Đồ án chi tiết máy THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG THÙNG TRỘN PHƢƠNG án 9

Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động làcông việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước.. Hiểu biết,nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

MỤC LỤC

• Lời nói đầu Trang 1

• Các thông số đầu vào 3

• Tính toán chọn động cơ 4

• Thiết kế đai 8

• Thiết kế bộ truyền bánh răng 13

• Thiết kế trục và then 30

• Tính toán chọn ổ 48

• Thiết kế kết cấu vỏ 54

• Thiết kế các chi tiết phụ 56

• Dung sai lắp ghép 62

• Tài liệu tham khảo 65

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

LỜI NÓI ĐẦU

—***—

Thiết 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 cơkhí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động làcông việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết,nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động lànhững yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thểnói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đốivới các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phậnkhông thể thiếu

Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta cóthể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy,Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật , và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việcthiết kế cơ khí Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà côngviệc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổlăn, Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung vàhoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy Dương Đăng Danh , các thầy cô khoa cơ khí

đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi,

em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe và hạnh phúc

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

ĐỀ TÀI 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

THÙNG TRỘN PHƯƠNG Á N 9

Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm:

1- Động cơ điện; 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang;

3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi; 4- Nối trục đàn hồi;5- Thùng trộn

Số liệu thiết kế: phương án 9

Công suất trên trục thùng trộn, P : 3,5 KW

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) : 30(v/p)

Thời gian phục vụ, L(năm) : 6

Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 250 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ)

Chế độ tải:

T1= T ;T2 = 0,2T ;T3 = 0,2T ;ti= 12s ;t2 = 60s ;t3= 28s

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

PHẢN THUYÊT MINH TINH TOÁN

PHẢN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN

-*** -=> V=V in, .V brí V br 2 V V =0, 877

2 Tính công suất đẳng trị ( công suất tính toán ):

> Công suất tính toán :

> Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Trong đó: uh = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi

ud = 3 là tỉ số truyền của bộ truyền đai thang

Vb2 = 0.98 :thẳng

Vd = 0.96 :

Voi = 0.99 :

Hiệu suất khớp nối

Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răngHiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng

Hiệu suất bộ truyền đai

Hiệu suất ổ lăn

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

> Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb = nlv uch = 30.24 = 720(vòng / phút)

3 Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện:

> Động cơ điện được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng

bộ thoả mãn điều kiện:

+ Pdc > Pct = 1,57 (KW)

+ nđ b - nsb

Dựa vào bảng P1.3 trang 236 sách “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động

Cơ Khí Tập Một” của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ

Kiểu động cơ Công suất

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

2 Tính toán số vòng quay trên các trục:

Hình vẽ minh họa vị trí các trục:

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Số liệu đầu vào:

Công suất: P1 = 4 (KW)

Số vòng quay: nđc =720 (v/p)

Tỷ số truyền: ud = 3

Điều kiện làm việc: quay một chiều ,làm việc hai ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 250 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ)

1 Chọn loại đai:

Dựa vào Pdc = 4 (KW) và n = 720 (v/p) và hình 4.22 trang 153 sách “Cơ sởthiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc và các thông số kĩ thuật trên ta chọnđai dạng B

Từ bảng 4.3 trang 128 sách “Cơ sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc ta

có các thông số kĩ thuật của đai loại B là:

d = ud (1 - s) = 3.180.(1 - 0,01) = 534,6(mm)

Với £ = 0,01 : hệ số trượt tương đối

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 560 (mm)

5 Tỷ số truyền:

u = -ỉ^ 560 = 3,14

d (1 - s) 180(1 - 0,01)Sai lệch so với thông số kĩ thuật: 4,6%

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240 (mm)

8.Số vòng chạy của đai trong 1s:

i = v = 6786 = 3,03.51 <[i 1 = 105

L 2,24

Với L là chiều dài đai L = 2,24 (m)

Điều kiện được thỏa

9 Tính lại khoảng cách trục a:

k + yỊk2 - 8A2

a = - :

—• -4Với:

d + d 180 + 560

K = L -X ^-2 = 2240-X -= 1077,611

L _ d - d 560 - 180 =190

^ a = 1077,611 +J1077,6112

-819^ = 503(mm)

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

10 GÓC ôm a 1 trên bánh đai nhỏ:

«i = 180° - 57 560 0 ^80 = 136,94° >1200 thỏa điều kiện không xảy

ra hiện tượng trượt trơn

15 Lực căng ban đầu:

Đây là hệ dẫn động dây đai thang nên ta chọn : CTO = 1,5(MPa)

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn :

Giả sử góc biên dạng bánh đai: Y = 38o

Ta có giới hạn mỏi của đai : ơr = 9 (MPa.)

