Đồ án thiết kế máy bánh răng trụ nghiêng

Tính toán các thông số bánh đai:……….. Tính toán bộ truyền trong HGTbánh răng trụ nghiêng:……… 2.1.. Bảng thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động: + Tính công suất các trục:... Kiểm ngh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

✵✵✵

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

MỤC LỤC:

ĐỀ BÀI: ……… 04

PHẦN I:TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC:………

1.Thông số đầu vào:……….………

2.Tốc độ quay tang dẫn:……… ……….

3.Tốc độ quay của tang tải :……….

PHẦN II:CHỌN ĐỘNG CƠ , PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ……….

1.Thông số đầu vào:……….

2.Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền:………

3.Bảng thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động:………

PHẦN III:TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN:………

1.Tính toán bộ truyền ngoài HGT( bộ truyền đai thang):………

1.1 Thông số đầu vào:………

1.2 Chọn loại đai:……….

1.3 Tính đường kính các bánh đai:………

1.4 Khoảng các trục a:……….

1.5 Tính chiều dài L:………

1.6 Kiểm nghiệm tuổi thọ đai:……….

1.7 Tính lại khoảng cách trục a:………

1.8 Tính góc ôm:……….

1.9 Tính số đai Z:………

1.10 Tính toán các thông số bánh đai:……….

1.11 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:………

1.12 Các thông số và kích thước:……….

2 Tính toán bộ truyền trong HGT(bánh răng trụ nghiêng:………

2.1 Thông số đầu vào:………

2.2 Chọn vật liệu:………

2.3 Xác định ừng suất cho phép:……….

2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:……….

2.5 Xác định thông số ăn khớp:………

2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:……….

2.7 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:………

05 05 05 05 06 06 06 06 08 08 08 08 09 09 09 09 09 09 10 10 11 12 12 12 12 14 14 15 16 18

2.8 Các thông số và kích thước:………

2.9 Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền hệ thống:……….

PHẦN IV:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC-MỐI GHÉP THEN:……….

1 Tính toán thiết kế trục:……….

1.1 Chọn vật kiệu:………

1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trục:………

1.3 Lực tác dụng từ bộ truyền đai:………

1.4 Lực khớp nối:……….

1.5 Tính sơ bộ đường kính trục:………

1.6 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:………

1.7 Lực tác động lên hệ dẫn động:………

1.8 Sơ đồ phân tích lực:………

1.9 Biểu đồ nội lực trên các trục:……….

1.10 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:………

1.11 Tính kiểm nghiệm về độ bền mỏi:……….

1.12 Tính kiểm nghiệm về độ bền tĩnh:………

2 Mối ghép then:……….

2.1 Điều kiện bền dập:………

2.2 Điều kiện bền mỏi:………

PHẦN V: ỔN LĂN:………

1 Thông số đầu vào:………

2 Tính toán và kiểm nghiệm ổ lăn:……….

PHẦN VI:TÍNH TOÁN VỎ HỌP,CHỌN KHỚP NỔI VÀ CÁC CHỈ TIÊU PHỤ: 1 Tính toán vỏ họp:……….

2 Chọn khớp nổi:……….

a Chọn thông số đầu vào:………

b Khớp nối vòng đàn hồi:………

3 Bôi trơn ổ lăn:………

4 Bôi trơn hộp giảm tốc:………

TÀI LIỆU THAM KHẢO:……….

19 20 20 20 20 20 20 20 21 22 23 24 25 26 28 29 29 30 31 31 32 36 36 37 37 37 38 38 39

Đá dăm 140 45 1000 250 1,5

Cù Nhật Khang

Mai Đức Đãi

8 19144058

6/1/2022 8/2021

Phần I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC 1.Thông số đầu vào:

- Năng suất, Q = 140 (tấn/ giờ).

- Chiều dài băng tải, L = 45 (m).

- Chiều rông băng tải, B = 1000 (mm).

