Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo nội dung đồ án Thiết kế trạm dẫn động cơ khí dưới đây. Nội dung tài liệu hướng dẫn cách chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền, tính toán bộ truyền, tính toán trục, chọn khớp nối,...
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Đề tài: THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH: Nguyễn Mai Đạt MSSV: 1311040068 Lớp: 13DCK03 GVHD: Phạm Bá Khiển Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18, tháng 01, năm 2015 GVHD: Phạm Bá Khiển O Đồ án chi tiết máy 2 GVHD: Phạm Bá Khiển LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay khoa học kĩ thuật đang phát triển rất nhanh, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả những lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên tồn thế giới. Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là đất nước cơng nghiệp hóa hiện đại hóa Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là cơ khí chế tạo máy vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị cơng cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chun mơn cao, đồng thời phải đáp ứng được các u cầu của cơng nghệ tiên tiến. cơng nghệ tự động hóa theo dây chuyền trong sản xuất Nhằm thực hiện được mục tiêu đó, sinh viên chúng em ln cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào cơng cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỉ mới CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1. Sơ đồ động: Đồ án chi tiết máy 3 GVHD: Phạm Bá Khiển *** Chú thích: 1. Động cơ 2. Bộ truyền đai 3. Hộp giảm tốc 4. Khớp nối 5. Tang và băng tải 2. Tính tốn chọn động cơ: 2.1. Cơng suất của bộ phận cơng tác là băng tải: Ta có: Đồ án chi tiết máy 4 GVHD: Phạm Bá Khiển Pct: cơng suất bộ phận cơng tác (kW) Ft: lực kéo băng tải v: vận tốc băng tải 2.2. Tính cơng suất định mức và chọn động cơ: Ta có: Với: Pdc: cơng suất cần thiết của động cơ ch: hiệu suất chung hệ thống truyền động Ta có: Chọn: ct = 0,95: hiệu suất bộ truyền đai br ol = 0,96: hiệu suất bộ truyền bánh răng cơn = 0,99: hiệu suất 1 cặp ổ lăn kn = 0,99: hiệu suất khớp nối => => Tra bảng P1.1/234 sách tính tốn thiết kế hộp dẫn động cơ khí *** Chọn động cơ loại K180M4 có cơng suất động cơ P dc = 15 kW, số vòng quay ndc = 1450 vg/ph, hiệu suất dc = 87,5% 3. Phân phối tỉ số truyền: 3.1. Tính tỉ số truyền chung: Ta có: Với : ndc = 1450 (vg/ph): số vòng quay của động cơ nct = số vòng quay của trục cơng tác Trong đó: => Đồ án chi tiết máy 5 GVHD: Phạm Bá Khiển Mặt khác Với: ubr = 3: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cơn uđ: tỉ số truyền bộ truyền đai ukn = 1: tỉ số truyền của khớp nối => * Chọn uđ = 5,24 Kiểm tra: (thỏa mãn) 3.2. Số vòng quay, cơng suất, moment xoắn trên các trục: *Số vòng quay trên các trục: Với: n1: số vòng quay của trục dẫn n2: số vòng quay của trục bị dẫn * Cơng suất trên các trục: Cơng suất trên trục cơng tác: Pct = 10,1925 (kW) Cơng suất trên trục động cơ: Pdc = 11,635 (kW) Cơng suất trên trục bị dẫn: Cơng suất trên trục dẫn: * Moment xoắn trên các trục: Với Tct, T2, T1, Tdc lần lượt là moment xoắn trên các trục cơng tác, trục bị dẫn 2, trục dẫn 1 và trục động cơ Đồ án chi tiết máy 6 GVHD: Phạm Bá Khiển 3.3. Bảng số liệu: Trục Thông số Công suất (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay (vg/ph) Moment xoắn T (Nmm) Động cơ Dẫn 1 Bị dẫn 2 Cơng tác 11,635 10,94 10,4 10,1925 5,24 1450 276,72 92,24 92,08 76330,52 377554,93 1076756,29 1057106,59 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN 1. Bộ truyền đai: 1.1. Chọn đai thang Theo hình 4.22 (CSTKM) phụ thuộc cơng suất Pdc = 11,635 kW và số vòng quay n = 1450 vg/ph theo bảng 4.3 (CSTKM) ta chọn đai loại B với bp = 14 mm, b0 = 17 mm, h = 10,5 mm, y0 = 4 mm, A1 = 138 mm, d1 = 140 ÷ 280 mm 1.2. Đường kính bánh đai nhỏ: Theo tiêu chuẩn ta chọn đai d1 = 180 mm (trang 148/CSTKM) 1.3. Vận tốc dài: Đồ án chi tiết máy 7 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.4. Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối: ξ = 0,01 Đường kính bánh đai lớn: Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 900 mm Tỉ số truyền: => sai lệch so với giá trị cho trước 3,8% 1.5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo cơng thức: Ta có thể chọn a = d2 = 900 mm khi u = 5 1.6. Chiều dài tính tốn của đai: Theo bảng 4.3 (CSTKM) ta chọn đai có chiều dài L = 4000 mm = 4m 1.7. Số vòng chạy của đai trong 1s: Do đó điều kiện được thỏa mãn Với: v: vận tốc đai (m/s) L: chiều dài đai (m) 1.8. Tính tốn lại khoảng cách trục a: trong đó: => Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép Đồ án chi tiết máy 8 GVHD: Phạm Bá Khiển 1.9. Góc ơm đai bánh đai nhỏ: 1.10. Các hệ số sử dụng: Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm đai: Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền u: vì u = 5,25 > 2,5 Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: (làm việc 3 ca giảm 0,2) Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: Với: L0: chiều dài đai thực nghiệm (H4.21/CSTKM) L: chiều dài thật của đai (mm) 1.11. Chọn loại đai: Theo đồ thị hình 4.21b/CSTKM chọn P0 = 3,8 kW khi d = 180 mm và đai loại B 1.12. Số dây đai được xác định theo cơng thức: Chọn z = 4 đai 1.13. Lực căng đai ban đầu: Trong đó: A1: diện tích mặt cắt ngang của một sợi dây đai Lực căng mỗi dây đai: Lực vòng có ích: Đồ án chi tiết máy 9 GVHD: Phạm Bá Khiển Lực vòng trên mỗi dây đai là 212,8 N 1.14. Tù cơng thức: Từ đây suy ra: Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền khơng bị trượt trơn (giả sử góc biên dạng bánh đai ) 1.15. Lực tác dụng lên trục: 1.16. Ứng suất lớn nhất trong dây đai: Với: là ứng suất kéo nhánh căng và nhánh chùng là ứng suất do lực căng phụ gây nên là ứng suất sinh ra khi bao đai vòng quanh bánh đai => 1.17. Tuổi thọ đai xác định theo cơng thức: trong đó: σr = 9MPa, i = 3,4175s1, m = 8 1.18. Bề rộng bánh đai: với b0 = 17 mm, e = 19 mm, f = 12,5 mm Đồ án chi tiết máy 10 GVHD: Phạm Bá Khiển Hệ số an tồn: 2. Trục II: 2.1. Chọn vật liệu: Chọn vật liệu để chế tạo là C45 như trục I. Chọn ứng suất sơ bộ cho phép là [τ] = 30 MPa và [σ] = 67 MPa, T2 = 1076756,29 Nmm 2.2. Đường kính sơ bộ của trục: Chọn d2 = 60 mm tại vị trí thân trục lắp ổ bi 2.3. Tính kích thước dọc trục: với x = 10 mm, w = 70 mm l2 = 1,2.d2 =1,2.60 = 72 mm (Dựa vào bảng 10.2/CSTKM) 2.4.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: Bánh răng: Ft2 = Ft1 = 5030,71 N Fa2 = Fr1 = 1700,1 N Fr2 = Fa1 = 679,99 N => 2.5. Vẽ sơ đồ moment: Xét theo phương y: FBy = 1723,51 N và FDy = 1043,52 N Đồ án chi tiết máy 19 GVHD: Phạm Bá Khiển Fr2 Fa2 Ft2 y z B A D C x 120 173 FBx 81 Fa2 Fr2 Ma2 Ft FBy 84525,12 Mx 298167,23 My 277540,44 1320561,38 Moment xoắn: Xét theo phương x: Đồ án chi tiết máy 20 FDy FDx GVHD: Phạm Bá Khiển Mặt cắt nguy hiểm tại C: Trục có rãnh then nên: d1 = dc + dc.0,05 = 1,05dc = 1,05.56,95 = 59,81 mm Chọn dc = 63 mm 173 120 81 60 63 63 60 50 55 10 l/2 = 107 l = 254 2.6. Chọn then: Chọn then cho trục tại vị trí C lắp bánh răng dc = 63 mm và tra phụ lục 13.1 (BTCSTKM) ta chọn then bằng đầu tròn có chiều rộng b = 18 mm, chiều cao h = 11 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 7 mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t2 = 4,4 mm. Vật liệu then chọn thép C45 Chiều dài : Đồ án chi tiết máy 21 GVHD: Phạm Bá Khiển Chọn l = 90 mm 2.7. Kiểm tra độ bền then: Kiểm tra độ bền dập [σd] = 150 MPa : chiều dài làm việc : chiều sâu then trên mayơ Kiểm tra theo độ bền cắt [τc] = 120 MPa 2.8. Kiểm tra bền trục: Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn Moment cản uốn: Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng σm = 0 Kiểm nghiệm theo ứng suất xoắn: Moment cản xoắn: Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động trục quay 1 chiều: 2.9. Hệ số an tồn: Tại C có sự tập trung ứng suất của rãnh then Chọn như bánh răng 1 Các hệ số an tồn tại C => Hệ số an tồn: Đồ án chi tiết máy 22 GVHD: Phạm Bá Khiển CHƯƠNG 4: CHỌN KHỚP NỐI 1. Chọn khớp nối: Ta chọn khớp nối vòng đàn hồi Vật liệu làm chốt là thép C45 với ứng suất uốn cho phép [σF] = 90 MPa, ứng suất dập cho phép của ống cao su [σd] = 4 MPa Hệ số chế độ làm việc K = 1,25 (Bảng 14.1 CSTKM) Moment xoắn danh nghĩa T = 1057106,59 Nmm Theo phụ lục 11.5 (SBTCSTKM) ta chọn nối tr ục đàn hồi có thể truyền moment xoắn T = 1000000 Nmm khi đường kính trục d = 50 mm. Nối trục này có số chốt z = 6, đường kính chốt dc = 18 mm, chiều dài lc = 42 mm, nối trục đàn hồi có chiều dài l0 = 36 mm. Đường kính qua tâm chốt D0 = 140 mm, khe hở c = 5 mm, l1 = 25mm, l2 = 45 mm, đai ốc M12 Chiều dài khớp nối L = (3 4).d = 3.50 = 150 mm 2. Kiểm nghiệm độ bền khớp nối: 2.1. Kiểm nghiệm độ bền uốn theo cơng thức: 2.Kiểm tra độ bền dập giữa chốt và vòng cao su: Do đó điều kiện bền uốn và bền dập được thỏa mãn 3. Thiết kế gối đỡ trục: 3.1.Gối đỡ trục 1: A B C D Đường kính ngõng trục d = 50 mm Tiến hành chọn ổ đũa cơn Số vòng quay n = 276,72 vg/ph, tuổi thọ Lh = 21600 giờ, = 140 Đồ án chi tiết máy 23 GVHD: Phạm Bá Khiển 3.1.1. Hệ số tải trọng dọc trục: e = 1,5.tg = 1,5. tg140 = 0,374 3.1.2. Tải trọng hướng tâm tác dụng lên trục B,C: 3.1.3. Thành phần lực dọc trục gây ra do lực hướng tâm gây nên: SB = 0,83.e.FrB = 0,83.0,374.7290,9 = 2263,2 N SC = 0,83.e.FrC = 0,83.0,374.11923,6 = 3701,3 N Theo bảng 11.12 (CSTKM) Vì SB Tra bảng P1.1/234 sách tính tốn thiết kế hộp dẫn động cơ khí *** Chọn động cơ loại K180M4 có cơng suất động cơ P dc = 15 kW, số vòng quay ndc = 1450 vg/ph, hiệu suất ... GVHD: Phạm Bá Khiển Pct: cơng suất bộ phận cơng tác (kW) Ft: lực kéo băng tải v: vận tốc băng tải 2.2. Tính cơng suất định mức và chọn động cơ: Ta có: Với: Pdc: cơng suất cần thiết của động cơ ch: hiệu suất chung hệ thống truyền động. .. nên chắc chắn trong q trình thiết kế sẽ khơng hồn tồn phù hợp với nhu cầu, thị trường thực tế một cách tối ưu nhất Sau hơn 10 tuần nghiên cứu thiết kế Hệ dẫn động cơ khí : Hộp giảm tốc bánh răng cơn một cấp, bằng việc tham khảo nghiên cứu các tài liệu liên quan