TRƯỜNG đại học sư PHẠM kỹ THUẬT NAM ĐỊNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH KHOA CƠ KHÍ …… …… THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Giảng viên hướng dẫn: Bùi Đức Phương Sinh viên thiết kế : Nam Định, năm 2017 TT NỘI DUNG PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN : - Ý nghĩa việc chọn động KẾT QUẢ + Trong hệ thống động điện đóng vai trò định đến hiệu suất làm việc Nó ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật lớn, chọn động phải chọn loại động phù hợp với chế độ làm việc hệ thống + Để chọn động thích hợp ta cần xác định thông số: loại, kiểu, công suất điện áp làm việc, số vòng quay động Gọi: + Nct: công suất cần thiết trục động + Nbt: công suất băng tải + : hiệu suất chung toàn hệ thống Ta có: Nct = Trong đó: Nbt = 3,6 (kW) P: lực vòng băng tải v: vận tốc băng tải = ()k Số cặp ổ lăn k = Theo bảng (2 - 1) trang 27 - Thiết kế chi tiết máy tác giả Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm – NXBGD 2007 Với: : hiệu suất truyền xích : hiệu suất truyền trục vít : hiệu suất cặp ổ lăn : hiệu suất khớp nối = 0,93 0,73 0,993 1= 0,66 Vậy công suất cần thiết cho động là: Nct= 5,45 (kW) - Muốn cho động làm việc an toàn cần phải chọn động điện có công suất lớn N ct Do theo bảng 4P –trang 327- [1] ta chọn loại động che kín có quạt gió ký hiệu A0C2- 52- công suất động Nđc= 5,5 (kW), số vòng quay động nđc= 2910 (v/p) Nbt = 3,6 kW = 0,93 = 0,73 = 0,993 =1 = 0.66 Nct= 5,45 kW A0C2- 52- Nđc= 5,5 kW nđc= 2910 v/p 1.2.PHÂN CẤP TỈ SỐ TRUYỀN Tỉ số truyền động chung: ic= nt: Số vòng quay tang Dt: đường kính tang quay = 76,43 (v/p) ic= = = 38,07 Ta có: ic= ix itv Trong đó: ix:tỉ số truyền truyền xích Itv: tỉ số truyền truyền trục vít Tra bảng 2-2 trang 32 - TKCTM Ta chọn itv = 22 Vậy ta tính : ix== = 1,73 - Số vòng quay trục I : nI = nđc = 2910 (v/p) - Số vòng quay trục II: nII = = = 132,27 (v/p) - Số vòng quay trục III:nIII = = = 76,45 (v/p) - Công suất trục I : NI = Nđc = 5,5.0,993.1= 5,46 (kW) - Công suất trục II: NII = NI = 5,46.0,73.0,993 = 3,96 (kW) - Công suất trục III: NIII = NII = 3,96.0,93.0,993= 3,66(kW) - Mô men xoắn trục I : MxI= = 17918 (N.mm) - Mô men xoắn trục II : MxII= 285915 (N.mm) + Mô men xoắn trục III: MxIII= 457200 (N.mm) ic= 38,07 ix = 1,73 nI = 2910 nII =132,27 nIII = 76,45 NI = 5,46 NII = 3,96 NIII = 3,66 MxI = 17918 MxII = 285915 MxIII = 457200 Bảng thống kê số liệu tính được: Trục Thông số i Trục I Trục II Itv= 22 Trục III ix= 1,73 N(kW) 5,46 3,96 n(v/p) 2910 132,27 Mx(N.mm) 17918 285915 3,66 76,45 457200 PHẦN II : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1.CHỌN LOẠI XÍCH: - Ta chọn xích ống lăn, tải không lớn vận tốc 10- 15 m/s - Chọn loại xích ống lăn giá thành rẻ, yêu cầu làm việc êm, không ồn 2.2.CHỌN SỐ RĂNG ĐĨA XÍCH: (Z) - Số đĩa xích bị mòn nhanh, va đập mắc xích vào xích tăng, xích làm việc ồn Do hạn chế số nhỏ đĩa xích Zmin= - Số lớn đĩa xích bị hạn chế độ tăng bước xích lề bị mòn thời gian làm việc Zmax=120 Z1 = 27 (răng) - Với tỉ số truyền ix = 2,3 Tra bảng (6-3) trang 105 sách TKCTM - Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm NXBGD Ta chọn số đĩa xích dẫn Z1 = 27 (răng) Z2 = 47 (răng) - Theo công thức (6-5) trang 105 sách TKCTM ta có số đĩa xích bị dẫn : Z2 = ix Z1 = 1,73.27 = 46,71 Chọn Z2= 47 (răng) Thoả mãn Z2= 47 (răng) < Zmax = 120 (răng) 2.3.XÁC ĐỊNH BƯỚC XÍCH (t) - Bước xích (t) chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh lề số vòng quay phút đĩa xích phải nhỏ số vòng quay giới hạn - Để tìm bước xích (t) trước hết phải xác định hệ số điều kiện sử dụng Theo công thức (6-6) trang 105 sách TKCTM ta có : k = kđ kA ko kđc kb kc Trong : kđ = Hệ số xét đến tính chất tải trọng tải trọng ổn định k A = Hệ số xét đến chiều dài xích Ta chọn khoảng cách trục A= (30÷50 )t k o = Hệ số xét đến cách bố trí truyền Ở góc nghiêng truyền α=300 < 600 k đc= 1,1 Hệ số xét đến điều chỉnh lực căng xích trục đĩa xích điều chỉnh k b= 1,5 Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, xích bôi trơn định kì k c= 1,25 Hệ số xét đến chế độ làm việc truyền (bộ truyền làm việc ca) (Các hệ số k lấy theo sách TKCTM Nguyễn Trọng HiệpNguyễn Văn Lẫm- NXBGD trang 105-106 ) Ta có : k= 1.1.1,1.1,5.1,25 = 2,06 - Xác định công suất tính toán truyền xích Theo công thức (6-7) trang 106 sách TKCTM ta có : Nt = NIII k kz kn Trong : NIII : Công suất trục III truyền NIII k : hệ số điều kiện sử dụng kz : hệ số đĩa dẫn kz= Z 01: Số đĩa dẫn truyền sở Lấy theo bảng (6-4) trang 106 sách TKCTM ta có : Z01=25 ⇒ kz ==0,93 kn: Hệ số vòng quay đĩa dẫn n 01: Số vòng quay truyền sở Lấy 200v/p, theo bảng (6-4) trang 106 sách TKCTM n : Số vòng quay đĩa dẫn ⇒ kn = = = 2,62 Vậy công suất tính toán : kđ = kA = k0 = kđc = 1,1 kb = 1,5 kc = 1,25 k = 2,06 kz = 0,93 kn = 2,62 Nt = 18,37 kW t= 31,75(mm) F= 262,2 mm2 Nt = k kz kn NIII = 2,06 0,93.2,62 3,66 = 18,37 (kW) Bước xích chọn theo bảng (6-4) trang 106 sách TKCTM- Nguyễn Trọng Hiệp- Nguyễn Văn LẫmNXBGD thỏa mãn điều kiện: Nt ≤ [N] Vậy theo bảng (6-4) chọn xích ống lăn 1dãy (ΓOCT10947-64 ) có bước xích t = 31,75(mm), diện tích lề F= 262,2(mm2), trị số công suất cho