Đồ án thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot

ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải TRƯỜNG ðH KỸ THUẬT CƠNG GHIỆP KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ðộc lập - Tự – Hạnh Phúc -oo0oo ðỀ TÀI ðỀ ÁN KỸ THUẬT Sinh viên thiết kế : Giáo viên hướng dẫn : Ngày giao ñề tài: Ngày hồn thành đề tài: NỘI DUNG ðỀ TÀI Thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot Số liệu ñề tài: Năng suất: Q=6m3/h Hệ số làm việc/năm: Kn=0,79 Góc nghiêng vận chuyển: α=100 Hệ số cản ban ñầu: Kbd=1,6 Chiều dài vận chuyển: L=21(m) Thời gian phục vụ: (năm) Hệ số làm việc/ngày: Kng=0,70 Tải trọng khơng đổi, quay chiều Nội dung cụ thể: - Thiết kế vít tải - Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn - Thiết kế truyền ngồi hộp khớp nối - Thiết kế trục vít tải - Thiết kế Bu lông bệ lắp ñộng YÊU CẦU THIẾT KẾ – 01 thuyết minh trình bày khổ giấy A4 – 02 vẽ A0, 02 vẽ chế tạo A1 – 01 file powpoint trình diến bảo vệ Cán hướng dẫn Trưởng môn Ngày….tháng….năm 2011 T/L Hiệu trưởng (Chủ nhiệm khoa) SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải MỤC LỤC MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ðẦU CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT 1.1 Giới thiệu trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot 1.2 Mục tiêu thiết kế CHƯƠNG II 10 TÍNH TỐN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN MÁY CƠNG TÁC 10 2.1 Tính tốn thiết kế vít tải 2.1.1 cánh xoắn 2.1.2 Kết cấu Máng: 2.1.3 Xác định đường kính vít tải 2.1.4 Xác định số vịng quay vít tải 2.1.5 Xác bước góc nâng vít xoắn vít tải 10 10 13 13 14 14 2.1.6 Xác định cơng suất vít tải 2.1.7 Xác định mơ men xoắn vít tải 14 14 2.1.8 Xác định lực dọc trục vít tải 2.1.9 Cơng suất vít tải CHƯƠNG III 15 15 17 TÍNH TỐN ðỘNG HỌC HỆ DẪN ðỘNG 17 3.1.Chọn loại hộp giảm tốc 3.2 Tính chọn ñộng ñiện 17 20 3.2.1 Chọn kiểu loại ñộng 3.2.2 Chọn cơng suất động 3.2.3 Chọn số vịng quay đồng động 3.2.4 Chọn động thực tế 3.3 Kiểm tra ñiều kiện tải, ñiều kiện mở máy cho ñộng 3.3.1 Kiểm tra ñiều kiện mở máy cho ñộng 3.3.2 Kiểm nghiệm ñiều kiện tải cho ñộng 20 20 21 22 22 22 22 SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 3.4 Phân phối tỉ số truyền 3.5 Tỷ số truyền hộp giảm tốc 3.6 Tỷ số truyền truyền hộp 23 23 24 3.7 Tính tốn thơng số trục 3.7.1 Tốc ñộ quay trục 24 24 3.7.2 Tính cơng suất trục 3.7.3 Tính mơmen xoắn : 3.7.4 Lập bảng kết 3.7.5 Kiểm nghiệm hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo momen xoắn trục ñầu CHƯƠNG IV 25 25 26 26 27 TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG/MÁY 27 4.1 Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 4.3 Thiết kế truyền ñai thang: 27 31 4.3.1 Chọn loại ñai thang : 4.3.2 Xác ñịnh thông số: 4.4 Xác định số đai 4.5 Tính chọn khớp nối 4.6 Tính kiểm tra bền cho chi tiết hộp 4.6.1 Bộ truyền bánh cấp nhanh 4.6.2 Bộ truyền bánh cấp chậm 4.7 Tính tốn kiểm nghiệm trục hộp giảm tốc 31 31 33 34 37 37 43 49 4.7.1 Trục III 4.7.2 Trục II 4.7.3 Trục I 4.8 Tính tốn thiết kế phần tử thiết bị vận chuyển / máy cơng tác 4.8.1 Tính tốn thiết kế bu lông bệ máy 49 57 65 72 72 4.8.2 Tính tốn trục