Thiết kết trạm dẫn động băng tải

Đồ án môn học chi tiết máy

Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy NHậN XéT CủA GIáO VIÊN Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 1 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy Lời nói đầu Đất nớc ta đang trên con đờng Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo định hớng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bớc thay thế sức lao động của con ngời. Để tạo ra đợc và làm chủ những máy móc nh thế đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy em thấy đợc tầm quan trọng của những kiến thức mà mình đợc tiếp thu từ thầy cô. Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan trọng trong quá trình học tập bởi nó giúp cho ngời sinh viên nắm bắt và đúc kết đợc những kiến thức cơ bản của môn học. Môn học Chi tiết máy là một môn khoa học cơ sở nghiên cứu về phơng pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy Thiết Kế Đồ án Môn Học Chi Tiết Máy là công việc quan trọng và rất cần thiết . Đề tài thiết kế của em đợc thầy: TS. Nguyễn Văn Dự giao cho là thiết kế trạm dẫn động băng tải. Với những kiến thức đã học trên lớp, các tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn em đã hoàn thành đợc đồ án này. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế cha nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn cũng nh kiến thức về môn học này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em đặc biệt là thầy TS. Nguyễn Văn Dự. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2008 Sinh viên Nguyễn Bá Học Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 2 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy TàI LIệU THAM KHảO [I]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập I Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục 2005 [II]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập II Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục 2001 [III]. CHI TIếT MáY TậP 1, 2. Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo dục - 2006 [IV]. Tập bản vẽ chi tiết máy Nguyễn Bá Dơng - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc - Lê Đắc Phong. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp - 1978 Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 3 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy Đồ áN môn học Chi tiết máy Phần I: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí I. Chọn động cơ điện 1. Chọn kiểu, loại động cơ Đây là trạm dẫn động băng tải nên ta chọn động cơ: 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc, do nó có nhiều u điểm cơ bản sau: - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp. - Dễ bảo quản và làm việc tin cậy. 2. Chọn công suất động cơ Công suất của động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ, đảm bảo cho khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy, điều kiện sau phải thoả mãn: dc dc dm dt P P (KW) Trong đó: dc dm P - công suất định mức của động cơ. dc dm P - công suất đẳng trị trên trục động cơ. Do ở đây tải trọng là không đổi nên: ct dc dc lv dt lv P P P = = Với: dc lv P - công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ ct lv P - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác: 3 3 . 4750.0,65 3,0875 10 10 ct t lv F V P = = = (KW) F t lực vòng trên trục công tác (N); V vận tốc vòng của băng tải (m/s). - hiệu suất chung của toàn hệ thống. Theo bảng 2.3: Trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ (tài liệu: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập 1 Trịnh Chất & Lê Văn Uyển NXB Giáo Dục) [I] ta chọn: 1 k = ; 0,99 ol = ; 0,96 brc = ; 0,97 brt = ; 0,92 x = Vậy ta có: 4 4 . . . . 1.0,99 .0,96.0,97.0,92 0,8230 k ol brc brt x = = = Suy ra, công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ: Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 4 P P P t Sơ đồ tải trọng K bd = 1,5 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy 3,0875 3,7515 0,8230 ct dc lv lv P P = = = (KW) Vậy suy ra: 3,7515 dc dc dm dt P P = (KW) 3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ n đb Số vòng quay đồng bộ đợc chọn sao cho: Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống: db sb ct n U n = nằm trong khoảng tỉ số truyền nên dùng (tra bảng 2.4 (I)): sb nd U U Trong đó: n ct số vòng quay của trục công tác. Đây là hệ dẫn động băng tải nên: 3 3 60.10 . 60.10 .0,65 82,8025 3,14.150 ct V n D = = = (v/ph) Trong đó: D - đờng kính tang dẫn của băng tải (mm) V - vận tốc vòng của băng tải (m/s) Tỉ số truyển nên dùng của cả hệ thống phải bao gồm cả khoảng tỉ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc và khoảng tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền ngoài hộp. . X C T nd nd nd U U U = = (1,5 ữ 5).(8 ữ 31,5) = 12 ữ 157,5 Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ: n đb = 1500 (v/ph). Suy ra: 1500 18,1154 82,8025 sb U = = . Giá trị này thoả mãn sb nd U U Vậy ta chọn đợc số vòng quay đồng bộ của động cơ là: n đb = 1500 (v/ph). 4. Chọn động cơ Qua các bớc trên ta đã xác định đợc: 3,7515 1500 / dc dm db P KW n v ph = Động cơ đợc chọn phải có công suất và số vòng quay sơ bộ thoả mãn những điều kiện trên. Căn cứ vào những điều kiện trên tra bảng phụ lục P1.1; P1.2: P1.3: Các thông số kỹ thuật của động cơ, ta chọn động cơ 4A100L4Y3. Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ này. Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 5 Kiểu động cơ Công suất KW Vận tốc quay (v/ph) Cos % max dn T T k dn T T 4A100L4Y3 4,0 1420 0,84 84 2,2 2,0 4 3 1 2 F t 5 6 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy 5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ a. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vậy: dc dc mm bd P P (KW) Trong đó: P mm dc Công suất mở máy của động cơ dc dc mm mm dm P K P= k mm dn T K T = - Hệ số mở máy của động cơ P bd dc Công suất ban đầu trên trục động cơ K bd Hệ số cản ban đầu (sơ đồ tải trọng) Từ các công thức trên ta tính đợc: . . 2.4 8 dc dc dc k mm mm dm dm dn T P K P P KW T = = = = . 3,7515.1,5 5,6273 dc dc bd lv bd P P K KW = = = Ta thấy: dc dc mm bd P P > . Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy. b. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ Nhìn vào sơ đồ tải trọng ta thấy tính chất tải trọng là không đổi nên ta không cần kiểm tra quá tải cho động cơ. II. Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống: 1420 17,1492 82,8025 dc ct n u n = = = Trong đó: n dc số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph) n ct - số vòng quay của trục công tác (v/ph) Ta có: . . ng h x h u u u u u = = Với: u ng tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp u h tỉ số truyền của hộp giảm tốc u h = u 1 .u 2 u 1 , u 2 tỉ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm 1. Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc hai cấp bánh răng nối với 1 bộ truyền ngoài hộp. Nên u ng = (0,1 ữ 0,15)u h Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 6 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy (0,1 0,15) (0,1 0,15).17,1492 1,3095 1,6039 ng u u = ữ = ữ = ữ Kết hợp với bảng 2.4: Tỉ số truyền nên dùng [I] ta chọn: u ng = u x = 1,5 17,1492 11,4328 1,5 h ng n u n = = = 2. Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc u h = u 1 .u 2 Với hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp, để nhận đợc chiều cao hộp giảm tốc nhỏ nhất có thể tra tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp nhanh u 1 theo đồ thị: Hình 3.21 [I], tơng đơng với việc tính theo công thức: Tỉ số truyền của cập chậm (tỉ số truyền của bánh răng trụ) 2 3 2 2 . 1,073 (1 0,5 ) ba h be be u u k k Trong đó: k be hệ số chiều rộng vành răng bánh răng côn (k be = 0,25 ữ 0,3) 2ba - hệ số chiều rộng bánh răng trụ ( 2 0,3 0,4 ba = ữ ) Chọn k be = 0,3 và 2 0,4 ba = , ta có: 3 3 2 1,32 1,32 8,5746 2,7018 h u u = = Tỉ số truyền của cấp nhanh (tỉ số truyền của bánh răng côn) 1 2 11,4328 4,2315 2,7018 h u u u = = = III. Xác định các thông số trên các trục 1. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph) - Tốc độ quay của trục I: 1420 1420 1 dc I k n n u = = = (v/ph) - Tốc độ quay của trục II: 1 1420 335,5745 4,2315 I II n n u = = = (v/ph) - Tốc độ quay của trục III: 2 335,5745 124,2040 2,7018 II III n n u = = = (v/ph) - Tốc độ quay của trục IV: 124,2040 82,8027 1,5 III IV x n n u = = = (v/ph) 2. Tính công suất trên các trục (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: ( ) 3,7515 ct dc lv lv P P KW = = - Công suất danh nghĩa trên trục I: . . 3,7515.1.0,99 3,7140 dc I lv k ol P P = = = (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục II: Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 7 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy . . 3,7140.0,96.0,99 3,5298 II I I II ol P P = = = (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục III: . . 3,5298.0,97.0,99 3,3896 III II II III ol P P = = = (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục IV: . . 3,3896.0,92.0,99 3,0872 IV III III IV ol P P = = = (KW) 3. Tính mômen xoắn trên các trục (Nmm) - Mômen xoắn trên trục động cơ: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .3,7515 25230,1585 1420 dc dc dc P T n = = = (Nmm) - Mômen xoắn trên trục I: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .3,7140 24977,9577 1420 I I I P T n = = = (Nmm) - Mômen xoắn trên trục II: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .3,5298 100453,3718 335,5745 II II II P T n = = = (Nmm) - Mômen xoắn trên trục III: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .3,3896 260625,1006 124,2040 III III III P T n = = = (Nmm) - Mômen xoắn trên trục IV: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .3,0872 356060,3700 82,8027 IV IV IV P T n = = = (Nmm) 4. Lập bảng số liệu tính toán: Thôn g số Trục Tốc độ quay (v/ph) Tỉ số truyền Công suất (KW) Mômen xoắn (Nmm) Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 8 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy Trục động cơ 1420 1 3,7515 25230,1585 Trục I 1420 3,7140 24977,9577 4,2315 Trục II 335,5745 3,5298 100453,3718 2,7018 Trục III 124,2040 3,3896 260625,1006 1,5 Trục IV 82,8027 3,0872 356060,3700 Phn II: Tớnh toỏn thit k cỏc chi tit truyn ng I. Tớnh toỏn thit k cỏc b truyn trong hp 1. Chn vt liu cp bỏnh rng cụn v cp bỏnh rng tr - Do hp gim tc ta ang thit k cú cụng sut trung bỡnh, nờn chn vt liu nhúm I cú cng HB < 350 ch to bỏnh rng. Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 9 Thuyt Minh n Chi Tit Mỏy B Mụn C S Thit K Mỏy - ng thi tng kh nng chy mũn ca rng,nờn nhit luyn bỏnh rng ln t rn thp hn rn bỏnh rng nh t 10 n 15 n v cng. ( ) 1 2 10 15H H HB + ữ - Da vo bng 6.1, [I]: C tớnh ca mt s vt liu ch to bỏnh rng, ta chn: Cp bỏnh rng cụn: Loi bỏnh Nhit luyn rn Gii hn bn b (MPa) Gii hn chy ch (MPa) Bỏnh nh Thộp 45 tụi ci thin HB 241285 850 580 Bỏnh ln Thộp 45 tụi ci thin HB 192240 750 450 Cp bỏnh rng tr: Loi bỏnh Nhit luyn rn Gii hn bn b (MPa) Gii hn chy ch (MPa) Bỏnh nh Thộp 45 tụi ci thin HB 192240 750 450 Bỏnh ln Thộp 45 thng húa HB 170217 600 340 2. Xỏc nh ng sut cho phộp ng sut tip xỳc cho phộp [ ] H v ng sut un cho phộp xỏc nh theo cỏc cụng thc sau: lim [ ] o H H R V XH HL H Z Z K K S = (1) lim [ ] o F F R S XF FC FL F Y Z K K K S = (2) Trong ú: Z R H s xột n nhỏm mt rng lm vic. Z V H s xột n nh hng ca vn tc vũng. K XH - H s xột n nh hng ca kớch thc bỏnh rng. Y R - H s xột n nh hng ca nhỏm mt ln chõn rng. Y S - H s xột n nhy ca vt liu vi tp trung ng sut. K XF - H s xột n kớch thc bỏnh rng nh hng n bn un. Chn s b: 1 R V XH Z Z K = v 1 R S XF Y Z K = nờn cỏc cụng thc (1), (2) tr thnh: lim [ ] o H H HL H K S = (3) Sinh viên: Nguyễn Bá Học Lớp K41 CCM4 - ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp 10