NGUYỄN sỹ HOÀN

Lời nói đầu Hiện giới ngành chế tạo máy phát triển chiếm vai tròn quan trọng Thiết kế ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY môn học sơ ngành khí môn học giúp cho sinh viên có nhìn cụ thể , thực tế với kiến thức học , mà sở quan trọng môn chuyên ngành học sau Đề tài giao thiết kế hệ dẫn đông băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh côn trụ thẳng truyền đai Do lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy với hiểu biết hạn chế, nên tránh khỏi sai sót kính mong hướng hẫn bảo tận tình thầy VŨ THẾ TRUYỀN thầy môn Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy môn , đặc biệt thầy VŨ THẾ TRUYỀN trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình để em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Thái Nguyên ngày 23 tháng 11 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Sỹ Hoàn MỤC LỤC : Chương : Tính chọn động phân chia tỷ số truyền : 1.1, Tính chọn động : 1.1.1 Công suất yêu cầu động : Công suất trục động điện xác định theo công thức: = (1) Trong : – công suất cần thiết trục động , kW – công suất tính toán trục công tác , kW – hiệu suất truyền động Trong : = = = 3,15 Do tải trọng không thay đổi : = = 3,15 ( KW ) Theo công thức (1 ) ta có : = = Thay số liệu tra bảng 2.3 trị số hiệu suất truyền ổ : + Bộ truyền bánh trụ : = 0,96 + Bộ truyền xích : : = 0,95 + Một cặp ổ lăn : = 0,99 + Khớp nối : = 0,99 Hay : = = 3,55 ( KW ) 1.1.2.Số vòng quay đồng động : Số vòng quay trục máy công tác đĩa xích tải : = = = 28 ( vòng / phút ) Số vòng quay sơ động : = = Tra bảng 2.4 tỷ số truyền dung cho truyền hệ ta : = = 28 = 700 (vòng / phút ) Chọn số vòng quay đồng động : = 750 ( vòng / phút ) Theo bảng P1.3 Phụ lục với: = 3,55 kW = 750 ( vòng / phút ) dùng kiểu động : Kiểu động Công suất KW Vận tốc quay vòng/ phút Cos 4A132M8Y 3,55 720 0,70 2,2 2.1 Phân chia tỷ số truyền : 2.1.1 , Tỷ số truyền hệ dẫn động tính theo công thức : = Trong : (3) - số vòng quay động chọn , vòng/ phút - số vòng quay trục máy công tác ,vòng /phút Thay số liệu vào (3) ta : = = = 25,71 2.2.2 , Phân phối tỷ số truyền hệ cho truyền : = 1,8 Trong đó: – tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc tỷ số truyền xích ( ) - tỉ số truyền hộp giảm tốc Tra bảng 2.4 tỉ số truyền truyền : = = Do ta tính : = = = = 5,142 Mà ta có : = Tính lại giá trị theo hộp giảm tốc : = = =5 Công suất làm việc xích tải : = = = = 3,15 (kw ) 2.2.3 Công suất trục : = = = 3,34 ( kw ) 2.2.4 Số vòng quay trục : = = 720 ( vòng / phút ) = = = 140 (vòng / phút ) 2.2.5 Momen trục : = = = = 46556,25( Nmm ) = = = 227835,71 ( Nmm ) Vậy ta có bảng kết sau : Trục Động = I II Công suất P,kw 3,55 3,34 Tỉ số truyền u Thông số 5,142 Số vòng quay n, v/p 720 140 Momen xoắn T, Nmm 46556,25 227835,71 Chương : Tính Toán Thiết Kế Bộ Truyền xích 2.1 Chọn loại xích : Để phù hợp với yêu cầu kĩ thuật truyền tính toán vận tốc không lớn nên ta chọn loại xích lăn 2.2 Xác định thông số xích truyền xích : 2.2.1 Chọn số đĩa xích : Tính số đĩa nhỏ : = 29 – = 29 – 2.5 = 19 ( ) Vậy số đĩa xích lớn : = = 19 = 95 ( ) < = 120 Tỉ số truyền thực truyền xích : U= = =5 2.2.2 : Xác định bước xích p : Bước xích p xác định từ tiêu độ bền mòn lề Muốn áp suất mặt lề thỏa mãn điều kiện : = [] Trong : – lực vòng A – diện tích mặt tựa lề ( diện tích chiếu ) [ ] – áp suất cho phép Điều kiện dảm bảo chi tiêu độ bền mòn truyền xích cho theo công thức : = P k [ P ] Trong : + , [ P ] công suất tính toán ,công suất cho phép , kW + P – công suất cần truyền P = = 3,34 ( kW ) + k – hệ số sử dụng + – hệ số số + – hệ số số vòng quay +) Xác định hệ số theo : = Với : = 25 số đĩa nhỏ ứng với bước xích tiêu chuẩn xác định thực nghiệm = 19 số đĩa nhọn chọn = = = 1,32 +) Xác định hệ số số vòng quay = Với : = 200 ( vòng / phút ) = = 140 ( vòng / phút ) = = = 1,42 +) Xác định hệ số sử dụng k theo công thức : k= Trong hệ số tra bảng 5.6 : = 1,25 – hệ số xét ảnh hưởng vị trí truyền Đường tâm đĩa xích làm với phương nằm ngang góc 60 ; =1– hệ số xét khoảng cách trục chiều dài xích Chọn a = 40p ; = – hệ số xét đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích ; = 0,8 – hệ số xét đến ảnh hưởng bôi trơn, môi trường làm việc có bụi ,chất lượng bôi trơn bình thường = 1,2 – hệ số tải trọng ,xét đến tính chất tải trọng Tải trọng va đập nhẹ = 1,25 – hệ số xét đến chế độ làm việc truyền Làm việc ca Thay hệ số xét đến tra vào công thức ta có : k = = 1,25 0,8 1,2 1,25 = 1,5 Như : = P k = 3,34 1,5 1,32 1,42 = 9,39 Theo bảng 5.5 với = 200 ( vòng / phút ) ,chọn truyền xích dãy có bước xích p = 25,4 mm thỏa mãn điều kiện bền mòn : = 9,39 ( kW ) [ P ] = 11,0 ( kW ) đồng thời theo bảng 5.8 , p < Vận tốc vòng truyền xích : v = = = 1,12 ( m / s ) 2.3 Khoảng cách trục số mắt xích : Với tỉ số truyền = chọn sơ khoảng cách trục : a = 40.p = 40 31,75 = 1270 ( mm ) Theo công thức 5.12 ta tính số mắt xích x : x= + + = ++ = 140,65 Lấy số mắt xích chẵn = 142 Tính lại khoảng cách trục a theo mắt xích chẵn : =0,25.p { – 0,5 ( + )+ = 0,25 25,4.{142 – 0,5 ( 95 + 19 ) +} 1292 mm Để xích không chịu lực căng lớn , khoảng cách trục a tính cần giảm bớt lượng : = ( 0,002 … 0,004 ) = ( 0,002 … 0,004 ) 1292 = (2,584… 5,168 ) mm Giảm lượng = mm Vậy khoảng cách trục xác : a = 1288 mm Số lần va đập i lề xích 1giây : i = = = 1,24 ( lần / s ) Theo bảng 5.9 số lần va đập cho phép [ i ] = 25 ( lần / s ) => Đảm bảo điều kiện i [i] 2.4 Kiểm nghiệm xích độ bền : Bộ bền xích thường xuyên chịu tải trọng va đập trình làm việc bị tải lớn mở máy Do cần kiểm nghiệm tải theo hệ số an toàn : s= [ s ] (1) Trong : [ s ] hệ số an toàn cho phép , tri số tra bảng 5.10 Q – tải trọng phá hỏng , N , Theo bảng 5.2 ứng với xích lăn dãy có bước xích p = 25,4 mm => Q = 56700 ( N ) – hệ số tải trọng động ; = 1,2 ( tải trọng va đập nhẹ ) – lực vòng , N , = = = 2982,14 ( N ) – lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh , N , tính theo công thức : = 9,81 q a + – hệ số phụ thuộc độ võng f xích vị trí truyền với giá trị thường dùng độ võng f = ( 0,01 … 0,02 ) a = ( 0,01 … 0,02 ) 1158 lấy = + q – khối lượng mắt xích ( theo bảng 5.2 ) ứng với xích lăn dãy có – bước xích : p = 25,4 mm => q = 2,6 kg + a – khoảng cách trục (m ) a = 1288 mm = 1,288 m = 9,81 q a = 9,81 2,6 1,288 = 197,11( N ) – lực căng lực li tâm sinh , N , tính theo công thức : = q = 2,6 = 3,26 ( N ) Thay giá trị vào công thức ( 1) ta có : s = = = 22,05 [ s ] = 2.5 : Đường kính đĩa xích : +) Đường kính vòng chia :: = = = 154,31 mm ; lấy =155 mm = = = 768,22 mm ; lấy = 769 mm +) Đường kính vòng đỉnh : = p [ 0,5 + cotg ) ] = 25,4 [ 0,5 + cotg ) ] = 168,6 mm Lấy = 169 mm = p [ 0,5 + cotg ) ] = 25,4 [ 0,5 + cotg ) ] = 73,5 mm Lấy = 74 mm +) Đường kính vòng chân : 10 = = = 13429,68 ( N ) Lực hướng tâm từ xích tác dụng vào trục : = ( 0,2 … 0,3 ) = 0,25 13429,68 = 3357,42 ( N ) Xét phản lực gối ( Giải thiết hình vẽ ) : Phản lực theo phương x : = – 149 + 74,5 – 101,5 = = = = 1268,14 ( N) Theo phương y : = – 149 + 74,5 + = = = = 2240,69 (N) = – + =0 =– = 4481,39 –2240,69 = 2240,7( N ) =– – + =0 = + = 2037,91 + 1268,14 = 3306,05 ( N ) Chiều giải thiết Tính monen uốn tổng momen tương đương : Momen uốn tổng quát tiết diện j : = Momen tổng phía phải điểm C : = = 754188,47 ( N mm ) Momen tổng phía trái điểm C : = = 759354,05 ( N mm ) 32 Momen tương đương tiết diện j : = Momen tương đương bên phải điểm C : = = 779571,72 ( N.mm ) Momen tương đương bên trái điểm C : = = 784570,20 ( N.mm ) Tính đường kính trục tiết diện: = - ứng suất cho phép thép chế tạo trục Tra bảng 10.5 : = 63 MPa Đường kính trục tiết diện C : = = 59,83 ( mm ) = = 59,93 ( mm ) Theo tiêu chuẩn chọn = 60 mm Đường kính trục chổ lắp đĩa xích : = = = = 197311,51 ( N mm ) = = = 41,52 Theo tiêu chuẩn chọn = 45 mm Ta có : = = = 258453,43 ( N.mm ) 33 = = = 49,53 ( mm ) Theo tiêu chuẩn chọn = = 50 mm Kiểm nghiệm Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục : Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện Theo công thức (10.19) s= [s] Trong : [ s ] – hệ số an toàn cho phép , thông thường [ s ] = 1,5 … 2,5 – hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp – hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp Theo công thức ( 10.20 ) , (10.21 ) ta có : = = Trong : + – giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Trục làm thép 45 có : = 600 MPa Do : = 0,436 = 0,436 600 = 261,6 MPa = 0,58 = 0,58 261,6 = 151,73 MPa + , – biên độ ứng suất pháp ứng suất tiếp 34 RAy A RAy B C RAx Ft2 74,5 X RBy Fr2 Ma2 Fx 101,5 70 166932,15 My 735482,10 740778,13 Mx 227835,71 ø ø ø ø T 35 + , – trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp Do trục quay , theo công thức ( 10 22 ) ta có : =0 ; = = Theo bảng 10.6 ta có : = = Theo bảng 9.1 với = 60 mm ; tra then có : Kích thước tiết diện then : b = 20 ; h = 12 Chiều sâu trục : = 7,5 Chiều sâu rảnh then lỗ : = 4,9 Tiết diện lắp có rãnh then lên theo bảng 10.6 ta có : Momen cản uốn : = = = 33522,946 Momen cản xoắn : = = = 67179,82 = = =16,26 Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: = = = = 2,21 + – hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Theo bảng 10.7 tra : = 0,05 ; = + – hệ số xác