Tài liệu DoAnChiTietMay-manhha doc

Thiết kế trạm dẫn động băng tải Phần I : Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền I/Các thông số cho trước +Lực vòng trên băng : F=200(kG) +Vận tốc băng tải : v=1,4(m/s) +Đường kính trong tang : D=0,35(m) Chế độ làm việc:Mỗi ngày 2 ca,mỗi ca 8 tiếng.Mỗi năm làm việc 250 ngày.Tải trọng va đập nhẹ II/Tính toán 1/Chọn động cơ -Hiệu suất truyền động η=η đ .η 3 ol .η 3 brt Trong đó η đ : Hiệu suất bộ truyền đai η ol : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn η brt : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ Ta chọn từ bảng trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ η đ =0,955 η ol =0,994 η brt = 0,97 Vậy ta có : η= η đ .η 3 ol .η 3 brt = 0,955.0,994 3 .0,97 3 =0,856 - Công suất trên động cơ điện được xác định theo công thức : η t ct N N = Với N t là công suất đẳng trị , η là hiệu suất truyền động Từ các số liệu đầu bài cho ta tính được mômen M : )(35,343 2 35,0.81,9.200 2 . Nm DP M tg === Vì động cơ làm việc với phụ tải thay đổi ở chế độ dài hạn, nhiệt độ động cơ tăng giảm tùy theo sự thay đổi của tải trọng nên ta chọn công suất động cơ sao cho trong thời gian làm việc động cơ lúc chạy quá tải, lúc non tải một cách thích hợp để nhiệt độ động cơ đạt tới trị số ổn định. SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 1 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Muốn vậy ta coi như động cơ làm việc với phụ tải đẳng trị không đổi mà mất mát năng lượng do nó gây nên trong động cơ bằng mất mát năng lượng do phụ tải thay đổi gây nên trong cùng một thời gian. Ta có công thức xác định mômen đẳng trị: 4321 2 43 2 32 2 21 2 1 . tttt tMtMtMtM MM tdt +++ +++ == Vì giá trị M MAX chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn : 3 giây (so với 8 giờ) nên ta bỏ qua giá trị này khi tính mômen đẳng trị M t . Dựa vào hình vẽ ta tính được M đt : ( ) ( ) ( ) )(25,271 8 04,5 .35,343 8 2.4,02.6,04.1 . 222 Nm MM t == ++ = - Tính N ct : N t = M t .ω tg M t : mô men đẳng trị ω tg : vận tốc góc của tang quay Ta tính được : )(17,2 35,0 2.4,1.25,271 2 . KW D v MMN tg tg ttgt ==== ω Công suất cần thiết trên trục động cơ là 53,2 856,0 17,2 === η N N t ct (kw) - Vận tốc vòng quay của băng tải : n lv = 30.ω tg /π = 30.v tg .2/π.D tg = 76,39 (vòng/phút) -Chọn tỷ số truyền u t của hệ dẫn động SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 2 Thiết kế trạm dẫn động băng tải u t = u hgt . u đai . =10.4=40 -Số vòng quay sơ bộ của động cơ n sb = n lv . u t = 76,39. 40 = 3055,77(v/ph) Tra bảng 2.2 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta chọn được động cơ với các thông số sau: Kiểu động cơ Công suất n động cơ (n đb ) 4A100S2Y3 4,0 kW 2880 vòng/phút Theo bài ra, axmm m T P T P = = 1,4 Ta có 1,3 = dn K mm T T T T ≤ =2,0 Vậy điều kiện dc ct sb db P P n n mm K dn T T T T  ≤    ≥   ≈  được thỏa mãn Như vậy động cơ được chọn thoả mãn đặc tính khởi động 2/Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền u t của hệ dẫn động 7,37 39,76 2880 === n n u lv dc t Mặt khác u t =u đ .u hgt Với u đ : Tỷ số truyền của bộ truyền đai u hgt : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc Chọn u đ =4 → u hgt = 9,425 Vậy ta cần phân phối tỷ số truyền cho hộp giảm tốc với u hgt = 9,425 Phân u hgt theo 3 chỉ tiêu : khối lượng nhỏ nhất,mômen quán tính nhỏ nhất,thể tích các bánh lớn nhúng trong dầu nhỏ nhất.theo bảng 3.1 ta có : Tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh là : u 1 = 3,58 ; Tỷ số truyền cặp bánh răng cấp chậm là : u 2 = 9,425/3,58 = 2,79 3/Tính công suất ,mômen ,số vòng quay các trục : - Đối với trục động cơ ta có : P đc = 4,0 (KW) ; n đc = 2880 (v/p) M = 9,55. 10 6 .P đc /n đc =9,55.10 6 .4,0/2880= 13,263 ( Nm) SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 3 Thiết kế trạm dẫn động băng tải - Công suất P III = P lv /η ol = F.v lv /(1000.η ol ) =200.9,81.1,4/1000.0,994=2,76(kW) P II = P III /(η brt . η ol ) = 2,7/(0,994.0,97) = 2,86 (kW) P I = P II /( η 2 brt . η ol ) = 2,76/(0,994 2 .0,97) = 2,94 (kW) - Vận tốc n I = n đc /u đ =2880/4 = 720(v/ph) n II = n I /u 1 = 720/3,58 = 201,12 (v/ph) n III = n II /u 2 = 201,12/2,79 = 72,09 (v/ph) - Mômen M I = I I n P . 30 π = 720 2940 . 30 π = 38,99(Nm) M II = II II n P . 30 π = 12,201 2860 . 30 π = 135,79(Nm) M III = III III n P . 30 π = 09,72 2760 . 30 π = 365,59(Nm) Ta có bảng sau Phần II SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 Trụ c Động cơ động cơ I II III P(KW) 4,0 2,94 2,86 2,76 M(Nm) 13,263 38,99 135,79 365,59 n(v/ph) 2880 720 201,12 72,09 Tỷ số truyền u 4,0 3,58 2,79 4 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Tính toán truyền động đai 1/Chọn loại đai và tiết diện đai +Chọn đai hình thang Công suất cần truyền P = 2,94(kW) ; n đ = 2880(v/p) ; u = 4,0 Theo hình 4.1 trang 59 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” Ta chọn đai kí hiệu A 2/Các thông số của bộ truyền -Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ d 1 =155 (mm) Vận tốc đai là : v b/nhỏ = 37,23 10.6 2880.155. 10.6 44 11 == π π nd (m/s) v<vận tốc cho phép v max =25 m/s Với hệ số trượt ε = 0,02 Đường kính bánh đai lớn là d 2 =u.d 1 .(1- ε)= 4.155.(1-0,02) = 607,6(mm) Chọn d 2 theo tiêu chuẩn d 2 =630 mm Tỷ số truyền thực tế u t = )1.( 1 2 ε − d d = 147,4 )02,01(155 630 = − ∆ u=(u t -u)/u = (4,147-4,0)/4,0=0,036<0,04 - Tính khoảng cách trục là a : u=4,0 Từ bảng 4.14 trang 60 sách “Tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí” có a/d 2 =0,95 => a= 0,95.630 = 598,5 (mm) Thỏa mãn điều kiện 0,55(d 1 +d 2 ) + h ≤ a ≤ 2(d 1 +d 2 ) Trong đó h = 8 mm SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 5 Thiết kế trạm dẫn động băng tải - Tính toán chiếu dài đai l : Ta có : l = 2.a +0,5.π.(d 1 +d 2 )/2+(d 2 -d 1 ) 2 /4a = 2.598,5 +0,5.3,14(155+630)+(630-155) 2 /4.598,5 = 2524,32(mm) Theo bảng 4.13 trang 5.9 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí chọn l = 2500(mm) Kiểm tra theo tuổi thọ l v = 5,2 37,23 =9,348<10(T/M) - Xác định lại khoảng cách a : Tính khoảng cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2500 (mm) 2 2 8. 4 a λ λ + − ∆ = Với λ = l – 0,5.π.(d 1 +d 2 ) = 2500 – 0,5.3,14.(155+630) = 1266,92 Δ = 0,5.(d 2 -d 1 ) = 0,5.(630-155) = 237,5 Vậy a = )(77,505 4 5,237.892.126692,1266 22 mm = −+ - Theo công thức góc ôm bánh nhỏ 0 min 0000 12 0 1 12046,12657. 75,509 155630 18057.180 =>= − −= − −= αα a dd 3/Xác định số đai : Số đai z được xác định [ ] 1 0 . . . . . d l u z P K z P C C C C α = Trong đó : Theo bảng 4.7 trang 55 hệ số tải trọng động K đ =1,35 Với α 1 = 126,46 o → Hệ số ảnh hưởng của góc ôm C α = 0,86 Với l 0 = 1700(mm) nên l/l o =1,47 → Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai C l =1,07 từ bảng 4.16/61 SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 6 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Theo bảng 4.19/62 [P 0 ] = 3,78(kW) Với u=4,0 → hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền C u =1,14 P 1 /[P 0 ] = 4/3,78 = 1,05→ hệ số ảnh hưởng kể đến sự phân bố tải trọng C z = 0,19 Do đó: z= 98,2 95,0.14,1.07,1.86,0.78,3 35,1.4 = Lấy z = 3 đai - Chiều rộng bánh đai : ( ) 1 . 2.B z t e= − + Với t=15,e=10,h 0 =3,3 tra từ bảng 4.21/63 theo tiết diện đai cú ký hiệu A. B = (3-1)15+2.10 = 50 (mm) Đường kính bánh đai : d a = d + 2.h o =155 + 2.3,3 = 161,6 (mm) 4/Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục *) Lực căng lên 1 đai : 1 0 780. . . . d v P K F F v C z α = + -Với F v : Lực căng do lực li tâm sinh ra Vì định kì điều chỉnh lực căng F v = q m .v 2 Đai có tiết diện loại A nên q m = 0,105 F v = 0,105.23,37 2 = 57,36(N) F o = 780.4.1,35/(23,37.0,86.3) + 57,36 = 459,7(N) *)Lực tác dụng lên trục P r = 2.z.F o .sin(α 1 /2)=2.3.459,7.sin(126,46 o /2) = 1119,81 (N) Phần III Thiết kế truyền động bánh răng SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 7 Thiết kế trạm dẫn động băng tải 1/Chọn vật liệu : Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế,ở đấy ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau : Cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn : Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 .285 có σ b1 =85 MPa , σ ch1 = 580 MPa Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σ b2 =750 MPa , σ ch2 = 450 MPa 2/Phân phối tỷ số truyền : Phân phối tỷ số truyền cho 2 cấp u 1 = 3,58 u 2 = 2,79 3/Xác định ứng suất cho phép: a.Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ] = (σ o Hlim /S H ).Z R .Z V . K xH .K HL [σ F ]= (σ o Flim /S F ).Y R. Y S. K XF .K FC .K FL Trong đó : Z R - hệ số kể đến độ nhám của mặt răng làm việc. Z R - hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng . K xH - hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng . Y R - hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng. Y S - hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất K xF - hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn . S H ,S F - hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn . K FC - hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải K HL ,K FL - hệ số tuổi thọ,xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền. ú o Hlim và ú o Flim lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180-350 ú o Hlim = 2HB+70; S H =1,1 ú o Flim =1,8HB; S F = 1,75 Trong bước tính toán thiết kế lấy: Z R .Z V .K xH =1 và Y R. Y S. K XF =1 SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 8 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Suy ra: [σ H ]= σ o Hlim .K HL /S H [σ F ]= σ o Hlim .K FC .K FL /S F Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 =245, bánh lớn HB 2 =230 Khi đó σ o Hlim1 = 2.245+70 = 560 MPa σ o Flim1 = 1,8.245 = 441 MPa σ o Hlim2 = 2.230+70 = 530 MPa σ o Flim2 = 1.8.230 = 414 MPa Theo bảng 6.5 ta có: N HO =30. H Hb 2,4 do đó N HO1 =30.245 2,4 =1,6.10 7 N HO1 =30.230 2,4 =1,39.10 7 Với N HO - số chu kì thay đổi ứng suất khi thử về tiếp xúc . H HB - độ rắn Brinen Tải trọng thay đổi nhiều bậc nên ta có: N HE :số chu kì thay đổi ứng suất tương đương khi thử về tiếp xúc N HE =60.c.Σ(T i /T max ) 3 .n i .t i → N HE2 =60.1. 58,3 720 .4000.(1 3 .5/8+0,6 3 .3/8)=2,559.10 7 ≥ N HO2 =1,39.10 7 Do đó ta có : K HL2 = 1 Tương tự ta có N HE1 >N HE2 >N HO1 = 1,6.10 7 Do đó có K HL1 = 1 Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của Bánh nhỏ 1: [σ H1 ] = 560.1/1,1 = 509 MPa Bánh lớn 2: [σ H2 ] = 530.1/1,1 = 481,8 MPa - Với bộ truyền cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng : [σ H ] = ( [σ H1 ] + [σ H2 ] )/2 = 495,4 MPa - Với bộ truyền cấp chậm sử dụng bánh răng trụ răng thẳng : [σ H ]’ = [σ H2 ] = 481,8 Mpa b.Ứng suất uốn cho phép : Theo (6.7) N FE : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương khi thử về uốn Ta có N FE2 = 60.c.Σ(T i /T max ) 6 .n i .t i = 60.1. 58.3 720 .4000.4.(1 6 .4/8+0,6 6 .2/8+0,4 6 .2/8) = 42,29.10 7 ≥ N FO = 1,39.10 7 nên ta có : K FL2 =1 Tương tự : N FE1 >N FO nên K FL1 =1 K FC = 1 SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 9 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Do đó theo (6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều ta có → [ σ F1 ] = σ o Flim1 .K FC .K FL1 /S F = 441.1.1/1,75 = 252 MPa [ σ F2 ] = σ o Flim2 .K FC .K FL2 /S F = 414.1.1/1,75 = 236,5 MPa. Ứng suất quá tải cho phép : [σ H ] max = 2,8.σ ch2 = 2,8.450 = 1260 MPa [σ F1 ] max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464 MPa [σ F2 ] max = 0,8.σ ch2 = 0.8.450 = 360 Mpa 4/Tính toán cấp nhanh : Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng a/Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w1 : Ta có : [ ] 3 1 2 1 11 ).1( baH H aw u KT uKa ψσ β += Trong đó : - K a : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng Theo bảng 6.5 K a = 43 - K H β : là hệ số kể đền sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng nghiêng.Giá trị K Hβ phụ thuộc vị trí bánh răng đối với các ổ và ψ bd ψ bd = 0,53.ψ ba .(u 1 + 1) = 0,637 Bảng 6.7 K H β = 1,07 - T 1 : là mômen xoắn trên trục bánh chủ động cấp nhanh Thay số vào biểu thức trờn ta được : 3 1 2 38990.1,07 43(3,58 1). 84,55( ) 2.435,4 .3,58.0,3 w a mm= + = Lấy a w1 = 84 (mm) b/Xác định thông số ăn khớp : - Môđun m = (0,01-0,02)a w = 0,84-1,68 Chọn môđun pháp m n = 1,5 - Xác định số răng,góc nghiêng β Chọn sơ bộ β = 35 o => cosβ = 0,819 05,19 )1( cos 2 1 1 = + = um a z w β Lấy z 1 = 20 (răng) 2 1 1 . 3,58.20 71,6z u z= = = SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 10 [...]... 111 x1 = 0,89 x2 = 71 d1 = mz1 = 80 d2 = mz2 = 222 da1=d1+2m(1+x1-Δy)=83,57 da1=d1+2m(1+x2-Δy)=225,21 df1=d1-(2,5-2x1)m=78,56 df1=d2-(2,5-2x2)m=219,84 Phần IV Tính toán thiết kế trục 1/Chọn vật liệu - Ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 thường hoá có σb = 600 MPa , - ứng suất xoắn cho phép là [τ] = 12 20 MPa 2/Tính sơ bộ trục a/Xác định đường kính sơ bộ trục -Đường kính sơ bộ trục dk = 3 Tk 0, 2... thẳng) : 1/ Xác định sơ bộ khoảng cách trục aW1 = Ka (u2+1) 3 T2 K Hβ [σ H ] 2 u 2ψ ba Trong đú: T2 là mômen xoắn trên trục bánh chủ động ở cấp chậm.Ta cú: T2 = 135790 Nmm Ka là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Chọn Ka = 49,5 (tra bảng 6.5) SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 15 Thiết kế trạm dẫn động băng tải - KHβ là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng... bước răng Chọn CCX làm việc là 9 ta có go=73 vỡ vCđ= 1121,44 3 691, 2 =9,915 (kN) Chọn ổ C >= Cđ ; d=dngõng trục = 25 Chọn ổ cỡ trung 305 có d=25;D=62;B=17;C=20 -Kiểm tra khả năng tài tĩnh của ổ Qo=Xo.Fr = 1,6.1019,40=611,69 (N) < Fro Vậy Qo = 1,019 kN Cđ= 2797,13 3 201, 71 =16,4 (kN) Chọn ổ C >= Cđ ; d=dngõng trục = 30 Chọn ổ cỡ trung 306 có d=30;D=72;B=19;C=22 -Kiểm tra khả năng tài tĩnh của ổ Qo=Xo.Fr = 0,6.2542,85 < Fro Vậy Qo = 2,54 kN Cđ= 3152,53 3 69, 2 =12,94 (kN) Chọn ổ C >= Cđ ; d=dngõng trục = 45 Chọn ổ cỡ trung 309 có d=45;D=100;B=25;C=37,8 -Kiểm tra khả năng tài tĩnh của ổ SVTH : Hoàng Mạnh Hà – Lớp Cơ khí ôtô Pháp K46 32 Thiết kế trạm dẫn động băng tải Qo=Xo.Fr = 0,6.3152,53=611,69 (N) < Fro Vậy Qo = 3,15 kN . động băng tải 1/Chọn vật liệu : Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế,ở đấy ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như. 2 -(2,5-2x 2 )m=219,84 Phần IV Tính toán thiết kế trục 1/Chọn vật liệu - Ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 thường hoá có σ b = 600 MPa , - ứng suất