Đề số 6 thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Môi Trường Bộ môn Thiết Kế Máy Bài tập lớn số 5 CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện Hoàng Thu Thảo MSSV 91303701 ĐỀ TÀI Đề số 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂN[.]

Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

Khoa Môi Trường

Bộ môn Thiết Kế Máy

Bài tập lớn số 5

CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện : Hoàng Thu Thảo MSSV : 91303701

ĐỀ TÀI

Đề số 5 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Phương án số : 1

 Hệ thống dẫn động băng tải 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

- Công suất trên trục băng tải, P: 6 KW

- Số vòng quay trên trục tang dẫn, n: 152 v/ph

- Thời gian phục vụ, L = 5 (năm)

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

( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ )

- Chế độ tải : T1 = T ; T2 = 0.9T ; t1 = 37 giây ; t2 = 48 giây

PHƯƠNG ÁN 1

P,KW n,v/ph L, năm t1, giây t2, giây T1 T2

Yêu cầu : TÍNH CHỌN Ổ LĂN TRÊN 2 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC.

TÍNH CHỌN NỐI TRỤC VÒNG ĐÀN HỒI

Bài Làm

Thiết kế trục 1:

Từ các số liệu bài trước ta có: n = 486.62 vòng/phút, Lh = 24000 giờ, d= 30 mm,

XB= 4447.28 N, YB= 2362.72 N, XC= 1872.54 N, YC= 3058 N, Tải trọng thay đổi

1 Tính sơ bộ tỷ số:

F a

F rC= F a

√F xC2+F yC2

= 279,46

√1872.542+30582=0,07>0,3

(Chọn Fr nhỏ nhất để tính)

Để đảm bảo về độ cứng ổ ta chọn ổ đũa côn.

+Chọn sơ đồ bố trí theo kiều “O” như sơ đồ h.8.9a trang 192

+Theo phụ lục 8.4 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên

Phúc”.Ta chọn ổ 7606 với các thông số như sau:

2 Xác định các phản lực tác dụng lên ổ với sơ đồ phân tích lực như hình vẽ :

 Lực hướng tâm xác định theo công thức:

FrB = √F xB2+F yB2 =√4447.28 2 +2362.72 2 = 5035.94 N

FrC =√F xC2+F yC2= √1872.54 2 +3058 2 =3585.77 N

 Lực dọc trục Fa:

FxB = 4447.28

N NN

FXC = 1872.54 N

FyB = 2362.72 N

FyC = 3058 N

Fa1= 279,46

Kí

hiệu

ổ

(KN)

Co

(KN)

e Y YO nth khi bôi trơn

bằng

Khối lượng ,Kg 760

30 72 28,75 29 23 2 0,8 63 51 0,32 1,88 1,03 5300 7000 0,57

Đối với ổ đũa côn , lực dọc trục phụ được xác định theo công thức 8.2b sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”

+S1= 0,83.e FrB= 0,83 0,32.5035,94= 1336.74 N

+S2=0,83 e.FrC = 0,83.0,32.3585,77 = 952,38 N

Với e = 0,38 tra từ bảng phụ lục ổ lăn đối với ổ 7208

Vì S1 > S2 và Fa > 0 nên theo bảng 8.1 cùng sách, ta có:

+FaB= S1= 1336.74 N

+FaC = S1+ Fa= 1336+279,46 =1615.46 N

3 Do số vòng quay n= 486.62 vòng/ phút nên ta chọn ổ theo khả năng tải động Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ theo công thức 8.3 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”

Q= Qr =(X.Y.Fr +Y.Fa ).K σ .K t

Trong đó :

 V= 1 : do vòng trong quay

 Xét tỷ số : F F aB

rB V= 1336.745035,94 1=0,27<e=0,32 , tra bảng 8.2 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”, ta được: XB= 1,YB =0

 Xét tỷ số : F F aC

rC V= 1615,463585,77 1=0,45<e

 XC= 0,4; YC =1,88

 K σ =1,2 (Tra theo bảng 8.4 trang 195).

 K t =1 vì nhiệt độ làm việc < 1000C

Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ:

QB = QrB = (XB.V.FrB +YB.FaB ).K σ .K t

=(1.1 5035,94 + 0.1336.74).1,2.1 = 6043,13 N

QC = QrC =(XC.V.FrC +YC.FaC ).K σ .K t

= (0,4.1.3585,77 +1,88.1615,46 ).1,2.1= 5365,7 N

Vì QB > QC nên ta tính toán ổ theo thông số tại B

4 Vì tải thay đổi nên ta tính tải trọng tương đương theo công thức

QE=3

√∑(Q i3 L i)

∑ L i = QB √ 3 ¿¿¿ = QB √ 3 ¿¿¿

= 6043,13.√ 3 ¿¿¿

= 5717,64 N

 Thời gian làm việc tương đương tính băng triêụ vòng quay:

L= L hE 60.n

10 6 =24000.60.486,62106 = 700 (giờ) Với L hE =K HE L h ∑=1.24000=24000 ( K HE= 1 do chế độ tải không đổi).

5 Khả năng tải động tính toán của ổ:

Theo công thức 8.10 trang 196:

Ctt = Q.m√L=.5717,64103

√700 = 40,80 KN Với Q = QE = 5717,64; m=103 do ổ đũa côn

Ta thấy Ctt < C= 63 KN nên ổ 7606 đảm bảo bền nên ta chọn ổ này

6 Tính lại tuổi thọ thưc sự cuả ổ theo côn thức 8.11:

L= ( C Q¿¿m

=(5717,6463000 ¿¿103 =2976 (triệu vòng)

Lh =1060.n6.L= 106.2976

60.486,62=101927,58 giờ

7 Kiểm tra số vòng quay tới hạn của ổ:

ngh = [Dpw.n].k1.k2.k3

D pw

Trong đó:

 [Dpw.n]= 2,5.105 ( tra trong bảng 8.6 trang 198 với ổ đũa côn một dãy bôi trơn bằng mỡ dẻo)

 Dpw= D+d2 =30+722 =51 mm

 k1= 1 khi Dpw ≤ 100mm

 k2 = 0,85 vì ổ cỡ trung nhẹ (bảng 8.7 trang 198)

 k3 = 1 vì Lh > 50000 giờ

 ngh = [Dpw.n].k1.k D2.k3

pw =2,5.105.1.0,85.151 = ¿ 4167 vòng / phút Kiểm tra : n < ngh thỏa

Thiết kế trục 2:

Từ các số liệu bài trước ta có: n = 152 vòng/phút, Lh = 24000 giờ, d= 45 mm,

XM=762,89 N, YM=428,55 N, XP=1811,85 N, YP=708 N, Tải trọng thay đổi

1 Tính sơ bộ tỷ số:

F a

F rM= F a

√F xM2+F yM2

= 894,49

√762,89 2 +428,55 2 =1,02>0,3

(Chọn Fr nhỏ nhất để tính)

Để đảm bảo về độ cứng ổ ta chọn ổ đũa côn

+Chọn sơ đồ bố trí theo kiều “O” như sơ đồ h.8.9a

+Theo phụ lục 8.4 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”.Ta chọn ổ 7509 với các thông số như sau:

2 Xác định các phản lực tác dụng lên ổ với sơ đồ phân tích lực như hình vẽ :

 Lực hướng tâm xác định theo công thức:

FrM = √F xM2+F yM2 =√762,89 2 +428,55 2 = 875,02 N

FrP =√F xP2+F yP2= √1811,85 2 +708 2 = 1945,27 N

 Lực dọc trục Fa: Đối với ổ đũa côn , lực dọc trục phụ được xác định theo công thức 8.2b sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”

+S1= 0,83.e FrM= 0,83 0,42 875,02 = 305 N

+S2=0,83 e.FrP = 0,83.0,42 1945,27 = 678,12 N

Với e =0,42 tra từ bảng phụ lục ổ lăn đối với ổ 7509

Vì S2 > S1 và Fa > S2 – S1 nên theo bảng 8.1 cùng sách, ta có:

+FaM= S1= 305 N

S2

FxB = 2362.72

N NN

S1

Fa2 = 894,49

FyM = 428,55

FxM = 762,89

FyP = 708

FxP = 1811,85

Kí

hiệu

ổ

(KN)

Co

(KN)

e Y YO nth khi bôi trơn

bằng

Khối lượng ,Kg 750

9

45 85 24,75 23,5 20 2 0,8 60 46 0,42 1,44 0,79 4500 6000 0,62

+FaP = S1+ Fa= 305+894,49 =1199,49 N

3 Do số vòng quay n= 152 vòng/ phút nên ta chọn ổ theo khả năng tải động

Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ theo công thức 8.3 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”

Q= Qr =(X.Y.Fr +Y.Fa ).K σ .K t

Trong đó :

 V= 1 : do vòng trong quay

 Xét tỷ số : F aM

F rM V= 305875,02.1=0,34<e=0,42 , tra bảng 8.2 sách “ thiết kế chế tạo máy công dụng chung –Thầy Trần Thiên Phúc”, ta được: XM= 1,YM =0

 Xét tỷ số : F aP

F rP V = 1199, 491945,27 1=0,61>e

 XC= 0,4; YC =1,44(tra bảng ổ lăn với ổ 7509)

 K σ =1,2 (Tra theo bảng 8.4 trang 195).

 K t =1 vì nhiệt độ làm việc < 1000C

Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ:

QM = QrM = (XM.V.FrM +YM.FaM ).K σ .K t

=(1.1.875,02 +0.305).1,2.1 = 1050 N

QP = QrP =(XP.V.FrP +YP.FaP ).K σ .K t

= (0,4.1.1945,27 +1,44.1199,49 ).1,2.1= 3006 N

Vì QP > QM nên ta tính toán ổ theo thông số tại P

4 Vì tải thay đổi nên ta tính tải trọng tương đương theo công thức

QE=3

√∑(Q i3 L i)

∑ L i = QP √ 3 ¿¿¿ = QP √ 3 ¿¿¿

= 3006 √ 3 ¿¿¿ = 2844 N

 Thời gian làm việc tương đương tính băng triêụ vòng quay:

L= L hE 60.n

10 6 =24000.60.152106 = 218 (giờ) Với L hE =K HE L h ∑=1.24000=24000 ( K HE= 1 do chế độ tải không đổi).

5 Khả năng tải động tính toán của ổ:

Theo công thức 8.10 trang 196:

Ctt = Q.m√L=.3006103√218 = 15,12 KN

Với Q = QP = 3006 ; m=103 do ổ đũa côn

Ta thấy Ctt < C= 60 KN nên ổ 7509 đảm bảo bền nên ta chọn ổ này

6 Tính lại tuổi thọ thưc sự cuả ổ theo côn thức 8.11:

L= ( C Q¿¿m =(600003006 ¿¿103 =21571,2 (triệu vòng)

Lh =1060.n6.L= 10660.152.21571,2=2365263,2 giờ

7 Kiểm tra số vòng quay tới hạn của ổ:

ngh = [Dpw.n].k1.k2.k3

D pw

Trong đó:

 [Dpw.n]= 2,5.105 ( tra trong bảng 8.6 với ổ đũa côn một dãy bôi trơn bằng mỡ dẻo

 Dpw= D+d2 =45+852 =65 mm

 k1= 1 khi Dpw ≤ 100mm

 k2 = 0,95 vì ổ cỡ nhẹ rộng (bảng 8.7 trang 198)

 k3 = 1 vì Lh > 50000 giờ

 ngh = [Dpw.n].k1.k2.k3

D pw =2,5.105.1.0,95.165 = ¿ 3654 vòng / phút Kiểm tra : n < ngh thỏa

CHỌN NỐI TRỤC VÒNG ĐÀN HỒI:

Theo số liệu bài trước ta có:

P = 6,6 kN

n= 152 vòng/ phút

Chọn vật liệu chốt - thép 45 với ứng suất uốn cho phép [σu] = 75 MPa, ứng suất dập giữa chốt và ống [σd] = 3,5 MPa

1 Momen danh nghĩa truyền qua nối trục:

T= 9,55.10 6 P

n = 9,55.10 6 6,6

152 = 414671 Nm

2 Hệ số chế làm việc k = 1,5

3 Moment xoắn tính toán:

Tt = K.T= 1,5 414671 = 622 Nm < [T] = 1000 Nm

4 Từ mômen xoắn tra bảng 9.10 ta có:

d= 50 mm ,D = 210 mm, dm= 95 mm, d1= 90 mm, D0 = 160mm, Z = 8, nmax = 2850 vòng / phút, B = 6 mm, B1= 70mm, dc = 18 mm, l1= 42 mm, l2 = 20 mm,l3 = 36 mm

5 Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

σd =D 2.T k

0.d c .l 3 Z =2.414671.1,5160.18.36.8 = 1,5 < [σd] = 3,5 MPa

6 Điều kiện sức bền uốn của chốt:

σu = 0,1 d K T l0.

c

3 D0.z = 1,5 414671.520,1 183 160 8 = 43,32 < [σu] = 75 MPa

( lo = l1 + l2

2 = 42 +202 = 52 mm)

Do đó điều kiện bền uốn và bền dập của nối trục vừa chọn được thỏa