Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án trình bày các nội dung về chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền; tính toán thiết kế bộ truyền xích; thiết kế bộ truyền trong; tính toán thiết kế trục; tính chọn và kiểm nghiệm ổ lăn. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo đồ án.
Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Bảng thơng số đầu vào: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Lực kéo băng tải: F = 2200 (N) Vận tốc băng tải: v = 1.75 (m/s) Số răng đĩa xích tải: Z = 14 Bước xích tải: p = 70 (mm) Thời gian phục vụ: Lh = 18000 (h) Số ca làm việc: soca = 3 (ca) Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngồi α = 450 Đặc tính làm việc: va đập vừa 1.1 Cơng suất làm việc (kW) 1.2 Hiệu suất hệ dẫn động (1 cặp bánh răng, 2 cặp ổ lăn, 1 bộ truyền xích, 1 khớp nối) Trong đó tra bảng ta được: Hiệu suất bộ truyền bánh răng: = 0,97 (bánh răng trụ, răng nghiêng, che kín) Hiệu suất bộ truyền xích: = 0,93 (để hở) Hiệu suất ổ lăn: = 0,99 Hiệu suất khớp nối: = 1 (nối trục đàn hồi) = 0,97.0,992.0,93.1= 0,884 1.3 Cơng suất cần thiết trên trục động cơ (kW) 1.4 Số vịng quay trên trục cơng tác (v/ph) Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải 1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ Theo bảng chọn sơ bộ: Tỷ số truyền bộ truyền xích: =3 Tỷ số truyền bộ truyền bánh rang trụ = 4 (hộp giảm tốc 1 cấp) = 3.4 = 12 1.6 Số vòng quay trên trục động cơ =107,143.12 = 1285,716 (v/ph) 1.7 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ Chọn = 1500 (v/ph) 1.8 Chọn động cơ Từ Pyc = 4.355 kW & nđb =1500 v/ph Tra Danh mục các động cơ điện tổng hợp từ Catalog của HEM và sách TTTK HDĐ CK của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển Tmax/ Khối lượng Kiểu động cơ Pđc (KW) d(mm) Tdn 32 2.2 56 4A112M4Y3 5.5 1425 1.9 Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền của hệ: = 13.3 Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc ubr= 4 Tỷ số truyền của bộ truyền ngồi: = 3.325 Vậy ta có: 1.10 Tính các thơng số trên trục Cơng suất trên trục cơng tác: Pct=Plv=3.85 (KW) Cơng suất trên trục II: = 4.18 (KW) Cơng suất trên trục I: = 4.353 (KW) Cơng suất trên trục động cơ: = 4.397 (KW) TK Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải Số vịng quay trên trục động cơ: ndc= 1425 (v/ph) Số vịng quay trên trục I: = 1425 (v/ph) Số vịng quay trên trục II: =356,25 (v/ph) Số vịng quay trên trục cơng tác: = 107,143 (v/ph) Mơment xoắn trên trục động cơ: = 29467,61 (N.mm) Mơment xoắn trên trục I: (N.mm) Mơment xoắn trên trục II: (N.mm) Mơment xoắn trên trục cơng tác: (N.mm) 1.11 Lập bảng thông số Thông số/ trục ukn=1 P(KW) n(v/ph) T(N.mm) Động cơ I II ubr=4 ux=3,325 4,397 4,353 4,18 1425 1425 356,25 29467,61 29172,74 112053,33 Cơng tác 3,85 107,143 343162,86 PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Thơng số u cầu: P = PII = 4,18 (KW) T1 = TII = 112053,33 (N.mm) n1 = nII = 356,25 (v/ph) u = ux = 3,325 α = 450 Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải 2.1 Chọn loại xích Do điều kiện làm việc chịu va đập vừa và cơng suất nhỏ nên chọn loại xích con lăn 2.2 Chọn số răng đĩa xích Z1 = 29 – 2u = 29 – 2.3,325 = 22,35 Chọn Z1 = 23 Z2 = u.Z1 = 3,325.23 = 76,5 Chọn Z2 = 77 Tỉ số truyền thực: uth= Sai lệch so với lý thuyết: 2.3 Xác định bước xích Bước xích p được tra bảng với điều kiện Pt ≤[P], trong đó: Pt – Cơng suất tính tốn: Ta có: Chọn bộ truyền xích thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc vịng đĩa xích nhỏ nhất là: Do vậy ta tính được: kz – Hệ số hở răng: kn – Hệ số vịng quay: Hệ số phân bố khơng đều tải trọng giữa các dãy xích, chọn 2 dãy xích nên kd =1,7 k = k0kakđckbtkđ.kc trong đó: k0 – Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: Tra bảng với α = 45 0 ta được k0 = 1 ka – Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích: Chọn a = (30 ÷ 50)p => Tra bảng ta được ka = 1 kđc – Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích (chọn điều chỉnh bằng 1 trong số các đĩa xích) Tra bảng => kđc = 1 kbt – Hệ số ảnh hưởng của bơi trơn: Tra bảng , ta được k bt = 1,3 (bộ truyền ngồi làm việc trong mơi trường có bụi , chất lỏng bơi trơn đạt u cầu) kđ – Hệ số tải trọng động: Tra bảng , ta được kđ = 1.4 (đặc tính va đập vừa) Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải kc – Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: Tra bảng với số ca làm việc là 3 ta được kc = 1,45 k = k0kakđckbtkđkc = 1.1.1.1.1,3.1,4.1,45 = 2,639 Cơng suất cần truyền P = 4,18 (KW) Do vậy ta có: = 4,18. = 7,92 (KW) Tra bảngvới điều kiện ta được: Bước xích: p = 19,05 (mm) Đường kính chốt: dc = 5,96 (mm) Chiều dài ống: B = 17,75 (mm) Cơng suất cho phép: [P] = 8,38 (KW) 2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích Chọn sơ bộ: a= 40.p = 40.19,05 = 762 (mm) Số mắt xích: Chọn số mắt xích là chẵn: x = 132 Chiều dài xích L =x.p =132.19,05 = 2514,6 (mm) Để xích khơng q căng cần giảm a một lượng: Do đó: Chọn khoảng cách trục a = 760 mm Số lần va đập của xích i: Tra bảng với loại xích ống con lăn, bước xích p = 19,05 (mm) => Số lần va đập cho phép của xích: [i] = 35 2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền , với: Q – Tải trọng phá hỏng: Tra bảng với p = 19,05 (mm) dịng 2 dãy xích ta được: Q = 72 (kN) Khối lượng 1m xích: q = 3,5 (kg) Kđ – Hệ số tải trọng động: chọn Kđ =1,7 ứng với chế độ làm việc nặng Ft – Lực vịng: Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải Với: Fv – Lực căng do lực ly tâm sinh ra: F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra: , trong đó: kf – Hệ số phụ thuộc độ võng của xích: Do α =450 => kf = 2 (trang 85 và 86 tài liệu tham khảo số [1]) [s] – Hệ số an tồn cho phép: Tra bảng với p = 19,05 (mm); Với n1 = 400 (v/ph) ta được [s] = 10,2 Do vậy: 2.6 Xác định thơng số của đĩa xích Đường kính vịng chia: Đường kính đỉnh răng: Bán kính đáy: với tra theo bảng với p=19,05 ta được: 11,91(mm) Đường kính chân răng: Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc: , trong đó: Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo bảng 5.6 trang 82 tài liệu [1] với tài trọng va đập vừa được Kđ = 1,4 A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng với p = 19,05 (mm), lo ại 2 dãy xích được: A = 180 (mm2) kr – Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích, tra bảng ở trang 87 tài liệu [1] theo số răng Z1 = 23 ta được kr = 