Đồ án chi tiết máy đề 5 phương án 1

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 nghành chế tạo máy . Thiết kế môn học chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống lại các kiến thức của các môn học như : 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 và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.Nhiệm vụ thiết kế được giao là : THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Đề số V Thiết kế trạm dẫn động băng tải I.Chọn động phân phối tỷ số truyền 1.Các thơng số cho trước -Lực vịng băng tải : 110(kG) -Vận tốc băng tải : 1,2(m/s) -Đường kính D :400(mm) -Chiều rộng băng tải :400(mm) -Thời gian phục vụ :5 năm -Tỉ số M1/M :0,5 -Sai số vận tốc cho phép :5% 2.Chọn trị số hiệu suất truyền -Hiệu suất chung hệ thống: Với : =0,99 hiệu suất cặp ổ lăn =0,96 hiệu suất cặp bánh trụ =0,815 3.Chọn động Do truyền làm việc với tải trọng thay đổi theo chu kỳ nên tính theo cơng thức Ptđ = P1 -P1 tải trọng lớn P1= = Vậy: Ptđ = P1 =1,29 = 1,019 (kw) Công suất cần thiết động cơ: Pct===1.25(kw) -Chọn tỉ số truyền cho hệ thống: Ut = Uh Với Uh=16 : tỉ số truyền hộp giảm tốc cấp bánh trụ -Số vịng quay trục cơng tác nlv= -Số vịng quay sơ động cơ: nsb=nlv.Ut=57,62.16 =917,12(vòng/phút) -Động chọn phải thỏa mãn điều kiện : PđcPct ; nđc nsb ;Tmm/ T Tk/ Tdn Theo bảng phụ lục P1.3 ta chọn động cơ: -Kiểu động : 4A90L6Y3 -Cơng suất động cơ: 936 (vịng/phút) -cos= 0,76 -Tmax/ Tdn = 2,2 -Tk/ Tdn=2,0 4.Phân phối tỉ số truyền -Theo cơng thức tỉ số truyền ta có ut = = = 16,32 ut=uh mà uh=u1.u2 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 ⇒ u1 = u2 = = = Xác định cơng suất , mơmen số vịng quay trục : -Trục III : +Công suất : P3 = = =1,287 (kw) +Số vòng quay : n3 = = = 58,5 (vòng/phút) +Momen xoắn :T3 = 9,55 = 9,55 = 208957,26Nmm -Trục II : +Công suất : P2 = = = 0,677 kw +Số vòng quay : n2 = = = 234 vòng/phút +Momen xoắn : T2 = 9,55 = 9,55 = 27629,7 Nmm -Trục I : +Công suất : P1 = = = 1,424 kw +Số vòng quay : n1 = nđc = 936 (vòng/phút) +Momen xoắn : T1 = 9,55 = 9,55 = 14529,05 Nmm Ta có bảng hệ thống số liệu tính : Trục Thông Thứ nguyên Động I II III Số Tỷ số truyền u 4 Công suất P KW 1,424 0,677 1,287 Số vòng quay n v/ph 936 234 58,5 Mômen xoắn T Nmm 14529,05 27629 208957.26 Phần II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1.Chọn vật liệu chế tạo bánh : Vì hộp giảm tốc có công 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 lớn : Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB192… 240 chọn HB2 = 230 giới hạn bền : σb2 = 750 MPa ; giới hạn chảy : σch2 =450 MPa • Bánh nhỏ : Thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB241… 285 ta chọn HB1 = 245 giới hạn bền : σb1 = 850 MPa ; giới hạn chảy : σch1 =580 Mpa Xác định ứng suất cho phép : Theo bảng 6-2 ‘trị số σ0Hlim σ0Flim ’ sách TKHDDCK trang 94 Với thép 45 cải thiện đạt độ rắn HB 180… 350 ta có : σ0Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 σ0Flim = 1,8HB ; SF = 1,75 Khi : σ0Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa σ0Flim1 = 1,8HB1 = 1,8 245 = 441 MPa σ0Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa σ0Flim2 = 1,8HB2 = 1,8 230 = 414 MPa Theo cơng thức 6-5: NHO =30 NHO1 =30 2452,4 = 1,63.107 NHO2 =30 2302,4 = 1,40 107 Theo công thức (6-7 ) NHE = 60c NHE2 = 60.1 12000.