Thiết kế truyền động cơ khí dề số v thiết kế hệ dẫn động băng tải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẲNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THỐNG PBL1 THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ DỀ SỐ V THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Sinh viên thực hiện HUỲNH TẤN HUY Giáo viên hướng dẫn CÔ VŨ THỊ H[.]

ĐẠI HỌC ĐÀ NẲNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THỐNG

PBL1:THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Sinh viên thực hiện: HUỲNH TẤN HUY

Giáo viên hướng dẫn: CÔ VŨ THỊ HẠNH Nghành :

Lớp :20C4CLC3

MSSV:103200156

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 2 – Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 1 – Nối trục đàn hồi; 3 – Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 5 – Bộ truyền xích ống con lăn; 4 – Băng tải (Quay một chiều, êm , 1 ca làm việc 8 giờ)

Thông số thời gian và đặc tính làm việc

Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 320 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

MỤC LỤC

PHẦN I :TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.Tính chọn động cơ điện ………

2 Phân phối tỉ số truyền ……….

3 Xác định công suất và số vòng quay trên các trục ……….

PHẦN II :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 1.Thiết kế bộ truyền ngoài (xích)………

2.Thiết kế bộ truyền trong ……….

2.1 Bộ truyền bánh răng chậm………

2.2 Bộ truyền banh răng nhanh………

PHẦN III:TÍNH THIẾT KẾ TRỤC 1.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ đường kính trục………

2 Xác định khoảng cách giữa các chi tiết……….

3.Phân tích lực, vẽ biểu đồ momen và tính toán đường kính trục……….

PHẦN IV:THIẾT KẾ THEN 1.Kiểm nghiệm trục về độ bềnh mỏi……….

2.Kiểm nghiệm then………

PHẦN V:TÍNH CHỌN Ổ LĂN 1.Chọn ổ lăn cho trục I của HGT……….

2.Chọn ổ lăn cho trục II của HGT………

3.Chọn ổ lăn cho trục III của HGT………

PHẦN VI:THIẾT KẾ VÕ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT TRONG HGT 1.Thiết kế vỏ HGT đúc……….

2.Một số kết cấu khác liên quan dến võ hộp ………

I.Tính chọn động cơ điện và Phân phối tỷ số truyền

1 Tính chọn động cơ điện a) Tính toán công suất cần thiết cho động cơ điện:

Nct = N / 

Nct – Công suất cần thiết trên trục động cơ

N - Công suất tính toán trên trục máy công tác

 - Hiệu suất truyền động chung của hệ thống

N = Pv/1000= 7,02 (kW)

P – Lực kéo băng tải, lực kéo cáp.

v – Vận tốc băng tải, vận tốc kéo cáp

ƞ = ƞnoitruc*ƞ4

ol*ƞ2

br*ƞxich  0,88

ƞnoitruc= 1 – Hiệu suất nối trục

ƞol = 0.995 – Hiệu suất ổ lăn

ƞbr = 0.97 – Hiệu suất bánh răng

ƞxich = 0.96 – Hiệu suất bộ truyền xích

ƞ – Hiệu suất chung cả bộ truyền

2 Phân phối tỷ số truyền:

Tỷ số truyền chung của hệ thống:

ichung = nđc / nlv Trong đó:

ichung – Tỷ số truyền chung của hệ thống

nđc – Số vòng quay của trục động cơ

nlv – Số vòng quay của băng tải

nlv = 60.1000.v/π.D Trong đó:

D – đường kính của tang hay tời kéo (mm)

v – Vận tốc băng tải hay vận tốc kéo cáp (m/s)

nlv = 43 (vòng/phút)

tỷ số truyền chung:

ichung = nđc / nlv = 31

Tỷ số truyền của bộ truyền bên trong HGT:

ichung = ingoai ihop = 2,25 ihop

=> ihop = ichung /2,25  14 Trong đó:

ichung – Tỷ số truyền chung của hệ thống

ingoai – Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài HGT ( bộ truyền xích)

ingoai = ixich = 2,25

ihop – Tỷ số truyền của bộ truyền bên trong HGT

Ta có:

ihop = inhanh icham

inhanh – Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh

inhanh = icham

icham – Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm

=> ihop = inhanh icham = icham2 = 3,74

=> icham  3,74

=> inhanh = icham  3,74

3 Xác định công suất, và số vòng quay trên các trục:

Tính công suất, số vòng quay trên các trục ( I, II, III ) của hệ dẫn động.

Công suất:

N = 8,7 (kW)

n = 1445 (vòng/phút)

Trục I: NI = N noitruc  8,7 (kW)

II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN:

1 Thiết kế bộ truyền ngoài: Bộ truyền xích

Dữ liệu đầu vào:

Tỉ số truyền uđ = 2,25

Tốc độ quay của trục chủ động nIII = 96 ( vòng/phút )

Công suất trên trục chủ động N1 = 8,1 ( kW )

Momen xoắn trên trục chủ động T1 = (9,55.106 NIII )/ nIII=

(9,55.106.8,1)/96  808168

Thời gian phục vụ Lh =12000 ( h )

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 0 ( độ )

Chế độ làm việc : tải trọng thay đổi, êm, quay 1 chiều

a) Chọn loại xích;

Xích ống con lăn

b) Xác định các thông số của dĩa xích và bộ truyền xích:

-Chọn số răng dĩa xích:

ka =1– hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

kđc =1– hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

kbt =1,3- hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn

kđ =1– hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải ttọng

kc =1– hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

k0 =1– hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền

k=1,3

Nt = N.k.kz.kn/kd

k- hệ số ảnh hưởng chung

kz=1- hệ số răng dĩa dẫn

Lực căng do lượng bánh xích bị động gây ra F0 = 9,81.kf.q.a= 130,77 N

Lực căng do lực ly tâm sinh ra Fv = q*v^2= 5,16 N

Hệ số an toàn cho phép [s]= 8,2

Hệ số an toàn:

s= 13,98 ≥ [s] => thoả

-Kiểm nghiệm răng dĩa xích về độ bền tiếp xúc:

Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích kr= 0,42

Diện tích chiếu mặt tựa bản lề A = 180 (Bảng 5.12 [2])

Mô đun đàn hồi:

E = 2E1.E2/(E1+E2)= 210000

Độ bền tiếp xúc:

s = k đ*Ft + Fo + Fv Q

Chọn vật liệu làm đĩa xích:

Thép 45 tôi cái thiện có độ bền tiếp xúc cho phép [σH]= 550 Mpa

Ta thấy: σH < [σH] => Đĩa xích 1 đảm bảo độ bền tiếp xúc

d) Xác định các thông số của dĩa xích và lực tác dụng lên trục: -Xác định các thông số dĩa xích:

2 TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

2.1.Bộ truyền bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng)

Dữ liệu đầu vào:

Tỷ số truyền u12= 3,74

Tốc độ quay trục chủ động n= 358 vòng/phút

Công suất trục chủ động P1= 8,4 kW

Momen xoắn trên trục chủ động T1= 22385,1 N.mm

Thời gian phục vụ Lh= 120000 giờ

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

1.3.1) Xác định thông số cơ bản của bộ truyền:

Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền:

1.3.3) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:

1.3.4) Kiểm nghiệm độ bền uốn

246,4

43,24162,15

1.1112,96

[σF2] 267,42

Ta thấy: σ F1 <[σ F1 ] và [σ F2 ] < [σ F2 ] => Thỏa mãn độ bền uốn

1.3.5) Kiểm nghiệm độ bền quá tải

σF1max < [σF1]max

σF2max < [σF2]max 1.4) Xác định lực tác dụng lên trục

2.2) Bộ truyền bánh răng cấp nhanh (Bánh răng trụ răng nghiên )

Dữ liệu đầu vào:

2.3.3) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc trên bề

2.3.4) Kiểm nghiệm độ bền uốn

177,43

43,2162,15

2,0648,52

Ta thấy: σ F1 <[σ F1 ] và [σ F2 ] < [σ F2 ] => Thỏa mãn độ bền uốn

2.3.5) Kiểm nghiệm độ bền quá tải

σF1max < [σF1]max

σF2max < [σF2]max2.4) Xác định lực tác dụng lên trục

Lực vòng 1510,35

III Tính thiết kế trục

1.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ đường kính trục:

Chọn vật liệu cho trục: Thép 45 tôi cải thiện, độ rắn HB 192…240; HB = 240, σb =

[τ ] = 15…30 (MPa) - ứng suất xoắn cho phép với vật liệu thép 45

[τ ]1 = 20 ( MPa ); [τ ]2 = 15 ( MPa );[τ ]3 = 20 ( MPa )

