Đang tải... (xem toàn văn)
Lực vòng trên xích tải: F = 7500N Vận tốc xích tải: v = 1.25ms Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 9 Bước xích tải: p = 110 mm Thời gian phục vụ: L = 8 năm Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T1 = T; T2 = 0,5 T; t1= 60s ; t2 =
ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . 1 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… . …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống hang ngày chúng ta có thể bắt gặp các hệ thống truyền động ở khắp nơi và có thể nói nó đang đóng những vai trò nhất định trong cuộc sống. Xích tải là một trong các phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung. Đối với hệ truyền động xích tải thì có thể nói hộp giảm tốc là bộ phận không thể thiếu. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một trong những môn đồ án quan trọng của sinh viên ngành cơ khí. Nội dung đồ án bao gồn những vấn đề cơ bản trong tính toán, thiết kế máy và hệ dẫn động, tính toán thiết kế các chi tiết máy theo các chỉ tiêu và yêu cầu về khả năng làm việc, chọn cấp chính xác, lắp ghép, trình bày bản vẽ. Khi thực hiện đồ án thiết kế hệ thống dẫn động chúng ta cần phải nghiên cứu, tìm hiểu và tham khảo những giáo trình như: Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động trong cơ khí, Vẽ kĩ thuật, Dung sai lắp ghép…. Cũng như việc sử dụng thành thạo các phần mềm hỗ trợ tính toán thiết kế như: Autocad, Autocad Mechanical, AutoDesk Inventor…. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Công nghệ Cơ khí và đặc biệt là thầy giáo Th.s Nguyễn Hồng Lĩnh đã hướng dẫn và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án này. Với những kiến thức còn hạn hẹp nên việc sai sót là điều không thể tránh khỏi, em mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô và bạn bè. Hà Nội, 6 – 2015. Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Nguyễn Thế Ngọc 3 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………….3 PHẦN 1: NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN……………………………………… I. Thông tin sinh viên…………………………………………………6 II. Thông tin đề tài……………………………………………………6 PHẦN 2 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 7 I. Chọn động cơ 7 II. Phân phối tỉ số truyền 9 PHẦN 3 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG… 11 I. Chọn dạng đai…………………………………………………… 11 II. Tính toán bộ truyền đai thang…………………………………… 11 PHẦN 4 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 16 I. Chọn vật liệu 16 II. Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép 16 III. Tính toán bộ truyền cấp nhanh……………………………………20 IV. Tính toán bộ truyền cấp chậm…………………………………….28 V. Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho bánh răng……………………… 36 VI. Thông số của bộ truyền bánh răng……………………………… 37 PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 38 I. Tính toán, thiết kế trục . 38 II. Tính toán và chọn then 66 PHẦN 6 : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ VÀ KHỚP NỐI…………………… 71 I. Chọn ổ lăn………………………………………………………… 71 II. Khớp nối trục………………………………………………………79 PHẦN 7 : BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC, THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN………………… ……………………………… 80 4 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI I.Bôi trơn hộp giảm tốc……………………………………………… 80 II. Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết liên quan………………………… 80 PHẦN 8 : CHẾ ĐỘ LẮP GHÉP TRONG HỘ GIẢM TỐC ………… 90 I. Lắp ghép ổ lăn………………………………………………………90 II. Lắp ghép bánh răng lên trục……………………………………… 89 III. Lắp ghép nắp ổ và thân hộp……………………………………….91 IV. Lắp ghép then…………….……………………………………….91 5 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI PHẦN 1: NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN. I THÔNG TIN SINH VIÊN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THẾ NGỌC Lớp : Đ7 - CƠ ĐIỆN TỬ II THÔNG TIN ĐỀ TÀI Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Mô tả hệ thống. Động cơ điện Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Nối trục đàn hồi Xích tải Số liệu thiết kế Lực vòng trên xích tải: F = 7500N 6 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Vận tốc xích tải: v = 1.25m/s Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 9 Bước xích tải: p = 110 mm Thời gian phục vụ: L = 8 năm Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T1 = T; T2 = 0,5 T; t1= 60s ; t2 = PHẦN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. I.CHỌN ĐỘNG CƠ 1.Xác định tải trọng tương đương Công suất ứng với tải lớn nhất: Fv 7500 1, 25 Pmax = = = 9.375 (kW) 1000 1000 Công suất tương đương: đ = + + 60 + = 9,375 0,5 60 + 12 12 = 8,77 kW Với: T1=T , T2=0,5T. 2.Xác định công suất cần thiết. Hiệu suất bộ truyền theo bảng 2.3[1] Chọn: - Hiệu suất của cặp bánh răng trụ (được che kín): br1 =0,97 = br2 - Hiệu suất của bộ truyền đai (để hở): đ =0,96 - Hiệu suất của cặp ổ lăn: ol = 0,994 7 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI - Hiệu suất của khớp nối trục: kn = 1 - Hiệu suất của toàn bộ hệ thống : = br đ ol kn = 0,88 = 88% Công suất cần thiết: Pct Ptđ 8.77 9.97 kW 0.88 Số vòng quay của xích tải khi làm việc: nlv 60000 v 60000 1.25 76(v / p h ) 2.17[1] pz 110 Chọn tỉ số truyền sơ bộ hệ thống utsb = uhgt.uđ = 40 2.15[1] Với: - uhgt = 10 là tỉ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp. - uđ = 4 là tỉ số truyền đai thang. Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ nsb = utsb.nlv = 40.76 = 3040 (vòng/phút) 2.18[1] Động cơ được chọn cần thỏa điều kiện: P Pct 9.97 dc 2.19[1] n n 3040 sb dc Tra bảng P.1.1 tài liệu [1] ta chọn động cơ có số hiệu K160M2 có thông số trong bảng sau: Khối Công Vận tốc Ik Tk Kiểu động suất cos lượng % quay Idn cơ K160M2 Pđc 11 nđc 2935 0,87 6,3 Tdn 2,1 (Kg) 0,9 110 8 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI II PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Tỷ số truyền chung: ndc 2935 38,62 3.23[1] nlv 76 ut Mà ut = ud.uh 3.24[1] Với ud là tỉ số truyền của đai thang; uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc Chọn ud u h 38.62 9.66 Ta có uh = u1.u2 ( u1,u2 là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm) Dựa vào bảng 3.1 trang 43-sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, ta chọn: uh = 10 u1= 3.83 ; u2= 2.61 Công suất trên các trục: P3 Plc 9.375 9.43(kW) ηol ηkn 0.9941 (Trong đó Plv là công suất trên trục làm việc tính theo công thức 2.11[1] Plv Fv 7500 1.25 9.375kW ) 1000 1000 P2 P3 9.43 9.78(kW) ηol ηbr 0.9940.97 P1 P2 9.78 10.14(kW) ηol ηbr 0.9940.97 Số vòng quay trên các trục: n1 ndc 2935 734( v / ph ) ud n2 n1 734 192( v / ph ) u1 3.83 9 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI n3 n2 192 74( v / ph ) u2 2.61 Mômen xoắn trên các trục: Tdc 9.55 10 Pdc 9.55 10 11 35792( Nmm ) ndc 2935 Tct 9.55 10 Plv 9.55 10 9.375 1178043( Nmm ) nlv 76 T1 9.55 10 P1 10.14 9.55 10 131931( Nmm ) n1 734 T2 9.55 10 P2 9.78 9.55 10 486453( Nmm ) n2 192 T3 9.55 10 P3 9.55 10 9.43 1216980( Nmm ) n3 74 Ta có bảng thông số Trục Động cơ I II III Công tác Công suất P (kW) 11 10.14 9.78 9.43 9.375 Tỉ số truyền u 4 3.83 2.61 1 Số vòng quay n (v/p) 2935 734 192 76 74 Momen xoắn T (Nmm) 35792 131931 486453 1216980 1178043 10 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI 412 60 150 35 3.5 28.58 85.6 71.4 Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ. - Tính chọn hệ số X, Y, (hệ số tải trọng hướng tâm, hệ số tải trọng dọc trục) + Chọn V=1 ứng vòng trong quay. + Do đây là bánh răng thẳng không sinh lực dọc trục nên Fa = 0 + Ổ chịu chịu lực hướng tâm nên X = 1,Y = 0. - Tải trọng quy ước trên ổ I và ổ L. Theo (11.3)[1] + Tại B: QI (X I VFrI YI FaI ) kt kd + Tại D: QL (X L VFrL YL FaL )kt kd Với: kt = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ. kđ = 1.1 : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Q (1 1557.40 0) 1 1557.40 N I QL (1 1 10522.26 0) 1 10522.26 N Từ kết quả trên ta thấy rằng ổ L chịu tải trọng lớn hơn nên ta tính toán theo ổ L. - Tải trọng động tương đương theo (11.12) [1], ta có QL QEO Q L Q L i i H i 3 T L T L QE QL T1 Lh T1 Lh QE 10522.26 3 Q L Q L QL Lh QL Lh 60 12 (0.5)3 10029.18 N 72 72 Trong đó với ổ bi đỡ một dãy m = 3. - Tính toán khả năng tải động của ổ - Thời gian làm việc L 60 Lh n 106 60 38400 76 106 175.10 triệu vòng - Theo (11.1) Cd QH L 10029.18 175.1 55.72kN C 85.6kN Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ. - Theo bảng 11.6, với bi đỡ một dãy X0 = 0.6 Y0 = 0.5 78 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI - Theo 11.9 và 11.20 [1] Qt X FrL Y0 Fa 0.6 10522.26 6313.36 N FL Qt FrL 10522.26 N C0 71400 N Vậy là khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo. II TÍNH TOÁN CHỌN KHỚP NỐI - Công suất truyền: P3 = 9.43 kW - Số vòng quay: n = 76 vg/ph - Đường kính ra của hộp giảm tốc: d = 60 mm - Chọn hệ số tải động: k=1.8 ( theo bảng 16.1[2]) - Mômen xoắn tính toán truyền qua trục nối: theo (16.1) [1]. Tt = k.T3 = 1.8 1216980 = 2190.56 Nm. Ta chọn nối trục vòng đàn hồi cấu tạo đơn giản, dể chế tạo và giá rẻ: Ta có + bảng kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi, mm (Theo bảng 16-10a[2]) Tt Nm d D dm L l d1 D0 Z nmax B B1 l1 D3 l2 2190.56 65 260 120 175 140 110 200 8 2300 8 70 48 48 48 + bảng kích thước cơ bản của vòng đàn hồi, mm (Theo bảng 16-10b[2]) Tt dc d1 D2 l l1 l2 l3 h M16 32 95 52 24 44 2 Nm 2190.56 24 Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt. - Điều kiện về sức bền dập của vòng đàn hồi cao su 79 ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI k T3 d Z D0 d c l3 d - Điều kiện kiểm nghiệm về sức bền uốn của chốt u k T3 l0 u 0.1 Z dc3 DO l2 24 52 64 mm 2 - d = (2 4) MPa : là ứng suất dập cho phép của vòng cao su. Trong đó: - l0 l1 - u = (60 80) MPa : là ứng suất cho phép của chốt. 1.8 1216980 2.59 d 200 24 44 1.8 1216980 64 63.38 u Và u 0.1 243 200 Vậy: d Như vậy các điều kiện bền của khớp nối đều được đảm bảo. PHẦN BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC, THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN I BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mọn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các tiết máy bị han gỉ, ta cần bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc. Phương pháp bôi trơn: các bánh răng có vận tốc nhỏ ( [...]... 447.34 Lực tác dụng lên nhánh căng F1 (N) 495.97 Lực tác dụng lên nhánh căng F2 (N) 48.63 PHẦN 4 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG I CHỌN VẬT LIỆU Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ, hai cấp, chịu công suất tương đối lớn ( dc Pdm 11kW ), nên cần chọn vật liệu nhóm II. Bánh răng được tôi thể tích, tôi bề mặt, thấm cacbon, thấm nitơ. Do độ rắn cao nên phải cắt răng trước khi nhiệt luyện, ... ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI III TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH (BÁNH RĂNG TRỤ - BÁNH RĂNG NGHIÊNG) 1 Xác định khoảng cách trục aw Theo bảng 6.5[1] ta chọn Ka = 43 Theo bảng 6.6[1] do vị trí bánh răng với các ổ trong hộp giảm tốc là không đối xứng nên ta chọn ψba = 0,3 Với ψba : - hệ số chiều rộng vành răng. ψbd 0.5ψba (u1) ... Để giảm hao tổn công suất vì ma sát giữa các chiết chuyển động, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc. Do vận tốc vòng < 12 / nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm trong dầu Bảng 18-11[2] chọn độ nhớt của dầu ở 50℃(100℃) để bôi trơn bánh răng Vận tốc vòng (m/s) 1 – 2.5 Vật liều bánh răng Thép b (MPa) 470-1000 Độ nhớt của dầu 500C(1000C) 186(11)/16(2) ... Với - Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp: H =0.002 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước bánh răng 1 và 2: g0 = 73 - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ dw1=2aw1/um+1=2 150/3.833+1=62.05 - Vận tốc bánh răng: v dw1n1 60000 62.05 734 60000 2.38 m/s - Vận tốc bánh răng v=2.38 m/s ... xích tải thì có thể nói hộp giảm tốc là bộ phận không thể thiếu. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một trong những môn đồ án quan trọng của sinh viên ngành cơ khí. Nội dung đồ án bao gồn những vấn đề cơ bản ... TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH (BÁNH RĂNG TRỤ - BÁNH RĂNG NGHIÊNG) Xác định khoảng cách trục aw Theo bảng 6.5[1] ta chọn Ka = 43 Theo bảng 6.6[1] do vị trí bánh răng với các ổ trong hộp giảm tốc là không đối xứng ... ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI I.Bôi trơn hộp giảm tốc …………………………………………… 80 II. Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết liên quan………………………… 80 PHẦN 8 : CHẾ ĐỘ LẮP GHÉP TRONG HỘ GIẢM TỐC ………… 90 I. Lắp ghép ổ lăn………………………………………………………90