THÔNG TIN TÀI LIỆU
Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỀ ÁN KỸ THUẬT Sinh viên thiết kế: Dương Văn Tú ; Lớp: Hè 2011 Mã số SV: 11510911241 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đình Ngọc Ngày giao đề tài: 19/7/2011 Ngày hoàn thành: 29/9/2011 NỘI DUNG DỀ TÀI Thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển than cát khô Số liệu đề tài: Năng suất: Q= 10 tấn/h Hệ số làm việc / năm: K n =0.8 Vít tải vận chuyên theo phương ngang Hệ số cản ban đầu: K bd =1.7 Chiều dài vận chuyển: L= 10 m Thời gian phục vụ: 11 năm Hệ số làm việc / ngày: K ng =2/3 Tải trọng không đổi,quay chiều Nội dung cụ thể: - Thiết kế vít tải - Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn - Thiết kế truyền hộp khớp nối - Thiết kế bu lông động - Thiết kế trục vít tải YÊU CẦU THIẾT KẾ - 01 thuyết minh trình bày tính tốn thiết kế khổ giấy A - 02 vẽ A , 02 vẽ chế tạo A - 01 file Powpoint trình diễn bảo vệ Cán hướng dẫn Trưởng môn Ngày tháng năm 2011 T/L Hiệu trưởng (Chủ nhiệm khoa) SVTH: Dương Văn Tú 1 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải NHẬN XÉT CẢU GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Dương Văn Tú 2 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu hệ dẫn động vít tải cát khơ 1.2 Mục tiêu thiết kế 12 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÍT TẢI 15 2.1 Kết cấu vít tải 15 2.1 Tính tốn vít tải 18 2.1.1 Xác định đường kính vít tải 18 2.1.2 Tính số vịng quay vít tải 19 2.1.3 Xác định công suất vít tải 19 2.1.4 Xác định momen xoắn vít tải 20 2.1.5 Xác định lực dọc trục vít tải 20 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 22 3.1 Chọn loại hộp giảm tốc 22 3.2 Chọn động điện 24 3.2.1 Chọn kiểu loại động 24 3.2.2 Chọn công suất động 25 3.3 Chọn tốc độ đồng động 26 3.4 Chọn động thực tế 26 3.5 Kiểm tra điều kiện mở máy điều kiện tải cho động 27 CHƯƠNG IV:TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TRÊN MÁY 29 4.1 Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 29 4.1.1 Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn có sẵn 29 4.2 Phân phối tỷ số truyền 30 4.2.1 Xác định tỉ số truyền u∑ hệ dẫn động 30 4.2.2 Phân tỉ số truyền cho truyền hộp hộp 30 4.3 Tính thơng số trục 31 4.3.1 Tính cơng suất trục 31 4.3.2 Tính số vịng quay trục 31 4.3.3 Tính mơmen xoắn trục 32 4.4 Thiết kế truyền hộp 33 4.4.1 Chọn loại đai phù hợp với khả làm việc 34 4.4.2 Xác định đường kính đai nhỏ 34 4.4.3 Xác định đường kính đai lớn 35 4.4.4 Xác định khoảng cách hai trục bánh đai chiều dài đai 35 4.4.5 Tính góc ơm đai α 37 4.4.6 Xác định số đai z 37 4.4.7 Tính chiều rộng bánh đai (B) 38 4.4.8 Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục 38 4.5 Tính chọn khớp nối 38 SVTH: Dương Văn Tú 3 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 4.5.1 Tính tốn sơ đường kính trục vị trí lắp khớp nối 40 4.5.2 Chọn khớp nối tiêu chuẩn 40 4.5.3 Kiểm nghiệm điều kiện bền 41 CHƯƠNG V: TÍNH VÀ KIỂM NGHIỆM CÁC CHI TIẾT TRONG HỘP 43 5.1 Kiểm nghiệm cho truyền bánh 43 5.1.1 Kiểm nghiệm truyền bánh cấp nhanh 43 5.1.2 Kiểm nghiệm truyền bánh cấp chậm 51 5.2 Đề xuất vật liệu truyền bánh cấp nhanh 58 5.2.