LƯƠNG QUỐC QUÂN

LỜI NÓI ĐẦU Hiện giới ngành chế tạo máy phát triển chiếm vai trò 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 30 tháng 11 năm 2016 Sinh viên Lương Quốc Quân MỤC LỤC CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động điện 1.1.1.Xác định công suất yêu cầu trục động Pyc = Pct/ Trong pct công suất trục công tác Pyc công suất trục động Pct = (F.v)/1000 = (8800.0,6)/1000 = 5,28 (kw) Hiệu suất truyền Ƞ = Ƞbr.Ƞol3.Ƞd.Ƞkn (1) Tra bảng 2.3 trang 19 ta : Hiệu suất cặp ổ lăn : Ƞol = 0,99 Hiệu suất truyền bánh : Ƞbr = 0,98 Hiệu suất đai : Ƞd = 0,96 Hiệu suất khớp nối : Ƞkn = Thay số vào (1) ta có : Ƞ = 0,993 0,98 0,96 = 0,91 Vậy công suất yêu cầu trục động : Pyc = Pct/Ƞ = 5,28/0,91 = 5,8 kw 1.1.2 xác định số vòng quay động : Trên trục công tác ta có : ( v/ph ) Ndc(sb) = nct.usb Trong : = uđ.uh Theo bảng 2.4 ta được: Tỷ số truyền truyền đai: =4 Tỷ số truyền truyền bánh răng: =4 (hộp giảm tốc cấp ) Usb = uđ.uh= 4.4 = 16  Số vòng quay trục động = = 35,8.16 = 572 (v/ph) Tính số vòng quay đồng động Chọn =750 (v/ph) Chọn động Tra bảng P1.1 P1.4 phụ lục tài liệu , chọn động thỏa mãn: Ta động với thông số sau : Ký hiệu động cơ: Kiểu động 4A160S8Y3 Pdc (kw) 7,5 d (mm) 22 ndc (v/ph) 730 1.2 phân phối tỷ số truyền 1.2.1 Xác định tỉ số truyền chung hệ thống Theo tính toán ta có: ndc =730(v/p) nct = 35,8(v/ph) Tỉ số truyền chung hệ thống : uch = ndc /nct = 730 / 35,8 = 20,39 1.2.2 phân phối tỷ số truyền cho hệ : - Xác định tỷ số truyền hệ : uch = ndc /nct = 730 / 35,8 = 20,39 Phân phối tỷ số truyền : ut = uh un Chọn uđ theo tiêu chuẩn : uđ = Ubr = uch/uđ = 20,39 / = 5,09 Chọn ubr = - Phân phối tỷ số truyền sau : Uch = 20,39 ; uđ = ; ubr = 1.3.Tính thông số trục 1.3.1.Số vòng quay Theo tính toán ta có: ndc = 730 (vg/ph) Tỉ số truyền từ động sang trục I qua đai là: uđ = - Trục I : n1 = ndc/uđ = 730/4 =182,5 (v/p) - Trục II : n2 = n1/uh = 109,28/5 = 36,5 (v/p) - Số vòng quay thực trục công tác : nct = nII / ukn = 36,5 / =36,5 (v/p) 1.3.2.Công suất Công suất trục công tác (tính trên) là: Pct = 5,28( KW ) Công suất trục II : PII = pct / (ηol ηkn ) =5,28 /( 0,99.1) =5,33 kw Công suất trục I : PI = PII / ( ηol.ηbr )= 5,33 / ( 0,96.0,98) = 5,49 kw Công suất thực động là: Pdc =P1 / ηđ ηol = 5,49 / (0,96.0,99) = 5,77 kw 1.3.3.Mômen xoắn trục Mômen xoắn trục I : T1 = 9,55 106 ( pI / ηI ) = 9,55.106 (5,49/182,5) = 2,87.105 Mômen xoắn trục II : TII = = 9,55 106 ( pII / ηII ) = 9,55.106.( 5,33/36,5) =1,39.106 Mômen xoắn trục công tác là: Tct = 9,55 106 ( pct / ηct) = 9,55.106 (5,28/36,5) = 1,38.106 Mômen xoắn thực trục động : T = 9,55 106 ( pdc / ηdc) = 9,55.106 (5,77/730) =7,54 104 1.3.4 Bảng thông số động học Thông Động Cơ I số/Trục U Ud =4 II (Công tác) Ubr=5 n(v/ph) 730 182,5 36,5 P(KW) 5,77 5,49 5,33 T(N.mm) 7,54.104 2,87.105 1,39.106 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI Tính toán thiết kế truyền đai dẹt: Thông số yêu cầu: Công suất trục chủ động: P = Pdc =5,77 (kw ) Mô men xoắn trục chủ động: T1 = Tdc =7,54.104 (N.mm ) Số vòng quay trục chủ động: n1 = ndc =730 (v/p ) Tỉ số truyền truyền đai: u = ud = Góc nghiêng truyền ngoài: β = 70 2.1.Chọn loại đai tiết diện đai Chọn đai vải cao su 2.2.Chọn đường kính hai đai Đường kính bánh đai nhỏ xác định theo công thức thực nghiệm sau : d1 = (5,2…6,4).1 d1 = 5,2 4= 219…270 chọn d = 224 mm đường kính đai lớn : d2 = d1u(1-ε) d2 = 224.4.