b01+k1+k2+0,5lm13=60+0,5.15+10+10+0,5.25=100(mm)

Chọn l13 = 100(mm)o Trên trục II: lc 22=lc24=65,5(mm)

3.3.1.1.Tính phản lực tại các gối tựa

Các lực tác dụng lên trục II có chiều như hình vẽ:

3.3.1.2.Vẽ biểu đồ momen:

3.3.1.3 Xác định chính xác đường kính các đoạn trên trục I

Chọn vật liệu làm trục: thép 45, tôi cải thiện ta có [σ]=¿ 67MPa

Tính chính xác đường kính trục :

Theo công thức 10.15Tr194[1] và 10.16tr194[1] ta có: Tại tiết diện 3:

M3=√Mx 32 +M2y 3=√02+02=0(mm)

Mt đ 3=√Mx 32 +M2y 3+0,75T22=√02+02+0,75.1564712=135508(N mm)⇒ d3=√3 Mt đ 2

3.3.1.4.Chọn lại đường kính các đoạn trục:

+ Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép: Suy ra ta chọn được: d3=28 mm

d0= d1 = 30 mm d2= 32mm

3.3.1.5.Chọn và kiểm nghiệm then:a Chọn then

 Trên trục II then được lắp tại bánh răng (vị trí 2) và khớp nối Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn: d2=32mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=10mmh=8mm

 Lấy chiều dài then: lt=(0,8 ÷ 0,9).lm

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn (vị trí 2)

lt 2=(0,8÷ 0,9).lm 23=(0,8÷ 0,9).45=36÷ 40,5 mm

 Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối: d3=28 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=8 mmh=7 mm

Với bảng B9.5Tr178[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chếđộ tải trọng va đập nhẹ

d3lt3b= 2.15647128.40.8 =34,93 Mpa<[τc]=45 Mpa

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

3.3.1.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.a Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

trong đó : [s] - hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5… 2,5 (khi cần

tăng độ cứng [s] = 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng

Kσ dj=

εσ+ Kx−1

Ky Kτ dj=

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháptăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăngbền bề mặt, do đó Ky = 1.

εσ và ετ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp bánh đai là do rãnh then và do lắp ghépcó độ dôi Tra bảng B

ảnh hưởng của độ dôi:

ảnh hưởng của rãnh then :Tra bảng B

Tra bảng B với d0L= 30 mm

Do tiết diện này lằm ở ổ lăn nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lỗ.Tra bẳng B nên ta có:

-kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng:

 Thông số đầu vào:

 Cần đảo chiều khớp nối và tính lại xem trường hợp nào ổ chịu lực lớn hơn thì tính cho trường hợp đó

Tính phải lực tại các gối tựa 0 và 1:Phương trình cân bằng :

So sánh trường hợp Fk ngược chiều với Ft1 và trường hợp Fk cùng chiều với Ft1

thì trường hợp Fk cùng chiều với Ft1 ổ phải chịu lực lớn hơn do vậy ta tính ổ lăn theo trường hợp có Fk cùng chiều với Ft1

Đường kính đoạn trục lắp ổ d=d0=d1=30 mm

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ: Tại vị trí ổ lăn 0:

Với d=30mm ⇒ chọnổ đỡ lăn có:{Kí hiệu :7206C=29,8 KNC0=22,3 KNα=13,67 °

d=30mmD=62mmB=16mm⇒ Hệ số e=1,5tan α=1,5 tan13,67°=0,36

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động Cd được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

kt−¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độkt=1

kd – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh, hộp giảm tốccông suất nhỏ: kd=1

 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn (hình vẽ) là:

Fs 0=0,83 e Fr 0=0,83.0,36 1736,6=518,9 NFs 1=0,83 e Fr 1=0,83.0,36 404,5=120,9 N

Fa1=Max(∑Fa 1, Fs1)=Max(12,63;120,9)=120,9 N

 X – hệ số tải trọng hướng tâm

 Y – hệ số tải trọng dọc trụcTheo bảng B11.4Tr216[1] ta có:

c Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

Y0=0,22 cot α=0,22 cot 13,67=0,9

 Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Qt 0=X0.Fr0+Y0 Fa0=0,5.1736,6+0,9.627,17=1432,8 NQt 1=X0.Fr1+Y0.Fa 1=0,5.404,5+0,9.120,9=311,06 N

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Qt=max(Qt 0,Qt 1)=1432,8 N =1,4328 KN<C0=22,3KN⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

3.3.2.2 Chọn then

Tại vị trí lắp bánh răng :

Tra bảng 9.1a/173 [I] với d12 = 20mm ta chọn được then có các thông số sau:

t1=3,5 mmt2=2,8 mmrmin=0,16 mmrmax=0,25 mm

Chọn lt =20mm

Tại vị trí lắp bánh đai :

Tra bảng 9.1a/173 [I] với d13 = 20mm ta chọn được then có các thông số sau:

t1=3,5 mmt2=2,8 mmrmin=0,16 mmrmax=0,25 mm

Chọn lt =25mm

3.3.2.3 Chọn ổ lăn

 Do là trục I lắp bánh răng côn nên có lực dọc trục và để đảm bảo độ cứng, vững ta chọn ổ đũa côn

 Đường kính đoạn trục lắp ổ: d=d10=d11=25mm

 Chọn ổ đũa côn cỡ trung.

Tra bảng P2.11Tr262[1] với d=25mm ta được:

ổ đũa côn:{Kí hiệu:7205C=23,9 KNC0=17,9 KN

α=13,5 °d=25mmD=52mmB=15mm

3.3.2.4 Vẽ kết cấu trục I