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 60 5.1.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn 62 5.1.3 Kiểm nghiệm tải 64 5.3 TÍNH VÀ KIỂM NGHIỆM TRỤC 65 5.3.1 Xác định kích thước trục 65 * Vật liệu chế tạo trục 65 5.3.2 Định kết cấu cho trục tính tốn kiểm nghiệm trục 66 5.4 Tính tốn thiết kế phần tử thiết bị vận chuyển /máy cơng tác 85 5.4.1 Tính tốn thiết kế bu lơng động 85 5.5 Tính tốn trục vít 87 5.5.1 Cơng suất cần thiết vít xoắn 87 5.5.2 Momen xoắn trục vít 87 5.5.3 Lực dọc trục vít 87 5.5.4 Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt gối đỡ 87 5.5.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít 87 5.5.6 Tính tốn chọn đường kính vít theo điều kiện bền 92 5.5.7 Kiểm tra trục vít có xét đến ảnh hưởng N z 93 5.5.8 Kiểm tra trục vít theo hệ số an tồn cho phép 94 5.5.9 Khai triển hình gị cánh xoắn vít tải 96 PHẦN VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 97 6.1 Kết luận 97 6.2 Đề nghị 97 SVTH: Dương Văn Tú 4 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Kiểu đông cơ…………………………………………………… 27 Bảng 4.1 Các thông số truyền cấp nhanh cấp chậm…… 29 Bảng 4.2 Các kích thước hộp giảm tốc Ц2У-100 30 Bảng 4.3 Các thông số truyền 32 Bảng 4.4 Các thông số truyền đai 38 Bảng 4.5 Các kích thước khớp nối 40 Bảng 4.6 Các kích thước vòng đàn hồi 41 Bảng 5.1 Các thông số truyền bánh cấp nhanh 44 Bảng 5.2 Các thông số truyền bánh cấp chậm 51 SVTH: Dương Văn Tú 5 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống vít tải cát khơ nằm ngang Hình 1.2 Cấu tạo vít tải nằm ngang 11 Hình 1.3 Cấu tạo trục vít tải 12 Hình 2.1 Các dạng vít tải 16 Hình 2.2 Xác định kích thước vít xoắn 17 Hình 2.3 Máng vít tải 18 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống dẫn động 24 Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng 28 Hình 4.1 Cấu tạo khớp nối đàn hồi 40 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí hộp giảm tốc 66 Hình 5.2 Kết cấu trục I 68 Hình 5.3 Biểu đồ mơ men trục I 70 Hình 5.4 Kết cấu trục II 73 Hình 5.5 Biểu đồ mơ men trục II 76 Hình 5.6 Kết cấu trục III 79 Hình 5.7 Biểu đồ mo men trục III 81 Hình 5.8 Sơ đồ tính tốn bu lơng 85 Hình 5.9 Biểu đồ mơ men xoắn 88 Hình 5.10 Sơ đồ tải trọng dọc 89 Hình 5.11 Sơ đồ tải trọng ngang 89 Hình 5.12 Sơ đồ hệ dầm 90 Hình 5.13 Sơ đồ tính mơ men 91 Hình 5.14 Biểu đồ mơ men hệ 92 SVTH: Dương Văn Tú 6 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Ngọc pi Tính tốn thiết kế vít tải [2] Vũ Ngọc Pi Hộp giảm tốc tiêu chuẩn [3] Trịnh Chất , Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí ( Tập 1) Nhà xuất Giáo dục 2005 [4] Trịnh Chất , Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí ( Tập 2) Nhà xuất Giáo dục 1999 [5] Trần Văn Phong Thiết kế bánh vít [6] Văn Tiến_04cc - ĐH Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Máy trộn PSV SVTH: Dương Văn Tú 7 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đường Cơng Nghiệp Hố - Hiện Đại Hố theo định hướng XHCN ngành cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng Các hệ thống máy móc ngày trở nên phổ biến bước thay sức lao động người Để tạo làm chủ máy móc địi hỏi người phải tìm tịi nghiên cứu nhiều Là sinh viên khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy em ln thấy tầm quan trọng kiến thức mà tiếp thu từ thấy cô Nhiệm vụ thiết kế đề án công việc quan trọng trình học tập giúp cho người sinh viên nắm hệ dẫn đông, hiểu sâu, hiểu kỹ đúc kết kiến thức của mơn học Từ ta áp thể áp dụng vào thực tế sau trường Vì thiết đề án công việc quan trọng cần thiết Đề tài thiết kế chúng em giao “Thiết kế trạm dẫn động vít tải nằm ngang vận chuyển cát khô“.