Thiết kế hệ dẫn động băng tải.doc

Thiết kế hệ dẫn động băng tải

MỤC LỤC

1 Chọn động cơ 3

1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ 3

2.2 Phân phối tỉ số truyền 5

1.4 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ 44

1.5 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ 47

2 TrụcII 48

PHẦN 5 THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC 49

1 Tính kết cấu của vỏ hộp 49

1.2 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp 49

1.3 Các chi tiết khác có liên quan 51

1.1.3 Vòng móc 51

2 Bôi trơn hộp giảm tốc 52

2.1 Công dụng 52

2.3 Bôi trơn ổ lăn 53

3 Bảng thống kê lắp ghép, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 53

PHẦN 1: ĐỘNG HỌC PHẦN BĂNG TẢI

1 Chọn động cơ

1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ

+ Công suất tương đương xác định theo công thức: Pct =

Với : v= 0,72 m/s - vận tốc băng tải; F= 5375 N - lực kéo băng tải;

Tra bảng( 2.3) Ttttkhdđck tập1 , ta được các hiệu suất:

ηk = 0,99 - hiệu suất nối trục.

ηôl = 0,99 - hiệu suất một cặp ổ lăn;

ηtv = 0,80 - hiệu suất bộ truyền trục vít không tự hãm với Z1=2; ηx = 0,93 - hiệu suất bộ truyền xích để hở ;

1 2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện

+ Số vòng quay của trục máy công tác là nlv tính theo công thức 2.16[1]:

un(sb): tỉ số truyền ngoài, ở đây bộ truyền ngoài xích: un(sb)=ux(sb)=2

uh(sb) tỉ số truyền của hộp giảm tốc, ở đây là bộ truyền trục vít:

Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện : Pđc≥ Pct , nđc≈ nsb

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: nđc= 1000 (vg/ph) Đồng thời có mômen mở máy thỏa mãn:

Do hệ dẫn động hoạt động ở chế độ tải trọng tĩnh nên mômen mở máy bằng mômen xoắn của tải tức là: Tmm= T Do đó: T

1 T

mm =

Kết luận động cơ 4A132M6Y3 có kích thước phù hợp với yêu cầu thiết kế.

2 Phân phối tỉ số truyền

2.1 Xác định tỉ số truyền chung của hệ dẫn động

nđc: Số vòng quay của động cơ đã chọn nlv: Số vòng quay của trục máy công tác

2.2 Phân phối tỉ số truyền

Theo công thức 3.24[1] ta có: usb= un.uh

Trong đó:

un: Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài: un= ux

uh: Tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc uh= utv

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích ux=2,5 thì tỉ số truyền của bộ truyền trục

3.2 Công suất tác dụng lên các trục

+ Công suất trên trục công tác: Pct= Pt= 4,13 (Kw)

PHẦN 2: TÍNH CÁC BỘ TRUYỀN

1 Thiết kế bộ truyền ngoài

Ta có bảng thông số của bộ truyền:

Với u = 2,5, theo bảng 5.4[1] ta chọn z1= 25 (răng) là số răng đĩa xích nhỏ Số răng đĩa xích lớn được xác định theo công thức5.1[1]:

P: công suất cần truyền, P = 4,49(kW)

Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc

kđc: hệ số kể đến ảnh hưởng của lực căng xích chọn cách điều chỉnh bằng con lăn căng xích kđc=1

kbt: hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn, dùng cách bôi trơn nhỏ giọt, môi trường làm việc có bụi, chọn kbt = 1,3

kđ: hệ số kể đến tải trọng động, bộ truyền làm va đập nhẹ, chọn kđ = 1,2

kc: hệ số kể đến chế độ làm việc bộ truyền, bộ truyền làm việc 2 ca, kc=1,25

Q: Tải trọng phá hỏng được tra trong bảng 5.2[1]

Theo bảng 5.2[1], với xích con lăn 1 dãy có p= 25,4 thì tải trọng phá huỷ Q =

F0 : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra, được tính theo công Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.

1.6 Xác định các thông số của dĩa xích

kr : Hệ số kể đến số răng đĩa xích, với z1 = 25 (răng) tra bảng trang 87 sách

Như vậy theo bảng 5.11[1] dùng thép 45 tôi cải thiện, đạt độ rắn HB210, ứng suất tiếp xúc cho phép là [ ]σH = 600 (MPa) đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho

1.8 Các thông số của bộ truyền xích:

Loại xích Xích ống con lăn

T1: Mômen xoắn trên trục bánh vít

vs= 3,8 (m/s)< 5 (m/s) Sử dụng đồng thanh không thiếc ЬpAЖ 9-4 đúc ly tâm có để chế tạo bánh vít có σb= 500(MPa), σch = 200 (MPa).

