ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY ĐỀ SỐ 04 Phương án II b THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I – Thiết kế trạm dẫn động cho băng tải theo thứ tự sơ đồ truyền đ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

KHOA CƠ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

  

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ: 04 Phương án: II b

THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

I – Thiết kế trạm dẫn động cho băng tải theo

thứ tự sơ đồ truyền động như sau:

1 Động cơ điện

2 Khớp nối

3 Hộp giảm tốc bánh răng côn

4 Cặp bánh răng hở hình trụ

5 Tang và băng tải

II – Các số liệu ban đầu:

- Lực kéo băng tải P (N): 6300

- Vận tốc băng tải V (m/s): 0,74

- Đường kính tang D (mm): 200

- Thời hạn phục vụ 5 năm

- Sai số cho phép về tỉ số truyền i = (2 ÷3)%

- Băng tải làm việc một chiều, Số ca làm việc là 2 ca, tải trọng thai đổi không đáng kể, mỗi năm làm việc 300 ngày.

III Nhiệm vụ:

1 Lập sơ đồ động để thiết kế, tính toán

2 Một bản thuyết minh để tính toán

3 Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ giấy A0

4 Nộp File điện tử (thuyết minh word và bản vẽ AutoCAD 2007) qua Email cho GVHD

trước ngày bảo vệ (Điều kiện bắt buộc để có điểm quá trình)

Sinh viên thực hiện: Bùi Tiến Đạt………

Giáo viên hướng dẫn: Dương Đăng Danh

4 5

v

P P



Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

Hiệu suất của bộ truyền:

(1)

Tra bảng 2.319  I

ta có:

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : ol= 0,99

Hiệu suất của bộ đai : 0,96

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : 0.96

Hiệu suất của khớp nối: kn  0,99

Thay số vào (1) ta có:

       i ol3 .kn d br= 0,993.0,96.1.0,96 = 0,894

Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Tỉ số truyền chung của hệ thống là :

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

Số vòng quay trên trục II:

Số vòng quay thực của trục công tác là:

1.3.2.Công suất

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 4.662(KW)Công suất trên trục II là :

Công suất trên trục I là :

Công suất thực của động cơ là:

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :

Mômen xoắn trên trục I là :

m

Mômen xoắn trên trục II là :

Mômen xoắn trên trục công tác là :

2.4 Chiều dai đai

2.5 Xđ khoảng cách chiều dài Lmin của đai

Chiều dài Lmin chọn theo điều kiện giới hạn số vòng quay của đai trong 1s

Lmin = v/(3/5)

=(1334/0,8)

Để nối đai tăng chiều dai đai L lên khoảng 100/400mm để nối đai

2.6 Kiểm tra số vòng chạy i

i= v/l = 4/2 = 2/s <10/s

2.7 Tính góc ôm đai trên bánh nhỏ

1

 = 180º - 57º(d2 – d1)/a = 155,95º

Đối với đai vải cao su  1 150 º

2.8 Chọn trước chiều dày tiêu chuẩn của đai

Co hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền và phương pháp căng đai góc nghiêng giữa đường nối 2 tâm bánh đai và phương nằm ngang

Co =1

Cr hệ só chế độ làm việc

Cr=1

*Ứng suất có ích cho phép đối với bộ truyền đai dẹt

Chọn chiều dày tiêu chuẩn của đai theo điều kiện

/ 1 / 40

=> 9Với [t]o= k1- k2/d1

= 2,3 – 9.9/360

=2,075Ứng suất cho [t]o

* ta xác định số đai cần thiết z theo công thức

Chọn loại đai dẹt kí hiệu A

- = 2HB +70: Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở Tra bảng 6.2.

- S H = 1,1: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc Tra bảng 6.2 (tập 1)

⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép : = (MPa)

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép.

3.2.3 Ứng suất cho phép khi quá tải.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

3.3 Tính toán bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

3.3.1 Xác định chiều dài côn ngoài.

(mm)

+ KR = 0,5Kd = 0,5.100 = 50 (Mpa1/3): Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của bánh răng và loạibánh răng Bánh răng côn răng thẳng bằng thép Kd = 100 (Mpa1/3)

+ u = 4,52

+ T1 = 232027,49(Nmm): Momen xoắn trên trục I

+ = 0,6: Tra bảng 6.6 (bánh răng đối xứng)

3.3.3 kiểm nghiệm răng vê độ bền tiếp xúc.

+ Vận tốc vòng theo 6.22 : v = πdm1n1/60000 = 1,04m/sTheo bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9

Thay vào ta tính được F1 =87,28 = 252 (Mpa) F2 =90,52 =235,57 (Mpa)

Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo

3.3.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải.

