Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha Dựa vào công suất cần thiết Nct và số vòng quay sơ bộ của động cơ n¬sb kết hợp với các yêu cầu về momen mở máy và phương pháp đặt động cơ chọn qui cách động cơ

Trang 1

Phần I :Chọn động cơ và Phân phối tỉ số truyền

A : Chọn động cơ

Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

Dựa vào công suất cần thiết Nct và số vòng quay sơ bộ của động cơ nsb kếthợp với các yêu cầu về momen mở máy và phương pháp đặt động cơ chọn quicách động cơ

Động cơ được chọn phải có công suất Nđc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãnđiều kiện:

ct dc

n n

N N

đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện

dn k

=3,2F: Lực kéo trong băng tải

V: Vận tốc dài của băng tải

Do tải trọng sử dụng là taỉ trọng động, va đập vừa nên phải kể đến hệ số tải trọng động β

Công suất cần thiết là Pct=Ptgη.β η: Hiệu suất bộ truyền

β: Hệ số tải trọng Ptg : Công suất trên tang

ti

1 (

8

3 7 , 0 8

83 , 0 2 , 3

.

4 , 0 1000 60

1000

Căn cứ vào tính toán Pct=3,24 Kw nsb=1111,2 v/ph

Chọn động cơ 4A100L4Y3 Công suất 4Kw

Trang 2

Vận tốc quay 1420 v/ph có 4,1

1 0,2 〉 =

=

T

Tmm Tdm

Ungoài: Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài

Uhộp : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

Ucôn : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn

Utrụ : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ

Chọn Ucôn=3 Utrụ=5 Ungoài= 4 , 09

5 3

34 ,

61 =

C : Tính tốc độ quay, mômen, công suất trên các trục

09 , 4

, 347

65 , 3 10 55 , 9

, 115

43 , 3 10 55 , 9 10

, 23

26 , 3 10 55 , 9 10

Trang 4

Mômen trên trục động cơ T1= Nmm

n

P

4 , 26901 1420

4 10 55 , 9 10

55 ,

1 1

Chiều dài đai được cộng thêm từ 100 ÷ 400 mm tuỳ theo cách nối đai

Số vòng chạy của đai i = v/ l = 13,38/4,478 = 2,99 1/s

Kiểm nghiệm về góc ôm trên bánh đai nhỏ

Góc ôm α1=180 – 57.(d2-d1)/a=180-57.(729-180)/1500=159,138°

α1>αmin=150° ⇒ Góc ôm α1 thoả mãn yêu cầu

Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

Trang 5

=298,95.1,25/(1,96695.4,5)=42,2 Chọn theo tiêu chuẩn b=50 mm

Lực căng ban đầu F0=b.δ.σ0=50.4,5.1,8=405 N

Lực tác dụng lên trục Fr= 2F0sin(α1/2)

= 2.405.sin(159/2)

=768,37 N

B : Thiết kế bộ truyền trong bộ giảm tốc

( Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng và bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)

1 : Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế chọnvật liệu 2 cấp bành răng như sau:

Bánh răng nhỏ thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285

NHE=60.c.∑(Ti/Tmax)3niti

NHE2=60c(n1/u1).∑ti∑(Ti/Tmax)3(ti/∑ti) Thay số ta có :

Trang 6

Theo 6.7 NFE=60c∑(Ti/Tmax)6.ni.Ti

Các ứng suất tới hạn chính bằng các ứng suất tới hạn của bánh răng trụ

tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

a> xác định chiều dài côn ngoài

2 1

2

).

1 ( 1

H be be

H

u K K

K T u

σ

β

− +

2 2

8 , 481 3 25 , 1 ).

25 , 1 1 (

25 , 1 100396

1 3

8 , 481 3 25 , 1 ).