phép [N] = 20,1 (kW) Với loại xích theo bảng (6-1) trang 103 sách TKCTM ta tìm kích thước chủ yếu xích Tải trọng phá hỏng Q = 70000(N), khối lượng 1m xích q = 3,73 (kg) - Số dây xích ống lăn ta chọn theo điều kiện: x = 0,91 Ta chọn: x = [ N]= 20,1kW x =1 Q= 70000 N q = 3,73kg/m ngh = 760 v/p Với Nt = 18,37 (kW) ; = 20,1 (kW) ; t = 31,75 (mm) F = 262,2(mm ) ; x= Theo bảng - 1, Trang 103, TKCTM- Nguyễn Trọng A = 40.t Hiệp- Nguyễn Văn Lẫm, NXBGD Ta có tải trọng phá hỏng: Q= 50000 N Khối lượng 1m xích là: q = 3,73 kg X=118 Số đĩa dẫn Z1 = 27 Chọn số vòng quay giới hạn ngh = 760 v/p Vậy thoả mãn điều kiện: nII = 132,27 < ngh =760 (v/p) u= 2.4.XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH TRỤC (A) VÀ SỐ MẮT XÍCH (X) 2.4.1 Xác định khoảng cách trục A: [u] = 25 Theo công thức (6-4) trang 102 sách TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm, NXBGD ta có: X= A lấy khoảng (30÷50).t ta chọn : A = 40.t ⇒ X = ()2.= 118,59 Vì số mắt xích phải chẵn nên lấy: X = 118 ( mắt xích) - Kiểm nghiệm số lần va đập giây : Theo công thức (6-16) trang 108 sách TKCTMNguyễn Trọng Hiệp- Nguyễn Văn Lẫm, NXBGD ta có: : u = = = (lần) Theo bảng (6-7) trang 109 sách TKCTM số lần va đập giây loại xích ống lăn có bước xích t = 31,75 mm [u] = 25 Như điều kiện u ≤ [u] thỏa mãn 2.4.2 Tính xác khoảng cách trục A theo số mắt xích chọn Theo công thức (6-3) trang 102 sách TKCTM ta có : A = [] = = 11281,89 (mm) Để xích khỏi phải chịu lực căng lớn ta rút bớt khoảng cách trục A tính khoảng ∆A≈ 0,003.A = 3,85mm Vậy ta chọn A = 1278,04 mm 2.5.TÍNH ĐƯỜNG KÍNH VÒNG CHIA CỦA ĐĨA XÍCH Theo công thức (6-1) trang 102 sách TKCTM ta có: dc= * Đĩa dẫn : dc1 = = = 273 (mm) * Đĩa bị dẫn : dc2 = = = 473 (mm) 2.6.TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC Theo công thức (6-17) trang 109 TKCTM ta có R = kt P = NII Trong đó: kt: Hệ số xét đến tác dụng trọng lượng xích lên trục truyền, góc nghiêng 300 nên kt = 1,15 NII : Công suất trục II (kW) n : Số vòng quay trục II (v/p) R = = 2409 (N) Rx = R cos 300 = 2409 cos 300 = 2086 (N) Ry = R sin 300 =2409 sin 300 = 1204 (N) Vận tốc xích V = = 1,9 (m/s) Kết cấu đĩa xích A=1278,04 dc1= 273 dc2= 473 R= 2409 N Rx = 2086 N Ry = 1204 N V 1,9 m/s Thông số truyền xích Thông số Loại xích Bước xích Số mắt xích Khoảng cách trục Số đĩa xích Đường kính vòng chia đĩa xích Lực tác dụng lên trục Giá trị Xích ống lăn t = 31,75 (mm) X= 118 (mắt xích) A= 1278,04 (mm) Z1= 27 răng, Z2=47răng dc1= 273 (mm) dc2= 323 mm R= 2409 (N) Rx = 2086 (N) Ry = 1204 (N) PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 