3.Tính toán công suất:

- Công suất cần thiết cho băng tải [3]:

Phần II: CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.Thông số đầu vào:

- Công suất cần thiết cho băng tải: �� = 3,69(��)

- Tốc độ quay tang dẫn: �� = 114,59(�/�ℎ)

2.Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền:

- Công suất cần thiết trên trục động cơ:

��� = � � =� 3,69 0,88 = 4,21 (��) + Hiệu suất của hệ thống:

� = ��� ��� �đ ���3 = 0,98.0,96.0,96 0,993 = 0,88 Trong đó :

��� = 0,98 - Hiệu suất khớp nối

��� = 0,96 - Hiệu suất bánh răng trụ (kín)

�đ = 0,96 - Hiệu suất đai (hở)

��� = 0,99 - Hiệu suất ổ lăn

- Tỉ số truyền sơ bộ: ���= ���× �đ = 8

Trong đó :

��� = 4 (2 ÷ 5): Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng

�đ = 2 (2 ÷ 4): Tỉ số truyền bộ truyền đai

- Số vòng quay sơ bộ:

nsb = usb× nlv = 114,59 × 8 = 917,2

- Chọn đông cơ phù hợp:[4]

+ Loại động cơ:132M6A + Công suất: 5,5kW + Tốc độ quay: 940 rpm + Lưới điện: 380V/50Hz

- Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền sơ bộ:

u  ������� − ���

�� = 940 − 917,2 917,2 = 2,47% < 4%

3 Bảng thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động:

+ Tính công suất các trục:

Trục 1: n1= n uđc

đ = 940 2 = 470(v/ph) Trục 2: n2= u n1

br = 470 4 = 117,5(v/ph) Trục làm việc: nlv = n2

Phần III: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN NGOÀI 1.Tính toán bộ truyền ngoài HGT(bộ truyền đai thang):

1.1.Thông số đầu vào:

- Công suất trên trục bánh đai dẫn, �1 = 4,21 (��)

Chọn L theo tiêu chuẩn: 1800 mm

1.6 Kiểm nghiệm tuổi thọ của đai:

-Tính và kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây [1]:

� = � � = 8,85 1,8 = 4,92 ≤ � = 10

1.7.Tính lại khoảng cách trục a theo công thức: [1]

��� = 1 4 � + �2− 8∆2 = 1 4 960 + 9602− 8 (87,5)2 = 471,696 Trong đó:

Chọn Z = 2

Trong đó:

��= 0,95 ( ��� �ả�� 4.16)

�� = 2 �0 � ���� = 2.228,9.2 ��� 158,85 2 = 900 �

1.12.Các thông số và kích thước:

Bảng 3: Thống kê thông số bộ truyền đai thang

2.Tính toán bộ truyền trong HGT(bánh răng trụ nghiêng):

2.1.Thông số đầu vào:

+ Công suất trên trục dẫn: P = P1 = 4 (kW)

�� = �2

�1= 112

28 = 4 -Khi đó góc nghiêng răng thực tế có giá trị:[1]

cos � = � � 2 ��

� = 2.140 2.145 = 0,9655

� = ������ 0,99655 = 15,09

2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

-Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện �� = �� = 504,545 ���

- Theo tài liệu tham khao [1] , ta có công thức:

 �� = ��� ��� ��� = 1,05.1,015.1,13 = 1,207

-Thay số:

�� = 274.1,714.0,772 2.81215.1,207 (4 + 1) 45,675.4.58^2 = 457,97���

-Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: �� = �� �� �� ���

-Với � = 1,48 m/s  ��= 1 (�ì � < 5 m/s) Bên cạnh đó với cấp chính xác động học

là 9 nên �� = 1 và với � < 700 ��  ���= 1

 �� = 504,545.1.1.1 = 504,545 ���

-Nhận thấy rằng: : �� < �� = 504,545 ���

=> Nên bánh răng nghiêng ta tính đã đáp ứng điều kiện bền

2.7 Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

-Trong quá trình làm việc không bị gãy răng thì ứng suất uốn tác dụng lên bánh răng ��

phải nhỏ hơn giá trị ứng suất uốn cho phép �� hay: ��< �� .

- Theo tài liệu tham khảo [1], ta có công thức tính độ bền uốn:

��1 = 2 �1� ��� ��� ��1

� ��1 � -Theo tài liệu tham khảo [1],ta có:

 Bánh răng nghiêng ta tính đáp ứng điều kiện uốn.

