Đồ án thiết kế dẫn động thùng trộn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: TS.Nguyễn Vũ Thịnh SVTH: Ngơ Đình Tuấn Lạc MSSV: 1711892 NHĨM: A09 TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2019 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH .iv LỜI NÓI ĐẦU v ĐỀ TÀI vi PHẦN - CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I Chọn động .1 II Phân phối tỉ số truyền PHẦN - THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC CẤP CÔN TRỤ I Chọn vật liệu xác định ứng suất cho phép .4 II Tính truyền bánh thẳng Tính tốn thông số cần thiết bánh côn thẳng Tính tốn kiểm nghiệm độ bền Kết luận 11 III Tính truyền bánh trụ thẳng 13 Tính tốn thơng số cần thiết 13 Tính tốn kiểm nghiệm độ bền 15 Kết luận 17 IV Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu hộp giảm tốc 18 PHẦN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 19 PHẦN THIẾT KẾ TRỤC 26 I Chọn khớp nối 26 II Xác định lực tác dụng 28 III Các kích thước sơ ban đầu 30 Chọn vật liệu 30 Xác định sơ đường kính trục ban đầu .30 i Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 30 IV Tính trục 32 Trục I 32 Trục II 35 Trục III 38 Kiểm nghiệm độ bền trục .41 PHẦN CHỌN Ổ LĂN 45 I Trục I 45 II Trục II .47 III Trục III 49 PHẦN KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC 51 I Kết cấu vỏ hộp giảm tốc 51 II Các kết cấu khác liên quan .53 PHẦN CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP .59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Bảng 2.1 Thơng số hình học truyền bánh côn 11 Bảng 3.1 Kết thiết kế truyền bánh trụ thẳng 17 Bảng 4.1 Thơng số truyền xích .24 Bảng 4.1 Giá trị lực tác dụng lên truyền 29 Bảng 4.2 Kết tính momen cản 42 Bảng 4.3 Kết kiểm nghiệm độ bền mỏi trục 43 Bảng 4.4 Kết kiểm nghiệm độ bền tĩnh 44 Bảng 7.1 Kích thước phần tử cấu tạo nên ổ giảm tốc đúc 51 Bảng 7.2 Kích thước gối trục 53 Bảng 8.1 Dung sai lắp ghép then 59 Bảng 8.2 Bảng dung sai lắp ghép 60 iii DANH MỤC HÌNH Hình 4.1a Kích thước nối trục đàn hồi 27 Hình 4.1b Kích thước vòng đàn hồi 27 Hình 4.2 Sơ đồ phân bố lực truyền 28 Hình 4.3a Sơ đồ lực tác dụng lên trục I 32 Hình 4.3b Biểu đồ momen uốn xoắn trục I .33 Hình 4.3c Trục I 35 Hình 4.4a Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên trục II 35 Hình 4.4c Trục II 38 Hình 4.5a Sơ đồ lực tác dụng lên trục III 38 Hình 4.5b Biểu đồ momen uốn xoắn trục III 39 Hình 4.5c Sơ đồ trục III 41 Hình 7.1 Vịng móc .53 Hình 7.2 Chốt định vị 54 Hình 7.3 Cửa thăm .55 Hình 7.4 Nút thơng 56 Hình 7.5 Nút tháo dầu 56 Hình 7.6 Que thăm dầu 57 Hình 7.7 Cốc lót nắp 57 iv LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Mặt khác, công nghiệp phát triển thiếu khí đại Vì tầm quan trọng hệ thống dẫn động khí lớn Hiểu biết lý thuyết vận dụng thực tiễn yêu cầu cần thiết người kỹ sư Để nắm vững lý thuyết chuẩn bị tốt việc trở thành kỹ sư tương lai Đồ án môn học ngành khí mơn học giúp cho sinh viên ngành khí làm quen với kĩ thiết kế, tra cứu sử dụng tài liệu tốt hơn, vận dụng kiến thức học vào việc thiết kế hệ thống cụ thể Ngồi mơn học cịn giúp sinh viên củng cố kiến thức mơn học liên quan, vận dụng khả sáng tạo phát huy khả việc nhóm Em xin chân thành cảm ơn thầy T.S Nguyễn Vũ Thịnh bạn nhóm giúp đỡ em nhiều trình thực đồ án Với kiến thức kỹ cịn hạn hẹp, sai sót điều tất yếu Em mong nhận ý kiến góp ý quý báu từ thầy cô để đồ án hồn thiện Sinh viên thực Ngơ Đình Tuấn Lạc v ĐỀ TÀI Đề số 13: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1-Động điện pha không đồng bộ; 2-Nối trục đàn hồi; 3-Hộp giảm tốc cấp bánh trụ; 4- Bộ truyền xích ống lăn; 5-Thùng trộn (quay chiều, tải va đập nhẹ, ca làm việc giờ) BẢNG SỐ LIỆU Phương án Cơng suất thùng trộn P, kW Số vịng quay trục thùng trộn n, v/ph Thời gian phục vụ L, năm Số ngày làm/năm Kng, ngày Số ca làm ngày, ca 19 40 t1, giây t2, giây 24 11 T1 T 240 T2 0,8T vi PHẦN - CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I Chọn động Công suất tương đương có tải trọng thay đổi Ptd =Pct 𝑇 ∑𝑛 ( 𝑖 ) 𝑡𝑖 √ 𝑇 ∑𝑛 𝑡𝑖 = √ 𝑇 𝑇 ( ) 24+( 0,8𝑇 ) 11 𝑇 24+11 = 2,83 kW Hiệu suất chung hệ thống truyền động ηch = ηnt ηbrc ηbrt ηx ηol4 Theo bảng 3.3[1], ta chọn ηnt = 0,98; ηbrc =0,96; ηbrt = 0,97; ηx =0,93; ηol =0,99  ηch = 0,98.0,96.0,97.0,93.0,994 = 0,815 Công suất cần thiết động Pđc = 𝑃𝑡𝑑 𝜂𝑐ℎ = 2,83 0,815 = 3,47 kW Tỉ số truyền chung sơ hệ thống uch = untuhux = 𝑛đ𝑐 𝑛𝑐𝑡 ; với uh = ubrc.ubrt = 8…15 Theo bảng P1.3[2], ta chọn động điện 4A, kiểu 4A100L4Y3 với công suất P = 4,0kW Bảng 1.1 Động phân phối tỉ số truyền STT Kiểu động Số vòng Tỷ số quay truyền động cơ, chung, vòng/phút uch Bộ Bộ truyền bánh truyền bánh răng cơn, ubrc thẳng, Bộ truyền xích, ux ubrt 4A100S2Y3 2880 72 3.15 4,47 4A100L4Y3 1420 35,5 3,15 1,91 4A100L4Y3 1420 35,5 2,5 3,55 4A112MB6Y3 965 24,125 2,5 2,4 4A112MB6Y3 965 24,125 3,02 4A132S8Y3 720 18 2,25 Chọn động với số liệu bảng Theo bảng 1.7[2], động có khối lượng m = 43kg, đường kính trục ddc = 28mm II Phân phối tỉ số truyền Công suất truyền trục  Công suất trục công tác: Pct = 3kW  Công suất trục III: PIII =  Công suất trục II: PII =  Công suất trục I: PI = 𝑃𝑐𝑡 𝜂𝑥 𝜂𝑜𝑙 𝑃𝐼𝐼𝐼 𝜂𝑏𝑟𝑡 𝜂𝑜𝑙 𝑃𝐼𝐼 𝜂𝑏𝑟𝑐 𝜂𝑜𝑙 = = =  Công suất trục động cơ: Pđc = 0,93.0,99 3,26 0,97.0,99 3,39 0,96.0,99 𝑃𝐼 𝜂𝑛𝑡 𝜂𝑜𝑙 = = 3,26 kW = 3,39 kW = 3,57 kW 3,57 0,98.0,99 = 3,68 kW 2 Số vòng quay trục  Số vòng quay trục động cơ: nđc = 1420 v/ph  Số vòng quay trục I: n1 = 𝑛đ𝑐 𝑢𝑛𝑡  Số vòng quay trục II: n2 = 𝑛1 𝑛𝑏𝑟𝑐  Số vòng quay trục III: n3 = 1420 = = 𝑛2 𝑢𝑏𝑟𝑡 1420 2,5 =  Số vịng quay trục cơng tác: nct = =1420 v/ph 568 𝑛3 = 𝑢𝑥 = 568 v/ph = 142 v/ph 142 3,55 Momen xoắn trục tính theo cơng thức Ti = = 40 v/ph 9550.𝑃𝑖 𝑛𝑖 Từ ta có bảng đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Thơng số Công suất P, kW Trục Động Trục I Trục II Trục III công tác 3,68 Tỉ số truyền u 3,57 3,39 ubrc = 2,5 3,26 ubrt = ux = 3,55 Số vòng quay n, 1420 1420 568 142 40 24,75 24,01 57,05 219,14 716,25 vòng/phút Momen xoắn T, Nm  FaA/(VFrA) = 447,05/(1.1476,36) = 0,30 e Lấy X =0,4; Y = 1,64 Thời gian làm việc ổ L= 60𝐿ℎ 𝑛1 106 = 60.23030.568 106 = 785,2 triệu vòng quay Tải trọng quy ước tác dụng lên trục  QA = (XVFrA + YFaA).KσKt = (1.1.1476,46 + 0).1,3.1 = 1919,40 N  QB = (XVFrB + YFaB).KσKt = (1.1.991,18 + 1,64.657,32).1,3.1 = 1916,82N Do QA > QB, nên cần xét khả tải động vị trí ổ A Tải trọng tương đương QE = 𝑚 √ ∑(𝑄𝑖𝑚 𝐿𝑖 ) ∑ 𝐿𝑖 = 1919,4( 24 35 𝑚 = QB √( 𝑄1 𝑚 𝐿1ℎ 𝑄1 10 11 0,3 + 0,8 ) 35 ) 𝐿ℎ 𝑄2 𝑚 𝐿2ℎ +( ) 𝑄1 𝐿ℎ = 1818,39 N Khả tải động 10  CttB = QB √𝐿 = 1818,39 √785,2 = 13433,22 N 𝑚 Ctt < C = 29,8kN, chọn ổ 7206 thỏa Kiểm tra khả tải tĩnh Theo bảng 11.6[2], với ổ đũa côn X0 =0,5; Y = 0,22cotα = 0,22.cot(13,67) = 0,90 Khả tải tĩnh: Qt =X0FrB + YoFaB = 0,5.991,18+ 0,9.657,32= 1087,18N > FrB= 991,18N Vậy Qt =1087,18 N QA, nên cần xét khả tải động vị trí ổ B Tải trọng quy ước tương đương QE = 𝑚 √ ∑(𝑄𝑖𝑚 𝐿𝑖 ) ∑ 𝐿𝑖 = 4682,12 ( 𝑚 = QB √( 𝑄1 𝑚 𝐿1ℎ 𝑄1 24 35 ) 11 1/3 + 0,83 ) 35 𝐿ℎ 𝑄 𝑚 𝐿 2ℎ + ( 2) 𝑄1 𝐿ℎ = 4429,35 N Khả tải động  CttB = QE √𝐿 = 4429,35 3√196,3 = 25742,27 N 𝑚 Từ bảng 2.7[2], chọn ổ đũa đỡ dãy cỡ nhẹ 42208 với C =33,7kN, Co =24kN 49 Tuy khơng có lực dọc trục hoạt động có xê dịch, chọn kiểu 42000 hay gọi NUP thị trường để chịu lực dọc trục phía Vịng ngồi loại ổ đũa đỡ NUP có hai gờ chặn, vịng có gờ chặn vịng chặn tháo rời Loại ổ đũa đỡ dùng để định vị dọc trục theo hai hướng Kiểm tra khả tải tĩnh Theo bảng 11.6[2], với ổ đũa đỡ dãy X0 =0,6; Y = 0,5 Khả tải tĩnh: Qt =X0FrB + YoFaB = 0,5.3602,3 + = 1801,15N < FrB= 3602,4N Vậy Qt = FrB= 3602,4N (3 5)δ = 24 40 Chọn Δ = 30mm 1 hộp Giữa mặt bên bánh với Δ2 > δ = 8mm Chọn Δ2 =9mm 52 Số lượng bulong Z Z = (L+B)/(200 300) = (600+200)/200 = Chọn Z = Chọn sơ L =600mm, B=200mm Kích thước gối trục Theo bảng 18.2[2], chọn kích thước gối trục sau Bảng 7.2 Kích thước gối trục D (mm) D2(mm) D3(mm) D4(mm) h(mm) d4(mm) Z Trục I 76 90 115 65 10 M8 Trục II 62 75 90 52 M6 Trục III 80 100 125 75 10 M8 Chọn chiều dày ống lót trục I δ = 7mm Do DI = 62 +2.7 = 76mm II Các kết cấu khác liên quan Vịng móc Dùng để nâng vận chuyển hộp giảm tốc Hiện vịng móc dùng nhiều Vịng móc làm nắp (hoặc thân hộp) Kích thước vịng móc xác định Hình 7.1 Vịng móc 53 Chốt định vị Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục Lỗ trụ lắp nắp thân hộp gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, ta dùng chốt định vị, nhờ có chốt định vị xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ Hình 7.2 Chốt định vị Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có lắp cửa thăm Dựa vào bảng 17.5[2] ta chọn kích thước cửa thăm hình vẽ 54 Hình 7.3 Cửa thăm Nút thông Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thông Nút thông lắp nắp cửa thăm (hình vẽ nắp cửa thăm) Theo bảng 17.6[2] ta chọn kích thước nút thơng sau 55 Hình 7.4 Nút thơng Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất, phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc lỗ bít kín nút tháo dầu Dựa vào bảng 17.7[2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước hình vẽ Hình 7.5 Nút tháo dầu 56 Kiểm tra mức dầu Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ (L phụ thuộc vào kết cấu hộp) Hình 7.6 Que thăm dầu Ống lót nắp ổ Ống lót dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện lắp ghép điều chỉnh phận ổ, đồng thời tránh cho ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, ống lót làm vật liệu GX15-32, ta chọn kích thước ống lót sau:  Chiều dày  = 6…8 mm, ta chọn  = mm  Chiều dày vai 1 chiều dày bích 2 1 = 2 =  = 7mm Nắp ổ chọn theo kích thước kích thước gối đỡ bảng 7.2 Hình 7.7 Cốc lót nắp 57 Chọn dầu bôi trơn hộp giảm tốc Do truyền bánh hộp giảm tốc có v