Đồ án môn học chi tiết máy trường đại học Giao thông vận tải.Thiết kế hộp giảm tốc 3 trục bánh răng ăn khớp trong ,có bản vẽ autocad Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với các kỹ sư ngành chế tạo máy Nhiệm vụ thiết kế được giao là:THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: BÙI VŨ HÙNG Mục Lục Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ Lời nói đầu Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo kỹ sư khí đặc biệt kỹ sư nghành chế tạo máy Thiết kế môn học chi tiết máy môn học giúp cho sinh viên hệ thống lại kiến thức môn học : Chi tiết máy , Sức bền vật liệu , Nguyên lý máy , Vẽ kỹ thuật… Đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau Nhiệm vụ thiết kế giao : THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp có mảng kiến thức chưa nắm vững dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng môn có liên quan song làm em có thiếu sót Em mong giúp đỡ bảo thầy cô môn để em củng cố kiến thức hiểu sâu , nắm vững kiến thức học … • Tài liệu tham khảo :+ Hướng dẫn thiết kế mơn học chi tiết máyPGS.TS.Trương Tất Đích Cuối em xin trân thành cảm ơn thầy cô môn ,đặc biệt thầy Bùi Vũ Hùng trực tiếp hướng dẫn & bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Em xin trân thành cảm ơn !!! Sinh viên thực : Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ Nguyễn Quốc Chính Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ - Các thông số cho trước + Lực vòng băng tải (kG): 350 + Vận tốc băng tải (m/s): 1,2 + Đường kính tang D (mm): 450 + Chiều rộng băng tải B (mm): 500 + Chiều cao tâm tang H (mm): 750 + Sai số vận tốc cho phép (%): + Thời gian sử dụng: năm -Chế độ làm việc: Kngày= (giờ/ngày) Knăm (ngày/năm) Phần I Chọn động phân phối tỉ số truyền 1, Chọn động -Công suất làm việc trục máy cơng tác : (kW) -Số vòng quay trục máy cơng tác : (vòng/phút) Vì giá trị Pmax tồn ngắn (3 giây) nên bỏ qua giá tính tốn: Dựa vào biểu đồ ta tính Ptd trị Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ -Tính hiệu suất chung : Chọn bảng 2.1: - hiệu suất khớp nối - hiệu suất cặp bánh - hiệu suất cặp ổ lăn -Công suất cần thiết động : (kW) -Xác định số vòng quay sơ bộ: Trong : : Số vòng quay trục máy làm việc : tỉ số truyền toàn hệ thống dẫn động (Chọn theo bảng 2.2 trang 16) (vòng/phút) Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ -Dựa cơng suất, số vòng quay sơ bộ, u cầu momen mở máy,…động chọn phải thoả mãn điều kiện + + + -Ta chọn động cơ4A100L4Y3, có thơng số sau: +Pđc = (kW) +nđc = 1420 (vòng/phút) +=2,2 + + η= 84 % + 2, Phân phối tỉ số truyền -Tỉ số truyền: ut=uh mà uh= Với u1 – tỷ số truyền truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh u2 – tỷ số truyền truyền bánh trụ thẳng cấp chậm Để tạo điều kiện bôi trơn truyền bánh hộp giảm tốc đồng trục phương pháp ngâm dầu ta chọn u1 = u2 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ -Công suất trục,số vòng quay,mơmen: + (kW), (vòng/phút) + (N.mm) -Trục III : +Công suất : P3 = = =4,02 (kw) + (vòng/phút) +Momen xoắn :T3 = 9,55 = 9,55 = 752802,53 (N.mm) -Trục II : +Công suất : P2 = = = 4,23 (kW) + (vòng/phút) +Momen xoắn : T2 = 9,55 = 9,55 = 149617(N.mm) -Trục I : +Công suất : P1 = = = 4,45 kw + (vòng/phút) +Momen xoắn : T1 = 9,55 = 9,55 = 29932,9 (N.mm) -Ta có bảng hệ thống số liệu tính được: Trục Động I II III Thông số u 5,27 5,27 Đồ án chi tiết máy Hùng