Thiết kế hệ thống dẫ động xích tải

Thiết kế hệ thống dẫ động xích tải

Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 1 Đề số 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Hệ thống dẫn động xích tải gồm : 1 – Động cơ điện ; 2 – Bộ truyền đai thang ; 3 – Hộp giảm tốc bánh răng trụ ; 4 – Nối trục đàn hồi ; 5 – Bộ phận công tác – Xích tải . Số liệu thiết kế : phương án 1 - Lực vòng trên xích tải , F ( N ) : 2000 - Vận tốc xích tải , v ( m/s ) : 3,65 - Số răng đĩa xích tải dẫn , z ( răng ) : 11 - Bước xích tải , p ( mm ) : 110 - Thời gian phục vụ , L ( năm ) : 4 - Quay một chiều , làm việc hai ca , tải va đập nhẹ . ( 1 năm làm việc 300 ngày , 1 ca làm việc 8 giờ ) - Chế độ tải : 1T T= ; 160t = giây ; 20,6T T= ; 212t = giây - Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu 5%≤ Yêu cầu : • Bài tập lớn số 1 : Chọn động cơ điện , phân phối tỉ số truyền • Bài tập lớn số 2 : Thiết kế bộ truyền đai thang • Bài tập lớn số 3 : Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ • Bài tập lớn số 4 : Thiết kế 2 trục trong hộp giảm tốc • Bài tập lớn số 5 : Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 2 MỤC LỤC Phần IV : Thiết kế 2 trục trong hộp giảm tốc……….…………… .………………….3 Trục 1 …………………………………………………………………………………….4 Trục 2 ……………………………………………………………………………………10 Nối trục đàn hồi………………………………………………………………………….17 Phần V : Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc ………………………………… 18 Thiết kế ổ trên trục 1…………………………………………………………………… 18 Thiết kế ổ trên trục 2…………………………………………………………………… 20 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………….23 Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 3 PHẦN 4 THIẾT KẾ 2 TRỤC TRONG HỘP GIẢM TỐC Sơ đồ chọn chiều dài các trục : Bbr/2 + Bol/2 + 25Bbr/2 + Bol/2 + 25Bd/2 + Bol/2 + 25Bntruc + Bol/2 + 25 Sơ đồ phân tích lực tác động lên các trục : FrT1Ft1Fa1Fr1FkT2Ft2Fa2Fr2 Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 4 I. TRỤC 1 1. Chọn vật liệu Chọn thép C45 với 600bMPaσ= , 1[ ] 50FMPaσ−= , [ ] 20 25MPaτ= ÷ 2. Chọn kích thước chiều dài trục : 82 , 69 , 24d br olB mm B mm B mm= = = 71,571,578 3. Đặt lực tác dụng lên trục: FrFt1Fa1T1Ma1RAyRAxRByRBxT1Fr1 Với 1 1 11a1 a1 a199450,822 , 1581,084 , 3139 , 1206,60563,36631066,158 , 1066,158 337802 2r t rT Nmm F N F N F NdF N M F Nmm= = = == = = = 4. Tính phản lực các gối tựa : - Theo phương đứng : 1 a11 a11 1/ 0 143 71,5 78 078 71,522,881432810,57B Ay r rr rAyAy By r r By r r AyM R F M FF F MR NR R F F R F F R N= ⇔ − − + =− + +⇔ = = −+ = + ⇔ = + − = Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 5 - Theo phương ngang : 11171,5/ 0 143 71,5 0 1569,51431569,5tB Ax t AxBx t AxFM R F R NR F R N= ⇔ − = ⇔ = == − = 5. Biểu đồ nội lực Môment uốn xM 1635,9235415,92123324 Môment uốn yM 112219,25 Môment xoắn T 99450,822 6. Môment tại tiết diện nguy hiểm Tiết diện nguy hiểm tại gối B 2 2 2 2 20,75 123324 0,75.99450,822 150421,6x yM M M T Nmm= + + = + = 7. Đường kính tại tiết diện nguy hiểm - Ký hiệu tiết diện 1-3 là trục 1 , tiết diện thứ 3 từ trái qua Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 6 33131150421,631,10,1[ ] 0,1.50FMd mmσ−≥ = = Do tiết diện nguy hiểm có lắp ổ lăn nên chọn 1330d mm= Ta chọn các đường kính còn lại 11 12 1430 , 32 , 28d mm d mm d mm= = = - Kiểm tra tại tiết diện 1-2 : 2 2 2 2 2 20,75 1635,92 112219,25 0,75.99450,822 141470x yM M M T Nmm= + + = + + = 3312114147030,47 320,1[ ] 0,1.50FMd mm mmσ−≥ = = < 8. Tính toán chọn then bằng : - Chọn vật liệu then bằng là thép 45 có Ứng suất cắt cho phép [ ] 60CMPaτ= Ứng suất dập cho phép [ ] 100dMPaσ= - Chọn then bằng tại vị trí lắp bánh răng Theo TCVN 2261 -77 bảng 9.1a tài liệu [II] 121 232 , 10 , 85 , 3,3 , 45d mm b mm h mmt mm t mm l mm= = == = = Chiều dài làm việc của then đầu tròn 145 10 35l l b mm= − = − = - Kiểm tra ứng suất cắt : 112 12 2.99450,82217,76 [ ] 6032.35.10c cTMPa MPad l bτ τ= = = < = - Kiểm tra ứng suất dập : 112 122.99450,82259,2 [ ] 100( ) 32.35(8 5)d dtTMPa MPad l h tσ σ= = = < =− − - Chọn then bằng tại vị trí lắp bánh đai Theo TCVN 2261 – 77 bảng 9.1a tài liệu [II] : 141 228 , 8 , 74 , 2,8 , 56d mm b mm h mmt mm t mm l mm= = == = = Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 7 Chiều dài làm việc của then 1 đầu tròn , 1 đầu bằng : 1/ 2 56 8 / 2 52l l b mm= − = − = - Kiểm tra ứng suất cắt : 114 12 2.99450,82217 [ ] 6028.52.8c cTMPa MPad l bτ τ= = = < = - Kiểm tra ứng suất dập : 114 122.99450,82245,5 [ ] 100( ) 28.52(7 4)d dtTMPa MPad l h tσ σ= = = < =− − 9. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi : Tại tiết diện 1-2 : * Hệ số an toàn về mỏi chỉ xét đến ứng suất pháp ( thay đổi theo chu kỳ đối xứng ) 1amsKσσσσσσψ σε β−=+ Trong đó : -1σ− : giới hạn mỏi của vật liệu 10,5 0,5.600 300bMPaσ σ−= = = - Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi Kσ: Trục có rãnh then , tra bảng 10.8 tài liệu [ I ] ta có 1,75Kσ= - Hệ số kích thước σε : tra bảng 10.3 tài liệu [I] ta có 0,88σε= - Hệ số tăng bền bề mặt β: tra bảng 10.4 tài liệu [I] ta có 0,8β= - Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi σψ: Theo hình 2.9 tài liệu [I] ta có 0,05σψ= - Ứng suất pháp cực đại 12max12xMWσ= Với môment cản uốn 3 2 3 2312 1 12 11212( ) 32 10.5(32 5)2645,832 2 32 2.32xd bt d tW mmdπ π− −= − = − = Tổng môment uốn 2 2 2 233780 112219,25 117193,21x yM M M Nmm= + = + = 12max12117193,2144,32645,8xMMPaWσ= = = - Ứng suất trung bình 0mσ= - Ứng suất pháp biên độ max44,3aMPaσ σ= = Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 8 Vậy : 13002,721,75.44,30,88.0,8amsKσσσσσσψ σε β−= = =+ * Hệ số an toàn về mỏi chỉ xét đến ứng suất tiếp ( thay đổi theo chu kỳ động dương ) 1amsKττττττψ τε β−=+ Trong đó : -1τ−: giới hạn mỏi của vật liệu 10,25 0,25.600 150bMPaτ σ−= = = -Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi Kτ: Trục có rãnh then , tra bảng 10.8 tài liệu [ I ] ta có 1,5Kτ= -Hệ số kích thước τε : tra bảng 10.3 tài liệu [I] ta có 0,81τε= -Hệ số tăng bền bề mặt β: tra bảng 10.4 tài liệu [I] ta có 0,8β= -Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi τψ: Theo hình 2.9 tài liệu [I] ta có 0τψ= - Ứng suất tiếp cực đại 12max012TWτ= Với môment cản xoắn 3 2 3 2312 1 12 101212( ) 32 10.5(32 5)5861,216 2 16 2.32d bt d tW mmdπ π− −= − = − = Môment uốn 