Đồ án Thiết Kế Máy

do an thiet ke may

Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Phần1. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 1.1. Chọn động cơ. 1.1.1. Phân loại động cơ điện. Như ta đã biết, viêc chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hay các thiết bị là công viêc đầu tiên trong thiết kế máy. Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc và động cơ điện biệt lập, việc chọn đúng động cơ ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc. Và động cơ điện được phân thành nhiều loại sau: Động cơ điện một chiều và hệ thống động cơ cho phép có thể thay đổi trị số momen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng, khởi động êm, hãm, đổi chiều dễ dàng… nhưng lại đắt, và rất khó tìm và phải tăng vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu. Động cơ một pha: có công suất nhỏ, mắc vào mạng điện chiếu sáng nên rất thuận tiện cho các dụng cụ gia đình nhưng hiệu suất nhỏ. Động cơ ba pha đồng bộ: có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số tải trọng nhưng trong thực tế thì không điều chỉnh được. Động cơ ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào mạng lưới điện bap ha mà không cần biến đổi dòng diện. Nhưng hiệu suất công suất thấp và không điều chỉnh được vận tốc. Như vậy, với dữ liệu đề cho, kết hợp với những đặc điểm của động cơ nêu trên thì ta sử dụng động cơ ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch là tối ưu nhất. 1.1.2. Xác định công suất yêu cầu của động cơ. Xác định momen thực tế trên băng tải (T): 8640 520 2246400 . 2246.4 . 2 2 P D T N mm N m × × = = = = Xác định công suất bộ phận công tác là băng tải (N ct ): 8640 0,74 6,39 1000 1000 ct P v N kW × × = = = Xác định hiệu suất chung của hệ thống truyền động: Gọi η ht là hiệu suất toàn bộ của hệ thống và được xác định theo công thức: SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 1 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo 3 2 1 2 3 4 5ht η η η η η η = × × × × (1.1a) Trong đó: η 1 là hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng côn; η 2 là hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng trụ; η 3 là hiệu suất truyền động của một cặp ổ lăn; η 4 là hiệu suất truyền động của bộ truyền đai; η 5 là hiệu suất của khớp nối đàn hồi. Theo bảng 2.3 [1] ta chọn: η 1 = 0,96; η 2 = 0,97; η 3 = 0,99; η 4 = 0,92; η 5 = 1; Thay các giá trị số vào (1.1a), ta được: η ht = 0,96 × 0,97 × 0,99 3 × 0,92 × 1 = 0,83 * Chọn động cơ điện theo công suất: Động cơ được chọn phải thõa: N dc ≥ N yc . Trong đó: N dc là công suất của động cơ; N yc là công suất yêu cầu. Ta có: Tải không đổi nên β = 1; kết hợp với kết quả trên (η ht = 0,83; N ct = 6,39 kW). Suy ra công suất yêu cầu của động cơ: 6,39 1 7,68 0,83 ct yc ht N N kW β η × × = = = 1.1.2. Xác định số vòng quay yêu cầu của động cơ. Số vòng quay công tác trên băng tải; 60000 ( / ) bt v n v p D π × = × (1.1b) Trong đó: v – vận tốc vòng băng tải và v = 0,74m/s. D – là đường kính tang quay và D = 520 mm. Suy ra, số vòng quay công tác trên băng tải: SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 2 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo 60000 60000 0,74 27,2 / 3,14 520 bt v n v ph D π × × = = = × × Xác định số vòng quay đồng bộ của động cơ (n đb ): Số vòng quay đồng bộ của động cơ không đồng bộ, xác định khi động cơ chạy không tải được tính theo công thức: db 60 f n p × = (1.1c) Trong đó: f là tần số của dòng điện xoay chiều, Hz và ta lấy f = 50Hz. p là số đôi cực từ và ta chọn p = 2. Như vậy, theo (1.1c) - ta có: db 60 60 50 1500 / 2 f n v p p × × = = = Vậy ta chọn động cơ có số vòng quay đồng bộ là: n db = 1500 v/ph 1.1.3. Chọn động cơ điện. Từ các thông số đã tính toán như trên.Theo bảng P1.1 [1] – ta chọn động cơ có các thông số như sau: Bảng 1-1a. Bảng đặc trưng cơ – điện của động cơ. Kiểu động cơ Công suất Vận tốc quay, v/ph η% cosφ K dn I I K dn T T Khối lượng, kg kW Mã lực 50Hz 60Hz K160M4 11 13,5 1450 1740 87,5 0,86 6,1 1,6 110 *Đặc điểm của động cơ điện K: Về phạm vi cộng suất: với cùng số vòng quay đồng bộ (n đb ) 1500v/ph động cơ K có phạm vi công suất (0,7 – 30)kW lớn hơn động cơ DK, nhỏ hơn động cơ 4A. SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 3 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Động cơ K có khối lượng nhỏ hơn so với động cơ DK và đặc biệt có momen khởi động cao hơn 4A và DK. 1.2. Phân phối tỷ số truyền và hiệu suất các bộ truyền. 1.2.1. Xác định tỷ số truyền chung (u). Để phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền, ta phải tính tỷ số truyền cho toàn bộ hệ thống. Tỷ số truyền chung của hệ thống được xác định như sau: 1 2 1450 . . 53,31 27,2 dc d ct n u u u u n = = = = (1.2a) Trong đó: u d – tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai. u 1 – tỷ số truyền cặp bánh răng côn (cặp bánh răng cấp nhanh). u 2 – tỷ số truyền cặp bánh răng trụ (cặp bánh răng cấp chậm). 1.2.2. Phân phối tỷ số truyền. Theo bảng 2.4[1] - ta chọn tỷ số truyền cho các bộ truyền: u d = 4; u 1 = 3,15 Dựa vào (1.2a), suy ra: 2 1 53,31 4,24 . 4 3,15 d u u u u = = = × Như vậy, ta có bảng động cơ – phân phối tỷ số truyền: Động cơ Số vòng quay động cơ, v/ph Tỷ số truyền chung, u Bộ truyền đai, u d Bộ truyền bánh răng cấp nhanh, u 1 Bộ truyền bánh răng cấp chậm, u 2 K160M4 1450 53,31 4 3,15 4,24 1.3. Tính toán các thông sô trên các trục. 1.3.1. Xác định công suất trên các trục. Ta có: Công suất công tác: N ct = 6,39kW Khi đó: SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 4 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Công suất trên trục – III: 3 5 3 2 6,39 6,65 1 0,99 0,97 ct N N kW η η η = = = × × × × Công suất trên trục – II: 3 2 2 3 1 6,65 7,21 0,97 0,99 0,96 N N kW η η η = = = × × × × Công suất trên trục – I: 2 1 1 3 4 6,99 8,16 0,97 0,99 0,92 N N kW η η η = = = × × × × Công suất động cơ: 1 4 5 8,16 8,87 0,92 1 dc N N kW η η = = = × × 1.3.2. Vận tốc vòng trên các trục. Vận tốc trên trục – I: 1 1450 362,5 / . 