Đồ án chi tiết máy: Thiết kế trạm dẫn động băng tải - Nguyễn Hữu Chí

Đồ án trình bày thiết kế các chi tiết truyền động; thiết kế hộp giảm tốc bánh răng côn trụ hai cấp; bộ truyền cấp chậm; tính toán, thiết kế trục và vẽ kết cấu trục; tính toán ổ lăn- then; chọn dung sai lắp ghép đối với ổ lăn.

 M C L C Ụ Ụ

Đ  S  III Ề ỐTHIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

H   tên ọ  SV:  L p: ớ  

Ch  đ  làm vi c: m i ngày 2 ca, m i ca 4 gi , m i năm làm vi c 250 ngày; t i tr ng ế ộ ệ ỗ ỗ ờ ỗ ệ ả ọ  

va đ p nh , quay m t chi u ậ ẹ ộ ề

L c vòng trên băng t i (kG) ự ả 220 240 255 190 360 410 460 330 360 420

V n t c băng t i (m/s) ậ ố ả 1,5 1,6 1,4 1,3 1,4 0,9 1,3 1,45 1,2 1,3

Đ ườ ng kính trong D (mm) 300 350 350 360 350 320 400 400 350 360 Chi u r ng băng t i B (mm) ề ộ ả 350 325 300 400 400 380 450 450 400 400

Chi u cao tâm băng (mm) ề 300 300 280 300 300 350 400 300 320 350

, Xác đ nh công su t đ ng c  :ị ấ ộ ơ

      ­ Công su t c n thi t đ ấ ầ ế ượ c xác đ nh theo công th c ị ứ

Pct=  η

tP

       Trong đó: P ct    Là công su t c n thi t trên tr c đ ng c  (kW) ấ ầ ế ụ ộ ơ

Pt   Là c ng su t tính toán trên tr c máy công tác (kW) ụ ấ ụ

     1. Các thông s  cho tr ố ướ c

       η đ  = 0,955    : Hi u su t b  truy n xích ệ ấ ộ ề

       η ol  = 0,992 : Hi u su t 1 c p   lăn ệ ấ ặ ổ

       η br  = 0,97    : Hi u su t 1 c p bánh răng ệ ấ ặ

       η kn  = 1        : Hi u su t n i tr c ệ ấ ố ụ

Theo hình 4.1

Chọn đai thường loại A đai hình thang

Tra bảng 4.13( TTTK) chọn tiếp diện đai b.h =13.8

2, Tính chiều dài đai

Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a=0,95d 2 = 532 mm Theo công thức 4.4 chiều dài đai

= = 2246,45 mm

Theo bảng 4.13 chọn chiều dài tiêu chuẩn l=2240 mm

Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s theo 4.15

Điều kiện: 0,55(d 1 +d 2 ) +h a 2(d 1 +d 2 ) 393 a1400

Vậy thỏa mãn điều kiện

Theo 4.7 góc ôm

= = >

Tra bảng 4.18 C z = 1

Z = =1,63 đai

Theo tiêu chuẩn chọn số đai là 2

Chiều rộng đai theo 4.17 và bảng 4.21

Đối với hộp giảm tốc rang rụ 2 cấp chịu công suất P dc = 5,5 Kw chỏ cần chọn vật liệu nhóm 1 vì nhóm 1 có đọ cung rang HB < 350, bánh rang được thường hóa hay tôi cải thiện nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt rang chính xác sau khi nhiệt luyện đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn

K xH hệ số xét đén ảnh hưởng của kích thước bánh răng

Y R hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Y s hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

K xF hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng tới độ bền uốn

Trong thiết kế sơ bộ lấy Z R Z V Z xH =1 và Y R Y s Y xF = 1, do đó công thức 2.1 và 2.2 trở thành (2.1a)

(2.1b)

Trong đó:

và lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì

cơ sở, trị số của chúng theo bảng (2.2)

Theo bảng (6.2) với thép tôi cải thiện đạt độ rắn

S H , S F hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc uốn

Thay vào có kết quả:

N FO số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn

N FO = 4.10 6 đối với tất cả các loại thép

N HE , N FE số chu kì thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh

Vì đề bài chơ sơ đồ tải trọng nhiều bậc nen ta áp dụng cong thức sau

Trong đó:

M F bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

Đối với thép thường hóa tôi cải thiện  m F = 6 tra bảng 6.4/95

ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải

đối với bánh răng tôi cải thiện : [] max = 2,8 (6.13)

3 Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng)

Trong bộ truyền cấp nhanh có 2 bộ bánh răng làm việc hoàn toàn giống nhau đặt song

song do đó ta tính thông số cho 1 bộ truyền bộ còn lại cũng giống như bộ đã thiết kế.

