Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ MỤC LỤC Lời nói đầu .2 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ điện .4 1.2 Phân phối tỷ số truyền .5 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế bộ truyền Xích .6 2.2 Thiết kế Bánh Răng .10 2.3 Thiết kế Trục 23 2.4 Tính toán chọn ổ .36 2.5 Tính toán Nối Trục 42 2.6 Thiết kế vỏ hộp 43 2.7 Các chi tiết phụ .44 2.8 Bảng dung sai lắp ghép 46 Tài liệu tham khảo .48 SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 1 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong các ngành công nghiệp sản xuất hiện đại với dây chuyền sản xuất tự động hóa ,dẫn động là một khâu quan trọng không thể thiếu.Trong đó,hộp giảm tốc là một bộ phận của hệ thống dẫn động,nó đóng vai trò trung gian trên đường truyền động từ động cơ đến các hệ thống khác. Đồ án môn học thiết kế máy là môn học mang tính thực tế,ứng dụng cao giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Cơ Sở Thiết Kế Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,….Bên cạnh đó, hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản của cơ khí như ;trục, bánh răng ,ổ lăn,… Ngoài ra trong quá trình thực hiện chúng em có cơ hội để trao dồi thêm các kỹ năng cơ bản cần thiết cho công tác của người kỹ sư Cơ Khí sau này như: kỹ năng lập bản vẽ cơ khí bằng AutoCad,kỹ năng viết,soạn thảo một bài thuyết minh cho một đề tài… Nhân đây,em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Dư Văn Rê, cũng như các thầy cô trong khoa cơ khí và các bạn đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án. Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để rút kinh nghiệm và đồ án này sẽ được hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiẹân. Cao Huy Thọ SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 2 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ  Số liệu thiết kế: Công suất trên trục băng tải :P = 5,5 (KW) Sô vòng quay trên trục tang dẫn :n=52 (vg/phút) Thời gian phục vụ: L = 8 (năm) Chế độ làm việc: Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ, 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ. Chế độ tải: T 1 = T :T 2 = 0,6T t 1 = 48s :t 2 =15s ĐỘNG CƠ 1 T H U Ø N G T R O Ä N 3 Sơ đồ tải trọng T1 T2 2 Chú thích : 1. Nối trục đàn hồi 2. Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi 3. Bộ truyền đai thang Sơ đồ động hệ thống dẫn động thùng trộn SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 3 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN  Số liệu thiết kế: Công suất trên trục công tác: P ct = 5,5 KW Số vòng quay trục công tác: n ct = 52 vg/ phút CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.Công suất cần thiết của động cơ: Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta sử dụng Ptđ khi tính tốn: 2 2 2 0,6 ( ) . ( ) .48 ( ) .15 5,0636 48 15 Ti T T ti T T T Ptđ Pct W ti + = = = + ∑ ∑ và Hiệu suất chung của bộ truyền: 2 4 . . . 0.8586 dai br OL NT η η η η η = = Trong đó:hiệu suất bộtruyền đai dai 0,95 η = hiệu suất bộtruyền bánh răng 97,0 = br η hiệu suất bộtruyền ồ lăn 99,0 = OL η hiệu suất nối trục đàn hồi 1 NT η =  Công suất cần thiết của động cơ 5,8976 Ptđ Pđc KW η = =  Chọn động cơ P = 7.5 KW loại 4A132S4Y3 theo bảng P1.3 tài liệu [1]. 