Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đồ án mô học chi tiết máy

Đồ án môn học Chi Tiết Máy Cccccccccccccccc bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbTrờng đại học Bách khoa hà nội Bộ môn cơ sở thiết kế máy Đồ án môn học chi tiết máy *** Đề số:13 Thiết kế hệ dẫn động băng tải T2 T1 Tmm tck t2 t1 tmm O t T(N.mm) X Z Y O V F III II I 3 4 5 1 2 1. Động cơ 3. Hộp giảm tốc 5. Xích tải 2. Nối trục đàn hồi 4. Bộ truyền xích Số liệu cho tr ớc: 1. Lực kéo băng tải: F=9500 (N) 2. Vận tốc băng tải: v=0.45 (m/s) 3. Đờng kính tang D=350(mm) 4. Thời hạn phục vụ: l h =21.000 (h) 5. Số ca làm việc: soca= 2 6. Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài: 8. Đặc tính làm việc: va đập nhẹ Khối l ợng thiết kế: 1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ A 0 1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ A 3 1 bản thuyết minh Sinh viên thiết kế : Trần Đại Phong Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 1 T mm = 1,5T 1 T 2 = 0,8T 1 t 1 = 4 (h) t 2 = 3 (h) t ck = 8 (h) Đồ án môn học Chi Tiết Máy Gáo viên hớng dẫn: Hoàng Văn Ngọc Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.1 Tính toán động học Công suất làm việc trên trục công tác là: 1000 F.v P lv = Trong đó: F: lực kéo băng tải (N) ; v: vận tốc băng tải (m/s) Thay số: 4,28(kw) 1000 9500.0,45 P lv == Do băng tải làm việc tải trọng thay đổi nên ta có công suất tơng đơng : = ck i 2 1 i lvtd t t T T PP thay số ta có ( ) 3.68.1 2 1 8 3 .0.84.28.P 2 2 td =+= Công suất cần thiết của động cơ là : td ct P P = (1) = 1 . 2 . 3 . = k . 3 ol . 2 br . x . ol Trong đó k : hiệu suất nối trục di động, ol : hiệu suất 1 cặp ổ lăn ( do có 3 cặp ổ lăn), br : hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc ( do có 2 cặp bánh răng), x : hiệu suất truyền động xích. Tra bảng 2.3 ta đợc: k : = 0,99 ol : = 0,99 br : = 0,97 x : = 0,95 = 0,99.0,99 3 .0,96 2 .0,95.0,9 = 0,85 thay vào công thức (1) ta có : 4,33(kw) 0,85 3,68 P ct == * Tính số vòng động cơ : h)24,57(vg/p 3,14.350 4560.1000.0, .D 60.1000.v n lv === Ta có : sblvsb .unn = Với ngoaihopsb .uuu = : với bộ truyền trong là bánh răng trụ 2 cấp và bộ truyền ngoài là bộ truyền xích ta chọn : u ngoai =3 ; u trong =20. Suy ra n sb =20.3.24,57= 1474(vòng/phút). Theo bảng P1.1 phụ lục với = = phvn KwP sb ct /1474 33,4 ta chọn động cơ K123M4 có các thông số nh sau: P dn =5,5(Kw) n đc =1445(v/ph) D=32(mm) 1.2 Phân phối tỷ số truyền Tính tỷ số truyền của hệ Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 2 Đồ án môn học Chi Tiết Máy ct dc n n u = Nh trên ta có: )/(1445 phvgn dc = )/(57,24 phvgn ct = 81,58 57,24 1445 == u chọn trớc 3u ng = suy ra 19,60 3 58,81 u u u ng h === Phân phối tỷ số truyền cho các cấp trong hộp: 2 .uuu 1h = với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh chọn = = 5.3 6.5 2 1 u u 1.3 Tính toán các thông số và điền vào bảng với )(28,4 kwP lv = 4,98(kw) 0,97.0,99 4,78 . P P 4,78(kw) 0,99.0,97 4,59 . P P 4,59(kw) 0,990,99.0,95. 