2.8.Các thông số và kích thước:

Bảng 4: Thống kê kết quả tính toán thông số bộ truyền bánh răng

2.9.Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền hệ thống:

�  � − � � 0

0 = 8,048 − 8,203 8,203 = 1,889% < 4%

Trong đó:

� = ���× �đ= 4 × 2,012 = 8,048 - tỉ số truyền thực

�0 = �đ�/��� = 940/114,59 = 8,203 - tỉ số truyền yêu cầu để

hệ thống hoạt động với năng suất đầu bài

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC-MỐI GHÉP THEN 1.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC:

=>Chọn theo tiêu chuẩn �2= 45 ��

1.6 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

-Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt trục:

-Chiều dài mayơ bánh răng và khớp nối trục II:

+ Chiều dài mayơ của bánh răng trụ nghiêng:

�1 = 10��: khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp

�2 = 12��: khoảng cách từ mặt cạnh ổ của chi tiết quay đến thành trong của hộp

�3 = 15 ��: khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến năp ổ

ℎ� = 17 ��: chiều cao năp ổ và đầu bulong

-Chiều dài các đoạn trục:

-Từ (1) và (2) suy ra: ���= 789,347 �; ��� = 513,062 � +Xét mặt phẳng XoZ:

��= ���− ���+ ��1− ��� = 0 (1)

�� = − ��� 65 + ��1 55 − ��� 110 = 0 (2)

-Từ (1) và (2) suy ra: ���= 1134,35 �; ��� = 2116,167 � -Trục II:

��= ���− ��2− ���+ ��� = 0 (1)

�� =− ��� 110 + ��2 55 + ��� 84,5 = 0 (2)

-Từ (1) và (2) suy ra: ���= 1937,986 �; ��� =− 162,513

1.8.Sơ đồ phân tích lực:

Hình 1 Sơ đồ động

1.9.Biểu đồ nội lực trên các trục:

Hình 2 Biểu đồ nội lực trục I

Hình 3 Biểu đồ nội lực trục II

1.10.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:

-Moment uốn tương đương tại các điểm được tính theo công thức:[1]

Mtđj = Myj2+Mxj2+0,75Tj 2N mm

-Đường kình trục tại các tiết diện được tính théo công thức:

dj = 3 M tđj

0,1[σ]

 Trên trục I: với đường kính sơ bộ d1= 35 mm ta chọn [σ] = 55 MPa

Bảng 5: Tính toán và chọn đường kính các đoạn trục trục I

Tại C 114477,2N.mm 27,5mm 35mm

 Trên trục II: với đường kính sơ bộ d2= 45 mm ta chọn [σ] = 50 MPa

Bảng 6: Tính toán và chọn đường kính các đoạn trục II

1.11.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

*Ta tiến hành kiểm nghiệm hệ số an toàn:

-Vì là trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng:

+Giá trị trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j: σm= 0

+Biên độ của ứng suất pháp tại tiết diện j:

+Biên độ của ứng suất pháp tại tiết diện j:

τmj = τaj = 2.W T

oj

Trong đó: Tj là moment xoăn tại tiết diện j

Woj là moment xoăn, được tính theo bảng 10.6, cho trục có

-Hệ số tăng bền ky= 1,6( tra bảng 10.9)

-Trị số của kích thước: ε ;ε tra theo bảng 10.10

-Trị số của hệ số:Kσ,Kτtra theo bảng 10.12

Bảng7: Kiểm nghiệm độ bền mỏi các trục.

Trục Vị trí Wj(N.mm) Woj(N.mm) σaj(MPa) τaj(MPa) sσ sτ s

-Dựa theo vật liệu ta chọn ban đầu thép C45:

-Dựa theo vật liệu ta chọn ban đầu thép C45:

+ Điều kiện bền dập:

τcC = 2T

d.lt.b =

2.81215 28.28.1,35.8 = 19,18 ≤ τc-Trục II:

τcA = 2T

d.lt.b =

2.308475 38.38.1,35.12 =26,37≤ τc

τcC = 2T

d.lt.b =

2.308475 42.42.1,35.12 = 21,6 ≤ τc

PHẦN V: Ổ LĂN 1.Thông số đầu vào:

��� = ���2+ ���2= 1134,352+ 789,3472 =1381,962 N +Lực dọc trục: ��1 = 755,113 N

��� = ���2+ ���2= 162,5132+ 1324,1582 = 1334,09 N +Lực dọc trục: ��2 = 755,113 N

+Số vòng quay của trục: �2 = 117,5 v/ph

+Thời gian làm việc của ổ: �ℎ = 18000 ��ờ

2.Tính toán và kiểm nghiệm ổ lăn:

+Hệ số X,Y (chọn V=1 ứng với vòng trong quay)

+Lực dọc trục tác động vào ổ B,D do lực hướng tâm gây ra:

L = 60.n.Lh

106 = 60.470.18000

106 = 507,6( ���ệ�/�ò��) +Khả năng tải động:

Cd= Q.m

L = 2177,475.3 507,6 = 17,2 kN +Vì Cd< C =17,2 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

+Kiểm tra tải tĩnh:

 nên ta dùng ổ bi đỡ chặn

Bảng 9: Thông số ổ bi đỡ chặn trên trục II [2]

+Hệ số e:

��2

�0 = 27,1 10 755,1133 = 0,0278

 Chọn e = 0,34

+Hệ số X,Y (chọn V=1 ứng với vòng trong quay)

+Lực dọc trục tác động vào ổ B,D do lực hướng tâm gây ra:

L = 60.n.Lh

106 = 60.117,5.18000

106 = 126,9 (���ệ� �ò��)

+Khả năng tải động:

Cd= Q.m L = 1591,1.3 126,9 = 8 kN

+Vì Cd< C = 28,9 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

+Kiểm tra tải tĩnh:

PHẦN VI: TÍNH TOÁN VỎ HỌP , CHỌN KHỚP NỔI VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ

1 Tính toán vỏ hộp.

-Ta chọn vỏ hộp đúc , vật liệu là gang xám GX 15-32

-Chọn bề mặt lăp ghép giữa bề năp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các

trục để việc tháo lăp các chi tiết được thuận tiện và dễ dàng hơn.

- Chiều dày bích thân hộp, S3

- Chiều dày bích năp hộp, S4

K2= E2+ R2+ (3 ÷ 5) = 37,8 ÷ 39,8

→ K2= 39mm

E ≈ 1,6d ≈ 1,6.12 ≈ 19,2mm

khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ)

*Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thành trong hộp

- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

- Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

a.Thông số đầu vào

- Momen xoăn danh nghĩa: T2= 308475 N.mm

b.Khớp nối vòng đàn hồi

- Momen xoăn tính toán: Tt= k.T = 1,5.308475 = 462712,5 N.mm = 462,713 N.m

-Trong đó: k = 1,5:hệ số k phụ thuộc vào loại máy công tác:

- Điều kiện sức bền chốt của vòng đàn hồi:

σu = T.k.l0

0,1.dc3.D0.z

= 308475.1,5 34+

15 2 0,1.143.130.8 = 67,28 MPa < σu = (60 ÷ 80) Mpa

3 Bôi trơn ổ lăn:

-Do ổ làm việc lâu dài , tốc độ làm việc thấp, nhiệt độ làm việc < 150℃ nên ta bôi trơn bằng mỡ Theo bảng 15.15 ta chọn mỡ LGMT2.

4 Bôi trơn hộp giảm tốc:

-Ta dùng vòng phớt để che kín ổ lăn.

-Do vận trốc vòng nhỏ hơn 12 m/s nên ta bôi trơn bằng phương pháp ngâm dầu Chiều sâu ngâm dầu = ( 0,75 ÷ 2 )h > 10 (mm)

-Với h là chiều cao chân răng , h = 5,625 (mm)

-Chiều sâu ngâm dầu = ( 0,75 ÷ 2 ).5,625 = 4,22 ÷ 11,25 (mm)

-Chọn chiều sâu ngâm dầu = 10 (mm)

-Ta dùng dầu tua bin để bôi trơn.

*TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 NXB Giáo dục,

[4] Cataloge motor ABB Low voltage motor catalog, 2021.

[5] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 1 NXB Giáo dục, 2005.

[6] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 2 NXB Giáo dục, 2005.