(1- 0.015) = 882 mm lấy số tiêu chuẩn d2 = 900 mm Vận tốc v = max Tỉ số truyền thực tế ut=d2/d1 = 900/ Sai lệch tỉ số truyền u = (ut – u)/u = ((4,05-4)/4).100% = 0,0125% Theo (4.3) : a =( 1,5 2.)( d2 + d1 ) = 1,5…2( 882+224) = 1659 …2212 chọn a = 1800 - theo 4.4 l= 2.1800 + 0,5.∏( 882+224) + (224 - 882)2/(4.1800) = 5396 mm Dựa vào bảng 4.13(59) B ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L=5400 (mm ) - số vòng chạy đai 1s i= v/l = 8,55/5400 = 0,00158 (1/s) imax=3…5 (1/s) suy thỏa mãn - theo (4.7) : = 180 - (d2-d1 )57/a = 159 = 150 2.3 Xác định tiết diện đai chiều rộng bánh đai Diện tích đai : A = bδ = (Ft.Kd)/ f Trong : Ft : lực vòng Ft =1000.p / v = 1000.5,77 / 8,55 = 674,8 N Kd : hệ số tải trọng động Tra bảng 4.7 ta : Kd =1 δ : chiều dày đai xác định theo δ/d1 tra bảng 4.8 với loại đai vải cao su ta chọn (δ/d1 )max = 1/40 Do : δ ≤ d1.( δ/d1) = 224.1/40 = 5,6 mm Tra bảng 4.1ta dùng loại đai -800 -820 lớp lót , chiều dày đai δ = (mm) với số lớp ứng suất cho phép : = C Cv C0 Với = k1-(k2 d1) Trong với truyền đặt nằm ngang , điều chỉnh định kỳ lực căng chọn = 1,8 MPa theo bảng 4.9 ,k1 = 2,5 , k2= 10 , = k1-k2 d1 = 2,5 – 10.5/224 = 2,27 MPa Cα: hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm α1 Cα = 1- 0,03 (180 -α1 ) = 0,937 CV : hệ số kể đến ảnh hưởng lực ly tâm đến độ bán đai bánh đai Cv = 0,95 ( bảng 4.11) C0 : hệ số kể đến vị trí truyền phương pháp căng đai Tra bảng 4.12 với góc nghiêng truyền 60 < β ≤ 80 ta C0 =0,9 Do : = C Cv C0 = 2,27.0,937.0,95.0,9 = 1,81 Mpa Chiều rộng đai : b = Ft Kđ /( ) = 674,81.1 / (1,81.5) = 74 10 3.8 thông số truyền : Khoảng cách trục aw = 204 Mô đun pháp Chiều rộng vành Tỷ số truyền Góc nghiêng Số bánh Hệ số dịch chỉnh m=4 bw = 61 um = =0 z1 = 17 , z2 = 85 x1=0 , x2 = CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ TRỤC - Ổ LĂN - Chọn vật liệu : Với hộp giảm tốc chịu tải trọng nhỏ trung bình thường dùng thép 45 thường hóa hoăc cải thiện Thường hóa để chế tạo ta có thông số sau : Độ rắn HB = ( 170 …217 ) Giới hạn bền : = 600 MPa Giới hạn chảy : = 340 MPa 4,1 Tính sơ đường kính trục Theo công thức 10.9 ta có : Trong : momen xoắn Nmm ứng suất xoắn cho phép Chọn = 40 Mpa Đường khính trục sơ : = 30mm = 25 23 : = 45 mm = 35 4.2 Khoảng cách gỗi đỡ điểm đặt lực Chiều dài may bánh đai , may bánh trục I : = =(1,2 … 1,5)= (54 … 67,5 ) Chọn = 60 mm Chiều dài mayo bánh khớp nối trục II = = (1,2 … 1,5) = (84 … 175 ) Chọn = 120mm Chọn = 10, = 10, = 15, = 15 Xác định chiều dài ổ + trục I = - = -0,5 (- 72,5mm = 0,5 ( = 62,5  = 2= 125 +trục II = = 125mm ; = = 62,5 = - = -0,5( =- 107,5mm 4.3 Tính toán cụ thể 2.3.3.1 lực từ khớp nối tác dụng lên trục = ( 0,2 – 0,3 ) = = 2.2,87.105 / 168 = 3416,66 N = 1024 , = 2370,7 = 3416,66 tg20/ cos = 1243,56 N = =0 - Thiết kế trục I Theo phương x : = -( 125 – 88) = 24 = 2405( N ) Theo phương y : = -( – 125+ 88+ 54) = = 1899,60 = + - – =0 = 3026 ( N ) = – + =0 = 1011,66( N ) 4.4 Tính toán thiết kế trục 4.4.1 Tính trục Theo 10.5, chọn [ σ ] = 63 Tại tiết diện 1-1, lắp bánh Moomen uốn = = = 1798924,091 Moomen tương đương = = 2195958,87 = = = 70,37  Chọn = 42 mm Tại tiết diện 1-2 lắp ổ lăn Moomen tương đương = = 