Đồ án chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho những đồ án tiếp theo Băng tải là một trong những phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và trong công nghiệp nói chung Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay, việc.

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viênngành cơ khí Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật,dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện

đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho những đồ án tiếp theo

Băng tải là một trong những phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãitrong ngành cơ khí nói riêng và trong công nghiệp nói chung

Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hệ dẫn độngbăng tải sao cho tiết kiệm vẫn đáp ứng được các tiêu chí và đảm bảo về độ bền là hếtsức quan trọng

Được sự phân công của thầy PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường, nhóm chúng em

thực hiện đồ án Thiết kế hệ dẫn động băng tải để ôn lại kiến thức và tổng hợp lýthuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh

Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác nên chắc chắn có nhiều saisót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy

Xin cảm ơn thầy TS Nguyễn Mạnh Cường đã giúp đỡ chúng em hoàn thành

đồ án này!

SVTH: Phạm Ngọc Cường

Tống Ngọc Chiến

Mục lục

4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Chương I: TÍNH ĐỘNG HỌC VÀ HỆ DẪN ĐỘNG

1 Chọn động cơ điện:

1.1 Tính công suất của động cơ điện:

- Công suất trục công tác:

- Trong đó : F là lực kéo băng tải

là vận tốc băng tải

- Công suất cần thiết kế của động cơ:

- Trong đó :

η : hiệu suất truyền động

- Với : … là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động, từ yêu cầu thiết kế hệ dẫn động băng tải :

Trong đó : trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ được tra trong bảng (2.3) : là hiệu suất bộ truyền khớp nối trục (chọn khớp nối mềm)

: là hiệu suất cặp ổ lăn được làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn ( với m

: tỉ số truyền sơ bộ của hệ dẫn động :

Với: : tỉ số truyền động sơ bộ bánh răng hộp giảm tốc.Chọn

: tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai, chọn

1.4 Phân phối tỉ số truyền:

- Xác định tỉ số truyền toàn bộ (uc) của hệ dẫn động :

- Phân phối tỉ số truyền (uc )của hệ dẫn động :

uđ tỉ số truyền của bộ truyền đai (tra bảng 2.4) chọn

1.5 Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:

- Dựa vào công suất công tác: Pct = 4,5(kw);

- Công suất trên trục II:

- Công suất trên trục I :

- Công suất trên trục động cơ : (kW)

Mô men xoắn :

• Momen xoắn trên trục động cơ:

Chương II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

 Các thông số yêu cầu:

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

1.1 Tính đường kính bánh đai:

*Chọn loại đai và tiết diện đai

 Chọn đai thang thường

 Tra đồ thị

[ ]

4.1 1 59

với các thông số ta chọn tiết diện đai:

Б-800

1.2 Chọn đường kính hai đai: :

*Chọn đường kính bánh đai nhỏ.

Mô men xoắn trên trục động cơ là:= (N.mm)

- theo công thức =(5,2 = (5,2 =(132163) theo tiêu chuẩn tập bảng tra chi tiết máy ta chọn = 160 (mm)

+ Nghiệm điều kiện vận tốc : v = = = 6 (m/s) ( 2530) (m/s)

Chọn v=10 (theo tiêu chuẩn) tra bảng 4.19 (trang 62)

- Đường kính bánh đai lớn theo công thức sau: = (1-)

1.3 Xác định khoảng cách trục a:

 Khoảng cách trục sơ bộ được xác định theo công thức

Dựa vào Tra bảng

[ ]

4.14 1 60

B

Ta chọn Vậy :

 Chiều dài đai :

d

L u z

P k Z

P C C C Cα

=

• P : Công suất trên bánh đai chủ động P= 5,1 (KW)

+ [ ]P0

:Công suất cho phép.Tra bảng

[ ]

4.19 1 62

B

ta được +:Hệ số ảnh hưởng của góc ôm

Tra bảng

[ ]

4.15

1 61

B

với ta được :+C z:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

Tra bảng

[ ]

4.18

1 61

B

ta được

B = (Z-1).t + 2e = (3 -1).19+2.12,5 =63 mm

 Góc chêm của mỗi rãnh đai :

 Đường kính ngoài của bánh đai :

 Đường kính đáy bánh đai:

10

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

 Lực căng ban đầu:

0

780 .

d v

Ta có các thông số kĩ thuật chính của bộ truyền đai thang như trong bảng:

Thông số Kí hiệu, đơn vị Giá trị

Số Đai Z 3

Lực căng ban đầu và lực

tác dụng lên trục Fo

III TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Thông số đầu vào

σ:ứng suất tiếp xúc và ứng xuất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơsở:

*Bánh chủ động :

*Bánh bị động :

+K HL,K FL:hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền:

– ,: bậc của đường cong mỏi Bánh răng có HB < 350,= =6

–,: số chu kỳ thay đổi ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn

• Theo công thức (6-5) (trang 93) ta có:

[σH]max = 2,8.σch ⇒ [σH1]max = [σH2]max = 2,8.580 = 1624(MPa)[σF]max = 0,8.σch ⇒ [σF1]max = [σF2]max = 0,8.450 = 360 (MPa)

3 Xác định sơ bộ khoảng chiều dài côn ngoài:

Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức(6-52a)

4 Xác định các thông số ăn khớp:

4.1 Mô đun:

Xác định mô đun vòng ngoài và vòng trung bình mte ,mtm:

Tra bảng 6.22[1](trang 114) với = 72(mm) và tỷ số truyền u = 4,362 được số răng

=17

Với HB < 350  = 1,6 = 1,6.17=27,2

Chọn =27 (số nguyên)

Đường kính trung bình và mô đun trung bình sơ bộ :

Mô đun vòng ngoài:

Tra bảng 6.8[1](trang 99), chọn theo tiêu chuẩn: (mm)

Tra bảng 6.20[1](trang 112) với 27 ; =4,33 , được = 0,38, từ đó = -=-0,38

4.5 Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài

Đường kính trung bình bánh nhỏ:

Chiều dài côn ngoài

 Một vài thông số hình học của bánh răng

Đường kính vòng chia :

Chiều cao răng ngoài : Chiều cao đầu răng ngoài : Chiều cao chân răng ngoài :Đường kính đỉnh răng ngoài :

Nội suy tuyến tính ta được :

Từ thông tin trang 91 và 92 trong [TL1] ta chọn:

Ra =2,5… 1,25 ; ZR = 0,95

v< 5 m/s, Zv = 1

- : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng:

-: Hệ số ảnh hưởng độ của độ nhám mặt lượn chân rang: Chọn

-: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất

-: Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền

uốn:

-Hệ số tập trung tải trọng (Bảng 6.21-T113):

-– Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng suất tiếp xúc, uốn: Do bộ truyền là bánh răng côn răng thẳng

- , – Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc, uốn:

6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

6.2Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

, - ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:

– hệ số tải trọng khi tính vê uốn :

– hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng : Do là bánh răng côn răng thẳng : Yβ =1 –

Hệ số dạng răng : Tra bảng 6.18 [109/TL1] với :

2.2.5.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng :

Chiều dài côn ngoài Re 180,11

Mô đun vòng ngoài mte 2,66(mm)

Góc nghiêng của răng β

Số răng của bánh răng Z1 27

Chiều cao răng ngoài he 6,6(mm)

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 4,14(mm)

hae2 1,86(mm)Chiều cao chân răng ngoài hfe1 2,46(mm)

hfe2 4,74(mm)Đường kính đỉnh răng ngoài dae1 89,06(mm)

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:

Trong đó - Đường kính trục cần nối:

–Mômen xoắn tính toán

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k=1,2

T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục:

Do vậy

Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện

Ta được:

Tra bảng 16.10bTr69 [2] với

 Kiểm nghiệm khớp nối

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

 Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

 Điều kiện bền của chốt:

- Ứng suất cho phép của chốt,

Trong đó:

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Kí hiệu Giá trị

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được 250(N.m)

Đường kính lớn nhất có thể của nối trục 36 (mm)

Chiều dài đoạn công xôn của chốt 34 (mm)

4.1.Lực tác dụng lên trục và khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực:

- Chọn vật liệu chế tạo trục: chọn là thép C45 tôi cải thiện

4.1.1.Sơ đồ phân tích lực chung và giá trị lực:

 Sơ đồ phân tích lực

20

 Lực tác dụng lên trục I:

 Lực tác dụng lên trục I từ bộ truyền đai : =1032,79 (N)

 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn răng thẳng :

4.1.3.Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực:

Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

k3 = 10, ta chọn k3 = 10

 Chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông: hn = 15 ta chọn hn = 20

(các giá trị k1, k2, k3, hn chọn theo bảng B10.3Tr189[1])

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1]

Chiều rộng vành răng thứ i trên trục k:

 Tính momen tương đương

44182,55

Vẽ biểu đồ momen

62738,1

30192,4 8

44182,55

5125,6

99584 130

80 60,5

(mm) N 706,36 N 162,95 N 730,29 N 730,29 N 2527,5 N 905,17 N 3789,14 N 531,48 N

Ta có:

 Tính đường kính các đoạn trục

Tính đường kính trục tại các tiết diện j theo công thức :

= 63 MPa - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục, cho trong B10,T195

• Trên trục I then được lắp tại bánh răng và bánh đai

• Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng:

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

• Lấy chiều dài then:

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

=

• Then lắp trên trục vị trí bánh đai: d12 = 30mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

• Chiều dài then trên đoạn trục lắp bánh đai:

26

 Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt:

Theo công thức 9.1 và 9.2Tr173[1] ta có:

Với bảng B9.5Tr178[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độtải trọng: va đập nhẹ

Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp bánh răng

Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí lắp bánh đai

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

4.2.3.Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãnđiều kiện:

trong đó : [ ]s

- hệ số an toàn cho phép, thông thường [ ]s

= 1,5… 2,5 (khi cần tăng độcứng [ ]s

= 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đếnứng suất tiếp tại tiết diện j :

trong đó : và - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng

= 0,436 = 0,436.750 = 327 MPa = 0,58 = 0,58 327 = 189,66 MPa

là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j,do quay trục một chiều:

với Wj, W0j là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục

là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi ,tra

- hệ số xác định theo công thức sau :

trong đó : Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phươngpháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 trang 197 - “ Tính toán thiết kế

hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 ”, lấy Kx = 1,10

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền

bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do

đó Ky = 1

- hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

- hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào cácloại yếu tố gây tập trung ứng suất

 Kiểm nghiệm tại vị trí lắp ổ lăn:

Do M12=0 nên ta chỉ kiểm tra hệ số an toàn khi chỉ tính tính tiêng ứng suất tiếp,tra

ảnh hưởng của rãnh then :

Do vị trí này lắp bánh răng nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6 Tra

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

4.2.4.Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn:

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

 Tại vị trí ổ lăn 0:

 Tại vị trí ổ lăn 1:

• Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh răng côn):

30

• Do có lực dọc trục (do bánh răng côn sinh ra) và nhằm đảm bảocứng,vững nên ta chọn ổ lăn là loại ổ đũa côn.

• Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ đũa côn cỡ trung tra bảng P2.11Tr262[1] tacó:

Với

0,36

 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

• Khả năng tải động được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ

– Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

11.3[1]

• Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn hơn

• Khả năng tải động của ổ lăn

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

• Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

• Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

• Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

4.3.Tính toán thiết kế cụm trục II:

4.3.1.Thiết kế trục II :

 Tính phản lực tại các gối tựa

Các lực tác dụng lên trục II có chiều như hình vẽ:

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ momen và kết cấu trục

 Tính chính xác đường kính trụcTra bảng 10.5trang 195[1], chọn thép 45 tôi cải thiện ,với ,

• Tại tiết diện 2:

• Tại tiết diện 1:

 Chọn lại đường kính các đoạn trục (trang 195)

Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép:

+ Vị trí 3 lắp khớp nối đàn hồi nên ta chọn

+ Tại vị trí 0 và 1 lắp ổ lăn nên ta chọn: ,

+ Vị trí 2 lắp bánh răng nên ta chọn:

+ Vị trí giữa 1 và 2 có vai trục nên ta chọn

4.3.2.Tính chọn then:

 Chọn then

Trên trục II then được lắp tại bánh răng (vị trí 2) và khớp nối

Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn:

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

Lấy chiều dài then:

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn (vị trí 2)

=

• Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối:

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

Chiều dài then trên đoạn trục lắp khớp nối:

 Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt:

Theo công thức 9.1 và 9.2Tr173[1] ta có:

36

Với bảng B9.5Tr178[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng va đập vừa:

+ Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp với bánh răng côn

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

+ Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí lắp khớp nối

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

4.3.3.Kiểm nghiệm trục II theo độ bền mỏi :

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãnđiều kiện:

Trong đó : - hệ số an toàn cho phép, thông thường = 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ cứng

= 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đếnứng suất tiếp tại tiết diện j :

Trong đó :

• và - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng

đối với thép 45, tôi cải thiện là :

• ,,,là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp

tại tiết diện j,do quay trục một chiều nên :

với là momen cản uốn và momen cả xoắn tại tiết

diện j của trục

• là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền

mỏi ,tra bảng B với 750MPa, ta có:

• và - hệ số xác định theo công thức sau :

Trong đó :

+ Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương phápgia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 trang 197 - “ Tính toán thiết kế hệthống dẫn động cơ khí tập 1 ”, lấy Kx = 1, 1

+ Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháptăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bềmặt, do đó Ky = 1

+ và - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giớihạn mỏi

+ và - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụthuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp khớp nối:

ảnh hưởng của độ dôi:

ảnh hưởng của rãnh then :