Bản thuyết minh bài tập lớn chi tiết máy Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

Bản thuyết minh bài tập lớn chi tiết máy Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

Chi tiết máy là môn học cơ bản cung cấp những kiến thức về kết cấu máy

Em rất phấn khởi khi học kỳ này em được giao bài tập lớn Chi Tiết Máy Đây là bước khởi đầu quan trọng để em tìm tòi nghiên cứu các kiến thức chuyên ngành để phục phụ cho Đồ án tốt nghiệp sau này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy,

đặc biết là thầy Nguyễn Văn Thạnh đã chỉ bảo em tận tình giúp em hoàn thành tốt

bài tập lớn này

PHỤ LỤC

LỜI GIỚI THIỆU

I Xác định số vòng quay trục băng tải

3 Kiểm tra số vòng chạy I

4 Xác định lực tác dụng lên trục và lực csng9 đai ban đầu

V Thiết kế các bộ truyền ngoài ( Bộ Truyền Xích )

1 Chọn loại xích

2.Xác định thông số của bộ truyền

3.Kiểm nghiệm xích về độ bền

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

VI Tính toán thiết kế bánh răng trong hộp giảm tốc

1 Chọn vật liệu

2 Xác định ứng suất cho phép

4 Tính toán cấp chậm (Bánh răng trụ răng thẳng )

VII Tính toán thiết kế kết cấu trục trong hộp giảm tốc

3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

4 Kiểm nghiệm độ bền của then

VIII Tính toán và chọn ổ lăn cho 2 trục

2 Tính toán chọn cỡ ổ lăn

IX Danh sách các tài liệu được tham khảo

- Cơ sở thiết kế máy (Ts Nguyễn Hữu Lộc )

- Bài tập chi tiết máy (Ts Nguyễn Hữu Lộc )

- Dung sai và lắp ghép ( Ninh Đức Tốn )

- Bài tập vẽ kỹ thuật cơ khí tập 2 (Trần Hữu Quế - Nguyễn Văn Tuấn)

BẢN THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Số liệu thiết kế :

Tải tỉnh ,làm việc 2 ca ( 1 năm làm việc 300 ngày , 1 ngày làm việc 8 giờ )

Công suất của động cơ là công suất trục 1 ( 3 số cuối của MSSV chia 20 )

P 1 = 1,1 kw

Vận tốc trục 1 (Số cuối của sinh viên 2 nên chọn là 750 vg / ph )

Vận tốc của băng tải ( Số cuối của sinh viên 2 nên chọn là 1,4 m/s )

Đường kính tang dẫn của băng tải D = 300 (mm Do cuối của sinh viên là 2 )

Thời gian phục vụ L = 5000 giờ

Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu ≤ ± 5 %

Phần 4 Thiết kế bộ truyền đai dẹt

Thông số kỹ thuật thiết kế bộ truyền đai dẹt

Công suất bộ truyền P1 = 1,1 kw

Số vòng quay bánh dẫn n1 = 750 vg /ph

Tỉ số truyền : Ud = 2

Moment xoắn T1= 14006,6 N.mm

1 Theo đề bài thì dạng đai là đai dẹt và vật liệu đai là vải cao su

2 Định dường kính bánh đai nhỏ theo theo công thức Savơrin:

Để nối đai ta tăng thêm chiều dài đai L lên 1 khoảng 100 ÷ 400 mm Khí đó

L = 2094,2 + 400 = 2494mm Theo tiêu chuẩn chọn L = 2500 mm

7 Kiểm tra lại số vòng chạy I của dây đai trong 1 giây

C r : hệ số chế độ alm2 việc tính đến ảnh hưởng của thay đổi theo chu kỳ tải trọng đến tuổi thọ đai

Tải trọng Tĩnh Dao động nhẹ Dao động

𝛿 = 30 → 𝛿 = 4 với D min = 125 mm Vậy [𝜎𝑡] = [𝜎𝑡]0 C 0 C r 𝐶𝛼 C v = 2,17.0,9586.1.1.0,9 = 1,872 Mpa

Với [𝜎𝑡]0 = 2,17 khi 𝑑1

𝛿 = 30 Xác định chiều rộng đai theo công thức :

b ≥ 1000. 𝑃1

𝛿.𝑉.[𝜎𝑡] = 1000 1,1

4.4,9.1,872 = 29,97 mm , Chọn b = 32 mm theo bảng 4,5 / 129 Đai B = 40 mm

12 Lực căng ban đầu theo điều kiện

F 0 = [𝜎0] 𝑏 𝛿 = 1,8.32.4 = 230 N , với [𝜎0] ứng suất ban đầu 𝜎0 = 1,8 Mpa Lực tác dụng lên trục :