T 1 = (Nmm) momen xoắn trên trục chủ động Nmm

= 510 MPa ứng suất tiếp xúc cho phép MPa xem 6.2

= 0,81

 = 35,65 0

Tỉ số truyền thực tế = = 4,055

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của răng

ứng suất tiếp xúc của được tính theo công thức CT6.33/105 thỏa điều kiện

theo tiêu chuẩn VN (TCVN 1065-71) góc profin =20 0

góc profin răng = arctg( )

Với và tính theo công thức ở bảng 6.11 đối với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh

Do >1 theo CT 6.36c/105 tính ta chọn (3)

=

và

Là hệ số trùng khớp ngang d b là đường kính trụ cơ sở d b =

d a1 ,d a2 là đường kính đỉnh răng tính theo công thức ở bảng 6.11

khi tính gần đúng có thể xác định theo bảng 6.11 hoặc theo công thức

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các cặp răng

đồng thời ăn khớp tra bảng 6.14/107

là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp và được

Thỏa mãn điều kiện

Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn

được vượt quá một giá trị cho phép

K F = K Fβ  K Fα  K Fv : H  s  t i tr ng khi tính v  u n ệ ố ả ọ ề ố

K Fβ  = 1,24 (s  đ  3): H  s  k  đ n s  phân b  không đ u t i tr ng trên chi u r ng vành răng  ơ ồ ệ ố ể ế ự ố ề ả ọ ề ộ khi tính v  u n, tra b ng 6.7/trang 98 ề ố ả

K Fα = 1,37: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14/trang 107

K Fv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

(CT 6.46/trang 109) Với (CT 6.47/trang 109).

δ F = 0,006: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra bảng 6.15/trang 107

g 0 = 73: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng bánh 1 và 2,tra bảng 6.16/trang 107

Theo công thức 6.2/ trang 91

Theo công thức 6.2a/ trang 91

Y R = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượm chân răng.

Y S = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln (2,5) = 1,02 Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

K xF = 1: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn khi d a 400(mm)

 =284.1.1,02= 289,7 MPa

 = 271,5.1.1,02.1=276,93 MPa

 = 44,37 <  = 289,7 MPa

  =42 MPa< =276,93

Kết luận: bộ truyền đạt độ bền về uốn trong giới hạn cho phép.

Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kết luận: Như vậy bộ truyền đạt yêu cầu về quá tải

Các thông số và kích thước bộ truyền

Đường kính đáy răng d f d f1 =d 1 -(2,5-2X 1 ).m =

55,4-(2,5-0).2,5 =49,15 mm

d f2 =d 2 -(2,5-2X 2 ).m = (2,5-0).2,5=218,35 mm

.u = 49,38.4,055=224,6 mm

xác định các thông số của bộ truyền cấp chậm

Đối với hộp giảm tốc thông số cơ bản là khoảng cách trục a w nó được xác định theo công thức

Trong đó: K a (MPa 1/3 ) =49,5 hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng bảng 6.5

T 2 = 258051,97 (Nmm) momen xoắn trên trục chủ động Nmm

= 500 MPa ứng suất tiếp xúc cho phép MPa

u 2 =2,97 tỉ số truyền

=0,4các hệ số trong đó b w là chiều rộng vàng răng xem bảng 6.6

Sơ đồ 7

 =0,53.0,4(2,97+1) = 0,8 (ct 6.16/97)

tra bảng 6.7 thuộc sơ đồ số 7 ta được

        = 1,03 hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng bánh răng bảng 6.7/98

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của răng

ứng suất tiếp xúc của được tính theo công thức CT6.33/105 thỏa điều kiện

Trong đó:

Z M = 274 (MPa) 1/3 hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra bảng 6.5/96

Z H = hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Trị số của Z H có thể tra trong bảng 6.12