n (vòng/phút) P(kW) T (N.mm) GVHD: Bùi Vũ 1420 1420 4,45 29932,9 270 4,23 149617 51 4,02 752802,53 Phần II Thiết kế truyền bánh 1, Chọn vật liệu: Vì hộp giảm tốc có cơng suất nhỏ truyền chịu tải trọng va đập nhẹ khơng có u cầu đặc biệt nên ta chọn vật liệu chế tạo hai cấp bánh sau : -Bánh nhỏ: Thép 45 cải thiện + Giới hạn bền (MPa) +Giới hạn chảy (MPa) +Độ cứng HB=245 -Bánh lớn: Thép 45 cải thiện +Giới hạn bền (MPa) +Giới hạn chảy (MPa) +Độ cứng HB=230 2,Xác định ứng suất cho phép *Ứng suất tiếp xúc cho phép -Số chu kì chịu tải bánh lớn Trong đó: + c: số lần ăn khớp vòng quay, chọn c=1 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ + Ti, ni, ti momen xoắn, số vòng quay, tổng số làm việc chế độ i xét +Với độ cứng HB =230 < 350, mF = Thay số Số chu kì chịu tải bánh lớn lớn số chu kì chịu sở -Số chu kì sở tính độ bền tiếp xúc bánh lớn -Có lấy hệ số tuổi thọ -Số chu kì chịu tải bánh nhỏ: Số chu kì chịu tải bánh nhỏ lớn số chu kì chịu tải sở -Số chu kì sở tính độ bền tiếp xúc bánh nhỏ -Có lấy hệ số tuổi thọ -TÍnh ứng suất cho phép tiếp xúc: -Theo bảng 3.2 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ + ( Ứng suất giới hạn mỏi tiếp xúc ứng với chu kì sở ) (MPa) + ( Ứng suất giới hạn mỏi tiếp xúc ứng với chu kì sở ) (MPa) +Hệ số an tồn tính tiếp xúc +ZR- Hệ số kể đến ảnh hưởng nhám mặt +ZV- Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng +KxH- Hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh +Trong tính toán sơ Thay số (MPa) (MPa) (Mpa) -Ứng suất tiếp xúc cho phép tải với HB 350: =2,8 Bánh nhỏ : (MPa) Bánh lớn : (MPa) *Ứng suất uốn cho phép -Số chu kì sở tính độ bền uốn bánh lớn: 10 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) với (MPa) (bảng 7.3) (mm) (mm) (mm) -Xuất phát từ yêu cầu độ bền , lắp ghép cơng nghệ ta chọn đường kính trục sau: (mm) (mm) (mm) (mm) -Trục II: (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) với (MPa) (bảng 7.3) (mm) (mm) (mm) -Xuất phát từ yêu cầu độ bền , lắp ghép cơng nghệ ta chọn đường kính trục sau: (mm) (mm) 31 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ (mm) -Trục III: (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) với (MPa) (bảng 7.3) (mm) (mm) (mm) -Xuất phát từ yêu cầu độ bền , lắp ghép công nghệ ta chọn đường kính trục sau: (mm) (mm) 6,Kiểm nghiệm độ bền mỏi Với thép 45 có, σ-1 = 0,43.σb = 0,43.600 = 258 MPa τ-1 = 0,58.σ-1 = 0,58.258 = 149,64 MPa Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, tính theo : ; Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạnh động trục quay chiều nên: 32 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ σa,τa : biên độ ứng suất pháp ứng suất tiếp σm,τm : trị số ứng suất trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp Dựa vào kết cấu trục biểu đồ mơmen tương ứng, thấy tiết diện sau tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra độ bền mỏi Trục 1: tiết diện lắp nối trục 10, lắp ổ lăn 11, lắp bánh 12 Trục : tiết diện lắp bánh 21, lắp ổ lăn 22, bánh 23 Trục : tiết diện lắp bánh 31, lắp ổ lăn 32 -Chọn lắp ghép : ổ lăn lắp trục theo K6, lắp bánh nối trục theo k6 kết hợp lắp then Kích thước then theo bảng 7.3b[I] trị số mômen cản uốn mômen cản xoắn ứng với tiết diện trục sau: Tiết diện Đường kính trục bxh t W(mm3) (mm3) 10 20 6x6 3,5 642,47 1427,86 11 20 6x6 3,5 642,47 1427,86 12 28 8x7 1855 4010 21 30 8x7 4,4 2320 