Đề án gồm chương chương em sâu vào thiết kế tính tốn mô đun nhỏ Với kiến thức học sau thời gian nghiên cứu với giúp đỡ tận tình thầy giáo mơn, đặc biệt hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Đình Ngọc với đóng góp trao đổi xây dựng bạn chúng em hoàn thành đề án giao Đề án em thực trường chủ yếu mang tính lý thuyết mà khơng có sản phẩm thực tế Song với hiểu biết hạn chế với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, tài liệu tham khảo cịn nên đồ án chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy mơn để đề án em hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên , Ngày 30 tháng 09 năm 2011 Sinh viên thực hiên : Dương Văn Tú SVTH: Dương Văn Tú 8 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ∇ Mục đích: Chương I nhằm mục đích giới thiệu cho nắm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm… hệ thống dẫn động vít tải cát khơ 1.1 Giới thiệu hệ dẫn động vít tải cát khơ Vít tải máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang Ngoài vít tải dùng để vận chuyển lên cao với góc nghiêng lên tới 900, nhiên góc nghiêng lớn hiệu suất vận chuyển thấp Vít tải thuộc nhóm máy chuyển liên tục khơng có phận kéo Bộ phận cơng tác vít tải vít cánh xoắn chuyển động quay vỏ kín tiết diện trịn Khi vít chuyển động, cánh vít đẩy vật liệu di chuyển vỏ Vật liệu chuyển động không bám vào cánh xoắn nhờ trọng lượng lực ma sát vật liệu vỏ máng, vật liệu chuyển động máng theo nguyên lý truyền động vít-đai ốc Vít tải có cánh xoắn nhiều cánh xoắn, với nhiều cánh xoắn vật liệu chuyển động êm Chất tải cho vít tải qua lỗ nắp máng 18, dỡ tải qua cửa liệu phía ống.Vít tải thường dùng để vận chuyển vật liệu nóng độc hại Sơ đồ nguyên lý vít tải nằm ngang: 10000 10 1500 750 A 1500 B 1500 1500 240 205 335 C 164 380 D 300 G A 11 B 45 70 30 60 85 250 C 2545 2500 D E 205 105 250 3000 544 2500 2500 2500 1119 15 14 13 12 Hình 1.1 Hệ thống vít tải nằm ngang SVTH: Dương Văn Tú 9 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải - Động – Bộ truyền đai dẹt - Hộp giảm tốc – Khớp nối - Gối đỡ đầu - Gối đỡ trung gian - Cánh vít - Trục vít - Cửa vào liệu 10 - Gối đỡ vít 11 - Gia đỡ gối vít 12 - Giá đỡ gối đầu vít 13 - Cửa liệu 14 - Máng vít 15 - Trục đỡ máng 16 - Gia đỡ truyền động 17 - Nắp quan sát 18 - Nắp máng vít 19 - Bộ cảm biến từ * Các ưu điểm vít tải - Vật liệu chuyển động máng kín, nhận dỡ tải trạm trung gian khơng tổn thất rơi vãi vật liệu, an tồn làm việc sử dụng, thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu nóng độc hại - Chúng chiếm chỗ ít, với suất diện tích tiết diện ngang vít tải nhỏ nhiều so với tiết diện ngang máy vận chuyển khác - Bộ phận cơng tác vít nằm máng kín, nên