1.2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Từ bảng số liệu trên và để thõa mãn số vòng quay các bộ truyền hợp lý ta chọn loại động cơ 4A132S4Y3 Từ động cơ đã chọn ta có tỷ số truyền chung 1455 27,98 52 : 1455 / ; 52 / dc ch ct dc ct n u n voi n v p n v p = = = = = Với tỷ số truyền chung u ch = 27,98 , tra bảng 3.1 trang 43 tài liệu tham khảo[1] ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc và của các cấp bánh răng như sau: U HGT = 8 vơí U 1 = 3,08 U 2 = 2,6 SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 4 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ Từ đó ta có tỷ số truyền của bộ truyền xích là : 27.98 3,4975 8 ch X HGT u u u = = = Với các thông số vừa chọn, ta thiết lập bảng đặc tính kỹ thuật sau: -Tính toán công suất trên các trục 3 2 2 3 2 2 1 1 5.5 5,6117 . 0.99 .1 5.6117 5,844 . 0.99.0.97 5,844 6,0853 . 0.99.0.97 6.0853 6.4 . 0.95 ol nt OL br OL br dc dai Pct P KW P P KW P P KW P P KW η η η η η η η = = = = = = = = = = = = - Số vòng quay các trục (vg/ph): Trục 1: 1 1455 416 / 3.4975 dc d n n vg ph u = = = Trục 2 : 1 2 1 135 / n n vg ph u = = Trục 3 : 2 3 52 / 2 n n vg ph u = = Trục công tác : 3 52 / ct n n v ph= = -Tính moment xoắn trên các trục: 6 1 6 1 1 1 6 2 2 2 6 3 3 3 6 9,55.10 49226,8 9,55.10 139698.68 9,55.10 413408.9 9,55.10 1030610.3 9,55.10 1010096 dc dc ct ct ct P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm n = = = = = = = = = = SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 5 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ Trục Thông số Động cơ I II III Trục công tác Công suất(KW) 7.5 6.0853 5.844 5.6117 5.5 Tỷ số truyền 3.4975 3,08 2,6 1 Moment xoắn(Nmm) 49226.8 139698.6 413408.9 1030610.3 1010096 Số vòng quay(vg/phút) 1455 416 135 52 52 PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI  Số liệu ban đầu: Công suất P =7.5 KW Số vòng quay bánh dẫn: n =1455 vg/phút Moment xoắn: T = 49226.8 Nmm Tỷ số truyền: u= 3.4975 Điều kiện làm việc: quay một chiều, làm việc 2 ca ,tải va đập nhẹ, bôi trơn nhỏ giọt, trục đóa đai điều chỉnh được. I. TÍNH TOÁN: A) Chọn loại đai và tiết diện đai thang : Theo hình 4.22[3]/152 ta chọn đai vùng B với các thông số sau : Kích thước tiết diện (mm) Diện tích tiết diện A(mm 2 ) Đường kính bánh đai nhỏ d 1 (mm) Chiều dài giới hạn l (mm) b p b h y 0 14 17 10,5 4,0 138 140 - 280 800 - 6300 B) Các thông số của bộ truyền : 1) Đường kính bánh đai nhỏ : d 168140.2,1.2,1 min11 ≈≈≈ d (mm) SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 6 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ Theo tiêu chuẩn chọn d 1 =180 (mm) (bảng 4.13/59_[1]) 2) Vận tốc đai : 713,13 10.6 1455.180. 10.6 44 1 ≈== π π nd v (m/s) V< 25 mm/s => chọn đai thang thường 3) Đường kính bánh đai lớn : )1.(. 12 ξ −= d udd (CT 4.2/53_[1]) Giả sử chọn hệ số trượt tương đối 02,0 = ξ ⇒ 2 180.3,4975.(1 0,02) 616,96d = − = (mm) Theo tiêu chuẩn chọn 2 630d = (mm) • Tỉ số truyền thực tế của bộ truyền đai : 2 1 630 3,5714 .(1 ) 180.(1 0,02) dtt d u d ξ = = ≈ − − • Sai lệch tỉ số truyền so với giá trò chọn trước : 2% 4% dtt d d u u u u − ∆ = = < (thỏa) 4) Khoảng cách trục a : Trò số a thỏa mãn điều kiện : )(2)(55,0 2121 ddahdd +≤≤++ (đk 4.14/60_[1]) ⇔ 0,55(180 630) 10,5 2(180 630)a+ + ≤ ≤ + ⇔ 456 mm 1620 mm a≤ ≤ Theo bảng 4.14/60_[1] , ta chọn sơ bộ : 2 630 mm a d≈ = 5) Chiều dài tính toán của đai : )4/()(2/)(2 2 1221 addddal −+++= π (CT 4.4/54_[1]) ⇔ 2 2.630 (180 630) / 2 (630 180) /(4.630) 2612.702l π = + + + − ≈ (mm) Theo bảng 4.13/59_[1] , chọn đai thang có chiều dài tiêu chuẩn : l = 2800 (mm) =2,8 (m) 6) Số vòng chạy của đai trong 1 giây : l v i = (CT 4.15/60_[1]) ⇒ / 1 1 max 13,713 4.9( ) 10( ) 2,8 m s m i s i s − − = ≈ ≤ = (thỏa) 7) Tính toán lại khoảng cách trục a: 4/)8( 22 ∆−+= λλ a (CT 4.6/54_[1]) SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 7 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ Trong đó : { 2/)( 2/)( 12 21 dd ddl −=∆ +−= πλ ⇔ { 2800 (180 630) / 2 1527.655 (630 180) / 2 225 mm mm λ π = − + ≈ ∆ = − = Suy ra : 2 2 (1527.655 1527.655 8.225 ) / 4 795.641 mm a = + − ≈ (thỏa khoảng cho phép) 8) Góc ôm đai bánh đai nhỏ 1 α : add /)(57180 12 00 1 −−= α (CT 4.7/54_[1]) ⇒ 0 0 0 0 1 min 180 57 (630 180) / 759.641 146.234 120 α α = − − ≈ > = (thỏa) C) Xác đònh số đai : Theo công thức 4.16/60_[1] : Số đai z : [ ] zuld CCCCPKPz /. 0 α = Với các hệ số sử dụng như sau : a) Hệ số tải trọng động : d K Theo bảng 4.7 / 55 _[1] , chọn d K =1,35 (làm việc 2 ca) b) Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai : α C Theo bảng 4.15 / 61_[1] : )180(0025,01 1 α α −−= C ⇔ 1 0,0025(180 146.234) 0,912C α = − − ≈ c) Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai : l C Ta co á : 6 6 0 2240 1 2612.702 L l C l = = ≈ với l : chiều dài đai của bộ truyền đang xét l 0 : chiều dài đai của bộ truyền lấy làm thí nghiệm (tra bảng 4.19/62_[1]) d) Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền : u C Tra bảng 4.17/61_[1] , ứng với d u = 3.4975 ⇒ 14,1 = u C e)Hệ số sử dụng tra tài liệu trang 15/[3] C z =0.9 : C r =0.6 C v =1-0.05(0.01V 2 -1) =1-0.05(0.01*13.713 2 -1)=0.956  Theo đồ thò 4.21b (trang 151 tl[3] ta chon : P o =3.8 kw khi d 1 =180 mm loại đai B SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 8 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ Số đai : 3.54 [ ] o u l z r v p z p c c c c c c α ≥ = ta chon số đai la: Z = 4  Bề rộng đai: B = (z-1)t + 2e ( CT 4.17 /63 _[1] )  Đường kính ngoài bánh đai : 01 2hdd a += ( CT 4.18 /63_[1]) Tra bảng 4.21/63_[1] , ứng với đai loại Β , ta có các thông số sau :           = = = mm mm mm e t h 5,12 19 2,4 0 ⇒ B = (2-1)19 +2.12,5 = 44 mm mm a d 4,1882,4.2180 =+= D) Xác đònh lực căng ban đầu và lực tác dụng lên các trục : 1) Lực căng ban đầu : 0 0 4.138.1,2 662,4( ) o F A ZA N σ σ = = = = 2) Lực căng trên 1 dây đai : ' 0 0 165.6( ) 4 F F N= = 3) Lực tác dụng lên trục : 0 1 2 . .sin( / 2) 1267.7 r F F z α = = (N) ( CT 4.21/64_[1]) 4) Lực vòng có ích : 1000 1000.7,5 546.926 13,713 t P F v = = ≈ (N) ⇒ Lực vòng trên mỗi dây đai : ' 136.73 4 t t F F = = (N) 5) ứng suất lớn nhất sinh ra trong day đai là: max 1 1 0 1 ' ' 2 0 0 max 1 0.5 2 6.344 2 v u t v u t m F F q v y E MPa A A A d σ σ σ σ σ σ σ σ σ = + + = + + + = + + + = Với q m = 0.3 khối lượng 1 mét chiều dài đai q m SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 9 DAMH THIẾT KẾ MÁY GVHD: DƯ VĂN RÊ 0 y : khoảng cách từ đường trung hòa đến thớ đai ngoài cùng ( tra bảng 4.13/59_[1] ⇒ mm y 4 0 = ) E : modun đàn hồi của vật liệu đai ( E = (100 ÷ 350) MPa) ( chọn E = 100 MPa ) E) Xác đònh tuổi thọ đai : i L m r h .3600.2 10.)/( 7 max σσ = ( CT 4.37 /146_[3]) 2) Đối với đai thang 9 = r σ (MPa) (bảng / 146_[3]) m = 8 ( m : chỉ số mũ của đường cong mỏi ) i = 4.9 Như vậy : Tuổi thọ đai : 8 7 (9/ 6,344) .10 4650.57 2.3600.4.9 h L = ≈ (h) Bảng tóm tắt các thông số day đai : P1(KW) n 1 (v/p) F 0 (N) F r (N) F 0 (N) U 7.5 1455 662.4 1267.7 546.926 3.4975 Z 1 α (độ) d 1 (mm) d 2 (mm) a (mm) L (mm) 4 146.234 180 630 795.64 2800 2.2 THIẾT KẾ BÁNH RĂNG: Chế độ làm việc: Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ, 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ. Chế độ tải: T 1 = T :T 2 = 0,6T t 1 = 48 :t 2 =15 A. TÍNH TOÁN CẶP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG CẤP CHẬM Chế độ làm việc: Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ, 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ. Chế độ tải: T 1 = T :T 2 = 0,6T t 1 = 48s :t 2 =15s SVTH: Cao Huy Thọ G0502779 10