Vì răng trụ thẳng nên β =0

ở đây là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:

theo tiêu chuẩn VN (TCVN 1065-71) góc profin =20 0

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các cặp răng

đồng thời ăn khớp tra bảng 6.14/107

là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp và được xác định theo công thức 6.41 :

=

Trong đó :

Với v = 0,94 (m/s) tính theo CT 6.40

= 0,006 hệ số kể đến sự ảnh hưởng của sai số ăn khớp tra bảng 6.15

Thỏa mãn điều kiện

Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn

Theo 6.43 Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép

K F  : K Fβ K Fα K Fv  : H  s  t i tr ng khi tính v  u n ệ ố ả ọ ề ố

K Fβ  = 1,03 (s  đ  7): H  s  k  đ n s  phân b  không đ u t i tr ng trên chi u r ng vành răng  ơ ồ ệ ố ể ế ự ố ề ả ọ ề ộ khi tính v  u n, tra b ng 6.7/trang 98 ề ố ả

K Fα = 1,37: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14/trang 107

K Fv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

(CT 6.46/trang 109) Với (CT 6.47/trang 109).

δ F = 0,016: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra bảng 6.15/trang 107

g 0 = 73: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng bánh 1 và 2,tra bảng 6.16/trang 107

Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép

Theo công thức 6.2/ trang 91

Theo công thức 6.2a/ trang 91

Với:

Y R = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượm chân răng (bánh răng phay).

YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(2,5) = 1,02 : Hệ số xét đến

độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KxF = 1: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn khi da700(mm)

Kết luận: bộ truyền đạt độ bền về uốn trong giới hạn cho phép

Kiểm nghiệm răng về quá tải

=92,4.1,4=129,36 MPa < = 384 MPa

Kết luận: Như vậy bộ truyền đạt yêu cầu về quá tải

Các thông số và kích thước bộ truyền

d a2 = d 2 +2m(1+x 2 -) = 275+2.2,5(1+0-0)= 280 mm Đường kính đáy răng d f d f1 =d 1 -(2,5-2X 1 ).m = 92,5-

(2,5-2.0).2,5 =86,25 mm

d f2 =d 2 -(2,5-2X 2 ).m= 2.0).2,5=268,75 mm

= 92,5.2,973=275 mm

Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu

Đi u ki n bôi tr n ngâm d u đ i v i h p gi m t c bánh rang tr  2 c p (theo ề ệ ơ ầ ố ớ ộ ả ố ụ ấgiáo trình c  s  chi ti t máy_th y Nguy n H u L c):ơ ở ế ầ ễ ữ ộ

1. M c d u th p nh t ng p (0,75­2) chi u cao răng hứ ầ ấ ấ ậ ề 2 (h2 =2,25m) 

c a bánh răng 2 ( nh ng ít nh t 10mm)ủ ư ấ

2. Kho ng cách gi a m c d u th p nh t và cao nh t hả ữ ứ ầ ấ ấ ấ max – hmin =10…15mm.

3. M c d u cao nh t không đứ ầ ấ ược ng p quá 1/3 bán kính bánh răng 4 ậ(d4/6)

T ng h p 3 đi u ki n trên thì đ  đ m b o đi u ki n bôi tr n ph i th a:ổ ợ ề ệ ể ả ả ề ệ ơ ả ỏ

Giới hạn chảy =580 MPa

ứng suất uốn cho phép =(15…….30)MPa

2 xác định sơ bộ đường kính trục

Đường kính trục được xác định theo CT 10.9/188

(mm)

T: Momen xoắn (N.mm)

: Ứng suất xoắn cho phép MPa

Các thông số ban đầu :

Chọn ứng suất cho phép = 23 (MPa)

-Đường kính sơ bộ trục I : = =24,3 mm

-Đường kính sơ bộ trục II : = = 38 mm

-Đường kính sơ bộ trục III : = = 54,3 mm

Trong đó ta lấy =23

3 các định khoảng cách giữa các gối đở và điểm đặt lực

Từ đường kính các trục, tra bảng 10.2/tr 189 ta được chiều rộng các ổ lăn b 0 theo bảng 10.2 :

Z n max B B 1 l 1 D 3 l 2

Kiểm nghiệm sức bền dập

Với ứng suất dập cho phép của cao su ta chọn =3 MPa

K hệ số làm việc (bang tải) ta chọn k=1,35

Nối trục đảm bảo bới sức bền của chốt

Xác định khoảng cách các gối đở và các điểm đặt lực

khoảng cách l ki= trên trục thứ k từ gối đở 0 đến chi tiết quay thứ i như sau

chọn hệ tọa độ như sơ đồ phân tích lực

lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục 1

Lực tác dụng từ bộ truyền đai bộ xích và khớp nối

PTCB: F ly10 -F y13 -F y14 -F ly11 +F y12 =0

M D =0 => F ly10 l 11 -F y13 l 14 -F y14 l 13 -F y12 l 12 - + =0

Trục 2

bánh răng bị động d 2 =224,6 mm =35,9 0 ==112,3 mm

F x22 =F x23 =1194 N

F y22 =F y24 =657,9 N

F z22 =F z24 =856,4 N

M Fz22 =M Fz24 = F z22 = 856,4.112,3=96173,7 N Bánh răng chủ động

F t1 = = = 5579,5 Nm

F r =F t = 5579,5 = 2030,6 N

Trong mặt phẳng YOZ ta có:

PTCB: F ly20 +F y22 -F y23 +F ly24 +F ly21 =0

M D =0 => F ly20 l 21 +F y22 l 24 -F y23 l 23 +F y24 l 22 =0

F lx20 +F lx21 -2F x22 -F x23 =0

=> F lx21 =3983,7 (N)

6 đường kính và chiều dài các đoạn trục

Momen tương đương tại tiết diện j:

M tdj =

Đường kính tr c t i j:ụ ạ

dj= 

 là  ng su t cho phép c a thép ch  t o tr c.ứ ấ ủ ế ạ ụ

 V i  tra b ng 10.5 ta ch n ớ ả ọ =67 MPa; =55 MPa; =55MPa

K t qu  tính toán momen tế ả ương đương:

Rãnh then L p 

ắcăng Rãnh then L p căng 

ắ

Tr cụ  I   28 0,88 0,826 2,28 2,44 2,27 1,86Truc II 40 0,85 0,78 2,36 2,44 2,4 1,86

Wc momen uốn cản tại C

Theo bảng (10.6/196) với trục có 1 rãnh then

 =

Tra b ng 9.1a/173 ta đả ược b=8, h=7, t1 =4

Wc momen uốn cản tại C

Theo bảng (10.6/196) với trục có 1 rãnh then =

Tra b ng 9.1a/173 ta đả ược b=12, h=8, t1 =5 = =5364,4 mm3

Wc momen uốn cản tại C

Theo bảng (10.6/196) với trục có 1 rãnh then =

Tra b ng 9.1a/173 ta đả ược b=14, h=9, t1 =5,5 = =10747 mm3

=39 MPa

=

h  s  an toàn ph i th a đi u ki n ệ ố ả ỏ ề ệ

 

Mc== =445971,5 Nmm

Wc momen uốn cản tại C

Theo bảng (16.6/209) với trục có 1 rãnh then =

Tra b ng 9.1a/173 ta đả ược b.=18, h= 11, t1 =7 = =18256,3 mm3

= =8,79

Kiểm nghiêm

 

 =1.5…2.5

K t lu n: tr c đ t yêu c u v  đ  b n m iế ậ ụ ạ ầ ề ộ ề ỏ

B ng kích thả ước then và tr  s  momen u n,c n xoán  ng v i các ti t di nị ố ố ả ứ ớ ế ệ  

ắcăng rãnh then  l p 

ắcăng

B ng k t qu  tính toán h  s  an toàn đ i v i các ti t di n c a ba tr cả ế ả ệ ố ố ớ ế ệ ủ ụ

Chương 4 tính toán ổ lăn – then

tính mối ghép then

Trong mối ghép then tất cả các mối ghép đều chọn then bằng

1 kiểm tra độ bền của then đối với trục

Với kết cấu trục như đã thiết kế có 3 vị trí cần kiểm tra độ bền của then là tiết diện tại E

Kiểm tra độ bền dập Tại E

Kết luận:tiết diện tại E dảm bảo độ bền cắt

2 kiểm tra độ bền của then đối với trục

Với kết cấu trục như đã thiết kế có 3 vị trí cần kiểm tra độ bền của then là tiết diện tại B,C và D

Kiểm tra Điều kiện bền dập Tại B,D

tra bảng 9.5/178 chọn dạng lắp cố định vật liệu ma bằng thép va đập nhẹ nên ứng suất =100 MPa

3 kiểm tra độ bền của then đối với trục

Với kết cấu trục như đã thiết kế có 2 vị trí cần kiểm tra độ bền của then là tiết diện tại A và C

tra bảng 9.5/178 chọn dạng lắp cố định vật liệu ma bằng thép va đập nhẹ nên ứng suất =100 MPa

Đối với vật liệu là thép 45giảm đi của (60…90) = (40…60)

= 19,5 MPa

=60 MPa

Kết luận:tiết diện tại C dảm bảo độ bền cắt

Bảng kết quả tính kiểm nghiệm then đối với các tiếp diện của ba trục

chọn dung sai lắp ghép đối với ổ lăn

Vì vòng trong quay nên vòng trong chịu tải chu kì vồng ngoài đứng yên nên chị tải cục bộ.cấp chính xác 0

Chọn ổ lăn trục 1

Đ c đi m làm vi c:ặ ể ệ

­ S  vòng quay: n=744,692 (vòng/phút)ố

­ Th i gian làm vi c: Lờ ệ h= 10000 (gi )ờ

­Trên c  s  đ c đi m làm vi c c a   lăn ta ch n s  b  lo i  :  ơ ở ặ ể ệ ủ ổ ọ ơ ộ ạ ổ

ch n   đũa tr  ng n đ  tùy đ ng c  nh  kí hi u 2205  (theo GOST ọ ổ ụ ắ ở ộ ỡ ẹ ệ8328­75)

      c ki m tra kh  năng t i c a ể ả ả ủ ổ

Kh  năng t i đ ng c a   đả ả ộ ủ ổ ược tính theo công th c:ứ

Trong đó: 

Q: t i tr ng đ ng quy ả ọ ộ ước, kN

L: tu i th  tính b ng tri u vòngổ ọ ằ ệ

==444,8 (tri u vòng)ệm: b c c a đậ ủ ường cong m i khi th    lăn, m=ỏ ử ổ  đ i v i   đũaố ớ ổXác đ nh t i tr ng đ ng quy ị ả ọ ộ ước: theo 11.3

­Kd: h  s  k  đ n đ c tính t i tr ng. tra b ng 11.3 v i h p gi m ệ ố ể ế ặ ả ọ ả ớ ộ ả

t c công su t nh , t i tr ng tĩnh, va đ p nh , kố ấ ỏ ả ọ ậ ẹ d=1,1

­ X: h  s  t i tr ng hệ ố ả ọ ướng tâm b ng 11.4ả

 =11,12 <C =13,4 (KN)

Tu i th  th t s  c a  :ổ ọ ậ ự ủ ổL= ==826,8 tri u vòngệ ==18504,7 giờ

Ki m tra kh  năng t i tĩnh:ể ả ả

Đ  phòng bi n d ng d    bo c n th a đi u ki n ề ế ạ ư ổ ầ ỏ ề ệ

­Trên c  s  đ c đi m làm vi c c a   lăn ta ch n s  b  lo i  :  ơ ở ặ ể ệ ủ ổ ọ ơ ộ ạ ổ

ch n   đũa tr  ng n đ  tùy đ ng c  nh  kí hi u 2207  (theo GOST ọ ổ ụ ắ ở ộ ỡ ẹ ệ8328­75)

      c ki m tra kh  năng t i c a ể ả ả ủ ổ

Kh  năng t i đ ng c a   đả ả ộ ủ ổ ược tính theo công th c:ứ

Trong đó: 

Q: t i tr ng đ ng quy ả ọ ộ ước, kNL: tu i th  tính b ng tri u vòngổ ọ ằ ệ

==110,358 (tri u vòng)ệm: b c c a đậ ủ ường cong m i khi th    lăn, m= đ i v i   biỏ ử ổ ố ớ ổXác đ nh t i tr ng đ ng quy ị ả ọ ộ ước: theo 11.3

Q=(XVFr+YFa)ktKd

       Đ i v i   đũa tr  ng n đ : Q =VFố ớ ổ ụ ắ ỡ rktkđ

 đây:

Ở