4,28 P P olbr 2 1 olbr 3 2 olxol lv 3 === === === )(03,5 99,0 98,4 1 kw P P k dc === Tốc độ các trục )/(25 3 74 )/(74 5,3 258 )/(258 6,5 1445 3 2 2 3 1 1 2 phvg u n n phvg u n n phvg u n n x ct == == === * Momen xoắn trên các trục m)592358(N.m 74 4,59 .9,55.10T m)176934(N.m 258 4,78 .9,55.10T )32913(N.mm 1445 4,98 .9,55.10T n P .9,55.10T 6 3 6 2 6 1 i i 6 i == == == = Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 3 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Trục Động cơ I II III Công tác P(kw) 5,5 = dc P 4,98 4,78 4,59 28,4 TS truyền 6,5 1 = u 5,3 2 = u 3 3 = u N(vg/ph) 1445 1445 1 = n 258 2 = n 74 3 = n 25 = ct n T(mm) 32913 1 = T 176934 2 = T 592358 3 = T Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 4 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phần II Thiết kế các bộ truyền 2.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: (Bánh trụ răng nghiêng, tính cho hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh). 2.1.1 Chọn vật liệu - Do công suất truyền tải không lớn lắm, không có yêu cầu đặc biệt gì về vật liệu, để thống nhất trong thiết kế ở đây chọn vật liệu hai cấp nh nhau : cụ thể chọn thép 45 tôi cải thiện, phôi rèn. Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 ữ15 đơn vị HBHH )1510( 21 ữ+ Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độn rắn HB 1 = 245. )(580 )(850 1 1 MPA MPA ch b = = Bánh lớn : HB 2 = 230 )(450 )(750 2 2 MPA MPA ch b = = 2.1.2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm . [ ] [ ] FLFCXHSR F HLim F HLXHvr H H KKKYY S KKZZ S 0 0 0 = = Trong đó : r Z : hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc, v Z : hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng, XH K : hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng, R Y : hệ số xét đến ảnh h- ởng của độ nhám mặt lợn chân răng, S Y : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, XF K : hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ bền uốn. Trong bớc tính thiết kế sơ bộ lấy 1 = XHVR KZZ và 1 = XFSR KYY Do đó: [ ] H HL o HH S K . lim = [ ] F FL FC o FLimF S K K = Trong đó: o HLim và o FLim là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, FH SS , : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, FC K : Hệ số xét đến ảnh hởng Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 5 Đồ án môn học Chi Tiết Máy đặt tải, FLHL KK , : Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền. * Với bánh nhỏ: Theo bảng 6.2 ta có: )(56070245.2702 1 MPAHB o LimH =+=+= 1,1 1 = H S H m HE HO HL N N K 1 1 = H m bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc 6 = H m (vì 350245 1 = HB ) 1 HO N số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc 4,2 11 30 HBHO HN = với HB H Với độ rắn Brinen 74,2 10.6,1245.30 1 == HO N 1 HE N số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng ii Max i HE tn T T cN .60 3 1 = Trong đó: c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, n: số vòng quay trong một phút, t: tổng số giờ làm việc. 7 33 10.5,12 8 3 .8,0 8 4 .121000.1445.60 1 1 = += HE HE N N Vì 77 10.6,110.5,12 1`1 == HOHE NN [ ] )(509 1,1 1.560 1 1 MPA K H HL == = Theo bảng 6.2 766 6 10.108 8 3 .8,0 8 4 .1.21000.1445.60 60 75,1 )(441245.8,1 1 1 1 = += = = == FE ii Max i FE F o LimF N tn T T cN S MPA Vì 6 1 7 10.410.108 1 == FOFE NN 1 = FL K * Với bánh lớn tính toán tơng tự Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 6 Đồ án môn học Chi Tiết Máy 7 77 1 74,2 10.76,2 10.76,25/10.8,13/ 10.39,1230.30 1,1 53070230.270.2 2 12 2 2 = === == = =+=+= HE FEHE HO H o LimH N uNN N S HB vì 77 10.39,110.76,2 22 == HOHE NN [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 766 2lim 10.17,2 8 3 .8,0 8 4 .121000. 5 1445 .1.60 )(414230.8,1 )(25,6028,481.25,1.25,1)(4,495 2 ,481509 2 )(8,481 1,1 1.560 1 2 21 2 2 = += == === + = + = == = FE o F Min H HH H H HL N MPA MPAMPA MPA K vì 67 10.410.17,2 2 == FOFE NN 1 2 = FL K Mặt khác bộ truyền quay một chiều 1 = FC K [ ] [ ] )(236 75,1 1.414 )(252 75,1 1.441 2 1 MPA MPA F F == == * ứng suất quá tải cho phép [ ] [ ] [ ] )(360450.8,0.8,0 )(464580.8,0.8,0 )(1260450.8,2.8,2 22 11 2 MPA MPA MPA ch Max F ch Max F ch Max H === === === 2.1.3. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh (do hộp giảm tốc phân đôi nên tải trọng phân đôi cho mỗi bánh ). ( ) [ ] 3 1 2 1 1 .2 . 1. baH H aw u KT uka += Trong đó: a K : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, i T : mômen xoắn trên trục bánh chủ động (N.mm), [ ] H : ứng suất tiếp xúc cho phép MPA, 1 u : tỷ số truyền cấp nhanh. w w ba a b = w b : chiều rộng vành răng Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép Thép 43 = a K Tra bảng 6.6 25.02/5,0 == ba ( ) ( ) 8745,016,525,0.53,01.53,0 1 =+=+= u babd Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 7 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3 12,1 = H K ( ) )(110 )(03,107 25,0.6,5.)4,495.(2 12,1.32913 16,543 ).(32913 1 1 3 2 1 mma mma mmNT w w = =+= = Xác định các thông số ăn khớp 2,21,1110).02,001,0()02,001,0( 1 ữ=ữ=ữ= w am Theo bảng 6.8 chọn m = 1,5(mm) Chọn sơ bộ 0 40 = do đó cos = 0,7660 số răng bánh nhỏ 18 37,17 )16,5(5,1 766,0.110.2 )1( cos 2 1 1 1 1 = = + = + = Z um a Z w số răng bánh lớn 101 8.10018.6,5. 2 112 = === Z ZuZ Tỷ số truyền mới là : 61.5 18 101 == u Khi đó ta có góc là : ''14'.46.3577,35 81136,0 110.2 )10118(5,1 2 )( 0 21 1 o w a ZZm Cos == = + = + = * Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 2 1 11 1 .2 )1.( 2 ww H HMH dub uKT ZZZ + = trong đó M Z Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp Tra bảng 6.5 3 1 )(274 MPAZ M = H Z : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc tw B H Sin Cos Z .2 .2 = Góc nghiêng trên hìn trụ cơ sở : 83248,077,35).16,24cos(.cos 0 === tgtgtg tb Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 8 Đồ án môn học Chi Tiết Máy o twt b tg arctg tg arctg 16,24 81136,0 20 cos 77,39 0 = = == = vì theo TCVN góc profil o 20 = 43,1 16,24.2 )77,39cos(.2 == o o H Sin Z Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng .m Sinb w = )(5.27110.25,0. 1 mmab wbaw === 41,3 14,3.5,1 )77,35(.5,27 == o Sin . Ta có 1 = Z 86,0 36,1 11 36,181136,0 101 1 18 1 2,388,1cos 11 2,388,1 21 === = += += Z ZZ 1 w d đờng kính vòng lăn bánh nhỏ )/(4)/(52,2 000.60 1445.30,33. 000.60 )(30,33 161,5 110.2 1 .2 1 1 1 1 smsm nd v mm u a d w m w w <=== = + = + = theo bảng 6.13 với v=2,52 (m/s) dùng cấp chính xác 9,với cấp chính xác 8 ta có 13,1 = H K (theo bảng 6.14) m w oHH u a vg 1 = Tra bảng 6.15 002,0 = H Tra bảng 6.16 73 = o g 63,1 61,5 110 52,2.73.002,0 == H Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3 )(4,463 30,33.61,5.5,27 )161,5(49,1.32899 .86,0.43,1.274 49,103,1.13,1.28,1 03,1 13,1.28,1.32899 33,33.5,27.63,1 1 28,1 2 1 1 MPA KKKK KKT db K K H HHHH HH wwH H H = + = === ==+= = Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với 52,2 = v (m/s) v Z :hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng khi v10 (m/s) 1 = v Z Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 9 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám )(25,15,2 mR a à ữ= 95,0 = R Z Khi đờng kính vòng đỉnh bánh răng )(700 mmd a [ ] [ ] )(71,4701.95.0.1.4.495 . 1 MPAZZZ K XHRVHH XH === = Ta có [ ] HH < [ ] %5,1 4,463 4,4637,470 = = H HH Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu. * Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn [ ] 1 1 ) .(2 .2 11 1 1 F ww FF F mdb YYYKT = Theo bảng 6.7 32,1 = F K . Tra bảng 6.14 với 52,2 = v m/s, với CCX9 suy ra 37,1 = F K m w oFF u a vg 1 1 = 006,0 = F 73 = o g 075,1 37,1.32,1.32899 30,33.5,27.89,4 1 2/.2 1 89,4 6,5 110 52,2.73.006,0 1 111 1 =+=+= == FF wwF F F KKT db K v Do đó: 94,1075,1.37,1.32,1 === FFFF KKKK Với 29,1 = 735,0 36,1 11 === Y Với O 77,35 = 7445,0 140 77,35 1 140 1 === O Y Số răng tơng đơng 24547,244 7445,0 101 4461,43 7445,0 18 22 11 33 2 33 1 ==== ==== vv vv Z Cos Z Z Z Cos Z Z Tra bảng 6.18 ta có đợc 60,3 70,3 2 1 = = F F Y Y Với hệ số dịch chỉnh 0 21 == xx 1 052,1)5,1ln(0695,008,1)ln(0695,008,1 = === R S Y mY Bánh răng phay )400(1 mmdK aXF = Ta có [ ] [ ] )(1,2651.1.052.1.252 . 11 MPaKYY XFSRFF === Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 10 [...]... tiếp xúc :H [H] , H = ZM ZH Z 2.T2 K H (u 2 +1) ; bw u 2 d w Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu; - ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc; - Z : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng; - KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc; - bw : Chiều rộng vành răng - dw : Đờng kính vòng chia của bánh chủ động; T2 176934= (Nmm) ; Ta có b =ba a = 0,4.180 = 72(mm) ZM = 274 Mpa1/3 (tra... suất cần truyền Z 25 25 K z = 01 = = = 1 hệ số số răng Z1 Z1 25 Kn = n01 hệ số vòng quay n1 K = K o K a K dc K bt K d K c với K o =1 ( đờng tâm các đĩa xích làm với phơng nằm ngang 1 góc 40 o ) hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền K a =1 (chọn a = 40.p) hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích K dc =1,1 đĩa căng hoặc con lăn căng xích K d =1,2 tải trọng va đập nhẹ K c =1,25 bộ truyền... mm) Số lần va đập của xích Z n 25.159 i= 1 1 = =2 15.x 15.132 Tra bảng 5.9 i = 2 [i ] = 25 * Tính kiểm nghiệm xích về độ bền S= Q K d Ft + Fo + Fv Q tải trọng phá hỏng (N) Tra bảng 5.2 Q=88500(N) Khối lợng 1 mét xích q = 3,8 (kg) K d hệ số tải trọng động với chế độ làm việc trung bình K d =1,2 1000 p v Z p.n 25.31,75.74 v= 1 = = 0,98(m / s ) 60.000 60.000 1000.4,59 Ft = = 4684( N ) 0,98 Ft