Đồ án nguyên lý chi tiết máy đề 2: Trường SPKT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MƠN CHI TIẾT MÁY ĐỒ ÁN MƠN HỌC NGUN LÝ- CHI TIẾT MÁY (Phần thuyết minh) GVHD: NGUYỄN HỮU THỊNH SVTH: TRẦN THANH PHONG MSSV: 141444215 LỚP: 141444CL2 Thành phố HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MƠN CHI TIẾT MÁY ĐỒ ÁN MƠN HỌC NGUN LÝ- CHI TIẾT MÁY (Phần thuyết minh) GVHD: NGUYỄN HỮU THỊNH SVTH: TRẦN THANH PHONG MSSV: 141444215 LỚP: 141444CL2 Thành phố HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2016 Mục lục PHẦN I: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ DIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I, Chọn động Tính tốn cơng suất trục động điện Số liệu ban đầu + Lực vòng băng tải (F): 38000 (N) + Vận tốc Tang tải (v) : 1,5 (m/s) + Đường kính Tang tải (D) : 420 (mm) + Số năm làm việc (a) : (năm) Nếu gọi Pct : Cơng suất cần thiết trục động Pt : Cơng suất trục máy thao tác η : Hiệu suất truyền động Ta có cơng suất tác dụng lớn trục máy Cơng suất: Cơng suất động ( tải trọng thay đổi) Ta có: Ta có: mà T1=T => P1 = mà T2= 0,8 T => P2 = 0,8 Vậy ta có : Tính tốn hiệu suất hệ thống Trang η = η nt ×η br2 ×η o ×η x Hiệu suất chung : +Theo bảng 2.3 ta được: ηnt ηbr ηo ηx ⇒ =1:hiệu suất khốp nối trục = 0.98:hiệu suất cặp bánh = 0.995 :hiệu suất cặp ổ lăn =0.93 :hiệu suất truyền xích η × 0.98 × 0.995 × 0.93 = 0,875 = -Công suất cần thiết trục động Pct = pt 5,38 ⇒ = 6,148( kw) η 0,875 Tính số vòng quay sơ nsb = u × nlv Ta có - Trong : u : tỉ số truyền chung hệ thống nlv : số vòng quay máy công tác lv -Xác đònh n : v= - Ta có : π ×n×d 60 × 1000 × 1,5 ⇒ nlv = = 68,2(V / ph) 60 × 1000 π × 420 - Xác đònh u Ta có: u = un × u h Trang Tra bảng 2.1 ta có : un = ∈ (2 → 5) uh = 15 ∈ (8 → 40) Truyền động xích Truyền động bánh trụ ⇒ u =2×10 =20 Vậy nsb × =26 68,2=1368 (v/ph) Chọn động - Ta chọn động loại 4A chúng nhẹ so với động loại K DK Mặt khác chúng có phạm vi cơng suất lớn số vòng quay đồng rộng so với động loại K Dựa vào bảng 1.3TC/237 ta chọn động Kiểu động Cơng suất 4A132S4Y3 7,5 Vận quay 1455 tốc Cos ( 0,86 II Phân phối tỉ số truyền utt = Tỉ số truyền hệ thống Tỉ số truyền chung : ndc 1455 = = 21,33 nlv 68,2 u = unt × uh × u x + Trong : U : tỉ số truyền chung uh ux : tỉ số truyền hợp giảm tốc =3 :tỉ số truyền xích hợp unt =1: tỉ số