Đề số 5 thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP HCM Khoa Cô Khí Boä moân THIEÁT KEÁ MAÙY BAØI TAÄP LÔÙN NGUYÊN LÝ VÀ CHI TIẾT MÁY Bài tập lớn số 1 Sinh viên thực hiện Hoàng Thu Thảo 91303701 ĐỀ TÀI Đề số 5 THIẾT KẾ H[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ VÀ CHI TIẾT MÁY

Bài tập lớn số 1

Sinh viên thực hiện: Hồng Thu Thảo 91303701

ĐỀ TÀI

Phương án số: 1

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm 1-Động cơ điện 3

pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Băng tải

Số liệu thiết kế:

Trục 1 Trục 2

Công suất trên trục băng

tải, P(KW)

6

Số vòng quay trên trục tang

dẫn, n(v/ph)

152 Thời gian phục vụ, L(năm) 5

Chế độ tải

1 Tính chọn động cơ điện

1.1 Chọn hiệu suất của hệ thống

Hiệu suất truyền động: ¿ ❑kn ×❑đ ×❑brnon ×❑ol2

Trong đĩ: kn = 1 : hiệu suất khớp nối

đ = 0.96 : hiệu suất bộ truyền đai thang

brnon = 0.97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng nĩn răng thẳng

ol = 0.99 : hiệu suất ổ lăn

  = 1×0.96 × 0.97× 0.992=0.91

1.2 Tính cơng suất tương đương (cơng suất tính tốn)

P tđ =P×√ ∑

i=1

n

(T i

T )2

.t i

∑

i=1

n

t i

=6×√1 2×37+0.92× 48

37+48 =5.67 kW

1.3 Chọn động cơ điện, bảng thơng số động cơ điện

Cơng suất cần thiết:

P ct=P η tđ= 5.670.91=6.23 kW (1)

Chọn động cơ điện thỏa {P đc ≥ P ct

n đc ≈ n sb

1.4 Xác định số vịng quay sơ bộ

Tỷ số truyền chung của hệ: u ch =u hgt ×u đ ×u nt Trong đĩ: u hgt = 3.2 : tỷ số truyền hộp giảm tốc, chọn theo tiêu chuẩn

u đ = 3 : tỷ số truyền của bộ truyền đai ngồi

u nt = 1

 u ch = 3.2×3=9.6

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb =u ch ×n lv = 9.6× 152=1459 (vòng/phút) (2)

Chọn động cơ điện : từ (1) và (2)

2.Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền thực sự:

u ch=n đc

n lv= 1455

152 =9.57 Chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn: chọn u hgt = 3.2

Tỷ số truyền đai thang được tính lại:

u đ=u u ch

hgt= 9.573.2 =2.99

3 Lập bảng đặc tính

3.1 Tính toán công suất trên trục

P II=η P

kn × η ol=1×0.996 =6.06 kW

P I= P II

η brnon ×η ol = 0.97 ×0.996.06 =6.3kW Trục động cơ:

P đc= P I

η đ ×❑ol= 6.3

0.96× 0.99 =6.6 k W < 7.5 kW ( hợp lý) 3.2 Tính số vòng quay các trục

n I=n đc

u đ =14552.99=486.62 vòng/ phút n II= n I

u hgt= 486.623.2 =152.06 vòng/ phút

3.3 Tính momen xoắn trên các trục

Kiểu động cơ Công suất

(kW) Vận tốc quay(Vòng/phút) Cosφ η %

T max

T dn

T k

T dn

T I =9.55 ×106× P I

n I =9.55 × 106× 6.3

486.62=123,639(N mm)

T II =9.55 ×106× P II

n II =9.55 ×106× 6.06

152.06=380,593(N mm)

T đc =9.55 ×106× P n đc

đc =9.55 × 106× 6.61455=43,319.6(N mm)

T tải =9.55× 106× P n =9.55× 106× 6152=376,973.68(N mm)

4 Thiết kế bộ truyền đai thang

Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang

 Công suất bộ truyền: P 1 = 6.6 kW

 Tỷ số truyền u = 2.99

 Số vòng quay trục dẫn n1 = 1455 (vòng/phút)

 Chọn loại đai

Chọn loại đai dựa vào công suất và số vòng quay theo đồ thị sau:

Theo hình ta chọn loại đai B 1 = 14, h = 10.5, a = 17, h0 = 4.1, A = 138,

Theo bảng 4.13 chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1 = 160 mm

Vận tốc đai:

v = π d1n1

6.104 = π ×160 ×14556.104 =12.2 (m/s)

 Đường kính bánh đai lớn

Chọn ξ = 0.02

d2=u× d1(1−ξ)=2.99 ×160(1−0.02)=468.832 mmTheo bảng 4.26 chọn đường kính tiêu chuẩn, chọn d2 = 500 mm

Tỷ số truyền thực tế

u tt= d2

d1(1−ξ)=160(1−0.02)500 =3.19

Sai lệch so với giá trị ban đầu

 Chọn sơ bộ khoảng cách trục a  d2 = 500 mm

 Chiều dài đai theo khoảng cách trục a

L=2a+ π(d2+d1)

2 +(d2−d1)2

4 a = 2500+ π(500+160)

2 +(500−160)2

4500 =2094

- Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn L = 2120 mm

Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1 giây

i= v L=12.22.12=5.75 s−1

< 10, thỏa

 Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn L = 2120

a= 2L−π (d1+d2)+√[2L−π(d2+d1)]2−8(d2−d1) 2

8

= 2× 2120−π(160+500)+√[2× 2120−π(500+160)]2−8(500−160) 2

8 = 513 mm

 Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ

α1=180 0 −57 0d2−d1

a =1800−570500−160513 =1420=2.48rad

 Các hệ số sử dụng

Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai

C α =1.24(1−e −α1 / 110)=1.24(1−e−142/ 110 )=0.9

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc

C v=1−0.05(0.01 v2−1)=1−0.05(0.01 ×12.2−1)=1.04

Theo bảng 4.17 hệ số xét tới ảnh hưởng của tỷ số truyền

C u=1.14vì u = 2.99 > 2.5

Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz ta chọn sơ bộ bằng 1

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng Cr = 0.85

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai

C L= 6

√ L

L0 =√6 2120

2240=0.99

 Theo đồ thị ta chọn [Po] = 3.8 kW khi d1 = 160 mm và đai loại B

 Số đai được xác định theo công thức:

[P0]C α C u C L C z C r C v=3.8× 0.9× 1.14 ×0.99×1 ×0.85 × 0.986.6 =2.05

 Chọn số đai z = 3  Cz = 0.95

Ta kiểm nghiệm lại z  1.5 Do đó ta chọn z = 3, thỏa

 Định các kích thước chủ yếu của đai

Chiều rộng bánh đai

B=(z−1)e+2f =(2−1)×19+2×12.5=44 mm Đường kính ngoài

d n1 =d1+2h0=160+2× 4.1=168.2 mm

d n 2 =d2+2h0=500+2× 4.1=508.2mm

 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng đối với mỗi đai

F0=σ0 A=1.5× 138=207 N

Lực tác dụng lên trục

F=3 F0z sin α1

2=3× 207 ×2 ×sin 142°2 =¿1174 N¿

 Ứng suất lớn nhất trong dây đai

σ max =σ1+σ v +σ u 1 =σ0+0.5σ t +σ v +σ u1

= σ t × e fα

e fα−1 +σ v +σ u1

= 1000 P1

fα

e fα−1+ρ v

2× 10−6 +2 y0

d1 E

= 1000× 6.6 12.2× 138 × e 12.5×2.48

e 12.5×2.48−1×1200 ×12.2

2×10−6+ 2×4

160 ×100

= 5.7 Mpa

 Tuổi thọ đai

L h=( σ r

σ max)m

.107

2× 3600× i= ( 9

5.7)8

.107

2× 3600× 5.6 =9,580.9(giờ )

(với m là chỉ số của đường cong mỏi; σ r là giới hạn mỏi của đai) Bảng thông số bộ truyền đai