ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁYTHIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍLời nói đầuThiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền công nghiệp hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên cơ khí.Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hệ hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại những kiến thức đã học trong các môn Cơ học máy, Nguyên lý máy, vẽ kỹ thuật…và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quát về việc thiết kế cơ khí. Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn…thêm vào đó, trong quá trình thực hiện sinh viên có thể hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Ngoạn, các thầy bộ môn và các bạn khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án.Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy sai sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy và các bạn Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Kiệt ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN(Đề số 01)Số liệu trạm dẫn độngThông số cho trướcKý hiệuĐơn vịPhương ánLực kéo băng tảiP(N)3500Vận tốc băng tảiV(ms)2,75Đường kính tăng quayD(mm)320Số ngày làm việc trong năm…(giờ)280Số giờ làm việc trong ngày…(ca)16Số năm làm việc…(năm)5Góc ngiêng bộ truyền ngoàiβ(độ)45Đặc tính tải trọngVa đập trung bình TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠCông suất làm việcGọi P_lv là công suất làm việc trên máy công tác, kWP_ct là công suất cần thiết, kW là hiệu suất chung của hệ dẫn độngTa có:P_lv=(F.v)1000Trong đó:F=3500 N là lực kéo băng tảiv=2,75 m⁄s là vận tốc băng tảiVậy,P_lv=3500.2,751000=9,625 kWHiệu suất hệ dẫn độngVới η=η_1n.η_2m.η_3k.η_4Với n=1 là số khớp nối, m = 1 là số cặp bánh răng, k = 3 là số cặp ổ lăn.Trong đó: η_1,〖 η〗_2,η_3,〖 η〗_4 được tra bảng 2.31 bảng trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ.η_1=1 ;Hiệu của khớp nốiη_2=0,97 ;Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụη_3=0,99 ;Hiệu suất của một cặp ổ lănη_4=0,96 ;Hiệu suất của bộ truyền đai→ η=12.〖0,97〗1.〖0,99〗3.0,96=0,9Công suất cần thiết trên động cơP _ct = P _lv = 7,28 0,9 =10,7 kW Số vòng quay trên trục công tácSố vòng quay trên trục máy công tác được tính theo công thức:n_lv=60000 VπDTrong đó:V là vận tốc băng tải, msD là đường kính đĩa xích, mmn_lv là số vòng quay trên trục công tác, vgph;→n_lv=60000 2,753,14.320=164,2 vg⁄phChọn sơ bộ tỉ số truyềnChọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u _sb
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Lời nói đầu Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Mặt khác, công nghiệp phát triển thiếu công nghiệp đại Vì vậy, việc thiết kế cải tiến hệ thống truyền động công việc quan trọng cơng đại hóa đất nước Hiểu biết, nắm vững vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên khí Trong sống ta bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi, nói đóng vai trị quan trọng sống sản xuất Đối với hệ thống truyền động thường gặp hộp giảm tốc phận thiếu Đồ án thiết kế hệ dẫn động khí giúp ta tìm hiểu thiết kế hệ hộp giảm tốc, qua ta củng cố lại kiến thức học môn Cơ học máy, Nguyên lý máy, vẽ kỹ thuật…và giúp sinh viên có nhìn tổng qt việc thiết kế khí Hộp giảm tốc phận điển hình mà cơng việc thiết kế giúp ta làm quen với chi tiết bánh răng, ổ lăn…thêm vào đó, q trình thực sinh viên hồn thiện kỹ vẽ AutoCad, điều cần thiết với sinh viên khí Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Ngoạn, thầy mơn bạn khoa khí giúp đỡ em nhiều trình làm đồ án Với kiến thức cịn hạn hẹp, sai sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy bạn! Sinh viên thực Hoàng Văn Kiệt Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN (Đề số 01) * Số liệu trạm dẫn động Thông số cho trước Lực kéo băng tải Vận tốc băng tải Đường kính tăng quay Số ngày làm việc năm Số làm việc ngày Số năm làm việc Góc ngiêng truyền ngồi Đặc tính tải trọng Ký hiệu P V D … … … SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Đơn vị Phương án 3500 2,75 320 280 16 (năm) 45 Va đập