4 1 d k dc v ph u n n u = × = = Vận tốc trên trục – II: 1 1 2 362,5 115,08 / 3,15 v ph n n u = = = Vận tốc trên trục – III: 2 2 3 115,08 27,14 / 4,24 v ph n n u = = = Vận tốc trên trục công tác: 3 27,14 27,14 / 1 k ct v ph n n u = = = * Kiểm tra lại tỷ số truyền của hệ thống: 1450 53,42 27,14 dc ct n u n = = = Kiểm tra sai lệch tỷ số truyền cho phép: 53,31 53,42 % .100 0,21% 5% 53,42 u − ∆ = = < SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 5 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Vậy tỷ số truyền (u = 53,42) thỏa mãn điều kiện cho phép. 1.3.3. Momen xoắn trên các trục của hệ thống. Momen trên trục động cơ: 6 6 8,87 58419,66( . ) 1450 9,55 10 9,55 10 dc dc dc N N mm T n × × = = × = × Momen trên trục – I: 6 6 1 1 1 8,16 . 162811,03( . ) 362,5 9,55.10 9,55 10 N N mm T n × = = = × Momen trên trục – II: 6 6 2 2 2 7,21 598327,25( . ) 115,08 9,55 10 9,55 10 N N mm T n × × = = × = × Momen trên trục – III: 6 6 3 3 3 6,65 2316101,39( . ) 27,42 9,55 10 9,55 10 N N mm T n × × = = × = × Momen trên trục công tác: 6 6 6,65 2316101,39( . ) 27,42 9,55 10 9,55 10 ct ct ct N N mm T n × × = = × = × 1.4. Bảng kết quả tính toán. Ta có bảng kết quả sau: SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 6 Trục Thông số Động cơ I II III u u d = 4 u 1 = 3,15 u 2 = 4,24 P(kW) 8,87 8,16 7,21 6,65 n(v/ph) 1450 362,5 115,08 27,42 T(N.mm) 58419,66 162811,03 598327,25 2316101,39 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Phần2. TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CHÍNH. 2.1. Tính toán, thiết kế bộ truyền đai. 2.1.1. Phân tích và lựa chọn loại đai tối ưu nhất. Nguyên lý làm việc của bô truyền đai: Truyền động đai được dùng để truyền động giữa các trục cách xa nhau. Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu F 0 , nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai, nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi. Phân loại và đặc điểm: Đai được phân thành các loại: đai dẹt; đai thang; đai răng; đai nhiều chêm. Như vậy, ta có thể lựa chọn các phương án sau: Đai dẹt: da đai có độ bền mòn cao, chịu va đập tốt nhưng không dùng được ở nơi có axit, ẩm ướt và giá thành cao. Đai thang: Loại này có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai mặt bên tiếp xúc với các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai. Vì diện tích tiếp xúc lớn hơn đai dẹt nên khả năng tải cũng lớn hơn đai dẹt và cũng chính vì thế mà hiệu suất cũng thấp hơn đai dẹt. Đai nhiều chêm: Sử dụng loại này sẽ phối hợp được ưu điểm về độ bám tốt của đai thang với ưu điểm liền khối và dẻo của đai dẹt. Đai răng: sử dụng loại này thì sẽ không có hiện tượng trượt, tỷ số truyền lớn,hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầu, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ. Nhưng khả năng làm việc của loại này là độ bền , đặc trưng hình học của răng đai và bánh đai, giá thành cao. Như vậy, với đặc điểm của từng loại trên, ta nhận thấy sử dụng đai thang có thể nói là tối ưu nhất đối với trường hợp này. 2.1.2. Chọn loại đai và tiết diện đai. Sô liệu ban đầu : Công suất trục dẫn: P 1 = 8,87 kW; Số vòng quay trục dẫn: n 1 = 1450 v/ph; Tỷ số truyền đai: u d = 4 SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 7 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Hình 1. Như vậy, với công suất; số vòng quay đã cho. Căn cứ đồ thị hình trên, ta chọn đai thang loại B và căn cứ bảng 4.3 [2] – ta xác định được các thông số đai như sau: Dạng đai Ký hiệu b p , mm b 0 , mm h, mm