Hệ số quá tải: Kqt = 1,5

- Ứng suất tiếp xúc cực đại:

= (Mpa) = 1260 (MPa)

⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt

- Ứng suất uốn cực đại:

= = 87,28 1,5 = 130,92 (MPa) < = 464 (MPa)

= = 90,52 1,5 = 135,78 (MPa) < = 360 (MPa)

⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng

Kích thước bộ truyền bánh răng côn:

Chiều dài côn: Re = 249,9 (mm)

Mô đun vòng ngoài: mte = 4,07 (mm)

Chiều rộng vành răng: bw = 74,97 (mm)

Chiều cao chân răng ngoài: hfe1 = 3,2 (mm) hfe2 = 4 (mm)

Đường kính đỉnh răng ngoài: dae1 = 120,75 (mm) dae2 = 489,092 (mm)

Giới hạn chảy = 340 (MPa)

ứng suất xoắn cho phép = 12…20 (MPa)

4.2.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ.

- Chọn chiều rộng ổ lăn Tra bảng 10.2.

trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ K3 = 10

Chiều cao lắp ổ và đầu bulông hn = 15

- Khoảng côngxôn trên trục tính từ chi tiết ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ:

Fly10 = Fy12 +Fy13 – Fly11 = 509,22+1575-2476,59= -392,37 (N)

- Trong mặt phẳng xoz:

+ Phương trình mômen : =Fx12.l12 + Flx11 l11 – Fx13.l13 = 0

Flx11 = (N) + Phương trình lực : = Fx12 - Flx10 + Fx13 – Flx11 = 0

d12 = 30 (mm) d10 = d11 = 40 (mm) d12 = 32 (mm)

4.2.3.2 Trục II.

Chiều của lực từ khớp nối trục có chiều sao cho mômen uốn tại mặt cắt tiết diện bất kỳ

là lớn nhất, do đó Fx12 ngược chiều với Fx23

+ Phương trình lực : = -Fly20 + Fy23 – Fly21 = 0

Fly20 = Fly23 – Fy21= 1575 – 423 = 1152 (N)

4.2.4 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mômen ta có các tiết diện cần được kiểm tra

Trục 1: Tiết diện đai 12

Tiết diện ổ lăn 11

Tiết diện lắp bánh răng: 13

Trục 2: Tiết diện lắp bánh răng 23

Tiết diện ổ lăn 20

\Chọn lắp ghép: các ổ lăn đươc lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng, nối trục và đĩa xíchtheo k6 kết hợp với lắp then

Kết cấu trục thiết kế phải thỏa mãn điều kiện:

+ Ky = 1: Hệ số tăng bền mặt trục Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt.

Từ đó ta tính được , kết quả trong bảng sau:

5Rãn

hthen

1,62 1,67 1,72 1,76 1,831,8 1,92 1,97 2,00 2,04

1,64 1,64 1,64 1,64 1,87

2,12 2,12 2,12 2,12 2,341,70 1,98 2,03 2,06 1,93

- : Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j:

b, t1 Tra bảng 9.1a

Wj , Wo j : Trục tiết diện tròn

Wj Wo j : Trục có một rãnh then

Xem Bảng 4.3

+ = 0, : Trục quay ứng suất uốn biến đổi theo chu kì

+ : Trục quay một chiều ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động

* Kiểm nghiệm độ bền của then.

Chọn vật liệu thép 45, chịu tải trọng va đạp nhẹ

- Ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt của then theo công thức:

Theo bảng 9.5 trang 178 với tải trọng va đập nhẹ và dạnh lắp cố định thì:

(Mpa) : Ứng suất dập cho phép đối với mối ghép then Tra bảng 9.5

Sau khi tính toán ta lập được bảng sau:

Từ bảng 4.4 ta thấy tiết diện 13 không thỏa mãn điều kiện bền cắt

- Do đó ta cần lắp thêm một then cách 180o khi đó:

T = 0,75T = 0,75.232027 = 174020,25 (Nmm)

= (Mpa) (Mpa)

⇒ Tiết diện 13 thỏa mãn điều kiện bền cắt

- kiểm nghiệm lại độ bền mỏi.

W (mm3)

Wo (mm3)

- σch = 340: giới hạn chảy của vật liệu trục (Mpa).

Từ biểu đồ mô men ta thấy:

+ trục I tiết diện nguy hiểm nhất là 10

+ trục II tiết diện nguy hiểm nhất là 20

5.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

- Phản lực tổng tại hai gối đỡ khi tính trục là:

Flt10 = 1912,44 (N), Flt11 = 7369,3 (N)Vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với: Fr = Flt11 = 7369,3 (N)

- Tải trọng động quy ước:

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.

