đồ án hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục băng tải với bản card .....................................................................................
LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học “Thiết kế chi tiết máy”là đồ án môn học sở thiết kế máy Đồ án phần quan trọng cần thiết chương trình đào tạo ngành khí Nó khơng giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với công việc thiết kế máy chi tiết máy mà giúp củng cố kiến thức học, nâng cao khả thiết kế người kĩ sư lĩnh vực khác nhau.Hiện nay, yêu cầu kinh tế nói chung ngành khí nói riêng đòi hỏi người kĩ sư khí cần phải có kiến thức sâu rộng, phải biết vận dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tế thường gặp phải q trình sản xuất Ngồi đồ án mơn học tạo điều kiện cho sinh viên nắm vững vận dụng có hiệu phương pháp thiết kế nhằm đạt tiêu kinh tế kĩthuật theo yêu cầu điều kiện qui mô cụ thể Ở đồ án thiết kế“ Hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng ” Do lần đầu thực đồ án môn học nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong đóng góp ý kiến bảo Thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN THANH TÙNG Thầy Khoa Cơ Khí tận tình bảo hướng dẫn em hoàn thành đồ án Sinh viên thực : Ngô Tuấn anh Mã sinh viên : 1521060448 Lớp : Cơng nghệ chế tạo máy Khóa : 60 Thơng số Đơn vị Trị số Lực kéo băng tải P KN 5,2 ĐỀ TÀI MƠN HỌC: Số vòng quay tang quay v/p 65 Đường kính tang quay D mm 355 Thời hạn sử dụng năm Số ngày làm việc năm Ngày 270 Số ca làm việc ngày Ca Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, thiết kế truyền, thiết kế trục,chọn ổ lăn, thiết kế chi tiết hộp giảm tốc, phương án bôi trơn lắp ghép Số làm việc ca Giờ Góc nghiêng Độ 65 Va đập vừa Sơ đồ tải trọng sơ đồ hệ thống hình vẽ : - Số liệu trạm dẫn động băng tải : Động điện ; : Khớp nối ; 3: Bộ truyền đai dẹt ; : ổ lăn; 5: Hộp giảm tốc; 6:Tang Chương : Chọn động điện phân phối tỉ số truyền 1.1 Xác định công suất cần thiết , Số vòng quay sơ động điện ,chọn quy cách động 1.1.1 Chọn kiểu loại động Hiện có hai loại động điện động điện chiều động xoay chiều Để thuận tiện phù hợp với lưới điện ta chọn động điện xoay chiều Trong loại động điện xoay chiều ta chọn loại động ba pha khơng đồng rơto lồng sóc (ngắn mạch) Với ưu điểm :kết cấu đơn giản ,giá thành tương đối hạ ,dễ bảo quản ,làm việc tin cậy ,có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha khơng cần biến đổi dòng điện 1.1.2 Xác định cơng suất động - Công suất cần thiết trục động điện xác định theo công thức: ct P = (công thức 2.8 trang 19 - {1}) Trong đó: Pct Là cơng suất cần thiết trục động (kW) P t Là cơng suất tính tốn máy trục cơng tác (kW) η lv Là hiệu suất truyền động = => v= = = 1,208 m/s - Hiệu suất truyền động theo công thức 2.9 trang 19 - {1}: η = ηol4 ηbr2 ηđ ηkn Theo bảng 2.3 trang 21 - {1} ta chọn: ηol = 0,995 : Là hiệu suất cặp ổ lăn ηbr = 0,96 : Hiệu suất truyền bánh trụ ηđ = 0,98 : Hiệu suất truyền đai ηkn = : Hiệu suất khớp nối Thay vào ta : η = 0,9954 0,962 0,98 0.990% Vậy Pct = = = = 6,78 (kW) 1.1.3 Xác định số vòng quay sơ động - Số vòng quay sơ động theo công thức 2.18 trang 21 – {1}: n sb lv = n ut sb Trong đó: n : Là số vòng quay đồng lv n : Là số vòng quay trục máy công tác trục băng tải quay t u : Là tỷ số truyền toàn hệ thống lv v = n = (v/p) Mặt khác: ut = ubr uđ nên sb lv n = n ut Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} ta chọn: Ubr = 10 Tỉ số truyền truyền bánh trụ uđ = Tỉ số truyền truyền đai dẹt ukn = Tỉ số truyền khớp nối => ut = ubr uđ = 10.4.1 = 40 (v/p) sb Thay vào (1.2) ta : n = 74.40= 2960 (v/p) 1.1.4 Chọn quy cách động Động chọn phải thỏa mãn điều kiện: Pđc>Pct ; nđc≈ nsb ( công thức 2.19 trang 22 – {1}) Theo bảng phụ lục P1.1 trang 234 - {1}, ta chọn động có: - Kiểu động : 4A112M2Y3 Cơng suất động : P = 7,5 (Kw) Vận tốc quay: n = 2922(v/p) 1.2 Phân phối tỉ số truyền t * Xác định tỷ số truyền u hệ thống dẫn động ut = Trong đó: dc n : Là số vòng quay động lv n : Là số vòng quay trục băng tải Thay số ut = 44,9 t * Phân phối tỷ số truyền hệ dẫn động u cho truyền t u = un ud Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} dãy tiêu chuẩn trang 49 – {1} ta chọn: Tỉ số truyền truyền đai dẹt ⇒ = = 11,23 - Tỉ số truyền hộp: = ( Vì hộp đồng trục ) - Vậy = = 3,35 1.3 Xác định thông số động học lực trục 1.3.1 Tính tốc độ quay trục - Trục động : 2922 (v/p) - Trục I : = = = 730,5(v/p) - Trục II : = = = 218 (v/p) - Trục III : = = = 65,1 (v/p) 1.3.2 Tính cơng suất trục Gọi công suất trục I , II , III có kết quả: - Cơng suất danh nghĩa trục III : = = = 11,57(kW) - Công suất danh nghĩa trục II : - = = = 12,1 (kW) Công suất danh nghĩa trục I : = = =12,66 (kW) 1.3.3 Tính mơmen xoắn trục: - Trục động cơ: = 9,55 = 9,55 = 43141 (Nmm) - Trục I : = 9,55 = 9,55 = 165507 (Nmm) - Trục II : = 9,55 = 9,55 = 530068 (Nmm) - Trục III : = 9,55 = 9,55 = 1808404 (Nmm) - Trục công tác : Tct = 9,55 = 9,55 = 1245371 (Nmm) Kết tính tốn ghi thành bảng sau : Bảng 1-2 : Bảng số liệu động học động lực học trục hệ thống dẫn động Công suất : P (kW) Tỉ số truyền U Động I II 13,2 12,66 12,1 III 11,57 3,35 Cơng tác 6,78 3,35 Số vòng quay (n:v/p) 2922 730,5 218 65,1 65,1 Moment xoắn (T) 43141 165507 530068 1808404 1245371 Chương 2: Tính tốn thiết kế truyền 3.1 Thiết kế truyền đai 3.1.1 Chọn loại đai tiết diện đai - Truyền động đai truyền động ma sát đai bánh đai - Ưu điểm truyền đai: + Có khả truyền chuyển động trục cách xa + Làm việc êm , khơng gây ồn + Giữ an tồn cho chi tiết máy tải + Kết cấu đơn giản , giá thành rẻ Do ta chọn loại đai dẹt vật liệu vải cao su có sức bền cao , đàn hồi cao, chịu ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm , vận tốc truyền cao 3.1.2 Xác định kích thước thơng số truyền a Đường kính đai nhỏ - Đường kính bánh đai nhỏ xác định theo công thức thực nghiệm sau : d1 = (5,2…6,4) = 182 224 Trong T1= 43141 Nmm Chọn đường kính d1 theo dãy tiêu chuẩn d1= 200mm Vận tốc đai : v = = ( công thức 5.18 trang 93 – {2}) = 7,6 (m/s) Vận tốc đai nhỏ vận tốc đai cho phép = 25 30 (m/s) b Đường kính đai lớn Đường kính bánh đai lớn : d2 = d1 (1-ε) = 200 (1 - 0,01)= 792 (mm) Trong : - tỉ số truyền đai dẹt ε = 0,01 ÷ 0,02 - hệ số trượt Chọn đường kính d2 theo tiêu chuẩn, d2 =800 (mm ) Tỉ số truyền thực tế : = ( công thức 4.10 trang 132 – {4}) = = 4.04 Sai số tỉ số truyền : u = = 100% = 1% A = ( + )/4 = 1334mm - Góc ơm bánh nhỏ xác định theo công thức : xA Fkn xB Fr yA A D 97692 Ft C yB B 33804 + Mx 8415 My + 86400 81011,8 T1 + TRỤC Ta có : = 3973 N ; = 8891N N ; = 3422 N ; = N Từ biểu đồ lực ta có hệ: ∑ FxH = − FxH − Ft − Ft + FxG = FyH + Fr − Fr + FyG = ∑ FyH = 55.Ft + 120.Ft − 156.FxG = ∑ M xG = ∑ M yG = − 55.Fr + 120.Fr + 156.FyG = Giải hệ phương trình ta có: FxG = 8239 N F = −2309 N yG FxH = −4625 N FyH = 4201,8 N Tính momen trục: +, Mx M M x1H x1F =M =F x1G yG = (N.mm) + () =F yG 156 + 36 = -2039.171 +3422 35 = -225477 (N.mm) = (N.mm) 4625.135+8891.73-8239.36 = 976814 (N.mm) + 62.1368 = 6693(N.mm) +,My = = (N.mm) =- = -(N.mm) =(N.mm) +, Mz Mz = = 426266 (N.mm) ⇒ Momen tương đương tiết diện Mtd1E = = M X2 1E + M Y21E + 0.75.T22 (công thức 10.16) (-78123)2 + 1967262 + 0, 75.4262662 Mtd1F = = 425538 Nmm M X2 1F + M Y21F + 0.75.T22 (−225477)2 + (296604) + 0, 75.4262662 = Mtd1H = 0.75.T22 = 0, 75.4262662 = 524491 Nmm = 369157 Nmm Mtd1G = - Đường kính đoạn trục dj = Theo công thức 10.17 ta có: [σ ] M tdj 0,1.[ σ ] - ứng suất cho phép thép chế tạo trục Theo bảng 10.5 ta chọn [σ ] = 63 MPa M td1E 0,1.[σ ] d2E ≥ + Tại tiết diện E-E: d 2F ≥ + Tại tiết diện F-F: M td1F 0,1.[σ ] d 2H ≥ + Tại tiết diện H-H: M td1H 0,1.[σ ] = = 425538 0,1.63 524491 0,1.63 = 369157 0,1.63 = 40.7 (mm) = 43,6 (mm) = 38,8 (mm) Xuất phát từ yêu cầu độ bền, lắp ghép công nghệ ta chọn đường kính đoạn trục sau : d2E = 30 (mm); d2F = 42 (mm); d2H = 30 (mm) BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN MOMEN TRÊN TRỤC 2: MaE FrE yH xH FaE yG FtE Fr MaF E H Ft xG G Fa F 441658 + Mx 47232 126480 254674 My + 174515 200412 T2 252677,1 + TRỤC - lực từ bánh đai tác dụng lên trục: Fxđ = Fr cos500 =2750 cos500 = 1768(N) Fyđ = Fr sin500 =2750 sin500 = 2107(N) = 8891 N = 3422 N = N Từ biểu đồ lực ta có hệ: ∑ FxI = − FxI + Ft + FxM + Fxđ = FyI + Fr + FyM + Fyđ = ∑ FyI = − 120.Ft − 156.FxM − 236.Fxđ = ∑ M xI = ∑ M yI = 120.Fr + 156.FyM + 236.Fyđ = Giải hệ phương trình ta có: FxM = −9513 N F = −5819 N yM FxI = 1146 N FyI = 290 N Tính momen trục: +, Mx M M x1I x1M =M x1N = F yđ = (N.mm) =F yđ 102 = (N.mm) +,My = = (N.mm) = = 1768(N.mm) = (N.mm) +, Mz Mz = = 1282797 (N.mm) = 2170 102 = 82080 (N.mm) ⇒ Momen tương đương tiết diện Mtd1K = = M X2 1K + M Y21K + 0.75.T32 (công thức 10.16) (-39150) + 154710 + 0, 75.1282797 Mtd1M = = 1122338,6 Nmm M X2 1M + M Y21M + 0.75.T32 (82080) + (180336) + 0, 75.1282797 = 1128465 Nmm = Mtd1N = 0.75.T32 = 0, 75.1282797 = 1110934 Nmm Mtd1I = - Đường kính đoạn trục dj = M tdj 0,1.[ σ ] Theo công thức 10.17 ta có: [σ ] - ứng suất cho phép thép chế tạo trục Theo bảng 10.5 ta chọn [σ ] d 3K ≥ + Tại tiết diện K-K: = 50 MPa M td1K 0,1.[σ ] d 3M ≥ + Tại tiết diện M-M: M td1M 0,1.[σ ] = 1122338,6 0,1.50 = 1128465 0,1.50 = 60,77 (mm) = 60,88 (mm) d 3N ≥ + Tại tiết diện N-N: M td1N 0,1.[σ ] = 1110934 0,1.50 = 60.5 (mm) Xuất phát từ yêu cầu độ bền, lắp ghép công nghệ ta chọn đường kính đoạn trục sau : d3K = 45 (mm); d3M = 45 (mm); d3N = 50(mm) BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN MOMEN TRÊN TRỤC : yI yM Fr xI Fxd Fyd Ft N M I K xM 82080 1080 Mx _ My + 57520 115680 728187,5 T3 4.5 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 1.Với thép 45 có σb= 600 MPa, ⇒ σ-1=0,436.σb = 0,436.600 =261,6 MPa; τ-1= 0,58.σ-1= 0,58.261,6 = 151,7 Mpa Theo bảng 10.7 ψσ=0,05,ψτ= 2.Các trục hộp giảm tốc quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng, σaj tính theo cơng thức (10.22), σmj= Mj σaj = σmaxj = Wj Vì trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, đóτmj=τaj tính theo công thức 10.23 aj = Tj τ max = 2.Woj Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục Dựa theo kết cấu trục hình vẽ biểu đồ momen tương ứng thấy tiết diện sau tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra theo độ bền mỏi: ); trục tiết diện lắp bánh răng( tiết diện 1C), lắp ổ trượt ( tiết diện 1A) tiết diện lắp khớp nối trục( 1D); trục tiết diện lắp bánh răng( tiết diện 2E; 2F) ổ trượt ( tiết diện 2H) ; trục tiết diện lắp bánh đai( tiết diện 3N), lắp bánh ( tiết diện 3K) tiết diện ổ trượt ( tiết diện 3N); Chọn kiều lắp ghép Các ổ lăn lắp trục theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then Tra bảng 9.1a ta có thơng số b, h, t then Theo cơng thức tính momen cản uốn Wj momen xoắn W0j bảng 10.6 ta có kích thước then, trị số momen cản uốn, momen cản xoắn ứng với tiết diện trục sau : Tiết diện Đường kính trục bxh t1 W (mm3) Wo(mm3) 1A 25 8x7 1825 3981 1C 30 10x8 2130 4781 1D 25 8x7 1252 2786 2E 30 14x9 5,5 7611 16557 2F 42 14x8 5,5 7611 16557 2H 30 12x8 5364 11647 3N 50 14x9 5,5 4813 23019 3K 45 16x10 14238 30572 3M 45 16x10 14238 30572 Xác định hệ số Kσd Kτd tiêt diện nguy hiểm theo công thức (10.25) (10.26): Kσd = Kτd = Kσ + K x −1 εσ Ky Kτ + K x −1 ετ Ky Trong đó: -Kx- Hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bề mặt Các trục gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,25 0,63m, theo bảng 10.8 ta chọn Kx = 1,06 -Ky – Hệ số tăng bền bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, tính vật liệu Ở không dùng phương pháp tăng bền bề mặt, KY=1 -εσ, ετ- Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước thiết diện trục đến giới hạn mỏi Tra bảng 10.10 - Kσ, Kτ - Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Tra bảng 10.12 - Tại bề mặt trục lắp có độ dơi tra trực tiếp tỉ số theo bảng 10.11 - Theo bảng 10.12 dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất rãnh then ứng với vật liệu có = 600 Mpa = 1,76; = 1,54 - Sau tính tỉ số ta dùng giá trị lớn hai giá trị để tính Dùng giá trị lớn hai giá trị để tính Sau tính tốn tra bảng ta có trị số sau Bảng tính hệ số an tồn Tỉ số Kσ/εσ Tỉ số Kτ/ετ Kσd Kτd sσ sτ s d Rãnh then Lắp căng Rãnh Lắp then căng 1A 25 1,98 2,06 1,86 1,64 2,12 1,92 3,24 19,13 3,19 1C 30 2,06 1,90 1,64 2,12 1,96 1,91 11,3 1,89 1D 25 - 2,06 - 1,64 2,12 1,70 3,06 15,34 3,0 2E 30 2,12 2,06 1,64 2,18 2,06 3,52 5,96 3,03 2F 42 2,12 2,06 1,64 2,18 2,06 3,52 3,96 2,63 2H 30 - 2,06 - 1,64 2,12 1,70 7,09 5,48 4,43 3N 50 2,17 2,17 2,03 2,03 2,23 2,09 12,01 2,36 2,31 3K 45 2,17 2,25 2,05 2,03 2,31 2,11 13,39 2,34 2,05 3M 45 2,17 2,25 2,05 2,03 2,31 2,11 13,39 2,34 2,05 Tiết diện sσj sτj Với : sj = sσj = sσ2j + sτ2j σ −1 K σdj σ aj +ψ σ σ mj ; sτj = τ −1 Kτdj τ aj + ψ τ τ mj = 261,6 Mpa ; = 151,7 ; ψσ=0,05 ; ψτ= Mj σaj = σmaxj = aj = Wj Tj τ max = 2.Woj Hệ số an toàn cho phép trục s ≥ = 1,5 2,5 Dựa vào kết bảng cho thấy tiết diện nguy hiểm trục đảm bảo an toàn mỏi 4.6 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả trục bị biến dạng dẻo lớn tải đột ngột(khi mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm = σ + 3τ ≤ [σ ] Trong đó: = = Tmax 0,2.d M max 0,1.d - ứng suất pháp - ứng suất tiếp xúc - Với thép 45 có=600 MPa;=340 MPa Ta có []= 0,8 = 0,8.340=272 MPa d – đường kính đoạn trục Mmax,Tmax - momen uốn lớn momen xoắn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải - Dựa theo kết cấu trục biểu đồ momen tương ứng thấy tiết diện sau tiết diện nguy hiểm lúc tải cần kiểm tra độ bền tĩnh + Trục : tiết diện C lắp bánh Mmax= M xc2 + M yc2 = 554602 + 1111562 = 124223,4 Nmm Tmax= 151959 Nmm Trục : tiết diện E lắp bánh Mmax= 2 M xE + M yE = ( −78123) + 1967262 = 211670,3 Nmm Tmax= 331776 Nmm + Trục 3: tiết diện K lắp bánh Mmax= 2 M xK + M yK = ( −39150) + 154710 = 159586 Nmm Tmax= 786432 Nmm Kết tính tốn ghi bảng sau: Tiết Đường diện kính Tmax Mmax σ τ σtd [σ] Kết luận d(mm) C E K 151959 124223, 24.5 15 43.02 272 bền 331776 211670, 19.1 19,7 44,27 272 bền 786432 159586 21,8 38,53 272 bền 6.08 ... = = 23 0 (mm) = + 2m =74+ 2. 2,5 = 79 (mm) = + 2m =23 0 + 2. 2,5 = 23 5 (mm) = - 2, 5m =74 – 2, 5 2= 69 (mm) = – 2, 5m =23 0 – 2, 5 = 22 5 (mm) 2. 2 Thiết kế truyền bánh trụ - nghiêng ( cấp chậm) 2. 2.1 Chọn... bánh nhỏ Z1 = 2. aw cos/[m.(u+1)] = 2. 1 52. 0,9848/[ 2, 5.( 3,13+1)] = 28 .9 Lấy Z1= 28 Số bánh lớn: Z2 = u.Z1 = 3,13 .28 = 87 Lấy Z2 = 87 bánh Do tỉ số truyền um = 87 /28 =3,107 cos = m.(Z1 + Z2)/(2aw)... 11 ,23 - Tỉ số truyền hộp: = ( Vì hộp đồng trục ) - Vậy = = 3,35 1.3 Xác định thông số động học lực trục 1.3.1 Tính tốc độ quay trục - Trục động : 29 22 (v/p) - Trục I : = = = 730,5(v/p) - Trục