Thuyết minh đồ án tính toán thiết kế cơ khí ọn động cơ điện chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu ngắn mạch, điệp áp 220380v, kiểu kín hoặc bảo vệ và đặt nằm

Chọn công suất động cơ điện Tính toán công suất cần thiết cho động cơ điện: Ta có: tính chọn động cơ và phân phối tỉ số N: công suất trên băng tải [kW ].. Nct: công suất cần thiết của độ

KHOA CƠ KHÍ

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THÁI DƯƠNG

1 2 3 4 5 6 7 8Phương Lực kéo Vận tốc Đường Thờig Số ca Góc Đặc tính

án băng tải băng tải kính gian làm việc nghiêng làm việc

bộtruyềnngoài

nhẹ

Mục lục

PHẦN 1: CHỌN ĐÔNG CƠ ĐIỆN 1

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 4

2.1 Thiết kế bộ truyền đai ngoài 4

2.1.1 Chọn loại đai 4

2.2 Truyền động bánh răng 6

2.3 Tính các kích thước cơ bản của bộ truyền 8

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN 16

3.1 Chọn vật liệu chế tạo 16

3.2 Xác dịnh sơ bộ đường kính trục 16

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 16

3.4 Xác định các lực và sơ đồ đặt lực: 17

PHẦN 4: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 23

4.1 Chọn ổ lăn 23

PHẦN 5: TÍNH NỐI TRỤC 25

5.1 Chọn nối trục đàn hồi: 25

5.2 Momen xoắn qua nối trục 25

PHẦN 6: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC 27

6.1 Xác định kích thước các phần tử của vỏ h p đúc bằng gang ộ 27

PHẦN 7: HÌNH ẢNH 3D CHI TIẾT HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP 29

7.1 TRỤC 29

7.2 Ổ BI 31

7.3 BÁNH RĂNG 32

7.4 VỎ HỘP 33

7.5 CỤM TRỤC 34

7.6 THÁO LẮP 35

7.7 MÔ PHỎNG CHẠY 35

7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG 36

PHẦN 8: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ABAQUS 37

8.1 PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TỬ HỮU HẠN 37

Chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu ngắn mạch, điệp áp 220/380V,

kiểu kín hoặc bảo vệ và đặt nằm

a Chọn công suất động cơ điện

Tính toán công suất cần thiết cho động cơ điện:

Ta có: tính chọn động cơ và phân phối tỉ số

N: công suất trên băng tải [kW ] Nct: công suất cần thiết của động cơ điện

[ kW ]

P: lực kéo băng tải [N] v: vận tốc băng tải [m/s]

η : hiệu suất truyền động chung của hệ thống. η noitruc : hiệu suất khớp nối.

η br : hiệu suất bộ truyền bánh răng

ηđ : hiệu suất bộ truyền đai

η capo: hiệu suất của một cặp ổ lăn

 Chọn công suất động cơ điện N đc

Chọn động cơ điện có công suất định mức N đc lớn hơn hay bằng công suất

cần thiết N ct (N đc ≥ N CT ), trong tiêu chẩn chọn động cơ điện có nhiều loại thỏa

mãn điều kiện này

- Số vòng quay của tang:

nlv = 60.1000 v π D = π 23060.1000 0,8≈66,46 ( vòng

phút

Tra bảng 2.4 ở trên ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng tru răng nghiêng

b Phân phối tỷ số truyền

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

2.1 Thiết kế bộ truyền đai ngoài.

2.1.1 Chọn loại đai.

- Căn cứ theo yêu cầu kỹ thuật của bộ truyền chọn đai thang thường loại Б

- Tra bảng 4.13 (TTTK) chọn tiết diện đai b.h = 17.10,5

a Đường kính bánh đai nhỏ chọn theo tiêu chuẩn bảng 4.13 (TTTK)

(d2−d1 )2

Theo tiêu chuẩn chọn số đai là 4

f, Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trụ:

SH: hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng

T1: mô men xoắn trên trục bánh răng chủ động (N.mm)

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

σ =Z Z Z √2 T 1 K H (u+1 )