99450,822T Nmm= 12max01299450,82216,975861,2TMPaWτ= = = - Ứng suất tiếp trung bình max8,4852mMPaττ= = - Ứng suất tiếp biên độ max8,4852aMPaττ= = Vậy : 11507,641,5.8,4850,81.0,8amsKττττττψ τε β−= = =+ Hệ số an toàn : 2 2 2 22,72.7,642,56 [ ] 1,5 2,52,72 7,64s ss ss sσ τσ τ= = = > = ÷+ + Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 9 Tại các tiết diện còn lại : Tiết diện M T Kσ maxσ Kτ maxτ sσ sτ s 1-1 0 0 1 0 1 0 - - - 1-2 117193,21 99450,822 1,75 44,3 1,5 16,97 2,72 7,64 2,56 1-3 123324 99450,822 1 46,5 1 18,77 4,54 10,36 4,16 1-4 0 99450,822 1,75 0 1,5 - - - - 10. Kết cấu trục 1 15 24 40 807871,571,5895430283230R5R4 Bài tập lớn Chi tiết máy GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn ________________________________________________________________________ SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 10 II. TRỤC 2 1. Chọn vật liệu : Chọn thép C45 với 600bMPaσ= , 1[ ] 50FMPaσ−= , [ ] 20 25MPaτ= ÷ 2. Chọn kích thước chiều dài trục : 51 , 24noitruc olB mm B mm= = 8871,571,5 3. Đặt lực tác dụng lên trục: FkT2RAyRAxRByRBxFt2Fr2Fa2T2Ma2 Với 1 2 22a2 a1 a1385189,155 , 3139 , 1206,605256,63371066,158 , 1066,158 1368062 2t rT Nmm F N F NdF N M F Nmm= = == = = = - Giả sử chọn nối trục đàn hồi . Bộ phận công tác là xích tải nên theo bảng 14.1 tài liệu [I] ta chọn K = 1,5 - Môment xoắn tính toán 21,5.385189,155 577783 577,783tT KT Nmm Nm= = = = Chọn nối trục vòng đàn hồi có [T] = 621 Nm , 125,4oD mm= ( xem phần III chọn nối trục đàn hồi ) - Lực vòng tại chốt 202 2.385189,1556143,4125,4tkTF ND= = = - Lực do nối trục tác động lên trục (0,2 0,3) 1535,85k tkF F N= ÷ = , chiều của kF ngược chiều lực vòng trên bánh răng [...]... bền tĩnh SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 22 GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn Bài tập lớn Chi tiết máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [I] Cơ sở thiết kế máy , Nguyễn Hữu Lộc , NXB ĐHQG TPHCM [II] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí _ Tập 1 , Trịnh Chất _ Lê Văn Uyển, NXB GD [III] Thông số nối trục đàn hồi của hãng Flexitech [IV] Bài tập Chi tiết máy , Nguyễn Hữu Lộc , NXB ĐHQG TPHCM... SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 17 GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn Bài tập lớn Chi tiết máy PHẦN 5 THIẾT KẾ 2 CẶP Ổ LĂN TRONG HỘP GIẢM TỐC I Thiết kế ổ trên trục 1 : 1 Lực hướng tâm 2 2 - Tác động lên ổ A : FrA = RA = RAx + RAy = 1569,52 + 22,882 = 1570 N 2 2 - Tác động lên ổ B : FrB = RB = RBx + RBy = 1569,52 + 2810,57 2 = 3219 N 2 Lực dọc trục hướng vào ổ A : - Lập tỉ số Fa1 1066,158... 8 Hệ số khả năng tải động : Ctt = QAE 3 L = 3315 3 280,32 = 21695 N Theo phụ lục 9.3 tài liệu [IV] ta chọn ổ 46306 d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) 30 72 19 25,6 C0 (kN) 18,7 9 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh : Theo bảng 11.6 tài liệu [I] ta có X 0 = 0,5 ; Y0 = 0,37 Q0 A = X 0 FrA + Y0 ∑ FaA = 0,5.1570 + 0,37.3255, 078 = 1989 N Q0 A = FrA = 1570 N Chọn Q0 A max = 1989 N < C0 = 18700N Vậy ổ đủ bền tĩnh II Thiết. .. 4 Tổng lực dọc trục tác động lên ổ A : ∑F aA = FsB + Fa1 = 2188,92 + 1066,158 = 3255, 078 N ∑F 3255, 078 = 2, 07 > e 1570 FrA Theo bảng 11.3 tài liệu [I] ta có X = 0,41 Y = 0,87 - Lập tỉ số aA = - Tải trọng tương đương trên ổ A : QA = ( XVFrA + Y ∑ FaA ) Kσ K t Trong đó : - Hệ số xét đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ Kσ Theo bảng 11.2 tài liệu [I] ta có Kσ = 1 - Hệ số xét đến ảnh hưởng... SV : Nguyễn Văn An _ 20800012 21 GVHD: PGS.TS.Phan Đình Huấn Bài tập lớn Chi tiết máy 8 Hệ số khả năng tải động : Ctt = QBE 3 L = 2824 3 208,5 = 16746 N Theo phụ lục 9.3 tài liệu [IV] ta chọn ổ 46209 d(mm) D(mm) B(mm) C(kN) 45 85 19 30,4 C0 (kN) 23,6 9 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh : Theo bảng 11.6 tài liệu [I] ta có X 0 = 0,5 ; Y0 = 0,37 Q0 B = X 0 FrB + Y0 ∑ FaB = 0,5.2959 + 0,37.2012,12... lực dọc trục tác động lên ổ B : ∑F aB Vì = FsA + Fa2 = 664, 768 + 1066,158 = 1730,926 N ∑F aB - Lập tỉ số < FsB nên chọn lại ∑F aB FrB = ∑F aB = 2012,12 N 2012,12 = 0, 68 ≤ e nên theo bảng 11.3 tài liệu [I] X = 1 , Y = 0 2959 - Tải trọng tương đương trên ổ B QB = ( XVFrB + Y ∑ FaB ) Kσ K t = (1.1.2959 + 0.2012,12).1.1 = 2959 N Do QB > QA nên ta tính cho ổ B 6 Tải trọng qui ước Q : Do tải trọng thay đổi... < FsB nên chọn lại ∑F aB FrB = ∑F aB = 2188,92 N 2188,92 = 0, 68 ≤ e nên theo bảng 11.3 tài liệu [I] X = 1 , Y = 0 3219 - Tải trọng tương đương trên ổ B QB = ( XVFrB + Y ∑ FaB ) Kσ K t = (1.1.3219 + 0.2188,92).1.1 = 3219 N Do QA > QB nên ta tính cho ổ A 6 Tải trọng qui ước Q : Do tải trọng thay đổi theo bậc nên QAE = m ∑ (Q L ) ∑L m i i i Ổ bi nên m = 3  60   12   3  Vậy QAE = 3 QA 13   + 0,... số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi Kτ : Trục có rãnh then , tra bảng 10.8 tài liệu [ I ] ta có Kτ = 1,5 - Hệ số kích thước ετ : tra bảng 10.3 tài liệu [I] ta có ετ = 0, 78 - Hệ số tăng bền bề mặt β : tra bảng 10.4 tài liệu [I] ta có β = 0,8 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi ψ τ : Theo hình 2.9 tài liệu [I] ta có ψ τ = 0 T - Ứng suất tiếp cực... 0 FrA + Y0 ∑ FaA = 0,5.1570 + 0,37.3255, 078 = 1989 N Q0 A = FrA = 1570 N Chọn Q0 A max = 1989 N < C0 = 18700N Vậy ổ đủ bền tĩnh II Thiết kế ổ trên trục 2 : 1 Lực hướng tâm 2 2 - Tác động lên ổ A : FrA = RA = RAx + RAy = 911,52 + 353, 42 = 977, 6 N 2 2 - Tác động lên ổ B : FrB = RB = RBx + RBy = 2514, 652 + 15602 = 2959 N 2 Lực dọc trục hướng vào ổ B - Lập tỉ số Fa1 1066,158 = = 0, 68 > 0,3 FrA 1570... độ bền mỏi : Tại tiết diện 2-3: * Hệ số an toàn về mỏi chỉ xét đến ứng suất pháp ( thay đổi theo chu kỳ đối xứng ) sσ = σ −1 Kσ σ a εσ β +ψ σ σ m Trong đó : - σ −1 : giới hạn mỏi của vật liệu σ −1 = 0,5σ b = 0,5.600 = 300 MPa - Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi Kσ : Trục có rãnh then , tra bảng 10.8 tài liệu [ I ] ta có Kσ = 1, 75 - Hệ số kích thước ε σ : tra bảng 10.3 . 1 Đề số 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Hệ thống dẫn động xích tải gồm : 1 – Động cơ điện ; 2 – Bộ truyền đai thang. – Xích tải . Số liệu thiết kế : phương án 1 - Lực vòng trên xích tải , F ( N ) : 2000 - Vận tốc xích tải , v ( m/s ) : 3,65 - Số răng đĩa xích tải dẫn