3.1.Số liệu tính toán: Công suất P (kW) Mômen xoắn trục I (Nmm) Mômen xoắn trục II (Nmm) Số vòng quay trục I (v/p) Số vòng quay trục II (v/p) Tỷ số truyền itv 5,46 17918,56 285915,17 2910 132,27 22 3.2.Chọn vật liệu Giả thiết vận tốc trượt vt > m/s, ta chọn vật liệu làm bánh vít đồng thiếc pO 10-1 đúc khuôn cát, vật liệu làm trục vít thép 45 bề mặt có độ rắn HRC = 45 50 Sau nhiệt luyện xong cần mài đánh bóng ren vít 3.3.Định ứng suất cho phép - Ứng suất cho phép bánh vít theo bảng – : []tx = 160 N/mm2; []u = 50 N/mm2 - Số chu kỳ làm việc bánh vít: N = Ntd = 60.nII.T = 60.132,27.21000 = 16,7.107 N =16,7.107 (chu kỳ) (chu kỳ) Trong đó: n: số vòng quay bánh vít theo yêu cầu T: tổng số thời gian làm việc bánh vít N: số chu kỳ làm việc bánh vít Ntd: số chu kỳ làm việc tương đương bánh vít Với : trị số ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép = = 0,70 [công thức (4 – )] = = 0,53 [công thức (4 – 8)] Từ bảng – tra trị số ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép nhân với trị số tương ứng, ta có: = 0,70 = 0,53 [tx = 160.0,70 = 112 N/mm2; [u = 50.0,53 = 26,5 N/mm2 3.4.Chọn sơ mối ren (z1) trục vít, số bánh vít Ta có tỷ số truyền truyền bánh vít-trục vít: itv =22 + Chọn số mối ren trục vít: z1 = + Số bánh vít : z2 = itv.z1 = 22.2 = 44 (răng) + Kiểm nghiệm số vòng quay thực tế bánh vít: itv = 22 = nI = 2910 = 132,27 (v/p) Vậy độ sai lệch: = 100% = 100% = 0% Ta thấy số vòng quay thực bánh vít không chênh z1 = z2 = 44 = 132,27 (v/p) lệch so với số vòng quay yêu cầu 3.5.Chọn sơ trị số hiệu suất , trị số tải trọng công suất bánh vít - Ta có: z1 = chọn tv = 0,73 - Công suất trục bánh vít: NII = tv NI = 0,73.5,46 = 3,99(kW) - Sai lệch hiệu suất so với lý thuyết: x tv = 0,73 = 100% = 0,76% Ta thấy x = 0,76 % % - Chọn sơ hệ số tải trọng K = 1,1 với giả thiết v2 NII = 3,99 (kW) x = 0,76% m/s 3.6.Định môđun (m) hệ số đường kính q Ta có: m == 12,84 Lấy: m = 6; q = 11 (tra bảng – trang 73 – TKCTM – N.T.Hiệp – N.V.Lẫm) m = 13,34 12,84 (mm) thỏa mãn K = 1,1 - Trên trục vít nơi lắp ổ lăn có d = 30 (mm) dự kiến chọn góc tiếp xúc At =543,49(N) = 13 (ổ đũa côn đỡ chặn ) QC = 190,0935 (daN) C = 41190,87 (N) +Hệ số khả làm việc thính theo công thức: Cbảng dA = 30 (mm) Cbảng = 60000 Trong đó: D = 72 (mm) B = 19 (mm) n =2910 (vòng/phút) h =21000 (giờ) = 13 Có: Trong đó: m = 1,5 (Bảng8-2, trang 161 sách TKCTM) Kt = 1(Bảng8-3, trang 16 sách TKCTM) Kv = 1( Bảng 8-5, trang 162 sách TKCTM) Kn =1(Bảng 8- 4, trang 162 sách TKCTM) At: Tổng lực dọc trục - Ta có: = 1085,7 (N) = 280,48 (N) d = 40 (mm) = 