THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

THIT K H DN NG C KH Mục lục. trang Lời nói đầu. 2 PhnI.Tính động học hệ dẫn động. 3 I.Chọn động cơ. 3 II.Phân phối tỷ số truyền. 5 III.Tinh toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục 6 dẫn động. IV.Bảng kết quả. 7 PhnII.Thiết kế chi tiết. 7 I.Thiết kế bộ truyền. 7 A.Thiết kế bộ truyền bánh răng. 7 B.Thiết kế bộ truyền trục vít. 16 C.Thiết kế bộ truyền xích. 22 II.thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối. 26 A.Chọn khớp nối. 26 B.Thiết kế trục. 27 C.Chọn ổ lăn. 45 PhnIII.Thiết kế kết cấu. 52 I.Kết cấu vỏ hộp. 52 II.Kết cấu một số chi tiết. 53 III.Bôi trơn, điều chỉnh, bảng dung sai. 56 PhnIV.Tài liệu tham khảo. 59 o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 1 THIT K H DN NG C KH Lời nói đầu Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển nh vũ bão. Và là cơ sở để học nhng môn nh dao cắt, công nghệ Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế. Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt,bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hớng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất cao và đợc ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Băng tải là một loại máy thờng đợc sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu nh : than đá, cát, sỏi, thóc Băng tải thờng đợc cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải. Hộp giảm tốc thờng dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít - trục vít, bánh răng - trục vít . u nhợc điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hớng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhng băng tải còn có một số hạn chế nh: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 24 0 ) , không vận chuyển đợc theo hớng đờng cong. Để làm quen với việc đó em đợc giao Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải),với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo,sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè.Em đã hoàn thành đợc đồ án đợc giao. 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 trong bộ môn thầy giáo và bộ môn Cơ sở thiết kế máy để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn !. Hà Nội , Ngày tháng năm 2011 Sinh viên o Ngc Anh o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 2 THIT K H DN NG C KH PhnI.Tính động học hệ dẫn động. I.Chọn động cơ. 1.Chọn loại động cơ. Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ, là giai đoạn dầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần đợc dẫn động.Hệ dẫn động băng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc. Loại động cơ này có u điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhợc điểm là hiệu suất và cos() thấp (so với động cơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc đợc. Ta chọn sơ đồ khai triển hệ đãn động sau: 1. Động cơ điện. . 2. Bộ truyền bánh răng. 3. Bộ truyền trục vít bánh vít 4. Băng tải. 5. Khớp nối. 2.Tính công suất động cơ. o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 3 THIT K H DN NG C KH -Ta có: .P t P ct h = (I.1). -Mà 4 = . . . . . . . . . . 0 0 0 0 k tv tv X X L L L L br k br = (I.2). Tra bảng 2.3 (trang 19 ).ta đ ợc 0,99 k = ; 0,99 k = ; 0,98 br = ; 0,93 X = 0,82 tv = (z 1 =2). Thay tất cả vào công thức 1.2 ta đợc 4 0,99.0,98.0,82.0,93.0,99 0,71. = = -Vì tải trọng là thay đổi ta có: 2 2 2 . / 0 0 1 p i t t i i p ữ ữ ữ = ( ) 2 2 2 0 1 2 . . . / 0 1 2 0 1 2 2 2 2 1 1 1 p p p t t t t t t p p p ữ ữ ữ = + + + + ( ) 2 0 5 0,7 .3 / 0 5 3 ữ = + + + + 0,899 = . -Tính tải trọng ngoài. . 2305.0,35 0.8225 1000 1000 F V P t = = = -Thay lại công thức (1.1) ta đợc 0,8225 0,899. 1,03( ) 0,71 P kw ct = = 3.Chọn n sb của động cơ. -Ta có: .u u u x ch h = (1.3) -u h là tỉ số truyền của hộp giả tốc bánh răng trục vít:u h =4560 -u x là tỉ số truyền của bộ truyền xích: u x =25 Vậy 2.45 90 min min min u u u ch h x = == . 3.60 180. max max max u u u X ch h = = = -Tốc độ quay của bánh công tác o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 4 THIT K H DN NG C KH 60000. 60000.0,35 23,89( / ) . 3,14.280 V n v ph lv D = = = mà .n u n Sb ch lv = n =90.23,89=2150 (v/ph) Sbmin n =180.23,89=4300(v/ph) Sbmax Vậy ta chọn n sb của động cơ là :n sb =1500(v/ph). *Kết luận:Vì động cơ đặt nằm ngang nên chỉ tiêu về khối lợng của động cơ không phải làchỉ tiêu đợc quan tâm đầu tiên ,mà chỉ tiêu đặt cao hơn là mô men mở máy phải lớn .Do đó ta chọn động cơ loại K.Cụ thể tra bảng (P1.1) trang 234 TKHDDCK.Ta chọn động cơ K100L2 có các thông số sau đây: +Pđc=1,5(KW). +n đc =2860(v/ph). +=79,5 + cos 0,87 = + 2,5 T k T d = +Khối lợng của động cơ m=24(kg). +tra bảng 1.4 ta đợc đờng kính của động cơ là:D=22 mm. II.Phân phối tỉ số truyền. -Ta có tỉ số truyền trong hệ dẫn động cơ khí: .n u n Sb ch lv = (1.4) Mà .u u u x ch h = Chọn sơ bộ u x =2,5 2860 47,89 2,5*23,89 u h = = -Mà .u u u tv h br = (1.5) Để chọn u br ta dựa vào hình 3.24(trang 46).Vì là cặp bánh răng thẳng ta chọn C=0,9.Dựa vào u h =47,89 gióng lên ta có đợc u br =2.Thay lại công thức (1.5) ta đợc 47,89 23,945 2 u tv = = .Ta chọn u =24 tv .Vậy u =48 h -Thay công thức(1.4) ta đợc tỉ số truyền chính xác của bộ truyền xích 2860 2,5 48*23,89 u x = = o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 5 THIT K H DN NG C KH III.Tính toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục của hệ dẫn động. 1.Tính công suất (P). 0,8225( ) 4 P P kw t = = 0,8225 4 0,893( ) 3 . 0,99.0,93 0 P P kw x l = = = 0,893 3 1,1( ) 2 . 0,99.0,82 0 P P kw tv l = = = 1,1 2 1,134( ) 1 . 0,99.0,98 P P kw ol br = = = . 2.Tính số vòng quay n. 2860( / ). 1 n n v ph dc = = 2860 1430( / ). 2 2 n dc n v ph u br = = = 2860 59,58( / ). 3 48 n dc n v ph u h = = = 59,58 3 23,84( / ) 4 2,5 n n v ph u = = = . 3.Tính mô men xoắn trên các trục (T). -Ta có công thức tổng quát liên hệ giữa mô men xoắn(T) và tốc độ quay n là: 6 9,55.10 .P T n = -Trên trục động cơ: 6 9,55.10 . 6 9,55.10 .1,5 5009( . ) 2860 P dc T N mm dc n dc = = = -Trên trục bánh răng 1: 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .1,134 1 3786,6( ) 1 2860 1 P T kw n = = = -Trên trục 2(bánh răng trục vít). 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .1,1 2 7347,2( ) 2 1430 2 P T kw n = = = o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 6 THIT K H DN NG C KH -Mô men xoắ trên trục 3. 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .0,893 143137,8( ) 3 59,58 P t T kw n lv = = = . -Mô men trên trục ra (trục 4). 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .0,8225 328793,5( ) 4 23,89 P t T kw n lv = = = IV.Lập bảng tổng kết. é?ng Co tr?c thụng S? I II III IV P 1,5 1,134 1,1 0,893 0,8225 n 2860 2860 1430 59,58 23,84 T 5009 3786,6 7347,2 143137,8 328793,5 1 2 24 2,5 Phần II.Thiết kế chi tiết. I.Thiết kế bộ truyền. A.Thiết kế bộ truyền bánh răng. 1.Chọn vật liệu. -Vì công suất trên bánh dẫn P=1,314 (KW) không quá lớn.Bộ truyền không có yêu cầu gì đặc biệt về .vậy theo quan điểm thông nhất hoá và dựa vào bảng 6.1/91 ta chọn. +Bánh nhỏ làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=241285,có b1 =850MPa, ch1 =580MPa. +Bánh răng lớn cũng làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=192240, b2 =750MPa, ch2 =450MPa. Thoả mãn điều kiện H 1 H 2 +(1015). 2.Tính các ứng suất cho phép. 2.1ứng suất tiếp xúc cho phép. Công thức xác ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ]và ứng suất tiếp xúc cho phép [ F ]. [ H ]= ( Hlim 0 /s H ).Z R .Z V .k xH .K HL o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 7 THIT K H DN NG C KH [ F ]=( Flim 0 /s F ).Y R .Y S .K XF .K FL -Trong bớc tính thiết kế ta chọn sơ bộ. Z R .Z V .k xH =1 Y R .Y S .K XF =1 Vậy các công thức trên trở thành. [ H ]= ( Hlim 0 /s H ). K HL (II.1) [ F ]=( Flim 0 /s F ). K FL (II.2) + Hlim 0 , Flim 0 là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với số chu kỳ cơ sở.Tra bảng 6.2/92 ta có đợc Hlim 0 =2.HB+70 , s H =1,1 (II.3) Flim 0 =1,8.HB , s F =1,75 (II.4) Ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 =245 Ta chọn độ rắn bánh lớn HB 2 =230 Thay lại các công thức (I.3),(I.4) ta đợc. Flim1 0 =2.HB 1 +70=2.245+70=560 (MPa) Flim2 0 =2.HB 2 +70=2.230+70=530 (MPa) Flim1 0 =1,8.HB 1 =1,8.245=441 (MPa) Flim2 0 =1,8.HB 2 =1,8.230=414 (MPa) + K HL , K FL hệ số tuổi thọ. *Ta có số chu kỳ cơ sở N H0 =30.HB 2,4 N H01 =30. HB 1 2,4 =30.245 2,4 =1,6.10 7 N H02 =30.HB 2 2,4 =30.230 2,4 =1,39.107 Số chu kỳ ứng suất tơng đơng N HE ,N FE . 3 2 N =60.C . . HE i 1 T i n t i i Tmax 3 2 2 =60.C . . . i 2 1 1 1 T t i i n t i i Tmax t i ta có c 1 =c 2 =1,n 1 =2860(v/ph),n 2 =1430(v/ph) Mà ta có: ( ) ( ) 3 3 5 3 7 60.1.1430.12000. 1 . 0,7 77,59*10 2 8 8 N HE = + = K HL2 =1. Mà 7 8 . 2,5.77,59.10 19,398.10 . 1 2 1 N N u FE FE = = = =1. 1 K HL -Thay toàn bộ lại công thức (I.3).ta có [ ] 560 509,1 . 1 1,1 MPa H = = o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 8 THIT K H DN NG C KH [ ] 530 481,82 . 