trung bình Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn PHẦN I TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ Công suất làm việc Gọi công suất làm việc máy công tác, kW công suất cần thiết, kW hiệu suất chung hệ dẫn động Ta có: Trong đó: + + lực kéo băng tải vận tốc băng tải Hiệu suất hệ dẫn động Với m = số cặp bánh răng, k = số cặp ổ lăn Trong đó: tra bảng 2.3[1] bảng trị số hiệu suất loại truyền ổ Công suất cần thiết động Số vòng quay trục cơng tác Số vịng quay trục máy cơng tác tính theo cơng thức: Trong đó: + + + V vận tốc băng tải, m/s D đường kính đĩa xích, mm số vịng quay trục công tác, vg/ph; Chọn sơ tỉ số truyền Chọn sơ tỉ số truyền toàn hệ thống Theo bảng 2.4[1] bảng tỉ số truyền nên dùng cho truyền hệ, ta chọn: + + Hộp giảm tốc bánh trụ cấp: chọn Truyền đai: chọn Số vòng quay sơ trục động SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Số vòng quay sơ động theo cơng thức: vg/ph Chọn số vịng quay đồng động Chọn số vòng quay đồng động vg/ph Chọn động Tra bảng P1.3[1] ta chọn động 4A132M4Y3 Động có thơng số sau: Phân phối tỉ số truyền Chọn tỉ số truyền đai 10 Tính thông số trục Công suất trục công tác * Momen xoắn trục: Trục Thông số Công suất P, kW Tỉ số truyền, u Số vòng quay n, vg/ph Momen xoắn T, Nmm Động Công tác 10,7 1458 70086 10,12 9,7 9,625 SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo 4,44 729 132573 164,2 564160 164,2 559797 Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn PHẦN I - TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐAI Các thơng số tính toán truyền Chọn loại đai Sơ đồ tiết đai Kí hiệu Kích thước 14 b bt 17 y0 h 10,5 40° Tiết diện A, 138 Chọn đường kính bánh đai - Đường kính bánh đai nhỏ : Từ đường kính đai xác định vận tốc đai sau: - Đường kính bánh đai lớn : Trong đó: - Tỉ số truyền thực tế: - Sai lệch tỉ số truyền: SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Xác định khoảng cách trục a - Chiều dài đai L Kiểm nghiệm đai tuổi thọ: - Tính xác khoảng cách trục Trong đó: - Xác định góc ơm - Xác định số đai z Số đai z tính theo cơng thức: Chọn Trong đó: + + cơng suất cho phép, kW + + + + + SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Xác định thông số bánh đai - Xác định chiều rộng bánh đai B: - Đường kính đỉnh bánh đai: - Đường kính chân bánh đai: Xác định sức căng ban đầu lực tác dụng lên trục - Lực căng ban đầu : Trong đó: + - Lực tác dụng lên trục: Bảng tổng hợp thông số truyền Thơng số Tiết diện đai Đường kính bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai lớn Đường kính đỉnh bánh đai nhỏ Đường kính đỉnh bánh đai lớn Đường kính đáy bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai lớn Góc chêm đai Số đai Chiều rộng bánh đai Chiều dài đai Góc ơm bánh đai nhỏ Khoảng cách trục Lực căng ban đầu Lực tác dụng lên trục Ký hiệu A z B L a SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Đơn vị độ đai mm mm độ mm N N Giá trị 138 160 315 168,4 323,4 152,4 307,4 40 82 1500 156 369 227 1776 Trang Đồ án Chi tiết máy SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn PHẦN III TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ 3.1 Thông số đầu vào truyền Công suất: Tỷ số truyền: Số vòng quay: Momen xoắn: Thời gian sử dụng: 3.2 Lựa chọn vật liệu chế tạo bánh Do khơng có u cầu đặc biệt theo quan điểm thống hóa thiết kế, ta chọn vật liệu chế tạo bánh sau: - Vật liệu bánh lớn: + Nhãn hiệu thép: Thép C45 + Chế độ luyện: Tôi cải thiện + Độ rắn: chọn + Giới hạn bền: + Giới hạn chảy: - Vật liệu bánh nhỏ: + Nhãn hiệu thép: Thép C45 + Chế độ luyện: Tôi cải thiện + Độ rắn: + Giới hạn bền: + Giới hạn chảy: 3.3 Xác định ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc uốn cho phép Chọn sơ bộ: + Bánh chủ động: + Bánh bị động: Ta có: + Bánh chủ động: SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn + Bánh bị động: - Hệ số tuổi thọ, xét đến thời gian phục vụ chế độ tải trọng truyền + bậc đường cong mỏi khử ứng suất tiếp xúc Do bánh có HB < 350 nên + số chu kỳ thay đổi ứng suất khử ứng suất tiếp súc ứng suất uốn: + momen xoắn, số