Đồ án: Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải)

Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển như vũ bão. Và là cơ sở để học nhưng môn như dao cắt, công nghệ… Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế. Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt,bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hướng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất cao và được ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Băng tải là một loại máy thường được sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu như : than đá, cát, sỏi, thóc… Băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải. Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít . ưu nhược điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhưng băng tải còn có một số hạn chế như: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 240) , không vận chuyển được theo hướng đường cong. Để làm quen với việc đó em được giao Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải),với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo,sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè.Em đã hoàn thành được đồ án được giao. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn thầy giáo và bộ môn Cơ sở thiết kế máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Mục lục.

trang

Lời nói đầu 2

PhầnI.Tính động học hệ dẫn động 3

I.Chọn động cơ 3

II.Phân phối tỷ số truyền 5

III.Tinh toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục 6

dẫn động IV.Bảng kết quả 7

PhầnII.Thiết kế chi tiết 7

I.Thiết kế bộ truyền 7

A.Thiết kế bộ truyền bánh răng 7

B.Thiết kế bộ truyền trục vít 16

C.Thiết kế bộ truyền xích 22

II.thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối 26

A.Chọn khớp nối 26

B.Thiết kế trục 27

C.Chọn ổ lăn 45

PhầnIII.Thiết kế kết cấu 52

I.Kết cấu vỏ hộp 52

II.Kết cấu một số chi tiết 53

III.Bôi trơn, điều chỉnh, bảng dung sai 56

PhầnIV.Tài liệu tham khảo 59

Lời nói đầu

Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinhviên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cáchnhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển như vũ bão Và là cơ

sở để học nhưng môn như dao cắt, công nghệ…

Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơhội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời(khối hạt,bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, cácmáy vận chuyển liên tục Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, cácthiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài,chuyển vật liệu theo hướng đã định sẵn một cách liên tục có năng suấtcao và được ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Băng tải làmột loại máy thường được sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu như :than đá, cát, sỏi, thóc…

Băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyềnlực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải Hộp giảm tốcthường dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp,bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít

ưu nhược điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vậnchuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai)với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn Nhưngbăng tải còn có một số hạn chế như: tốc độ vận chuyển không cao, độnghiêng băng tải nhỏ(< 240) , không vận chuyển được theo hướng đườngcong

Để làm quen với việc đó em được giao Thiết kế dẫn động băngtải(xích tải),với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứucùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo,sự đóng góp trao đổi xâydựng của bạn bè.Em đã hoàn thành được đồ án được giao

Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế

chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn thầy giáo

và bộ môn Cơ sở thiết kế máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Phần i: Tính động học hệ dẫn động.

I.Chọn động cơ.

1.Chọn loại động cơ.

Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ,

là giai đoạn dầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy

Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần được dẫn động.Hệ dẫn độngbăng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ

ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc

Loại động cơ này có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảoquản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhược điểm là hiệu suất vàcos(ϕ) thấp (so với động cơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc được

Ta chọn sơ đồ khai triển hệ đãn động sau:

Thay tất cả vào công thức 1.2 ta được

40,99.0,98.0,82.0,93.0,99 0,71

-ux là tỉ số truyền của bộ truyền xích: ux=25

Vậy

2.45 90.

.min min min

Vậy ta chọn nsb của động cơ là :nsb=1500(v/ph).

*Kết luận:Vì động cơ đặt nằm ngang nên chỉ tiêu về khối lượng của động

cơ không phải làchỉ tiêu được quan tâm đầu tiên ,mà chỉ tiêu đặt cao hơn

là mô men mở máy phải lớn Do đó ta chọn động cơ loại k.Cụ thể trabảng (P1.1).Ta chọn động cơ K132M4 có các thông số sau đây:

+Khối lượng của động cơ m=72(kg)

+tra bảng 1.4 ta được đường kính của động cơ là:D=32mm

II.Phân phối tỉ số truyền.

