Đồ án Chi tiết máy: Thiết kế trạm dẫn động băng tải - ĐH Giao thông Vận tải Hà Nội

Nội dung của đồ án nghiên cứu chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền; thiết kế bộ truyền bánh răng; thiết kế trục; tính toán ổ lăn; bôi trơn – che kín ổ; thiết kế vỏ hộp giảm tốc; bôi trơn hộp giảm tốc. Mời các bạn cùng tham khảo đồ án để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.

TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số : V –Phương án 1 THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Lời nói đầu     Tính tốn thiết kế  hệ  dẫn động cơ  khí là nội dung khơng 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  mơn học chi tiết máy là mơn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống lại các kiến thức  của các mơn học như  : Chi tiết máy , Sức bền vật liệu , Ngun lý máy , Vẽ  kỹ  thuật… Đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với cơng 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 Do lần đầu tiên làm quen  thiết kế với khối lượng kiến thức  tổng hợp cịn có những   mảng kiến thức chưa nắm vững cho nên dù đã cố gắng tham khảo các tài liệu và các  bài giảng của các mơn có liên quan song bài làm của em cịn có những thiếu sót . Em   rất mong được sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cơ trong bộ mơn để  em củng cố kiến  thức và có thể hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học … Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn các thầy cơ trong bộ mơn hướng dẫn & chỉ  bảo cho em hồn thành tốt nhiệm vụ được giao       Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn !!! Trang 1   TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Các số liệu phục vụ cho cơng việc thiết kế : Sơ đồ hướng dẫn Chế độ làm việc : mỗi ngày làm việc 2 ca , mỗi ca 8 giờ . Mỗi năm làm việc 300  ngày, tải trọng va đập nhẹ Phương án Thứ nguyên Lực vòng trên băng tải P  110 KG Vận tốc băng tải  1,2 m/s Đường kính trong 400 mm Chiều rộng băng tải B  400 mm Năm Thời hạn phục vụ  Tỷ số M1/ M Sai số vận tốc cho phép  0,5 % TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Phần I  CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1 ) Chọn động cơ : Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc thiết bị cơng nghệ là giai đoạn  đầu tiên trong q trình tính tốn thiết kế máy . Trong rất nhiều trường hợp dung hộp  giảm tốc và động cơ biệt lập ,việc chọn đúng loại động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến  việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngồi hộp . Muốn  chọn đúng loại động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại đồng  thời cần chú ý đến các u cầu làm việc cụ thể của các thiết bị cần được dẫn động → Để chọn động cơ ta tiến hành theo các bước sau : ­ Tính cơng suất cần thiết của động cơ ­ Xác định sơ bộ số vịng quay đồng bộ của động cơ ­ Dựa vào cơng suất và số vịng quay đồng bộ kết hợp với các u cầu về q tải ,  mơmen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thước động cơ  phù hợp với u cầu thiết kế a ) Xác định cơng suất động cơ : Do động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải thay đổi nên ta chọn cơng  suất của động cơ sao cho trong thời gian làm việc động cơ lúc chạy q tải , lúc chạy  non tải một cách thích hợp để nhiệt độ động cơ đạt giá trị ổn định . Như vậy ta coi  động cơ làm việc với phụ tải đẳng trị khơng đổi . Bằng phương pháp  mơmen đẳng trị  ta xác định cơng suất của động cơ Ta có : Mđt =  =        Mđt = 0,863 . M     ; Trong đó M là mơmen của hệ thống truyền động     Với M =  =  = 227,5 (Nm)  Mđt = 0,863. M = 0,863 . 