y 0 , mm A, mm 2 Chiều dài đai L, mm T 1 , Nm d 1 , mm Đai thang B 14 17 10,5 4 138 800 - 6300 40 - 190 140 - 280 Khi đó, ta có tỷ số: 14 1,4 10,5 b p h = ≈ Vậy đai cần chọn là đai thang thường – loại B. 2.1.3. Xác định các thông số của bộ truyền. Theo bảng 4.13 [1] – ta có đường kính bánh đai nhỏ: d 1 = (140 ÷ 280) mm. Đường kính bánh đai nhỏ: d 1 = 1,2 × d min = 1,2 × 140 = 168 mm. Theo bảng 4.19 [1] - ta chọn đường kính bánh đai nhỏ: d 1 = 160 mm Vận tốc đai: SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 8 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo 1 1 1 . . 3,14 160 1450 12,14 / 60000 60000 d n v m s π × × = = = Giả sử, ta chọn hệ số trượt tương đối của bộ truyền khi làm việc: ξ = 0,02. Đường kính bánh đai lớn: d 2 = u d .d 1 (1 – 0.02) = 4 × 160 × 0,98 = 627,2 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn: d 2 = 630 mm. Vận tốc bánh đai 2: 2 2 2 . . 3,14 630 362,5 11,95 / 60000 60000 d n v m s π × × = = = Tỷ số truyền trong bộ truyền đai thực tế: 2 1 630 3,86 (1 ) 160(1 0,02) d d u d ξ = = = − − Kiểm tra sai lệch cho phép tỷ số truyền đai: 3,86 4 % .100 3,5% 5% 4 u − ∆ = = < Vậy tỷ số truyền đai thỏa điều kiện. Khoảng cách trục nhỏ nhất trong bộ truyền đai được lựa chọn thỏa mãn: 1 2 1 2 0,55( ) 2( ) 0,55.(160 630) 10,5 2(160 630) 445 1580 d d h a d d a a mm + + ≤ ≤ + ⇔ + + ≤ ≤ + ⇔ ≤ ≤ Theo bảng 4.14 [1] – với u d = 3,86, áp dụng phương pháp nội suy Lagrange, ta xác định được: a/d 2 = 0,957 => a = 0,957×d 2 = 0,957 × 630 = 602,91mm Chiều dài tính toán của đai: 2 2 1 2 1 2 ( ) ( ) 2 2 4 3,14(630 160) (630 160) 2 602,91 2537,72 2 4 602,91 d d d d L a a mm π + − = + + + − = × + + = × SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 9 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Theo bảng 4.3 [2] – ta chọn theo tiêu chuẩn đai có chiều: L = 2500 mm = 2,5 m. Số vòng chạy của đai trong một giây: 1 1 12,14 4,86 [ ] 10 2,5 v i s i s L − − = = = ≤ = Do đó, điều kiện được thỏa mãn. Tính toán chính khoảng cách trục theo công thức: 2 2 8 4 k k a + − ∆ = (2.2a) Trong đó: 1 2 2 1 ( ) 3,14(160 630) 2500 1259,7 2 2 630 160 235 2 2 d d k L mm d d mm π + + = − = − = − − ∆ = = = Thay số vào (2.2a) ở trên, ta được: 2 2 2 2 8 1259,7 1259,7 8 235 582,44 4 4 k k a mm + − ∆ + − × = = = Giá trị a = 582,44 ( mm) vẫn thuộc trong giá trị cho phép. Góc ôm bánh đai nhỏ: 0 0 0 2 1 1 630 160 180 57. 180 57 134 582,44 d d a α − − = − = − = Các hệ số sử dụng: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai: C α = 1 – 0,003(180 – α) = 1 – 0,003×46 0 = 0,86 Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc: C v = 1 – 0,05(0,01.v 2 – 1) = 1 – 0,05.(0,01 × 12,14 2 – 1) = 0,98 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền: Theo bảng 4.17 [1] – ta tra được: C u = 1,14 SVTH: Huỳnh Quốc Triều, lớp DCK09 Trang 10 . 598327,25 2316101,39 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo Phần2. TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CHÍNH. 2.1. Tính toán, thiết kế bộ truyền đai.. lớp DCK09 Trang 14 Đồ án Thiết Kế Máy GVHD: Th.S – Nguyễn Quốc Bảo a. Ứng xuất tiếp xúc cho phép trên bánh răng dẫn1 [σ H1 ] và bánh răng bị dẫn 2 [σ