H H M ε b u d2

w w

 Trong đó:

ZM: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp

KHα: hệ sồ kể đến sự phân bố không đề tải trọng cho đôi răng không đồng

бH1max < [бH]max = 1411,2 (MPa)

- Theo 6.49:

бF1max = бF1.Kqt = 45,05.2,2 = 99,11 (MPa)

бF2max = бF2.Kqt = 41,08.2,2 = 90,4 (MPa)

бF1max < [бF1]max = 464 (MPa)

бF2max < [бF2]max = 403,6(MPa)

f Các thông số và kích thước bộ truyền

 Đường kính lăn

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN 3.1 Chọn vật liệu chế tạo

- Thép 45 tôi cải thiện có giớ hạn bền δb = 850 (MPa)

- Ứng suất cho phép [ τ ] = 12 ÷ 20 (MPa)

Trong đó: Tk: mômen xoắn trên trục thứ k (N.mm)

[τ]: ứng suất xoắn cho phép (MPa)

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

 Momen tiết diện lớn nhất (10.15)

Momen uốn do F a 1 gâyra:M a1=Fa1 d

 KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI

σ a= M

W u ;σ m=0;τ a=τ m= 2M W x0 = τ max

2

- Đối với thép cacbon trung bình: ψ σ =0,05;ψ τ =0

- Các trục được gia công trên máy tiện tại các tiết diện quan trọng nguy hiểm yêu cầuđạt Ra = 2,5 0,63 m, do đó theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx =1,1

- Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky = 1

- Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón, hệ số tâp trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có σb = 850 Mpa và Kσ = 2,22 , K = 1,72

- Theo bảng 10.10 tra hệ số σ và với đường kính tiết diện nguy hiểm từ đó xác định tỉ

trong 2 giá trị của K σ đi tính K

σd và giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của

3

j

− b t1 16

Tính toán hệ số an toàn với tiết diện 3 trục:

Tiết diện Sσ Sτ S

- Vậy kiểm nghiệm bền điều thỏa mãn: s ≥[s]= (1,5÷ 2,5 ¿

- Tính kiểm nghiệm độ bền của then

Trục I và II có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ chặn

A: sơ đồ chọn ổ cho trục I:

Hệ số có khả năng làm việc :

Ta có: n=970 vg/phút

h=20000hQ=(k v R+m A t ¿ k n k t

- ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2 N /mm2

- ứng suất cho phép của chốt [σ u]=60÷80N /mm2

 kiểm nghiệm độ bền dập của vòng cao su

σ d= 6.(140−28−14 ) 28.142 108298 1,4 =1,31≤[σ d]

 kiểm nghiệm sức bền uốn chốt

PHẦN 6: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC

6.1 Xác đinh kích thươc các phân tử cua vo hôp đúc bằng gang.

Chiều dày: Thân hộp δ δ = 0,03a+3 = 0,03.165+3 = 7,95mm

Chọn δ = 8 mmNắp hộp δ1 δ1 = 0,9δ =7,2 Chọn δ1 = 7mm

Gân tăng cường: Chiều dày e e = (0.8 1) =8

÷ δ

Chiều cao h h < 58

Độ dốc Khoảng 20Đường kính:

Bulông nền: d1 d1 > 0,04a + 10 = 16,6 Chọn d1 = 18

Bu lông cạnh ổ: d 2 d 2 = (0,7 0,8) d1 = (12,6 14,4) Chọn d 2 = 14Bulông ghép bích nắp và thân: d3 = (0,8 ÷ 0,9) d 2

R2 = 1,3d2 = 18,2C

h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulong vàChiều cao h kích thước mặt tựa

GVHD: NGUYỄN THÁI DƯƠNG SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC 28

ĐẶNG VĂN QUÝ

Hình ảnh: 2D trục 1

Hình ảnh: 3D trục 1

Hình ảnh:2D trục 2

Hình ảnh: 3D trục 2

7.2 Ổ BI.