-Ta có tỉ số truyền trong hệ dẫn động cơ khí:

III.Tính toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục của hệ dẫn động.

1.Tính công suất (P).

3,6( )4

3.Tính mô men xoắn trên các trục (T).

-Ta có công thức tổng quát liên hệ giữa mô men xoắn(T) và tốc độ quay n

P dc

+Bánh nhỏ làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắnHB=241285,có úb1=850MPa, úch1=580MPa.

+Bánh răng lớn cũng làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắnHB=192240, úb2=750MPa, úch2=450MPa

Thoả mãn điều kiện H1≥ H2+(1015)

2.Tính các ứng suất cho phép.

2.1Ứng suất tiếp xúc cho phép.

Công thức xác ứng suất tiếp xúc cho phép [úH]và ứng suất tiếp xúc chophép [úF]

+úHlim0, úFlim0 là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với số chu kỳ

cơ sở.Tra bảng 6.2/92 ta có được

NHE=60.C

i 1 Ti n t

i i Tmax

NEF1≥ NEF2=185.106≥NEF0=4.106 →KFL1=1.

-Thay lại công thức (II.4).Ta có

MPa F

2.2.ứng suất quá tải cho phép.

.1

+T1 mô men xoắn trên trục bánh chủ động T1=32781[MPa]

+Tra bảng 6.7,sơ đồ bánh răng ứng với sơ đồ 6 →kHB=1,015

Thay toàn bộ lại công thức (I.6) được

5.Kiểm nghiệm răng.

5.1.Kiểm nnghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

-ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức

2 .1 ( 1)

hệ số kể đến sự phân bố khônng đều tải trọng cho các đôi răng

đồng thời ăn khớp.Vì là bánh răng thẳng

2,T 1

H H

5.2.Kiểm nghiệm về độ bền uốn.

Mà

0 .0 a

→ [úF1].YR.YS.KXF=252.1,05.1.1=265(MPa)> úF1=85,25(MPa)

Vậy điều liện về độ bền uốn được thoả mãn

5.3.Kiểm nghiệm răng về quá tải.

-Đề phòng dạng dư và gẫy răng thì

6.Bảng thống kê các thông số của bộ truyền bánh răng.

Thông số Kích thước

Z2=902.Khoảng cách trục chia a=98,5mm

df2=1337.Đường kính cơ sở db1=58 mm

db2=127 mm8.Góc prôfin góc ỏ=200

→Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không thiếc và đồng thau.

Cụ thể là dùng đồng thanh nhôm _sắt_niken.úpmh 10_4_4.TảI trọng làtrung bình →chọn vật liệu làm trục vít là thép C45,tôi bề mặt đạt độ rắnHRC=45

2.Xác định ứng suất cho phép.

Vì bánh vít làm bằng đồng thanh có cơ tính thấp hơn nhiều so với trụcvít bằng thép, nên để thiết kế chỉ cần sác định ứng tiếp xúc cho phép vàứng suất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít.Ta tiến hành kiểm tra chobánh vít

2.1Ứng suất tiếp xúc cho phép [ú H ].

-Vì bánh vít làm băng đồng thanh không thiếc nên [úH] được tra theobảng 7.2/146.Với vận tốc trượt của trục vít được tính theo công thức

8,8.10 1 1 8,8.10 4,82.25.656.82 3,28( / ) 5( / )

→[úH]=212(MPa)

2.2.Ứng suất uốn cho phép [ú F ].

-[úF] đươc tính theo theo công thức

-Ứng suất quá tải

Bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc nên

T KH q

+q hệ số đường kính trục vít.Chọn theo điều kiện q≥0,25.z2=0,25.50=12,5Dựa vào dãy tiêu chuẩn bảng 7.3/148.chọn q=12,5.

+T2 mô men xoắn trên trục bánh vít T2=14214129(N.mm)

+KH hệ số tải trọng.Ta chọn sơ bộ KH=1,15

3.2.Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc.

