Đồ án chi tiết máy: Thiết kế hệ dẫn động băng tải (Đề số 2A)

Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải giới thiệu đến các bạn những nội dung về chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền, tính toán các bộ truyền, tính toán thiết kế trục,... Với các bạn chuyên ngành Cơ khí - Chế tạo máy thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N                                                  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  KHOA: CƠ KHÍ THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Đề số: 2A     PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Xác định cơng suất cần thiết của động cơ  a.Cơng suất cần thiết Pct:                                         P ct  =  KW      Trong đó:   P lv   : cơng suất trên trục cơng tác                               : hệ số tải trọng tương đương                               : hiệu suất truyền động     Công suất trên trục công tác :                                         P lv  =  KW                           F=3250N : Lực kéo băng tải                          v=1,6m/s  : Vận tốc băng tải                                         P lv  = =5,2 KW      Hệ số tải trọng tương đương : β                           =        Hiệu suất truyền động : η                                          η =  đ br ³ol k = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai để hở            ( Tra bảng 2­3) br= 0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng, để  kín.   ( Tra bảng 2­ 3) ol= 0,99 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn                    ( Tra b ảng 2­ 3) x = 0,92 : Hiệu suất bộ truyền xích                         ( Tra b ảng 2­ 3) đ  Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Tuấn  Sinh viên thực hiện    : Nguyễn Văn Tiến _LỚP CĐTK7         Vậy hiệu suất của tồn bộ hệ thống :                                                = 0,96.0,96. 0,993.0.92 = 0,8227      Cơng suất cần thiết Pct bằng :                                           P ct  = =    2. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ :   Số vòng quay sơ bộ của động cơ là :                                   nSb= nlv.uht  Trong đó    nlv : là số vòng quay của trục cơng tác                    uht : là tỷ số truyền của tồn bộ hệ thống   Số vòng quay của trục cơng tác : nlv                                  nlv ==vòng/phút                                       với D=380mm : đường kính băng tải   Tỷ số truyền của tồn bộ hệ thống : uht                                  uht = uđubrux      Tra bảng 2.4/t21/q1­ ta chọn : uđ = 4 ; ubr = 3 ; ux = 3.    Suy ra  :                  uht = 4.3.3=36       Số vòng quay sơ bộ của động cơ là :                         nSb= nlv.uht =80,42.36 = 2895,12 vòng/phút  3. Chọn động cơ :  Động cơ cần chọn làm việc ở chế độ dài với tải trọng va đập vừa nên  động cơ phải có  Pđm   Pct= 5,212KW      Nđc~ nsb= 2895,12  ­Theo bảng 1.1­Phụ  lục/234/q1.Ta chọn động cơ  có số  hiệu   K132M2  có thơng số kỹ thuật   + Cơng suất định mức: Pđc= 5,5 (KW)  + Tốc độ quay            :  nđc= 2900(v/p)  + Khối lượng              : m = 73kg  + Hệ số q tải           :  Tk/Tdn =2,2  + Đường kính trục động cơ: D = 32mm    II. Phân phối tỷ số truyền :  ­ Với động cơ đã chọn , ta có : Pđc = 5.5   (KW)                                                  nđc = 2900   v/p  Theo cơng thức tính tỷ số truyền ta có  :  = =   Mà ta có :    uht = uđubrux TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N                                                  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  KHOA: CƠ KHÍ  Trong đó :       uđ  = 4: tỷ số truyền của bộ truyền đai thang                         