Bài tập lớn số 5 môn chi tiết máy Đề tài Đề số 4 thiết kế hệ thống dẫn Động thùng trộn

ĐỀ TÀIĐề số 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số: 15 Hệ thống dẫn động thùng trộn bao gồm: 1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Bộ truyền đai thang; 3-Hộp giảm tốc bánh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÀI TẬP LỚN SỐ 5 MÔN CHI TIẾT MÁY PHƯƠNG ÁN 15 LỚP:L01 - HK 241 NGÀY NỘP:10/02/2024 Giảng viên hướng dẫn: Trần Thiên Phúc

Sinh viên thực hiện:Phạm Hoàng Việt Tiến

Mã số sinh viên: 2213471

Thành phố Hồ Chí Minh – 2024

ĐỀ TÀI

Đề số 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

Phương án số: 15

Hệ thống dẫn động thùng trộn bao gồm:

1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Bộ truyền đai thang; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ nghiêng một cấp; 4-Nối trục đàn hồi; 5-Thùng trộn

Số liệu thiết kế:

Chế độ tải t1(giây) 45

Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8h)

Mục lục

.Tính toán chọn ổ lăn và khớp nối

Ⅰ 2

1.1 Thiết kế ổ lăn trục 1 2

1.1.1 Xác định phản lực Fr tác động lên ổ và chọn sơ bộ ổ 2

1.1.2 Xác định lực dọc trục phụ 2

1.1.3 Xác định tải trọng quy ước Q 3

1.1.4 Tuổi thọ tính theo triệu vòng quay 4

1.1.5 Khả năng tải động tính toán 4

1.1.6 Tính toán lại tuổi thọ ổ 4

1.1.7 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh 5

1.2 Thiết kế ổ lăn trục Ⅱ 5

1.2.1 Xác định phản lực Fr tác động lên ổ và chọn sơ bộ ổ 5

1.2.2 Tải trọng quy ước 6

1.2.3 Tuổi thọ tính theo triệu vòng quay 6

1.2.4 Khả năng tải động tính toán 6

1.2.5 Tính toán lại tuổi thọ ổ 6

1.2.6 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh 7

1.3 Tính chọn khớp nối 7

1.3.1 Xác định đường kính sơ bộ 7

1.3.2 Momen xoắn 7

1.3.3 Chọn nối trục đàn hồi 7

1.3.4 Kiểm tra điều kiện bền 8

1.3.4.1 Vòng đàn hồi 8

1.3.4.2 Chốt 8

1.3.5 Tính lực nối trục 8

Tài liệu tham khảo 9

.Tính toán chọn ổ lăn và khớp nối

Ⅰ

1.1 Thiết kế ổ lăn trục 1

-Đường kính vòng trong: d=45 (mm)

-Lực dọc trục: F a 1 =890 , 47 (N)

1.1.1 Xác định phản lực F r tác động lên ổ và chọn sơ bộ ổ

F r A=√( F r ax) 2

+( F r ay) 2

=√( R Ax) 2

+( R Ay) 2

=√(1455 ,39)2

+(861,423) 2

=1691,22( N )

F r c=√( F r cx) 2

+( F r cy) 2

=√( R cx) 2

+( R cy) 2

=√(1455 ,39)2

+(151,14 )2

=1463 ,22( N )

-Tỉ số:F F a

r A

= 890 , 47

1691 ,22 =0 ,53 , ta có thể chọn ổ bi đỡ chặn

Kí hiệu

ổ

(mm)

1.1.2 Xác định lực dọc trục phụ

=F r A

2 =1691 ,22

2 =845 ,61 (N)

F s A 1 =F s A 2 =e × F r A '

=0 ,37 ×845 ,61=312,87 (N)

-Theo sơ đồ ta có:

∑F a A 1 =F a 1+ ¿F s A 2 =890 , 47+312,87=1203 ,34¿ (N)

Vì ∑F a A 1 >F s A 1 nên F a A 1=∑F a A 1 =1203 ,34( N )

∑F a A 2= ¿F s A 1 −F a 1 =312,87−890 , 47=−577 ,6¿ (N)

