Tiểu luận môn học nguyên lý – chi tiết máy tính toán hệ dẫn động băng tải

Trường ĐHSPKT TP HCM Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Bộ môn Thiết kế máy TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI HK I, Năm học 2022 – 2023 Đề 06 Phương án 15 Giảng viên môn h[.]

Trường ĐHSPKT TP.HCM

Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy

Bộ môn Thiết kế máy

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI

TIẾT MÁY TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

HK: I, Năm học: 2022 – 2023 Đề: 06 Phương

án: 15

Giảng viên môn học: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh

Sinh viên thực hiện: Phùng Anh Tuấn MSSV: 21145311

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải F (N): 7300 (N)

2 Vận tốc vòng của bang tải V (m/s): 0,3 (m/s)

3 Đường kính tang D (mm): 300 (mm)

4 Số năm làm việc a (năm): 6 (năm)

5 Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc: 300 ngày/năm

6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 30 (độ)

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính toán gồm:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT

3 Tính toán thiết kế bộ truyền của HGT

4 Tính toán thiết kế 2 trục của HGT

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ điện

- Công suất trên trục công tác P = P= F v = 7300 . 0 , 3 =2 , 19 (kW)

10001000

- Công suất cần tính Pt = P = 2,19 (kW)

- Công suất cần thiết trên trục của động cơ

- Tốc độ quay của trục công tác:

- Tỉ số truyền chung sơ bộ

n sb =u sb n=30.19,09=572.7(vòng

phút )(2) Chọn động cơ điện phải thỏa điều kiện (1) và (2)

P

đc ≥ P

ct

n đc =n sb=1420(vòng

T dm T

Tra phụ lục P1.3 (tt), chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha, roto lồng sốc 50Hz loại 4A100S4Y3 có

Pđc = 3 (kW); nđc = 1420 (vòng/phút) có

2 Phân phối tỉ số truyền - Tỉ số truyền chung:

u= n

n đc = 19.091420 =74,38

- Chọn tỉ số truyền ux của bộ truyền xích là 4,45

- Tỉ số truyền trục vít của hộp giảm tốc

u = u

= 74,38

=16,71

h u x 4.45

- Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền

u t =u x u h =4 , 45 16 , 71=74 36

∆ u=|u t −u|=|74,36−74,38|=0,02≤ 0,09(Thỏa điều kiện sai số )

Bảng hệ thống số liệu của bộ truyền xích

n (v/ph) n đc=1420 n1 =1420 n2 =84 ,98 n3 =21,34 P(kW) P m =2 91 P1=2 9 P2=2 , 37 P3=2 ,19

T (N.mm) T m=19570 T1=19504 T2=266339 T3=980061

Trong đó:

P3=P=2,19(kW )

P = P = 2,19 =2,37(kW )

❑x❑ô 0,93.0,995

2

P = P2 = 2,37 =2.9(kW )

❑

tv ❑

ô 0,82.0,995

1

P =❑P1 = 2.9=2.91(kW )

ô 0,995

m

Momen xoắn

T m= 9,55.106 P m = 9,55.106 .2,91 =19570( N mm)

n đc1420

T 1 = 9,55 106 P 1 = 9,55 106 .2,9 =19504(N mm)

n1 1420

T 2 = 9,55.10 6 P 2 = 9,55 106 .2,37 =266339( N mm)

n2 84,98

T 3 = 9,55.106 P3 = 9,55.106 .2,19 =980061( N mm)

n3 21,34

n

1

=

n

đc

=n =1420 (vòng )

n

2

=n1 = 1420 =84,98( vòng )

n

3

=n2 = 94.98 =21,34(vòng )

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT

- Thông số đầu vào: (kW)

+Công suất : P m =2 , 37

+ Số vòngquay : n đc=84,98 ( vòng

phút )+Tỉ số truyền : u x=4,45

1 Chọn loại xích dựa vào điều kiện làm việc

Do tải trọng nhỏ và vận tốc thấp nên dùng xích con lăn

2 Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích

Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích theo bảng tỉ số truy

Z1 =25(răng)

Số răng đĩa xích lớn theo công thức:

Z2 =u Z1=4,45.25=112(răng )

Z2 ≤ Z2 max =120(răng)

Kiểm tra tỉ số bộ truyền xích

Sai số nhỏ hơn tỉ số truyền cho phép

3 Xác định bước xích p Công suất tính toán

Pt = P.k.kz.kn

k z= Z01

= 25

=1

Z1 25

k n= n01 = 1600 =1,13 n

1 1420

Tra bảng 5.6, tra được:

k0 = 1 (đường nối hai tâm đĩa xích so với phương nằm ngang ≤

600 ka = 1: chọn a = (30…50)p

kđc = 1 (vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)

kc = 1,25 (bộ truyền làm việc 2 ca)

kđ = 1 (tải trọng tĩnh)

kbt = 1,3 ( môi trường làm việc có bụi)

k= k0.ka.kđc.kc.kđ kbt = 1,62

Pt = 2,19.1,62.1.1,13= 4,01 (kW)

Điều kiện chọn [P], với n01 = 1600 (v/ph) và [P] > 4,01 kW

Tra bảng 5.5 [P] = 5,95 (kW) > 4,01 (kW) với bước xích p = 12,7 (mm)

Trị số của bước xích lớn nhất cho phép pmax

P

t = P k k z k

n <[P]

k d k d

❑⇒ k d > 4,01

3.20 =1,25 Theo công thức (5.5) chọn 1 dãy xích có bước xích 12,7 (mm)

Đường kính đĩa xích dẫn

sin ( 180 ) sin ( 180 )

Đường kính đĩa xích bị dẫn

180 ) sin ( 180) sin (

4 Khoảng cách trục

a = 40,15p = 40,15.12,7 = 510 (mm)

Theo công thức (5.13) số mắt xích

x= 2 a + Z1+Z2 + (Z2−Z1)2 p = 2.508+ 25+112 + (112−25)2 12,7 =153,59

p 2 4 π2 a 12,7 2 4 π 2 508

- Lấy số mắt xích chẵn x = 154 (mắt xích)

- Tính khoảng cách trục a theo công thức (5.14)

a=0,25 p ¿

a=0,25.12,7 ¿

- Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:

5 Kiểm nghiệm số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây

Theo (5.14)

i= Z

151n x1 =25.1420

15.154 =15.37 <[i]=35 Theo bảng (5.9) ta có [i] = 35

6 Tính toán kiểm nghiệm xích về độ bền Theo (5.6)

k đ F t +F0+ F v

Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 9 kW, khối lượng 1m xích q = 0,3 kg, kđ = 1

=25 1420.12,7 =7,51( m )

6000060000s

Lực vòng: Ft = 1000 P = 1000.2,19=72,90(N )

F v =q v2=0,3.7,512 =16,92( N )

kđ = 1 (tải trọng tĩnh)

F 0=9,81 k f q a=9,81.4 0,3 0,510=6 ( N )

kf = 4 (góc nghiêng so với phương ngang < 40o)

Hệ số an toàn

9 103

Theo bảng 5.10 với p = 12,7; n1 = 1420v/ph nên [S]=13,2

Vậy S = 93,93 > [S] = 13,2: bộ truyền xích đảm bảo độ bền

7 Các thông số đĩa xích

Đường kính vòng chia đĩa xích tính theo công thức 5.17

d1= sin (p π ) =sin ( 12,7π ) =101,33 mm Lấy d1=101mm

d2= sin (p π =sin ( 12,7π =452.82 mm Lấy d2=453 mm

Đường kính vòng đỉnh răng:

d a 1 = p [0,5+ cotg( π

) ]=106,89(mm)

Z1

d a 2 = p [0,5+ cotg( π

) ]=458,99(mm)

Z2 Đường kính vòng chân răng

d f 1=d1−2 r=101−2.3,94=93,12(mm)

d f 2=d2−2 r =453−2.3,94=445,12(mm)

Với bán kính đáy r = 0,5025d1 + 0,05 = 3,94 mm, d1 = 7,75 (mm) theo bảng 5.2

8.Kiểm nghiệm độ bền của đĩa xích tiếp xúc theo công thức

σ H =0,47.√k r (F t K đ + F vđ ) . E

A k đ

√

¿ 0,47 0,42.(72,90 1+3,78 ).2,1 10

5

=207,68 ≤[σ H] 39,6.1

Với Z1 = 25 ❑

⇒ kr = 0,42, Ft = 72,90 (N), Kđ = 1 (bộ truyền có 1 dãy xích), lực va đập trên 1 dãy xích:

F vd=13.10−7 n1 p3=13 10−7 1420 12,73 =3,78 (N )

E=¿2,1.105 MPa, A = 39,6 mm2 (1 dãy xích) (Bảng 5.12)

Tra bảng 5.11 chọn vật liệu đĩa xích thép loại vật liệu 45, nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cải thiện có [σ H ]=500 ( MPa)đảm bảo được độ bền tiếp xúc

9 Xác định lực tác dụng lên trục Theo công thức (5.20)

F r =k x F t =1,15.72,90=83,84 ( N )

Chọn kx = 1,15 do bộ truyền nghiêng 300 so với phương ngang

Các thông số bộ truyền xích

Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d2 (mm) 453 Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn da1 (mm) 106,89 Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn da2 (mm) 458,99 Đường kính vòng chân răng đĩa xích dẫn df1 (mm) 93,12 Đường kính vòng chân răng đĩa xích bị dẫn df2 (mm) 445,12