Theo bảng 7.2[1] ta sử dụng thép 45 để chế tạo trục vít là thép tôi, độ rắn mặt ren đạt độ cứng HRC≥45

2.2 Xác định ứng suất cho phép

Vì bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc có cơ tính thấp hơn nhiều so với trục vít bằng thép nên chỉ cần xác định ứng xuất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép đối với vật liệu làm bánh vít.

2.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng 7.2[1], với bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc ЬpA Ж 9-4 ta có: với vs=3,8 (m/s) => [ ]σH =160(MPa).

2.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Theo công thức 7.6[1] ta có:

[ ] [ ]σF = σFO KHL

Trong đó [ ]σFO : ứng suất uốn cho phép với 106 chu kỳ Bộ truyền quay 1 chiều, theo công thức 7.7[1] ta có:

n2: là số vòng quay của bánh vít trong 1 phút có: n2=64,5 (vg/ph) t∑: Tổng số thời gian làm việc của bộ truyền t∑=lh=12500 giờ

2.5.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 7.19[1] ta có điều kiện bền tiếp xúc của răng bánh vít là:

Với KHβ: Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng Do

tải trọng không nên ta có KHβ=1

Bộ truyền đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc

2.5.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Theo công thức 7.26[1]ta có điều kiện đảm bảo điều kiện bền uốn của bánh

b2 : chiều rộng vành răng bánh vít, mm, theo bảng 7.9[1] ta có: với z1=

Bộ truyền lắp thêm quạt nguội ở đầu trục vít Ta có nhiệt độ đầu trong hộp phải thỏa mãn điều kiện 7.31[1] :

+ t0: Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0= 200

+ Aq: Diện tích bề mặt hộp được quạt nguội, Aq=0,3A + A :Diện tích thoát nhiệt cần thiết.

+ Ktq: Hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt được quạt, với số vòng quạt n=

+ β: hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do tải trọng ngắt quãng Do tải trọng không đổi => β=1

Từ điều kiện 7.31[1] ta có diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc là:

Theo bảng 16.10a[2] với:

Trục 1 là trục và của hộp giảm tốc lắp bằng khớp nối với trục động cơ nên chọn d1 theo tiêu chuẩn thỏa mãn:

d1= (0,8÷1,2).dđc= (0,8÷1,2).38= (30,4÷45,6) (mm) -Trục 1: chọn d1= 35 (mm)

-Trục 2 : chọn d2= 65 (mm)

2.3 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực.

Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác Theo công thức 10.10[1], 10.11[1], 10.13[1] ta có:

- Chiều dài mayơ nửa khớp nối, ta chọn nối trục vòng đàn hồi nên:

Trong mặt phẳng tọa độ Oyz xét các phản lực Fyo, Fy1 sinh ra bởi các lực Fr1,

Thay vào 1 ta được : Fy0= 1448,7 (N)

Trong mặt phẳng O xét các phản lực Fx0, Fx1 xinh ra bởi lực Ft1.

2.6 Xác định đường kính các đoạn trục.

2.6.1 Trục I.

Tính mômen uốn tổng Mj và mômen tương đương Mtdj tại các tiết diện j trên chiều dài trục Theo các công thức 10.15[1], và 10.16[1] ta có:

Với [ ]σ : Ứng suất cho phép của thép chế tạo trục tra bảng 10.5[1] ta được

Xuất phát từ yêu cầu về độ bền lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau:

d20= d21 = 65 (mm), d22= 60 (mm), d23= 70 (mm).

2.7 Chọn then.

2.7.1 Trục I

Tại tiết diện nối trục: Kích thước tiết diện then:

lt= (0,8÷0,9).lm12= (0,8÷0,9).50 = (40÷45) (mm) Chọn lt= 40 (mm).

Dựa vào bảng 9.1a[1] với d12= 35 (mm) ta có:

Dựa vào bảng 9.5[1] ứng với dạng lắp cố định, vật liệu thép, đặc tính tải trọng

Tại tiết diện lắp bánh vít : Kích thước tiết diện then:

Tương tự ta cũng có:Kích thước tiết diện then:

Trong đó: [s]: Là hệ số an toàn cho phép [s]= 1,5÷2,5.

sσj: Là hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất pháp sτj: Là hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất tiếp

σaj,τaj : biên độ của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j.

σmj,τmj : trị số ứng suất trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j.