0,44 (nội suy tuyến tính) kđ – Hệ số phân bố tải trọng khơng đều giữa các dãy kđ = 1,7 Fvđ – Lực va đập trên m dãy xích: E – Mơđun đàn hồi: do E1 = E2 = 2,1.105 MPa : Cả hai đĩa xích cùng làm bằng thép Do vậy: Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải Tra bảng ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45, với các đặc tính tơi cải thiện, có 2.7 Xác định lực tác dụng lên trục trong đó: kx – Hệ số kể đến trọng lượng của xích: kx =1,05 vì α ≥ 450 (trang 88 tài liệu số [1]) => 2.8 Tổng hợp các thơng số của bộ truyền xích Bảng: Thơng số của bộ truyền xích Bước xích (mm) p = 19,05 Số dãy xích Số mắt xích 132 Số răng đĩa xích nhỏ Z1 = 23 Số răng đĩa xích lớn Z2 =77 Khoảng cách trục (mm) a = 760 Đường kính đỉnh răng đĩa xích nhỏ (mm) da1 = 148,12 Đường kính đỉnh răng đĩa xích lớn (mm) da2 = 476,18 Vật liệu đĩa xích và nhiệt luyện Thép 45, tơi cải thiện Tỷ số truyền thực Uth = 3,348 Sai lệch tỉ số truyền so với u cầu 0,69% Mơi trường làm việc Có bụi Chế độ bơi trơn Bơi trơn đầy đủ Cách điều chỉnh vị trí trục Điều chỉnh nhờ 1 trong các đĩa xích Góc nghiêng đường nối hai tâm đĩa xích α = 45ᵒ Lực tác dụng lên trục (N) Fr= 1688,1 Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG Tính tốn bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Thơng số đầu vào: P=PI= 4,35 (KW) T1=TI= 29172,74 (N.mm) n1=nI= 1425 (v/ph) u=ubr=4 Lh=18000 (h) 3.1 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: Ta chọn HB2=235 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= 260 Giới hạn bền σb1=850 (MPa) Giới hạn chảy σch1=580 (MPa) 3.2 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: Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải 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 vịng quay: c=1 n – Vận tốc vịng 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 trụ răng nghiêng => => 513,65(MPa) b. Ứng suất cho phép khi quá tải 3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục , với: Ka – hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng: Tra bảng => Ka= 43 MPa1/3 (cả 2 đều làm từ thép) T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 29172,74 (N.mm) [σH] Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 513,65 (MPa) u – Tỷ số truyền: u = 4 Tra bảng với bộ truyền đối xứng, HB 0,3 27 Nguyễn Quang Kim 20171473 Mã đề: 1/HD12 GVHD: TS. Phạm Minh Hải Vậy ta chọn ổ đũa cơn (đường kính trục lắp ổ lăn nhỏ: 20mm, nên dùng ổ đỡ chặn chưa thỏa mãn được u cầu về độ cứng vững và thời gian phục vụ) 5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn Chọn theo khả năng tải động. Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d1= d0 = 20 mm Tra bảng P2.11 trang 261 tài liệu [1], với loại ổ cỡ nhẹ, ta chọn được loại ổ đũa cơn có kí hiệu là 7204 có các thơng số sau : d= 20 mm ; D= 47 mm ; α = 13,5⁰ ; C= 19,1 kN ; C0 = 13,3 kN. tra bảng , ta được e =1,5.tgα = 1,5.tg13,5⁰ = 0,36 5.2.3.Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn Theo quy ước Fat = 479,44 (N) Fs0 nên Fa0 = 758,44N = 152,1 479,44 = 327,34 (N) e Suy ra , tra bảng 11.4 trang 216 tài liệu [1] ta chọn được : X0 = 0,4 Y0 = 0,4.cotgα = 0,4.cotg 13,5⁰ = 1,67 +Xét Fa1 / V. Fr1 = 152,1/1.508,9 = 0,3