( = 7,58.>NH02 ⇒ NHE1 = 7,58 = 30,32.>NH01 Do lấy KHL1 = hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng thời gian phục vụ chế độ tải truyền Như theo 6-1a sơ xác định : [σH] = σ0Hlim KHL/SH [σH]1 = 560.1/1,1 = 509,09 [σH]2 = 530.1/1,1 = 481,82 MPa MPa Với cấp nhanh sử dụng nghiêng theo 6-12 : [σH] = ([σH]1 + [σH]2)/2 = = 495,46 MPa ⇒ [σH] < 1,25 min( [σH]1 ; [σH]2 ) = 1,25.481,82 = 602,28 MPa Với Cấp chậm sử dụng thẳng tính NHE lớn NHO nên KHL =1 : [σH]’ =[σH]2 = 481,82 MPa Theo (6-7) : NEF = 60c NFE2 = 60.1= 6,84 108 > NFO ⇒ Do :KLF2 =1 (Đối với tất loại thép: NFO =4.106 ) NFE1 = u NFE2 = 4.6,84.108 = 27,36 108 > NFO ⇒ lấy KLF1 =1 Theo 6.2a: [σF] = KFC KFL / SF [σF]1 = 441.1.1/1,75 = 252,57 [σF]2 = 414 1.1/1,75 = 236,57 MPa MPa Ứng suất tải cho phép Theo (6-13) (6-14) [σH]max = 2,8 σch2 = 2,8.450 = 1260 MPa [σF1]max = 0,8 σch1 = 0,8 580 = 464 MPa [σF2]max = 0,8 σch2 = 0,8 450 = 360 MPa 3.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM :(bộ truyền bánh trụ thẳng) a.Xác định sơ khoảng cách trục: theo 6-15a : aw2 =Ka.(u2 + 1) : Ka – hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh dạng Tra bảng 6-5 sách TKHDDCK trang 96 ta có Ka = 49,5 (MPa1/3) �ba = bw/aw tra bảng 6-6 ta chọn �ba = 0,3 Theo cơng thức(6-16)ta có:�bd = 0,53 �ba(u2+1) = 0,53.0,3.(4+1) = 0,795 KHβ – hệ số kể đến phân bố không tải chiều rộng vành tính tiếp xúc Với �bd = 0,9699 kết hợp tra bảng 6-7 sách TKHDCK trang 98 ta chọn KHβ =1,03 ứng với sơ đồ Thay số vào ta có: aw2 = 49,5.(4+1) = 115,69 (mm) Lấy aw2 = 120 mm b.Xác định thơng số ăn khớp : • Xác định mô đun : theo công thức (6-17) m = (0,01 0,02)aw = (0,010,02) 120 = 1,2 2,4 dựa theo tiêu chuẩn trị số mô đun (bảng 6-8) ta chọn mơ đun pháp tuyến mn = • Xác định số , góc nghiêng β số dịch chỉnh x : Do truyền cấp chậm truyền bánh trụ nên β = 00 Số bánh nhỏ : z1 = = = 24 Lấy z1 = 24 ⇒ số bánh lớn theo cơng thức (6-20) ta có : z2 = u2 z1 = 24 = 96 lấy z2 = 117 Ta tiến hành tính lại khoảng cách trục : theo (6-21) ta có aw = = = 120 mm với bánh thẳng có z = 24 theo bảng (6-9) chọn hệ số dịch chỉnh bánh : bánh lớn : x2 = ; bánh nhỏ : x1 = c.Kiểm nghiệm bánh sức bền tiếp xúc : (chưa sửa) Theo (6-33) ứng suất tiếp xúc xuất bề mặt làm việc : σH = ZM ZH Zε [σH ] : ZM - hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp tra bảng (6-5) chọn ZM = 274 MPa1/3 ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH = Zε – hệ số kể đến trùng khớp T1 = mô men xoắn trục bánh chủ động KH – hệ số tải trọng tính tiếp xúc bw - chiều rộng vành dw1 - đường kính vịng lăn bánh nhỏ Đối với bánh trụ thẳng ta có : Góc prơfin arctg (tgα / cosβ) = arctg(tg20 / cos00) = 200 Khoảng cách trục chia : a = 0,5.m(z1+ z2) = 0,5.2.(24+96) = 120 Góc ăn khớp : αtw = arccos(acosαt / aw ) = arccos(120.cos200 / 120) = 200 ⇒hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : ZH = = = 1,76 Chiều rộng vành : bw = �ba aw = 0,3 120 = 36 mm Theo công thức hệ số trùng khớp dọc : εβ = bw sinβ / m = 36 sin00 / = Theo công thức 6-36a ta có : Zε = Với εα – hệ số trùng khớp ngang Theo cơng thức 6-38b ta có : εα = [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2 ) ] cosβ = [1,88- 3,2 (1/24 + 1/96)] cos00 = 1,713 ⇒ Zε = = = 0,873 Đường kính vịng lăn bánh nhỏ : dw1 = aW/( u2 + 1) = 2.120 /(4+1)= 48 mm Vận tốc vòng : v = = = 0,587 m/s ⇒ dựa theo vận tốc bảng 6-13 cấp xác bánh Hệ số tải trọng tính tiếp xúc theo cơng thức (6- 39) ta có : KH = KHβ KHα KHv Trong : KHβ – hệ số kể đến phân bố tải trọng không chiều rộng vành KHβ = 1,03 KHα – hệ số kể đến phân bố tải trọng không cho đôi đồng thời ăn khớp với bánh thẳng KHα =1 KHv – hệ số kể đến tải động xuất vùng ăn khớp Theo cơng thức (6-41) ta có: KHv = 1+ Trong : = g0.v – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp.Tra bảng 6-15 ta chọn =0,006 g0 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước bánh bánh Tra bảng 6- 16 ta chọn g0 = 73 ⇒ = 0,006 73 0,587 = 1,408 Vậy : KHv = 1+ = 1+ = 1,081 ⇒ KH = KHβ KHα KHv = 1,03 1,081 = 1,113 Vậy ứng suất tiếp xúc xuất bề mặt làm việc : σH = ZM ZH Zε = 274 1,76 0,873 = 293,91 MPa Xác định xác ứng suất tiếp xúc cho phép : Theo công thức (6-1) [σH] = ( / SH ).ZR Zv KxH KHL Zv – hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng Do v = 0,587 m/s nên lấy Zv =1 Với cấp xác động học , chọn cấp xác mức tiếp xúc ,khi cần gia công độ nhám Ra = 2,5 … 1,25 μm, ZR = 0,95 với da Q1 nên ta tính theo Q0 lấy kích thước ổ theo ổ Theo 11.12 ta xác định tải trọng động tương đương : QE = = Q01 → QE = 1020,68 = 893,80 N Theo (11.1) ta có khả tải động ổ : Cd = QE = 0,8938 = 6,22 < C = 14 KN Như ổ chọn đảm bảo khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ : Theo bảng 11.6 với ổ bi đỡ chặn dãy α = 120 : X0 =0,5 ; Y0 = 0,47 Theo công thức 11.19 khả tải tĩnh ổ : • Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,5.850,57 + 0,47.347,03 = 588,35 N Fr0 = 850,57 N Như : Qt = Fr0 = 850,57 C0 = 9170 N Trục III : • Chọn loại ổ : trục III chịu lực hướng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ dãy • Chọn kích thước ổ : với kết cấu trục đường kính ngõng trục d = 40mm ta chọn ổ bi đỡ cỡ trung theo bảng P2.7 ổ có kí hiệu 308 , đường kính d = 40mm , đường kính ngồi D = 90mm , khả tải động C = 31,9 KN khả tải tĩnh : C0 = 21,70 KN • tính kiểm nghiệm khả tải động ổ : Khả tải động Cd tính theo cơng thức (11.1): Cd = Q Trong : Q – tải trọng động quy ước L- tuổi thọ tính triệu vịng quay m - bậc đường cong mỏi , ổ ổ bi nên m = xác định tuổi thọ L ổ : Từ công thức (11.2 ) : Lh = 106.L /60n Với Lh tuổi thọ ổ tính : hộp giảm tốc Lh = (10…25).103 → L = 60Lh / 106 = 60.54,98.20.103 10-6 = 65,98 triệu vòng Theo cơng thức 11.3 ta có : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd Trong : V – hệ số kể đến vòng quay Với vòng quay V= kt – hệ số đến ảnh hưởng nhiệt độ , chọn kt = kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , tra bảng 11.3 : kd = 1,2 lực hướng tâm tác dụng lên ổ : Fr0 = = = 1282,94 N Fr1 = = = 2978,58 Vì Fr1 > Fr0 nên ta tính theo Fr1 lấy ổ theo ổ 1: Lực dọc trục Fa = tra bảng (11.4) ta : X = ; Y= Thay số liệu tính vào cơng thức : Q = (X.V.Fr + Y.Fa) kt kd ta : Q = (1.1.2978,58 + 0) 1.1,2 = 3574,30 N Theo (11.12) ta xác định tải trọng động tương đương : QE = = Q01 → QE = 3574,30 = 3129,97 N Theo (11.1) ta có : Cd = QE = 3,12997 = 12,65 KN < C = 31,9 KN tính kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ : theo bảng (11.6) với ổ bi dãy : X0 = 0,6 ; Y0 = 0,50 theo công thức (11.9) khả tải tĩnh ổ : Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,6 2978,58 + 0,5 = 1787,15 N Qt = Fr = 2978,58 < 21700 N Vậy tất ổ đảm bảo khả tải tĩnh tải động • IV BƠI TRƠN – CHE KÍN Ổ Chọn kiểu lắp ổ : để cố định ổ lăn ta dùng bạc chặn Cố định trục theo phương dọc trục : để cố định trục theo phương dọc trục ta dùng lắp ổ điều chỉnh khe hở ổ đệm kim loại nắp ổ thân hộp giảm tốc Nắp ổ với lắp hộp giảm tốc vít • Bơi trơn ổ lăn : Bộ phận ổ bơi trơn mỡ vận tôc truyền bánh thấp dùng phương pháp vung té để hất dầu hộp vào bơi trơn phận ổ Có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 600 ÷ 1000 vận tốc 1500 vg/ph Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng phận ổ • Che kín ổ lăn : Để che kín đầu trục tránh xâm nhập bụi tạp chât vào ổ ngăn mỡ chảy Ở dùng loại vòng phớt đơn giản Phần V : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC • Chọn vỏ hộp đúc , mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường tâm trục để việc lắp ghép dễ dàng, vật liệu gang xám , kích thước hộp chọn Chiều dày thành thân vỏ hộp lắp hộp ; δ 0,03.140 + = 7,2 mm chọn δ = 10 mm khe hở bánh thành hộp : ∆ = 1,2 δ = 12 mm khe hở đỉnh bánh lớn với đáy hộp : ∆1 = δ = 40 mm Chiều dày để hộp khơng có phần lồi : p = 2,35 δ = 2,35 10 = 23,5 mm → chọn p = 24mm Chiều dày gân lắp hộp thân hộp : m = (0,85 ÷ 1) δ = 10 mm Đường kính bu lơng : d1 = 16 mm Đường kính bu lông khác : Cạnh ổ : d2 = 0,8.d1 = 12,8 mm chọn d2 = 12 mm  Bu lơng ghép bích nắp vào thân : d3= 0,8 d2 = 10 mm  Vít ghép lắp ổ : d4 = 0,6.d2 = mm  Vít ghép nắp thăm dầu : d5 = 0,5.d2 = 6mm Số lượng bu lông : Z = = Chiều dày bích thân hộp : S3 = 1,4 d3= 1,4 10 = 14 mm Chiều dày bích nắp hộp : S = 0,9S3 = 12,6 mm Chiều dày gân tăng cứng : e = 0,9 δ = mm h< 58, độ dốc khoảng 20 bề rộng mặt đế hộp : K1 = 50 mm ; q = 70mm chiều dày đế : S1 = 1,5d1 = 24mm  Bu lơng vịng : dùng để nâng di chuyển hộp giảm tốc Kích thước bu lơng vịng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc Ta có trọng lượng hộp giảm tốc hộp giảm tốc đồng trục hai cấp với kích thước khoảng cách trục 140mm : Q = 180KG → kích thước bu lơng vịng chọn theo bảng 18-3a: ta chọn M10 với kích thước cho bảng 18-3a Nút thông : làm việc nhiệt độ hộp tăng lên , để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp nên dùng nút thơng Nút thơng lắp lắp cửa thăm hay vị trí cao lắp hộp Chọn nút thông M27 (kích thước cụ thể tra bảng 18-6) Nút tháo dầu : Sau thời gian làm việc , dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất , cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ , đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ bịt kín nút tháo dầu Kết cấu nút tháo dầu tra bảng 18-7 Chọn M20 Phần VI : BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC Để giảm mát cơng suất ma sát ,giảm mài mịn , đảm bảo nhiệt tốt đề phịng chi tiết máy bị han rỉ Bôi trơn ngâm dầu : bánh , bánh vít trục vít ngâm dầu chứa hộp Chiều sâu ngâm dầu h = 10mm (mức dầu thấp ≤ 0,3 b mức dầu cao 1/3 đường kính bánh cấp chậm) *> Chọn dầu bôi trơn : Dùng dầu ô tô máy kéo AK10 AK15 Chọn độ nhớt bảng 18-12 với vận tốc trượt < Độ nhớt Tử số độ nhớt centistoc , mẫu độ nhớt engle ngoặc độ nhớt tương ứng 1000C Dùng dầu ô tô máy kéo AK15 Có độ nhớt centistoc 500C : 135 Độ nhớt engle 500C : 23,7 1000C : 15 1000C : 1,86 Khối lượng riêng : 0,886 – 0,926 200C g/cm3 TÀI LIỆU THAM KHẢO : Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp & Nguyễn Văn Lẫm Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập – ) - Trịnh Chất & Lê Văn Uyển MỤC LỤC : Phần I : Chọn động điện phân phối tỷ số truyền Chọn động điện Phân phối tỷ số truyền Xác định công suất , mô men & số vòng quay trục Phần II : Thiết kế truyền bánh Thiết kế truyền bánh cấp chậm Thiết kế truyền bánh cấp nhanh Phần III: Tính tốn thiết thiết kế kiểm nghiệm độ bền trục then Phần IV : Tính tốn thiết kế gối đỡ trục (tính tốn ổ lăn) Phần V : Thiết kế kết cấu hộp giảm tốc Phần VI : Bôi trơn hộp giảm tốc ... lm13 = 1, 5d =1 ,5 20 = 30 (mm) l13 = -lc12= -[0 ,5. (lm12+bo)+k3+hn]= -[0 ,5. (30 + 15 ) + 15 + 15 ] = - 52 ,5( mm) -Trục II: lm22 = lm23 =1 ,5. d2 =1 ,5 25 =37 ,5 (mm) l22 = -[0 ,5( lm22 + bo)+ k3+ hn] = -[0 ,5. (37 ,5. .. -[0 ,5. (37 ,5 +17 ) + 15 + 15 ] = - 57 , 25 (mm) l23 = 0 ,5( lm23 + bo)+ k1+k2 = 0 ,5. (37 ,5 + 15 ) +10 +10 = 47, 25 (mm) l 21 = l23 = 47, 25 = 94 ,5 ( mm) -Trục III: lm32 = 1 ,5. d3 = 1 ,5 40 =60 (mm) l32 = l23 = 47, 25. .. / SF [σF ]1 = 4 41. 1 .1/ 1, 75 = 252 ,57 [σF]2 = 414 1. 1 /1, 75 = 236 ,57 MPa MPa Ứng suất tải cho phép Theo (6 -13 ) (6 -14 ) [σH]max = 2,8 σch2 = 2,8. 450 = 12 60 MPa [σF1]max = 0,8 σch1 = 0,8 58 0 = 464