THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm LỜI NÓI ĐẦU Nước Việt Nam ta từ Đại hội lần thứ III (1960) xác định ngành cơng nghiệp khí then chốt nghiệp phát triển, cơng nghiệp hóa đại hóa (CNH-HĐH) đất nước, tiếp nối Đại hội lần VI (1986) khẳng định khí nguồn động lực quan trọng để phát triển đất nước ngày đại Cơ khí ngành sản xuất thiết bị, máy móc phục vụ đời sống người từ lĩnh vực kinh tế, giao thông vận tải an ninh quốc phòng Vì vậy, khí đóng vai trò quan trọng, sản xuất khí nước có mạnh có khả chủ động cung cấp vật tư cho ngành sản xuất vật chất đáp ứng nhu cầu khác sinh hoạt xã hội Môn học đồ án chi tiết máy mơn học kết hợp lí thuyết thực nghiệm, có vai trò quan trọng việc đào tạo kĩ sư, cán kĩ thuật Môn học dựa kiến thức khoa học để tính tốn nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc thiết kế loại chi tiết máy móc phục vụ cho ngành công nghiệp – nông nghiệp – giao thông vận tải Đồ án chi tiết máy mơn học sở ngành khí, thơng qua việc làm đồ án, sinh viên có nhìn cụ thể hơn, thực tế kiến thức khí học Mơn học tiền đề quan trọng cho môn học chuyên ngành sinh viên sau này, đồng thời giúp sinh viên tiếp cận cách thực đồ án cách khoa học, tạo sở cho đồ án tốt nghiệp sau Đề tài đồ án nhóm chúng em: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Đây lần đầu nhóm em làm đồ án nên khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận góp ý, bảo thêm thầy bạn Trong suốt q trình thực đồ án, nhóm chúng em khơng thể hồn thành thiếu giúp đỡ bạn thành viên lớp giảng dạy tận tình tâm huyết thầy Nguyễn Danh Sơn, cám ơn thầy bạn giúp đỡ nhóm em hồn thành đồ án mơn học T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Bảng phân cơng nhiệm vụ nhóm 5: Nhiệm vụ Thuyết minh Bản vẽ Thành viên • • Phan Văn Khải • • • • Trần Triệu Vỹ • • • • Nguyễn Gia Thịnh • • • • Tìm hiểu hệ thống truyền động Chọn động phân phối tỷ số truyền Tính tốn thiết kế trục I, chọn dung sai, tính then ổ lăn cho trục I Tính tốn thiết kế truyền xích Vẽ tay vẽ lắp A0 Tính tốn thiết kế truyền kín: Bánh cấp nhanh Kiểm nghiệm độ bền Tính tốn thiết kế trục III, chọn dung sai, tính then ổ lăn cho trục III Cấu tạo hộp giảm tốc, bơi trơn HGT Tính tốn thiết kế chi tiết phụ Vẽ tay vẽ lắp A0 Tính tốn thiết kế truyền kín: Bánh cấp chậm Kiểm nghiệm độ bền Tính tốn thiết kế trục II, chọn dung sai, tính then ổ lăn cho trục II Kiểm nghiệm trục độ bền Tính tốn nối trục đàn hồi Vẽ chi tiết bánh răng, Vẽ chi tiết trục T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Nhận xét giáo viên ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017 Giáo viên hướng dẫn T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm CHƯƠNG I: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI I Giới thiệu chung Xích tải loại máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu dạng rời, dạng kiện theo cách xác o Sơ đồ dẫn động trình bày Hình 1: Hình Hệ thống sơ đồ xích tải Chú thích: – Động điện – Bộ truyền bánh đai – Hộp giảm tốc (triển khai cấp) – Trục nối đàn hồi – Bộ cơng tác xích tải T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Động điện Động điện thiết bị cung cấp lượng cho hệ thống hoạt động Chọn động điện để dẫn động máy móc hay thiết bị cơng nghệ giai đoạn q trình tính tốn thiết kế máy Việc chọn loại động ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn thiết kế hộp giảm tốc truyền hộp cho phù hợp, muốn chọn động ta cần hiểu rõ đặc tính phạm vi sử dụng loại đồng thời cần ý đến yêu cầu làm việc cụ thể thiết bị cần dẫn động Phân loại động điện o Động điện chiều Ưu điểm: Dễ dàng thay đổi momen vận tốc phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm dễ đảo chiều, dùng rộng rãi thiết bị vận chuyển điện, thang máy, máy trục, thiết bị thí nghiệm v.v… - Nhược điểm: Giá thành cao, động điện chiều khó kiếm thị trường phải tang thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu - o Động điện xoay chiều Bao gồm loại: Một pha ba pha Động điện pha có cơng suất tương đối nhỏ nên thuận tiện cho dụng cụ gia đình - - - Động ba pha đồng bộ: o Ưu điểm: Hiệu suất cos cao, hệ số tải lớn o Nhược điểm: Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao Động điện ba pha không đồng bộ: Là động không đồng roto ngắn mạch roto dây quấn Động ba pha không đồng roto dây quấn: cho phép thay đổi vận tốc phạm vi nhỏ, hệ số cơng suất thấp, giá thành cao, kích thướt vận hành phức tạp o o Động ba pha không đồng roto ngắn mạch: T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm + Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, giá thành tương đối rẻ, dễ bảo quản làm việc có độ tin cậy cao, mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện + Nhược điểm: Hiệu suất hệ số công suất thấp, không điều chỉnh vận tốc  Chọn động cơ: Ta chọn động xoay chiều khơng đồng ngắn mạch Vì động có ưu điểm bản: Dễ tìm mua thị trường, động xoay chiều ba pha không đồng roto ngắn mạch sử dụng phổ biến rộng rãi ngành công nghiêp Bộ truyền đai Công dụng: - Bộ truyền đai dùng để truyền động trục xa nhau, đai mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu Fo bánh dẫn bánh bị dẫn, giúp chúng dẫn động đồng - Phân loại: Theo tiết diện ngang dây đai ta phân nhiều loại đai khác như: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai tròn, ngồi có đai đai lục giác… Ưu, nhược điểm chung: - Ưu điểm: + Làm việc êm khơng gây tiếng ồn nhờ độ dẻo dai truyền động với vận tốc lớn + Tránh cho cấu không sảy dao động lớn thay đổi tải trọng + Đề phòng tải động nhờ trượt đai + Kết cấu vận hành đơn giản, giá thành rẻ T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn - Đồ án chi tiết máy nhóm Nhược điểm: + Kích thướt truyền lớn + Tỉ số truyền làm việc thay đổi trượt đai + Tải trọng tác dụng lên trục ổ lăn lớn Chọn loại đai: Do yêu cầu làm việc tốc độ cao, truyên momen lớn, cần ma sát lớn, giá thành rẻ, dễ tìm kiếm Ta chọn đai thang, đai thang tiết diện hình thang, mặt làm việc hai mặt bên tiếp xúc với rãnh hình thang tương ứng bánh đai, hệ số ma sát đai bánh đai lớn, cho phép ta làm việc với tải trọng lớn Hộp giảm tốc: Khái niệm: - Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển cấu truyền động ăn khớp trực tiếp có tỷ số truyền khơng đổi dung để giảm vận tốc tang momen xoắn đến trục công tác Ưu điểm: - Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp có hiệu suất làm việc cao, độ tin cậy tuổi thọ cao, thuận tiện đơn giản sử dụng Đặc điểm: - Hộp giảm tốc kiểu đơn giản có nhược điểm bánh bố trí khơng đối xứng với ổ, làm tang phân bố khơng tải trọng chiều dài Vì cần ý thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt trường hợp bánh nhệt luyện độ rắn cao chịu tải trọng thay đổi khả mòn bánh - Khớp nối đàn hồi (4) làm nhiệm vụ truyền chuyển động hai trục, nối trục ngắn trành trục dài, khớp nối có tác dụng đóng mở cấu (ly hợp) ngăn ngừa tải, bù sai lệch trục T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn - Đồ án chi tiết máy nhóm Bộ phận cơng tác (5) loại máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu dàng rời, dang kiện liên tục theo tuyến vận chuyển xác định nối với trục giảm tốc khớp nối đàn hồi Nguyên lí hoạt động sơ đồ hệ thống chuyển động xích tải: - Khi động (1) quay truyền động qua truyền đai (2) tới hộp giảm tốc bánh tru hai cấp khai triển (3) (bánh cấp nhanh qua bánh cấp chậm) khớp nối (4) làm quay trục công tác (bộ công tác) (5) T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm CHƯƠNG II: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐTRUYỀN II.1 Công suất cần thiết động - Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có: *Cơng suất động xác định chế độ làm việc tính chất tải trọng truyền động => phải chọn động cho chạy non tải tải nhiệt độ ổn định, tương đương Ptđ (công suất tương đương khơng đổi) => Mất mát lượng gây mát lượng công suất thay đổi - Ta có: Trong đó: Suy ra: = = = T = = = 3.5 kW Hiệu suất chung hệ thống: = Trong hiệu suất truyền động đai, bánh răng, ổ lăn khớp, khơng bao gồm xích (xích thuộc phận công tác) Theo (bảng 2.3), [1], trang 19 ta có: = 0.96 – Hiệu suất truyền đai = – Hiệu suất khớp nối đàn hồi = 0.99 – Hiệu suất cặp ổ lăn = 0.97 – Hiệu suất cặp bánh trụ hộp giam tốc T r a n g | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Suy ra: = = 0,96.1 = 0.87 Vậy công suất cần thiết động là: = = kW II.2 Phân phối tỷ số truyền cho hệ thống truyền động Chọn tỉ số truyền sơ Theo (bảng 2.4), [1], trang 19: Ta chọn đai thang với Uđ = Tỉ số truyền động hộp giam tốc bánh Uh = 16 • Để thiết kế HGT có khối lượng nhỏ tổn thất khuấy dầu nên chọn 16= Theo bảng (6.37), [1], trang 105 ta có hệ số trùng khớp dọc: =0 Theo bảng (6.38b), [1], trang 105 ta có hệ số trùng khớp ngang:  = 1,8 T r a n g 28 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Vì Đồ án chi tiết máy nhóm = nên theo bảng (6.36a), [1], trang 105 ta có = 0,86 Ta có: T1 = 394907 u = 3,06 = 75 mm = = 148 mm Theo bảng (6.39), [1], trang 106 ta có hệ số tải trọng tính tiếp xúc: Trong đó: = 1,03 – hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp Theo bảng (6.14), [1], trang 107 ta chọn KHa = 1,13 Theo bảng (6.40), [1], trang 106 ta có vận tốc vòng = 0,86 Với v = 0,86 < Theo bảng (6.13), [1], trang 106 ta dùng cấp xác Theo cơng thức (6.42), [1], trang 107 ta có: Tra bảng (6.15), [1], trang 107 ta có: hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp = 0,004 Tra bảng (6.16), [1], trang 107 ta có: hệ số kể đến ảnh hưởng cuả sai lệch bước 2: = 73 Suy ra: Theo công thức 6.41 trang 107 ta có : Thay giá trị vừa tính ta có : = 356 MPa T r a n g 29 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Ta thấy: d Đồ án chi tiết máy nhóm = 418,185 MPa Vậy thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc Kiểm nghiệm độ bền uốn Ứng suất sinh chân bánh Theo công thức (6.43), [1], trang 108: Trong đó: = 394907 N.mm: Momen xoắn bánh m = 3: Môdun pháp = 75: Chiều rộng vành = 148: Đường kính vòng lăn hệ số kể đến trùng hợp : hệ số trùng khớp bánh Số tương đương bánh : Số tương đương bánh : Hệ số dịch chỉnh x1 = 0,13; x2 = 0,38 ta tra bảng 6.18, [1], trang 109: Hệ số dạng bánh là: ; KF – hệ số tải trọng tính uốn theo CT (6.45), [1], trang 109: Trong : – hệ số kể đến phân bố không tải trọng bề rộng vành tính uốn: Với = 0,53 = 0,54, tra bảng 6.7, [1], trang 98 ta có = 1,12 – hệ só kể đến phân bố khơng tải trọng cho đôi bánh đồng thời ăn khớp tính uốn Với v = 0,86 m/s Theo bảng 6.13, [1], trang 107 ta dùng cấp xác 9, theo bảng 6.14, [1], trang 107 = 1,37 – hệ số kể đến tải trọng động xuất vòng ăn khớp tính uốn Với: Trong đó: T r a n g 30 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Tra bảng (6.15), [1], trang 107 ta có: hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp = 0,011 (bánh nghiêng) Tra bảng (6.16), [1], trang 107 ta có: hệ số kể đến ảnh hưởng cuả sai lệch bước 2: = 73 Vậy: Suy : Ứng suất sinh chân bánh là: Ứng suất sinh chân bánh 2: Theo bảng (6.44), [1], trang 108 ta có: Ta thấy => thỏa mãn điều kiện uốn e Kiểm nghiệm tải Hệ số tải => Theo công thức (6.48) (6.49), [1], trang 110 Ta có: Vậy thỏa điều kiện bền tải f Các thơng số kích thước truyền - Khoảng cách trục - Mô đun pháp - Chiều rộng vành - Chiều rộng vành - Tỉ số truyền - Góc nghiêng - Hệ số dịch - Số bánh Theo bảng 6.11, [1], trang 104 ta tính được: Đường kính vòng chia T r a n g 31 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Đường kính đỉnh Đường kính đáy Đường kính vòng lăn CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN TRONG HỘP GIẢM TỐC T r a n g 32 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Cặp bánh trụ nghiêng Momen xoắn trục I: N.mm Đường kính vòng lăn bánh dẫn: Góc nghiêng răng: Góc ăn khớp: Suy ra: o lực vòng tác dụng lên bánh 2: (10.1, [1], trang 184) o lực hướng tâm: Thay số: (10.1, [1], trang 184) Thay số: o Lực dọc trục: (10.1, [1], trang 184) Thay số: Cặp bánh trụ thẳng T r a n g 33 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Momen xoắn trục II: Đường kính vòng lăn bánh dẫn: Góc nghiêng răng: Góc ăn khớp: o lực vòng tác dụng lên bánh 2: (10.1, [1], trang 184) o lực hướng tâm: Thay số: (10.1, [1], trang 184) Thay số: o Lực dọc trục: (Góc nghiêng ) V.1 Chọn vật liệu cho trục Vật liệu chế tạo trục thép C45 thường hóa có: ứng suất cho phép MPa Chọn: o o o Vật liệu chế tạo trục I có: Vật liệu chế tạo trục II có: Vật liệu chế tạo trục III có: MPa MPa MPa T r a n g 34 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm V.2 Xác định sơ đường kính trục Tính theo cơng thức: CT (10.9), [1], trang 188 Với i thứ tự trục hộp giảm tốc i = 1, 2, Suy ra:    Trục I: = = 29,3 mm Trục II: = = 46,21 mm Trục III: = = 62,3 mm Ta chọn sơ đường kính trục: V.3 Xác định gối đỡ điểm đặt lực Chọn sơ bề rộng ổ lăn: tra bảng 10.2, [1], trang 189:  Xác định sơ li Chiều dài may bánh đai bánh răng: (CT 10.10, [1], trang 189) Trục I: Chiều dài may ơ: chọn mm Chiều dài công-xon (CT (10.14), [1], trang 190) Trong : T r a n g 35 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm : chiều dài may bánh đai bề rộng ổ lăn : khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ chiều cao lắp ổ đầu bu lông Suy :  Trục II: Chiều dài may : chọn mm; mm  Tra bảng 10.4 trang 191 ta có tra bảng 10.3, [1], trang 189 Suy ra: = = 68,5 mm 68,5 + 0,5.(70 + 75) + 10 = 151 mm = 70 + 75 + 30 + 20 + 27 = 222 mm   • Trục III: Ta có: Chiều dài may bánh : Chọn Chiều dài công xon: (CT (10.14), [1], trang 190) Trong : chiều dài may khớp nối = () => Chọn = 150 mm bề rộng ổ lăn khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay tới nắp ổ chiều cao nắp ổ đầu bulông Suy : T r a n g 36 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn  Đồ án chi tiết máy nhóm Kích thước đoạn trục : Trục I: = 68,5 mm Trục II: = 68,5 mm 151 mm mm mm Trục III: = 150 mm  Lực tác dụng lên bánh đai Suy : Momen uốn : Phương trình cân lực A Phương trình cân với trục y T r a n g 37 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Giá trị momen vị trí Nếu kể đến momen tập trung taị B Xác định phản lực mặt phăng ZX phương trình cân momen trục X Giá trị tương ứng Momen mặt cắt kích thước xác trục Momen tương đương theo CT 10.16 trang 194 T r a n g 38 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm Đường kính xác theo CT 10.17 trang 194 • Trong ứng suất cho phép • • Theo bảng 10.5 ta Thay số : =63 Giả sử phản lực gối đỡ hình vẽ - Suy ta có hệ phương trình ( 1) Mặt khác : T r a n g 39 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm (2) Trang 37 : Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi - Kết cấu trục thiết kế để đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện theo CT 10.19 tran 195 : Trong : hệ số an tồn cho phép - hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp (CT 10.20 trang 195) - hệ số an toàn xét riêng ứng suatá tiếp (CT 10.21 trang 195) Trong : - giới hạn mỏi uốn T r a n g 40 | 41 PGS.TS: Nguyễn Danh Sơn Đồ án chi tiết máy nhóm - giới hạn mỏi xoắn - Tại mặt cắt B : - Dường kính mặt cắt B - - T r a n g 41 | 41 ... nhóm Động điện Động điện thiết bị cung cấp lượng cho hệ thống hoạt động Chọn động điện để dẫn động máy móc hay thiết bị cơng nghệ giai đoạn q trình tính tốn thiết kế máy Việc chọn loại động ảnh... hiểu hệ thống truyền động Chọn động phân phối tỷ số truyền Tính tốn thiết kế trục I, chọn dung sai, tính then ổ lăn cho trục I Tính tốn thiết kế truyền xích Vẽ tay vẽ lắp A0 Tính tốn thiết kế truyền... xác o Sơ đồ dẫn động trình bày Hình 1: Hình Hệ thống sơ đồ xích tải Chú thích: – Động điện – Bộ truyền bánh đai – Hộp giảm tốc (triển khai cấp) – Trục nối đàn hồi – Bộ cơng tác xích tải T r a n