227,5 = 196,33(Nm)   Cơng suất đẳng trị : Pđt =   (KW) Với nt – vận tốc của băng tải   =  =  = 54,60 (v/ph)  Cơng suất đẳng trị : Pđt =   = 1,122 (KW) Hiệu suất truyền động : =br×ổ×khớp nối Với :  br – hiệu suất cặp bánh răng Trang 3   TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY  ­ Hiệu suất 1 cặp ổ lăn khớp nối ­  Hiệu suất nối trục di động Tra bảng 2­3 “ trị số các hiệu suất” (sách TTTKHDD cơ khí trang 19) ta có : Hiệu suất truyền động là :  = 0,974×0,9954×0,99 = 0,859  ổ Cơng suất trên trục động cơ là: Pct =  = 1,306 (KW) Cần phải chọn động cơ điện có cơng suất lớn hơn hoặc bằng cơng suất cần thiết trên  trục động cơ b) Xác định sơ bộ số vịng quay đồng bộ của động cơ nsb Số vịng quay sơ bộ của động cơ:  nsb = nlv . ut Trong đó: nlv ­ Số vịng quay của trục máy cơng tác trong 1 phút                  ut – tỷ số truyền tồn bộ của hệ thống dẫn động  Số vịng quay của trục máy cơng tác (tang quay) trong 1 phút :   nlv =  =  = 54,60 (v/ph) Tỷ số truyền tồn bộ của hệ thống dẫn động : đối với bộ truyền bánh răng trụ hai cấp  ta chọn ut  = 24  Số vịng quay sơ bộ của động cơ : nsb = 54,60. 24= 1310,4 (v/ph) c) Chọn động cơ :  Qua việc tính tốn các thơng số  trên ta dựa vào bảng 2P sách “Thiết kế  chi tiết máy”  trang 322 để chọn động cơ kiểu A02(A02 2) 31­4 có các thơng số kỹ thuật sau: Cơng suất : Pđc = 2,2 KW Vận tốc : nđc = 1430 v/ph  = 1,8  ;   = 2,2   ;   = 1,2  2. Phân phối tỷ số truyền :  Việc phân phối tỷ số truyền cho các cấp bộ truyền trong hộp giảm tốc có ảnh hưởng  rất lớn tới kích thước và khối lượng của hộp giảm tốc  Tỷ số truyền chung : uh =  =  = 26  Mà uh = u1.u2 Với u1 – tỷ số truyền bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh        u2 – tỷ số truyền bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm Để tạo điều kiện bơi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đồng trục bằng  phương pháp ngâm dầu ta chọn  u1 =  u2    u1 =  u2 =  =  = 5,1 3. Xác định cơng suất ,  mơmen và số vịng quay trên các trục : TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Trục động cơ I : Pđc = 2,2 KW ;                             nđc = 1430 v/ph ;                             Tđc =   =  = 14692,31 Nmm Trục II :  PII =  =  . 0,97 .0,995 = 1,062 KW                nII =  =  = 280,39 v/ph               TII =  =    = 36103,28 Nmm Trục III :  PIII =  =  . 0,97 .0,995 = 2,05 KW                nIII =  =  = 54,98 v/ph               TIII =  =    = 356084,03 Nmm Ta có bảng hệ thống các số liệu tính được :                  Trục Thứ  Động  II III Thơng  ngun cơ I Số Tỷ   số                 5,1                          5,1 truyền u  Công  suất P KW 2,2 2,05 Số   vòng  quay n v/ph 1430 280,39 54,98 Mômen  xoắn T Nmm 14692,3 36103,2 356084 ,06 ,03 Phần II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG I .Chọn vật liệu chế tạo bánh răng : Vì hộp giảm tốc có cơng suất