Đồ án thiết kế hộp giảm tôc hộp giảm tốc bánh răng côn trụ thiệt kế hệ thống dẫn động băng tảiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
ĐỀ TÀI Đề số 15: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Phương án số: Hệ thống dẫn động băng tải gồm: – Động điện pha không đồng bộ; – Bộ truyền đai thang; – Hộp giảm tốc bánh hai cấp côn trụ; – Nối trục đàn hồi; – Băng tải (Quay chiều, tải va đập nhẹ, ca làm việc giờ) Mục Lục Mục Lục bảng Chương I TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN Xác định công suất phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động 1.1 Chọn động phân bố tỉ số truyền: • Hệ thống dẫn động băng tải hoạt động với thơng số: • Lực vịng băng tải Vận tốc băng tải Đường kính tang dẫn Công suất làm việc băng tải: Do tải tác động lên hệ thống thay đổi nên cơng suất tính tốn động cơng tương đương: • Cơng suất cần thiết động cơ: • Tra bảng 2.3 - [1]: : Hiệu suất truyền đai : Hiệu suất truyền bánh (được che kín) : Hiệu suất truyền bánh trụ nghiên (được che kín) : Hiệu suất ổ lăn : Hiệu suất khớp nối Hiệu suất chung hệ thống: • Số vịng quay trục cơng tác: Dựa vào cơng suất cần thiết ta chọn động theo P1.2 - [1] với : Bảng 1: Chọn động phân bố tỉ số truyền: Động Số vòng quay trục chính, (v/ph) Dk.63-2 Dk.63-4 Dk.72-6 Dk.73-8 2930 1460 980 730 Tỉ số truyền 76,66 38,2 25,64 19,1 Đai, Hộp giảm tốc, 3,15 3,15 3,15 3,15 24,34 12,13 8,14 6,06 Bánh câp nhanh, 5,5 3,15 2,5 1,9 Bánh cấp chậm, 4,43 3,85 3,26 3,2 (Tỉ số truyền bánh cấp nhanh tra biều đồ Quan hệ tỷ số truyền truyền bánh côn hộp giảm tốc) Động có số vịng quay trục nhỏ đắt tiền nên chọn tỉ số truyền truyền bánh cộn , theo bảng ta chọn động Dk.63-4, với công suất , vận tốc quay với tỷ số truyền truyền: 1.1 Cơng suất, moment số vịng quay trục: • Xác định công suất tác dụng lên trục : • Vận tốc quay trục : • Moment xoắn : Bảng 2: Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Trục Trục Trục Công tác Thông số Công suất P, kW Số độ quay n, v/ph Tỉ số truyền u Moment xoắn T, Nmm Động 11,88 11,29 10,73 10,3 10,2 1460 463,49 147,14 38,22 38,22 3,15 77695,47 3,15 232601,6 3,85 696353,35 2574526,2 2548781,02 Chương II TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY Tính tốn thiết kế chi tiết máy: 1.1 Tính tốn truyền đai: • Thơng số ban đầu: • Làm việc ca/ngày Theo đề dạng đai đai thang, ta chọn loại đai thang thường Theo hình 4.1 – [1] ta chọn loại tiết diện đai Chọn đường kính bánh đai nhỏ , theo bảng 4.13 – [1] Vận tốc vịng bánh đai: • Đường kính bánh đai lớn: • Với: Hệ số trượt tương đối: Ta chọn theo bảng 4.21 – [1] Tỉ số truyền trung bình truyền đai: Sai lệch so với giá trị chọn trước: • Chọn sơ khoảng cách trục theo bảng 4.14 – [1]: • Chiều dài dây đai: • Chọn theo tiêu chuẩn bảng 4.13 – [1]: Kiểm tra lại số vịng chạy i đai 1s: • Tính góc ơm đai theo cơng thức 4.3 – [1]: • Tính lại khoảng cách trục a: Với: • Xác định số đai z: Chọn Trong đó: : Cơng suất trục bánh đai chủ động : Công suất cho phép, chọn theo bảng 4.19 – [1] : Hệ số tải trọng động, chọn theo bảng 4.7 – [1] : Hệ số kể đến ảnh hưởng góc ơm : Hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai, chọn theo bảng 4.16 – [1] : Hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền, chọn theo bảng 4.17 – [1] : Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho dây đai • Chọn Bề rộng rộng bánh đai : • Đường kính ngồi bánh đai : Trong đó: tra bảng 4.21 – [1] tra bảng 4.21 – [1] tra bảng 4.21 – [1] • Lực căng ban đầu đai: Trong đó: : Lực căng lực ly tâm sinh (điều chỉnh định kì): • : Khối lượng 1m dây đai, tra bảng 4.2 – [1] Lực tác dụng lên trục: • Lực vịng có ích dây đai: • Ứng suất lớn dây đai: • thỏa điều kiện Trong đó: : Diện tích tiết diện đai theo bảng 4.13 – [1] : Khối lượng riêng dây đai : Tra bảng 4.13 – [1] : Modun đàn hồi – [3] Tuổi thọ đai: Trong đó: : Giới hạn mỏi đai : Số mũ đường cong mỏi đai thang Bảng 3: Thông số truyền đai thang: Thông số Loại đai thang Đai dẹt Thường Kí hiệu Số đai Tỷ số truyền 3,11 Khoảng cách trục a, mm 641 Chiều dài đai L, mm 2500 Đường kính bánh đai nhỏ , mm 180 Đường kính bánh đai lớn , mm 560 Chiều rộng bánh đai , mm 101 Tiết diện đai , mm2 138 Lực căng ban đầu , N 282,93 Lực tác dụng lên trục , N 2256,96 Lực vịng có ích , N Tuổi thọ đai , 216 1085,81 10 Tương tự ta có: Hình 13: Sơ đồ lực trục I Lực hướng tâm tác dụng lên ổ: Chọn tính tốn ổ lăn C • Xác định tải trọng động quy ước: Với: : Do vòng quay : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng – tra bảng 11.3 - [1] Lực dọc trục xuất ổ: Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ: Do ta lấy: Ta có , theo bảng 11.4 – [1] chọn: 41 ; • Tải trọng động quy ước: • Khả tải động tính tốn Vì ổ đũa côn cỡ trung rộng ký hiệu 7608 không thỏa điều kiện tải động • Ta chọn lại thời gian làm việc ổ thời gian ban đầu: • Tuổi thộ tính theo số vịng quay là: • Khả tải động tính tốn • Vì ổ đũa côn cỡ trung rộng ký hiệu 7608 thỏa điều kiện tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Với: Suy Vậy chọn ổ đũa côn cỡ trung rộng ký hiệu 7608 hợp lý 1.2 Chọn ổ lăn trục II • Tải trọng hướng tâm tác dụng lên trục: Do nên ta chọn tính tốn ổ cho tiết diện H • Tải trọng dọc trục: • Chọn sơ ổ Ta có: Mặc dù trục II trục bánh có u cầu cao độ cứng ổ nên ta chọn đũa côn để đảm bảo độ cứng vững cố định xác vị trí trục chi tiết quay theo phương dọc trục 42 Do ổ lăn dùng hộp giảm tốc nên ta chọn cấp xác bình thường (0) có độ đảo hướng tâm 20 giá thành thấp Dựa vào đường kính ta chọn sơ ổ đũa cỡ trung ký hiệu 7311 có đường kính , đường kính ngồi , khả tải động , khả tải động , góc – [1], [4] • Xác định lại lực với điểm đặt phản lực cách mặt mút vịng ngồi khoảng k: Với thông số tra phụ lục P2.11 – [1]: : Đường kính ổ lăn : Đường kính ngồi ổ lăn Hình 14: Sơ đồ lực trục II Xét mặt phẳng Oyz Oxz: Suy ra: Lực hướng tâm tác dụng lên ổ: • Xác định tải trọng động quy ước: 43 Với: : Do vòng quay : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng – tra bảng 11.3 – [1] Lực dọc trục xuất ổ: Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ: Do ta lấy: Ta có , theo bảng 11.4 – [1] chọn: ; • Thời gian làm việc tính giờ: • Thời hạn làm việc tính triệu vịng quay: • Do tải thay đổi theo bậc nên tương đương tính theo công thức là: Với: , ; Khả tải động tính tốn • Vì Vậy ổ đũa ký hiệu 7311 thỏa điều kiện tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Với: Suy 44 Vậy ta chọn ổ đũa côn ký hiệu 7311 hợp lý 1.3 Chọn ổ lăn trục III • Xác định lại phản lực đở đổi chiều phản lực khớp nối: Hình 14: Sơ đồ lực trục III Xét mặt phẳng Oyz: Xét mặt phẳng Oxz: Suy ra: • Tải trọng hướng tâm tác dụng lên trục: Do nên ta chọn tính tốn ổ cho tiết diện K • Tải trọng dọc trục: 45 • Chọn sơ ổ Ta có: Do khơng có u cầu đặc biệt ta chọn ổ bi đỡ dãy Do ổ lăn dùng hộp giảm tốc nên ta chọn cấp xác bình thường (0) có độ đảo hướng tâm 20 giá thành thấp Dựa vào đường kính ta chọn sơ ổ bi đỡ cỡ trung ký hiệu 316 có đường kính , đường kính ngồi , khả tải động , khả tải động – [1], [4] • Xác định tải trọng động quy ước: Với: : Do vòng quay : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng – tra bảng 11.3 – [1] Ta có , theo bảng 11.4 – [1] Theo bảng 11.4 – [1] chọn: ; • Thời gian làm việc tính giờ: • Thời hạn làm việc tính triệu vịng quay: • Do tải thay đổi theo bậc nên tương đương tính theo cơng thức là: Với: , ; Khả tải động tính tốn Vì Vậy ta chọn ổ bi đỡ ký hiệu 316 chưa hợp lý 46 Chọn lại ổ đũa côn cỡ nhẹ rộng ký hiệu 7516 có đường kính , đường kính ngồi , khả tải động , khả tải động , – [1], [4] • Xác định lại lực với điểm đặt phản lực cách mặt mút vịng ngồi khoảng k: Với thông số tra phụ lục P2.11 – [1]: : Đường kính ổ lăn : Đường kính ngồi ổ lăn Hình 15: Sơ đồ lực trục III Xét mặt phẳng Oyz Oxz: Suy ra: Lực hướng tâm tác dụng lên ổ: Vì nên ta chọn tính tốn cho tiết diện K • Xác định tải trọng động quy ước: Với: 47 : Do vòng quay : Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng – tra bảng 11.3 – [1] Lực dọc trục xuất ổ: Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ: Do ta lấy: Ta có , theo bảng 11.4 – [1] chọn: ; • Thời gian làm việc tính giờ: • Thời hạn làm việc tính triệu vịng quay: • Do tải thay đổi theo bậc nên tương đương tính theo cơng thức là: Với: , ; Khả tải động tính tốn • Vì Vậy ta chọn ổ đũa côn ký hiệu 7516 thỏa điều kiện tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Với: Suy Vậy chọn ổ đũa côn ký hiệu 7516 phù hợp 48 1.4 Chọn khớp nối • Theo đề ta chọn nối trục đàn hồi Do có moment xoắn chưa đến ta chọn vật liệu không kim loại cho phận đàn hồi để rẻ đơn giản • Moment xoắn tính tốn: Với: : Hệ số chế độ làm việc • Chọn khớp nối Theo bảng 16.10ab, , ta chọn khớp nối với: • Kiểm nghiệm điều kiện bền vòng đàn hồi chốt: Điều kiện bền dập vòng đàn hồi: Điều kiện sức bền chốt: Với 49 Chương VI THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC Thiết kế võ hộp giảm tốc 1.1 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc Chỉ tiêu chế tạo hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ Vật liệu làm vỏ gang xám GX15-32 Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp loại gân, mặt bích, khối đỡ … Bề mặt ghép vỏ hộp (phần vỏ nắp, phần thân) chọn song song với mặt đế Bề mặt lắp ghép nắp thân cạo mài để lắp sít, lắp có lớp sơn mỏng sơn đặc biệt Xác định kích thước vỏ hộp: Khoảng cách trục cặp bánh trụ nghiên (cấp chậm) Bảng 11: Kích thước phần tử hộp giảm tốc – [2] Tên gọi Biểu thức tính tốn Chiều dày: Thân hộp, Chọn Nắp hộp, Chọn Gân tăng cứng: Chiều dày, Chọn Chiều cao, Độ dốc Khoảng 2o Đường kính: Bulơng nền, Chọn Bulơng cạnh ổ, Chọn Bulơng ghép bích nắp thân, Vít ghép nắp ổ, Vít ghép nắp cửa thăm, Chọn Chọn theo bảng 18.2 Chọn Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, Chiều dày bích nắp hộp, , Chọn , Chọn 50 Bề rộng bích nắp thân, Kích thước gối trục: Đường kính ngồi, tâm lỗ vít, Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ, Tâm lỗ bulông canh ổ, (k khoảng cách từ tâm bulông đến đến mép lỗ) Chiều cao, h Tra bảng 18.2 , Chọn (Không kể chiều dày thành hộp) Chọn , h xác định theo kết cấu phụ thuộc tâm lỗ bulong kích thước mặt tựa Mặt đế hộp: Chiều dày: phần lồi Chọn Bề rộng mặt đế hộp, Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đái hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bulông nền, chiều dài chiều rộng hộp Gối trục vỏ hộp, nắp ổ Che chắn ổ lăn khỏi bụi từ bên Làm vật liệu GX15-32 Kết cấu nắp ổ Tra bảng 18.2 – [2] Do trục I có sử dụng ống lót nên ta tăng Bảng 12: Kích thước nắp ổ Trục I 105 130 160 II 120 140 170 III 200 216 244 M10x M10x M10x 1.1 Các chi tiết phụ 6.2.1 Bulong vòng 51 Bulong vòng dùng để nâng vận chuyển hợp giảm tốc Với theo bảng 18.3b – [2] ta có Theo bảng 18.3a – [2] ta chọn bulong vịng với thơng số: Bảng 13: Kích thước bulong vịng Q(kg ) M2 850 38 f b c x 2, 5 6.2.2 Chốt định vị Đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công Ta dùng chốt định vị hình có thơng số sau (theo bảng 18-4b – [2]): Bảng 14: Kích thước chốt định vị 50 6.2.3 Cửa thăm Để dễ kiểm tra quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp Trên nắp có lắp thêm nút thơng Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18-5 – [2] sau: Bảng 15: Kích thước cửa thăm A 150 B 100 A1 190 B1 140 C 175 C1 - K 120 R 12 Vít M8x22 Số lg 6.2.4 Nút thông Khi làm việc, nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thông Nút thông lắp cửa thăm Kích thước nút thơng tra bảng 18-6 – [2]: Bảng 16: Kích thước nút thơng A B C D E G H I K L M N O P Q R S 52 M27x2 15 30 15 45 36 32 10 32 32 18 36 32 6.2.5 Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn (do bụi bậm, hại mài) biến chất nên cần phải thay Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Khi làm việc, lỗ cần bịt kín nút tháo dầu Ta chọn nút tháo dầu trụ kích thước nút tháo dầu chọn theo bảng 18.7 – [2]: Bảng 17: Kích thước nút tháo dầu d M27x2 b 18 m 12 f L 34 c 3,5 q 24 D 38 S 27 Do 31,2 53 Chương VII DUNG SAI LẮP GHÉP Dung sai lắp ghép Bảng 18: Dung sai lắp ghép bánh Sai lệch giới hạn lỗ +25 +30 +30 +30 Sai lệch giới hạn trục Mối lắp +18 +2 +21 +2 +21 +2 +25 +3 18 23 21 28 21 28 25 27 Bảng 19: Dung sai lắp ghép ổ lăn Mối lắp ES EI es ei Nmax Smax + 25 + 18 +2 18 23 + 25 + 18 +2 18 23 + 30 + 21 +2 21 28 + 30 0 - 22 52 Bảng 20: Dung sai lắp ghép then 35 Sai lệch giới- hạn 22 Sai lệch 57 giới hạn Kích+thước tiết diện chiều rộng rãnh then chiều sâu rãnh then then Trên trục + 40 0Trên trục - 25bạc Trên 65 Trên bạc P9 D10 - 0,051 + 0,2 + 0,1 -0,061 + 0,2 + 0,2 -0,074 + 0,2 + 0,2 54 Tài liệu tham khảo [1] – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển [2] – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập hai – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển [3] – Giáo trình sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc [4] – Bài tập chi tiết máy – Nguyễn Hữu Lộc 55 ... Xác định cơng suất tác dụng lên trục : • Vận tốc quay trục : • Moment xoắn : Bảng 2: Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Trục Trục Trục Công tác Thông số Công suất P, kW Số độ quay n, v/ph... dài trục kích thước điểm đặt lực: Xét trục I: Hình 2: Kích thước trục I : Khoảng cách tâm ổ lăn trục I Chọn Lấy 23 Xét trục II: Hình 3: Kích thước trục II Xét trục III: Hình 4: Kích thước trục... = Trục có then: Trục đặc: Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động trục quay chiều: Trong momen cản xoắn: Trục đặc: Trục có then: Hệ số = 0,1 = 0,05 tra theo bảng 10.7 - [1] Hệ số: Chọn trục