F 0 2(𝑒𝑓.𝛼 − 1) = 𝐹𝑡 (𝑒𝑓.𝛼 + 1) <=> 230.2 (𝑒𝑓.2,97− 1) = 224,4.( 𝑒𝑓.2,97 +

1 ) <=> f = 0,36

Để giảm f min ta tăng F0 bằng cách tăng chiều rộng đai b, giả sử b = 40 khí đó

F 0 = 288 N và f min = 0,28

15 Ứng suất lớn nhất trong dây đai:

𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎1 𝜎𝑣 𝜎𝑈1 = 𝜎0 + 0,5 𝜎𝑡 + 𝜎𝑣 + 𝜎𝑈1

𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝐹0

𝛿.𝐵 + 𝐹𝑡2.4.40 + 1200 𝑉21.10−6 + 𝛿

𝑑1 E = 230

𝑚

.1072.3600.𝑖 = (

6 5,36 )5.1072.3600.1,8 = 1356,2 giờ

m : số mũ của đường cong mỏi : m = 5 ( đối với đai dẹt )

Với i= 1,8 ; chọn m = 5 Chọn 𝜎𝑟 = 6 MPa ( theo bảng bên dưới , vải cao su

có lớp đệm

Với Loại đai Vải cao su

có lớp đệm

Vải cao su không có lớp đệm

thanh Sợi bông

thẳng

Tải trọng thay đổi theo bậc :

Thời gian làm việc L = 5000 giờ

Làm việc 2 ca/ngày

1 năm làm việc 300 ngày

Nếu bộ truyền kín ( hộp giảm tốc ) được bôi trơn tốt thì dạng hư hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng , tính toán thiết kế theo ứng suất tiếp xúc

1 Moment xoắn trên trục của bánh dẫn ,

T1 = 26483,2 𝑁 𝑚𝑚

Tỉ số truyền : Ubr = 2,1

1,1 = 430,4𝑀𝑝𝑎 Ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚.𝐾𝐹𝐿

8 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑏ả𝑛𝑔 6,15 𝑑𝑜 𝑏ả𝑛𝑔 𝑟ă𝑛𝑔 𝑐ó 𝑡í𝑛ℎ đố𝑖 𝑥ứ𝑛𝑔 𝑐á𝑐 ổ 𝑡𝑟ụ𝑐 𝑛ê𝑛 ⍦𝑏𝑎 0,3 ±0,5 chọn ⍦𝑏𝑎 =0,4 theo tiêu chuẩn

⍦𝑏𝑑=⍦𝑏𝑎.(𝑈𝑏𝑟+1)

2 = 0,4.2,1+1

2 = 0,62 Theo bảng 6,4 sách cơ sở thiết kế máy Ts Nguyễn Hữu Lộc trang

Theo tiêu chuẩn ta chọn 𝑎𝑤 = 100 dãy 1 là dãy ưu tiên

12 Tỷ số truyền sau khi chọn số răng : Ubr = 𝑍2

64 √2.26483,2.1,02.1,05 (2,1+1 )

40 2,1 = 332,17 MPa

𝜎𝐻 = 332,17 MPa ≤ [𝜎𝐻] = 𝜎0𝐻𝑙𝑖𝑚𝐾𝐻𝑉.𝑍𝑅.𝑍𝑉.𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻

𝑠𝐻 = 526 1.0,9.0,9.1,1.1,02

𝑍2 = 3,47 + 13,2

64 = 3,67 Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng ( độ bền uốn ) :

1 Chọn xích con lăn 1 dãy

2 Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức :

Pt = 𝐾𝑧.𝐾𝑛.𝐾.𝑃1

𝐾𝑥 = 1,12.1,121.1.0,.99

1 =1,24 kw Theo bảng 5,4 cột N01 = 400 vg /ph , thì ta chọn bước xích

12,7 + 25+52

2 + (52−25

2.𝜋 )2 12,7

508 = 118,8 Chọn X = 118 mắt xích

Ta chọn a = 476 mm ( giảm khoảng cách trục ( 0,002 ÷ 0,004 ) )

A Tính toán thiết kế trục thứ 2 trong hộp giảm tốc

Phân tích lực tác dụng lên trục các chi tiết quay của hệ thống truyền

Ứng suất xoắn cho phép :