ubr = 3:  tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng                              =>            ux = uht/(uđubr) =36,06/(4.3)=3,005 6. Tốc độ quay và cơng suất động cơ trên các trục  : ­ Tốc độ quay trên trục động cơ :   nđc = 2900 ( v/p) ­ Tốc độ quay trên trục I là:  ­ Tốc độ quay trên trục II là:  ­ Tốc độ quay trên trục cơng tác là:                               ­ Công suất trên trục động cơ là:  Pđc =  Pct = 5.212 KW ­ Công suất trên trục I là          :  PI = Pđc đ ol = 5,212.0,96.0,99=4,95 KW ­ Công suất trên trục II là       :    PII= PI br ol= 4,95.0,96.0,99 = 4,70 KW ­ Công suất trên trục công tác :       P lv= PII x ol= 4,70.0,92.0,99 = 4,28  KW  7. Xác định momen xoắn trên các trục :  Momen xoắn trên trục động cơ là:   Momen xoắn trên trục I là :    Momen xoắn trên trục II là :    Momen xoắn trên trục công tác là :                                               Ta có bảng thơng số sau : Thơng   Động cơ số/Trục                  uđ=4 P (KW) 5,212 n (v/ph) 2900 T (N.mm) 17163,66          I    ubr=3           II   Công tác              ux=3,005 4,95 725 65203,45 4,70 241,67 185728,47 4,28 80,42 508256,65 PHẦN II :  TÍNH TỐN CÁC BỘ TRUYỀN I .Bộ truyền đai thang  1.Chọn loại đai :               a.Các thông số đầu vào :     Công suất trên trục chủ  động ( trục bánh đai nhỏ  ) :  P 1= Pđc =5,212  KW Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Tuấn  Sinh viên thực hiện    : Nguyễn Văn Tiến _LỚP CĐTK7    Tốc độ quay của bánh đai nhỏ : n1=nđc =2900V/P Momen xoắn trên trục chủ động  : T1=Tđc =17163,66 Nmm           Tỷ số truyền : u1= uđ = 4 Số ca làm việc : 2 ca Đặc tính làm việc : Va đập vừa  b.Chọn loại đat    Thiết kế bộ truyền đai gồm các bước : – Chọn loại đai – Xác định kích thước và thơng số các bộ truyền  – Xác định các thơng số  của đai theo chỉ tiêu và khả  năng kéo của   đai – Xác định lực căng dây đai và lực tác dụng lên trục      Theo hình dạng tiết diện đai , phân ra :       Đai dẹt ,đai thang ,đai   nhiều chêm và đai răng.    Với : Cơng suất của bộ truyền đai : P1=5,212 KW  Số vòng quay trục chủ động  : n1=2900V/P   – Theo hình 4.1/T59/q1 .Ta chọn tiết diện đai hình thang loại A.  Dựa vào bảng 4.13/T59/q1 .Ta chọn loại thang thường  .Theo đó ,   thơng số kích thước cơ bản của đai thang thường loại A như   sau :                                                                                                                    Loại đai               A Kích thước tiết diện đai (mm) bt b h y0 11 13 2,8 2.Xác định đường kính bánh đai :  a.Xác định đường kính bánh đai nhỏ  :        Theo cơng thức   (4.1)/t53/q1,đường kính bánh đai nhỏ  được xác   định :                              d1= ( 5,2 6,4). = (5,2 6,4).                                  = 134,13 165,09 mm            Theo bảng    4.21/t63/q1  chọn đường kính bánh đai nhỏ    d1=160mm  theo tiêu chuẩn .             Vận tốc đai : v =                        v  = ,tra bảng 4.16/t61/q1 ta được  : Hệ  số  kể  tới  ảnh hưởng của tỉ  số  truyền Tra bảng 4.17/t61/q1 v ới   u=4>3 => Vậy ta có sồ đai cần thiết là :                            Z đai Lấy số đai z = 2 đai  thoả mãn 6. Xác định chiều rộng, đường kính ngồi của bánh đai : B , Theo cơng thức (4.17) và bảng 4.21/t63/q1, ta có :   Chiều rộng bánh đai :       B= (z –1).t + 2.e Đường kính ngồi của bánh đai :  Tra bảng 4.21/t63/q1 ta có : =3,3 , t=15 ,e =10 Vậy :                 B = (2  160 +2.3,3 =166,6 mm 7.Xác định lực tác dụng lên trục :  – Lực căng trên một đai được xác định theo cơng thức 4.19/t63:                 +    : Lực căng do lực li tâm sinh ra  Theo cơng thức 4.20/t64/q1 ,ta có :   Khối lượng 1m chiều dài đai .Tra bảng 4.22/t64/q1 ta được   :=> Vậy ta có :             –Lực tác dụng lên trục , cơng thức 4.21/t64/q1. Tacó :   = 2. = 2.166.2.sin = 611,22 N  .cosα = 611,22.cos80=106,14 N  .sinα =  611,22.sin80= 601,93 N với α =là góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngồi 8.Bảng kết quả tính tốn :                  Thơng số       Đai thang thường  Đường kính bánh đai nhỏ :           160mm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N                                                  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  KHOA: CƠ KHÍ  Đường kính bánh đai nhỏ :           630mm  Chiều rộng bánh đai         : B            35mm  Chiều dài đai                 : l            2500mm  Số đai                            : z             2 đai  Tiết diện đai                : A             81  Khoảng cách trục         : a             582,06mm  Góc ơm                           :                Lực căng ban đầu      :              166N           Lực tác       dụng lên trục             106,14N              601,93N                                                                                                     II.Bộ truyền bánh răng cơn răng thẳng : 1.Các thơng số đầu vào  : – Đặc tính làm việc của bộ truyền  : Va đập vừa – Số ca làm việc  : 2 ca –  Cơng suất trên trục chủ động  :   – Số vòng quay trên trục chủ động  :  = – Momen xoắn trên trục chủ động  : =65203,45 Nmm – Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng  :  2.X ác định ứng suất cho phép : a. Chọn vật  liệu:       Ta chọn vật liệu cho cặp bánh răng cơn răng thẳng như sau :      + Bánh nhỏ :  Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Tuấn  Sinh viên thực hiện    : Nguyễn Văn Tiến _LỚP CĐTK7    Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB =241285,      có =850(MPa); =580(MPa)      + Bánh lớn :  Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn bề mặt  HB=192240,             có =750(MPa); = 450(MPa)                                                              b.  Xác định ứng suất cho phép :     ­ Tính sơ bộ ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép  theo các  cơng thức 6.1a và  6.2a/t93/q1 ta có:                                            =                                            =  Trong  đó :   ;   :lần lượt là ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với  số chu kì cơ sở , trị số của chúng được tra ở bảng  6.2 /t94/q1  s; s : Lần lượt là hệ số an tồn khi tính về uốn và tiếp xúc tra bảng  6.2  /t94/q1 .Ta có:                  = 2.HB + 70        ;                          s=1,1                  =1,8.HB              ;                            s=1,75   Chọn độ rắn bánh nhỏ  : HB=260  ;  độ rắn bánh lớn  : HB=250       Khi đó :                 =2.260+70=590 MPa                  =1,8.260=468 MPa                  =2.250+70=570 MPa                  =1,8.250=450 MPa k: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải , lấy k=1( tải trọng đặt một phía )  k;k: Hệ số tuổi thọ ,được xác định theo cơnh thức 6.3và 6.4/t93/q1               ;              ở đây:     ; Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn : TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N                                                  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  KHOA: CƠ KHÍ                          với HB                   = 60 .1.(1.0,5+0,6.0,5) 24000=21,16.107  >                 = 60 .1.(1.0,5+0,6.0,5).725.24000 = 54,64.10>                                 Vậy:                 =MPa                  =MPa Với bánh răng cơn răng thẳng ta có: =min( ; )=518,18 MPa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Tuấn  Sinh viên thực hiện    : Nguyễn Văn Tiến _LỚP CĐTK7                     == 267,43MPa                  =MPa ­ Ứng suất q tải cho phép , theo các cơng thức 6.13 và 6.14/t 95/q1 ta  có:         [ ] =2,8.  H max ch     [                                         [         [ F]max= 0,8 ch ] H max1 ] =2,8.580 = 1624  Mpa ; H max2 =2,8.450 = 1260  Mpa  ;     [ F]max1= 0,8.580 = 464   Mpa  ;                                         [ F]max2=0,8.450 = 360    Mpa  ; 3.Xác định các thơng số cơ bản của bộ truyền : a. Chiều dài cơn ngồi : Chiều dài cơn ngồi của bánh chủ động được xác định theo cơng thức  6.52a/t112/q1 ta có:                      Re= kR Trong đó:     Kr=0,5.kđ : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng,với  truyền động bánh răng cơn răng thẳng  làm bằng thép  kđ=100(MPa)1/3                             kr=0,5.100=50(MPa)1/3     u: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc, u= 3,5     T1 – Momen xoắn trên trục dẫn  T1= 652063,45  N     kbe  ­ Hệ số chiều rộng vành răng  kbe=b/Re=0,25 mm     kH  ­ Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng  vành răng,  với:   tra bảng 6.21/t 113/q1 và trục lắp trên ổ đũa là                    Ta được  kH = 1,09 Re=mm b.đường kính chia ngồi  : 10 - Mơmen uốn    =  . l22 = 863,64.111,27 = 96097,22 Nmm - Mơmen uốn    = XE. l22 = 732,34.111,27 = 81847,47 Nmm - Mơmen xoắn  =   Nmm - Mơmen tương đương trên mặt cắt B:  -       = = 204462,67 Nmm - Kích thước của trục tại mặt cắt F: dF =  = 34,45 mm - Do mặt cắt tại F có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm  4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là: dF = 34,45+ 0,04. 34,45 = 35,83 mm     + Xét mặt cắt trục tại điểm G ­ điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp  giảm tốc: - Mô men uốn :  = =123980,25 Nmm                                  - Mô men uốn :  = = 21861 Nmm; - Mô men xoắn  = 185728,47   Nmm; - Mo men tương đương trên mặt cắt C:     = = 204255,50 Nmm  - Kích thước của trục tại mặt cắt G: dG =  = 34,44 mm; - Như vậy để tăng khả năng cơng nghệ trong q trình chế tạo  trục, và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng  trục tại E và G là như nhau: dE = dG =35  mm     + Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh xích  H : - Mơ men uốn  = 0 Nmm; - Mơ men uốn = 0;  - Mơ men xoắn = 185728,47 Nmm; - Mơ men tương đương trên mặt cắt D:              =  = 160845,57 Nmm;  - Kích thước của trục tại mặt cắt H:   dH =  = 31,80 mm - Do tại mặt cắt H có lắp bánh xích , cần có rãnh then nên kích  thước của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục  tại mặt cắt H là:                      dH = 31,80 + 0,04. 31,80 = 33,07  mm 34 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N                                                  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  KHOA: CƠ KHÍ Từ u cầu về độ bền, lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi  tiết trên trục), khả năng cơng nghệ ta chọn đường kính các đoạn  trục như sau: dF= 36 mm dE= dG= 35 mm dH= 34 mm IV.Tính tốn mối ghép then a. Chọn và kiểm nghiệm mối ghép then cho trục I :  – Chọn then : Theo bảng  9.1a/t173/q1 , với đường kính trục chỗ lắp then là d=24  mm .Ta chọn loại then là then bằng có :         Bề rộng then : b = 8mm         Chiều cao then : h = 7mm         Chiều sâu rãnh then trên trục :  = 4 mm Chiều dài then theo tiết diện chứa bánh răng nhỏ là :           Lấy  Chiều dài then theo tiết diện chứa bánh đai lớn là : Lấy  –Kiểm nghiệm độ bền của then :      Theo công thức 9.1 và 9.2/t173/q1  + Độ bền dập :    ≤  + Độ bền cắt  :     Tra bảng 9.5/t178/q1. Ta được   ;  Then lắp trên bánh răng côn nhỏ :