Thiết kế hệ dẫn động thùng trộn

Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí với đề tài:Thiết kế hệ dẫn động thùng trộn , hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh.Đồ án chuẩn, tính toán chính xac, trình bày khoa học, có dẫn chứng các công thức sử dụng. Ae cần bản vẽ cad thì liên hệ .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CHI TIẾT MÁY

Đề 6: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn Phương án: 1

HÀ NỘI, NĂM 2016

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI

Đề số 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

1 Động cơ

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh

4 Nối trục đàn hồi

5 Thùng trộn

Số liệu cho trước phương án 1

Công suất trên trục thùng trộn, P (kW) 9,02

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n (vòng/phút) 40

Số ngày làm việc trong năm, (ngày) 320

Thời gian phục vụ, L(năm)

Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ

LỜI MỞ ĐẦU - -

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh

tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹthuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thứcnày cũng như các kiến thức đã học ở trường để giải quyết các vấn đề thườnggặp ở thực tế

Môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho học viên có thể hệ thống hóa lại các kiến thức của các môn học như : Sức bền vật liệu, Dung sai và kỹ thuật

đo lường, Nguyên lý máy, Vẽ kỹ thuật, Đồng thời giúp học viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án các môn học khác sau này

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn cónhiều vấn đề chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu

và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn, nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là

thầy Phạm Hồng Thanh đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho chúng em hoàn

thành nhiệm vụ được giao

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

PHỤ LỤC

Contents

TRUYỀN 1.1 Công suất cần thiết

Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có:

Hiệu suất chung của hệ thống:

Theo (bảng 2.3), trang 19, [1] ta có:

Với : : Hiệu suất bộ truyền đai

: Hiệu suất một cặp ổ lăn

: Hiệu suất bộ truyền bánh răng

= 1 : Hiệu suất khớp nối

Suy ra :

Vậy công suất cần thiết của động cơ:

1.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống

Chọn tỉ số truyền sơ bộ:

Theo (bảng 2.4), trang 21, [1]

Ta chọn : Đai thang:

Hộp giảm tốc hai cấp:

Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:

Vận tốc sơ bộ của động cơ là:

vòng/phút

1.3 Chọn động cơ

Động cơ chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải thay đổi nên động cơ phải chọn có Pdm Pct = 10,18 (kW)

Theo bảng P1.3 trang 236 tài liệu [1] ta chọn động cơ có số liệu

4A132M4Y3 có thông số kỷ thuật:

1.4 Phân phối lại tỷ số truyền cho hệ thống

Tỉ số truyền thực :

Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc :

Vậy tỷ số truyền bộ truyền đai là:

Đây là hộp giảm tốc hai cấp phân đôi

Gọi : - là tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh.

- là tỷ số truền của bánh răng cấp chậm Tra bảng 3.1 trang 43 tài liệu [1] ta có :

Vậy phân phối tỷ số truyền như sau :

Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : un = 3,58

Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : uc = 2,79

Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud = 3,65

1.5 Công suất động cơ ở trên các trục

- Công suất động cơ của trục I (trục dẫn) là:

- Công suất động cơ của trục trục II là:

- Công suất động cơ của trục III là:

- Công suất động cơ trên trục công tác là:

1.6 Tốc độ quay trên các trục

- Tốc độ quay trên trục I là:

- Tốc độ quay trên trục II là:

- Tốc độ quay trên trục III là:

1.7 Tính moment xoắn trên trục

Theo công thức sau:

Trong đó: - công suất ,kW

- số vòng quay ,vg/ph

+ Momen xoắn trên trục động cơ là:

+ Momen xoắn trên trục I là:

+ Momen xoắn trên trục II là :

+ Momen xoắn trên trục III là :

+ Momen xoắn trên trục công tác là:

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN ĐAI THANG

Hình 1: Các thông số của bộ truyền đai

Các thông số đai hình thang thường loại :

Tên gọi Ký hiệu Giá trị

Kích thước mặt cắt ngang của dây đai

2.2 Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai

2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ d 1

Ta có:

Theo bảng 4.6[1] trang 53 tiêu chuẩn ta chọn

Vận tốc dài của đai:

Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc cho phép: nên thỏa điều kiện.

2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lớn d 2

Theo công thức (4.2), tài liệu [1] ta có đường kính bánh đai lớn :

d2 = uđ.d1.(1- )Trong đó : uđ - hệ số bộ truyền đai

- hệ số trượt của bộ truyền đai thang lấy = 0,01

d2 = 3,65.180.(1- 0,01) =650,43 mm

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 630 mm

- Xác định lại tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là

- Sai số của bộ truyền là:

Sai số trong phạm vi cho phép (3 5)%

2.3 Chọn khoảng cách trục a

Theo điều kiện : 0,55(d1 + d2) + h a 2.(d1 + d2)

0,55(180 + 630 ) + 10,5 a 2.( 180 + 630 )

446 a 1620 (1)( với h là chiều cao tiết diện đai)

Ta có thể chọn sơ bộ a = d2 = 630(mm)

2.4 Tính chiều dài sơ bộ theo khoảng cách trục a

Theo tiêu chuẩn lấy L=2500(mm)

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

- Theo bảng (4.19) tài liệu [1] trang 62 ta chọn: [P0] = 4,61 kW

- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai

(Trang 57-[1] )

- Hệ số xét đến ảnh hưởng đến tỷ số truyền u

Cu = 1,14 vì u = 3,54 > 3

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Cz ,tra bảng 4.18-[1] trang 61 ta chọn: Cz=0,95

- Đường kính vòng ngoài của bánh đai.