Số mũ đường cong mỏi đối với đai thang: m= 8

(Các thông số đã tính : ơmax = 7,072 (MPa)

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

A. CHON VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP:

1.-28-= 60.1.77,922.24000 11 + (0,2)3 -60+ (0,2)3

<28

= 14,255.106 (chu kì)

Vì N HE1 > N HO1 nên K HL1 = 1

NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1

5.Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ:

NFO = 5.106 (đối với tất cả các loại thép)

a > 43(u + 1) J T Ka = 43.4,08.J 75484-79^l

2 m = 132,97 (mm)

ỵ^ a.p H] u y 0,25.(481,82] .3,08Với T = T1/2 = 150969,58/2 = 75484,79 (Nmm)

Theo tiêu chuẩn ta chọn aw = 140 (mm)

Ta có số răng bánh bị dẫn :

z2 = z u = 23.3,08 = 70,84Chọn z2 = 71 răng

F = F^ = 2203y'/g.201= 955,68(N)

cos 3 cos(32,94)Lực dọc trục (6.18):

9 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

d ^m n Z1 2,5.23

d 2

( 1.1 ì

—— +l23 71)

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả.

10 Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

Vậy độ bền uốn được thoả.

ll.Các thông số hình học của bộ truyền:

W ba = 0,5

Ta suy ra giá trị dựa vào công thức :

= 'riị ■) = °,5.(22°6 +Ị) = 0,765d) Hệ số tập trung tải trọng K p:

Dựa vào ^M, tra bảng 6.4 ta các định được hệ số tập trung tảitrọng :

KHV = 1,02 ; KFV = 1,04

= 0,46(m / 5)

9 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả.

10 Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

Ứng suất uốn tính toán:

Ơ P1 = 87,29(MPa) <[ơF1 ] = 191,9(MPa)

Vậy độ bền uốn được thoả

7.Các thông số hình học của bộ truyền:

Đường kính vòng chia d, (mm): Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Đường kính vòng đỉnh da, (mm): Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Đường kính vòng đáy df , (mm): Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

- Mức dầu phải thỏa điều kiện: dầu ngập qua chân răng của bánhrăng 2 và không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4 để tránhmất công suất do khuấy dầu

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN HỘP GIẢM TỐC

A CHỌN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA TRỤC

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền: ơb = 850 MPa

Trị số ứng suất uốn cho phép tra trong bảng : [ơ ] = 63 MPa

Ứng suất xoắn cho phép:

[n ] =20 + 25 MPa đối với trục vào ra của hộp giảm tốc

[n ] =10 + 15 MPa đối với trục trung gian

l Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:

Theo công thức sau:

d > 3 , ~3r = 65,7 mm

N0,2.[r] ,

Chọn d3 = 70 mm

Do lắp bánh đai vào đầu vào trục động cơ điện nên ta không cần quan tâmđến đường kính trục động cơ điện

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

2.1 Theo bảng 10.2 trang 189 sách “Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một Trịnh Chất - Lê Văn Uyển” ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng:

Vẽ các lực không gian:

t Fyl3

Fzl3

^-b8.5-^ -E66,5I

Xác định moment tương đương:

_ B2

-bb.5-<

Fy24 Fy23

Fz24 E2

Fx:

Fy21

331535,22(Nmm)

225568,84(Nmm)

Xác định moment tương đương:

Fr3 = Fy23 = 2932,16 (N)

Độ lớn lực từ khớp nối được xác định:

2 T.

F,„ = ( 0,2+0,3).2T

Dt là đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

Từ bảng 16-10a trang 68 với T3 = 1137906,24 (Nmm) ta chọn Dt = 210(mm)

443,5-333-B3

D3

Mx

My

Xác định moment tương đương:

Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn như sau: (các vị trí lắp then

sn : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp:

Tra bảng 10.7trang 197 sách “Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ KhíTập 1” ta có hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bềnmỏi;

Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cầnđược kiểm tra về độ bền mỏi:

- Trục 1:tiết diện A1 (lắp bánh đai); tiết diện C1 (lắp bánhrăng)

- Trục 2:hai tiết diện lắp bánh răng B2;C2

- Trục 3:tiết diện lắp bánh răng B3 ; lắp nối trục D3

hệ sô tập trung ứng suất Kx = 1,1.

-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

-Ta dung dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199

Từ bảng 10.11 trang 198 sách Trịnh Chất với ơb = 850 (MPa) ta tra được

- - và — do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm Hệ sô an toàn s tại các

Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

Rãnhthen

Lắpcăng

-C1 34 2,28 2,44 2,32 1,86 2,38 2,42 2,3

7 8,19 65,53 10,63 2,28B2 45 2,36 2,44 2,41 1,86 2,46 2,51 2,5

2 12,33 59,62 16,8 2.47C2 60 2,48 2,97 2,47 2,28 2,58 2,57 3,2

0 28,71 44,79 62,8 3.18B3 70 2,64 2,97 2,58 2,28 2,74 2,68 3,0

D TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN:

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

PHẦN V: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ A.TRỤC 1:

❖ Đường kính trục tại ổ: dB1 = dE1 = 30 (mm)

❖ Số vòng quay: n1 = 240 (vòng/phút)

❖ Tuổi thọ: do thời gian làm việc của hộp giảm tốc là lớn nên ta chọn tuổithọ

ổ phù hợp.Chọn thời gian làm việc của ổ là 2 năm

❖ Thời gian làm việc của ổ 2 năm thay 1 lần:

Vì FRB 1 < FRE1 nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua ổ E

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

+ Tải trọng động qui ước:

Q = ( X V F R + Y F Ỵk t k d

Ta có:

Fa = 0 => X =1 , Y = 0

Vòng trong quay nên : V= 1

Tải va đập nhẹ : kd = 1,1

Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ (to <100) nên: kt = 1

=> Q = 2476,36.1,1 = 2723,996 (N)

Tải trọng thay đổi nên: (công thức 11.24 sách “cơ sở thiết kế máy”- “ Nguyễn Hữu

Khả năng tải động của ổ được bảo đảm

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

❖ Thời gian làm việc của ổ 2 năm thay 1 lần:

Lh = 2.250.2.8 = 8000 (giờ)Lực dọc trục Fa (Fz22 ,Fz24 ) tự động triệt tiêu nhau tuy nhiên do qua trình chế tạo

không thể chính xác hoàn toàn và tải trọng tác động cũng tương đối lớn nên tadùng ổ bi đỡ chặn

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

12 + 60 + 28

Khả năng tải động:

Khả năng tải động của ổ được bảo đảm.

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

ổ phù hợp.Chọn thời gian làm việc của ổ là 2 năm

❖ Thời gian làm việc của ổ 2 năm thay 1 lần:

thông số: d= 65(mm); D= 120(mm); B= 23(mm); r= 2,5(mm); C= 44,9(kN);Co=

34,7(kN)

a) Phản lực tại các ổ:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A3 :

F R , = J FỈ0 + V* = v8443,152 +1466,08’ = 8569,49(N)

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C3 :

F RC 3 = yỊ F^ + Fy’1 = 7(-387,12)’ +1466,08’ = 1516,33 (N)

Vì FRA 3 > FRC3 nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua A3

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Vậy Cd = 22928,1 N < C = 44900( N)

Khả năng tải động của ổ được bảo đảm.

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

PHẦN VI: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC

-Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giũa các chi tiết và các bộphận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôitrơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi

-Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 2o

Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau:

1/ Chiều dày : + thân hộp ỗ = 0,03a + 3 = 0,03.200 + 3 = 9 (mm) > 6 (mm)

5/ Kích thướt gối trục: chọn D=100

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D3 , D2 (tra bảng (18.2 ) [2])

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ(k2 ): k2 = E2 + R2 + ( 3 + 5) mm = 49,4v51,4mm

Chọn k2 = 50

Tâm bu lông cạnh ổ: E2 và C ( k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lổ )

E2 = 1,6 d2 =25,6 ( không kể chiều dày thành hộp )

7/ Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa các bánh răng với thành trong hộp: A > ( 1 + 1,2 ) ỗ = 10 mmGiữa đỉnh răng với đáy hộp: At> ( 3 ^ 5 ) ỗ =40 mm

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: A1> ỗ = 10 ( mm)

8/ Số lượng bulông nền z:

Z = (L + B ) /( 200 + 300 ) = ( 4 + 6 ) = 4

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

7

PHẦN CÁC CHI TIẾT PHỤ l.Vòng chắn dầu

Không cho dầu mỡ tiếp xúc

2 Chốt định vị:

Chốt dịnh vị hình côn d = 8mm chiều dài l = 58 mm

3 Nắp quan sát:

68 MSSV:

G0901235

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

Khoa

Nắp quan sát tra bảng 18.5 trang 98 [2] ta lấy:

A

(mm)

B(mm)

K

Sốlươngvít

69 MSSV:

G0901235

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

Khoa

Chọn M30x2.Các thông số trong bảng 18.7 trang 93

6.Que thăm dầu và dầu bôi trơn:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 550 so với mặt bên,

kích thước theo tiêu chuẩn

Để đảm bảo tốt công việc bôi trơn cho bộ truyền của hộp giảm tốc với vận tốc

Ông lót có bề dày: ỗ = ỏ:8mm, chọn ỗ = 8mm, làm bằng gang xám GX15-32

Chiều dày vai Ỗ1 và chiều dày bích ỗ2 bằng ỗ

+ Nắp ổ:

71 MSSV:

G0901235

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

Khoa

Nắp ổ thường được chế tạo bằng gang xám GX15-32, có hai loại là nắp kín và nắpthủng cho trục xuyên qua

D - Đường kính ngoài của ổ; D2 - Đường kính đường tâm qua các bulông ghépnắp ổ

D3 - Đường kính ngoài của nắp; h - chiều dày nắp

10 VÚ tra mỡ cho ổ lăn:

72 MSSV:

G0901235

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

Khoa

Để bổ sung mỡ bôi trơn cho ổ trong quá trình làm việc ta dùng vú tra mỡ có kếtcấu và kích thước như sau:

1 Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

2 Dung sai lắp ghép ổ lăn:

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thốngtrục

- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọnkiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọnH7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hởH8/h7

5 Dung sai lắp ghép then lên trục:

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

75 MSSV:

G0901235

SVTH: Nguy n Anh ễn Anh

Khoa

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạn trên(pm)

Sai lệch giới hạndưới (um) Nmax (um) S max (um)

Sai lệch giới hạndưới (um)