Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải (Kèm Bản Vẽ Autocad)

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lạicác kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủyếu về khả năng làm việc , thiết kế kế

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối vớimột kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kếtcấu máy

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lạicác kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủyếu về khả năng làm việc , thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy ,chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cungcấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các sốliệu tra cứu khác Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo cácgiáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai

và lắp ghép, Nguyên lý máy từng bước giúp sinh viên làm quen với côngviệc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình

Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động thùng trộn gồm có hộp giảm tốcbánh răng trụ hai cấp đồng trục và bộ truyền xích Hệ được dẫn động bằngđộng cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyềnđộng đến thùng trộn

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Khôi Nguyên MSSV: G0901762Ngành đào tạo: Ô tô – Máy Động Lực

Giáo viên hướng dẫn: Dương Đăng Danh Ký tên:

Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:

Phương án số 15

Hệ thống dẫn động băng tải gồm:

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đang hồi; 3- Hộp giảmtốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Băng tải.

Số liệu thiết kế:

Lực vòng trên băng tải F = 9000 (N)

Vận tốc băng tải 0,8 v(m/s)

Đường kính tang dẫn 500 D(mm)

Thời gian phục vụ 9 L(năm)

Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 calàm việc 8 giờ)

Nội dung thuyết minh:

1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyềnđộng

2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a. Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít )

c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d. Tính toán thiết kế trục và then

e. Chọn ổ lăn và nối trục

f. Chọn thân máy, bulông và các chi tiết phụ khác.

3. Chọn dung sai lắp ghép

4. Tài liệu tham khảo

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẨN ĐỘNG BĂNG TẢI

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỸ SỐ TRUYỀN

I – Chọn động cơ:

1 – Xác định hiệu suất hệ thống

= 0,99 : Hiệu suất truyền của nối trục đàn hồi

= 0,90 : Hiệu suất của bộ truyền xích ống con lăn

= 0,98 : Hiệu suất của bộ truyền bánh rang

= 0,99 : Hiệu suất truyền của ổ lăn ( có 3 cặp ổ lăn )

Ta có : = 0,99 0,90 0,83

2 – Tính công suất đẵng trị ( công suất tính toán)

• Công suất tính toán

=

= = 6,22

• Công suất cần thiết trên trục động cơ

= 7,49 ( kw)

• Xách định số vòng quay sơ bộ cũa động cơ

• Số vòng quay cũa trục công tác

30,56 ( v/p)

• Tỹ số truyền

Trong đó:

uh = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc

ux = 3 là tỉ số truyền của bộ truyền xích ống con lăn

• Số vòng quay sơ bộ của động cơ

nsb = nlv nch = 30,56 24 = 733,44 (v/p)

3 – Chọn động cơ điện

• Động cơ điện được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng

bộ thoả mãn điều kiện:

+ Pdc ≥ Pct

+ nđb ≈ nsb

• Dựa vào bảng P1.3 trang 236 sách “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập Một” của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ “ 4A160M8Y3 ” có công suất là 11 KW và số vòng quay của trục chính là 730 ( Vòng/Phút )

III – Tính toán thiết kế các chi tiết máy

1. – Tính công suất trên các trục

(kw)

(kw)

(kw)

2. – Tính toán số vòng quay trên các trục

Ta chọn , , từ bảng 3.1 sách “ Tính toán thiết kế hệ thống dẩn động cơ khí tập một” của “ Trịnh Chất và Lê Văn Uyển”

3. – Tính toán các moment xoắn trên các trục

Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục 4Công suất

844245,0

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

I – Thông số kỹ thuât để thiết kế bộ truyền xích

• Công suất bộ truyền : P = 8,08 (kw)

 Chọn = 92 < răng

2. - Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích theo công thức (5.22):

K = = 1.1.1.1.1.1,25 = 1,25 : Hệ số ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền ( bố trí nằm ngang)