1271081,723 = = = 58,65 25  Chọn = = 38 mm Fr1 Fd RAx RBx A Ft1 RAy 72,5 62,5 B C RBy 62,5 1763803 171846,75 My 1763833,5 Mx 320775,34 4.4.1.1 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn 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 26 Ø38k6 Ø42H7/k6 Ø38K6 Ø30H7/k6 T – 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 + , – 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 = 42 mm ; tra then có : Kích thước tiết diện then : b = 12 ; h = Chiều sâu trục : = Chiều sâu rảnh then lỗ : = 3,3 Tiết diện lắp có rãnh then lên theo bảng 10.6 ta có : Momen cản uốn : = = = 3913,08 Momen cản xoắn : = = = 8493,52 = = = 28,24 27 Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: = = = = 6,04 + – 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 ) = = 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 : =0,85 ; = 0,78 – 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 = = 2,07 ; = = 1,97 Tra bảng (10.11) : = 2,06 ; = 1,64 Chọn : = 2,06 ; = 1,9 để tính : = = = 1,716 = = = 1,633 Vậy ta có : = = = 5,39 = = = 15,38 = = = 5,08 = 5,08 [ s ] = 1,5 … 2,5 28 4.4.2 Tính trục Theo phương x : = -( 125 – 62,5) = = 5657,41( N ) Theo phương y : = -(– 125.+ 62,5 - 232,5) = = 21266,33N =-( + + – ) = = 29426,33( N ) = – -=0 = 5657,41( N ) 4.4.2.1 Tính xác đường kính trục Theo 10.5, chọn [ σ ] = 63 Tại tiết diện 2-1, lắp bánh Moomen uốn = = = 1872827,063 Moomen tương đương = = = 1893318,205 = = = 66,98  Chọn = 65 mm Tại tiết diện 2-2 lắp ổ lăn Moomen tương đương = = =425651,106 = = = 50,72  29 Chọn = = 50mm Fr2 RBx RAx A Ft2 RAy B C RBy FK 62,5 62,5 107,5 1839145,63 322500 My 1329145,63 Mx 1454238,62 Ø35 k6 Ø40 k6 Ø65 H7/k6 Ø40 k6 T 4.4.2.2 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn s=[s] Trong : [ s ] – hệ số an toàn cho phép , thông thường [ s ] = 1,5 … 2,5 30 – 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 + , – 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 = 65mm ; 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 : = = = 3913,08 Momen cản xoắn : = = = 8493,52 = = = 28,24 Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: 31 = = = = 6,04 + – 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 ) = ; = 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 : =0,85 ; = 0,78 – 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 = = 2,07 ; = = 1,97 Tra bảng (10.11) : = 2,06 ; = 1,64 Chọn : = 2,06 ; = 1,9 để tính : = = = 1,716 = = = 1,633 Vậy ta có : = = = 5,39 = = = 15,38 = = = 5,08 = 5,08 [ s ] = 1,5 … 2,5 4.5 Tính toán ổ lăn 4.5.1 Trục 32 4.5.1.1 chọn loại ổ trượt : Tổng lực dọc tác dụng lên trục = Khá nhỏ so với trục hướng tâm , tải lớn yêu cầu nâng cao độ cứng , chọn ổ đửa côn bố trí ổ hình 11.1a 4.5.1.2 Chọn sơ ổ cỡ trung kí hiệu 7306 có C = 40,4kN , = 29,9 kN Góc tiếp xúc = 13,50 4.5.1.3 Tính kiểm nghiệm khả chịu động ổ : _ theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ - chặn e = 1,5 ; tga = 1,5.tg(13,50 ) = 0,3601 Theo (11.7 ) lực dọc trụng hướng tâm sinh ổ : = = = 1788,3 N = = = 2633,8 N = 0,83e = 445,2 N = 0,83e = 655,8 N - Theo bảng 11.5 với sơ đồ bố trí ổ đũa chọn h 11.1a = - = 655,8 - 106,7 = 549,1 > Do : = = 549,1 N = - = 445,2 – 106,7 = 338,5 < Vậy - : = = 655,8 N Xác định X Y : / ( V.) = : / ( V.) = Do tra bảng 11.4 X = 0,307