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT

Thông số đầu vào

Chọn Z1 = 2, u = 20

Vận tốc trục vít n1 = 1420 v/ph, T2 = 266339 N.m

1 Tính sơ bộ vận tốc trượt

v sb=4,5 10−5 n1 √3 T 2=4,5 10−5 1420 √3 266339=4 , 11( m

s ) Với vsb < 5 (m/s) dùng đồng thanh không thiếc, cụ thể là đồng thanh nhôm – sắt – niken

10-4-4 để chế tạo bánh vít Chọn vật liệu trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45

2 Xác định ứng suất cho phép

Theo bảng 7.1, với bánh vít bằng 10-4-4 đúc li tâm σ b=600 MPa ,

σ ch =200 MPa Theo bảng 7.2 [σ ] H =110 MPa

3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền

Z2 =u Z1=20 2=40

Chọn sơ bộ KH = 1,2; ¿ 0,82 Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm

q=0,3 Z2=0,3.40=12 Theo bảng 7.3 chọn q = 12,5

T 2=266339 N m=266339(N mm)

Khoảng cách trục:

a w=( Z2+ q). √( Z2.[σ H] ) q =(40+12,5)√( 40.110 )

a w =176,76(mm) lấy aw = 180 (mm) theo tiêu chuẩn Tính modun

Chọn m theo tiêu chuẩn (b7.3) m = 7

- Hệ số dịch chỉnh

x=(a

m w )−0,5.(q+ Z2 )=180

7 −0,5.(20+60)=−0,54

4 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

σ H = 170 . √( z

. T 2 K

H =170 . √( 40+12,5 ) 3

266339.1,2 =107.05 MPa <[σH ]

z2a w q4018012,5

Góc vít lăn

d w 1 = ( q+2 x) m=(12,5+2.(−0,54)) 7=79,94

Vân tốc trượt vt

√Z12 +q2 =7.1420

√22 +12,52=6,59 m/ s

1910019100

Tra bảng 7.4, trị số góc ma sát f = 0,03

p=arctan (0,03)=1,72 o

vs = dw1 n1 / ( 60000 cos w) = 79,94 1420 / ( 60000 cos (9,93 0)) = 6,03 m/s Tra

bảng 7.6 chọn cấp chính xác 7 và KHV = 1,1

5 Kiểm nghiệm độ bền uốn

- Chiều rộng bánh vít (bảng 7.9): Khi z1 = 2, b2 0,75 da1 da1= m(q+2) = 7(12,5+2) = 101,5

b2 0,75 da1 = 0,75 101,5 = 76,13 Lấy b2 = 77

zv = Z2 / cos3 = 40 / cos3(9,93) = 41,85  YF = 1,55 (bảng 7.8)

KF = KH = KH KHv= 1 1,1 = 1,1

Theo công thức (7.26):

σ F =1,4 T2 Y

F K

F = 1,4.266339 1,55 1,1 =4,23( MPa )≤ [σ F ]

b2 d2 m n77.280.6 89

Trong đó

d 2=m z2=7.40=280(mm)

[ σ F ]=0,8 σ ch =0,8.200=160 ( MPa)

Các thông số của bộ truyền trục vít

Khoảng cách trục aw a w =0,5 m(q+ z2 +2 x)

Hệ số dịch chỉnh x

x=

a

w

−0,5 ( q+z2 )

m

Đường kính vòng chia d d1=q m=;d2=m z2

Đường kính vòng đỉnh da d a 1=d1+2 m=m (q+2)

d a2=m.( z2 +2+2 x )

Đường kính vòng đáy df d f 1=m (q−2,4 )

d f2=m (z2−2,4+2 x)

Đường kính ngoài của bánh vít daM2 d aM2 ≤ d a2 +1,5 m=Khi z1=2

Chiều rộng bánh vít ba b2 ≤ 0,75 d a1=Khi z1=1; 2

PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HAI TRỤC CỦA HGT

1 Chọn vật liệu

Dùng thép 45 có ứng suất bền: [σb] = 600 MPa, ứng suất xoắn cho phép: [τ] = 12…20 MPa

√

T k

Đường kính trục: Theo (10.9): d k ≥3 (với k = 1… 3), [τ] là ứng suất xoắn cho phép

0,2.[τ]

Chọn trục 1: [τ] = 15 MPa, trục 2: [τ] = 20 MPa

d1 ≥√3 19504 =18,66 mm Chọn d

1 = 19 mm.

0,2× 15

=40,53 mm Chọn d2 = 41 mm

0,2× 20

2 Tải trọng tác dụng lên trục

Lực do bộ truyền trục vít tác dụng lên

Fa1 = Ft2 = 2T2 / d2 = 2 266339 / 280 = 1902,42 (N)

Ft1 = Fa2= Fa1 tg(γ) =

Fr1 = Fr2 = Fa1 tg (α)= (Tra bảng 7.5)

Lực do bộ truyền xích