nhỏ bộ truyền chịu tải trọng va đập nhẹ và khơng có  u cầu gì đặc biệt nên ta chọn vật liệu chế tạo hai cấp bánh răng như 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 Trang 5   TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Bánh nhỏ : Thép 45 tơi cải thiện                  đạt độ rắn HB241…  285 ta chọn HB1 = 245                 giới hạn bền :    σb1 = 850 MPa   ;                 giới hạn chảy : σch1 =580 Mpa II . Xác định ứng suất cho phép :  Theo bảng 6­2 ‘trị số của σ0Hlim  và σ0Flim ’ sách TKHDDCK trang 94 Với thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB 180…. 350 ta có :                σ0Hlim = 2HB + 70   ; SH = 1,1              σ0Flim = 1,8HB     ; SF = 1,75 khi đó : 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 6­5: NHO  =30 do đó       NHO1  =30 . 2452,4  = 1,63.107      NHO2  =30 . 2302,4  = 1,40 .107 Theo cơng thức (6­7 )        NHE = 60c = 60c.nII/u /       NHE2 = 60.2.4.300.2.8.(280,39/5,1).(13.0,5+ 0,73.0,5) = 8,51.107 > NH02           NHE1 = 8,51.107.5,1= 43,40 .107 > NH01 Do đó lấy KHL1 = 1 là hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế  độ tải trong của bộ truyền Như vậy theo 6­1a sơ bộ xác định được : [σH] = σ0Hlim. KHL/SH        [σH]1 = 560.1/1,1 = 509,09      MPa       [σH]2 = 530.1/1,1 = 481,82    MPa Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng do đó theo 6­12 : [ H] = ([ H]1 + [ H]2)/2 =  = 495,46     MPa  [ H]  NFO   Do đó :KLF2 =1 (Đối với tất cả các loại thép:  NFO  =4.106 ) NFE1 = u. NFE2 = 5,1 . 7,08.107 = 36,11 .107 > NFO     do đó lấy   KLF1 =1 TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Theo 6.2a: [ F] =  . KFC .KFL / SF  Với : ­ ứng suất giới hạn mỏi tương ứng với chu kỳ cơ sở           KFC  ­ hệ số xét đến ảnh hưởng của đặt tải . với bộ truyền quay 1 chiều  KFC  =1  ta được :        [ F]1 = 441.1.1/1,75 = 252,57       MPa       [ F]2 = 414. 1.1/1,75 = 236,57    MPa Ứng suất quá tải cho phép : Theo (6­13) và (6­14)     [ H]max  = 2,8.  ch2 = 2,8.450  = 1260 MPa    [ F1]max = 0,8.  ch1 = 0,8 . 580 = 464  MPa    [ F2]max = 0,8.  ch2 = 0,8 . 450 = 360  MPa III THIẾT KẾ  BỘ  TRUYỀN CẤP CHẬM  :(bộ  truyền bánh  răng trụ răng thẳng) Xác định sơ bộ khoảng cách trục: theo 6­15a : aw2 =Ka.(u2 + 1)   trong đó :   Ka – hệ  số  phụ  thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và dạng răng .  Tra  bảng 6­5 sách TKHDDCK trang 96 ta có Ka = 49,5   (MPa1/3) ? ba = bw/aw tra bảng 6­6 ta chọn  ba = 0,3 Theo cơng thức(6­16)ta có:? bd = 0,53 ? ba(u2+1) = 0,53.0,3.(5,1+1) = 0,9699 KHβ – hệ số kể đến sự phân bố khơng đều tải trong trên chiều rộng vành răng khi   tính về tiếp xúc .Với ? bd = 0,9699  kết hợp tra bảng 6­7 sách TKHDCK trang 98 ta  chọn KHβ =1,05 ứng với sơ đồ 6 T2 :  mơmen xoắn trên trục chủ động (trục II) [ H] : ứng suất tiếp xúc cho phép Thay số vào ta có: aw2 = 49,5.(5,1+1)  = 138,95  (mm) Lấy aw2 = 143 mm Xác định các thơng số ăn khớp :  Xác định mơ đun : theo cơng thức (6­17)    m = (0,01    0,02)aw = (0,010,02) 143 = 1,43  2,86 Trang 7   TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY dựa theo tiêu chuẩn trị số của mơ đun (bảng 6­8) ta chọn mơ đun pháp tuyến mn  = 2 Xác định số răng , góc nghiêng   và số dịch chỉnh x : Do bộ truyền cấp chậm là bộ truyền bánh răng trụ nên   = 00  Số răng bánh nhỏ : z1 =   =  = 23,61 Lấy z1 = 23 răng  số răng bánh lớn theo cơng thức (6­20) ta có :  z2 = u2. z1 = 5,1. 23 = 117,3 lấy z2 = 117 Ta tiến hành tính lại khoảng cách trục : theo (6­21) ta có  aw =   =  = 140 mm  vậy với bánh răng thẳng có z1 = 23 theo bảng (6­9) chọn hệ số dịch chỉnh   bánh răng : bánh lớn : x2  = 0  ; bánh nhỏ : x1 = 0 Kiểm nghiệm bánh răng về sức bền tiếp xúc của răng :  Theo (6­33) ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt làm việc của răng : σH = ZM .ZH . Zε   [σH ] trong đó  : ZM  ­ hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra bảng (6­5) chọn ZM = 274 MPa1/3 ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH = Zε – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng T1 = mơ men xoắn trên trục bánh chủ động KH – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc bw  ­ chiều rộng vành răng dw1  ­ đường kính vịng lăn bánh nhỏ Đối với bánh răng trụ răng thẳng ta có :  góc prơfin răng : t arctg (tgα / cosβ) = arctg(tg20 / cos00)  = 200    Khoảng cách trục chia : a = 0,5.m(z1+ z2) = 0,5.2.(23+117) = 140    Góc ăn khớp :  tw = arccos(acos t / aw ) = arccos(140.cos200 / 140) = 200 hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :           ZH = =  = 1,76 Chiều rộng vành răng : bw  = ? ba . aw = 0,3 .140 =  42 mm Theo cơng thức hệ số trùng khớp dọc : εβ = bw .sinβ / m = 42 . sin00 / 2 = 0 Theo cơng thức 6­36a  ta có : Zε =   Với εα – là hệ số trùng khớp ngang . Theo cơng thức 6­38b ta có : εα = [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2 ) ] .cosβ = [1,88­ 3,2 (1/23 + 1/117)]. cos00 = 1,714  Zε =  =  = 0,762  Đường kính vịng lăn bánh nhỏ : dw1 =  2 aW/( u2  + 1) = 2.140 /(5,1+1)= 45,9 mm       TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI HN                          BM : THIẾT KẾ MÁY Vận tốc vịng : v =   =   =  0,674 m/s  dựa theo vận tốc và bảng 6­13 thì cấp chính xác của bánh răng là 9      Hệ số tải trọng khi tính  về tiếp xúc theo cơng thức (6­ 39)  ta có :              KH  = KHβ KHα KHv  Trong đó : KHβ – hệ số kể đến sự phân bố tải trọng khơng đều trên chiều rộng vành  răng. KHβ = 1,05 KHα – hệ số kể đến sự phân bố tải trọng khơng đều cho các đơi răng đồng thời ăn  khớp . với bánh răng thẳng KHα =1 KHv – hệ số kể đến tải trong động xuất hiện trong vùng ăn khớp Theo cơng thức (6­41) ta có: KHv = 1+   Trong đó :  = .g0.v    – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp.Tra bảng 6­15 ta chọn =0,006 g0 – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2 . Tra bảng  6­ 16 ta chọn g0 = 73   = 0,006 . 73 . 0,674 . = 1,55 Vậy : KHv = 1+  = 1+  = 1,039  KH  = KHβ KHα KHv = 1,05 . 1 .1,039 = 1,091 Vậy ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt làm việc của răng : σH = ZM .ZH . Zε  = 274 1,76 0,762   = 268,13 MPa  Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :  Theo cơng thức (6­1) [σH] = ( / SH ).ZR Zv . KxH KHL Zv – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vịng . Do v = 0,587 m/s  nên lấy Zv =1 Với cấp chính xác động học là 9 , chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 ,khi đó cần  gia cơng độ nhám  Ra = 2,5 … 1,25 μm, do đó ZR = 0,95 .  với da