Do trục quay, theo công thức 10.22[1] ta có:

ψ ψ : hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Theo bảng 10.7[1] tra được: ψσ =0,05;ψτ =0

Với: kx : Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào trạng thái gia công và độ nhẵn bề mặt Tra bảng 10.8[1] ta có kx= 1,06 với phương phápgia công trên máy tiện đạt Ra= (2,5÷0,63) (µm)

ky : Hệ số tăng bền bề mặt trục Tra bảng 10.9[1] với phương pháp

kσj, kτj : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn, xoắn + Tại tiết diện nguy hiểm 0 Ta xác định được các thông số:

PHẦN 4: TÍNH CHỌN Ổ LĂN1 Trục I.

1.1 Chọn loại ổ lăn.

Do có lực dọc trục lớn nên ta sử dụng ổ đũa côn.Vận tốc trượt trên bộ truyền bánh vít – trục vít lớn, nhiệt sinh ra nhiều, trục bị giãn dài trong quá trình làm việc nên ta bố trí sơ đồ như hình vẽ: Dùng sơ đồ chữ O cho 1 đầu cố định đầu cồn lại

Dựa vào bảng P2.7 ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ kí hiệu ổ là 208 với các thông số:

+ Đổi chiều lực từ khớp nối:

Thay vào 1 ta được : Fy0= 1448,7 (N)

Trong mặt phẳng O xét các phản lực Fx0, Fx1 xinh ra bởi lực Ft1 Ta có các phương trình cân bằng:

Bên cạnh lực dọc trục ngoài, trong ổ còn xuất hiện lực dọc trục Fs do các lực hướng tâm Fr tác dụng lên ổ sinh ra:

Ta có:

Fs00= 0,83.e.Fr0

Với e=1,5tgα =1,5.tg11,170 =0,3

+ V: Hệ số kể đến vòng nào quay Do vòng trong quay => V=1 + kt : Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kt=1 khi θ =105 C0

+ kđ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Tra bảng 11.3 với tải trọng tĩnh =>

Với ổ 1 ta có : X=1 ;Y =0

Q0= (0,4.1 1687,34 +2,03.4852,14).1.1= 10524,78 (N) Q1= (1.1.1687,34 +0.420,15).1.1= 1687,34 (N)

Do ổ 0 chịu lực lớn hơn nên chỉ cần tính cho ổ 0 Khả năng tải động của ổ 0 là:

Vậy ổ bi đỡ đảm bảo điều kiện bền động.

1.5 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ

2 TrụcII

Trục có lắp bánh vít có lực dọc trục nên ta dùng ổ đũa côn.

Dựa vào bảng P.11 ta chọn ổ đũa côn cỡ trung ký hiệu 7313 có các thông số:

PHẦN 5 THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC1 Tính kết cấu của vỏ hộp

Vỏ hộp của hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền tới , đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết may tránh bụi bặm.

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, vì vậy vật liệu nên dùng của hộp giảm tốc là GX15-32.

1.2 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp.

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp được trình bày trong bảng dưới đây.Trong đó:

a: khoảng cách trục ,chọn là khoảng cách trục bộ truyền trục vít a = 190 (mm)

L,B: Chiều dài và chiều rộng của vỏ hộp.

Chiều dày: Thân hộp, δ

Giữa bánh răng với thành trong hộp Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

Hình 13: Một số kết cấu của vỏ hộp giảm tốc đúc

1.3 Các chi tiết khác có liên quan.

Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như lắp ghép dùng 2 chốt định vị.Chọn chốt định vị hình côn : Tra bảng 18.4b ta

2.2 Bôi trơn bộ truyền trục vít.

Phương pháp bôi trơn bộ truyền trục vít là phương pháp ngâm dầu Trục vít nằm dưới nên mức dầu phải ngập ren trục vít nhưng không được vượt quá đường ngang tâm con lăn dưới cùng Nếu không ngâm hết chiều cao ren trục vít thỡ nắp vũng vung dầu trờn trục vớt dầu được bắn lên bánh vít đến bôi trơn chỗ ăn khớp.

2.3 Bôi trơn ổ lăn.

Cặp ổ đũa côn tren trục II được bôi trơn bằng mỡ Để tránh cặn bẩn và dầu bôi

trơn trong hộp bắn vào trong quỏ trỡnh làm việc ta phải làm nắp chắn mỡ Cặp ổ đũa côn và ổ đỡ trên trục I bụi trơn bằng ngõm dầu.

3 Bảng thống kê lắp ghép, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép.

Vòng trong của ổ lăn được lắp với trục theo hệ lỗ Vòng ngoài của ổ lăn được lắp lên vỏ hộp theo hệ trục

Bảng thống kê dung sai và lắp ghép.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Chất –Lê Văn Uyển: Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1,2- NXBKH&KT,Hà Nội, 2007

2 Nguyễn Trọng Hiệp- Chi tiết máy tập 1,2-NXBGD, Hà Nội, 2005 3 Ninh Đức Tấn- Dung sai và lắp ghép- NXBGD, Hà Nội, 2004