vít 4.8.3 Tính tốn chọn đường kính vít theo điều kiện bền 74 80 4.8.4 Kiểm tra trục vít có xét đến ảnh hưởng Nz: 4.8.5 Kiểm tra trục vít theo hệ số an toàn cho phép: 81 82 SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Vũ Ngọc Pi - Tính tốn vít tải Trường đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên (6/2001) [2] PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Tính tốn hệ dẫn động khí - (Tập I) [3] TS Vũ Ngọc Pi - Hộp giảm tốc tiêu chuẩn Trường ñại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên [4] PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển - Tính tốn hệ dẫn ñộng khí - (Tập II) [5] TS Vũ Ngọc Pi; TS Nguyễn Văn Dự - Hướng dẫn thiết kế ñồ án chi tiết máy ðại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên [6].TS Vũ Ngọc Pi - Trần Thọ - Nguyễn Thị Quốc Dung - Nguyễn Thị Hồng Cẩm - Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy Trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun, 2001 [7] NGUYỄN MINH HIỂN – Thiết kế - chế tạo khảo nghiệm máy trộn dải băng nằm ngang MTDB – 1000 Luận văn tốt nghiệp ðại học - Trường ðH Nông Lâm TP.HCM –2001 [8] PGS.TS VÕ QUANG PHIÊN – TH.S CAO TRỌNG KHUÔNG – TH.S ðẶNG TRẦN VIỆT – T.S ðINH VĂN CHIẾN – At lát máy nâng chuyển Trường ðH Mỏ ðịa Chất Hà Nội –2002 Còn vẽ khơng up lên Bạn cần pm 0974059455 SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải LỜI NĨI ðẦU Hiện khoa học kĩ thuật ñang phát triển với tốc độ vũ bão, mang lại lợi ích to lớn cho người tất lĩnh vực: tinh thần vật chất ðể nâng cao ñời sống vật chất nhân dân, để hồ nhập vào phát triển chung nước khu vực nước giới, ðảng Nhà Nước ta ñã ñề mục tiêu năm tới là:”Cơng nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước” Muốn thực “cơng nghiệp hóa - đại hóa” nghành cần quan tâm phát triển mạnh mẽ là: khí chế tạo, khí chế tạo đóng vai trị quan trọng việc sản xuất thiết bị, công cụ cho ngành kinh tế quốc dân Như vậy, ñây thực tế khách quan, ñể tránh tụt hậu kiến thức yêu cầu người kỹ sư cán kỹ thuật cần phải nắm vững kiến thức bản,trau dồi kiến thức, học hỏi kinh nghiệm, vận dụng sáng tạo kiến thức học thiết lập quy trình cơng nghệ hợp lý, tối ưu ñưa vào sản xuất nhằm tăng xuất, hạ giá thành sản phẩm, ñạt chất lượng cao Hồn thành khóa học, em nhận đề tài ñề án kỹ thuật: "Thiết kế trạm dẫn ñộng vít tải vận chuyển muối iot" ðề án gồm phần: CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT CHƯƠNG II TÍNH TỐN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN MÁY CƠNG TÁC CHƯƠNG III TÍNH TỐN ðỘNG HỌC HỆ DẪN ðỘNG CHƯƠNG IV TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG/MÁY Sau thời gian làm ñề tài ñề án , hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo : Thạc sĩ: Nguyễn ðình Ngọc Cùng với quan tâm giúp đỡ thầy (cơ) hội đồng khoa khí chế tạo máy tạo điều kiện cung cấp tài liệu, kiến thức quý báu, với nỗ lực thân, ñến ñề án kỹ thuật em ñã hoàn thành Tuy nhiên q trình làm đề án, tổng hợp ý kiến chưa ñầy ñủ, kinh SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải nghiệm thực tế cịn thiếu nên đề án kỹ thuật em khơng tránh khỏi sai sót Vậy kính mong nhận đóng góp từ phái thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Trần Văn Trường SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT 1.1 Giới thiệu trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot Vít tải loại máy vận chuyển liên tục khơng có phận kéo Cấu tạo vít tải thể hình 15-1 ðộng truyền chuyển ñộng qua hộp giảm tốc ñến khớp nối trục vít xoắn Bộ phận cơng tác vít tải cánh vít xoắn chuyển động quay Trong vỏ hộp kín có tiết diện trịn phía đáy Trục vít xoắn ñược ñỡ chặn hai ñầu nhờ A 11 10 A a) A-A b) Hình 1-1 a) Vít tải đặt ngang: 1- Động cơ, - Hộp giảm tốc, - Khíp nèi, Trơc vÝt xo¾n, 5- Gèi treo trung gian, - Gối đỡ hai đầu, - Cơ cấu dỡ tải, Cánh vít, - Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp b) Vít tải đặt đứng cỏc gi i vi trc dài q m có thêm gối đỡ treo trung gian Khi vít SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải chuyển ñộng, cánh xoắn ñẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc lịng vỏ máng Vật liệu vận chuyển khơng bám vào cánh nhờ trọng lượng thân vật liệu ma sát vật liệu vỏ máng, vật liệu chuyển động máng theo ngun lý vít đai ốc; vai trị đai ốc vật liệu vận chuyển Vít tải có nhiều cánh xoắn Cánh xoắn nhiều vật liệu chuyển ñộng êm Vật liệu ñược cấp vào ñầu máng từ cấu 10 lấy tải khỏi máng cấu ðể bảo ñảm an tồn, vít tải có thêm nắp 11 Vận chuyển vật liệu vít tải có nhiều ưu điểm: Vật liệu chuyển động hộp kín, nhận dỡ tải vị trí nên khơng bị tổn thất, rơi vãi, an toàn Loại sử dụng tốt cho vật liệu nóng độc hại Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, vừa vận chuyển vừa trộn Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ Tuy có nhược điểm hạn chế định: Do có khe hở lịng máng cánh vít nên dễ nghiền nát phần vật liệu Vì có ma sát lớn chủ yếu ma sát trượt nên chóng mịn cánh xoắn lịng máng Cũng ngun nhân mà tổn thất lượng lớn, không dùng cho vật liệu dính nhiều Do có ưu điểm ñịnh thích hợp với số loại vật liệu cơng nghệ vận chuyển nên vít tải sử dụng ngành xây dựng ngành công nghiệp hố chất, thực phẩm Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng ñể vận chuyển vật liệu hạt rời mịn xi măng, sỏi, cát, ñá dăm loại hỗn hợp ẩm nước bê tông, vữa Dùng làm cấu cấp liệu cưỡng , trạm trộn bê tơng, máy san hỗn hợp làm đường nhựa Năng suất vận chuyển đạt 20 ÷ 30 m3/h, loại vít có kích thước lớn đạt 100m3/h Kích thước đường kính ngồi vít tải thường tiêu chuẩn hố quy ñịnh theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm Thường ñặt ñứng, nghiêng ngang SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn ñộng vít tải 1.2 Mục tiêu thiết kế Vít tải sử dụng ñể vận chuyển vật liệu rời từ lâu nhờ ưu điểm có cấu tạo ñơn giản, bền, có khả vận chuyển vật liệu theo phương nằm ngang, nghiêng, Thẳng ñứng với khoảng cách lớn, làm việc êm, suất cao tiêu hao lượng khơng lớn Trong q trình sử dụng vít tải cơng nghiệp (vận chuyển xi măng, khai thác than, ñá, nhà máy nhiệt ñiện, bến cảng…) Do vít tải cần đạt tiêu sau: + bảo vệ môi trường khỏi ảnh hưởng vật liệu + Yêu cầu máy thiết kế phải ñạt ñược suất phù hợp với thực tế sản xuất, kết cấu ñơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp vận hành Ngoài máy phải ñảm bảo yêu cầu sau: • ðảm bảo ñược chất lượng sản phẩm • Dễ vận hành bảo dưỡng, sửa chữa • Sử dụng thuận tiện an tồn lao động • Khơng gây bụi ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh Thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot với mục tiêu: Năng suất: Q=6m3/h Hệ số làm việc/năm: Kn=0,79 Hệ số cản ban ñầu: Kbd=1,6 Chiều dài vận chuyển: L=21(m) Thời gian phục vụ: (năm) Hệ số làm việc/ngày: Kng=0,70 Tải trọng khơng đổi, quay chiều Góc nghiêng vận chuyển: α=10 SVTK: GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải CHƯƠNG II TÍNH TỐN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN MÁY CƠNG TÁC 2.1 Tính tốn thiết kế vít tải 2.1.1 cánh xoắn Hình dạng kết cấu cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng ñể vận chuyển loại vật liệu khác Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyển người ta sử dụng loại vít xoắn: Khi vận chuyển loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ trung bình rời khơ như: xi măng, tro, bột, cát khơ dùng vít có cánh xoắn liền trục (hình 15-2a) Loại cho suất vận chuyển cao Hệ số điền đầy ε = 0,125 ÷ 0,45 tốc độ quay vít từ n = 50 ÷ 120 vg/ph Vít liên tục khơng liền trục (hình 15-2b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn như: sỏi thơ, đá vụn .Hệ số ñiền ñầy loại ñạt ε = 0,25 ÷ 0,40, tốc độ quay vít từ n = 40 ÷ 100 vg/ph Vít tải dạng liền trục (hình 15-2c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn, tẩm vừa vận chuyển như: ñất sét ẩm, bê tơng, xi măng Hệ số điền đầy loại đạt ε = 0,15÷0,3 tốc độ quay vít n = 30 ÷ 60 vg/ph Vít tải dạng khơng liên tục (hình 15-2d) dùng để vận chuyển loại hạt thơ, có độ ẩm như: sỏi thơ, ñá dăm, ñất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số ñiền ñầy loại ñạt ε = 0,15 ÷ 0,4 tốc độ quay vít từ n = 30 ÷ 60 vg/ph SVTK: 10 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải σ-1,τ-1:Giới hạn mỏi uốn mỏi xoắn ứng với chu kỳ ñối xứng σ-1 = 0,436.σb = 0,436.600 = 261,6 (MPa) τ-1 = 0,58.σ-1 = 0,58.261,6 = 151,73 (MPa) σaj ,τaj ,σmj , τmj :Biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j Khi trục quay ứng suất uốn thay ñổi theo chu kỳ ñối xứng ño σaj = σmaxj = Mj /Wj σmj = τmj = τaj = τmaxj/2 = T/(2.W0j) Wj:Mô men chống uốn tiêt diện j W0j:: Mô men cản xoắn tiết diện j Tại chỗ lắp bánh 1, trục có đường kính d = 30 mm Tra bảng 9.1a[1] ta có: b = 10; h = 8; t1 = WB = 3,14.d bt1 (d − t1 ) 3,14.303 10.5.(30 − 5) − = − = 2188,54 mm3) 32 2.d 32 2.30 3,14.d bt1 (d − t1 ) 3,14.303 10.5.(30 − 5) − = − = 4777,9 (mm3) 16 2.d 16 2.30 Theo 10.22 10.23 ta có W0B = σa = 94652,38 MB = 44, 47(MPa) ⇒ σa2 = 2128,54 WB τa = T2 2.W0 B ⇒ τa2 = T2 95396,07 = = 9,98(MPa) 2.W02 2.4777,9 Tra bảng 10.7 ta có : ψ σ =0,1 ; ψ τ =0,05 Tra bảng 10.8 ;10.9 [1] với: σ b =600MPa ta ñược mài 0,32 ÷ 0,16 Ta có: Kx =1; Ky =1,1 với phương pháp tăng bền bề mặt phun bi Kx : hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt KY : hệ số tăng bền bề mặt trục Tra bảng 10.10, ta ñược trị số hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục ñến giới hạn mỏi εσ = 0,86; ετ = 0,79 SVTK: 70 