hạn chế bụi làm việc với nguyên liệu sinh nhiều bụi - Giá thành thấp so với nhiều loại máy vận chuyển khác * Các nhược điểm vít tải - Chiều dài suất bị giới hạn, thông thường không dài 30 m với suất tối đa khoảng 100 tấn/giờ - Chỉ vận chuyển vật liệu rời, khơng vận chuyển vật liệu có tính dính bám lớn dạng sợi bị bám vào trục SVTH: Dương Văn Tú 10 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Theo (5.17.3) (5.17.4) ta có : M 528981,25 σa3 = 33 = ⇒ σa3 = 98,67(MPa) W33 5361,25 T τa3 = W03 τa3 ⇒= T3 207254,582 = = 8,9(MPa) 2.W03 2.11641,25 Tra bảng 10.7 [3] ta có: ψ σ = 0,1; ψ τ = 0, 05 Tra bảng 10.8 ;10.9 trang [197] [1] với σ b = 750MPa ta mài 0,32 ÷ 0,16 ta có: K x =1 ; K y =1,25 với phương pháp tăng bền bề mặt phun bi K x : hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt K Y : hệ số tăng bền bề mặt trục Tra bảng 10.10[3] ta trị số hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi ε σ = 0,80; ε τ = 0,75 Đối với trục rãnh then dùng dao phay ngón để cắt Tra bảng 10.12[1] trục có rãnh then,hệ số tập trung ứng suất ứng với vật liệu có σ b = 750Mpa, ta có: K σ =1,95; K τ = 1,80 K σ, ,K τ : Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn K σ 1,95 K τ 1,80 = = 2,438 ; = = 2,4 εσ 0,80 στ 0,75 - Trị số Kσ Kτ bề mặt trục lắp có độ dơi tra bảng 10.11 [3] , εσ ε τ Kσ K = 2,52 ; τ = 2,03 ετ εσ SVTH: Dương Văn Tú 83 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Vậy: Kσ + Kx −1 εσ 2,438 + − = K σ3 = = 1,984 Ky 1,25 Kτ + Kx −1 ετ 2,4 + − = = = 1,92 K τ3 Ky 1,25 Theo công thức (5.17.1) (5.17.2) ta có: = Sσ3 189,66 327 Sτ = 11,1 = = 1,6 1,92.8,9 + 1,984.98,67 + Thay số vào (5.17)= ta được: S2 1,6.11,1 = 1,6 > [S ] = 1,5 ÷ 2,5 1,62 + 11,12 ⇒ Trục III thoả mãn điều kiện bền mỏi ∇.Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột (chẳng hạn mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm có dạng: σ td = σ + 3τ ≤ [σ ] Trong đó: = σ M max 528981,25 = = 82,7 3 0,1.40 0,1d = τ Tmax 250000 = = 19,5 3 0,2d 0,2.40 = = σ = 360( MPa) 0,8.450 [σ ] 0,8 ch Với M max T max mômen uốn lớn mômen xoắn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải σ ch giới hạn chảy vật liệu trục Tra bảng 6.1[3], σ ch = 450 (Mpa) ⇒ σ td= 82,7 + 3.19,52= 89,33 < [σ ]= 360( Mpa ) => Trục thoả mãn điều kiện bền tĩnh ∇ Kết luận: Sau tính toán kiểm nghiệm trục ta thấy trục I, II, III thỏa mãn điều kiện bền, đảm bảo trình làm việc tốt SVTH: Dương Văn Tú 84 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 5.4 Tính tốn thiết kế phần tử thiết bị vận chuyển /máy công tác 5.4.1 Tính tốn thiết kế bu lơng động Khi động làm việc đai xuất lực vịng làm cho bu lơng chịu tác dụng lực vòng F r = 475,2(N) Để tránh cho bu lơng khơng bị cắt q trình làm việc ta phải tính tốn đường kính cho bu lơng Chọn vất liệu làm bu lơng thép 45 có σ k = 110 MPa Tra bảng P1.7[3] trang 242 với kiểu động 4A80B ta có kích thước lắp đặt động sau: l 10 =100(mm), b 10 = 125(mm), l 31 = 50(mm), l = 50(mm) Sơ đồ tính tốn L= l31+l1=100 l10=100 FM2 F1 F2 Fz r1 r2 F2 b10/2=62,5 FM1 r4 Fr ' b10/2=62,5 M r3 FM4 Fr FM3 F4 Fz F3 Fz Hình 5.8 Sơ đồ tính tốn bu lơng Trong q trình làm việc truyền đai tác dụng lên trục động lực F r lực tác dụng lên bu lơng hình vẽ Di chuyển lực trọng tâm mối ghép ta lực F r’ =F r mô men M Mô men tác dụng lên trục có giá trị: 1 M= ( L + 100).F = (100 + 100).478,4 = 71760( N mm) 2 SVTH: Dương Văn Tú 85 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Dưới tác dụng lực F’ r bu lông chịu lực F z có giá trị = Fz 475,2 F = = 118,8( N ) 4 Dưới tác dụng mô men M bu lông chịu lực tương ứng FM ; FM ; Fm ; Fm có chiều hình vẽ có giá trị: FMi = M ri Σri - Xác định bán kính r i b r1 = r2 = r3 = r4 = l10 + (2 10 ) = 1002 + (2.62,5) = 80,03(mm) 2 ⇒Σri =r12 + r22 + r32 + r42 =4.80,032 =25625(mm ) ⇒ FM = FM = FM = FM = 71760.80,03 = 224,12( N ) 25625 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lơng Nhận xét: Từ hình vẽ ta thấy F max F =F F32 = F2 + FM + 2.F3 Fm cos( Fz , FM ) l10 100 ) cos= θ3 = = 0,624 Với cos( Fz , FM= 2.r3 2.80,03 ⇒ F32= 118,82 + 224,122 + 2.118,8.224,12.0,624= 97571,8( N ) ⇒ F3 = 312,4( N ) Từ điều kiện bền kéo: ⇒ [σ= k] Trong đó: V = 1,3.4.V 1,3.4.V ≤ ⇒ ≥ d σ [ ] k π d12 π [σ k ] s.F i f i- Bề mặt tiếp xúc, i=1 f- Hệ số ma sát, f=0,2 s- Hệ số an tồn, s=1,3÷1,5, chọn s=1,5 = ⇒ d1 1,3.4.s.Fmax = π f [σ k ] 1,3.4.1,5.312,4 = 5,9(mm) 3,14.0,2.110 Chọn d1 = (mm) SVTH: Dương Văn Tú 86 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 5.5 Tính tốn trục vít Để đảm bào cơng suất số vịng quay vít tải ta phải tính tốn trục vít tải có tỉ lệ phù hợp với đường kính cánh vít 5.5.1 Cơng suất cần thiết vít xoắn Cơng suất vít tải : P = 1,1 (KW) 5.5.2 Momen xoắn trục vít Momen xoắn trục vít: Tv 191000 = = ( Nmm ) 191( Nm) 5.5.3 Lực dọc trục vít Lực dọc trục vít : Fav = 1122,832( N ) 5.5.4 Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt gối đỡ Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt gối đỡ xác đinh sau: 2.Tv l Pn = (N ) k D.L Trong đó: L: Chiều dài băng vít, L =10(m) l: Khoảng cách gối đỡ, l = 2,5 (m) T v : Momen xoăn trục vít , Tv 191000 = = ( Nmm ) 191( Nm) k : Hệ số tính đến bán kính chịu lực, k = (0,7 – 0,8) chọn k = 0,7 D: Đường kính vít, D = 0,3 (m) 2.Tv l 2.191.2,5 => = Pn = = 454,76( N ) k D.L 0,7.0,3.10 * Tải trọng dọc phân bố trục vít Fav 1122,832 = pd = = 112,2832( N / m) L 10 * Tải trọng ngang phân bố trục vít Pn 454,76 p= = = 181,904( N / m) n l 2,5 * Momen xoắn phân bố trục vít Tv 191 M= = = 19,1( N ) o L 10 5.5.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít Trục vít xem la dầm liên tục có ổ treo trung gian xem gối đỡ Dầm liên tục chia làm đoạn, đoạn dài 2,5 m Vậy trục vít đưa thành dầm siêu tĩnh bậc 1, tách riêng tải trọng tác dụng lên trục vít xác định momen lớn tác dụng lên trục vít đoạn đường kính trục vít Trục vít dung để vận chuyển cát khô nên chủ yếu chịu ảnh hưởng momen xoắn tải trọng ngang phân bố trục vít, cịn tải trọng dọc SVTH: Dương Văn Tú 87 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải phân bố trục vít gây uốn trục nên tính sưc bền cần xét đến tải trọng dọc phân bố trục vít Sau tính tốn kích thước trục vít kiểm tra trục vít theo biên dạng, độ võng trục (độ võng bé 40% so với khe hở vít máng) theo điều kiện bền a.Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít T v gây Tv= 191 (N.m) 2,5(m) 10(m) Mz= 19,1 (N) Hình 5.9.Biểu đồ momen xoắn SVTH: Dương Văn Tú 88 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải b Sơ đồ tải trọng dọc phân bố trục vít P d gây Mt= 112,2832 (N.m) 2,5(m) 10(m) Nz= 1122,832 (N) Hình 5.10 Sơ đồ tải trọng dọc c Sơ đồ tải trọng ngang phân bố len trục vít P n gây Pn= 454,76(N/m) 2,5(m) 10(m) Hình 5.11 Sơ đồ tải trọng ngang Trục vít dầm liên tục đặt nhiều gối tựa, khoảng cách gối tự gọi nhịp Hệ xem hệ siêu tĩnh xác định theo công thức: n=G–2 Với: n: Bậc siêu tĩnh G = : Tổng số gối tựa dầm => n = – = Đánh số thứ tự gối tự từ trái qua phải: 0,1,….n Các nhip dầm là: L = L = …….= L n = 2,5 (m) SVTH: Dương Văn Tú 89 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Hệ số độ cứng dầm giống Hệ gồm dầm với khớp lề đặt gối tựa trung gian, chia dầm liên tục thành dầm đơn Phản lực liên kết mô men M i Hệ dầm hình vẽ: Pn= 454,76(N/m) 2,5(m) 10(m) Hình 5.12 Sơ đồ hệ dầm Vì trục vít coi dâm siêu tĩnh nên ta có: L Ωa Ωibi Li Li +1 Li = M i −1 + i + M i +1 + i i + Mi + Ei J i 3 E J E J E J L E J L E J i +1 i +1 i +1 i +1 i i i i +1 i +1 i +1 i i Với: Ωi : Diện tích biểu đồ momen tai trọng ban dầu gây hệ 2 l2 h.l = Ωi = q .l 3 a i : khoảng cách từ gối tựa thứ i đến trọng tâm diện tích biểu đồ momen L i , L i+1 : độ dài nhịp thứ I, thứ i+1,… E i J i ; E i+1 J i+1 : Độ cứng dầm thứ i, i+1, Áp dụng nguyên tắc quan hệ mô men phương trình ta có: Gối 1: 2,5 pn 2,52 2,5 2,5 2,5 M0 + M + + = M1 + EJ EJ EJ 2,5 3EJ 3EJ 5 pn 2,52 2,5 ⇔ M0 + + M + = M1 + 12 EJ 6 12 2,5 EJ EJ EJ EJ SVTH: Dương Văn Tú 90 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 5 10 6,25 pn = M + M1 + M + EJ 6 (1) i+1 M0 M1 M2 pn.l2/8=227,38 bi 2,5(m) bi 2,5(m) Hình 5.13 Sơ đồ tính momen Gối 2: 5 M1 + + 12 EJ EJ EJ pn 2,52 2,5 M + = M2 + 12 EJ EJ 2,5 5 10 6,25 pn = ( 2) M1 + M + M + EJ 6 Gối 3: 5 pn 32 2,5 M2 + + M + = M3 + 12 EJ 12 EJ EJ 2,5 EJ EJ 5 10 6,26 pn = M2 + M3 + M4 + EJ 6 Vì= M 0,M = Độ cứng trục ta có: Chia hệ phương trình cho 2.E.J 10 6,25 M1 + M + 181,904 = (1') 10 6,25 M1 + M + M + 181,904 = ( 2') 6 10 6,25 M2 + M3 + 181,904 = ( 3') SVTH: Dương Văn Tú 91 ( 3) Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Từ phương trình (1’)……(3’) ta có kết M = M = 0 M1 = M = −73,086 ( Nm ) M = −48,72 ( Nm ) M0 M1 pn.l2/8=227,38 M2 pn.l2/8=227,38 pn.l2/8=227,38 M3 M4 pn.l2/8=227,38 2,5(m) 10(m) -73,086(Nm) -73,086(Nm) -48,72(Nm) Hình 5.14 Biểu đồ momen hệ Biểu đồ mômen uốn p n gây 5.5.6 Tính tốn chọn đường kính vít theo điều kiện bền Chọn vật liệu chế tạo trục vít là: thép C45 có σ b = 600 N/mm2 d Chọn tỉ số đường kính đường kính ngồi η = = 0,8 D Để tính tốn chọn đường kính trục vít trước tiên ta phải xác định nội lực lớn xuất vị trí trục vít, sau kiểm tra cho tồn trục vít Xác định diện tích chịu lực lơn nhất: + Tại gối 0: M umin = M xmax = 191( Nm) N Z = 1122,832( N ) + Tại gối 1: M xmax = 14,325( Nm) M umin = 73,086( Nm) N Z = 1294,02( N ) Ta tiến hành kiểm tra cho trường hợp trên, chọn trường hợp lớn nhất: Do ảnh hưởng N z đến sức bền trục nhỏ so với ảnh hưởng M x M z mà tạm thời bỏ qua ảnh hưởng N z mà tính ảnh hưởng M x M z Sau tính đến ảnh hưởng N z Theo lý thuyết bền 4: SVTH: Dương Văn Tú 92 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật σ= t4 Với: Thiết kế trạm dẫn động vít tải M td M 2x + M 2y + M = ≤ [ σ] z Wx Wx M 2x + M 2y = M u2 Wx = Wy = Mu M td => σ= = M 2u + M 2x ≤ [ σ] t4 Wx Wx W p = 0,2 Dn3 (1 − η ) : mo men chống xoắn.( η : hệ số rỗng trục) Tại gối 0: Chỉ có momen xoắn: Mx Mx 3= = D n 3= 0,2[τ](1 − η ) 0,2[σ](1 − η4 ) Tại gối 1: Tại gối 1: M xmax = 14,325( Nm) M umin = 73,086( Nm) 191.103 = 38,8 (mm) 0,2.48.(1 − 0,84 ) M tdmax4 103 => σ t = = 61,17 + 89,12 ≤ [σ ] Wx 0,1.Dn (1 − η ) => = D n 38,8 21,5(mm) ≥ Trong đó: [σ ] : Ứng suất cho phép vật liệu: [σ ] = 48 N/mm2 M tdmax : Momen tương đương lớn D n : Đường kính ngồi trục vít η = 0,8 : Tỉ số đường kính đường kính ngồi trục vít So sánh trường hợp chọn đường kính ngồi trục vít D n = 40(mm) Đường kính trục vít là: d = 0,8.D n = 0,8.40 = 32(mm) 5.5.7 Kiểm tra trục vít có xét đến ảnh hưởng N z Theo công thức 8.15 trang 176 [5]: σ td = Mu Nz M x + + ≤ [σ ] W W F u x • Tại vị trí 0: - Ứng suất cho phép vật liệu: [σ ] = 48 (N/mm2) - M u : Momen uốn vị trí có nội lực lớn nhất, M u = Nm - M x : momen xoắn vị trí có nội lực lớn nhất, M x = 191 (Nm) - N z : Lực dọc trục ví trí có nội lực lớn nhất, N z = 1122,832(N) - W u : Momen cản uốn vị trí có nội lực lớn nhất: W u = 0,1 Dn3 (1 −= η ) 0,1.403.(1 − 0,8 = ) 3778,56( mm3 ) - W x : Momen cản xoắn vị trí có nội lực lớn nhất: SVTH: Dương Văn Tú 93 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải W x = 0,2 Dn3 (1 − η ) = 2Wu = 2.3778,56 = 7557,12( mm3 ) - F: Tiết diện trục vít: 3,14 π F = ( Dn2 −= 402 − 32 = 452,16(mm ) d2) ( ) 4 1122,832 191 σ td = + + 7557,12 => 3778,56 452,16 = 2,5 < [σ ] = 48 (mm ) • Tại vị trí 1: M xmax = 14,325( Nm) M umin = 73,086( Nm) N Z = 842,124( N ) => σ td = 73,086 842,124 14,325 3778,56 + 452,16 + 7557,12 =1,9 < [σ ] =48 (mm ) Vậy kích thước trục vít chọn thỏa mãn điều kiện bền 5.5.8 Kiểm tra trục vít theo hệ số an tồn cho phép Theo cơng thức 7.5 trang 120 [5]: Hệ số an toàn tính theo cơng thức sau: = n Trong đó: nσ nτ ≥ [ n] nσ + nτ - Hệ số an toàn cho phép: [= n ] (1,5 − 2,5) Khi tính tốn n nhỏ hệ số an tồn cho phép [ n ] phải tăng đường kính trục chọn lại vật liệu trục có sức bền cao so với vật liệu chọn Nếu ngược lại n lớn giảm bớt đường kính trục chọn lại vật liệu có sức bền thấp để đảm bảo yêu cầu kết cấu nhỏ gọn kinh tế - Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp: nσ = - σ −1 kσ σ ε σ β a Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp: SVTH: Dương Văn Tú nσ 94 nτ Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải nτ = τ −1 kτ τ + ψ τ τ m ε τ β a Trong công thức : + σ −1 : Giới hạn mỏi uốn, σ −1 ≈ (0,4 − 0,5)σ b Chọn = σ −1 0,45 = σ b 0,45.600 = 270 ( N / mm ) + τ −1 : Giới hạn mỏi xoắn, τ −1 ≈ (0,2 − 0,3)σ b Chọn = τ −1 0,25 = σ b 0,25.600 = 150 ( N / mm ) + σ m : Trị số trung bình ứng suất pháp + τ m : Trị số trung bình ứng suất tiếp + σ a : Biên độ ứng suất pháp sinh tiết diện trục + τ a : Biên độ ứng suất tiếp sinh tiết diện trục M u 70,086.103 = = 19,34 σ= σ= a m Wu 3778,56 M x 14,325.103 τ= τ= = = 1,9 a m Wx 7557,12 + W u : Momen can uốn tiết diện trục + W x : Momen cản xoắn tiết diện trục + kσ : hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn + kτ : hệ số tập trung ứng suất thực tế xoắn Tra bảng 7.6 trang 125 [8]: Chọn kσ = 1,63 kτ = 1,5 + ε σ , ε τ : Hệ số kích thước ε σ = 0,68 Tra bảng 7.6 trang 125 [8]: ετ = 0,56 σ −1 270 = = = 5,82 nσ kσ 1, 63 σ 19,34 ε σ β a 0, 68.1 SVTH: Dương Văn Tú 95 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật nτ = Thiết kế trạm dẫn động vít tải τ −1 kτ τa + ψ τ τ m ε τ β 150 = 1,5 1,9 + 0, 05.1,9 0,56 5,82.34,72 n = 5,7 > [ n ] =>= 5,822 + 34,722 34, 72 Vậy vật liệu đường kính trục vít để đảm bảo yêu cầu ∇ Kết luận: Sau tính tốn thiết kế trục vít tải tiến hành kiểm nghiệm ta thấy trục vít tải thỏa mãn điều kiện làm việc 5.5.9 Khai triển hình gị cánh xoắn vít tải Sử dụng phần mềm Plate ‘n’ Sheet Version để khai triển hình gị cánh xoắn vít tải - Đường kính vít tải: D= 300 (mm) - Bước vít: P= 240 (mm) - Bề rộng cánh vít: B= 130 (mm) - Chiều dài cánh xoắn: l= 240 (mm) Từ thông số ta nhập vào phần mềm Plate ‘n’ Sheet Version cho ta kết thể hình 5.15 SVTH: Dương Văn Tú 96 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải PHẦN VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Vít tải ứng dụng vận chuyển cát khô làm giảm nhiều sức lao động việc vận chuyển định lượng cát khô Máy vừa làm chức vận chuyển vừa thiết bị định lượng liên tục phù hợp với yêu cầu công nghệ khai thác sản xuất cát Vít tải có cấu tạo đơn giản, lắp đặt dễ dàng, phận hợp thành có khối lượng khơng lớn, kết cấu gọn nhẹ nên vận chuyển nhẹ nhàng thuận tiện Việc định lượng cấp liệu vít tải thực nhờ vào cửa nạp liệu cửa xả liệu máng vít Với kết thực tế hoạt động cho thấy phù hợp thơng số tính tốn thơng số làm việc thực tế Vậy vít tải nằm ngang thiết kế ứng dụng vận chuyển cát khô đạt kết tốt, đáp ứng nhu cầu thay sưc lao động chân tay doanh nghiệp 6.2 Đề nghị Với kết đạt ban đầu đề tài đưa vít tải vào ứng dụng dây truyền vận chuyển cát khô Đề nghị tiếp tục theo dõi để bổ sung hoàn chỉnh từ thiết kế, chế tạo đến vận hành Trong trình vận hành khai thác sử dụng hệ thống cần lưu ý số điểm quan trọng sau: - Vận hành hệ thống quy định, tránh để hệ thống bị tải - Quá trình bảo dưỡng phải tiến hành thời gian quy định thay cần - Quá trình sửa chữa hộp giảm tốc cần phải thay bánh mà khơng có vật liệu thiết kế nhà sản xuất thay vật liệu khác thỏa mãn điều kiện bền làm việc, hệ số an toàn kiểm tra lớn SVTH: Dương Văn Tú 97 Lớp: LT09CCM01 ... hoạt động, ưu nhược điểm… hệ thống dẫn động vít tải cát khơ 1.1 Giới thiệu hệ dẫn động vít tải cát khơ Vít tải máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang Ngồi vít tải dùng để vận chuyển. .. động vít tải, thiết kế vít tải Vấn đề giải chương II SVTH: Dương Văn Tú 14 Lớp: LT09CCM01 Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải CHƯƠNG II TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÍT TẢI ∇ Mục đích:... Giới thiệu hệ dẫn động vít tải cát khơ 1.2 Mục tiêu thiết kế 12 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÍT TẢI 15 2.1 Kết cấu vít tải 15 2.1 Tính tốn vít tải
Ngày đăng: 19/03/2021, 09:36
Xem thêm: