Đồ án chi tiết máy Thiết kế trạm dẫn động băng tải

Môn học Chi tiết máy là mộtmôn khoa học cơ sở nghiên cứu về phơng pháp tính toán vàthiết kế các chi tiết máy có công dụng chung từ đó giúp sinhviên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo ,

Bớc sang thế kỷ 21 Cùng với việc Việt Nam gia nhập WTO,Nền công nghiệp của nớc ta đang có sự vận động tích cực đểhoà mình vào cùng với sự phát triển của thế giới, đặc biệt là sựphát triển của nghành Cơ khí Chế Tạo Máy mấy năm gần đây

đã góp phần không nhỏ vào việc phát triển kinh tế đất nớc

Khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển, máy móc ngàycàng hiện đại, tự động hoá ngày càng cao Để có thể chế tạo

và làm chủ những máy móc nh thế đòi hỏi mỗi sinh viên chúng

ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều Là một sinh viên chuyênngành Cơ Khí Chế Tạo Máy em luôn thấy đợc tầm quan trọngcủa ngành nghề mà mình đang học

Việc thiết kế đồ án môn học hoặc hoàn thành bài tập dài

là một công việc rất quan trọng trong quá trình học tập, bởi nó

sẽ giúp cho sinh viên hiểu sâu , hiểu kỹ và đúc kết đợc nhữngkiến thức cơ bản của môn học Môn học Chi tiết máy là mộtmôn khoa học cơ sở nghiên cứu về phơng pháp tính toán vàthiết kế các chi tiết máy có công dụng chung từ đó giúp sinhviên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo , nguyên lý hoạt

động và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làmcơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy thiết kế đồ

án môn học Chi tiết máy là công việc quan trọng và rất cầnthiết

Đề tài thiết kế của em đợc Thầy Trần Thọ giao cho làthiết kế trạm dẫn động băng tải Với những kiến thức đã học

và sau một thời gian nghiên cứu, học tập và làm bài cùng với sựgiúp đỡ tận tình của thầy, sự đóng góp trao đổi xây dựngcủa các bạn em đã hoàn thành đợc đồ án này

Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệmthực tế cha nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi nhữngthiếu sót Em rất mong đợc sự chỉ bảo của Thầy để đồ áncủa em đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viªn

NguyÔn Xu©n Hoµ

Phần I: Chọn động cơ điện.

I Chọn động cơ điện 3

1 Chọn kiều loại động cơ 3

2 Tính chọn công suất động cơ 3

3 Tính chọn số vòng quay động cơ 4

4 Chọn động cơ 4

5 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ 5

II Tính các thông số trên trục 6

1 Số vòng quay trên các trục 6

2 Công suất trên các trục 6

3 Mô men xoắn trên các trục 7

Bảng thông số cơ bản 7

Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền cơ khí A Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài hộp 1 Chọn loại xích 8

2 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền xích 8 3 Xác định các thông số đĩa xích và lực tác dụng lên trục 11 B Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp Bộ truyền cấp nhanh 1 Chọn vật liệu 13

2 Xác định ứng suất cho phép 13

3 Tính thiết kế 15

4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 16

5 Kiểm nghiệm độ bền uốn 17

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 19

7 Các thông số bộ truyền 20

Bộ truyền cấp chậm 8 Chọn vật liệu 21

9 Xác định ứng suất cho phép 21

10 Tính thiết kế 23

11 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 24

12 Kiểm nghiệm độ bền uốn 25

13 Kiểm nghiệm răng về quá tải 26

14 Các thông số bộ truyền 27

Kiểm nghiệm điều kiện làm việc của cặp bánh răng 15 Kiểm tra điều kiện chạm trục của bộ truyền29 16 Kiểm tra điều kiện bôi trơn 29

17 Kiểm tra điều kiện vận tốc 30

I Chọn vật liệu 31

II Tính thiết kế trục 31

1 Tải trọng tác dụng lên trục 31

2 Tính sơ bộ trục 32

3 Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục .35

III Tính kiểm nghiệm các trục 47

1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 47

2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 52

3 Kiểm nghiệm trục về độ cứng uốn 53

4 Kiểm nghiệm trục về độ cứng xoắn 59

IV Điều kiện liền trục 60

B Tính mối ghép then 60

Phần IV Tính toán thiết lế gối đỡ trục I Chọn ổ lăn cho trục I 64

II Chọn ổ lăn cho trục II 66

III Chọn ỏ lăn cho trục III 70

Phần V Tính chọn khớp nối 74

Phần VI Thiết kế vỏ hộp và chọn dầu bôi trơn I.Tính thiết kế vỏ hộp 1 Chọn bề mặt ghép nắp và thân 76

2 Các kích thớc cơ bản của vỏ hộp 76

II Chốt địnhvị 77

III Que thăm dầu 78

IV Nút thông hơi 78

V Nút tháo dầu 78

VI Bôi trơn HGT 79

VII Bôi trơn ổ lăn 79

Tài liệu tham khảo:

1 PGS – TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển:

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1 & 2)

2 TS Trần Thọ:

Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy

- Do làm việc trong điều kiện tải ổn định không đổi

 Pđtđc = Plvđc (Plvđc: Công suất làm việc trên trục động cơ)

 Hiệu suất chung của hệ thống truyền dẫn:

Thay các số liệu tính toán đợc vào (1.3) ta đợc:

Với: uht min = uHGT min ung min

uht max = uHGT max ung max

uht min, uht max: Tỉ số truyền cực tiểu và cực đại cho phép của hệ thống truyền dẫn

uHGT min, uHGT max: Tỉ số truyền cực tiểu và cực đại cho phép của hộpgiảm tốc

ung min, ung max: Tỉ số truyền cực tiểu và cực đại cho phép của các bộtruyền ngoài HGT

Khối ợng (kg)

l-dđc

(mm)

K132M

5 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ

- Điều kiện: Công suất mở máy của động cơ (Pmmđc) phải lớn hơn hoặc bằng công suất cản ban đầu trên trục làm việc của động cơ (Pcbđ)

 Động cơ điện đợc chọn đảm bảo khả năng khởi động đợc

* Kiểm tra điều kiện quá tải của động cơ

- Điều kiện kiểm tra: Pđm đc ≥ Pđt đc với điều kiện động cơ làm việc ở chế độ tải thay đổi

- Do theo giả thiết hệ thống làm việc với tải trọng không đổi  không cần phải kiểm tra quá tải Động cơ đã chọn là thoả mãn

* Phân phối tỉ số truyền

Động cơ đợc chọn có nđc = 1445 vg/ph

 Tỉ số truyền (TST) của hệ dẫn động là

(1.8)Mặt khác: uht = ung uHGT (ung: tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc)

ung = ux = 3,36  uHGT =

 * Phân phối tỉ số truyền cho bộ truyền trong hộp : uHGT = u1.u2

Với u1, u2 lần lợt là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm

Tra bảng 3.1/Tr 43/TTTK Hệ dẫn động cơ khí – Tập 1

Ta chọn đợc u1, u2 ứng với TST của hộp uHGT = 8 là: u1 = 3,3 u2 = 2,42

Với tỉ số truyền này hệ thống thoả mãn đồng thời 3 chỉ tiêu:

- Khối lợng nhỏ nhất

- Mômen quán tính nhỏ nhất

- Thể tích các bánh răng lớn nhúng trong dầu ít nhất

Vận tốcquayn(vg/ph)

Công suất(kW)

MômenxoắnT(Nmm)Trục động cơ

Trôc 3 180,94 5,21 274983,42

3,36Trôc 4 (trôc

Phần II

Tính toán thiết kế các bộ truyền cơ khí

a Thiết kế các bộ truyền ngoài hộp

a Chọn số răng đĩa xích: đĩa nhỏ (z1), đĩa lớn (z2)