: Hệ số xét đế ảnh hưởng của khoảng cách trục ( chọn a = 40

Hệ số xét đến ảnh hưỡng của khả năng điều chỉnh lực căng xích ( điều chỉnh được lực căng xích)

1: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn ( bôi trơn định kỳ)

Hệ số tải trọng động, tải có va đập nhẹ

Hệ số xét đến chế độ làm việc ( làm việc 2 ca)

3. – Tính toán công suất

5. - Kiểm tra lại số bước xích:

Với: = 29 (MPa), tra bảng 5.3 trang 181

 = 32,95

 Bước xích đã chon = 38,1 (mm) thoả điều kiện

Theo bảng 5.6 với bước xích là = 38,1 (mm), chọn

Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức 5.28

• Tải trọng phá huỷ Q tra bảng 5.2 trang 78 sách “ TÍNH TOÁN HỆ DẨN ĐỘNG CƠ KHÍ TẬP 1” của “ Trịnh Chất và Lê Văn Uyển” với

= 38,1 (mm) => Q = 127 (kN) = 127000 ( N)

• Lực trên nhánh căng:

• Lực căng do lực ly tâm gây nên xác định theo công thức 5.16

Với = 5,5 (kg/m): khối lượng của 1m xích

• Lực căng do lực ly tâm gây nên xác dịnh theo công thức 5.17

9. – Tính lực tác dụng lên trục theo công thức 5.19

Trong đó = 1,15 là hệ số trọng lượng xích ( bộ truyền đặt nằm ngang)

10. – Đường kính đĩa xích

• Bánh xịch bị dẫn:

PHẦN 3: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

Đây là bộ truyền bôi trơn tốt ( bộ truyền kín) ta tính toán theo độ bền mỏi tiếpxúc để tránh hiện tượng tróc rổ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn

I – Vật liệu và nhiệt luyện bánh rang

Ta chọn loại vật liệu hai cấp bánh rang như nhau là thép C45 thường hóa:

Ta chọn như sau

+ Độ rắn bánh nhỏ là 250 HB, , thép 45 tôi cải thiện, σbI = 850 Mpa

+ Độ rắn bánh lớn là 240 HB, , thép 45 tôi cải thiện, σbII = 750MPa

II - Ứng suất cho phép

1. - Ứng suất tiếp xúc cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể tính sơ bộ theo công thức(6.33)[] =

Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với chu kì cơ sở được cho trong

• : số chu kì làm việc tương đương

• : số chu kì làm việc cơ sỡ

• : bậc cũa đường cong mỏi, có giá tri là 6

Số chu kì làm việc tương đương được xác định theo công thức (6.36)

= 60 ]

=60 1.730( ).43200 =1,28 (chu kì) = = (chu kì )

Trong đó : c : số lần ăn khớp cũa rang trong mỗi vòng quay

: tổng thơi gian làm việc

Số chu kì làm việc cơ sở được tính bằng

= 307,49 (MPa)

So sánh với điều kiện (6.41)

[] 1,25 [

Với 1,25 [ = 1,25 400,9 = 501,125

2. - Ứng suất uốn cho phép

Khi chưa có kick thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo công thức (6.47)

B. Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ thẳng

= 2,5 (mm)

b. – Số răng các banh răng

8. - Kiểm nghiệm ứng suất và độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức 6.68

= Trong đó :Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo công thức 6.87

= Theo TCVN1065 – 71 thì α = 200

Với :

= arctg() = arctg() = 1,15

= 0,006 : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp

= 73 : hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước răng

Tính lại ứng suất cho phép theo công thức 6.39

Ta có : < = 1260

 Thoả điều kiện tiếp xúc

9. – Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Theo công thức 6.43 trang 108 [I] :

119 cos

v

v

Z Z

Z Z

β β

Vậy bánh răng thoả điều kiện về độ bền uốn

10. Các thông số hình học của bộ truyền

Theo tiêu chuẩn chon môđun pháp

18. - Kiểm nghiệm ứng suất và độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức 6.68