[𝜏] = 10 ÷ 15 MPa ( với trục đầu ra )

chọn [𝜏] = 15 MPa

Ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹] = 50 MPa ( Dựa vào bảng 10,1 / 350 )

Vật liệu thép C35 , 𝜎𝑐ℎ = 304 MPa , 𝜎−1 = 255 MPa , 𝜎𝑏 = 510 MPa , Lực tác dụng lên bộ truyền xích :

Fx = Km Ft = 1,15 526,5 = 605,5 N

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng :

Tại vị trí trục lắp bộ truyền xích bên trái , các đường kính còn lại ta chọn như hình

chọn f = 50 mm

5 Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn ( trục )

Trong mặt phẳng thẳng đứng y0z, phương trình cân bằng mômen tại A

Biểu đồ mômen của trục 2

6 Xác định vị trí có momen tương đương lớn nhất dựa theo các biểu đồ momen uốn và xoắn thì momen tương đương lớn nhất tại điển C, và D

Do trục có rãnh then nên ta tăng đừng kính 5… 10 % do đó ;

d = 17,04.10% + 17,04 = 18,74 Vì đã chọn đường kính tại ổ lăn

d1 = 25 mm nên ta chọn đường kính thân trục là d2 = 30 mm

d = 19,97.5% + 19,97 = 20,6 Vậy chọn d = 20 mm

Bản vẽ phác thảo của trục 2 :

Trục có 2 then với đường kính của then tại bánh xích d = 20 mm ;

d = [ 18,24 ] nên ta chọn nên ta chọn các thông số của then như sau Tra sách “ Vẽ kỹ thuật cơ khí , Lê Khánh Điền , trang 104 bảng 5,2 ta có các thông số của then bằng

Chiều rộng : b = 6 mm

Chiều cao : h = 6 mm

Chiều sâu rảnh then trên trục : t = 3,5 mm

Chiều sâu rảnh then trên mayo : t1 = 2,6 mm

𝑊0 = 26483,2

1427,8 = 18,5 Mpa Với W0 = 𝜋.𝑑

𝜏𝑎 = 𝜎𝑚 = 𝜏

2 = 18,5

2 = 9,2 𝑀𝑝𝑎 Tại tiết diện D có sự tập trung ứng suất là rãnh then theo bảng 10,8 ta chọn 𝐾𝜎.= 1,75 với 𝜎𝑏 = 510 MPa ˂ 600 MPa , 𝐾𝜏.= 1,5 MPa

Theo bảng 10,3 với đường kính d = ( 20 – 30 )

ta chọn 𝜀𝜎 = 0,91 ; 𝜀𝜏 = 0,89

Hệ số Ψ𝜎 = 0,025 và Ψ𝜏 = 0,0175 , tra theo hình 2,9

Xác định hệ số an toàn tại D :

 Đối với vị trí bánh răng thẳng có d = 30 ; d = [ 30 - 38 ] nên ta chọn nên ta chọn các thông số của then như sau

Tra sách BÀI TẬP “ Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 2 Trần Hữu Quế – Nguyễn Văn Tuấn , trang 7 bảng 8,1 ta có các thông số của then bằng

Chiều rộng : b = 10 mm

Chiều cao : h = 8 mm

Chiều sâu rảnh then trên trục : t = 5 mm

Chiều sâu rảnh then trên mayo : t1 = 3,3 mm

𝜏𝑎 = 𝜎𝑚 = 𝜏

2 = 5,5

2 = 2,75 𝑀𝑝𝑎 Tại tiết diện D có sự tập trung ứng suất là rãnh then theo bảng 10,8 ta chọn 𝐾𝜎.= 1,75 với 𝜎𝑏 = 510 MPa ˂ 600 MPa , 𝐾𝜏.= 1,5 MPa

Theo bảng 10,3 với đường kính d = ( 30 - 40 )

B Thiết Kế 1 trục trong hợp giảm tốc

Số liệu thiết kế : P1 = 1,1 kw ,

T1 = 14006,6 N.mm ; n2 = 750 vg/ph ; Ứng suất uốn cho phép

d1 = Z1 m = 32 2 = 64 mm ; d2 = Z2 m = 68 2 = 136 mm

Ứng suất xoắn cho phép :

[𝜏] = 20 ÷ 25 MPa ( với trục đầu vào )

chọn [𝜏] = 25 MPa

Ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹] = 50 MPa ( Dựa vào bảng 10,1 / 350 )

Vật liệu thép C35 , 𝜎𝑐ℎ = 304 MPa , 𝜎−1 = 255 MPa , 𝜎𝑏 = 510 MPa , Phân tích lực trên trục 1

Lực tác dụng lên bộ truyền đai :

Tại vị trí thân trục lắp bộ truyền xích bên trái , các đường kính còn lại ta chọn như hình vẽ bên dưới

4 Chọn đường kính dọc trục theo công thức : l = l 1 + 2x + w

5 Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn ( trục 1 )

Trong mặt phẳng thẳng đứng y0z, phương trình cân bằng mômen tại A

Các biểu đồ momen tại các tiết diện nguy hiểm tại vị trí C là

Theo tiêu chuẩn đường kính của ổ lăn như sau : d =12, 15, 20, 25, 30 ,35, 40, vì

đã chọn đường kính tại ngõng trục d = 25 mm Cho nên chọn đường kính thân trục

là d = 30 mm

Đối với vị trí bánh răng thẳng có d = 30 mm ; d = [ 30 – 38 ] nên ta

chọn nên ta chọn các thông số của then bằng như sau

Tra sách “ Bài tập Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 2 ,Trần Hữu Quế – Nguyễn Văn Tuấn , trang 7 bảng 8,1 ta có các thông số của then bằng

Chiều rộng : b = 10 mm

Chiều cao : h = 8 mm

Chiều sâu rảnh then trên trục : t =5 mm

Chiều sâu rảnh then trên mayo : t1 = 3,3 mm

𝜏𝑎 = 𝜎𝑚 = 𝜏

2 = 2,9

2 = 1,4 𝑀𝑝𝑎 Tại tiết diện D có sự tập trung ứng suất là rãnh then theo bảng 10,8 ta chọn 𝐾𝜎.= 1,75 với 𝜎𝑏 = 510 MPa ˂ 600 MPa , 𝐾𝜏.= 1,5 MPa

Theo bảng 10,3 với đường kính d = ( 20 – 30 ) mm

Đối với vị trí có lắp bánh đai có d = 20 mm ; d = [ 17,22 ] nên ta chọn nên ta chọn các thông số của then như sau

Tra sách “ Vẽ kỹ thuật cơ khí , Lê Khánh Điền , trang 104 bảng 5,2 ta có các thông số của then bằng

Chiều rộng : b = 6 mm

Chiều cao : h = 8 mm

Chiều sâu rảnh then trên trục : t = 3,5 mm

Chiều sâu rảnh then trên mayo : t1 = 2,8 mm

𝜏𝑎 = 𝜎𝑚 = 𝜏

2 = 7,26

2 = 3,6 𝑀𝑝𝑎 Tại tiết diện D có sự tập trung ứng suất là rãnh then theo bảng 10,8 ta chọn 𝐾𝜎.= 1,75 với 𝜎𝑏 = 510 MPa ˂ 600 MPa , 𝐾𝜏.= 1,5 MPa

Theo bảng 10,3 với đường kính d = ( 17 – 22 )

ta chọn 𝜀𝜎 = 0,91 ; 𝜀𝜏 = 0,89

Bản vẽ phác thảo trục 1

Số vòng quay n 1 = 750 vg / ph , m = 3 vòng trong quay

Đường kính ổ lăn : d = 25 mm Tải trọng tỉnh

1 Tải trong hướng tâm tác dụng lên ổ A :

60.750 = 5473,3 ( giờ )

60.357 = 26190 ( giờ )

5.3.Chốt định vị :

- Có tác dụng định vị chính xác vị trí của nắp và thân hộp giảm tốc trước và sau khi gia công cũng như lắp ghép, dùng hai chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng vòng ngoài của ổ ( do sai lệchvị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong những nguyên nhân làm chóng hỏng

A

(mm)

B (mm)

K (mm)

R

5.7.Que thăm dầu :

- Là chi tiết dùng để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

- Vật liệu thông dụng: gang xám GX15-32

- Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua các trục để lắp các chi tiết thuận tiện và

dễ dàng hơn

- Bề mặt lắp nắp và thân được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít, Khi lắp có lớp sơn mỏng hoặc sơn đặc biệt

- Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc từ 1 O

- Kết cấu hộp giảm tốc đúc với các kích thước cơ bản sau:

Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa các mặt bên với nhau

∆ ≥ 12 mm

∆ 1 ≥ 36 mm

∆ ≥ 12 mm