Theo công thức (4.18) tài liệu [1] :

+ Đường kính vòng ngoài của bánh đai dẫn:

da1 = d1 + 2h0 = 180 + 2.4,2 = 188,4 mm+ Đường kính vòng ngoài của bánh bị dẫn:

da2 = d2 + 2h0 = 630 +2.4,2 = 638,4 mm

2.9 Lực căng đai.

Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức 4.19-[1] trang 63

Trong đó: Fv = qm.v2 -lực căng do lực quán tính li tâm sinh ra (qm tra bảng 4.22- [1] )

Lực tác dụng lên trục:

Fr=2.F0.z.sin( /2)

3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện

Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350 Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng

10 15 HB

HB1 = HB2 + (10 15)HB

+ Bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ thép 45 thường hóa, theo bảng 6.1-[1] ta cócác thông số của thép như sau:

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép(sơ bộ)

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Do đó hệ số của cả hai bánh răng đều bằng 1.

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ

Ứng suất tiếp xúc cho phép của cả 2 bánh răng nghiêng

<1,25

 Ứng suất uốn cho phép(sơ bộ)

Ứng suất uốn cho phép

Trong đó: - Ứng suất uốn cho phép đối với số chu kỳ cơ sở

(MPa)

Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải =1

- Hệ số tuổi thọ, chế độ tải trọng của bộ truyền

; mF =6 - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn

=1,75 - Hệ số an toàn khi tính về uốn.Tra bảng 6.2 tài liệu [1]

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn( Bánh răng 2)

chu kì

(chu kỳ)

Vậy cả và ( Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương) đều lớn hơn

( Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn), do đó

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh răng lớn:

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh nhỏ:

• Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải

3.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w

+ Theo công thức 6.15a - [1] :

+Ka : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Theo bảng 6.5 - [1] (tập 1 trang 96 ) với cặp bánh răng, răng nghiêng thép – thép Ka=43

+ : Momen xoắn trên trục chủ động

+ ứng suất tiếp xúc cho phép

+ Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.Trị số tra bảng 6.7-[1]

+ Hệ số Tra bảng 6.6 -[1] chọn =0,4

+ Theo công thức 6.16-[1] :

Dựa vào và độ cứng HB theo bảng 6.7-[1] nội suy được:

Thay các giá trị vào công thức

Theo tiêu chuẩn SEV229-75 ( Trang 99-[1] ), chọn

- Vận tốc của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức ( 3-17)

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

- Với vận tốc này theo bảng 6.13 - [1] có thể chọn cấp chính xác 9

3.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33-[1] ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ chuyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

 Xác định ứng suất tiếp xúc của cặp bánh răng

- ZM hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng Trị số tra bảng [1] ta được bánh răng nhỏ có: ZM = 274

Vì >1 nên theo công thức 6.36c-[1]

-hệ số trùng khớp ngang, theo công thức 6.38b-[1] tính gần đúng:

Thay vào ta được

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó : +

+ - Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng

đồng thời tiếp xúc Tra bảng 6.14-[1] được

+ - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, trị số được tính theo công thức 6.41-[1]

Với :

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, trị số tra bảng

Thay vào công thức 6.33-[1] ta được

* Xác định tính chính xác của ứng suất tiếp xúc cho phép :

Theo công thức 6.1-[1] với V=1,83 (m/s) < 5(m/s), ZV=

, chọn cần gia công bề mặt đạt độ nhám Ra=2,5 do đó ZR=0,95, với da<700mm, KxH=1, do đó theo 6.1-[1] và 6.1a-[1]

Ta thấy nên cặp bánh răng đủ bền về tiếp xúc.

3.1.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

-Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:

-hệ số dạng răng của bánh 1 và 2,phụ thuộc vào số răng tương đương và hệ số dịch chỉnh, tra bảng 6.18-[1]

Số răng tương đương:

Theo bảng 6,18-[1] hệ số dang răng YF

-Đối với bánh răng chủ động: YF1=3,66

-Đối với bánh răng bị động: YF2=3,6

KF : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó :

+ -hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về uốn Tra bảng 6.7-[1] nội suy ta được:

+ - Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng

đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Tra bảng 6.14-[1] được

+ - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính

về uốn, trị số được tính theo công thức 6.46-[1]

* Xác định tính chính xác của ứng suất uốn cho phép :

Theo công thức 6.2-[1] và 6.2a-[1] ta có ứng suất uốn chính xác được

tính theo công thức :

+ - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Chọn

+ - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất,

trị số được xác định theo công thức

+ - Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền

đều nhỏ hơn 400mm nên

Ta thấy

Vậy cả 2 bánh răng đủ bền về uốn

3.1.8 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Vậy cả 2 bánh răng đề đủ bền về uốn khi quá tải.