5.1.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước

Qt = XoFr + YoFa = 0,5.7369,3 + 0,6.285= 2510 (N) < Fr = 7369,3 (N)

+ Xo = 0,: Hệ số tải trọng hướng tâm Tra bảng 11.6.

+ Yo = 0,22cotg20 = 0,6

Vậy Qo = 2510 (N) = 25(kN) < Co = 32,7(kN)

Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo.

5.2 Tính ổ lăn cho trục II.

5.2.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

- Vì đầu vào của trục có lắp khớp nối đàn hồi nên cần chọn chiều của Fx12 ngược chiều

đã dùng khi tính trục (tức là cùng chiều với lực Fx23)

- Khi đó phản lực trong mặt phẳng zOx:

+ Phương trình mômen : = -Flx21.l21 + Fx13.l13 – Fx22 L22 = 0

Flx21 = (N) + Phương trình lực : = Flx21 – Flx20 - Fx22 – Fx23 = 0

- Tải trọng động quy ước: Fa = 0 nên

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.

5.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước:

5.4.1 Xác định các thông số của khớp nối

Để truyền mô men xoắn từ trục động cơ sang trục I ta dùng nối trục đàn hồi vì nó có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, giá rẻ

Ta chọn vật liệu làm trục là thép rèn 35 vật liệu làm chốt là thép 45 thường hóa

Để truyền mômen xoắn từ trục có mô men xoắn

Ta có đường kính trục I ở đầu vào hộp giảm tốc d = 28 mm

Tra bảng 16.10a, 16.10b suy ta có các kích thước cơ bản của trục vòng đàn hồi

1 Kiểm nghiệp khớp nối

[σu] = 70 (Mpa): Ứng suất cho phép của chốt

Ta thấy trục thỏa mãn điều kiện bền dập của vòng đàn hồi và điều kiện sức bền củachốt

Phần 6: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP.

Chiều dày: Thân hộp, 

Nắp hộp,  1

 = 0,03a + 3 = 0,03.208 + 3 = 9,24 chọn = 9 (mm) > 6 (mm)

 1 = 0,9 = 0,9.9 = 8,1 chọn = 8 (mm)

Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,81) = 7,2-9 mm chọn e = 8

h  58Khoảng 2o

S4 = (0,91)S3 = 15,317 chọn S4 = 16 (mm)

K3 = K2 – (35) = 35 37 Chọn K3 = 36 (mm)Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài & tâm lỗ vít: D3,

k 1,2d2 = 1,2.12 = 14,4 chọn k =15 (mm)

h: Xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm

lỗ bulông & kích thước mặt tựa

Mặt đế hộp:

Chiều dày:

+ Khi không có phần lồi, S1 S1 = (1,31,5)d1 = 20,824

Chọn S1= 22 (mm)

+ Khi có phần lồi: Dd, S1 và S2

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q

Dd: xác định theo đường kính dao khoét

S1  (1,41,7)d1 = 22,427,2Chọn S1 = 25 (mm)

S2  (11,1)d1 = 1617,6 Chọn S2 = 17 (mm)

K1 = 3d1 =3.16 = 48 (mm)

q = 66 (mm)

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

Chọn = 10 (mm)

chọn 1 = 40 (mm) (tùy HGT & chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)

B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6; P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;

lç

6.2.4 Chốt định vị.

Tra bảng 18.4b ta có hình dạng và kích thước chốt định vị hình côn :

d = 6 (mm), c = 1 (mm), l = 20110 (mm)

6.2.5 Que thăm dầu.

6.3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm10% so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng tra bảng 18.11

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,12 m/s, tức là thuộc khoảng [1 – 5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép  = 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 186(11) (hay độ b

nhớt Engle là 16(2))

Tiếp tục tra bảng

18.13[2]

101 , với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơn bánh răng: Dầu máy bay MK – 22, với các độ nhớt ở 500C(1000C) là 192(20) Centistoc

– Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vì chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau Ma sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếngồn

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơnđược chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo

vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu

Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn

Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15a chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiệnlàm việc cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống gỉ cao Với các thông số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s);

Ổ lăn trên trục vào : G = 0,005.80.17 = 6,8 (g)

Ổ lăn trên trục ra: G = 0,005.75.16 = 5,8(g)

6.4 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp

ghép.

Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dàimayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục)

Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng

5[3]

30 cho H7,

5[3]

31 cho D8,

4[3]

lắp

Dungsai

Kiểulắp

Dungsai

0+15+2

Ổ lăn – trục 40 +13

0+15+28

0+17+33Cốc lót – ổ lăn 80 +30

00

-19

00

-19

Bánh răng – trục 32 +250 45

40

+250+18

+2

+18+2

Nắp ổ – cốc lót 80

+30

+300-100

-290

-100-290

Bạc lót – Trục 30 +119+80

+18+2