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải ðối với trục rãnh then dùng dao phay ngón để cắt Tra bảng 10.12 trục có rãnh then,hệ số tập trung ứng suất ứng với vật liệu có σb = 600Mpa Ta có: Kσ =1,76; Kτ = 1,54 Kσ, ,Kτ: Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn K σ 1,76 = = 2,05 εσ 0,86 K τ 1,54 = = 1,95 σ τ 0,79 Vậy: Kσ + Kx −1 2,05 + − εσ K σ2 = = = 1,86 Ky 1,1 Kτ + Kx −1 1,95 + − ετ K τ2 = = = 1,77 Ky 1,1 Theo công thức (10.20) (10.21) ⇒ Sσ = 261,6 151,73 = 3,16 ; Sτ = = 8,35 1,86.44,47 + 1,77.9,98 + 0,05.9,98 Thay số vào 10.19 ta ñược: S2 = 3,16.8,35 3,16 + 8,352 = 2,96 > [S] =1,5÷2,5 Trục thoả mãn điều kiện bền mỏi Chiều rộng vành bánh : df − d 61,667 − 30 − t2 = − 3,3 = 12,5 (mm) 2 Ta thấy x > 2,5m n = (mm) Do trục I ta khơng phải chế tạo bánh x= liền trục + Kiểm nghiệm trục ñộ bền tĩnh : ðể đề phịng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải ñột ngột (chẳng hạn mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục ñộ bền tĩnh SVTK: 71 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Cơng thức kiểm nghiệm có dạng: σ td = σ2 + 3τ2 ≤ [ σ] Trong đó: σ= M max 96601,95 = = 61,83( N ) 3 mm 0,1.25 0,1d T 95396,07 τ = max3 = = 30,5( N ) mm 0,2d 0, 2.25 [σ] = 0,8σch = 0,8.450 = 360(MPa) Với Mmax Tmax nguy hiểm lúc tải mômen uốn lớn mômen xoắn lớn tiết diện σch giới hạn chảy vật liệu trục Tra bảng 6.1[I], σch = 450 (Mpa) ⇒ σ td = 61,832 + 3.30,52 = 81,33 < [ σ] = 360(Mpa) => Trục thoả mãn điều kiện bền tĩnh 4.8 Tính tốn thiết kế phần tử thiết bị vận chuyển / máy công tác 4.8.1 Tính tốn thiết kế bu lơng bệ máy - làm việc bu lông chịu lựcFr Fr = 447,029(N) Chọn vật liệu làm bu lông thép C45 có δ k = 37000( N a=125 cm ) = 370( N mm ) L=81 F2 Fz Fz FM2 F1 r1 FM1 F'r r2 b=70 Fr F0 r4 F4 F3 r3 b=70 M Fz Fz FM3 FM4 Trong trình việc truyền ñai tác dụng lên trục ñộng lực Fr lưc F0 SVTK: 72 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Lực tác dụng lên bu lơng hình vẽ Di chuyển lực Fr trọng tâm mối ghép ñược mô men M lực F’r = Fr + F0 = 447,029 + 112,37 = 559,4 (N) Mô men tác dụng lên trục M có giá trị     M =  L + a  F =  81 + 125  559,4 = 80273,9(Nmm)     Dưới tác dụng lực F’r bu lơng chịu lực FZ có giá trị 80273,9 F = F= = 20068,48(N) Z 4 Dưới tác dụng mô men M bu lông chịu lực tương ứng FM1 ,FM ,FM3 , FM4 có chiều hình vẽ có giá trị M.r i F = Mi ∑ r i Xác định bán kính ri : 1 r = r = r = r = a + (2b)2 = 1252 + (2.70) = 93,84(mm) 2 2 2 2 ∑ r =r 1+ r + r + r = 4.93,84 = 35223,78(mm ) i ∑ r =187,68(mm) i F =F =F =F = M1 M2 M3 M4 80273,9.93,84 = 213,86(N) 35223,78 Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ → FMax F2=F3 → → F = F2 + F2 + 2.Fz F cos( F z F M3 ) Z M3 M3 → → a 125 cos( F z F M3 ) = cos θ = = = 0,66 2.r 2.93,84 F2 = 20068,482 + 213,862 + 2.20068,48.213,86.0,66 = 408454861,2(N ) F = 20210,27(N) Từ ñiều kiện bền kéo: SVTK: 73 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải 1,3.4.V   1,3.4.V → σ  = ≤ σ → d3 ≥  k  k π.d π σ   k k.F i.f Với i bề mặt tiếp xúc i= 1; Với V = Hệ số ma sát f=0,2 Hệ số an toàn k=2 d3 ≥ 1,3.4.k.Fmax 1,3.4.1,5.20210,37 = = 26,05(mm) 3,14.0,2.370 π.f σ   k Chọn d = 30(mm) 4.8.2 Tính tốn trục vít 4.8.2.1 Cơng suất cần thiết vít xoắn Cơng suất vít tải : P = 1,123 (KW) 4.8.2.2 Momen xoắn trục vít: Momen xoắn trục vít: Tv = 103864,29 (Nmm ) = 103,86( Nm) 4.8.2.3 Lực dọc trục vít Lực dọc trục vít : Fav = 1509,646( N) 4.8.2.4 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 (N) k.D.L Trong đó: Pn = (4.8.1) L: Chiều dài băng vít, L =21(m) l: Khoảng cách gối ñỡ, l = (m) Tv : Momen xoăn trục vít , Tv = 103864,29 (Nmm ) = 103,86( Nm) k : Hệ số tính đến bán kính chịu lực, k = (0,7 – 0,8) chọn k = 0,7 D: ðường kính vít, D = 0,2 (m) => Pn = 2.Tv l 2.103,86.3 = = 211,96(N) k.D.L 0,7.0,2.21 * Tải trọng dọc phân bố trục vít là: SVTK: 74 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Fav 1509,646 = = 71,89(N / m) L 21 * Tải trọng ngang phân bố trục vít là: pd = Pn 211,96 = = 70,65(N / m) l * Momen xoắn phân bố trục vít là: pn = Tv 103,86 = = 4,95(N) L 21 4.8.2.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít: Trục vít xem la dầm liên tục có ổ treo trung gian xem gối ñỡ Dầm liên tục ñược chia làm ñoạn, đoạn dài m Vậy trục vít đưa thành dầm siêu tĩnh bậc 1, tách riêng tải trọng tác dụng lên trục vít xác ñịnh momen lớn tác dụng lên trục vít đoạn đường kính trục vít Trục vít dung để vận chuyển muối i ốt nên chủ yếu chịu ảnh hưởng momen xoắn tải trọng ngang phân bố trục vít, cịn tải trọng dọc phân bố ñều trục vít gây uốn trục nên tính sưc bền cần xét ñến tải trọng dọc phân bố trục vít Sau tính tốn kích thước trục vít kiểm tra trục vít theo biên dạng, ñộ võng trục (ñộ võng bé 40%so với khe hở vít máng) theo điều kiện bền Mo = a Sơ ñồ tải trọng phân bố lên trục vít Tv gây ra: TV=103,86(Nm) Mo=4,95(N) 3(m) 21(m) MX=4,95(N) Biểu ñồ momen xoắn SVTK: 75 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải b Sơ ñồ tải trọng dọc phân bố trục vít Pd gây Mt=71,89(Nm) 3(m) 21(m) Nz=1509,646(N) Lực dọc c Sơ ñồ tải trọng ngang phân bố len trục vít Pn gây ra: Pn=211,96(N) 3(m) 21(m) Trục vít dầm liên tục đặt nhiều gối tựa, khoảng cách gối tự gọi nhịp Hệ ñược xem hệ siêu tĩnh xác ñịnh theo công thức: n=G–2 Với: (4.8.2) n: Bậc siêu tĩnh G = : Tổng số gối tựa dầm => n = – = ðánh số thứ tự gối tự từ trái qua phải: 0,1,2,3….n Các nhip dầm là: L1 = L2 = …….= Ln = (m) Hệ số ñộ cứng dầm giống Hệ gồm dầm với khớp lề ñặt gối tựa trung gian, chia dầm liên tục thành dầm ñơn Phản lực liên kết mô men Mi Hệ dầm hình vẽ: SVTK: 76 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải Pn=211,96(N) M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 3(m) 21(m) Vì trục vit coi dâm siêu tĩnh nên ta có:  L  Li L Li Ωa Ω i bi M i −1 +  i + i +1  M i + M i+1 + i i + =0 6E i J i 3E J E J 6E J L E J L E J  i i i +1 i +1  i +1 i +1 i i i i +1 i +1 i +1 Với: Ω i : Diện tích biểu ñồ momen tai trọng ban dầu gây hệ 2 l2 Ωi = h.l = q .l 3 ai: khoảng cách từ gối tựa thứ i đén trọng tâm diện tích biểu ñồ momen Li, Li+1: ñộ dài nhịp thứ I, thứ i+1,… EiJi; Ei+1Ji+1: ðộ cứng dầm thứ i, i+1, Áp dụng nguyên tắc quan hệ mơ men phương trình ta có: Gối 1: 3  p n 32  M0 +  + M + .3 =0  M1 + 6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ     M + 4M1 + M + p n  = 2EJ   SVTK: 77 (4.8.3) GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải i+1 M0 M1 M2 pn.l2/8=79,48 bi ai+1 3(m) bi+1 3(m) Gối 2: 3  p n 32  M1 +  + M + .3 =0  M2 + 6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ     M1 + 4M + M + p n  = 2EJ   ( 2) Gối 3: 3  p n 32  M2 +  + M + .3 =0  M3 + 6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ     M + 4M + M + p n  = 2EJ   ( 3) Gối 4: 3  p n 32  M3 +  + M + M + .3 =0  6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ     M + 4M + M + p n  = 2EJ   ( 4) Gối 5: 3  p n 32  M4 +  + M + .3 =0  M5 + 6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ  SVTK: 78 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải    M + 4M + M + p n  = 2EJ   ( 5) Gối 6: 3  p n 32  M5 +  + M + M + .3 =0  6EJ 6EJ 8EJ  3EJ 3EJ     M + 4M + M + p n  = 2EJ   (6) Vì M = 0,M = ðộ cứng trục Chia hệ phương trình cho ta có: 2.E.J 4M1 + M + 70,65 = (1') M1 + 4M + M + 70,65 = ( 2') M + 4M + M + 70,65 = ( 3') M + 4M + M + 70,65 = ( 4') M + 4M + M + 70,65 = ( 5') M + 4M + 70,65 = ( 6') Từ phương trình (1’)……(6’) ta có kết quả: M0 = M7 = M1 = M = −67,17 ( Nm ) M = M = −49,26 ( Nm ) M = M = −53,73 ( Nm ) Biểu đồ mơmen hệ SVTK: 79 GVHD: ðề án kỹ thuật M0 pn.l2/8=79,48 M1 Thiết kế trạm dẫn động vít tải M2 3(m) M3 M4 pn.l2/8=79,48 M5 pn.l2/8=79,48 M6 M7 pn.l2/8=79,48 21(m) -67,17(Nm) -53,73(Nm) -61,17(Nm) -53,73(Nm) -49,26(Nm) -49,26(Nm) Biểu đồ mơmen uốn pn gây 4.8.3 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 = 0,8 D ðể tính tốn chọn đường kính trục vít trước tiên ta phải xác ñịnh 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: Chọn tỉ số đường kính đường kính ngồi η = M =0 u M max = 103,86( Nm) x N Z = 1509,646( N) = 89,1(Nm) + Tại gối 1: M max x M = 61,17(Nm) u N Z = 1294,02( N) Ta tiến hành kiểm tra cho trường hợp trên, chọn trường hợp lớn nhất: Do ảnh hưởng Nz ñến sức bền trục nhỏ so với ảnh hưởng Mx Mz mà tạm thời bỏ qua ảnh hưởng Nz mà tính ảnh hưởng Mx Mz Sau tính đến ảnh hưởng Nz Theo lý thuyết bền 4: σt = M M 2x + M 2y + M 2z = td ≤ [ σ] Wx Wx (4.8.4) Với: SVTK: 80 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải M 2x + M 2y = M 2u Wx = Wy = Mu => σ t = M td = M 2u + M 2x ≤ [ σ] Wx Wx (4.8.5) Wp = 0,2 D3n (1 − η4 ) : mo men chống xoắn.( η : hệ số rỗng trục) Tại gối 0: Chỉ có momen xoắn: Dn = Mx Mx 103,86.103 3 = = = 31,66 (mm) 0, 2[τ](1 − η4 ) 0,2[σ](1 − η4 ) 0,2.48.(1 − 0,84 ) Tại gối 1: Tại gối 1: M max = 89,1(Nm) x M = 61,17(Nm) u => σ t = M max 103 td = 61,17 + 89,12 ≤ [ σ] Wx 0,1.D n (1 − η ) => D n ≥ 32,63(mm) Trong đó: [σ] : Ứng suất cho phép vật liệu: [σ] = 48 N/mm2 M max : Momen tương ñương lớn td Dn: ðường 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 Dn = 40(mm) ðường kính trục vít là: d = 0,8.Dn = 0,8.40 = 32(mm) 4.8.4 Kiểm tra trục vít có xét đến ảnh hưởng Nz: Theo công thức 8.15 trang 176 [7]: 2 M N  M  σ td =  u + z  +  x  ≤ [ σ] F   Wx   Wu (4.8.6) • Tại vị trí 0: - Ứng suất cho phép vật liệu: [ σ] = 48 (N/mm2) - Mu: Momen uốn vị trí có nội lực lớn nhất, Mu = Nm - Mx: momen xoắn vị trí có nội lực lớn nhất, Mx = 103,86 (Nm) SVTK: 81 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải - Nz: Lực dọc trục ví trí có nội lực lớn nhất, Nz = 1509,646(N) - Wu: Momen cản uốn vị trí có nội lực lớn nhất: Wu = 0,1 D3n (1 − η4 ) = 0,1.403.(1 − 0,84 ) = 3778,56( mm3 ) - Wx: Momen cản xoắn vị trí có nội lực lớn nhất: Wx = 0,2 D3n (1 − η4 ) = 2Wu = 2.3778,56 = 7557,12( mm ) - F: Tiết diện trục vít: F= π 3,14 Dn − d2 ) = 40 − 322 ) = 452,16(mm ) ( ( 4 1509,646   103,86   σ td =  + + => 452,16   7557,12   3778,56 = 3,34 < [ σ] = 48 (mm ) • Tại vị trí 1: M max = 89,1(Nm) x M = 61,17(Nm) u N Z = 1294,02( N) 1294,02   89,1   61,17 σ td =  +  +  7557,12  => 3778,56 452,16     = 2,88 < [ σ] = 48 (mm ) Vậy kích thước trục vít chọn thỏa mãn điều kiện bền 4.8.5 Kiểm tra trục vít theo hệ số an tồn cho phép: Theo công thức 7.5 trang 120 [8]: Hệ số an tồn tính theo cơng thức sau: n= n σ n τ ≥ [n ] nσ + n τ (4.8.5.1) Trong đó: - Hệ số an tồn cho phép: [ n ] = (1,5 − 2,5) Khi tính tốn n nhỏ hệ số an toàn cho phép [ n ] phải tăng đường kính trục chọn lại vật liệu trục có sức bền cao so với vật liệu ñã chọn Nếu ngược lại n lớn giảm bớt SVTK: 82 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải đường kính trục chọn lại vật liệu có sức bền thấp ñể ñảm bảo yêu cầu kết cấu nhỏ gọn kinh tế - Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp: n σ nσ = - σ−1 kσ σa εσ β (4.8.5.2) Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp: n τ nτ = τ−1 kτ τa + ψ τ τm ε τ β (4.8.5.3) Trong công thức : + σ−1 : Giới hạn mỏi uốn, σ −1 ≈ (0,4 − 0,5)σb Chọn σ −1 = 0, 45.σb = 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 + τm : Trị số trung bình ứng suất tiếp + σ a : Biên ñộ ứng suất pháp sinh tiết diện trục + τa : Biên ñộ ứng suất tiếp sinh tiết diện trục σa = σm = M u 61,17.103 = = 16,19 Wu 3778,56 M x 89,1.103 τa = τ m = = = 11,79 Wx 7557,12 + Wu: Momen can uốn tiết diện trục + Wx: Momen cản xoắn tiết diện trục + k σ : hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn + k τ : hệ số tập trung ứng suất thực tế xoắn Tra bảng 7.6 trang 125 [8]: Chọn k σ = 1,63 k τ = 1,5 SVTK: 83 GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải + ε σ , ε τ : Hệ số kích thước Tra bảng 7.6 trang 125 [8]: nσ = ε σ = 0,68 ε τ = 0,56 270 σ −1 = = 6,96 kσ 1,63 σa 16,19 0,68.1 εσ β nτ = = τ−1 kτ τa + ψ τ τm ε τ β 150 1,5 11,79 + 0,05.11,79 0,56 => n = 6,96.4,66 6,962 + 4,662 = 4,66 = 3,8 > [ n ] Vậy vật liệu đường kính trục vít ñể ñảm bảo yêu cầu SVTK: 84 GVHD: ... GVHD: ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn ñộng vít tải CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT 1.1 Giới thiệu trạm dẫn ñộng vít tải vận chuyển muối iot Vít tải loại máy vận chuyển liên... tài ñề án kỹ thuật: "Thiết kế trạm dẫn động vít tải vận chuyển muối iot" ðề án gồm phần: CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT CHƯƠNG II TÍNH TỐN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN MÁY CƠNG TÁC...ðề án kỹ thuật Thiết kế trạm dẫn động vít tải MỤC LỤC MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ðẦU CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM DẪN ðỘNG VÍT TẢI MUỐI IOT 1.1 Giới thiệu trạm dẫn động vít tải vận chuyển