lực vòng... = RDy + RDx = 546 2 +1112 2 = 1239( N ) với Fa11 = Fa12 Fa11 + Fa12 = 0 dùng ổ đũa trụ ngắn Sơ đồ bố trí nh sau: FrA FrB Fa11 Fa12 Vơí n=1445(vòng/phút), tính ổ theo khả năng tải động để đảm bảo tuổi thọ của ổ Khr năng tải động Cd đợc tính theo công thức Với L = Cd = Q.m L ( KN ) 60.n.l h 60.1445.21000 = = 1820,7 (triệu vòng) 10 6 10 6 Với ổ đũa ta có m = 10 3 Với ổ đũa trụ ngắn đỡ : Q =V Fr K t K... d=25(mm) Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 35 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Đờng kính ngoài Bề rộng ổ Đờng kính cn lăn Chiều dài con lăn Góc lợn Khả năng tải động D=62(mm) B=17(mm) 9(mm) 9(mm) r=r1=2(mm) C= 22,6(kN) C0 = 14,3(kN) Khả năng tải tĩnh Không cần kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ 4.2 Chọn loại ổ lăn cho trục II Lực hớng tâm tại gối A2(gối 0) Fr 0 = 3200 2 + 259 2 = 3210( N ) Lực hớng tâm tại gối D2(gối... vật liệu nhiệt luyện 2 Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 17 Đồ án môn học Chi Tiết Máy 2.3.4 Xác định lực tác dụng lên trục Fr = K x Ft =1,15.4684 = 5386( N ) Trong đó: K x : hệ số kể đến trọng lợng xích, K x =1,15 do bộ truyền nằm ngang Thiết kế trục và chọn ổ lăn Phần III 3.1 Chọn vật liệu chế tạo Các trục là thép 45 có b = 600( MPA) ứng suất xoắn cho phép là: []= 12 ữ 20(MPA) 3.2 Xác định đờng kính sơ bộ:... răng trụ răng thẳng) Xác định sơ bộ khoảng cách trục: aw2 = Ka(u2+1) 3 T2 K H [ H ] 2 u2 ba Với: T2: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động( Nmm);T2=176934Nmm) Ka : hệ số phụ thuộc vào loại răng ; Ka=49,5(răng thẳng ) Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 11 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Hệ số ba = bw/aw; ba = 0,4 bd = 0,53. ba ( u2 + 1) = 0,53.0,4.( 3,5 + 1) = 0,954 Tra ở sơ đồ 7 (bảng 6.6, trang 98) ta đợc KH=1,03... K d + Fvd ).E [ H ] A.K d Trong đó [ H ] ứng suất tiếp xúc cho phép (MPA) Ft lực vòng (N) Ft =4684(N) Fvd lực va đập trên m dãy xích Fvd =13.10 7.n1 p 3 m =13.10 7.74.31,753.1 = 3,08( N ) K d hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6 K d = 1,2 A diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12 A= 262( mm 2 ) E modun đàn hồi E = 2,1.10 5 ( MPA) K r = 0,42 H = 0,47 1 0,42( 4684.1,2 + 3,08).2,1.105 = 590,4( MPA) 262.1... chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47 31 Đồ án môn học Chi Tiết Máy m = a = 1 W1 = 1 .d13 32 W01 = .d13 16 T1 2.W01 b.t1 (d1 t1 ) 2 2.d1 b.t1 (d1 t1 ) 2 2.d1 Tại vị trí có d=50(mm) W1 = 12266(mm3 ) W01 = 24532(mm3 ) 2 M F 3 = M 2 xF 3 + M yF 3 = 0 2 + 339482 = 33948( N mm a1 = 2,76 m1 = a1 = 12,07 Xác định hệ số Kd 1 = 1 K + K x 1 Ky Kd 1... toán chọn ổ lăn cho 3 trục Phần IV: Hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh, cấp chậm là răng thẳng Trục I là trục vào của hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh do đó để đảm bảo tải trọng phân đôi cho mỗi cặp bánh răng phân đôi, trục I bố trí lắp ổ tuỳ động Các trục còn lại lắp cố định 4.1 Chọn loại ổ lăn cho trục I Lực hớng tâm tại gối A1 2 2 FrA = R Ay + R Ax = 546 2 + 564 2 = 785( N ) Lực hớng tâm tại gối D1 2