2 Xác định khoảng cách giữa các chi tiết

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ:

chiều rộng ổ lăn ( bảng 10.2 ):

Trục I: d1 = 25 ( mm ) => Chọn bo = 19 ( mm )

Trục II: d2 = 30 ( mm ) => Chọn bo = 25 ( mm )

Trục III: d3 = 40 ( mm ) => Chọn bo = 31( mm )

Chiều dài các đoạn trục :

Trục I: chiều dài mayo nữa khớp nối lm12 =(1,4…2,5)*d1=(42 75) chọn lm12=50Chiều dài mayo bánh răng cấp nhanh lm13 =(1,2 1,5)*d1=(36 45) chọn lm13=45Trục II : chiều dài mayo bánh răng cấp nhanh lm22=(1,2 1,5)*d2=(54 67,5)chọn lm22=55

Chiều dài mayo banh răng cấp chậm lm23=(1,2 1,5)*d2=(54 67,5) chọn

K3 = 14 ( mm ) – Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

hn = 18 ( mm ) – Chiều cao nắp ổ và đầu bulong

Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực ( bảng 10.4 và hình 10.8 ):

Trục I:

+l12=-((lm12+bo1)/2+k3+hn)=-66,5 (mm)

Fr = 275,75 (N) – Lực hướng tâm tác dụng lên nối trục vòng đàng hồi

Fr1 = 564,19 (N) – lực hướng tâm tác dụng lên bánh nhỏ bánh răng trụ răng chữ V

Ft1 = 1510,35 (N) – Lực vòng tác dụng lên bánh nhỏ bánh răng trụ răng chữ V

Fa1 =348,77 (N) – Lực dọc trục tác dụng lên bánh nhỏ bánh răng trụ răng chữ V.Đường kinh banh răng nhanh d1=82,1 (mm)

Trục II:

+ Các lực tác dụng lênh bánh răng nhanh

Fr1= 564,19 (N) – lực hướng tâm tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ VFt1 = 1510,35 ( N) – Lực vòng tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ VFa1 = 348,77 (N) – Lực dọc trục tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ VĐường kính bánh răng nhanh d1= 307,89 (mm)

+ Các lực tác dụng lênh bánh răng chậm

Fa2 = 1259,15 – Lực dọc trục tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ VFr2 = 2036,8 (N) – Lực hướng tâm tác dụng lên bánh nhỏ bánh răng trụ răng chữ VFt2 = 5452,79 (N) – Lực vòng tác dụng lên bánh nhỏ bánh răng trụ răng chữ VĐường kính bánh răng chậm d2=82,1

Trục III:

Fa1=1259,15(N) ) – Lực dọc trục tác dụng lênh bánh nhỏ răng trục răng chữ VFr1 = 2036,8 (N) – Lực hướng tâm tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ VFt1 = 5452,79 (N) – Lực vòng tác dụng lên bánh lớn bánh răng trụ răng chữ V

Fx = 9168,307 (N) – Lực do xích tác dụng lênh trục

Đường kính bánh răng chậm d1=307,89

Sơ đồ đặt lực trên trục I:

Biểu đồ Momen Mx:

Biểu đồ Momen My :

Biểu đồ Momen T:

Trong đó: AB = 66,5; BC = 48; BD= 96; Xét mặt Oyz :

Biểu đồ Momen My:

Biểu đồ Momen Xoắn T:

Biểu đồ Momen xoắn Mx:

Biểu đồ Momen xoắn My :

Biều đồ Momen xoắn T:

Trong đó: AB = 67,5; AC = 135; AD = 221,5Xét mặt Oyz:

IV THIẾT KẾ THEN

Ta chọn loại then bằng cho thiết kế then tra bảng [9.1a] ta có thông số các then

Tiết diện trục Đường kinh Bxhxl Chiều sâu rảnh then

Trên trục t Trên mayo t1

1.Kiểm nghiệm trục về độ bềnh mỏi

Ta có giới hạn kéo bềnh σb=850, vì ta dùng vật liệu chế tạo then là thép 45 tôi cải thiện ( thép hợp kim ) có giới hạn uốn mỏi : σ-1=0,436*σb =370,6

Giới hạn mỏi xoắn với chu kì dối xứng :τ-1=0,58*σ-1 =214,95

ứng suất thay đổi theo chu kì đối sứng là :σaj= σmaxj=Mj/Wj, ta có :σmj =0 (đối với tất cả các đoạn trục )