Hình ảnh: ổ bi trục 1

Hình ảnh: ổ bi trục 2

7.3 BÁNH RĂNG.

Hình ảnh: bánh răng trục 1

7.4 VỎ HỘP.

Hình ảnh: vỏ dưới

Hình ảnh: vỏ trên

7.5 CỤM TRỤC.

Hình ảnh: cụm trục 1

Hình ảnh: cụm trục 2

7.6 THÁO LẮP

Hình ảnh: tháo lắp

7.7 MÔ PHỎNG CHẠY.

Hình ảnh: mô phỏng chạy

7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG

Hình ảnh: hộp giảm tốc 1 cấp

PHẦN 8: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ABAQUS

8.1 PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TỬ HỮU HẠN.

Bài toán mô hình mô phỏng chi tiết trục 3D để xác định trục đủ điều kiện bền

để làm việc hay không, để có cái nhìn sâu sắc về hoạt động.

Hình ảnh: mô phỏng

C CHỌN VẬT LIỆU.

 Từ Modul trên thanh công cụ ta chọn “Property”

 Cửa sổ Edit Material suất hiện, ở mục Name đặt tên vật liệu là thép C45 Ta chọn mục Mechanial => Elasticity => Elastic, rồi điền giá trị như hình dưới

Mác Thép Tiêu Chuẩn Độ bền đứt σb Độ bền đứt σc Độ giản dài Độ cứng HRC

 Tại mục Step, chọn Create Step, chọn kiểu Static general, cho thời gian tính toán

là 1 giây tại basic

 Tại incrementation: chọn initial = 0.5 ; minimum = 1E-005 ; maximum = 0.5

Hình ảnh :Mục step

E ĐẶT ĐIỀU KIỆN BIÊN.

 Ta đặt điều kiệu ở vị trí đặt ổ bi

 Vào Load→Create Boundary Condition →bước Step chọn Initial, chọn

kiểu Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với ổ bi →

Done → chọn XSYMM ( U1=UR2=UR3=0) để ràng buộc 3 bậc tự do.

 XSYMM (U1=UR2=UR3=0): Đối xứng qua mặt X (mặt phẳng YOZ), bề

mặtkhông được dịch chuyển theo hướng trục X, không được quay quanh trục Y và khôngđược quay quanh trục Z

Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên 1.

- Tương tự với mặt lắp ổ bi còn lại

- Vào Load→Create Boundary Condition →bước Step chọn Initial, chọn kiểu

Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với ổ bi → Done

→ PINNED ( U1=U2=U3= 0) để ràng buộc 3 bậc tự do tịnh tiến.

- PINNED (U1=U2=U3=0): Có tác dụng như khớp cầu

Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên 2

G MOMEN LỰC.

 Đặt mômen xoắn và mômen uốn lên Trục, chọn 4 mặt phía dưới trục đặt bánh răng

là nơi xuất hiện mômen xoắn và mômen uốn lên Trục

Hình ảnh: Mặt được chọn.

 Create Load (step1) →Mechanical→moment

 Ta cho giá trị CM1= 541514 N ( mômen xoắn ) , CM2 = 1.20967E+006N (mômenuốn) và CM3=0N

Hình ảnh: Mômen lực

H CHIA LƯỚI.

 Tại mục Mesh, ta tiến hành chia lưới cho trục:

 Chọn vào trục chính: Mesh →Control → Scan chi tiết →Table Mesh control xuất hiện →cchọn Tex tại Element→Ok

Hình ảnh: Chia lưới

 Click Mesh Part click Yes để tiến hành chia lưới Kiểu phần tử và kết quả chia lưới của trục

I Tiến hành nộp bài toán phân tích

 Tại modul Job ta chọn creat Job continue.sau đó chọn chọn job manager

submit và chờ đợi kết quả

Hình ảnh: Hoàn thành phân tích

8.1 KẾT LUẬN

Kết luận Với giá trị ứng suất là 4,413e+02 và chuyển vị 2,877e-2 của phần mềm tínhtoán nhỏ hơn ứng suất tính toán an toàn ban đầu, trục 2 không thõa mãn điều kiện làmviệc

-Việc mô phỏng đã đạt được kết quả là xây dựng mô hình và xác định các thông

cơ học của trục