Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Phương Án Số 8 (Full Bản Vẽ Cad)

2 Tính đường kính tại các đoạn trục:- Xác định momen tương đương: Chọn đường kính theo theo tiêu chuẩn trang 195 tài liệu [1] Các vị trí lắp then tăng thêm 5% độ lớn đường kính... 2 Tí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Hữu MSSV:G0901140

ĐỀ TÀI Đề số 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Phương án số:8

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đơi cấp nhanh; 4- Bộ truyền xích ống con lăn

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục băng tải, P : 12kW

Số vòng quay trên trục băng tải, n(v/ph) :50

Thời gian phục vụ, L(năm) :8

Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 200 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ)

Chế độ tải: T1= T ; T2 =0.4T

t1= 15 giây ; t2 =37 giây

PHẦN I.CHỌN ĐỘNG CƠ

Hiệu suất truyền động:

Cơng suất tính tốn:

Dựa vào bảng P1.3/trang 237 tài liệu [1] ta chọn động cơ điện

1460

29, 250

Tra bảng 3.1 trang 43 sách [1], ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc

và của các cấp bánh răng như sau:

uh = 8, ubr1 = 3,08, ubr2 = 2,6

Suy ra tỷ số truyền của bộ truyền xích là :

29, 2

3, 658

3 2

1 2 1

2 1

12( )

12

13,03( ) 0,93 0,99

13,03

13,57( ) 0,99 0,97

13,57

14,13( ) 0,99 0,97

14,13

14, 27( ) 0,99

1 2 3

2 3 4

1460( / ) 1460( / ) 1460

474,03( / ) 3,08

474,03

182,32( / ) 2,6

 Tính toán momen xoắn trên các trục

474,0313,03

182,3212

n P

n P

n T

dc

P

Nmm n

PHẦN II:

TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

II.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH:

Số liệu:

Công suất P =13,03 KW

Số vòng quay bánh dẫn: n = 182,32 vg/phút

Tỷ số truyền: u= 3,65

Điều kiện làm việc: quay một chiều, làm việc 2 ca ,tải va đập nhẹ, bôi trơn nhỏ giọt, trục đĩa xích điều chỉnh được.

TÍNH TỐN THIẾT KẾ:

1 Chọn loại xích ống con lăn ba dãy

2 Số răng đĩa xích dẫn:

1 29 2. x 29 2.3,65 21,7

Z   u   

Chọn z1 = 22 răng.

 Z2 =u.Z1 = 3,65 22 = 80,3 Chọn z2 = 80 răng

Khi đó tỷ số truyền chính xác bộ tuyền xích :

2 1

80

3, 64 22

Z u Z

3 Ta có hệ số điều kiện sử dụng xích:

K = Kr Ka Ko Kdc Kb KlvVới:

Kr =1,2 là hệ số tải trọng động ứng với tải va đập nhẹ

Ka =1 là hệ số ảnh hưởng khoảng cách trục với a =(30 50 ) pc

K0 =1 là hệ số ảnh hưởng bố trí bộ truyền ứng với bộ truyền nằm ngang

Kdc =1 là hệ số ảnh hưởng khả năng điều chỉnh lực căng xích

Kb =1 là hệ số điều kiện bôi trơn

Klv =1,12 hệ số làm việc ứng với làm việc 2 ca

 K = Kr Ka Ko Kdc Kb Klv =1,344

Ta có hệ số vòng quay

01 1

200

1,1 182,32

n

n K n

Với n01 =200 tra từ bảng 5.4 tài liệu tham khảo[3]

Và hệ số răng đĩa xích : 1

1,14 22

z

K Z

Và hệ số xét đến dãy xích ứng với xích 3 dãy: Kx = 2,5

4 Từ đó ta có công suất tính toán:

1,344.1,1.1,14.13,03

8, 78 2,5

n z t

6 Tiếp tục ta kiểm mghiệm bước xích theo công thức sau :

p c≥600.√3 Z1.n1P K[Po ] K x

Với [Po] =30MPa tra từ bảng 5.3 tài liệu [3]

Thế vào biểu thức trên ta có

3 3

Bước xích đã chọn thoã mãn điều kiện trên

8 Tính toán các thông số của bộ truyền xích vừa chọn :

+ Vận tốc trung bình của xích:

1

1,7( / )60000

p

a Z Z Z Z X

Từ đó ta tính khoảng cách trục chính xác:

Do đó ta có khoảng cách trục tính toán là a=1024,26mm

+ Lực tác dụng lên trục: Fr= Km Ft = 1,15.7664,7=8814,4(N)

Với Km=1,15 hệ số trọng lượng xích ứng với bộ truyền xích nằm ngang.+ Đường kính đĩa xích :

Bánh dẫn:

1 1

.177,96

.647,13

Với [i] =14 tra bảng 5.6 tài liệu[3]

10.Kiểm tra xích theo hệ số an toàn:

k đ F t+Fv+Fo

Với Q =50 (KN) tra bảng 5.2 với pc = 25,4 mm tài liệu[3]

F1= Ft= 7664,7 (N)Fv= qm.v2 = 2,6.1,72 = 7,5 (N)Fo= Kf a qm g = 6 1,024.2,6.9,81 = 156,7N

Với [s] =(7,6÷8,9) bảng 5.7 tài liệu [3].

II.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc

a) Thiết kế bánh răng cấp nhanh

Momen xoắn trên trục của bánh dẫn T1  92425,68Nmm Tỷ số truyền u 3,08 Số vịng quay n 1460vg/ph

Chọn vật liệu làm bánh dẫn và bánh bị dẫn Chọn thép 45Cr được tơi cải thiện Theo bảng 6.13 tài liệu [3] với bán dẫn, ta chọn độ rắn trung bình HB 1 250; đối với bánh bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB 2 228 Vật liệu này cĩ khả năng chạy rà tốt

Số chu kì làm việc cơ sở

Số chu kì tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng:

/2 1

H

h

m i

1

max

6 8

2

6,53.10

2,1.103,08

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo tiêu chuẩn, ta chọn a 140mm

Modun răng m n (0,01 0,02) a 1, 4 2,8 mm

Theo tiêu chuẩn, ta chọn m n 2,5mm

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

1 1

n t

Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc theo công thức (6.88):

1

1 11,88 3, 2 os

z z

1 1 1,88 3, 2 os(36,53)=1,36

22 680,74

K Z Z K K

MPa s

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả

1 Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

z z

z z

Y

Y

Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

1 1 2 2

270,37

71,533,78

246,7

69,13,57

F F F F

Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bề thấp hơn:

Ứng suất uốn được tính theo công thức (6.78):

.

F t F F

Chọn vật liệu làm bánh dẫn và bánh bị dẫn Chọn thép 45Cr được tôi cải thiện Theo bảng 6.13 tài liệu [3] đối với bán dẫn, ta chọn độ rắn trung bình HB 1 250; đối với bánh

bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB 2 228 Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt

Tính ứng suất cho phép giống như thiết kế bánh răng cấp nhanh ta được:

Ứng xuất tiếp xúc cho phép:  H Hmin 430, 4MPa

Ứng suất uốn cho phép:

- Lực hướng tâm: F r2 F r1 F tg t1 nw 2430,1 (20 ) 884, 48( )tg 0  N

Theo bảng 6.5 chọn hệ số tải trọng động K HV 1,06;K FV 1,11

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

1 1

z z

1 1 1,88 3, 2 =1,78

K Z Z K K

MPa s

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả

Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

v v

289,307

76,943,76

246,7

68,913,58

F F F F

Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bề thấp hơn:

Ứng suất uốn được tính theo công thức (6.78):

.

F t F F

KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:

Tính từ tâm thì mức dầu phải cách tâm hơn 2R/3 của bánh lớn nhất, điều này đẳm bảomức dầu sẽ thấp hơn 2R/3 của tất cả các bánh răng

Ta có điều kiện sau:

II.3 THIẾT KẾ TRỤC

A.CHỌN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA TRỤC

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền: σb = 850 MPa

Ứng suất xoắn cho phép:

[τ ] =20 ÷ 25 MPa đối với trục vào ra của hộp giảm tốc

[τ ] =10 ÷ 15 MPa đối với trục trung gian

1.Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:





2.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

2.1 Theo bảng 10.2 trang 189 [1] ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng:

Dt = 125 tra bảng 16.10a tài liệu [2]

1) Tính phản lực tại các gối đỡ:

1 1 1

1 1

2) Tính đường kính tại các đoạn trục:

- Xác định momen tương đương:

Chọn đường kính theo theo tiêu chuẩn ( trang 195 tài liệu [1] )

(Các vị trí lắp then tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

2) Tính đường kính tại các đoạn trục:

- Xác định momen tương đương:

Chọn đường kính theo theo tiêu chuẩn ( trang 195 tài liệu [1] )

(Các vị trí lắp then tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

dA2 = dE2 = 30 mm (đoạn trục lắp ổ lăn)

dB2 = dD2 = 34 mm ( đoạn trục lắp bánh răng )

dC2 = 38 mm ( đoạn trục lắp bánh răng)

2) Tính đường kính tại các đoạn trục:

- Xác định momen tương đương:

Chọn đường kính theo theo tiêu chuẩn ( trang 195 tài liệu [1] )

(Các vị trí lắp then tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

M W

   

3 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục:

Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra

về độ bền mỏi:

- Trục 1: tiết diện C1 ( tiết diện lắp bánh răng); tiết diện E1 lắp nối trục)

- Trục 2: hai tiết diện lắp bánh răng B2,C2

- Trục 3: tiết diện lắp bánh xích A3; lắp bánh răng C3

4 Chọn lắp ghép:

Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh đai, nối trục, bánh răng theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước then bằng, trị số moment cản uốn và xoắn ứng với các tiết diện trục như sau:

x dj

y

K K K

y

K K K

-Các trục được gia công bằng máy tiện,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám

Ra = 2,5÷0,63.Theo bảng 10.8 trang 197 [1] ta có hệ số tập trung ứng suất Kx = 1,1.-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

-Ta dung dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199 [1]

Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

4

2,42

2,17

1,98

8

1,84

4

2,48

2,07

2,29

12,36

63,51

2,15

7

2,67

3,16

11,73

38,08

6

Ta thấy các tiết diện nguy hiểm tren cả 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

D.TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN:

Với các tiết diện trục dung mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập σd và độ bền cắt τc

 1

2

[ ]2

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

II.4 TÍNH CHỌN Ổ LĂN TRÊN 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC VÀ TÍNH CHỌN

NỐI TRỤC VÒNG ĐÀN HỒI A.TÍNH CHỌN Ổ LĂN

K  - hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ đến tuổi thọ ổ

V = 1 - hệ số tính đến vòng nào quay ( vòng trong quay)

Do không có lực dọc trục nên hệ số

X = 1 và Y = 0Tuổi thọ ổ tính bằng triệu vòng quay

Do tuổi thọ quá lớn nên chia 3 ( thay mới sau 30 tháng sử dụng)

Với m 3đối với ổ bi

 Khi đó ta chọn ổ lăn theo điều kiện khả năng tải động như sau

C L Q

Chọn ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục với đường kính vòng trong 30mmTải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A

K  - hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ đến tuổi thọ ổ

V = 1 - hệ số tính đến vòng nào quay ( vòng trong quay)

X = 1 và Y = 0Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ

Với m 3đối với ổ bi

 Khi đó ta chọn ổ lăn theo điều kiện khả năng tải động như sau

C L Q

Chọn ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục với đường kính vòng trong 55mmTải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B

K  - hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ đến tuổi thọ ổ

V = 1 - hệ số tính đến vòng nào quay ( vòng trong quay)

Do không có lực dọc trục nên hệ số

X = 1 và Y = 0Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Với m 3đối với ổ bi

 Khi đó ta chọn ổ lăn theo điều kiện khả năng tải động như sau

tt

C C

Theo phụ lục P2.7 trang 255 tài liệu [1] với d A 55mmta chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ nặng 411 có khả năng tải động C78700( )N và khả năng tải tĩnh C o 63000( )N

 Xác định lại tuổi thọ của ổ theo công thức 11.17

78700

247, 4312535,91

C L Q

    

 Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ

Ứng suất dập giữa chốt và ống [d] 3 MPa

II.5 THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC:

-Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giũa các chi tiết và các bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn và bảo

vệ các chi tiết tránh bụi

-Vật liệu là gang xám GX 15-32

-Bề mặt ghép của vỏ hộp đi qua đường tâm trục để việc lắp ghép các chi tiết thuận tiện

-Bề mặt lắp nắp và than được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít , khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặc biệt

-Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 1o

-Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau:

Chiều dày e

Độ dốc

e = 10 mm

2o

4 Nút thông hơi

Các thông số trong bảng 18.6 trang 93 [2]:

6.Que thăm dầu:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 550 so với mặt bên, kíchthước theo tiêu chuẩn

I I.7 BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP:

Dựa vào kết cấu làm việc, chết độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn cáckiểu lắp ghép sau:

1 Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

2 Dung sai lắp ghép ổ lăn:

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểulắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7

5 Dung sai lắp ghép then lên trục:

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạntrên (μm)m)

Bảng dung sai lắp ghép then:

Kích thước

tiềt diện then

bxh

Sai lệch giới hạn chiều rộng

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1, nhà xuất bản

[4] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1, nhà xuất bản Giáo dục - 2003

[5] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 2, nhà xuất bản Giáo dục - 2003

[6] Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép, nhà xuất bản giáo dục -1994.

[7] PGS.Hà Văn Vui, Nguyễn Chỉ Sáng, Phan Đăng Phong – Sổ tay thiết kế cơ khí, tập 1,

nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – 2004

MỤC LỤC

Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền trang 1

1.1 Chọn động cơ trang 1 1.2 Phân phối tỷ số truyền trang 2

Phần II: Tính toán thiết kế chi tiết máy .trang 4

2.1 Thiết kế bộ truyền xích trang 4

2.2 Thiết kế bánh răng trang 7

2.3 Tính toán trục & then trang 25

2.4 Tính toán chọn ổ lăn & nối trục trang 39

2.5 Thiết kế vỏ hộp & các chi tiết phụ trang 45

2.6 Chi tiết phụ & bảng dung sai lắp ghép trang 46

Tài liệu tham khảo trang 55