25 , 1 1 (

25 , 1 100396

1 3

180 2

2 + =113,84Tra bảng 6.22 ta có Z1P=20

với Hb<350,zc=1,6.z1P=1,6.20=32

Trang 7

đường kính trung bình và mô đun trung bình

dm1=(1-0,5Kbe )de1 =99,61

mtm=dm1/Z1= 99,61/32= 3,11

mô dun vòng ngoài: mte= mtm/(1-0,5Kbe) = 3,11/0,875= 3,55

lấy theo tiêu chuẩn mte=3

σH= ZM.ZH.Zε

m m

H

u d b

u K T

2

2 1

85 , 0

1

99 + = 6,97

b = Kbe.Re = 0,25.180,25 =45,06

KHv= 1+

β α

ν

H H

m H

K K T

d b

2

.

1

1 = 1+ 62,.97100396.45,06.1.99,35,61.1 =1,12KH= KHαKHβKHv =1.1,35.1,12= 1,512

Trang 8

σH= ZM.ZH.Zε.

m m

H

u d b

u K T

2

2 1

85 , 0

1

.

3 61 , 99 06 , 45 85 , 0

1 3 512 , 1 100396

= 18,69

KFv =1+

β α

ν

F F

m F

K K T

d b

2

.

1

1 = 1+ 182.,10039669.45,06.1.,9935,.611 =1,31

σF1max<[σF1max]=464 MPa

σF2max=σF2 K qt =73,42 1 , 4 =86,87 MPa <[σF2max]=464 MPa

3 : Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Trang 9

a) Tính khoảng cách trục sơ bộ

aw1=Ka(u+1)3 [ ]12

.

ba H

H

u

K T

Ψ σ

13 , 1 8 , 283155

4

9848 , 0 242 2 ) 1 (

cos

2 1

= +

u

m

a w β

Lấy Z1=20Z2=u.Z1=5.20=100

Tỷ số truyền thực ut=Z2/Z1=100/20=5

242 2

) 100 20 ( 4 2

) (

⇒ β=7°23°

c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

σH=ZM.ZH.Zε 2

1

.

) 1 (

2

w

H

d u b

u K

49 , 6 cos

εα={1,88-3,2(1/Z1+1/Z2)}.cosβ

={1,88-3,2(1/20+ 1/100)}.0,9917=1,674 εα=1,674

Zε= 1 / εα = 1 / 1 , 674 = 0 , 773

Trang 11

Số răng tương đương

σF1max<[σF1max]=464 MPa

σF2max=σF2 K qt =74,49 1 , 4 =88,13 MPa <[σF2max]=360 MPa

3 : Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn

Trang 12

Fa1= Ft1tgα.sinδ1=2012,95.tg20°sin71°34°=694,06N

lực tác dụng côn lên trục từ bộ truyền đai

chiều dài mayơ bánh đai

lm12:chiều dài moyơ bánh đai =39mm

bo:chiều rộng ổ lăn d=30bo=19

k3:khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay tới lắp ổ k3= 10÷20 chọn k3=15

hn: chiều cao lắp ổ và đầu bu lông hn=15÷20 chọn hn=16

lc12=-(0,5(39+19)+15+16)=-60

l12=-(-60)=60mm

Trang 13

Biểu đồ mômen được vẽ trên bản A4

phương trình cân bằng trên mặt phẳng yoz

FAy+FBy=Fr1=231,67 N

Phương trình cân bằng mômen

FBy.l11-Fr1.l13=0 ⇒ FBy=Fr1.l13/l11 = 231,67.131,13/91=375,05N

FAy=231,67-375,05 = -143,38 N

FAy:có chiều ngược chiều hình vẽ

phương trình mô men

Biểu đồ mômen được vẽ trên bản A4

Biểu đồ mômen xoắn cũng được vẽ trên bản A4

Tính tổng mômen uốn Mj và mômen tương đươngMtđj

Trang 14

2 , 135165

=27,2mm<dsơbộ

Do vậy chọn các đường kính tại các tiết diện như sau

Đường kính trục lắp bánh đai dbđ=dsb-(2÷5) =(25÷28) mm

Lấy theo tiêu chuẩn dbđ=26 mm

Đường kính trục lắp bánh răng côn dbrc= dsb-(2÷5) =(25÷28) mm

Lấy theo tiêu chuẩn dbrc=26 mm

Đường kính trục giữa hai ổ d = dsb+(5÷10) = (35÷40) mm

[S] Hệ số an toàn cho phép Thông thường [S] =1,5 2,5

Sσj Sτj Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho từng loại ứng suất