Sao cho zmin < z1 < z2 < zmax (2.1)Với xích con lăn zmim = 13  15

zmax = 120Với tỉ số truyền ux = 3,36  z1 = 29 – 2.u = 29 – 2.3,36 = 22,28  lấy z1 = 23 răng

P: Công suất truyền[P]: Công suất cho phép

kc = 1,25 – Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

(làm việc 2/3 thời gian trong 1 ngày = 2 ca)

- Để hạn chế ảnh hởng có hại của va đập với bộ truyền bớc xích ptìm đợc phải nhỏ hơn pmax

Tra bảng 5.8/Tr 83  p = 25,4 (mm) < pmax = 50,8 (mm)

Vậy bớc xích tiêu chuẩn đợc chọn p = 25,4 mm

d Tính khoảng cách trục của bộ truyền xích ax

a = (0,002  0,004).a = 0,004.887,55 = 3,55 mm

(2.4)

 a = 887,55 – 3,55 = 884 (mm)

Vậy khoảng cách trục thực tế a = 884 mm

e Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong 1s

3 Xác định thông số đĩa xích và lực tác dụng lên trục

a Đ ờng kính vòng chia đĩa xích

dl = 15,88 (theo bảng 5.2) - đờng kính conlăn

 df1 = d1 – 2.r = 186,54 – 2.8,0297 = 170,48 (mm)

 df2 = d2 – 2.r = 622,72 – 2.8,0297 = 606,66 (mm)

d Chọn loại vật liệu đĩa xích, kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

- Chọn vật liệu chế tạo đĩa xích là: Gang xám (nhiệt luyện: tôi,

[H]: ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa)

A: diện tích hình chiếu của bản lề; A = 180 (mm2) (theo

5.12/tr 87)

Thay vào (2.10)



 độ bền tiếp xúc thoả mãn, bộ truyền xích có thể làm việc

e Xác định lực tác dụng lên trục (bỏ qua ảnh h ởng của Fv và F0)

(2.11)Với kx - hệ số xét tới trọng lợng của xích; kx = 1,15 bộ truyền nằm ngang



b Thiết kế các bộ truyền trong hộp

bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh

1 Chọn vật liệu

- Do hộp giảm tốc làm việc với công suất trung bình  chọn vật

liệu cho cả 2 bánh răng chủ động và bị động là: thép 45_tôi

cải thiện Với các thông số:

Với: KHL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền

(2.14)Trong đó:

 NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sỏ khi thử về tiếp xúc

oo

 NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh  NHE = 60.c.n.t

(2.15)

- c = 1: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

Do NHE1 > NHO1  lÊy NHE1 = NHO1 theo (2.14)  KHL1 = 1

NHE2 > NHO2  lÊy NHE1 = NHO1  theo (2.14)  KHL2= 1

Thay vào (2.17) 

c ứng suất cho phép khi quá tải

- ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

 T1: Mô men xoắn trên bánh chủ động T1 = 36217,3 Nmm

 Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng

Thay các giá trị vào (2.21)  khoảng cách trục sơ bộ

Theo tiêu chuẩn SEV299-75 về kích thớc tiêu chuẩn vỏ hộp giảm tốc

 chọn aw = 100 mm

 chiều rộng vành răng đợc tính theo: ba = bw/aw  bw = aw.ba = 100.0,4 = 40mm

4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Độ bền tiếp xúc đợc kiểm nghiệm theo công thức

(2.26)

 ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

ba = 0,4  bd = 0,9  KH = 1,13

o KH: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Tra bảng6.14/Tr 107  KH = 1,13 (ccx 9)

o KHv: hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Tra bảng P 2.3 / Tr 250  KHv = 1,01

 KH = 1,13.1,13.1,01 = 1,29Thay các hệ số tính toán đợc vào công thức (2.26)  ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng

 KF: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các

đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Tra bảng 6.14?Tr107  KF = 1,37 (ccx = 9)