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít cua bộ truyền đượcthiết kế phải thoả mãn điều kiện sau

( ) 3 ,

aw2

8,44 2,7

tg tg

Tra bảng 7.5 ta có Ө=190.Hệ số biến dạng của trục vít

T2m mô men trung bình

3.3.Kiểm nghiệm bánh vít về độ bền uốn.

-Để đảm bảo độ bền uốn của răng bánh vít ,ứng suất sinh ra tại chân răngbánh vít không được vượt quá giá trị cho phép

,1,4 2

+Ta có zV=z2/cos3ó=50/cos8,440=51,66

Dựa vao zV tra bảng 7.8/152 ta được YF=1,45

Thay lại công thức (II.10).Ta được

3.4.Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải.

Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt răng, ứng suất tiếp xúc cực đạikhông được vượt quá giá trị cho phép

3.6.Tính nhiệt trong truyền động trục vít.

Để tránh nhiệt sinh ra trong bộ truyền trục vít quá lớn,thì nhiệt sinh ratrong hộp giảm tốc trục vít phải cân bằng với lượng nhiệt thoát đi

-Ta đi tính diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc(m2)

2.Xác định các thông số của bộ truyền xích.

2.1.Chọn số răng đĩa xích.

Sau khi tính toán hai bộ truyền bánh răng và trục vít ta tính chính xác lại

tỉ số truyền của xích u=2,44

Tra bảng 5.4/78 ta được z1=25(răng) →z2=u.z1=2,44.25=61(răng)

Ta thấy z1≥z1min=15(răng).z2z2max

-Từ khoảng cách a vứa chọn sơ bộ ta sác định được số mắt xích theo côngthức

+Dựa vào bảng 5.10/84 ta tra được [s]=7.

Thay toàn bộ lại công thức ban đầu ta được

3226,8.10 17,4 7.

1,7.6982,14 1159 3,04

thoả mãn

4.Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục.

4.1.Xác định các thông số của đĩa xích.

-Đường kính vóng chia của đĩa xích

4.2Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc của đĩa xích.

Ta chọn vật liệu làm đĩa xích nhỏ và lớn là cùng vật liệu.Trong quá trìnhlàm việc bánh nhỏ dễ bị phá hỏng vì mòn hơn nên ta dựa vào ứng suấtcho Phép của đĩa nhỏ để chọn vật liệu.Để thoả mãn điều kiện bền thì

→Fvđ =13.10-7.26,27.50,8.1=4,47(N).

+Kd hệ số tải trọng không đều giữa các dãy xích.Vì xích 1 dãy nên kd=1.+Kđ hệ số tải trọng động kđ=1,2

+kr hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích.z1=25 nên kr=0,45

+E=2.E1.E2/(E1+E2)= 2,1.105 (MPa)

+A diện tích chiếu của bản lề tra bảng 5.12/85 ta được A=645(mm2).Thay lại công thức ban đầu ta được

50,45.(6982,14.1,2 4,47).2,1.10

-Kiểm nghiệm cho đĩa xích 2

8.Khoảng cách tâm a a=2030(mm)

9.Đường kính vòng chia bánh dẫn d1=405,32(mm)10.đường kính vòng chia bánh bị dẫn d2=986,81(mm)11.Vật liệu thép C45 tôi cải thiện [ú]=500600(MPa)

II.Thiết kế trục,ổ lăn và khớp nối.

A.Chọn khớp nối.

1.Xác định các thông số của khớp nối.

Để truyền mô men từ trục của động cơ sang trục I ta dùng nối trục vòngđàn hồi ,nối trục được lắp trên trục có mô men xoắn TI=32,781(KN).Dựavào bảng 16-10a/63-Q2 ta chọn được khớp nối

*Các thông số về kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi :

Bộ phận đàn hồi bằng cao su

*Các kích thước cơ bản của vòng đàn hồi

T=31,5(N.m), dC=10mm, d1:M8

D2=15mm l=42mm l1=20mm

l2=10mm l3=15mm h=1,5mm

2.Kiểm nghiệm khớp nối.

2.1.Kiểm nghiệm về độ bền dập của vòng đần hồi.

Để nối trục thoả mãn về độ bề dập thì phảI thoả mãn điều kiện sau:

2

2 ÷4 0K TI .3 MPa

2.2.Kiểm nghiệm về độ bền uốn của chốt.

Để đảm bảo về điều kiện bền uốn thì phải thoả mãn biểu thức sau

30,1 0

Vậy điều kiện về độ bề uốn của chốt được thoả mãn

*Kết luận:Khớp nối chọn như trên là hợp lý

2.1Sơ đồ biểu diễn các lực tác dụng lên các trục (hình 2)

2.2Độ lớn của các lực như sau

1777

3

70082

3308 4

1777 4

a.Đường kính trục vào động cơ

-Trục được nối với động cơ thông qua khớp nối.Chọn sơ bộ đường kínhđộng cơ theo công thức

dI=(0,81,2).dđc=(0,81,2).32=25,638,49 (mm)

Ta chọn dI=30(mm)

b.Đường kính trục trung gian

Được chọn sơ bộ theo công thức

c.Đường kính trục ra dIII.

Được chọn theo công thức

30,2.[ ].

T dr

Bản vẽ tờ 3(tờ phô tô)đã có

2.3.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

(dựa hình 3).

a.Trục vào động cơ

-Vì đường kính sơ bộ của trụ I dI=30(mm).Tra bảng 10.2/187 ta được chiều rộng ổ lăn là d0=19(mm)

-Chiều dài may ơ nửa khớp nối

lmI2=(1,42,5).dI=(1,42,5).30=4275(mm).Ta chọn lmI2=60(mm).-Chiều dài may ơ lắp bánh răng

+Do kết cấu lắp ổ lăn nên lI1=2.lI3=2.55=110(mm)

+Tổng chiều dài của trục I

-Ta cólII2=lmII2/2+k3+hn+b0/2=35/2+15+18+19/2=60(mm)

-Tổng chiều dài trục II

lII=lmII2/2+lII2+lII1+b0/2=35/2+60+310+19/2=397(mm)

-Khoảng cách từ ổ lăn 0 đến đĩa xích.

lIII3=lIII1+0,5.(b0+lIII3)+k3+hn=188+0,5.(35+95)+15+18=286(mm)

-Chiều dài của trục III là

lIII=lIII3+0,5(b0+lmIII3)=286+0,5.(35+95)=351(mm)

*Nhận xét để đảm bảo tính lắp gép của bộ truyền ta phải chọn

lI31=lII3=60(mm)

Vậy chọn lI3=60,lI1=120(mm)

4.Tính kiểm nghiệm trục.

4.1Trục I.(biểu đồ mô men và kết cấu trục trong hình 4).

4.1.1Chọn đường kính sơ bộ các đoạn trục.

-Tính các phản lực tại các gối đỡi.Ta có các phương trìmh sau

4.1.2Chọn then và kiểm nghiêm then.

a.Chọn then tại chỗ lắp bánh răng

Ta chọn then băng để lắp cho các trục.Dựa váo đường kính d của các trục

sẽ chọn được kích thước then nhất định theo bảng (9.1a)

*Chọn then

Đường kính vòng chân bánh răng 1 df1=59,8(mm),mà đường kính trục

dI3=34(mm) →df1-dI3-t2=59,8-34-t2=25,8-t2>>5.m=5.1,5=7,5(mm).Vậy tadùng then để cố định bánh răng trên trục

-Vì đoạn trục lắp bánh răng ta cần lắp then để truyền mô men xoắn,vì

dI3=34(mm),tra bảng 9.1a ta chọn then

r=0,32(mm).b=10(mm),h=8(mm),lthen=(0,8ữ0,9).42=33,6ữ37,8

Ta lấy lthen=35(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên trục.t1=5(mm)

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=3,3(mm)

*Kiểm nghiệm then

-Theo độ bền dập

2

1

Vậy then thoả mãn điều kiện bền.

b.Chọn then cho chỗ lắp khớp nối

Ta chọn then băng để lắp cho các trục.Dựa váo đường kính d của cáctrục sẽ chọn được kích thước then nhất định theo bảng (9.1a)

b=8mm, h=7mm, t1=4mm, t2=2,8mm, r=0,25mm.Chiều dài của then

dthen=(0,8ữ0,9).30=24ữ27mm,ta chọn lthen=25mm

+Chiều sâu rãnh then trên trục t1=4mm

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=2,8mm

Vậy then thoả mãn điều kiện bền.

4.1.3Chọn sơ bộ kêt cấu trục.

Kết cấu sơ bộ các đoạn trục như đã vẽ trong hình 4

4.2Trục II(sơ đồbiểu diễn các lực hình5).

-Tính đường kính các đoạn trục II

Vì đường kính trục sơ bộ dII=25(mm),vật liệu làm bằng thép C45,[úb]=600(MPa) →[ú]=65(Mpa)

*Nhận xét:Ta có toàn bộ trục vít được chế tạo từ một phôi liền ,mà

đường kính vòng chân của trục vít df1=64mm.Vậy để đảm bảo về kêt cấu

hạ bậc ta phải chọn đường kính chỗ lắp ổ lăn và lắp bánh răng tăng lên

Ta chọn dII2=30(mm),dII0=dII1=40(mm)

4.2.2Chọn then và kiểm nghiệm then.

Ta chọn then băng để lắp cho trục.Dựa váo đường kính d của các trục sẽchọn được kích thước then nhất định theo bảng (9.1a)

*Chọn then

Chỗ lắp bánh răng cần then vì dII2=30(mm).Kích thước của then là:

r=0,25(mm),b=10(mm),h=8(mm),l=(0,8ữ0,9).35=28ữ31,5(mm)

Chọn l=30(mm)

+chiều sâu rãnh then trên trục t1=5(mm)

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=3,3(mm)

*Kiểm nghiệm then

-Theo độ bền dập

2

1

Hình 5:Biểu đồ mô men và kết cấu trục II(trục vít).

4.3Trục III(trục ra).

Vậy để đảm bảo điều kiện bền và kết cấu ta chọn:

dIII0=dIII1=70(mm),dIII2=75(mm),dIII3=65(mm).dGờ=80(mm)

4.3.2.Chọn và kiểm nghiệm then.

Ta chọn then băng để lắp cho trục.Dựa váo đường kính d của các trục sẽchọn được kích thước then nhất định theo bảng (9.1a)

a.Vị trí lắp bánh vít

*Chọn then

dII2=75(mm) tra bảng 9.1a ta được then có kích thước

r=0,3(mm),b=20(mm),h=12(mm),lt=(0,8ữ0,9).105=84ữ94,5(mm).Tachọn lt=90(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên trục t1=7,5(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=4,9(mm)

*Kiểm nghiệm then

+Theo độ bền dập

2

1

2.( )1 .

III dIII

Kết cấu sơ bộ các đoạn trục như đã vẽ trong hình 6.

4.3.4.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

*Ta tiến hành kiểm nghiệm về độ bền uốn cho trục ra của hộp giảmtốc(trục III)

Để đảm bảo điều kiện về độ bề mỏi thì

→

32.8181902

+ky hệ tăng bền của bề mặt trục.Tra bảng 10.9 ta chọn được ky=1,5.+Vì đoạn trục có then

k =1,54.k =1,46σ τ

.(chọn chế tạo rãnh then bằngdao phay đĩa)

Thay lại các công thức (III.4),(III.5)

*Tại tiết diện lắp ổ lăn 1.

3,05 1 1 /1,5 2,03

3

k dσ = + −  =