Sσj =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

σa τa Biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục

σm τm ứng suất uốn , ứng suất xoắn trung bình

Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theochu kỳ đối xứng do đó

σmj = 0 σaj = σamaxj = Mj /wj

Khi trục 1 quay ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó

τmj = τaj=τmax/2 =τj/2woj

ψσ ψτ Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Với thép Cacbon ta tra bảng có ψσ = 0,1 ψτ =0,05

trên trục có hai tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện lắp ổt lăn Trụ bị yếu tại hai tiết diện này do có góc lượn và lắp ghép có độ dôi

Trang 15

kiểm nghiệm trên tiết diện A là tiết diện lắp ổ lăn Trục bị yếu do có góc lượn

và lắp có độ dôi

w =πd3/32 =π.303/32 =2560,7 mm3

w0 = πd3/16= 5301,4 mm3

σaA = σamaxA = MA /w =62238/2650,7=23,48 MPa

τmA = τaA=τmax/2 =τA/2woA= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa

xét ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi

chọn kiểu lắp ghép H7/k6 tra theo bảng 10.11

Kσ/εσ = 2,06 Kτ/ετ =1,64

Do để tránh sự tập trung ứng suất nên trên trục thường làm các góc lượn tại chỗ

có chuyển tiếp kích thước nên ta phải kể đến ảnh hưởng của góc lượn

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

=

47 , 9 05 , 0 47 9 64 , 1

7 , 151

= +

τmB = τaB=τmax/2 =τB/2woB= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa

Kσ/εσ = 2,06 Kτ/ετ =1,64

Trang 16

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

47 , 9 05 , 0 47 9 64 , 1

7 ,

Trang 17

2 Tính sơ bộ trục

đường kính trục sơ bộ được xác định bằng mômen xoắn theo công thức:

d ≥ 3 [ ]

2

0

8 , 283155

= 38,4chọn đường kính trục sơ bộ là 40mm

xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực , chiều dài trục cũng nhưkhoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động chièu dài mayơ của các chi tiết quay ,chiều rộng ổ ,khe hở cần thiết và các yếu tố khác

chiều dài moyơ bánh răng côn l=(1,21,4)d

chọn l=1,4d l=1,4.40=56mm

chiều dài moyơ bánh răng trụ l=(1,21,5)d

lấy l=1,4d l=1,4.40=56mm Nhưng bánh răng có chiều rộng là b = 72,6 nên talấy chiều dài mayơ là l=72,6 mm

l22=0,5(lm22+bo)+k1+k2

lm22:chiều dai moyơ bánh răng trụ =72,6

bo chiều rông ổ dsơbộ=40bo=23mm

k1 :khoảng cách từ mặt cạnh CT quay tới thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay bằng k1=10

k2: khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp

lấy k2=10

l22=0,5(72,6+23)+10+10=67,8mm

l23=l22+0,5(lm22+b13cosδ2)+k1*

b13 chiều rộng vành răng côn b13=kbeRbe=45,06

δ2 :góc chia côn trên bánh răng côn b13= Kbe.Re=45,06 mm

Trang 18

Tại các bánh răng có lực dọc trục gây ra mômen uốn tập trung trong mp yozBánh răng 2 M2= Fa2.d2/2=0,5.Fa2.mtm.Z2 = 0,5.231,7.2,625.114= 34668,1NmmBánh răng 3 M3= Fa3.d3/2= 0,5.909,7.80,67=36392,7 Nmm

Phương trình cân bằng mômen

Phương trình mômen uốn trong mặt phẳng yoz

Trang 19

d = 3 [ ]