định theo công thức (10.25) ( 10.26 ) = 36 = Theo bảng (10.8) ; (10.9) chọn : = 1,06 ( trục gia công máy tiện với = 2,5 … 0,63 ) = 1,2 – hệ số tăng bền bề mặt trục , bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt ,cơ tính vật liệu : = 1,1 … 1,25 – hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Theo bảng (10.10) ta có : =0,76 ; = 0,73 – hệ số tập trung ứng suất uốn, xoắn Theo bảng ( 10.12 ), trục có rãnh then, dùng dao phay ngón ta tra : = 1,76 ; = 1,54 = = 2,31 ; Tra bảng (10.11) : Chọn : = 2,52 ; = = 2,1 = 2,52 ; = 2,03 = 2,03 để tính : = = = 2,15 = = = 1,74 Vậy ta có : = = = 7,48 = = = 39,45 = = =7,3 = 7,3 [ s ] = 1,5 … 2,5 Vậy trục II thỏa mãn điều kiện mỏi 4.2.6 Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh : 37 Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột ( chẳng hạn mở máy ) cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh = [ ] = Trong : = [ ] = 0,8 = 0,8 340 = 272 ( MPa ) A, Trục I : = = = 229,12 = = = 25,2 = = = 233,24 MPa [ ] = 272 MPa Trục I thỏa mãn độ bền tĩnh B, Trục II : = = = 314,99 = = = 74,84 = = = 240,61 MPa [ ] =272MPa Trục II thỏa mãn độ bền tĩnh 4.2.7 Tính kiểm nghiệm trục độ cứng : Kích thước trục xác định theo độ bền không đảm bảo đủ độ cứng cần thiết cho làm việc bình thường truyền ổ,cũng độ xác cấu Vì cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ cứng A ,Tính độ cứng uốn : Điều kiện đảm bảo độ cứng uốn : f [f] [ ] 38 Trong : [ f ] – độ võng cho phép ; [ ] – góc xoay ( góc nghiêng đường đàn hồi trục cho phép Có thể lấy [ f ] ; [ ] sau : [ f ] = 0,01 m ; [ ] = 0,005 rad Trong trục ta thấy trục II trục chịu tải trọng lớn ,ta thấy mặt cắt bánh nguy hiểm = = bánh có d = 60 ( mm ) = = = 82447,95 (mm ) Thay số vào công thức bảng 10.14 ta : = 0,0058 ( mm) , = 0,023 ( mm ) Vậy f = = 0,024 mm f [ f ] = 0,01 Thỏa mãn điều kiện độ cứng uốn B, Tính độ cứng xoắn : Trên trục II có đoạn hai bánh chịu xoắn ,tại có rảnh then Góc xoắn tính theo công thức: = [ ] Trong : G – mođun đàn hồi trượt G = 8.1 MPa – momen quán tính độc cực = = = 164895,91 ( ) l – chiều dài đoạn trục tính , l = 120 mm k= với : h = d = 60 mm 39 hệ số = 0,5 ( đoạn trục có rảnh then ) T = 102672,43 ( N.mm ) k = = = 1,8 Vậy góc xoắn : = = = 0,50 = 30’ 0’’ [ ] = 30’ Vậy điều kiện thỏa mãn độ cứng xoắn Chương Tính toán thiết kế Ổ Lăn 5.1 Chọn loại ổ lăn : Dựa vào yêu cầu thiết kế đặc tính loại ổ ( khả tiếp nhận tải trọng hướng tâm , tải trọng dọc trục, khả tải , khả quay nhanh giá thành tương đối ) chọn loại ổ bi đỡ - chặn dãy 5.2 Chọn cấp xác ổ lăn: Chọn cấp xác ổ lăn : ; Độ đảo hướng tâm , : 20 ; Giá thành tương đối : 5.3 Chọn kích thước ổ lăn : Chọn ổ theo khả tải động : Chọn kích thước ổ theo tải trọng tiến hành ổ có vòng quay n 10 vg/ ph Khả tải động tính theo công thức : =Q ( 11.1 ) Trong : Q – tải trọng động quy ước , kN; 40 L – tuổi thọ tính triệu vòng quay ; m – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn , m= ( ổ bi ) Gọi tuổi thọ ổ tính : = Tra bảng 11.2 trị số tuổi thọ nên dùng ổ lăn sử dụng thiết bị : = 16000 = = = 691,2 triệu vòng – Xác định tải trọng quy ước : Q = ( X.V + Y ) ( 11.3 ) Trong : , – tải trọng hướng tâm tải trọng dọc trục , kN V – hệ số kể đến vòng quay , vòng quay V = – hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ , = nhiệt độ = 105 C – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , tra bảng 11.3 trị số = X – hệ số tải trọng hướng tâm; Y – hệ số tải trọng dọc trục ; Trục I : Từ phần tính trục ta có : =0 = 991,61( N ) = 2360,73( N ) = 1046,30 ( N ) 41 = 1731,08( N ) Tổng phần lực tác dụng vào ổ : = = = 1660,66 ( N ) = = = 1237,24 ( N ) So sánh : > suy Căn vào để tính chọn ổ Đối với ổ bi chặn – đỡ : Khi = 90 ; = ; Y = Khi = ; =0;X=1 Dựa vào đường kính ngõng trục d = 38 mm ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 : Kí hiệu ổ 36208 d ,mm D, mm b=T,mm r , mm , mm C , kN , kN 38 80 18 2,0 1,0 30,6 23,7 Theo công thức (11.3 ) với = , tải trọng quy ước : Q = X V = 1 1660,66 = 1660,66 ( N ) Theo công thức ( 11.1 ) khả tải động : = Q =1660,66 = 17,4 KN < C = 18,2 KN Vậy ổ chọn thỏa mãn khả tải động Trục II : Từ phần tính trục ta có : =0 = 3306,05( N ) = 2240,7( N ) = 1268,14 ( N ) = 2240,69 (N ) 42 Tổng phần lực tác dụng vào ổ : = = = 2728,56 ( N ) = = = 5887,06 ( N ) So sánh : > suy Căn vào để tính chọn ổ Đối với ổ bi chặn – đỡ : Khi = 90 ; = ; Y = Khi = ; =0;X=1 Dựa vào đường kính ngõng trục d = 60 mm ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 : Kí hiệu ổ 36212 d ,mm D, mm b=T,mm r , mm , mm C , kN , kN 30 110 22 2,5 1,2 48,2 40,1 Theo công thức (11.3 ) với = , tải trọng quy ước : Q = X V = 1 5887,06 = 5887,06 ( N ) Theo công thức ( 11.1 ) khả tải động : = Q =5887,06 = 21,35 KN < C = 24,0 KN Vậy ổ chọn thỏa mãn khả tải động Chọn ổ theo khả tải tĩnh : Đối với ổ lăn không quay làm việc với số vòng quay n < vg/ph ,tiến hành chọn ổ theo khả tải tĩnh nhầm đề phòng biến dạng hư ,theo điều kiện : Trong : – khả tải tĩnh , cho bảng tiêu chuẩn ổ lăn; – tải trọng tĩnh quy ước , kN xác định Đối với ổ bi chặn – đỡ tính theo ( 11.19 ) : = + 43 Trong : ; - hệ số tải trọng hướng tâm hệ số tải trọng dọc trục tra bảng 11.6 ta = 0,6 Trục I : Theo ( 11.19 ) với = = = 0,6 1237,24 = 742,344 ( N ) Như < = 1660,66 ( N) = 1660,66 N Vậy = 1,66066 KN < = 13,3 KN khả tải tĩnh ổ đảm bảo Trục II : Theo ( 11.19 ) với = = = 0,6 5887,06 = 2534,23 ( N ) Như < = 7214,05 ( N) = 7214,05 N Vậy = 7,21405 KN < = 18,1 KN khả tải tĩnh ổ đảm bảo 44 KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN : KẾT LUẬN • • Sau trình học tập nghiên cứu em biết cách chọn động cơ, tính toán truyền xích, thiết kế truyền gồm thông số bánh thẳng , tính toán thiết kế trục ổ lăn Xong trình tính toán nhiều chỗ chưa hợp lý, sai số lớn KIẾN NGHỊ • Với hạn chế kính mong thầy xem xét đóng góp ý kiến để em hoàn thiện đồ án 45 Tài liệu tham khảo : [1] Trịnh Chất , Lê Văn Uyển – tính toán thiết kế hệ dẫn động khí , tập 1,2 Nxb Giáo dục Hà Nội , 2001 [2] Nguyễn Trọng Hiệp – chi tiết máy , tập 1,2 Nxb Giáo dục Hà Nội , 1994 [3] Ninh Đức Tôn – Dung sai lắp ghép Nxb Giáo dục Hà Nội , 2004 46