Vì ∑F a A 2< ¿F s A 2¿ nên F s A 2 =F a A 2 =312,87 (N)

1.1.3 Xác định tải trọng quy ước Q

-Ổ lăn tại tại A1:

F a A 1

V × F r A '= 1203 ,34

1× 845 ,61 =1, 42 >e= 0,37

-Ổ lăn tại A2:

F a A 2

V × F r A '= 312 , 87

1× 845 ,61=0,369 ≤e=0,37

Với V=1 do vòng trong quay

-Tải trọng động quy ước:

Q A 1=(X ×V × F a

A 1

' +Y × F a A 1)× K σ × K t

Q A 1 =(0 , 45×1×845 ,61+1, 46 ×1203 ,34)×1,3×1=2778 ,62 (N)

Q A 2=(X ×V × F a A 2 ' +Y × F a A 2)× K σ × K t

Q A 2 =(1×1×845 ,61+0×312,87)×1,3×1=1099,293 (N)

-Vì Q A 1 >Q A 2 nên ta tính toán theo thông số tại ổ A1

Trong đó:

1.1.4 Tuổi thọ tính theo triệu vòng quay

L=60 × L h × nⅠ

10 6 =60 ×2400 ×630,059

1.1.5 Khả năng tải động tính toán

C tt =Q A 1 × m√L =2,8×

10 3

√91=10 ,84 (KN)

1.1.6 Tính toán lại tuổi thọ ổ

L=(C

Q)103 =(10 , 84

2 , 8 )10

-Tuổi thọ tính bằng giờ

L htt=106× L

60 × nⅠ= 106× 91

60 ×630,059 =2407 ,18 (giờ) >L h=2400 (giờ)

-Kiểm tra số vòng quay tới hạn của ổ:

n th=[d m × n ]×k1× k2× k3

d m =1 , 8 ×10

5

×1×0 , 9 ×1

45 =3600 (vòng/phút)

Trong đó:

+[d m × n¿=1 ,8×105 –thông số vận tốc quy ước từ bảng 11.7[2]

+k1-hệ số kích thước, d m <100(mm) nên k1=1

+k2=1 –hệ số cỡ ổ theo bảng 11.8[2]

+k3=0 ,9 –hệ số tuổi thọ

+d m =45(mm)-đường kính vòng cách hay đường kính vòng tròng qua tâm con lăn

phút)<n th=3600 (vòng/phút) nên ổ đã chọn thỏa mãn điều kiện

an toàn

1.1.7 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

X o =0 ,5 ; Y o =0 ,37

max{Q0=X o × F r +Y0× F a A 1 =0 ,5×1107 ,9+0 ,37 ×1203 ,34

Q0=F r =F rA

'

=1107 ,9

-Do Q0=1203 ,34<17 ,3( KN )

-Vậy Ổ thỏa khả năng tải tĩnh.

1.2 Thiết kế ổ lăn trục Ⅱ

Thông số đầu vào:

-Đường kính vòng trong: d=45(mm)

-Lực dọc trục: F a 1 =890 , 47 (N)

1.2.1 Xác định phản lực F r tác động lên ổ và chọn sơ bộ ổ

F r F=√( F r Fx) 2+( F r Fy) 2 =√( R Fx) 2+( R Fy) 2 =√(2646 ,1)2+(332,03)2=2666 ,85 (N)

F r H=√( F r Hx) 2

+( F r Hy) 2

=√( R Hx) 2

+( R Hy) 2

=√(1439 ,93)2

+(3156 ,88)2

=3469 ,77 (N)

-Tỉ số: F a

F r= 890 , 47

3469 ,77 =0 ,26 , ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy

Kí hiệu

ổ

kính bi,

1.2.2 Tải trọng quy ước

Q Ftt=(X ×V × F r +Y × F a)× K σ × K t =(1×3469 ,77+0×890 , 47)×1,3×1=4510 ,7 (N) Trong đó: V=1 –do vòng trong quay

X=0, Y=0

1.2.3 Tuổi thọ tính theo triệu vòng quay

L=60 × L h × n

106 =60 ×2400 ×126 , 012

106 =18 ,15 (triệu vòng quay)

1.2.4 Khả năng tải động tính toán

C tt =Q tt × m√L =4 ,5×√318 ,15 =11,83 (KN) < 25,7 (KN)

1.2.5 Tính toán lại tuổi thọ ổ

L=(C

Q)3=(25 ,7

4 ,5 )3

=186 ,29 (triệu vòng quay)

Tuổi thọ tính bằng giờ

L htt=106× L

60 × nⅡ=106×186 ,29

60 ×126 , 012 =24639 ,19 (giờ) >2400 (giờ)

Kiểm tra số vòng quay tới hạn của ổ

n th=[d m × n ]× k1× k2× k3

d m =5 ,5 ×105×1×1× 0 , 9

45 =11000 (vòng/phút)

Trong đó:

+[d m × n¿=5 ,5×105

+k1-hệ số kích thước, d m <100(mm) nên k1=1

+k2=1 –hệ số cỡ ổ theo bảng 11.8[2]

+k3=0 ,9 –hệ số tuổi thọ

+d m =45(mm)-đường kính vòng cách hay đường kính vòng tròng qua tâm con lăn

toàn

1.2.6 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

X0=0 ,6 và Y0=0 ,5

max{Q0=X o × F r +Y0× F a =0 ,6 ×3469 ,77+0 ,5×890 , 47=2527 ,1

Q0=F r =3469 ,77

Q0=3469 ,77( N )<C0=18 ,1 (KN)

-Vậy ổ thỏa mãn khả năng tải tĩnh

1.3 Tính chọn khớp nối

-Thông số đầu vào:

T=372717,678 (N.mm)

n=126,012 (vòng/phút)

- Ta chọn sử dụng nối trục đàn hồi do có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, Dễ thay thế và khả năng làm việc tin cậy

d tt <d kn

1.3.1 Xác định đường kính sơ bộ

-Đường kính sơ bộ: d sb ≥√3 16 ×T

π ×[τ]=

3

√16 ×372717,678

1.3.2 Momen xoắn

Trong đó:

+ k: Hệ số chế độ làm việc tùy thuộc vào loại máy công tác Ta chọn k = 1.45 tương ứng với hệ thống dẫn động thùng trộn

+ T: Momen xoắn danh nghĩa trên trục đầu vào T=372717,678 (N.mm)

T tt =k ×T =1, 45×372717,678=540440 ,63 (N.mm)

1.3.3 Chọn nối trục đàn hồi

d tt =40 (mm)≤ d kn

-Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

-Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

T, Nm d c d1 D2 l l1 l2 l3 h

1.3.4 Kiểm tra điều kiện bền

1.3.4.1 Vòng đàn hồi

-Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi bằng cao su:

σ d ≤[σ d]=[2÷ 4]( MPa)

σ d= 2× k ×T

z × D0× d c ×l3=2×1 , 45 ×540 , 44

6 ×105 ×18 ×36 =0,0039 (Mpa)

Như vậy vòng đàn hồi thỏa điều kiện bền dập

1.3.4.2 Chốt

-Điều kiện sức bền của chốt theo công thức:

0 ,1× d c3× D0× z ≤ [σ u]

Trong đó:

+l0=l1 +l2

2 =42+20

-Vậy σ u= k ×T ×l0

0 ,1× d c3× D0× z=1 , 45 ×540440 ,63 ×52

0 ,1×(18) 3×105 ×6 =110 ,91 (Mpa)

1.3.5 Tính lực nối trục

F nt =(0 ,2÷ 0 ,3)× 2×T

D0 =(0 ,2÷ 0 ,3)× 2×540440 ,63

105 =(2058 ,82÷ 3088 ,23)( N )

Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Hữu Lộc (2023), Giáo trình cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất bản Đại

học quốc gia TP.Hồ Chí Minh

[2] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển (2003), Tính toán hệ dẫn động cơ khí, tập 1,

Nhà xuất bản giáo dục

[3] Trần Thiên Phúc (2011), Thiết kế chi tiết máy công dụng chung.Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM.