Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Thông số đầu vào : 1. Lực kéo băng tải F = 900 N 2. Vận tốc băng tải v =1,60 m/s 3. Đường kính tang D = 385 mm 4. Thời hạn phục vụ Lh= 10500 giờ 5. Số ca làm việc: Số ca = 3 ca 6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 150o 7. Đặc tính làm việc: Va đập vừa PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1.Chọn động cơ điện 1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ P Pyc = ct η Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác Pyc : Công suất trên trục động cơ 1 Trang 1 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Hiệu suất của bộ truyền: (1) 2.3 [ I] 19 Tra bảng ta có: Hiệu suất của một cặp ổ lăn : Hiệu suất của bộ đai : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : ηol = 0,99 0,96 0,97 ηkn = Hiệu suất của khớp nối: Thay số vào (1) ta có: 1 η = Πηi = ηol3 .η kn .η x .ηbrt = 0,993.0,96.0,97.1 = 0,9 Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là : 1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ Trên trục công tác ta có: nlv = 60000.v π.D ndc ( sb ) = nct .u sb Trong đó : B usb = ud .ubr (2) 2.4 [ I] 21 Tra bảng ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của: Truyền động đai: 3 Truyền động bánh răng côn: ubr = 4 (hộp giảm tốc một cấp) Thay số vào (2) ta có: usb = ud .ubr =3.4 = 12 ndc ( sb ) = nct .usb = Suy ra : 79,37.12 = 952,44 (v/ph) Chọn số vòng quay đồng bộ :ndc = 1000 (v/ph) 2 Trang 2 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 1.1.3.Chọn động cơ Từ Pyc = 1,44 kW & ndc =1000 v/ph Tra bảng phụ lục P1.3 [ I] 238 ta có động cơ điện Kiểu động cơ Pđc (KW) ηdc (v / ph) Dđc(mm) 4A100L6Y3 2,2 950 28 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= 950 (v/ph) nct= 79,37 (v/ph) Tỉ số truyền chung của hệ thống là : 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong ubr =4 Vậy ta có: • uch = 11,97 • ubr = 4 • uđ = 2,99 1.3.Tính các thông số trên các trục 1.3.1.Số vòng quay Số vòng quay trên trục động cơ: ndc = 950 (vg/ph) Số vòng quay trên trục I: Số vòng quay trên trục II: Số vòng quay thực của trục công tác là: 1.3.2.Công suất Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,44( Công suất trên trục II là : 3 Trang 3 KW ) Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Công suất trên trục I là : Công suất thực của động cơ là: 1.3.3.Mômen xoắn trên các trục Mômen xoắn trên trục I là : Mômen xoắn trên trục II là : Mômen xoắn trên trục công tác là : Mômen xoắn thực trên trục động cơ là : 1.3.4Bảng thông số động học Thông số/Trục U n(v/ph) P(KW) T(N.mm) ĐC uđ= 2,99 950 1,59 15984 1 2 CT 79,43 1,45 174335 ukn=1 79,43 1,44 173134 ubr = 4 317,73 1,51 45386 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI. Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt. 4 Trang 4 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải P = Pdc* = 1,59 ( KW ) T = Tdc = 15984 ( N .mm ) n = ndc = 950 v p β = 159° U d = 2,99 ( ) Các thông số yêu cầu: 2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai. Chọn đai vải cao su 2.2.Chọn đường kính hai đai: d1 Chọn d1 và d 2 B theo tiêu chuẩn theo bảng: 4.21 [ 1] : 63 3 15984 ÷ Τ Ι ÷ 6,4) =(5,2 = (131 161,2) chọn d = 140 mm 1=(5,2 ÷ 6,4) d 3 Kiểm tra vận tốc đai: v= Xác định ε ( ) ( ) π .d1.n 3,14.140.950 = = 6,96 m < vmax = 25 m s s ⇒ 60 000 60 000 d 2 d 2 = U .d1. ( 1 − ε ) = 2, 99.140. ( 1 − 0, 02 ) = 410, 23 ( mm ) : :Hệ số trượt,với B Tra bảng thỏa mãn. 4.26 [ 1] 63 ε = 0, 01 ÷ 0, 02 ta chọn Ut = Tỷ số truyền thực: d2 Chọn ε = 0, 02 theo tiêu chuẩn: d 2 = 400 ( mm ) d2 400 = = 2,92 d1. ( 1 − ε ) 140. ( 1 − 0, 02 ) ∆U = Ut −U 2,92 − 2,99 .100% = .100% = 2,34% ≤ 4% U 2,99 Sai lệch tỷ số truyền : ⇒ Thỏa mãn. 2.3.Xác định khoảng cách trục a. Khoảng cách trục a = (1,5 ÷ 2)(d1 + d 2 ) = (1,5 ÷ 2) ( 400 + 140 ) = (810 ÷ 1080) 5 Trang 5 Đồ Án Chi Tiết Máy Vậy :chọn Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải asb = 900 Chiều dài đai : d + d 2 ( d 2 − d1 ) L = 2.asb + π . 1 + 2 4.asb 2 140 + 400 ( 400 − 140 ) L = 2.900 + 3,14. + = 2667 ( mm ) 2 4.900 2 B Dựa vào bảng 4.13 [ 1] 59 ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn Số vòng chạy của đai trong ⇒ 1( s ) i= . L = 2800 ( mm ) ( ) v 6,96 1 = = 2, 49 ÷ < imax = ( 3 ÷ 5 ) 1 s L 2800 s Thỏa mãn. Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ: α1 = 180° − 57 °. d 2 − d1 400 − 140 = 180° − 57°. = 163,5° > 150ο a 900 Suy ra thỏa mãn 2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai Diện tích đai : A = b.δ = Ft .K d [σ F ] Trong đó : Ft : lực vòng Ft = Kd 1000.P1 1000.1,59 = = 228, 45 (N) v 6,96 B : hệ số tải trọng động. Tra bảng 6 Trang 6 4.7 [1] 55 ta được : K d = 1, 2 Đồ Án Chi Tiết Máy δ Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải : chiều dày đai được xác định theo [ cao su ta chọn Do vậy : Tra bảng đai B tra bảng 4.8 [1] 55 với loại đai vải δ 1 ]max = d1 40 δ ≤ d1.[ B δ d1 4.1 [1] 51 δ = 3, 75 (mm) δ 1 ]max = 140. = 3, 75 (mm) d1 40 ta dùng loại đai d min = , b − 800 và b − 820 không có lớp lót, chiều dày 180 140 d1 = 140 ≥ d min Kiểm tra : Thỏa mãn Ứng suất cho phép : [σ F ] = [σ F ]0Cα CvCθ [σ ]0 = K1 − K 2δ d1 Trong đó: K1 và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền trục β < 60 Tra bảng với σ 0 = 1, 6 (Mpa) [σ ]0 = K1 − Cα ta được và định kỳ điều chỉnh khoảng cách Trang 7 k1 = 2,3 k2 = 9,0 K 2δ 9, 0.3, 75 = 2,3 − = 2, 059 (Mpa) d1 140 : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 7 và loại đai 0 ⇒ σ 0 = 1, 6 (Mpa) 4.9 B [1] 56 σ0 α1 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Cα = 1 − 0, 003(1800 − α1 ) = 1 − 0, 003(1800 − 163, 50 ) = 0,951 CV : hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bán của đai trên bánh đai CV = 1 − kV (0, 01V 2 − 1) Do sử dụng đai vải cao su ⇒ kV = 0, 04 CV = 1 − 0, 04(0, 01.6, 96 2 − 1) = 1, 0206 C0 B 4.12 [1] 57 : hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng với góc nghiêng của bộ truyền β = 600 ta được C0 = 1 Do vậy : [σ F ] = [σ F ]0Cα CvCθ = 2, 059.0,951.1, 0206.1 = 1,998 (Mpa) Chiều rộng đai: b= B Ft Kt 228, 45.1, 0 = = 30, 49 (mm) [σ F ]δ 1,998.3, 75 4.1 [1] 51 Tra bảng ta có chiều rộng bánh đai b = 40 (mm) với b=40 (mm) tra bảng B21.16 trang 164 ta có B=50 (mm) 2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu : F0 = σ 0 .δ .b = 1, 6.3, 75.40 = 240(N) Lực tác dụng lên trục: Fr = 2 F0 .sin( α1 163,50 ) = 2.240.sin( ) = 475, 03 (N) 2 2 2.6 Bảng thông số Thông số Loại đai Đường kính bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai lớn Chiều rộng đai 8 Trang 8 Ký hiệu b-800 Giá trị d1 140(mm) d2 400 (mm) b 40(mm) Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Chiều dày đai δ 3,75 (mm) Chiều rộng bánh đai Chiều dài đai Khoảng cách trục Góc ôm bánh đai nhỏ B L a α1 50 (mm) 2800 (mm) 900 (mm) 163,50 Lực căng ban đầu F0 240 (N) Lực tác dụng lên trục Fr 475,03 (N) CHƯƠNG III : THIẾT KẾ BỘ CHUYỀN BÁNH RĂNG Thông số đầu vào: P = P1 = 1,51 (KW) T = T1 = 45386(N.mm) n = n1 = 317,73 (v/ph) u = ubr = 4 Lh = 10500 (giờ) Chọn vật liệu Vật liệu bánh lớn: - Nhãn hiệu thép: C45 Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện Độ rắn: HB = 241÷285; ta chọn HB2 = 245 Giới hạn bền: σb2 = 850 MPa Giới hạn chảy: σch2 = 580 MPa Vật kiệu bánh nhỏ: - Nhãn hiệu thép: C45 Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện Độ rắn: HB = 192÷240; ta chọn HB1 = 230 Giới hạn bền: σb1 = 750 MPa Giới hạn chảy: σch1 = 450 MPa Xác định ứng suất cho phép 9 Trang 9 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Xác định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép σ 0Hlim [σH ]= ÷.ZR .ZV .K xH .KHL SH σ 0Flim [σF ]= ÷.YR .YS .K xF .K FC .K FL SF Chọn sơ bộ: ZR.Zv.KxH = 1 YR.YS.KxF = 1 và KFC = 1 (tải quay 1 chiều) do đó ta có: σ 0Hlim [σH ]= ÷.KHL S H σ 0Flim [σF ]= ÷.KFL SF SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn Tra bảng 6.2 với: - Bánh răng chủ động: SH1=1,1 ; SF1=1,75 - Bánh răng bị động: SH2= 1,1 ; SF2=1,75 σoHlim1 = 2.HB1+ 70 = 2. 245+ 70 = 560(MPa) σoFlim1 = 1,8.HB1 = 1,8 . 245 = 441(MPa) σoHlim2 = 2.HB2 + 70 = 2. 230 + 70 = 530(MPa) σoFlim2 = 1,8. HB2 = 1,8 . 230 = 414(MPa) + KHL, KFL : là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: K HL = m N HO / N HE H K FL = m N FO / N FE F Với: mH , mF : là bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn, do HB < 350 → mH = mF = 6 + NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc. N HO1 = 30HB12,4 = 30.2452,4 = 16259974 N HO2 = 30HB2,4 = 30.230 2,4 = 13972305 2 10 Trang 10 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải + 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 : 2.108 NHE1 = NFE1 = 60.c.n1.t∑ = 60.1.317,73.10500 = 0,5.108 NHE2 = NFE2 = 60.c.n2.t∑ = 60.1.79,43.10500 = NHE1> NHO1 => KHL1 = 1 NHE2> NHO2 => KHL2 = 1 NFE1> NFO1 => KFL1 = 1 NFE2> NFO2 => KFL2= 1 Thay vào ta được : 560 [σH1 ]= ÷.1=509,09 (MPa) 1,1 530 [σH2 ]= ÷.1=481,82 (MPa) 1,1 441 [σF1 ]= ÷.1=252 (MPa) 1,75 414 [σF2 ]= ÷.1=236,57 (MPa) 1,75 Do đây là bánh răng côn răng thẳng nên σH [σH1 ] [σH2 ] [ ] = min( , ) = 481,82 (MPa) Ứng suất cho phép khi quá tải [σH]max=2,8.σch⇒[σH1]max=[σH2]max= 2,8.580 = 1624(MPa) [σF]max=0,8.σch⇒[σF1]max=[σF2]max = 0,8.450 =360(MPa) ; Xác định các thông số của bộ truyền Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re và đường kính chia ngoài de R e = K R . u 2 + 1. 3 T1.K Hβ / [(1 − K be )K be u[σH ]2 Chiều dài côn ngoài Trong đó: 11 Trang 11 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải + KR : hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng và loại răng,với bộ truyền bánh côn răng thẳng bằng thép KR = 0,5.Kd = 0,5.100 =50MPa1/3(do Kd=100 Mpa1/3 ) ; + Kbe : hệ số chiều rộng vành răng Kbe= 0,25..0,3 , do u1 = 4> 3 chọn Kbe = 0,25 + KHβ : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng côn. Theo bảng 6.21 trang 113 , với: Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4/(2 – 0,25) = 0,57 với ổ đũa → ta được : KHβ = 1,13 KFβ = 1,25 + T1 =45386 Nmm- mômen xoắn trên trục I + [σH]=481,82 MPa Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ Re là: R e = 50. 42 +1. 3 45386.1,13/[(1-0,25).0,25.4.481,822 ]=137,17(mm) Đường kính chia ngoài sơ bộ de1 của bánh răng chủ động là: 2R e 2.137,17 d e1 = = =66,54 (mm) u 2 +1 42 +1 Xác định các thông số ăn khớp + Số răng bánh nhỏ Z1: Từ de1 = 66,54 (mm) và tỉ số truyền u = 4, tra bảng 6.22 trang 114 ta có: Z1p =17 Với: HB1, HB2< 350 ⇒ Z1 = 1,6.Z1p = 1,6.17 = 27,2 ⇒ chọnZ1 = 27 răng dựa vào bảng (6.20), chọn hệ số dịch chỉnh đối xứng : x1 =0,35 ; x2 = -0,35 + Đường kính trung bình và mô đun trung bình sơ bộ : d m1 = (1 − 0,5K be )d e1 = (1 − 0,5.0, 25).66,54 = 58, 22(mm) m tm = d m1 / Z1 = 58, 22 / 27 = 2,16(mm) Tra bảng 6.8Tr99/TL1, chọn mte theo tiêu chuẩn : mte = 2,5 (mm) Mô đun trung bình tính lại là: mtm= mte.(1 – 0,5.Kbe) = 2,5.(1- 0,5.0,25) =2,19(mm) b. Xác định số răng : 12 Trang 12 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Tỷ số truyền thực tế: Sai lệch tỷ số truyền: c. Xác định góc côn chia : d. Xác định hệ số dịch chỉnh: Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều: x1 + x 2 = 0 Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z1 = 27 ; ut = 4, ta được: x1 = 0,35x2 = 0,35 e. Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài : Đường kính trung bình : Chiều dài côn ngoài : 5. Xác định các hệ số và 1 số thông số động học: Tỉ số truyền thực tế: Vận tốc vòng trung bình của bánh răng: Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng côn răng thẳng và v = 0,98 (m/s) ta được cấp chính xác của bộ truyền là: CCX =9 Tra phụ lục 2.3 [250/TL1] với: CCX = 9 HB < 350 Răng thẳng v = 0,98 (m/s) Nội suy tuyến tính ta được : Từ thông tin trang 91 và 92 trong [TL1] ta chọn: Ra =2,5…..1,25 ZR = 0,95 HB[...]... bánh chủ động và bị động: – hệ số tải trọng khi tính vê uốn : – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: 14 Trang 14 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng : Do là bánh răng côn răng thẳng : Yβ = 1 – Hệ số dạng răng : Tra bảng 6.18 [109/TL1] với : Ta được: Thay vào ta có : Thỏa mãn c Kiểm nghiệm về quá tải: ,trong đó : Kqt – Hệ số quá tải : Do vậy:... trục tác dụng lên ổ lăn 3 là: • • X – hệ số tải trọng hướng tâm Y – hệ số tải trọng dọc trục Theo bảng B11.4Tr216[1] ta có: • Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ: 28 Trang 28 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải • Ta thấy nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 3 • Khả năng tải động của ổ lăn… 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn • Tra bảng B11.6Tr221[1]... Trang 18 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Sơ đồ phân phối lực chung Xác định các lực tác dụng lên trục • Lực tác dụng lên trục I Lực tác dụng lên trục I từ đai : = 475,03 (N) 475,03 475,03 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn răng thẳng : Lực vòng: Lực hướng tâm: 19 Trang 19 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải =.tan= 1535,13.tan.cos = 542,05 (N)... [TL1] ta chọn: Ra =2,5… 1,25 ZR = 0,95 HB ... – hệ số tải trọng hướng tâm Y – hệ số tải trọng dọc trục Theo bảng B11.4Tr216[1] ta có: • Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ: 28 Trang 28 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải. .. 97(mm) Chọn Chọn 21 Trang 21 Đồ Án Chi Tiết Máy Đề số 4: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Tính toán thiết kế trục Tính toán thiết kế cụm trục I Tính phản lực gối tựa vẽ biểu đồ mômen a.Các lực... HB