ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

hệ dẫn động băng tải

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

MỤC LỤC

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

1.1.Chọn động cơ điện………

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ………

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ………

1.1.3.Chọn động cơ………

1.2.Phân phối tỉ số truyền………

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống………

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ………

1.3.Tính các thông số trên các trục………

1.3.1.Số vòng quay………

1.3.2.Công suất………

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục………

1.3.4Bảng thông số động học………

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1.chọn vật liệu bánh răng………

2.2.xác định ứng suất cho phép………

2.3.Xác định sơ bộ khoảng cách trục………

2.4.xác định thông số ăn khớp……….……….………

2.5.xác định các hệ số và thông số hình học……… …………

2.6.kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng……… ………

2.7.một vài thông số hình học của bánh răng………

2.8.Tổngkết các thông số của bộ truyền bánh răng……….

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG. 3.1.Chọn vật liệu bánh răng……….………

3.2.Xác định ứng suất cho phép………

3.3.Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức sau………

3.4.Xác định các thông số ăn khớp………

3.4.1 Xác định mô đun pháp………

3.4.2 Xác định số răng ……….…….….………

3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng………

3.5.Xác định các hệ số và một số thông số động học……… …………

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng ………

3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc ………

3.6.1 Chiều rộng vành răng……… …

3.6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn………

3.6.3 Kiểm nghiệm về quá tải ………

3.7.Một vài thông số hình học của cặp bánh răng……… ………

3.8.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng………

PHẦN 4 : CHỌN KHỚP NỐI & THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Chọn khớp nối 4.1.1.Chọn khớp nối ……….………

4.1.2.Chọn vật liệu ……… …

4.2.Tính trục ………

4.2.1Sơ đồ đặt lực ………

4.2.2.Chọn vật liệu chế tạo trục………

4.2.3.Xác định sơ bộ đường kính trục………

4.2.4Chọn sơ bộ ổ lăn………

4.2.5.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực………

4.2.6Tính phản lực và vẽ biểu đồ mô men ………

4.2.7.Tính mô men tổng tương đương………

4.2.8.Xác định đường kính các đoạn trục……… ………

4.2.9.Chọn then và kiểm nghiệm độ bền của then……….………

4.2.10.Kiểm nghiêm trục về độ bền mỏi……… ………

PHẦN 5 : TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1.Chọn loại ổ lăn ……… ………

5.2.Chọn cấp chính xác ổ lăn ……… ………

5.3.Chọn kích thước theo khả năng tải động……… ………

PHẦN 6: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 6.1.Tính toán vỏ hộp giảm tốc……… ………

6.2.Tính toán kết cấu các chi tiết khác………

6.2.1.Kết cấu bánh răng………

6.2.2.Cửa thăm……… ……

6.2.3.Nút thông hơi………

6.2.4.Nút tháo dầu ……….……

6.2.5.Kiểm tra mức dầu ……….……

6.2.6.Chốt định vị……… …

6.2.7.Ống lót và lắp ổ……… …

6.2.8.Bulông vòng ……….………

6.3.Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp 6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc ……… ……… …

6.3.2.Bôi trơn ngoài hộp ………

6.3.3.Điểu chỉnh ăn khớp ……… … ………

6.4 Bảng thốn kê các kiểu lắp và dung sai Mục lục……….………

Tài liệu tham khảo………

Thông số đầu vào : 1 Lực kéo băng tải F = 1500 N

Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

P ct= F v

1000=

1500.0,94

1000 =1,41 kWHiệu suất của bộ truyền:

η=η ol3 η kn .η d η br (1)

Tra bảng 2.3 

19 I ta có:

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : ol= 0,99

Hiệu suất của bộ đai : η d= ¿0,96

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : η br= ¿0,97

Hiệu suất của khớp nối: kn 1

P I

ta có động cơ điện

Kiểu động cơ Pđc (KW)  dc ( /v ph)

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có:

Theo tính toán ở trên ta có: ndc = 705(vg/ph)

Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là: u d=2,65

n I=n dc

u d =

705

2,65=266(v / ph)

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,41(KW)

Công suất trên trục II là :

P II= P ct

η ol η kn

LINKExcel S h eet 8 C :\\ Users \\ User \\ Desktop \\ CTM 2012\\ ExCTMBRTXT xlsx S h eet 1! R 9 C 4¿ ¿0,99 LINKExcel S h eet 8 C :\\ Users \\ User \\ Desktop \\ CTM 2012\\ ExCTMBRTXT xlsx S h eet 1! R 10 C 4¿ ¿ 1=1,42 kW

Công suất trên trục I là :

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn trên trục I là :

T I=9,55.10 6. P I

η I=9,55 10

6.1,48

266=53135 N mmMômen xoắn trên trục II là :

II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI.

Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt.

Các thông số yêu cầu:

dc dc dc

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai vải cao su

2.2.Chọn đường kính hai đai: d1 và d 2

B

ta chọn d2 theo tiêu chuẩn:d2  400mm

Tỷ số truyền thực:    

2 1

400

2,55 1 160 1 0,02

t

d U

Dựa vào bảng  

4.13 1 59

B

ta chọn L theo tiêu chuẩn :ChọnL2800mm

Số vòng chạy của đai trong1 s  ax   

t d F

4.8 [1]





Do vậy :

1 ax 1

1

40

m d d

Kiểm tra : d1  160 dmin

K và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu  0 và loại đai

Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền  600và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục

k k

F K b

 

2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu :

0 0 1,6.3, 75.40 244,5(N)

Lực tác dụng lên trục:

0 1

0 lim

[ ] [ ]

H

H R v xH HL

H F

F R S xF FL

F

Z Z K K S

Y Y K K S

0 lim 0 lim

1,8

H F

HB HB

lim1 1

2 70 2.245 70 560( ) 1,8 1,8.245 441( )

H F

0 lim 2 2 0

lim2 1

2 70 2.230 70 530( ) 1,8 1,8.230 414( )

H F

H

F

H m HL

HE F m FL

F

N K

N N K

30 30.245 16, 26.10

30 30.245 13,97.10 4.10

Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1

NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1

NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1

NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1

Do vậy ta có:

0 lim1

1 0 lim 2

2 0 lim1

1 0 lim 2

1,1 441

1,75 414

H F

F R S xF FL

F F

3.2.3 Xác định chiều dài côn ngoài

Theo công thức (6.15a):

1 2

▪T1 là mômen xoắn trên trục chủ động T1= TI=53135(N.mm)

▪[σH] - ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 481,82( MPa)

▪ KR– hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại bánh răng: Đối với bánh răng côn răng thẳng làm bằng thép =>K R 50MPA1 3

U-Tỉ số truyền u=4

KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng

6.21 [1]

113

B

với -

K K

61,12

27,91 2,19

m tm

d Z m

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng.

3.6.1.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

2 1

2 1

106

B

Với x1+x2=0 và được suy ra ZH=1.76

Zε-hệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng :

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép ;

Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] được tính theo công thức

Do vậy bánh răng đảm bảo điều kiện bền về uốn.

3.6.3.Kiểm nghiệm về quá tải:

- chiều cao răng ngoài h e 2, 2.m te 2, 2.2,5 5,5( mm)

-chiều cao đầu răng ngoài :

( ) (1 0,38).2,5 3, 45( ) ( ) (1 0,38).2,5 1,55( )

(5,5 3, 45) 2,05( ) (5,5 1,55) 3,95( )

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng

Như vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền:

Môdun vòng ngoài m te 2,5

Thông số đầu vào:

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Ta chọn khớp theo điều kiện:

Mô men cần truyền: T = TII =203925 (N.mm)

t kn cf

T d



Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

 

16.1

2 58

16.10a

2 68

B

với điều kiện:

244710( ) 32( )

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

 

0 0 3

2 .

d - Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Ta lấy  d  (2 4)  MPa;

Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:

0 0

0,1 .

 u - Ứng suất cho phép của chốt Ta lấy  u  (60 80)  MPa;

Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:

t o

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được cf

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm)

Đường kính của chốt đàn hồi d0 14 (mm)

b Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền đai: Fd = 484,70 (N)(N)

4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục

- Với trục I:  

3 1

0, 2.

I sb

T d





, trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =53135(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta chọn [τ] = 15 (MPa)

3 1

0, 2.

II sb

T d





TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 203925 (N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta chọn [τ] = 25 (MPa)

3 2

sb sb

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

Tra bảng  

10.2 1 189

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

Các kích thước khác liên quan đến chiều dài trục, chọn theo bảng 10.3 1

189

B

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1=8 mm;

-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=5 mm;

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15mm;

-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm

2 574,1888

+Với d1sb= 30mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-Tại tiết diện lắp bánh răng: d22=21 mm

-Tại tiết diện lắp ổ lăn: d20=d21=25mm

-Tại tiết diện lắp khớp : d23 =21mm

+Chọn then:

Trên trục I then được lắp tại vị trí bánh răng (vị trí 1) và khớp nối (vị trí 4)

Tra bảng 9.1a [173/TL1] với d 1 = d 4 = 21 mm ta chọn then có:

-Đường kính trục tại các tiết diện tương ứng khi tính sơ bộ.

d21=√3 M t đ 21

0,1.[σ]=

3

√183,0540,1.50 =33,20 mm-Tại tiết diện bánh răng:

d22=√3 M t đ 22

0,1.[σ]=

3

√1898520,1.50 =33,61 mm-Tại tiết diện lắp ổ lăn:

Tại tiết diện lắp bánh răng: d22= 40 mm

Tai tiết diện lắp ổ lăn :d23= d21 =35 mm

Tại tiết diện lắp bộ truyền ngoài d20=30mm

Sơ đồ trục 2 tại các tiết diện :

Chọn then:

+Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục.

Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như sau:

Chiều sâu rãnh then

Bán kính góc lượn của rãnh

+Kiểm nghiệm độ bền của then:

Chọn số then bằng 1 tại các vị trí lắp bánh răng và bộ truyền ngoài

a Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…0,9)lm22= (0,8…0,9).50 =40…45 mm chọn l t=45 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…

4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.

Với thép 45 có: σ b=600 MPa , σ−1=0,436.σb=0,436.600=261,6MPa

Với các thông số của then, kích thước trục tại các vị trí nguy hiểm.Ta có:

Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục I ta thấy các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

s=s σ s τ/√s σ2+s2τ≥[s]

Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau:

Trong đó :-1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng a, avà m, m

là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét Chọn sơ bộ kiểu lắp

7 6

H

r theo bảng  

10 11

1 198

M W

 

Ứng suất xoắn biên 2.

o a

x

M W

 

Hệ số an toàn tính riêng về ứng suất uốn là :

1

.

s K

d= 25mm ; D=62 mm;  13,50

C= 29,6 kN ; C0 =20,9 kN

5.2.Chọn ổ lăn cho trục II

5.2.1.Chọn loại ổ lăn

Phản lực hướng tâm lên các ổ là :

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

F r 0=√F x 02

+F2y 0

=√60,41 2 +1323,41 2 =1324,79 N+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng

Tính và kiểm nghiệm khả năng tải trọng của ổ

Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn e 1,5.tan  1,5.tan12 0,32

Theo 11.7 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ

Tải quy ước Q = max(Q0 , Q1 )= 1267,37 N

5.2.7 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động

Ta có: Cd= Q.m√ L

Với :

m: bậc của đường cong mỏi, m=10/3 do tiếp xuc điểm ;

L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ Với Lh= 18500 giờ

Tuổi thọ của ổ lăn:

L = Lh.n1.60.10-6 = 18500 266 60 10-6 = 295,26 (triệu vòng)

Q = 1551,42 N

Cd =

10 3

1551, 42 295, 26 8546,55N < C = 61kN

Thoả mãn điều kiện tải động

5.2.8.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.

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

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ 1

δ = 0,03Re + 3 = 0,03.139,5 + 3 = 7,2 (mm) Chọn δ = 8 (mm)

δ 1 = 0,9.7 = 0,9.8 = 7,2 (mm) chọn   1 7 Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 5,6÷ 7 mm Chọn e = 8 (mm) h< 58 mm = 5. =5.7=35

khoảng 2 0 Đường kính:

d 2 = (0,7÷0,8)d 1 = 11,2÷12,8 mm chọn d 2 = 12(mm)

d 3 = (0,8÷0,9)d 2 = 9,6÷10,8 mm chọn d 3 = 10 (mm)

d 2 = (0,6÷0,7)d 2 = 7,2÷8,4 chọn d 4 = 8 (mm)

d 2 = (0,5÷0,6)d 2 = 6÷7,2 chọn d 2 = 6 (mm) Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S 3

K 2 = E 2 +R 2 +(3÷5)=19+16+3=38 (mm)

E 2 = 1,6d 2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E 2 = 19 (mm)

R 2 = 1,3d 2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R 2 = 16 (mm) Chọn h = 45 (mm)

Mặt đế hộp:

Chiều dày: khi không có phần lồi S 1

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh răng với

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên

đỉnh hộp có làm cửa thăm.Dựa vào bảng  

18.5 2 92

1

C

(mm)

K(mm)

R(mm)

Vít(mm)

Sốlượng

D 4

D 2

D 3

ta có kích thước nút thông hơi

6.2.6.Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

6.2.7.Chốt định vị.

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ởthân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ cácchốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Thông số kĩ thuật của chốt định vị là

' 2

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau

H k

Bạc chặn trục I

8 21 6

D k

H r

+2Bánh răng

∅40

7 6

H k

0 Then bánh răng

 12

9 9

N h

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1,2 – NXB KH&KT, Hà Nội,2007

2.Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy, tập 1,2 – NXB GD, Hà Nội,2006

3.Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép – NXB GD, Hà Nội, 2004