Văn Tuyến.docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Thiết kế hệ dẫn động băng tải NGUYỄN HỮU DUY duy nh185778@sis hust edu vn Ngành Kỹ thuật ô tô Chuyên ngành Động cơ đốt trong Giảng viên hướng dẫn PGS[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

Thiết kế hệ dẫn động băng tải

NGUYỄN HỮU DUY

duy.nh185778@sis.hust.edu.vn

Ngành Kỹ thuật ô tô Chuyên ngành Động cơ đốt trong

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trương Đặng Việt Thắng

HÀ NỘI, 7/2020

Chữ ký của GVHD

ĐỀ BÀI THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Thông số đầu vào :

Lời cảm ơn

Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ kiến thức và kinh nghiệm còn rấthạn chế, khối lượng công việc khá lớn nên bản thuyết minh vẫn còn nhiều thiếusót Em rất mong nhận được sự đóng góp và chỉ dẫn của các thầy trong bộ mônđể hoàn thiện tốt hơn bài tập của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Tóm tắt nội dung đồ án

Trong bản thuyết minh này, em đã hoàn thành những công việc sau:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính bộ truyền

3 Tính trục, chọn ổ lăn

4 Lựa chọn kết cấu

5 Lắp ghép, bôi trơn và dung sai

Em đã sử dụng các tài liệu tham khảo của bộ môn kết hợp các phần mềmWord, AutoCad để hoàn thành bản thuyết minh và bản vẽ thiết kế hệ dẫn độngxích tải này

Kết quả của đồ án hoàn toàn phù hợp với các vấn đề đã đặt ra, sau khi hoànthành đồ án các kiến thức và kỹ năng mà em đã đạt được là vô cùng to lớn, ví dụnhư em đã có thể sử dụng các phần mềm thành thạo hơn, hiểu rõ cách tính toánmột hệ đẫn động cũng như bất cứ một hệ thống máy nào khác

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.1

1.1 Chọn động cơ điện 1

1.1.1 Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ 1

1.1.2 Xác định số vòng quay của động cơ 1

1.1.3 Chọn động cơ 2

1.2 Phân phối tỉ số truyền 2

1.2.1 Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống 2

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 2

1.3 Tính các thông số trên các trục 2

1.3.1 Số vòng quay 2

1.3.2 Công suất 3

1.3.3 Mômen xoắn trên các trục 3

1.3.4 Bảng thông số động học 3

CHƯƠNG 2 TÍNH BỘ TRUYỀN 4

2.1 Tính bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ ) 4

2.1.1 Thông số đầu vào: 4

2.1.2 Chọn vật liệu bánh răng: 4

2.1.3 Xác định ứng suất cho phép: 4

2.1.4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 6

2.1.5 Xác định các thông số ăn khớp: 7

2.1.6 Xác định thông số động học và ứng suất cho phép: 7

2.1.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng : 8

2.1.8 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng : 11

2.1.9 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ : 11

2.1.10 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng : 12

2.2 Tính bộ truyền ngoài bộ truyền xích 12

2.2.1 Thông số yêu cầu: 13

2.2.2 Chọn loại xích: 13

2.2.3 Chọn số răng đĩa xích: 13

2.2.4 Xác định bước xích: 13

2.2.5 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích: 14

2.2.6 Kiểm nghiệm xích về độ bền: 15

2.2.7 Xác định các thông số của đĩa xích: 15

2.2.8 Xác định lực tác dụng lên trục: 16

2.2.9 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích: 17

CHƯƠNG 3 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN 17

3.1 Chọn khớp nối 17

3.1.1 Kiểm nghiệm khớp nối 18

3.1.2 Lực tác dụng lên trục 18

3.2 Tính sơ bộ trục: 19

3.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: 19

3.2.2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 19

3.2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục 20

3.2.4 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực 21

3.3 Tính, chọn đường kính các đoạn trục 22

3.3.1 Trục I 22

3.3.2 Trục II 34

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN KẾT CẤU 45

4.1 Vỏ hộp 45

4.1.1 Tính kết cấu của vỏ hộp 46

4.1.2 Kết cấu vỏ hộp 46

4.2 Một số chi tiết khác: 47

4.2.1 Nắp ổ 47

4.2.2 Chốt định vị 47

4.2.3 Cửa thăm 48

4.2.4 Nút thông hơi 48

4.2.5 Nút tháo dầu 49

4.2.6 Kiểm tra mức dầu 49

4.2.7 Kết cấu bánh răng 51

CHƯƠNG 5 LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 51

5.1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn 51

5.2 Lắp bánh răng lên trục: 51

5.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 52

5.4 Bảng dung sai 52

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Thông số đầu vào :