vòng quay tổng số làm việc chế độ i bánh xét: (Theo trang 94) Suy Lấy giá trị Do , tương tự SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 10 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Từ yêu cầu độ bền, tính cơng nghệ lắp ghép Theo dãy tiêu chuẩn đường kính kích thước trục tr.195[1] Ta chọn đường kính trục sau : Chọn then kiểm nghiệm trục a Chọn then Các ổ lăn lắp trục theo k6, lắp đĩa xích, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then Trị số momen cản uốn momen cản xoắn ứng với tiết diện trục sau: Tiết diện 11 13 20 22 Đường kính trục (mm) 38 30 48 52 bxh (mm) 10 x 8x7 14 x 16 x 10 (mm) 5,5 4670 2290 9408 11851 10058 4940 20266 22655 b Kiểm nghiệm trục * Kiểm nghiệm trục - Điều kiện độ bền mỏi Trong đó: hệ số an toàn cho phép SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 21 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trong đó: Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: Đối với trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, đó: Vậy Trục I thỏa mãn điều kiện độ bền mỏi - Điều kiện độ bền tĩnh Trục I thỏa mãn điều kiện độ bền tĩnh Kiểm nghiệm trục * Trong đó: SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 22 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn hệ số an tồn cho phép Trong đó: Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: Đối với trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, đó: Vậy - Trục thỏa mãn điều kiện độ bền mỏi Điều kiện độ bền tĩnh SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 23 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trục thỏa mãn điều kiện độ bền tĩnh a Kiểm nghiệm then * Kiểm nghiệm then trục - Tại tiết diện 11, trục ta chọn lắp then + Theo độ bền dập Trong đó: Thay vào công thức tra được: + Theo độ bền cắt Trong đó: - Tại tiết diện 13, trục ta chọn lắp then + Theo độ bền dập Trong đó: SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 24 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Thay vào công thức tra được: + Theo độ bền cắt Trong đó: * - Kiểm nghiệm then trục Tại tiết diện 20, trục ta chọn lắp then + Theo độ bền dập Trong đó: Thay vào cơng thức tra được: + Theo độ bền cắt Trong đó: - Tại tiết diện 22, trục ta chọn lắp then + Theo độ bền dập SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 25 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trong đó: Thay vào cơng thức tra được: + Theo độ bền cắt Trong đó: Tính chọn ổ lăn a Chọn ổ lăn trục Do tải trọng nhỏ, chịu lực hướng tâm Do đó, ta chọn ổ bia đỡ dãy cho gối đỡ A B Với đường kính ngõng trục lắp ổ , ta chọn bi đỡ dãy - Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) Tải động C (kN) 407 35 100 25 43,6 Thời gian làm việc ổ (tính triệu vịng quay) - * Tải tĩnh (kN) 31,9 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 26 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trong đó: + + + - Khả tải động ổ tính theo cơng thức: Trong đó: + - Khả tải tĩnh ổ Vậy ổ chọn thỏa mãn yêu cầu b Chọn ổ lăn trục Do tải trọng nhỏ, chịu lực hướng tâm Do đó, ta chọn ổ bi đỡ dãy cho gối đỡ C D - Với đường kính ngõng trục lắp ổ , ta chọn bi đỡ dãy Kí hiệu ổ - d (mm) D (mm) B (mm) Tải động C (kN) 410 50 130 31 68,5 Thời gian làm việc ổ (tính triệu vịng quay) SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Tải tĩnh (kN) 53 Trang 27 Đồ án Chi tiết máy SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trang 28 Đồ án Chi tiết máy PHẦN V - GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn TÍNH TỐN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC Vỏ hộp giảm tốc Ta chọn vỏ hộp đúc vật liệu gang, mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường tâm trục để lắp ghép dễ dàng Tên gọi Giá trị Chiều dày : Gân tăng cứng : Đường kính : Mặt bích ghép nắp thân : Kích thước gối trục : Mặt đế hộp : SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 29 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Khe hở chi tiết : Số lượng bulông Z Lấy Nắp quan sát Để kiểm tra chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp đỉnh hộp ta làm cửa thăm có nắp quan sát Nút tháo dầu Các thông số : b=15; m=10; f=3; L=29; c=2,5; q=19,8; D=32; S=22; D0=25,4 Chốt định vị Que thăm dầu Để tránh sóng dàu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt máy làm việc liên tục, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên SV: Hoàng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 30 Đồ án Chi tiết máy SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Trang 31 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP PHẦN VI Bôi trơn hộp giảm tốc a Bôi trơn truyền hộp Để giảm mát cơng suất ma sát, giảm mài mịn, đảm bảo nhiệt tốt đề phòng chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn cho trục truyền bên hộp giảm tốc - Vì vận tốc bánh lớn, nên theo bảng 18.13[2] nên ta chọn cách bôi trơn cho bánh dầu tuabin 57 để bôi trơn hộp giảm tốc - Vì vận tốc vịng lớn, công suất mát khuấy dầu tăng lên, dầu dễ bị biến chất bắn tóa, mặt khác chất cặn bã đáy hộp dễ bị khuấy động hắt vào chỗ ăn khớp làm cho chóng bị mài mịn, cần đảm bảo lượng dầu ngâm dầu cần thiết - Bánh ngâm dầu chứa hộp với mức dầu 1/3 bán kính bánh lớn mức dầu nhỏ 1/6 bán kính lớn Chọn độ nhớt dầu với bánh thép N/mm2 Bôi trơn ổ lăn b Do tốc độ vòng ổ lăn mức trung bình, ta dùng mỡ để bôi trơn ổ lăn Dùng mỡ để bôi trơn ổ lăn có số ưu điểm như: mỡ bôi trơn giữ ổ dễ dàng hơn, đồng thời có khả bảo vệ ổ tránh tác động tạp chất độ ẩm, mỡ dùng để làm việc lâu dài Lượng mỡ tra vào ổ sau: - Khi ổ làm việc với số vòng quay trung bình, mỡ cho vào chiếm 2/3 khoảng trống phận ổ Lượng mỡ tra vào ổ lần đầu xác định sau Trong đó: G lượng mỡ, g D,B đường kính vịng ngồi chiều rộng ổ lăn, mm Mỡ cần bổ sung sau thời gian sử dụng Điều chỉnh ăn khớp SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 32 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn Do sai số chế tạo chi tiết theo kích thước chiều dài sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh trục khơng xác Trong hộp giảm tốc bánh trụ, để bù vào sai số thường lấy chiều rộng bánh nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh lớn SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 33 Đồ án Chi tiết máy PHẦN VII GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn CHỌN KIỂU LẮP VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP Chọn kiểu lắp Do hộp giảm tốc chịu tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn kiểu lắp ghép chung H7/k6, dùng cho mối không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện gây hư hại chi tiết ghép Khả định tâm mối ghép cao đảm bảm chiều dài mayơ Các chi tiết cần đề phòng quay di trượt Thống kê kiểu lắp dung sai lắp ghép ST T Dung sai Tên mối ghép Kiểu lắp Trục Lỗ Ghi +15 +2 +18 +2 +18 +2 Trục bạc Trục vòng ổ lăn Trục vịng ổ lăn Vịng ngồi ổ lăn vỏ hộp ổ lăn trục Vòng ổ lăn vỏ hộp ổ lăn trục Bánh trục Trên trục Bánh trục Trên trục 12 Bạc lót Trên trục SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 34 Đồ án Chi tiết máy GVHD: Nguyễn Hữu Ngoạn LỜI KẾT Em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy bạn để đề tài em hoàn thiện hơn!! * Tài liệu tham khảo [1] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Tập 1–Trịnh Chất, Lê Văn Uyển [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Tập 2– Trịnh Chất, Lê Văn Uyển [3] Dung sai lắp ghép & Kỹ thuật đo lường – Ninh Đức Tốn SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí chế tạo Trang 35 ... động khí Tập 1–Trịnh Chất, Lê Văn Uyển [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Tập 2– Trịnh Chất, Lê Văn Uyển [3] Dung sai lắp ghép & Kỹ thuật đo lường – Ninh Đức Tốn SV: Hồng Văn Kiệt – Khoa khí. .. làm việc máy công tác, kW công suất cần thiết, kW hiệu suất chung hệ dẫn động Ta có: Trong đó: + + lực kéo băng tải vận tốc băng tải Hiệu suất hệ dẫn động Với m = số cặp bánh răng, k = số cặp... Hữu Ngoạn Số vòng quay sơ động theo công thức: vg/ph Chọn số vòng quay đồng động Chọn số vòng quay đồng động vg/ph Chọn động Tra bảng P1.3[1] ta chọn động 4A132M4Y3 Động có thơng số sau: Phân