truyền khớp nối trục +Tỉ số truyền hợp giảm tốc Trang Tmax/Tđn 87,5 2,2 utt = uh × u x ⇒ uh = Ta có : u h = u n × uc Mà un uc utt 21,33 = = 7,11 ux :tỉ số truyền bánh nghiêng cấp nhanh :tỉ số truyền bánh nghiêng cấp chậm + Chọn un = 1,3uc uh = 1,3 uc = 7,11 = 2,39 1,3 ⇒ - Vậy tỉ số truyền chung : u = 1× 3,04 × 2,339 × = 21,33 - Sai lệch tỉ số truyền là: Δu = - Sai lệch cho phép ÷ utt − u 3% - Số vòng quay trục truyền động: dc I n =n =1455(v/ph) n II III = n = n IV nI un = 1455 = 478(v / ph) 3,04 n II 478 = = 204(v / ph) u c 2.339 = u n = 3,04 n III 204 = = 68(v / ph) uX Trang = = 0,009 - Công suất trục truyền động: Ta có :PIV =5.7 (kw) PIII=PIV/( II η x × η ol P =PIII/( II PI=P /( Pct= PI/( × ) = 5,7/(1 0,995)= 6,159 (kw) η br × η ol η br × η ol η nt × η ol × ) =6,159/(0,98 0,995)= 6,316 (kw) × )=6,136/(0,98 0,995)= 6,477(kw) × )=6,477/(1 0,995)= 6,5 (kw) - Moment xoắn trục truyền động: đc T = I T = 9,55.10 p ct 9,55.10 6.6,5 = = 42663( N ) ndc 1455 9,55.10 p I 9,55.10 6.6,477 = = 42512( N ) nI 1455 II 9,55.10 p II 9,55.10 6.6,316 = = 126187 ( N ) n II 478 III 9,55.10 p III 9,55.10 6.6,159 = = 288325 ( N ) n III 204 IV 9,55.10 p IV 9,55.10 6.5,7 = = 800514 ( N ) n IV 68 T = T = T = Thông số U N(v/ph) P(kw) T(N.mm) Động Un=3,04 1455 6,5 42663 I 1455 6,477 4251 Trang II III Uc = 2,33 478 204 6,316 6,159 12618 288325 IV Ux =3 68 5,7 800514 Trang PHẦN II ; TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP TRUYỀN NGỒI HGT VÀ BỘ TRUYỀN XÍCH I Thiết kế truyền xích Các thơng số ban đầu: Cơng suất P1 = PIII = 6,159 (KW), tốc độ quay n1 = nIII = 204 vòng/phút, tỉ số truyền U= 3, truyền đặc nghiêng so với phương năm ngang góc 300 Bộ truyền làm việc ca, tải trọng va đập nhẹ Chọn loại xích Vì vận tốc thấp v< 10 m/s, khơng u cầu làm việc êm, nên chọn xích lăn Chọn số đĩa xích Theo bảng 4.4 với u = Chọn số đĩa xích dẫn Z1 = 25 ( răng), thảo điều kiên Z1 > Zmin Số bánh xích bị dẫn Z2 = Z1 = 25= 62,5 chọn Z2 = 63 (răng) Thỏa điều kiện Z2< Zmax = 120 Xác định bước xích p a, Bước xích đĩa xích lăn Bước xích p xác định từ tiêu độ bền mòn lề, thể cơng thức:4.5, 4.6 Pt =P.k.kz.kn ≤ [P] (4.5) (4.6) 2,3,4 dãy - Ta có: Pt : P: [P] : kđ : k: công suất tính toán (kw) cơng suất truyền trục ba (kw) cơng suất cho phép (kw) hệ số phân bố tải trọng khơng cho dãy xích hệ số sử dụng truyền xích xác định cơng thức a dc d c k=k k k k k k - Với : K0 = K a= Kd c= 1,1 Kd = 1,2 K c= 1,25 bt - Hệ số kể đến ảnh hưởng vò trí truyền - Hệ số kể đến khoảng cách trục a=(30-50)p - Vị trí trục điều chỉnh đĩa căng lăn căng xích - Tải trọng va đập - Chế độ làm viẽc truyền ca Trang Kbt = 1,3 - - Mơi trường làm việc có bụi, bơi trơn cấp II Suy k= 1.1,1.1,2.1,3.1,25= 2,145 Ta chọn Z01 =25 răng, n01 = 200 vòng/phút Vậy ta : kz = z01 25 = =1 z1 25 kn = n01 200 = = 0,98 n1 204 - Như Công suất tính toán là: Pt= =6,159.2,145.1.0,98 = 13,29 (kw) Điều kiện chọn [P] với n01 = 200 vòng/phút Và [P] > Pt = 13,29 (kw) tra bảng 4.5 ta [P] = 19,3 (kw) > 13,29 (kw) với bước xích p = 31,75 (mm) Với p = 31,75 mm < pmax 50,8 mm, theo bảng 4.8 Tuy nhiên với p=31,75 mm đường kính đĩa xích bị dẫn lớn d2 = Trong điều kiện ta nên chọn p có trị số nhỏ tăng số dãy đĩa xích cách áp dụng cơng thức 4.6  kđ = Vậy ta chọn dãy xích có bước xích p = 19,05 mm Khoảng cách trục - Khoảng cách trục a = 40p = 40.19,05 = 762 (mm) - Theo cơng thức 5.12 số mắt xích X = + ( z1+z2) + (z2-z1)2 X = 2.762 (63 − 25) × 19,05 + (25 + 63) + = 124,9 19,05 762 × 4π (mm) Chọn lại X =126 (mm) - Tính lại khoảng cách trục công thức 5.3 ta a = 0,25.p.{xc -0,5(z1+z2)+ = 772,45 (mm) - Để xích khơng chịu lực căng q lớn, giảm a lượng Δa =0,003×777,45≅ 2,3 Vậy a = 770 (mm) Trang 10 - Trong mp zOy : Fly32 = Fr l33 + Fx (.l31 + l c 34 ) + M a 1131.5 × 108.7 + 1093.65 × (160.6 + 83 5) + 70862 = = 2869 ( N ) l31 160.6 Fly31 = Fly32 − Fr − Fx = 2869 − 1131.5 − 1093.5 = 644( N ) - Trong mp zOx : Flx32 = l33 Ft 108.7 × 2921 = = 1977( N ) l31 160.6 Flx31 = Ft − Flx32 = 2921 − 1977 = 944( N ) - Xác định đường kính đoạn trục *Tại A : MtđA = ⇒ d3A = 40 (mm) *Tại D : M D = M xD + M yD = 91307( Nmm) M tdD = M D2 + 0,75TD = 265867 ( Nmm) - Đường kính trục tiết diện D : d 3D = [σ ] M tdD 265867 =3 = 37.6(mm) 0,1.[σ ] 0,1× 50 ⇒ Chọn d3D=d3A = 40 (mm) σ b ≥ 600 ( MPa ) =50 (MPa) ứng với thép 45 có ; d > 30(mm) *Tại C : Mc = M yc2 + M xc2 = 102615.6( Nmm) M tdc = M c2 + 0,75.Tc2 = 102615.6 + 0.75 × 288325 = 269960( N mm) - Đường kính trục tiết diện C : d 3c = M tdc = 37.8(mm) 0,1.[σ ] ⇒ Chọn d3C = 45 (mm) *Tại E : ME = M tdE = M E2 + 0,75.TE2 = 0,75 × 288325 = 249696( N mm) Trang 42 -Đường kính trục tiết diện E : M tdE = 36.8(mm) 0,1.