330,18 (N) = =85,30 (N) - Giả thiết chiều chiều dương n = 132,27(v/p) h = 21000 (giờ) =543,49 (N) Ta thấy ,nên lực hướng từ phải sang trái nên ta tính cho ổ bên trái (tại điểm A)(vì có Q lớn hớn) m = 1,5 Kt = Kv = Vậy: QC = Kn = RH = 600,42(N) = 1900,935 (N) Đổi: 1900,935 (N) = 190,0935 (daN) = 41190,87(N) - Tra bảng 18P, trang 349–TKCTM–Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm) Với dA =30 (mm) RE = 3932,76 (N) SE = 947,56 (N) SH = 144,67(N) + Ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn có kí hiệu 7604 - cỡ trung rộng, At =1591,26(N) + Có Cbảng =60000 + Đường kính ổ: D = 72 (mm) + Chiều rộng ổ: B =19 (mm) + Góc nghiêng: = 13 Vậy thỏa mãn điều kiện C< Cbảng 5.2.Sơ đồ chọn ổ cho trục II - Trên trục vít nơi lắp ổ lăn có d = 40 (mm) QH = 298,731 (daN) C = 256085,2 (N) dE = 40 (mm) Cbảng=92000 D = 74,5 (mm) B = 23 (mm) +Dự kiến chọn ổ đũa côn đỡ chặn với góc: = -Hệ số khả làm việc ổ tính theo công thức: Cbảng Với: n = 132,27(vòng/ph) h = 21000 (giờ) - Có: Trong đó: m = 1,5 (Bảng8-2, trang 161sách TKCTM) Kt = (Bảng 8-3, trang 162 sách TKCTM) kv = 1( Bảng 8-5, trang 162 sách TKCTM) Kn =1(Bảng 8- 4, trang 162 sách TKCTM) = 600,42 (N) =3932,76(N) = 947,56 (N) = 144,67(N) - Giả thiết chiều chiều dương Vậy: = 1591,26 (N) Với sơ đồ bố trí trên, ta thấy , nên lực hướng phía trái nên ta tính cho ổ bên trái (tại điểm H) (vì có Q lớn hớn) QH = (1.600,42 + 1,5.1591,26).1.1= 2987,31 (N) Ta chọn ổ cho gối đỡ H, gối đỡ E lấy kích thước với ổ gối đỡ H Đổi: QH = 2987,31 (N) = 298,731 (daN) = 256085,2 (N) - Tra bảng 17P, trang 347 –TKCTM-Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm) Với : dE = 40 (mm) + Chọn ổ bi đỡ chặn có kí hiệu 36209, có Cbảng=92000 + Đường kính ổ: D =74,5 (mm) + Chiều rộng ổ: B =23 (mm) 5.3.Cố định bôi trơn che kín ổ lăn a,Cố định ổ Để cố định ổ theo phương dọc trục, ta dùng vai trục, nắp ổ, vòng đệm Nắp ổ lắp với hộp vít, cố định ổ vào vỏ hộp nắp vòng chắn b,Bôi trơn Chọn phương pháp bôi trơn cho ổ mỡ, bôi trơn phương pháp té dầu trục bánh vít quay với n = 132,27 (vòng/phút) tra bảng 8-28, trang 198 – TKCTM - Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm) Ta chọn nhóm mỡ M, lượng mỡ tra chiếm 1/2 thể tích rỗng ổ (cho ổ trục II) Tra mỡ cho ổ trục III với lượng mỡ chiếm 2/3 thể tích rỗng ổ c,Che kín ổ lăn Để che kín đầu trục ra, tránh xâm nhập bụi tạp chất vào ổ ngăn mỡ chảy ta dùng phớt chắn d,Lắp ghép ổ lăn Lắp ổ với trục ta dùng hệ thống lỗ ổ làm việc, vòng quay, chịu tải tuần hoàn Ta chọn kiểu lắp có độ dôi Lắp ổ với vỏ ta lắp theo hệ thống trục vòng không quay nên chịu tải cục bộ.Ta chọn kiểu lắp trung gian Phần VI CHỌN CÁC KẾT CẤU KHÁC 6.1.Chọn kết cấu vỏ hộp Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép nắp thânlà mặt phẳng qua đường tâm trục bánh vít để việc lắp ghép dễ dàng Tra bảng 10-9trang 268 -TKCTM-Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm) Ta chọn tính toán kích thướccủa hộp sau: a)Chiều dày thành thân hộp = (8,6 9,6) (mm) Chọn: = (mm) b)Chiều dầy thành nắp hộp: = (7,2 7,65) (mm) Chọn: = 7,5 c)Chiều dày mặt bích nắp hộp: = 13,5 (mm) d)Chiều dầy mặt bích nắp hộp: = 11,25 (mm) e)Chiều dầy mặt đế: +Không có phần lồi: = 21,15 (mm) Chọn : =22 (mm) f)Chiều dầy gân nắp hộp: = Chọn: (mm) = (mm) g)Đường kính bu lông nền: = 17,94 (mm) Chọn: = 20 (mm) Theo bảng 10-13, trang 277 – TKCTM – Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm) Chọn: Số lượng bu lông nền: = h)Đường kính bu lông khác: +ở cạnh ổ: = 12,56 (mm) Chọn: = 12 (mm) +Ghép mặt bích nắp thân: = Chọn: (mm) = 10 (mm) +Ghép nắp ổ Chọn: = (mm) = (mm) = (mm) + Vít điều chỉnh phớt d4 = 5(mm) +Ghép nắp cửa thăm: Chọn: = (mm) +Đường kính bu lông vòng Theo bảng 10-11b, trang 276 - TKCTM-Nguyễn Trọng Hiệp -Nguyễn Văn Lẫm) Ta tìm trọng lượng hộp giảm tốc 250 (kg) Theo bảng 10-11a, trang 275 - TKCTM-Nguyễn Trọng Hiệp -Nguyễn Văn Lẫm) Ta chọn bu lông vòng có kí hiệu: M10 6.2.Các chi tiết máy khác: * Bu lông vòng: Ø 45 19 41 11 Ø25 M10 * Nút thông hơi: Chọn loại nút thông có kết cấu hình vẽ 10 19 35 Ø4 M10 +Nắp cửa thăm: * Nút tháo dầu: Tra bảng 10-14, trang 278 -TKCTM -N.T.Hiệp -N.V.Lẫm Ø30 12 23 20 M16 *Vòng phớt: Tra bảng 8-29, trang 203 –TKCTM-Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm +)Trục I: Ø29 Ø43 +) Trục II Ø45 Ø63 *Kết cấu kích thước ổ bi đỡ chặn ,ổ đũa côn đỡ chặn +Trục I : + Trục II: *Chọn nắp ổ lăn: Đối với ổ có đầu trục nối với động hay bánh đai bên ta chọn loại nắp ổ có vòng phớt với kích thước hình vẽ - Trục I: + Nắp thông trục I: Ø125 Ø100 Ø47 Ø35 47 55 Ø72 Ø27 Ø60 Ø72 + Nắp không thông trục I: Ø125 100 55 Ø9 47 Ø70 Ø72 - Nắp trục II: + Nắp thông trục II : Ø135 Ø110 Ø70 Ø55 Ø9 28 36 Ø47 Ø75 Ø85 - Nắp không thông trục II : Ø135 110 28 36 M12 Ø85 ` *Chọn chốt định vị nắp hộp thân hộp Tra bảng 10-10c trang 273 sách Thiét Kế Chi Tiết Máy 289 NguyễnTrọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm ta chọn chốt hình côn với số lượng hai +) Kích thước kết cấu: nghiêng 1/50 2x45° 35 - Vú tra mỡ: 23 33 M12 * Chiều dày thành vỏ máy đúc gang: - Chiều dày thành thân hộp có phần lồi chọn theo [1] trang 263 - Góc lượn phần thành thân hộp