 KF: hệ số kể đến sự phân bố không đều về tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn Tra bảng 6.7/Tr98 với

ba = 0,4; sơ đồ 3  KF = 1,15

 KFv: hệ số kể đến tải trọng động cuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

Với

(Tra bảng 6.15 & 6.16 /Tr 107 đợc: g0 = 73; F = 0,006)

 Thay vào (2.32)  KF = 1,15.1,37.1,104 = 1,74

Thay các hệ số tính đợc vào (2.30) và (2.31) ta đợc:

 Kết luận: Bộ truyền đảm bảo độ bền

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải

a Quá tải tiếp xúc

b Quá tải uốn

 Kết luận: Bộ truyền đảm bảo độ bền

- Góc nghiêng:  = 14,650

- Góc prôfin gốc : = (theo TCVN 1065-71)

bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm

Tiến hành tơng tự nh bộ truyền cấp nhanh

8 Chọn vật liệu

- Do hộp giảm tốc làm việc với công suất trung bình  chọn vật

liệu cho cả 2 bánh răng chủ động và bị động là: thép 45_tôi

cải thiện Với các thông số:

 NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sỏ khi thử về tiếp xúc

oo

 NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh  NHE = 60.c.n.t

Do NHE1 > NHO1  lấy NHE1 = NHO1 theo (2.14)  KHL1 = 1

NHE1 > NHO  lấy NHE1 = NHO1  theo (2.14)  KHL2= 1

c øng suÊt cho phÐp khi qu¸ t¶i

- øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp khi qu¸ t¶i

 T1: Mô men xoắn trên bánh chủ động T1 = 116463,41Nmm

 Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng

Thay các giá trị vào (2.21)  khoảng cách trục sơ bộ

Theo tiêu chuẩn SEV299-75 về kích thớc tiêu chuẩn vỏ hộp giảm tốc

 chọn aw = 125 mm

 chiều rộng vành răng đợc tính theo: ba = bw/aw  bw = aw.ba = 125.0,4 = 50mm

 tính lại tỉ số truyền: u = 85/35 = 2,43

(2.40)

- Xác định lại góc 

Từ (2.41)

  = 16,260

Số răng của 2 bánh đều lớn hơn 30 răng  không dùng dịch chỉnh

11 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Độ bền tiếp xúc đợc kiểm nghiệm theo công thức

(2.42)Trong đó:

 ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

 Y = 1 - /140 = 1 – 16,26/140 = 0,884: hệ số kể đến độ

nghiêng của răng

 YF1, YF2; hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2 Tra bảng 6.18

YF1 = 3,69 YF2 = 3,604

 KF: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các

đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Tra bảng

6.14/Tr107  KF = 1,37 (ccx = 9)

 KF: hệ số kể đến sự phân bố không đều về tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn Tra bảng 6.7/Tr98 với

 Kết luận: Bộ truyền đảm bảo độ bền

13 Kiểm nghiệm răng về quá tải

c Quá tải tiếp xúc

d Quá tải uốn

 Kết luận: Bộ truyền đảm bảo độ bền

df4 172,08 mm

KiÓm nghiÖm ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng

trong hép gi¶m tèc Bé truyÒn trô – trô

15 KÓm tra ®iÒu kiÖn ch¹m trôc cña bé truyÒn

16 KiÓm tra ®iÒu kiÖn b«i tr¬n

 §iÒu kiÖn b«i tr¬n cña hép gi¶m tèc phô thuéc vµo vËn tèc vßng cña cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp

 Khi v < 12 m/s B«i tr¬n ng©m dÇu chung mét buång dÇu ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: x = x - x > (5 ÷ 10)mm

H×nh 2.2: KiÓm tra ®iÒu kiÖn ch¹m

trôc

17 Kiểm tra điều kiện vận tốc:

Sau các bớc tính toán thiết kế nh trên, tỉ số truyền thực tế đã thay đổi so với dự kiến Vì vậy tỉ số truyền và số vòng quay của bánh công tác cần đợc kiểm tra lại:

Uht mới = uHGT mới.ung mới = u1 mới.u2 mới.ung mới

Theo các tỉ số truyền đã tính lại trong khi thiết kế các bộ

truyền trong &ngoài hộp

Sai sè:

PHần III thiết kế các chi tiết đỡ nối

A tính thiết kế trục :

Trục chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta dùng thép 45 thờng hóa,

có ch =340 (MPa), ứng suất xoắn cho phép [S] = 1220 (MPa)II/ Tính thiết kế trục :

1/ Tải trọng tác dụng lên trục

III II

là hợp lý bởi vì tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ trục II là nhỏ nhất

• Lực tác dụng từ bộ truyền cấp nhanh:

Các lực tác dụng trên các bộ truyền bánhrăng

Trong đó:T là mômen của các bộ truyền tác dụng lên trục

[] là ứng suất xoắn cho phép của vật liệu là trục : Với thép

45 ta chọn

Vậy ta có các đờng kính trục sơ bộ nh sau :

Lấy tròn các sơ bộ trục ta có :

d1 = 25 (mm) ; d2 = 35 (mm) ; d3 = 45(mm) ; d4 = 65 (mm)

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

Dựa theo đờng kính trục sơ bộ ta sử dụng bảng 10.2 để chọnchiều rộng ổ lăn :

Chiều dài mayơ đĩa xích và mayơ bánh răng trụ :

lm13 = (1,21,5).d1 = (1,21,5).25 = 30 37,5 => chọn lấy lm13 = 35(mm),

lm22 = (1,21,5).d2 = (1,21,5).35 = 42 52,5 => chọn lấy lm22 = 45(mm)

lm23 = (1,21,5).d2 = (1,21,5).35 = 42 52,5 => chọn lấy lm23 = 50(mm)

lm32 = (1,21,5).d3 = (1,21,5).45 = 54 67,5 => chọn lấy lm32 = 60(mm)

lm33 = (1,21,5).d3 = (1,21,5).45 = 54 67,5 => chọn lấy lm33 = 65(mm)

lm42 =(1,21,5).d4 =(1,21,5).65 = 72 90 => chọn lấy lm42 = 80(mm)

 Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi :

lm12 = (1,4 2,5).d1 = (1,4 2,5).25 = 35  62,5 => chọn lấy

lm12 = 35 (mm)

- Các kích thớc liên quan tra theo bảng 10.3 ta có:

 Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trongcủa hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay : k1 = 10mm

 Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp giảmtốc: k2 = 10 mm

 Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 =

15 mm

 Chiều cao nắp ổ và đầu bulông : hn = 15 mm

 Khoảng Côngxôn trên trục tính từ chi tiết ngoài hộp đến gối

đỡ:

lcki = 0,5( lmki + b0 ) + k3 + hn

Với k3 = 10 ; hn = 15

lc12 = 0,5( lm12 + b01 ) + k3 + hn= 0,5( 55 + 17 ) + 15 + 15 = 66 (mm)

lc33 = 0,5( lm33 + b01 ) + k3 + hn = 0,5( 65 + 25 ) + 10 + 15 = 70 (mm)

lc42 = 0,5( lm42 + b01 ) + k3 + hn = 0,5( 80 + 33 ) + 10 + 15 = 81.5 (m) Khoảng cách từ gối đỡ O đến các chi tiết quay :

23 21

23

2 1

1 m22

k l

k k b

l

l l

Theo ph ơng z : momen xoắn phía trái điểm C do trục động cơ sinh

ra bằng mômen do lực Ft sinh ra ở diểm tiếp xúc trên bánh răng

T = T1 =

Xác định đ ờng kính trục :

d Trong đó [] là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, tra bảng 10.5 với thép 45 có

b = 600 (MPa)  [] = 63 (MPa)

Mtd là mômen tơng đơng tại tiết diện đang tính Mtd =

+Tại tiết diện bên phải điểm A :