Đồ án chi tiết máy: Thiết kế hệ dẫn động băng tải - Đề 2 tập trung trình bày các vấn đề cơ bản về chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền; tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt; tính toán truyền động bánh răng côn răng thẳng;...
Đồ án chi tiết máy ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI : ĐỀ 2 THÔNG SỐ: Lực kéo băng tải : F=950 (N) Vận tốc băng tải : v=2,75(m/s) Đường kính tang: D=380 (mm) Thời hạn phục vụ: lh=8000 (h) Số ca làm việc : Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngồi @=150(độ) Đặc tính làm việc : Va đập nhẹ soca=1 (ca) Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 1 Đồ án chi tiết máy I. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1. Cơng suất làm việc 2. Hiệu suất hệ dẫn động Trong đó,tra bảng B [1] ta được: Hiệu suất bộ truyền bánh răng : Hiệu suất bộ truyền đai : Hiệu suất ổ lăn : 2 Hiệu suất khớp nối : => =0,96.0,9923.0,96.1=0,907 3. Cơng suất cần thiết trên trục động cơ 4. Số vòng quay trên trục cơng tác 5. Chọn tỉ số truyền sơ bộ Theo bảng B[1] chọn sơ bộ: Tỉ số truyền bộ truyền đai: uđ=2,5 Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: ubr=4 =>usb = uđ. ubr=2,5.4=10 Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 2 Đồ án chi tiết máy 6. Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 7. Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ Chọn =1500(v/ph) 8. Chọn động cơ Tra bảng phụ lục [1],chọn động cơ thỏa mãn: Ta được động cơ với các thơng số sau: 9. Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền của hệ: Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc: ubr= 4 Tỉ số truyền cuả bộ truyền ngồi: Vậy ta có: 10. Tính các thơng số trên trục Cơng suất trên trục cơng tác: Pct = Plv = 2,709 (KW) Cơng suất trên trục II: PII = Cơng suất trên trục I: PI = Cơng suất trên trục động cơ: Pđc = Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1420 (v/ph) Số vòng quay trên trục I: Số vòng quay trên trục II: Số vòng quay trên trục cơng tác: Moment xoắn trên trục động cơ: Moment xoắn trên trục I: TI =(N.mm) Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 3 Đồ án chi tiết máy Moment xoắn trên trục II: Moment xoắn trên trục cơng tác: 11. Lập bảng thơng số Thông số/Trục P(KW) n(v/ph) T(N.mm) Động cơ uđ = 2,57 3,012 1420 I ubr = 4 2,868 552,5 49473,57 II ukn=1 2,731 138,1 188856,26 Công tác 2,709 138,1 187334,90 II. TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT: Thơng số u cầu: P = = 3,012 (KW) = = 20256,76 (N.mm) = = 1420 (v/ph) u = = 2,57 β = () Chọn loại đai: Đai vải cao su Xác định đường kính bánh đai = (5,2 ÷6,4) = (5,2 ÷ 6,4) = (141,75 ÷ 174,46) Chọn theo tiêu chuẩn theo bảng B[1], ta được = 160 (mm) Kiểm tra về vận tốc đai: ν = = = 11,89 (m/s) Xác định : = u.(1?) = 160.2,57.(10,015) = 405,03 (mm), trong đó hệ số trượt ε = 0,01÷0,02, ta chọn ε = 0,015 Theo bảng B[1] chọn = 400 (mm) Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 4 Đồ án chi tiết máy Tỷ số truyền thực tế : = = = 2,54 Sai lệch tỷ số truyền: Δu = .100% = 1,16% (thỏa mãn) Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục: Khoảng cách trục : a= (1,5 ÷ 2,0).( + ) = (1,5 ÷ 2,0).560 = (840 ÷ 1120) Chọn a= 1120(mm) Chiều dài đai: L = 2. + π + = 2.1120 + 3,14. + = 3132,06 (mm) Lấy L= 3132 (mm) Số vòng chạy của đai : i = = = 3,8 (m/s) Xác định góc ơm của bánh đai nhỏ : = = = = Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai: Diện tích đai : A= b.δ = , trong đó: – Lực vòng : = = = 253,3 (N) – Hệ số tải trọng động : Tra bảng B[1] ta được = 1,25 δ – Chiều dày đai : Được xác định theo : tra bảng B[1] với loại đai vải cao su ta chọn được: = Do vậy : δ ≤ = 160. = 5,3 Tra bảng B[1], ta dùng loại đai Ƌ800 khơng có lớp lót, chiều dày đai Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 5 Đồ án chi tiết máy δ = 3,75(mm), = 140 (mm) Ứng suất có ích cho phép: [] = , trong đó: = , với là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu và loại đai Do góc nghiêng của bộ truyền ≥ β và định kì điều chỉnh khoảng cách trục → = 1,6 Mpa Tra bảng B[1] với = 1,6 Mpa, ta được = = 2,3 – = 2,09 – hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ơm : 1 0,003( ) = 1 0,003(180 167,8) = 0,96 – hệ số ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bám của đai trên bánh đai: = 1 (0,01. 1), do sử dụng vải cao su nên = 0,04 = 1 (0,01. 1) = 1 0,04(0,01. 1) = 0,98 – hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra B[1] với góc nghiêng của bộ truyền β = , ta được Do vậy: [] = = 2,09.0,96.0,98.1 = 1,97 Mpa Chiều rộng đai; b = = = 42,88 (mm) Tra bảng B[1], ta được b= 50 (mm) Chiều rộng bánh đai B: Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 6 Đồ án chi tiết máy Tra bảng B[2] theo chiều rộng đai b= 50 (mm), ta được B = 63 (mm) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: Lực căng ban đầu : = .δ.b = 1,6.3,75.50 = 300 (N) Lực tác dụng lên trục : = 2 sin() = 2.300.sin() = 596,6 (N) Bảng tổng hợp các thông số của bộ truyền đai dẹt: P = 3,012 (KW) = 1420(v/ph) =20256,76 (Nmm) = 2,54 β = Thơng số Loại đai : đai vải cao su Đường kính bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai lớn Chiều rộng đai Chiều dày đai Chiều rộng bánh đai Chiều dài đai Khoảng cách trục Góc ơm bánh đai nhỏ Lực căng ban đầu Lực tác dụng lên trục Ký hiệu b δ B L a Giá trị 160 (mm) 400 (mm) 50 (mm) 3,75 (mm) 63 (mm) 3132 (mm) 1120 (mm) 300 (N) 596,6 (N) III. Tính tốn truyền động bánh răng cơn răng thẳng: Thơng số đầu vào : P = = 2,868 (KW) = = 49473,57 (N.mm) = = 552,5 (v/ph) Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 7 Đồ án chi tiết máy u = = 4 = 8000 (gio) Chọn vật liệu bánh răng Tra bảng , ta chọn: Vật liệu bánh răng lớn: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tơi cải thiện Độ rắn: HB = 192÷240 , ta chọn HB2=230 Giới hạn bền σb2=750 (MPa) Giới hạn chảy σch2=450 (MPa) Vật liệu bánh răng nhỏ: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tơi cải thiện Độ rắn: HB=241÷285, ta chọn HB1= 245 Giới hạn bền σb1=850 (MPa) Giới hạn chảy σch1=580 (MPa) 2. Xác định ứng suất cho phép a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: , trong đó: Chọn sơ bộ: SH, SF – Hệ số an tồn khi tính tốn về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra bảng với: Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75 Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75 Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: => Bánh chủ động: Bánh bị động: Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 8 Đồ án chi tiết máy KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền: , trong đó: mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng có HB mH = 6 và mF = 6 NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t∑ , trong đó: c – Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1 n – Vận tốc vòng của bánh răng t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1 NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1 NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1 NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1 Do vậy ta có: Do đây là bộ truyền bánh răng cơn răng thẳng =>(MPa) b.Ứng suất cho phép khi q tải 3.Xác định sơ bộ chiều dài cơn ngồi: = Với ▪T1 là mơmen xoắn trên trục chủ động. T1= TI=49473,57(N.mm) ▪[σH] ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 481,82( MPa) Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 9 Đồ án chi tiết máy ▪ KR– hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại bánh răng: Đối với bánh răng cơn răng thẳng làm bằng thép => UTỉ số truyền u=4 Hệ số chiều rộng vành răng : chọn sơ bộ => KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố khơng đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng với 0,57 Sơ đồ bố trí là sơ đồ I HB thỏa mãn Kiểm nghiệm độ bền cắt: cơng thức (9.2): Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 29 Đồ án chi tiết máy =>thỏa mãn 4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi Với thép 45 có: , và theo bảng 10.7 ta có: , Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng. ta có : và ; với (trục có một rãnh then) Nên: Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động. ta có : với nên Với các thơng số của then, kích thước trục tại các vị trí nguy hiểm.Ta có: Tiết Đường diện 23 kính trục b*h 34 10*8 t1 W 3240 W0 7098 13,9 22 35 0 4209 8414 11,8 21 40 12*8 5364 11647 5,6 8,5 a a PHẦN 5. TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1. Chọn ổ lăn cho trục I Chọn ổ bi đỡ chặn .Chọn kết cấu ổ lăn theo khả năng tải động Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d= 20 mm. Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 30 Đồ án chi tiết máy Tra phụ lục 2.11/262 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa cơn có kí hiệu 7304 có các thơng số sau : d= 20mm ; D=52 mm; C= 25 kN ; C0 =16,6 kN 5.2.Chọn ổ lăn cho trục II 5.2.1.Chọn loại ổ lăn Phản lực hướng tâm lên các ổ là : + phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng + phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng Lực dọc trục: Fa1 =142,48N Chọn ổ đũa cơn 1 dãy .tra bảng P2.11 và dựa vào đường kính ngõng trục là d=40mm ta chọn sơ bộ đũa cơn cỡ trung 5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn Đường kính trục tại chỗ lắp ổ: d= 35 mm. Tra phụ lục 2.11/264 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa cơn có kí hiệu 7307 có các thơng số sau : d= 35mm ; D=80 mm; C= 48,1 kN ; C0 =35,3 kN 5.2.3.Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn Sinh viên: Đỗ Đình Thọ GVHD: PGS. TS. Đỗ Văn Trường Page 31 Đồ án chi tiết máy Fr2 Fr1 Fat Fs2 Fs1 Tính và kiểm nghiệm khả năng tải trọng của ổ Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn Theo 11.7 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ =332,04+142,48 =189,56 (N)