2 1,1 MPa H = = Mà bánh răng là bánh trụ răng thẳng [ H ]=min[[ H1 ], [ H2 ]]=481,82(MPa). *Tơng tự ta có số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về ứng suất uốn của thép C45 là N F0 =4.10 6 . N FE chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng. 2 60. . . . 1 mF T i N C n t i i i FE Tmax = (II.5) Tra bảng vật liệu 6.4/93.ta đợc m F =6 vậy (I.5)có dạng 2 2 2 1 1 1 60. . . . . i i EF i i i i T t N C n t Tmax t ữ ữ = ữ ữ Ta có C 1 =C 2 =1,n 1 =2860(v/ph))n 2 N FE1 N FE2 Mà ta có: 5 3 6 6 7 60.1.1430.12000. 1 . 0,7 . 99,65.10 ( ) 2 8 8 N MPa FE = + = N FE2 =99.65.10 7 N FE0 =4.10 6 . K FL2 =1. N FE1 N FE2 N EF0 =4.10 6 . K FL1 =1. -Thay lại công thức (II.4).Ta có 441 .1 252( ). 1 1,75 414 .1 236,57( ) 2 1,75 MPa F MPa F = = = = 2.2.ứng suất quá tải cho phép. 2,8. 2,8.450 1260( ). 0,8. 0,8.580 464( ). 1 0,8. 0,8.450 360( ). 2 max MPa H ch max MPa F ch max MPa F ch = = = = = = = = = 3.Xác định các thông số của bộ truyền. Tính khoảng cách trục aw. -Vì là hộp giảm tốc nên thông số cơ bản là khoảng cách trục a w đợc xác định nh sau. . 1 a = .( 1). w 3 2 . . T K H k u a u H ba + (I.6).Vì hai bánh răng ăn khớp ngoài. o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 9 THIT K H DN NG C KH +ka hệ số phụ thuộc vào vật liêu của cặp bánh răng và loại răng.vì là bánh răng thẳng nên ta lấy ka=49,5 (bảng 6.5/94 TKHDDCK). +T 1 mô men xoắn trên trục bánh chủ động T 1 =3786,6[N.mm] + [ H ]=481,82[MPa] +u=2 +Tra bảng 6.6/95 ta đợc 0,3. ba = ( ) 0,5. 1 0,5.0,3.(2 1) 0,45u bd ba = + = + = +Tra bảng 6.7,sơ đồ bánh răng ứng với sơ đồ 6 k HB =1,015. Thay toàn bộ lại công thức (I.6) đợc 3786,6.1,015 a 49,5.(2 1). 46,16( ) 3 2 481,82 .2.0,3 mm w = + = Quy tròn ta lấy a =46(mm). w = a . =46.0,3=13,8(mm). ba b w w Vi khong cỏch trc nh trờn thỡ b truyn khụng m bo bn nờn ta phi chn li khong cỏch trc tng thờm 10mm . a =56(mm). w = a . =56.0,3=16,8(mm). ba b w w 4.Xác định các thông số ăn khớp. 4.1.xác định mô đun (m). Ta có m=(0,014ữ0,02). a =(0,014ữ0,02).56=0,784ữ1,12(mm). w Tra theo dãy tiêu chuẩn 6.8/97 ta chọn m=1,25 (mm). 4.2.Xác định số răng . -Bánh răng thẳng =0. Có .( ) .( 1). 2.a 2.56 1 2 1 a = 29,87 1 2. 2 m.(u+1) 1,25.(2 1) m Z Z m u Z w Z w cos + + = = = = + Ta chọn Z 1 =30(răng). Mà Z 2 =u.Z 1 =2.30=60.Ta chọn Z 2 =60 răng. Khi đó 2 1,995 0,25% 2 u u = = thoả mãn. 4.3.Xác định hệ số dịch chỉnh(x). Z 1 =30.Yêu cầu về dịch chỉnh để đảm bảo về khoảng cách trục cho trớc. +y là hệ số dịch chỉnh tâm. 1 2 a 56 y= 0,5.( ) 0,5.(30 60) 0,2( ). m 1,25 w Z Z mm + = + = +Hệ số 1000. 1000.0,2 2,22 30 60 y k y Z t = = = + Dựa vào ky,ttra ở bảng 6.10akx=0,032. Mà . 0,032.(60 30) 0,003 1000 1000 kx Zt y + = = = o Ngc Anh T ng Húa TKCK K49 10 . PhnI.Tính động học hệ dẫn động. I.Chọn động cơ. 1.Chọn loại động cơ. Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ, là giai. toán thiết kế máy. Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần đợc dẫn động .Hệ dẫn động băng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động