Theo giới hạn bềnh σb ta tra bảng [10.7] có các hệ số :

Ψσ=0,1 ; ψτ =0,05 , và ta chọn hệ số tăng bề mặt trục β=1,5

Hệ số an toàn :

Có : ,

Momen cản uốn Wj trục có 1 rảnh then:

Momen xoắn Woj trục có 1 rảnh then :

2 Kiểm nghiệm then:

Ứng suất dọc cho phép đối với tải trọng tỉnh [ σd ]=150

Ứng suất cắt cho phép [ τc ]=90

Ta có công thức kiểm nghiệm về độ bềnh dập :

Chiều cao chiụ tải của mayo t2:

Công thức kiểm nghiệm độ bềnh cắt của then τc:

Bảng kiểm nghiệm then :

Tiết diện d (mm) l (mm)l =l-b t (mm)

t2 (mm

V.Tính chọn ổ lăn

1 Chọn ổ lăn cho trục I của HGT:

Ta có lực hướng tâm tác dụng lênh : ta có Fa=348,77

Ta thấy rằng S1 < S2 và Fa > S2 -S1 nên ta có FaB=s1=171,25;FaD= S1 +Fa=520

Do vòng quay trong nên ta có hệ số V=1

Xét tỉ số : FaB/(V*FrB)=0,33 bằng e ta tra bảng [11.4] và có hệ số X,Y lần lượt là X=1; Y=0

Tỉ số : FaD/(V*FrD)=0,54 lớn hơn e ta tra bảng [11.4] 'và có hệ số X,Y lần lượt làX=0,45;y=1,01

Ta thấy QB < QD NÊN TA TÍNH TOÁN THEO THÔNG SỐ TẠI D

Ta thấy rằng S1 < S2 và FA < S2 -S1 nên ta có FaA=s2-FA=576,92;FaD=

S2=1487,3

Do vòng quay trong nên ta có hệ số V=1

Xét tỉ số : FaA/(V*FrA)=0,58 lớn hơn e ta tra bảng [11.4] và có hệ số X,Y lần lượt là

Vậy ổ đảm bảo khả năng tải tỉnh

3 chọn ổ lăn cho trục III của HGT

Lực hướng tâm tác dụng lên các ổ:

Do vòng quay trong nên ta có hệ số V=1

Xét tỉ số : FaA/(V*FrA)=0,53 lớn hơn e ta tra bảng [11.4] và có hệ số X,Y lần lượt là

Khả năng tải động tinh toan của ổ : =52,8 ta thấy Ctt< C =33, 4nên ổ đảm bảo khả năng tải động

Ta có tải trọng tương đương : vì T1=T nên suy ra

VI THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT HỘP GIẢM TỐC:

1.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc đúc:

1.1 Tính kết cấu của vỏ hộp:

Chọn kết cấu đúc cho vỏ hộp: Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32.Chọn bề mặt nắp ghép và thân đi qua tâm trục

Các kích thước cơ bản được trình bày ở trang sau

1.2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng ¼ bán kính bánh lớn

1.3Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:

Chọn loại dầu công nghiệp 45

1.4Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp:

Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then và chọn kiểu lắp là H7/K6 vì nó chịu tải thay đổi và va đập nhẹ

Khoảng cách từ tâm bu lông tới mép ổ :

+ Khe hở giữa các chi tiết :

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Để nâng cao và vận chuyển hộp giảm tốc ( khi gia công, lắp ghép,… ) trên nắp và thân thường lắp thêm bu lông vòng hoặc móc vòng Hiện nay móc vòng được dùng nhiều Kích thước vòng móc có thể được xác định như sau:

d = 6 mm; C = 1 mm;l= 20 ÷ 110 mm

2.3 Nút thao đầu :

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc sẽ nhiễm bẩn, đồng thời bị biến chất do nhiệt độ Để đảm bảo bôi trơn, ta phải thay dầu mới Điều này yêu cầu dầu cũ phải được tháo ra sạch khỏi hộp giảm tốc thông qua lỗ tháo dầu nằm ở đáy hộp, được bịt kín bằng nút tháo dầu

𝑀16 × 1,5 12 8 3 23 2 13,8 26 17 19,6

2.4 Que thăm dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu

Hình dạng que thăm dầu

2.5 Nút thông hơi

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tắng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài bỏ hộp, ngườit a dùng nút thông hơi

A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32