[σ ] d 3E = ⇒ Chọn d3E =40 (mm) Biểu đồ momen lực: Fly31 o x A z Flx31 Fly32 Fa4 D C Ft4 1093,5 Fr4 y Qy 644 1775,5 91307 70002,8 Mx 859,6 944 Qx 1977 My 102612 288325 c) Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi - Kiểm nghiệm mỏi tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại C) MC = 102616(Nmm) Trang 43 Ø35 Ø40 k6 H7 k6 Ø45 Ø40 k6 T Flx32 E Fx TC = 288325 (Nmm) ; dC = 45 (mm) - Cơng thức : s = sσ × sτ / sσ2 + sτ2 ≥ [ s ] *Tính hệ số an tồn ứng suất phát C σ −1 sσ = Kσ d × σ a + ψ σ × σ m - Với σ-1 :giới hạn mỏi ứng với chu kì đối xứng - Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa) σ-1 = 0,436; σb = 0,436 600 = 261,6 (MPa) - Đối với trục quay σm = σa = σmaxC = MC/WC - Đối với trục có rãnh then : 3,14.d b.t1 (d C − t1 ) WC = − 32 dC - Theo bảng (7.16) tra then: b = 14 (mm) ; t1 = 5,5 (mm) WC = ⇒ 3,14 × 453 14 × 5,5 × (45 − 5) − = 6276 32 45 σ a = σ max = 102616 = 16.35( MPa) 6276 - Theo bảng (7.7) : - Theo cơng thức: ψσ = 0,05 Kσ d = ( Kσ / ε σ + K x − 1) / K y + Theo bảng (7.8) : Kx=1,06 + Theo bảng (7.9) : Ky=1,6 + Với kiểu lắp k6 σb = 600 (MPa): ⇒ K σ = (2,06 + 1,06 − 1) / 1,6 = 1,325 Trang 44 Kτ = 2,06 ετ ⇒ Sσ = τ −1 261,5 = = 12( MPa ) K σd σ a + ψ τ τ m 1,325 × 16.35 + 0,05.0 *Tính hệ số an tồn xét riêng ứng tiếp C: τ −1 sτ = Kτ d ×τ a + ψ τ ×τ m τ −1 ≈ 0, 58 × σ −1 = 0,58 × 261, = 151, 73 ( MPa ) Với τm =τa = - Khi trục quay chiều: W0C - ⇒ πd b.t1 ( d C − t1 ) 3,14 × 453 14 × 5,5 × (45 − 5,5) = − = − = 15222.6 16 dC 16 45 τm =τa = 288325 = 9.5( MPa) × 15222.6 + Theo bảng (7.7) : - Tc 2.W0C ψτ = Kτ d = ( Kτ / ετ + K x − 1) / K y + Theo bảng (7.8) : Kx=1,06 + Theo bảng (7.9) : Ky=1,6 - Với kiểu lắp k6 σb = 600 (MPa) ; - Kτ = 1,64 ετ K σ = (1,64 + 1,06 − 1) / 1,6 = 1,1 ⇒ Sτ = τ −1 151,73 = = 14.5( MPa) Kτd τ a + ψ τ τ m 1,1 × 9,5 + Trang 45 ⇒S = Sσ Sτ Sσ2 + Sτ2 12 × 14.5 = 12 + 14.5 = 9.2 > [ S ] Như vậy, khơng cần phải kiểm tra độ cứng trục d) Kiểm nghiệm độ bền tĩnh: Cơng thức : σ td = σ + 3τ ≤ [ σ ] - Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax = 102616(Nmm) ; Tmax =288325 (Nmm) σ= M max 102616 = = 11.26( MPa ) 0,1.d C3 0,1.453 τ= Tmax 288325 = = 15.8( MPa ) 0,2.d C 0,2.453 - Theo - Theo - Thép 45 : σb = 600 (MPa) ; σch = 340 (MPa) ⇒ ⇒ [ σ ] = 0,8 × σ ch = 0,8 × 340 = 272 ( MPa ) σ td = 11.26 + × 15.8 = 46.65( MPa) σ td < [ σ ] Kết luận: trục đạt u cầu độ bền tĩnh B THIẾT KẾ THEN Các u cầu then: - Dùng then đầu ngón - Gia cơng phương pháp phay - Ta có: lt = 1.35d - σ d = 2T1 / d × lt ( h − t1 )  ≤ [ σ d ] *Trục I T =42515 (Nmm) Trang 46 - Trên trục I lắp then tiết diện B : dB = 25 (mm) ; lt = 1,35.25= 33,75(mm) - Theo bảng (9.1a) : b = (mm) ; h = (mm) ; t = (mm) ⇒ - σd = × 42515 = 33.6( MPa) [ 25 × 33,75(7 − 4)] [ σ d ] = 100 ( MPa ) ⇒ σ d < [ σ d ] - Điều kiện bền cắt : τC = ⇒ 2.T1 × 42515 = = 12.6( MPa) < [τ C ] = 30MPa d lt b 25 × 33,75 × then đủ bền * Trục II : T2 = 126187 (Nmm) Lắp then vị trí B C + Tại B : dB =35 (mm) ; lt ≈ 1,35 35 = 47,25 (mm) Theo bảng (7.15) : b = 10 (mm) ; h = (mm) ; t1 = (mm) Điều kiện bền dập : τd = 2.T2 × 126187 = = 50.9( MPa) d lt ( h − t1 ) 35 × 47,25 × (8 − 5) Với: [ σ d ] = 100 ( MPa ) ⇒ σ d < [ σ d ] Điều kiện bền cắt τc = 2.T2 × 126187 = = 12.26( MPa) < [τ C ] = 30 MPa d lt b 35 × 47,25 × 10 Kết luận : then đủ bền +Tại C : dC = 35 (mm) ; lt ≈ 1,35 dD = 47,25 (mm) Theo bảng (7.15) : b =10 (mm) ; h = (mm) ; t1 = (mm) Điều kiện bền dập: ⇒ τd = 2.T2 × 126187 = = 50.9( MPa) d lt ( h − t1 ) 35 × 47,25 × (8 − 5) [ σ d ] = 100 ( MPa ) ⇒ σ d < [ σ d ] Trang 47 ⇒ τC = 2.T2 × 126187 = = 15.26( MPa) < [τ C ] = 30 MPa d lt b 35 × 47,25 × 10 Kết luận : then đủ bền *Tại E: - dE = 40 (mm); lx = 1.35 dE =54 (mm) -Tra bảng (7.15) có = 18mm; h= 8(mm) ; t1 = (mm) - Điều kiện bền dập: τd = 2.T3 × 2883250 = = 88 9( MPa ) d lt ( h − t1 ) 40 × 54 × (8 − 5) ) [ σ d ] = 100 ( MPa ) ⇒ σ d < [ σ d ] -Với - Điều kiện bền cắt: τC = ⇒ 2.T3 × 288325 = = 22( MPa ) < [τ C ] = 30 MPa d lt b 40 × 54 × 12 then đủ bền Phần V THIẾT KẾ Ổ LĂN Chọn ổ lăn cho trục I: - Ta có: Fa1 = 298.6 (N) ; Fly11 =350 N ; Flx11 = 712.4(N) Fly12 = 144.5(N) ; Flx12 =613.6(N) - Tổng phân lực tác động lên ổ: F lx11 + F ly11 = 837 ( N ) + Ổ 1: Flt11 = F lx12 + F ly12 = 630.4( N ) +Ổ 2: Flt12 = - Ta thấy Flt11 > Flt12 nên ta xét tỉ số: Trang 48 Fa1 298.6 = = 0.356 Flt11 837 ⇒Ta chọn ổ bi đỡ chặn với góc α = 12 - Chọn sơ ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ kí hiêu: 36204 Với d= 20mm ; D = 47 mm ; b= 14mm ; r = 1,5 mm ; r1= 0,5 mm; C =12,3 kN ; C0 = 8,47 kN - Kiểm nghiệm khả tải động ổ Ta có Fa1 298.6 = = 0,0353 C 8470 ; Chọn e = 0,34 - Vì vòng quay nên V=1 Do đó: Fa1 298.6 = = 0,356 V Fr 837