Đường kính đáy răng

3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

Các thông số của bộ truyền cấp chậm

3.2.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện

Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350 Đồng thời khả năng chạy mòn củarăng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng

10 15 HB

HB1 = HB2 + (10 15)HB

+ Bánh răng trụ răng thẳng nhỏ thép 40XH tôi cải thiện, theo bảng 6.1-[1] ta

có các thông số của thép như sau:

- Giới hạn bèn kéo:

- Giới hạn chảy:

- Độ rắn: HB = 230 300 (chọn HB1 = 300)

+ Bánh răng trụ răng thẳng lớn thép 40XH tôi cải thiện, theo bảng 6.1-[1] ta

có các thông số của thép như sau:

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Trong đó: =2.HB+ 70 (MPa)

Tra bảng 6.2 - [1] được

- Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ.+ Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

Do đó hệ số của cả hai bánh răng đều bằng 1.

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ.

Ứng suất tiếp xúc cho phép của cả 2 bánh răng

 Ứng suất uốn cho phép

Ứng suất uốn cho phép

=1,75 - Hệ số an toàn khi tính về uốn.Tra bảng 6.2 tài liệu [1]

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn( Bánh răng 2)

Vậy cả và ( Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương) đều lớn hơn ( Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn), do đó

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh răng lớn:

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh nhỏ:

• Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải

3.2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w

+ Theo công thức 6.15a - [1] :

+Ka : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Theo bảng 6.5 - [1] (tập 1 trang 96 ) với cặp bánh răng, răng thẳng thép – thép Ka=49,5

+ - Momen xoắn trên trục chủ động ( Trục II )

+ - ứng suất tiếp xúc cho phép

+ -Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.Trị số tra bảng 6.7-[1]

+ -Hệ số Tra bảng 6.6 -[1] chọn =0,5

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn.

- Với vận tốc này theo bảng 6.13 - [1] có thể chọn cấp chính xác 9

3.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33-[1] ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của

bộ chuyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

 Xác định ứng suất tiếp xúc của cặp bánh răng

- ZM hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng Trị số tra bảng6.5-[1] ta được bánh răng nhỏ có: ZM = 274

- ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Tra bảng 6.12-[1]

ta được bánh răng nhỏ có ZH = 1,76

- - Chiều rộng vành răng, trị số tính theo công thức

- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

- hệ số trùng khớp dọc, tính theo công thức 6.37-[1]

Vì =0 nên theo công thức 6.36a-[1]

-hệ số trùng khớp ngang, theo công thức 6.38b-[1] tính gầnđúng:

Thay vào ta được

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó : +

+ - Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời tiếp xúc Tra bảng 6.14-[1] được

+ - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn

khớp, trị số được tính theo công thức 6.41-[1]

Với :

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, trị

số tra bảng 6.15-[1] ta có ( Răng thẳng không vát

Vậy ta có

Thay vào công thức 6.33-[1] ta được

* Xác định tính chính xác của ứng suất tiếp xúc cho phép :

Theo công thức 6.1-[1] với V=0,77 (m/s) < 5(m/s),

.Chọn cần gia công bề mặt đạt độ nhám Ra=2,5

do đó ZR=0,95, với da<700mm, KxH=1, do đó theo 6.1-[1] và 6.1a-[1]

Ta thấy 1,43% <4% nên giữ nguyên các kết quả tính toán và

chỉ cần tính lại chiều rộng vành răng

3.2.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

+ Theo công thức 6.43-[1] ta có:

-Hệ số kể đến độ nghiêng của răng(với răng thẳng β=0):

-hệ số dạng răng của bánh 1 và 2,phụ thuộc vào số răng tương đương và hệ số dịch chỉnh, tra bảng 6.18-[1]

Số răng tương đương:

Theo bảng 6.18-[1] nội suy ta được hệ số dang răng YF

- Đối với bánh răng chủ động: YF1=3,64

- Đối với bánh răng bị động: YF2=3,6

KF - Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trong đó :

+ -hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng khi tính về uốn Tra bảng 6.7-[1] ta được:

+ - Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Tra bảng 6.14-[1] được

+ - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khitính về uốn, trị số được tính theo công thức 6.46-[1]

Vậy ta có :

* Xác định tính chính xác của ứng suất uốn cho phép :

Theo công thức 6.2-[1] và 6.2a-[1] ta có ứng suất uốn chính xác được

tính theo công thức :

Trong đó:

+ - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn

+ - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, trị

số được xác định theo công thức: