Đồ án chi tiết máy Phần A: Tính toán động học I. Chọn động cơ điện : Chọn động cơ là công việc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế chi tiết máy. Việc chọn động cơ phù hợp có ảnh hưởng rất nhiều đến các công việc sau này. Đặc biệt là bản vẽ chi tiết. 1. Xác định công suất trên trục động cơ : Công suất của động cơ phải thỏa mãn điều kiện : Pđc > Pct Trong đó: + Pđc : là công suất của động cơ được chọn + Pct : là công suất làm việc của động cơ Ta có : Với : Plv : là công suất làm việc thực của động cơ làm bánh công tác hoạt động = =2,565 (kw) : Hiệu suất của các quá trình truyền động Tra bảng 2.1111 : Hiệu suất khớp nối = 0,99 : Hiệu suất ổ lăn ổ trượt = 0,99 : Hiệu suất bộ truyền xích (hở) = 0,93 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón (kín) = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ(kín) = 0,96
114Equation Chapter Section 1Đồ án chi tiết máy Phần A: Tính toán động học I Chọn động điện : Chọn động công việc trình tính toán thiết kế chi tiết máy Việc chọn động phù hợp có ảnh hưởng nhiều đến công việc sau Đặc biệt vẽ chi tiết Xác định công suất trục động : Công suất động phải thỏa mãn điều kiện : Pđc > Pct Trong đó: + Pđc : công suất động chọn + Pct : công suất làm việc động P Pct = lv ηC Ta có : Với : Plv : công suất làm việc thực động làm bánh công tác hoạt động 2.F V 2.1,35.103.0,95 Plv = 103 103 = =2,565 (kw) ηC : Hiệu suất trình truyền động ηC = ∏ηi = η k ηbrn ηbrtηol5 η x2 Tra bảng 2.1/11[1] ηk ηol ηx : Hiệu suất khớp nối : Hiệu suất ổ lăn ổ trượt : Hiệu suất truyền xích (hở) ηk ηol ηx = 0,99 = 0,99 = 0,93 ηbrn ηbrt : Hiệu suất truyền bánh nón (kín) : Hiệu suất truyền bánh trụ(kín) ηc Ta có : ηbrn ηbrt = 0,95 = 0,96 = 0,99.0,95.0,96.0,995.0,932 =0,7426 công suất làm việc động : 2,565 0,7426 Pct = = 3,454 (kw) Xác định tốc độ động : Vận tốc trục công tác : 60000.v nct = π D Trong : nct : vận tốc trục công tác v : vận tốc băng tải v = 0,95 m/s D : đường kính tang quay D =450 mm n ct = 60000.0,95 3,14.450 = 40,339 (vòng /phút) Chọn sơ tỷ số truyền hệ thống : + isbng = tỉ số truyền sơ hệ + isbh = 12 tỉ số truyền sơ cua hộp giảm tốc Tốc độ quay sơ động : nsbđc = nct.isb= nct isbh isbng = 40,339.12.3 =1452,204 (v/p) Suy : chọn tốc độ sơ động :nsbđc = 1500 (v/p) Chọn động cho trạm dẫn động băng tải : Yêu cầu động cần thỏa mãn: Pđc > Pct = 3,454 (kw) ≈ n sb = 1452,204 nđc (v/p) Tk > k =1 Tdn Tra bảng 2P/19[1] ta chọn động có số hiệu : A02-41-4 Có thông số động sau : Pđc = (kw) nđc =1450 (v/p) Tk =2 Tdn dđc = 35,5 mm II Phân phối tỷ số truyền trạm dẫn động băng tải: Tỷ số truyền chung trạm : n 1450 i c = đc = = 35,945 ≈ 36 n ct 40,339 Phân phối tỷ số truyền chung trạm in = ix = Chọn sơ tỷ số truyền : i 36 ih = c = = 12 ix → Mà : với ih = i1.i2 i1 i2 : tỷ số truyền cấp nhanh : tỷ số truyền cấp chậm chọn Kbe=0.27 ψ bd2 = [K01]= [K02] Ck=1.1 ⇒ λ = 2.25.ψ bd2 [ K 02 ] ( − K be ) K be [ K 01 ] k ⇒ = 2, 25.2 ( − 0,27 ) 0,27 λ k C3k = 22,5.1,13 = 29,94 Từ đồ thị 3.21/45[2] ta tra U1 = U = Tính lại tỉ số truyền : in = ix = III ic 36 = = 12 i h 3.4 Tính toán thông số động học trạm dẫn: Công suất trục : P 2,565 Pbt1 = Pbt = lv = = 1,2825 2 (kw) 2.P 2.1,2825 P3 = bt12 = = 3,056 ηol ηx 0,993.0,932 (kw) P2 = P1 = P3 3,056 = = 3,215 ηbrt ηol 0,99.0,96 P2 3,215 = = 3,525 ηbrn ηol 0,95.0,96 (kw) (kw) =22,5 Pđc = P1 3,525 = = 3,708 ηk ηol 0,99.0,96 (kw) Vận tốc vòng quay trục : n 1450 n1 = đc = = 1450 ik n2 = n3 = n 1 1450 = = 483,33 i1 n 2 483,33 = = 120,08 i2 n bt1 = n bt = n 3 120,08 = = 40,026 ix (v/p) (v/p) (v/p) (v/p) Momen trục: P 3,708 Tđc = 9,55.106 đc = 9,55.106 = 24421,56 n đc 1450 T1 = 9,55.106 T2 = 9,55.106 T3 = 9,55.106 P1 3,525 = 9,55.106 = 23216,37 n1 1450 P2 3,215 = 9,55.106 = 63524,4 n2 483,33 P3 3,056 = 9,55.106 = 243044,63 n3 120,08 Tbt1 = Tbt = 9,55.106 Pbt1 1,2825 = 9,55.106 = 305997,97 n bt1 40,026 (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) IV Bảng thông số hệ dẫn động trạm là: Trục TS Tỷ số truyền Công suất P (kw) Vận tốc quay n Trục băng tải Động Trục I Trục II TrụcIII ik = i1 = i2 = ix = 3,708 3,525 3,215 3,065 1,2825 1,2825 1450 1450 483,33 120,08 40,026 40,026 (v/p) Momen quay T (N.mm) 24421,56 23216,37 63524,4 243044,63 305997,97 Phần B : Thiết kế truyền I - Chọn vật liệu Do yêu cầu đặc biệt nên theo 6.1/92[2] Bánh nhỏ: thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB=241…285 Có σ σ b1=850 Mpa ch1 =580 Mpa Bánh lớn: thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB=192…240 Có σ =750 Mpa b1 σ ch1 =450 Mpa II- Xác định ứng suất cho phép : - Theo bảng 6.2/94[2] Với thép 45 cải thiện : σ0tx lim = 2HB + 70 δ tx = 1.1 σ0u lim = 1.8HB δu = 1.75 - Chọn dộ rắn bánh nhỏ HB1 =245 - Chọn dộ rắn bánh nhỏ HB2 =230 Khi 305997,97 σ0tx lim1 = 2.245 + 70 = 560Mpa σu lim1 = 1,8.245 = 441Mpa σ0tx lim = 2.230 + 70 = 530Mpa σu lim = 1,8.230 = 414Mpa σ0H lim σ0Flim & ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì sở ứng suất tiếp xúc cho phép : - Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc : Theo 6-5[2] NOi = NO1=30 HB12,4 HBi2,4 =30.2452,4 =16,26.106 HB2,4 NO2=30 =30.2302.4 =13,97.106 - Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn : NFo =4.106 Với tất loại thép - Do truyền chịu tải thay đổi nhiều bậc nên ta có : n m Tj t j N td = 60.u .∑ t ∑ ÷ i j=1 Tmax ∑ t j Trong đó: + Ntd : số chu kỳ tương đương + u :là số lần ăn khớp /1 vòng ăn khớp + n : số vòng quay phút + T : momen xoắn + t : thời gian làm việc chế độ thứ i + t∑ : tổng thời gian làm việc Ta có : N td1 = 60.1 → 1450 13.5 + 0,73.3,5 18240 = 38,58.107 + 3,5 Ntd1 > No1 → K 'N1 = N td2 > No2 Tương tự : K 'N → K 'N2 = hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc có tải thay đổi [ σ tx ] = σ0tx lim ¸p dụng công thức : Tra bảng 6.2/94[2] ta có SH = 1,1 Cấp nhanh: [ σ tx ] = 560 KN SH = 509 ( Mpa ) 1,1 [ σ tx ] = 530 = 481,8(Mpa) 1,1 Cấp chậm [ σ tx ] = 560 = 509(Mpa) 1,1 [ σ tx ] = 530 0,96 = 463,63(Mpa) 1,1 - với cấp nhanh sử dụng thẳng & Ntd1 > No1 [ σ tx ] ' ( → K 'n1 = ) = [ σ tx ] ; [ σ tx ] = 481,8(Mpa) ứng suất cho phép cấp nhanh (theo công thức 6.12/95[2]) : [ σ tx ] = [ σ tx ] + [ σ tx ] 2 = 509 + 481,8 ' = 495,4(Mpa) < 1,15[ σ tx ] = 554,07(Mpa) - Với cấp chậm sử dụng nghiêng: [ σ tx ] ' ( ) = [ σ tx ] ;[ σ tx ] = 463,63(Mpa) ứng suất cho phép cấp chậm (theo công thức 6.12/95[2]) : [ σ tx ] = [ σ tx ] + [ σ tx ] = 509 + 463,63 ' = 486,315(Mpa) < 1,25[ σ tx ] = 579,53(Mpa) 2 Tính ứng suất uốn cho phép : Số chu kì tương đương có tải thay đổi : mf t n k T N td = 60.u .∑ j ÷ j t ∑ i j=1 Tmax ∑ t j Trong đó: mf = bậc đường cong mỏi ( HB N 03 → K ''N = Khả chịu tải ổ : C = 2983,1.528,920,3 = 19,574( KN ) < Co = 20,9( KN ) Đảm bảo khả tải động trục Chọn ổ theo tải tĩnh : Với loại ổ đũa đỡ chặn ta có : X D = X G = 0,5 YD = YG = 0,22.cot gα = 0,22.cot g (11,5o ) = 1,1 Khả tải tĩnh : QD = X D RD + YD PaD = 0,5.1272,64 + 1,1.39,99 = 0,68( KN ) QG = X G RG + YG PaG = 0,5.1900,23 + 1,1.908,05 = 1,948( KN ) QD < QG → QTII = QG < C = 29,6( KN ) Vậy đảm bảo tải tĩnh trục Thông số ổ lăn chọn cho trục D G : d = 30 mm D = 72 mm B = 19 mm C = 17 mm D1 = 58 mm r = mm Chọn ổ lăn cho trục III : a Chọn loại ổ lăn : r1 = 0,8 mm d2 = 50,6 mm β = 13,5o Theo phần tính toán trục ta có : + lực dọc trục : Pa = 415,7( N ) + lực hướng tâm gối tựa : RK = ( R ) +( R ) = ( 2175,61) RM = ( R ) +( R ) = ( 1627,78 ) + ( 1731,65) = 2376,6( N ) zox K yoz M yoz K xoz M + ( 913,56 ) = 2359,63( N ) => ổ lăn trục vừa chịu tải dọc trục vừa chịu tải hướng kính nên ta chọn loại ổ lăn đỡ chặn mặt khác tải lớn trục có lắp bánh nên ta chọn ổ lăn ổ đũa côn cho gối đỡ K M b Chọn cấp xác : -Vì hệ thống ổ lăn dùng hộp giảm tốc nên ta chọn cấp xác bình thường (0) có độ đảo hướng tâm 20 c Chọn kích thước ổ lăn : µm , giá thành tương đối Ta biết đường kính ngõng trục d = 45 mm, chọn sơ ỏ đũa côn đỡ chặn cỡ trung dãy ký hiệu 7309 có thông số d = 45mm D = 100mm Co = 25( KN ) α = 10,83o C = 32,3( KN ) Kích thước ổ lăn chọn theo tiêu: -Khả tải động nhằm đề phòng tróc rỗ bề mặt làm việc -Khả tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư Chọn ổ theo khả tải động : Số vòng quay trục n3 = 120,08 (v/p) nên khả chịu tải động xác định theo công thức : Cd = Q.m L Trong : m= 10 + m bậc đường cong mỏi thử ổ lăn + Lh tuổi thọ ổ lăn tính : Lh = 18240 (giờ ) +L tuổi thọ ổ lăn tính triệu vòng : L = 60.n1.10−6.Lh = 60.120,08.10−6.18240 = 131,42 (triệu vòng) + Q tải trọng quy ước : Qi = ( X.V.R i + Y.∑ F ) K t K d Với : - V hệ số kể vòng quay V=1 - Kt hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ Kt = - kđ hệ số kể đến đặc tính tải trọng Kđ =1,8 - Ri lực hướng tâm ổ -F tải trọng dọc trục tác dụng vào ổ - xác định hệ số X Y : e = 1,5.tgα = 1,5.tg 10,83o = 0,286 ( ) Xác định lực dọc trục lực hướng trục gây ổ : FK = 0,83.e.R K = 0,83.0, 286.2359,63 = 560,13(N) FM = 0,83.e.R M = 0,83.0,286.2376,6 = 564,15(N) Theo sơ đồ bố trí lực cách lắp ổ lăn ta có : ∑ FK = FM − Pa = 564,51 − (−415,7) = 980,2(N) > FK → Pa K = ∑ FK ∑ FM = FK + Pa = 560,13 + (−415,7) = 144,43(N) < FM → Pa M Xác định xác X Y : PaK V RK PaM