1 ,

chọn theo tiêu chuẩn lấy dbrt=44m

đường kính trục lắp bánh răng côn dbrt=dổ+(2÷5)mm

dbrt=40+(25÷)=(42÷45)mm

chọn theo tiêu chuẩn lấy theo dbrc=44mm

đường kính trục giữa hai bánh răng d=dbrc+(5÷10)mm

Sσj =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

Trang 20

Trên trục có hai tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện lắp bánh răng côn và tiết diện lắp bánh răng trụ.Trụ bị yếu tại hai tiết diện này do có rẵnh then và lắp ghép có độ dôi

kiểm nghiệm trên tiết diện A là tiết diện lắp bánh răng côn Trục bị yếu do có rãnh then và lắp có độ dôi

dựa vào bảnh 9.1 ta có các kích thước của then như sau

b=12 , h=11, t1=5,5 , t2=4,4

W=

d

t d t b

d

2

) (

32

2 1 1

44 2

) 5 , 5 44 (

5 , 5 12 32

d

2

) (

16

2 1 1

44 2

) 5 , 5 44 (

5 , 5 12 16

σa=σmax=M/W=380124,6/9474,6=40,1 MPa

τm=τa=0,5τmax=T/2W0 =7,9MPa

xét ảnh hưởng của rãnh then

với đường kính trục là 44 tra bảng 10.10 ta có được

εσ=0,83 ετ=0,77

Trị số Kσ , Kτ với trục có rãnh then tra bảnh 10.12

Rãnh then được phay bằng dao phay ngón Kσ=1,76 Kτ=1,54

Kσ/ εσ=1,76/0,83=2,12 , Kτ/ ετ = 1,54/0,77=2

Kσ/ εσ=2,06 Kτ/ ετ =1,64

ảnh hưởng của rãnh then lớn hơn ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi

Sσ =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ

ε

β

τ

τ τ

+ =2,46

S >[S]=1,52,5 tiết diện trục tại đó đạt yêu cầu

Kiểm nghiệm tại tiết diện B là tiết diện lắp bánh răng trụ bị yếu do có rãnh then

và lắp có độ dôi

dựa vào bảnh 9.1 ta có các kích thước của then như sau

b=12 , h=11, t1=5,5 , t2=4,4

Trang 21

W=

d

t d t b

d

2

) (

32

2 1 1

44 2

) 5 , 5 44 (

5 , 5 12 32

d

2

) (

16

2 1 1

44 2

) 5 , 5 44 (

5 , 5 12 16

σa=σmax=M/W=461335/9474,6=48,7 MPa

εσ=0,83 ετ=0,77

Kσ/ εσ=1,76/0,83=2,12 , Kτ/ ετ = 1,54/0,77=2

Kσ/ εσ=2,06 Kτ/ ετ =1,64

Sσ =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ

ε

β

τ

τ τ

+ =2,05

Vậy điều kiện bền của trục 2 được thoả mãn

Trang 22

Lực dọc trục lên bánh răng 4 Fa4=Fa3=909,7N

Lực hướng hãm trên bánh răng 4 Fr4=Fr3=2597,5N

Lực vòng trên bánh răng 4 Ft4=Ft3=7820,1N

Lực tác dụng lên trục của khớp nối Fk

Ta dùng nối trục đàn hồi có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, dễ thay thế ,làm việc tin cậy.lực tác dụng lên trục của khớp nối

Fk=(0,1÷0,3)Ftchọn Fk=0,2Ft :Ft(lực nâng cần truyền)

Mômen xoắn cần truyền T=1345419,2Nmm=1345,5Nm

Tra bảng 16.10 ta chọn được đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt

2 , 1345419

= 64,56 mmd>=64,56mm chọn đường kính trục d=70

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực, chiều dài trục cũng nhưkhoảng cách giữa các gối đỡ và các chi tiết quay phụ thuộc vào sơ đồ động chiều dài moyơ của các chi tiết quay