4970 22 40 12x8 4,5 5510 11790 23 30 8x7 4,4 2320 4970 31 55 18x11 5,5 14510 30800 32 60 18x11 5,5 18670 40000 -Xác định hệ số tiết diện Các trục gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt R a 2,5…0,63 Theo bảng 7.4 hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Kx = 1,06 33 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ Không dùng phương pháp tăng bền bề mặt hệ số tăng bền ky = Theo bảng 7.5c dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất rãnh then ứng với vật liệu có Theo bảng 7.6 tra hệ số kích thước ứng với đường kính tiết diện nguy hiểm Theo bảng 7.5b, ứng với kiểu lắp chọn, đường kính tiết diện nguy hiểm tra tỷ số Kết ghi bảng Tiế d, t Tỷ m số Tỷ s số diệ m n 10 12 1,9 1,8 1,9 1,9 - - - - 21 - - - 34 - 4, , 8, 6, - 0, 3, 5, Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ 23 - - - - 31 8, - 6, - - - - 0, - 3, - - - - 9, - 2, 33 Kết bảng cho thấy khơng có tiết diện nguy hiểm trục đảm bảo an tồn mỏi với s > [s] = -Tính kiểm nghiệm độ bền then Then phải đảm bảo điều kiện bền dập bền cắt : Theo 7.21 7.22 ta có: Trong đó: σd ,τc : Ứng suất dập ứng suất cắt tính tốn (MPa) d-Đường kính trục (mm) T: Mơmen xoắn trục ( Nmm) 35 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ b,h,t1: Kích thước then tra bảng 7.10 7.11 lt=(0,8… 0,9)lm Chọn lt=0,85lm [σd] - :Ứng suât dập cho phép Tra bảng 7.12 : [σd]= 100(MPa) [τc] - Ứng suất cắt cho phép (MPa): τc= [ 60 90 MPa]chọn=87MPa chọn[τc] = 90 MPa Kết kiểm nghiệm then tiết diện trục sau: Tiết d bxh t1 T(mm) lt diện 10 20 6x6 2,6 29932,9 27 32,6 18,47 12 28 8x7 3,1 29932,9 27 20,3 9,89 21 30 8x7 3,6 149617 47,25 62 26,38 23 30 8x7 3,6 149617 47,25 62 26,38 31 55 18x11 5,1 752802,53 74,25 79,58 24,37 33 60 18x11 5,6 752802,53 74,25 68,27 20,48 Vậy tất mối ghép then thỏa mãn độ bền dập cắt Phần VI Thiết kế ổ lăn Xét trục I Các lực tác dụng lên ổ lăn: 36 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ Lực dọc trục Fa1 = 150,14 N Tải trọng tác dụng lên vị trí 11: Fr11 = = = 1028,05 N Tải trọng tác dụng lên vị trí 13: Fr13 = = = 459,29 N =>Tính tốn theo ổ lăn bên trái =>Lực hướng tâm Fr11 = 1028,05 N = 0,25 < 0,3 Ta chọn ổ bi đỡ chặn cho gối Do d11 = d13 mà Fr11>Fr13, ổ 11 chịu lực dọc trục Fa nên ta dựa vào ổ 11 để chọn kích thước ổ Chọn sơ loại ổ bi đỡ chặn cỡ trung, tra bảng P4.6, ta có: Ký hiệu 46304 Đường kính d = 20mm Đường kính ngồi D = 52 mm Bề rộng ổ B = 15 mm Bán kính lượn r =2 mm Khả tải trọng động C= 14 kN Khả tải tĩnh Co = 9,17 kN 37 Đồ án chi tiết máy Hùng GVHD: Bùi Vũ Tính kiểm nghiệm khả tải động ổ: Ta xét ổ gối 11 chịu tải lớn hơn, gối lại chọn theo ổ gối 11 Theo công thức 8.3 trang 163 cho ổ bi đỡ chặn, ta có Qd=XVFR1.KtKd= 1.1 1076,91.1.1=882,65 N Trơng đó: Qd tải trọng động X hệ số tải trọng hướng tâm ( X=1) FR lực dọc trục Kt hệsố nhiệt (bảng 8.5) ; Kd hệ số tải trọng( bảng 8.4) V hệ số xét đến vòng quay ( bảng 8.6) Khả tải trọng động Cd tính theo cơng thức 8.1: Cd=Qd Trong đó: m =3 L=Lh.6n/105= 16,08.219.5.6.1420/105 = 1500,16( triệu vòng) Cd= = 12326,62 N < C =14 kN Vậy ổ thỏa mãn khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Theo 8.14, ta có: Qt= Fr= kN Tính tốn theo ổ lăn bên phải =>Lực hướng tâm Fr22 = 5824,7 N = 0,04 < 0,3 Ta chọn ổ bi đỡ chặn cho gối Do d20 = d22 mà Fr20Lực hướng tâm Fr30 = 6512,75 N < 0,3 Ta chọn ổ bi đỡ chặn cho gối Do d30 = d32 mà Fr30