V RM = 980,2 = 1.2359,63 = 144,43 = 0,06 < e 1.2376,6 0,41 > e Tra bảng ta có : XK = 0,4 YK = 0,4.cotgα = 0,4 cotg10,83 = 2,09 XM = ; YM = Thay số ta có : QK = ( 0,5.1.2359,63 + 2,09.980,2 ) 1,3 = 4196,96( N ) QM = (1.1.2376,6).1,3 = 3089,58( N ) Như cần tính cho ổ A ổ chịu tải lớn Q = QK = 4196,96 (N) = ∑ FM Khả chịu tải ổ : C = 4196,96.131,420,3 = 18,135( KN ) < Co = 25( KN ) Đảm bao khả tải động trục Chọn ổ theo tải tĩnh : Với loại ổ đũa đỡ chặn ta có : X K = X M = 0,6 YK = YM = 0,22.cot gα = 0,22.cot g (10,83o ) = 1,15 Khả tải tĩnh : QK = X K RK + YK PaK = 0,6.2359,63 + 1,15.980,2 = 2,543( KN ) QM = X M RM + YM PaM = 0,6.2376,6 + 1,15.144,43 = 1,592( KN ) QM < QK → QTIII = QK < C = 32,3( KN ) Vậy đảm bảo tải tĩnh trục Thông số ổ lăn chọn cho trục K M : VIII d = 45 mm D = 100 mm B = 26 mm C = 22 mm D1 = 85,5 mm r = 2,5 mm r1 = 0,8 mm d2 = 70,5 mm β = 10,83o Tính toán thiết kế nối trục đàn hồi : Trong nối trục đàn hồi nửa nối trục nối với phận đàn hồi.nhờ có phận đàn hồi nên nối trục đàn hồi có khả giảm va đập chấn động.đề phòng cộng hưởng dao động xoắn gây nên bù lại độ lệch trục Ta thiết kế nối trục đàn hồi theo momen trục I TI = 23216,37 (N.mm) =23,216 (N.m) Đường kính trục I vị trí khớp nối K : d = 25 mm tra bảng 16.10a 16.10b[3] ta có : d =25 mm D = 100 mm d m = 50mm B=4mm B1 = 28mm D0 =71mm L2 =20 mm d1 = 45 mm L = 124 mm (số chốt ) Z=6 D3 = 20 mm l = 60 mm d0 = 10 mm nmax = 4750 l3 = 15 mm - kiểm nghiệm điều kiện bền vòng đàn hồi chốt : + điều kiện bền dập vòng đàn hồi : 2k T1 σd = ≤ [σd ] Z Do d c l3 với băng tải nên chọn k = 1,42 σd = 2.1,42.23216,37 = 1,03 ≤ [ σd ] = 3(Mpa) 6.71.10.15 + Điều kiện bền chốt : l'3 15 lu = l1 + = 20 + = 27,5(mm) 2 k.T1.l u 1,42.23216,37.27,5 σu = = = 35,97 ≤ [ σu ] = 70(Mpa) Z.Do 0,1.d c 4.63.0,1.103 IX Vậy nối trục đàn hồi đảm bảo điều kiện bền Tính toán kết cấu vỏ hộp : Vỏ hộp : Nhiệm vụ vỏ hộp giảm tốc đảm bảo vị trí tương đối chi tiết phận máy,tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền đến,đựng dầu bôi trơn,bảo vệ chi tiết tránh bụi bặm Vật liệu phổ biến dùng để đúc hộp gang xám GX 15-32 a Chọn bề nặt lắp ghép nắp thân : Bề mặt ghép vỏ hộp (phần vỏ nắp,phần thân) thường qua đường tâm trục,nhờ việc lắp ghép chi tiết thuận lợi hơn.bề mặt lắp ghép thường chọn song song với mặt đế b Xác định kích thước vỏ hộp : Tên gọi Chiều dày:-Thân hộp δ Biểu thức tính toán δ = 0,025.A + = 0,025.140 + = 7, Chọn δ = 8mm Nắp hộp δ1 δ1 = 0,02.A + = 0,02.140 + = 5,8(mm) Chọn δ1 = 8,5mm Gân: Chiều dày gân e: Nắp hộp m = (0,85 ÷ 1).δ1 = (0,85 ÷ 1).8,5 = 7, 225 ÷ 8, 5(mm) Thân hộp Chọn m = mm m1 = (0,85 ÷ 1).δ = (0,85 ÷ 1).8 = 6,8 ÷ 8(mm) Chiều cao gân h Độ dốc Chọn m1 = mm h ≤ 5δ = 40 (mm), chọn h= 30mm Khoảng 20 Số lượng bulong n= L+B 600 + 200 = 200 ÷ 300 200 ÷ 300 chọn n = Sơ chọn L=600, B=200(L,B:chiều dài rộng hộp Bulông nền, d1 d1 > 0, 036.A + 12 = 17,04mm Chọn d1 =18mm, chọn bulông Bulông cạnh ổ,d2 φ18 d2=(0,7 - 0,8)d1 = (0.7 - 0,8).18= 12,6 – 14,4(mm), chọn d2=13mm chọn bulông Bulông ghép bích nắp thân,d3 φ13 d3 = (0,5÷ 0,6).d1 = 9- 10,8(mm) chọn d3 = 10 chọn bulông Vít ghép nắp ổ, d4 φ10 d4 = (0,4 ÷ 0,5)d1 =7,2 - (mm) Chọn d4 = 9mm chọn vít φ9 Vít ghép nắp cửa thăm, d5 d5 =( 0,3 ÷ 0,4) d1= 5,4 - 7,2 (mm) Chọn d5 = mm chọn vít Mặt bích ghép nắp thân: -Chiều dày bích thân hộp, b -Chiều dày bích nắp hộp, b1 φ7 b = (1, ÷ 1,8)d = 14 ÷ 18 Chọn b = 15 mm b1 = (0,9 ÷ 1)b = 13,5 ÷ 15 Chọn b1 = 14 mm -Bề rộng bích nắp hộp, K3 K = K − (3 ÷ 5) = 44,6 – = 40,6(mm) K = E + R + (3 ÷ 5) = 1,6d + 1,3d + Với = 44,6 K = 40(mm) Khe hở chi tiết -Giữa bánh thành hộp -Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp ∆ ≥ ( 1,2).δ = (1 1,2)8 = 9,6 mm Chọn ∆ = 9mm ∆1 = (3…5) δ = (3…5).8 = 24…40 mm Chọn ∆1 = 25 [mm] -Giữa mặt bên bánh với ∆2 > δ =8, lấy ∆2 =9 mm c Một số chi tiết khác : Cửa thăm : 125 87 100 75 100 150 Để kiểm tra, quan sát tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có lắp cửa thăm Dựa vào bảng 18-5[2]/92 ta chọn kích thước cửa thăm hình vẽ Nút thông : Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hòa không khí bên bên hộp, người ta dùng nút thông Nút thông lắp nắp cửa thăm(hình vẽ nắp cửa thăm) Theo bảng 18-6[2]/93 ta chọn kích thước nút thông sau: A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27x2 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 Nút tháo dầu : 26 M16 19,6 11 12 17 Sau thời gian làm 23 việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất, phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ bít kín nút tháo dầu Dựa vào bảng 18-7[2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước hình vẽ Kiểm tra mực dầu : Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ 30 12 12 18 Chốt định vị : Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trụ lắp nắp thân hộp gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, ta dùng chốt định vị, nhờ có chốt định vị xiết bulông không làm biến dạng vòng ổ ống lót nắp ổ : Ống lót dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện lắp ghép điều chỉnh phận ổ, đồng thời tránh cho ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, ống lót làm vật liệu GX15-32, ta chọn kích thước ống lót sau D3 D2 δ = ÷8 δ + Chiều dày : mm chọn =8 mm + chiều dày vai chiều dày bích : δ1 = δ = δ X xác định chọn kiểu lắp yêu cầu đặt với mối ghép : + Mối ghép bánh trục cóy cầu không tháo lắp thường xuyên,khả định tâm đảm bảo,không di trượt dọc trục + mối ghép then trục mối ghép trung gian + mối ghép ổ trục chọn lắp theo hệ thống lỗ Từ tra theo tài liệu dung sai lắp ghép ta có : stt Tên mối ghép Bánh nón với trục I Kiểu lắp Φ25 H7 k6 E9 k6 Nối trục đàn hồi trục I Vòng ổ lăn với trục I Φ30k6 Vòng ổ lăn trục I với vỏ hộp Φ72H7 Then trục I E9 h8 Vòng ổ lăn với trục II Φ25 Φ30 k6 Vòng ổ lăn trục II với vỏ hộp Φ 72 Then với trục II 10 Bánh trụ với trục II 10 Vòng ổ lăn với trục III 11 Bánh trụ với trục III 12 Vòng ổ lăn trục III với vỏ hộp 13 Then với bánh trục III 14 Then với đĩa xích III H7 E9 h8 Φ35 H7 k6 Φ 45k6 Φ 50 H7 k6 Φ 100 H7 16 12 E9 h8 E9 h8