1.1.1 Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ

Trong đó Plv : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

P lv = F v1000= 3100 2,151000 =6,665 kW

Hiệu suất của bộ truyền:

η=η ol2 .η kn η x η br (1)

1.2 Phân phối tỉ số truyền

1.2.1 Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Tỉ số truyền chung của hệ thống là :

u ch=n dc

n lv= 1455 152,08=9,567

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong u đ=2,5

u br=u ch

u đ = 9,5672,5 =3,83

1.3 Tính các thông số trên các trục

1.3.1 Số vòng quay

Số vòng quay trên trục động cơ: ndc = 1455(vg/ph)

Số vòng quay trên trục I:

n I=n dc

u đ =14552,5 =582(v/ ph)

Số vòng quay trên trục II:

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Plv = 6,665 (kW)

Công suất trên trục II là :

P II=P lv

η đ = 6,665 0,95 =7,01 kW

Công suất trên trục I là :

1.3.3 Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :

CHƯƠNG 2 TÍNH BỘ TRUYỀN 2.1 Tính bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ )

2.1.1 Thông số đầu vào:

Bảng 3.1: Thông số đầu vào

c – Số lần ăn khớp trong một vòng quay : c = 1

n – Vận tốc vòng của bánh răng

⇒{N HE1 =N FE 1 =60.c.n1.L h =60.1.582 15500=54,1.107

N HE2 =N FE 2=N u HE 1 =54,1 103,83 7=14,1.107

Ta có :

Nếu : N HE1 >N H 01 ⇒ lấy N HE1 =N H 01 ⇒ K HL 1=1

N HE2 >N H 02 ⇒ lấy N HE2 =N H 02 ⇒ K HL 2=1

Ka – Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng: Ka = 43 MPa1/3.

[σ¿¿H ] sb¿- Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ¿¿H ] sb¿= 495,46 (MPa)

 [σ H]sb,[σ F]sb là ứng suất tiếp xúc sơ bộ đã tính ở trên

 Z R: hệ số xét đến độ nhám mặt răng làm việc Từ thông tin trang 91 và 92

trong [TL1] ta chọn:

 Y R: hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn Y R=1

 Y S: hệ số xét đến độ nhạy vật liệu với sự tập trung ứng suất

2.1.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng :

a Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc :

 K H: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

K H =K H α K H β K H v

răng đồng thời ăn khớp

Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 1,82 (m/s)

ta được cấp chính xác của bộ truyền là: CCX = 9

[σ¿¿F 1]¿,[σ¿¿F 2]¿ - ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:

K F – hệ số tải trọng khi tính về uốn :

K F =K F α K F β K F v

đồng thời ăn khớp

Z v 2= Z2cos3β=

111cos315,090=124,43

2.1.8 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng :

Đường kính vòng chia :

2.2 Tính bộ truyền ngoài bộ truyền đai

Các thông số của trục động (bộ truyền đai - trục chủ động):

Tỉ số truyền Công suất P cđ

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai thang

- Với tốc độ phù hợp với bộ truyền thiết kế ta chọn đai vải cao su

2.1.2 Xác định các thông số của bộ truyền

 Đường kính bánh đai:

Vận tốc đai : (công thức trang 53, [1]):

Chọn d1 tiêu chuẩn đường kính bánh đai nhỏ nhất theo bảng 4.13 trang 59 [1]:

ta chọn được d1=200 (mm) (theo dãy tiêu chuẩn trang 60 [1])

Vận tốc đai : (công thức trang 60, [1]):

v= π d600001.n1= π 200 145560000 =15,23(m/ s)

Đường kính bánh đai lớn: d2=d1.u/(1−ε) (công thức 4.2 trang 53 [1])Trong đó: u – tỉ số truyền

 Chiều dài đai l:

Từ khoảng cách trục a đã chọn, theo công thức 4.4, trang 54,[1]:

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ, theo công thức 4.15, trang 60 [1]:

i= v l= 15,233,35 =4,55

 Vậy i=4,55<i max =10(thỏađiều kiện)

Từ giá trị l đã chọn theo tiêu chuẩn, xác định lại khoảng cách trục:

Đối với đai vải cao su 1 = 164,660 > 1200 (thỏa điều kiện)

1.3 Xác đinh tiết diện đai

Diện tích tiết diện đai được tính theo công thức 4.8, trang 54 [1];

Theo công thức 4.10, trang 56 [1];

Theo công thức 4.11, trang 56 [1];

C0: hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền

Tra bảng 4.12, trang 58 [1] ta được C0 = 0,9

Do đó :

A= 489,16.1

2,725 =179,5mm

 Bề rộng đai b = 60 mm

1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức 4.12 trang 58 [1]:

Lực tác dụng lên trục tính theo công thức 4.13, trang 64 [1]:

Bánh đai lớn (BĐ2)

CHƯƠNG 3 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN 3.1 Tính sơ bộ trục:

3.1.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:

3.1.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục

Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục :

Fr = 1070,33 (N)

Lực tác dụng lên bánh răng trụ:

Ft1 = Ft2 = 3992,8 N

Fr1 = Fr2 = 1504,78N

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào I

3.2.1.3 Tính⁡mô⁡men⁡tương⁡đương

Momen tổng,momen uốn tương đương:

M j=√M2xj +M2yj

M tđ=√M2j +0,75 T2j

 Trên trục I then được lắp tại bánh răng và khớp nối

h=7mm

t1=4mm

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8÷ 0,9).l m

 Then lắp trên trục vị trí lắp nối trục

l t 3=(0,8 ÷0,9).l m13=(0,8÷ 0,9).46=36,8÷ 41,1mm

Tachọnl t 3 =38mm

của trục)

sj và sj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xétđến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 trang 197 - “ Tínhtoán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 ”, lấy Kx = 1,09

bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bềmặt, do đó Ky = 1

ε σ ,ε τ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giớihạn mỏi

thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

τ aj =τ mj= T j

2 W 0 j= 1197852.3649,98=16,4

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp khớp nối là do rãnh then và do lắp ghép

ảnh hưởng của độ dôi:

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

k d

X hệ số tải trọng hướng tâm

Phương trình cân bằng :

 Trên trục II then được lắp tại bánh răng và nối trục

h=14 mm

t1=9mm

 Lấy chiều dài then: l t=(0,8÷ 0,9).l m

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

l t 3=(0,8 ÷0,9).l m23=(0,8÷ 0,9).60=48÷ 54mm

Tachọn l t 3 =50 mm

của trục)

sj và sj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xétđến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 trang 197 - “ Tínhtoán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 ”, lấy Kx = 1,09

bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bềmặt, do đó Ky = 1

ε σ ,ε τ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giớihạn mỏi

thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

τ aj =τ mj= T j

2 W 0 j= 4401992.16320=13,48

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp nối trục là do rãnh then và do lắp ghép

ảnh hưởng của độ dôi:

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN KẾT CẤU 4.1 Vỏ hộp

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.145+ 3 = 7,35 (mm) Chọn δ = 8 (mm)

Chiều dày: khi không có phần

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong

4.2.2 Chốt định vị

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để

đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi

lượng

4.2.4 Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

Q K

M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

4.2.5 Nút tháo dầu

Tên chi tiết: nút tháo dầu

 Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn(do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu

 Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

4.2.6 Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôitrơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểmtra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bênngoài

4.2.7.⁡Lót⁡ổ⁡lăn

Ổ lăn làm việc trung bình và bôi trơn bằng mỡ ta chọn làm kín động gián tiếpbằng vòng phớt

Chi tiết vòng phớt:

 Chức năng: bảo vệ ổ lăn khỏi bám bụi, chất lỏng hạt cứng và các tạp chất xâm nhập vào ổ, những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và han gỉ

 Thông số kích thước: tra bảng 15.17Tr50[2] ta được

Chi tiết vòng chắn dầu

 Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài

 Thông số kích thước vòng chắn dầu

δ = (2,5÷4)m = (2,5÷4).2 = 5÷8 (mm)

δ ≥ 8÷10 mm, chọn δ = 8 (mm)

Dv = df - 2 δ = 186,67 - 2.8 = 170,67 (mm)

D = (1,5÷1,8).d = (1,5÷1,8).38= 57÷68,4 Chọn D = 60 (mm)

Do = (Dv-D)/2 + D = 115,34(mm)

l = 46 (mm)

CHƯƠNG 5 LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI

5.1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

 Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài

vào vỏ theo hệ thống trục cơ bản

 Để các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi với các vòngquay.

Tra bảng 20-12, 20-13 ta được:

+ Lắp ổ lên trục là: k6+ Lắp ổ lên vỏ là: H7

5.2 Lắp bánh răng lên trục:

dụng then bằng Mối ghép then thường không được lắp lẫn hoàn toàn do rãnh then trên trục thường được phay thường thiếu chính xác Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp

∅ H 7 k 6

5.3 Bôi trơn hộp giảm tốc

 Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơnngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vậntốc v=2,90(m/s)<12(m/ s) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương phápngâm dầu

nhớt để bôi trơn là:80 Centistoc ứng với nhiệt độ 500C

Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu: dầu ôtô máy kéo AK-20

mòn, ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếpxúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng

ồn Bôi trơn ổ lăn bằng mỡ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3 Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn

4 Trang web: http://thietkemay.edu.vn