Chiều dài moyơ bánh răng trụ lm=(1,2÷1,5)d

Trang 23

B3:chiều rộng của ổ lăn trên trục 3 (dsơ bộ=70B3=35)

b3 :chiều rộng bánh răng 3.Theo phần thiết kế bánh răng trụb3=72,6

k1:khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp chọn

Phương trình mômen uốn trong mặt phẳng yoz

My= Fy0.z – M4 –Fr4(z-l31+l33) + Fy1.(z-l31)

= 2023,3.z –183395,5 – 2595,7.(z-111,5) + 574,2.(z-185)

Trang 24

8 , 1292006

=59mmXác định các nđường kính trục sơ bộ

Trang 25

Sσj =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

Trên trục có hai tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện lắp bánh răng trụ và tiết diện

ở ổ lăn

Trục bị yếu ở 2 tiết diện này là do có rãnh then là do lắp ghép có độ dôi

Kiểm nghiệm trên tiết diện trục có lắp bánh răng trục

Trục bị yếu là do có rãnh then và lắp có độ dôi

Tra bảng 9.1 ta có các kích thước của then như sau

B=20 h=18 t1=11 t2=7,4

W=

d

t d t b

d

2

) (

32

2 1 1

74 2

) 11 74 (

11 20 32

d

2

) (

16

2 1 1

74 2

) 11 74 (

11 20 16

σa=σmax=M/W=558271,4/33882,9=16,5 MPa

εσ=0,65 ετ=0,72

Kσ/ εσ=1,76/0,65=2,7 , Kτ/ ετ = 1,54/0,72=2,14

Kσ/ εσ=2,03 Kτ/ ετ =2,52

Trang 26

Sσ =

mj aj

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ

ε

β

τ

τ τ

+ =3,9

Kiểm nghiệm tại tiết diện trục có lắp ổ lăn

Trục bị yếu do lắp có độ dôi và có góc lượn

w =πd3/32 =π.703/32 =33673,9 mm3

w0 = πd3/16= 67347,9 mm3

σa = σamax = M /w =331304,2/33673,9=9,8 MPa

τmA = τaA=τmax/2 =τA/2woA= 1345419,2/(2.67347,9) = 10 MPa

Kσ/εσ = 2,52 Kτ/ετ =2,03

K

σ ψ σ

ε

β

σ

σ σ

K

τ ψ τ ε β

τ

τ τ

216

=

10 05 , 0 10 03 , 2

7 , 151

= +

Trang 27

+ = 5,4 > [S]

Vậy tiết diện trục tại đây đạt yêu cầu

4: Kiểm nghiệm then trên các trục

Trong quá trình làm việc mối ghép then có thể bị hỏng do dập bề mặt làm việc ,ngoài ra then có thể bị hỏng do cắt

Do vậy để kiểm nghiệm then người ta kiểm nghiệm theo ứng suất dập và ứng suất cắt

σd= . .(2. )

1

t h

T: mômen xoắn trên trục

lt,b,h,t:kích thước của then

[σd ]:ứng suất dập cho phép

[τc ]:ứng suất cắt cho phép

1, kiểm nghiệm trên trục 1

Trên trục 1 có 2 tiết diện có sử dụng then đó là tiết diện lắp bánh đai và tiết diện lắp bánh răng côn nhỏ

Xét đoạn trục lắp bánh đai có d=26mm

T=100396Nmm

kích thước của then b=8,h=7,t1=4

chiều dài moyơ bánh đai lm=39mm

chiều rộng bánh đai tính toàn ở phần truyền động đaiđã lấy B=50mmlấy chiều dài mayơ của bánh đai là lm=40mm

chiều dài then lt=(0,8÷0,9)lm=(0,8÷0,9)40=(32÷36)mm

chọn lt=36

chọn ứng suất dập cho phép tra bảng 9.5 ta có do va đập vừa nên chọn

[δd]=75MPa

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	857,5 KB