= Trong đó :Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo công thức 6.87

=

= 0,002 : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp

= 73 : hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước răng

 = 3,45

 = 1,056



Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng

Ta thấy = > thoả điều kiện

19. – Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Theo công thức 6.43 trang 108 [I] :

Vậy bánh răng thoả điều kiện về độ bền uốn

10.– Kiểm nghiệm răng về quá tải

Ứng suất tiếp xúc với bề mặt răng làm việc:

• Dựa vào bảng P1.3 trang 236 sách “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập Một” của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ “ 4A160M8Y3 ” có công suất là 11 KW và số vòng quay của trục chính là 730 ( Vòng/Phút ).

D Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo những điều kiện sau:

Mức dầu thấp nhất ngập chiều cao răng của bánh răng 2 ( nhưng ít nhất là

10 mm )

Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất

Mức dầu cao nhất không được ngập quá

Ta có = 10 mm

Tổng hợp các điều kiện trên để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thoả mãn bất đẵng thức:

3. – Lực do bộ truyền xích gây nên

Với : : hệ số trọng lượng xích ứng với bộ truyền xích nằm ngang

= 6012 : Lực trên nhánh căng

= 6012 1,15 = 6913,8 (N)

TRỤC 2

TRỤC 3

PHẦN 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC – TÍNH VÀ CHỌN THEN TRÊN 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC

A. – Chọn vật liệu

1. – Chọn vật liệu và ứng suất

Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 có

2. – Xác định nối trục đàn hồi

Tra bảng 16 – 10, xác định được kích thước nối trục vòng đàn hồi

• : đường kính vòng tròn qua tâm các chốt

• [ 80: ứng suất uốn cho phép

= < [

Chọn ( có ổ lăn )

c. – Trục 3

Trong mặt phẳng (y0z)

 6913,8.258,5 - + 82,5 2227 = 0

Chọn = 55 mm =

Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 có

Giới hạn mỏi uốn:

Giới hạn mỏi xoắn:

Tra bảng 10.4, 10.8

: hệ số tang bề mặt

, = 1,5: hệ số xét đến ảnh hưỡng tập trung tải trọng

: hệ số xét đến ảnh hưỡng của ứng suất trung bình

trí

d(mm) Chi tiết lắp

vào

Chọn Thenb(mm

I. – Kiểm nghiệm hệ số an toàn

Đường kính d tại vị trí nguy hiểm của trục 1 là điểm G nên ta có :

 Trục 3 thoả điều kiện bền mỏi

] = 40 ÷ 60 Mpa là ứng suất cắt cho phép

PHẦN 6: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI:

A – TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN:

I – Trục 1

Lực dọc trục :

Lực tác dụng lên các ổ:

(dựa vào phụ lục P2.12 trang 264 [I])

a – Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Ta chọn ổ theo ổ bên trái vì tải trọng tác dụng lớn hơn

Ổ bi có vòng trong quay nên V=1 ( trang 214 [I])

Ta có : = 0,38 < e

Tra bảng 11.4 trang 215 [I], ta được X = 1 ; Y = 0

Ta tính được tải trọng tác dụng lên các ổ:

1.1 2831,8.1.1 = 2831,8 (N)

Với kt – hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ , kt=1

kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , trị số của kt cho trong bảng 11.3 trang

 Như vậy ổ đả chọn đảm bảo khả năng tải động

b – Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Điều kiện : Qt ≤ C0 ( theo 11.18 trang 221 [I])

Với C0 - khả năng tải tĩnh,

Từ bảng 11.6 trang 221 [I] ta có các hệ số : X0 = 0,5 ; Y0 = 0,47

Qt là giá trị lớn nhất trong hai giá trị sau :

Do FE lớn hơn nên ta tính tốn dựa theo ổ E

Ta thấy lực dọc trục khá nhỏ so với lực hướng tâm nhưng do tải trọng khá lớn

và yêu cầu nâng cao độ cứng ⇒ chọn ổ bi đỡ chặn

Ổ bi đỡ chặn cỡ nặng hẹp ký hiệu 66408có :

(dựa vào phụ lục P2.12 trang 263 [I])

a – Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Lực dọc trục do lực hướng tấm sinh ra : Si= eFri

= > chọn e = 0,3

Ta chọn ổ theo ổ bên trái vì tải trọng tác dụng lớn hơn

Ổ bi có vòng trong quay nên V=1 ( trang 214 [I])

Ta có : = 0,237 < e

Tra bảng 11.4 trang 215 [I], ta được X = 1 ; Y = 0

Ta tính được tải trọng tác dụng lên các ổ:

1.1 3360.1.1 = 3360 (N)

Với kt – hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ , kt=1

kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , trị số của kt cho trong bảng 11.3 trang

215 [I] ta chọn kd=1

Ta thấy rõ ràng là ổ H chịu lực lớn hơn do đó ta tính ổ theo QH = 3360 N

Tải trọng tương đương tác dụng :(công thức 11.12 trang 219 [I] )

= 2947 (N)

Theo khả năng tải động của ổ, từ công thức 11.17 trang220 [I] , ta có :

L = 60.n.10-6.Lh = 60.221.10-6.43200 = 572,832 (triệu vòng quay)

 = 24480,7< C = 25600 (N)

 Như vậy ổ đả chọn đảm bảo khả năng tải động

b – Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Điều kiện : Qt ≤ C0 ( theo 11.18 trang 221 [I])

Với C0 - khả năng tải tĩnh,

Ta thấy lực tác dụng lên ổ J lớn hơn nên ta tính toán dựa trên ổ P Lực dọctrục và lực hướng tâm tác dụng lên ổ có tỉ lệ lớn nên chọn ổ bi đỡ chặn.

Tại P : Ổ bi đỡ cỡ nặng ký hiệu 411 có

(dựa vào phụ lục P2.7 trang 254 [I])

a – Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tra bảng 11.4 trang 215 [I], ta được X = 1 ; Y = 0

Ổ bi có vòng trong quay nên V=1 ( trang 214 [I])

Vì FJ > FM nên ta chọn tính theo FJ

Ta tính được tải trọng tác dụng lên các ổ:

1.1 .1.1 = (N)

Với kt – hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ , kt=1

kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , trị số của kt cho trong bảng 11.3 trang

L = 60.n.10-6.Lh = 60.91.10-6.43200 = 235,872 (triệu vòng quay)

 = 66838,5 < C = 78700 (N)

 Như vậy ổ đả chọn đảm bảo khả năng tải động

b – Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Điều kiện : Qt ≤ C0 ( theo 11.18 trang 221 [I])

Với C0 - khả năng tải tĩnh,

Từ bảng 11.6 trang 221 [I] ta có các hệ số : X0 = 0,6 ; Y0 = 0,5

Qt là giá trị lớn nhất trong hai giá trị sau :

Qt = FrJ = (N)

Chọn Qt = (N)

Do Qt << C0 =63000 N → khả năng tải tĩnh được thỏa

IV - CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI:

Sử dụng nối trục đàn hồi :

Moment xoắn tại trục đầu vào T = 112376,03 Nmm

Theo bảng 16.10 a và b trang 68 [II] , ta có bảng thông số nối trục như sau

T

Nmm

dmm

Dmm

dm

mm

Lmm

lmm

Chọn vật liệu chốt nối trục là thép C45 với

+ Ứng suất uốn cho phép [σF]=70MPa ,+ Ứng suất dập giữa chốt và ống [σd]=3MPa

Hệ số chế độ làm việc k , ta chọn k=1,45 (tra bảng 14.1 trang 465 [III] )

Từ công thức trang 69 [II] , ta có :

Kiểm tra sức bền của chốt:

= ( 60 (MPa)

Với :

Kiểm tra độ bền dập giữa chốt và vòng cao su

= ( 2 (MPa)

Với l1 = 34mm, l2 = 15mm, l3 = 28mm tra bảng 16_10b trang 69 [II]

Do đó điều kiện bền uốn và bền dập nối trục vừa chọn được thỏa

PHẦN 7 : THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC

THIẾT KẾ VỎ HỘP

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là khối lượng nhỏ và độ cứng cao

Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ, …

Vật liệu phổ biến: GX15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân: song song mặt đế

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp:

1 Chiều dày:

- Thân hộp: δ = 8 mm

4 Mặt bích chiều dài nắp và thân:

- Chiều dày bích thân hộp: S3 =14 mm

7 Khe hở giữa các chi tiết:

- Bánh răng với thành trong hộp: ∆ = 8 mm

- Giữa đỉnh bánh răng lớn và đáy hộp: ∆1 = 24 mm

8 Số lượng bulông nền Z = 6

CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC

ngăn không cho bụi từ bên ngoài vào hộp giảm tốc

2. Vòng chắn dầu: không cho dầu trong hộp giảm tốc bắn vào ổ bi và cótác dụng ngăn cách và cố định các ổ bi với bánh răng.

3. Chốt định vị: dùng định vị chính xác vị trí của nắp hộp và thân hộpgiảm tốc, tạo thuận lợi cho việc cố định khi lắp chi tiết c=1mm ,d=5mm , l=50mm

4. Nút thông hơi: làm giảm áp suất, điều hoà không khí bên trong và bênngoài hộp giảm tốc, và cũng có thể dùng để thay dầu làm việc khi dầu

cũ bị dơ

Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm

5. Cửa thăm: Có tác dụng để kiểm tra , quan sát các chi tiết máy trong hộpgiảm tốc khi lắp ghép và đổ dầu vào trong hộp , được bố trí trên đỉnh hộp.Cửa thăm được đậy bằng nắp.Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi.

6. Nút tháo dầu : có tác dụng để tháo dầu cũ vì sau một thời gian làm việc,dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi hoặc do hạt mài hoặc bị biến chất

7. Vít tách nắp và thân: có tác dụng dùng để tác nắp và thân

8. Que thăm dầu: kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

9. Ống lót : nhằm hạn chế các bánh răng trên trục và vai ổ lăn

Các phương pháp bôi trơn hộp giảm tốc :

+ Bôi trơn ngâm dầu

+ Bôi trơn lưu thông

- Đối với bộ truyền hở của những máy không quan trọng,bôi trơn địnhkỳbằng mỡ

Dầu bôi trơn HGT:

- Dầu công nghiệp được dùng rộng rãi nhất.Bôi trơn lưu thông dùngdầu công nghiệp 45

-Dầu tuabin dùng bôi trơn các bộ truyền bánh răng quay nhanh

-Dầu ôtô,máy kéo AK10,AK15 dùng bôi trơn các loại HGT

PHẦN 8 : CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP

Chọn dầu bôi trơn :

Bôi trơn hộp giảm tốc : Bằng cách ngâm dầu cho bánh răng ở nhiệt độ

500C ứng với vận tốc của bộ truyền v >3 m/s Dầu có độ nhớt là57centipois.Tra bảng ta chọn được dầu bôi trơn AK.Dầu AK có thể dùng đểbôi trơn các loại hộp giảm tốc

Vòng trong của ổ lăn lắp lên trục theo hệ lỗ, còn vòng ngoài lắp lên vỏ theo

hệ trục

Mối lắp theo kiểu H7/k6 là mối lắp trung gian được dùng để cố định các chitiết ghép với nhau và các chi tiết này nhất thiết phải được cố định thêm bằngthen, bulông, vít, chốt, vòng hãm …

Chi tiết

(1)

Mối lắp (2)

es (µm) (3)

ei (µm) (4)

ES µm) (5)

EI (µm) (6) Bánh răng – trục I H7/k6 +15 +2 +21 0