thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháptính toán thiết kế các chi ti

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp đổi mới của đất nước, tầm quang trọng của ngành Cơ Khínói chung và ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy nói riêng, giữ vai trò then chốt trongcông cuộc Công Nghệp Hóa và Hiện Đại Hóa đất nước Trong bối cảnh đất nướcđang gia nhập WTO thì điều này lại càng khẳng định

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo

kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháptính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công -nông nghiệp và giao thông vận tải

Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thựcnghiệm Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiếnthức về toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…,được chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất

Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhấtđối với một sinh viên khoa Cơ Khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức

cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết

có công dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn

đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kếmáy sau này

Đây là đầu tiên của em đồ án, nên sẽ không tránh khỏi những sai sót, emmong nhận được sự góp ý và chỉ bảo thêm các quý thầy cô và các bạn

Đồ án này sẽ không được hoàn thành nếu không có sự trao đổi, đóng gópnhững ý kiến quý báu của các bạn trong lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy NguyễnTuấn Hùng Qua đây em cũng xin gởi lời cảm ơn sâu xét đến các bạn, thầy NguyễnTuấn Hùng, đã tận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN BỘ MÔN

TPHCM Ngày……tháng… năm 2009 Giáo viên bộ môn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TPHCM Ngày……tháng… năm 2009 Giáo viên hướn dẫn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẤN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7

1.1 Công suất cần thiết 7

1.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 7

1.3 Chọn động cơ 7

1.4 Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống 8

1.5 Công suất động cơ ở trên các trục 8

1.6 Tốc độ quay trên các trục 9

1.7 Tốc độ quay tren các trục 9

PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 10

2.1 Chọn loại đai 10

2.2 Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 11

2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ 11

2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lờn 12

2.3 Chọn sơ bộ khoảng cách trục 12

2.4 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ a 12

2.5 Xác định chính xác khoảng cách trục a theo L = 1500 mm 12

2.6 Kiểm nghiệm góc ôm 13

2.7 Xác định số đai cần thiết 13

2.8 Định kích thước chủ yếu của bánh đai 14

2.9 Lực căng ban đầu 14

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 15

3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của cấp nhanh 15

3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện 15

3.1.2 Xác định ứng suất tiếp, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh 16

3.1.3 Tính khoảng cách trục A 17

3.1.4 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 18 3.1.5 Định chính xác hệ số tải trọng K 17

3.1.6 Xác định mô đun, số bánh răng, góc nghiêng cảu răng và chiều rộng bánh răng 18

3.1.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 19

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột 20

3.1.9 Các thông số hình học của bộ truyền 20

3.1.10 Lực tác dụng lên trục 21

3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng thẳng cấp chậm 21

3.2.1 Chọn vật liệu và cắt nhiệt luyện 21

3.2.2 Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép 22

3.2.3 Tính khoảng cách sơ bộ trục A 23

3.2.4 Tính vận tốc vòng cảu bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng … 23

3.2.5 Định chính xác hệ số tải trọng K 24

3.2.6 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng 24

3.2.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 24

3.2.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu tải trọng đột ngột

25

3.2.9 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 26

3.2.10 Tính lực tác dụng lên trục 27

PHẦN IV: TÍNH TOÁN TRỤC 27

4.1 Chọn vật liệu cho trục 27

4.2 Tính sức bền trục 27

4.2.1 TÍnh đường kính sơ bộ của trục 27

4.2.2 Tính gần đúng các trục 28

4.2.3 Tính Chính xác trục 35

PHẦN V: TÍNH THEN 40

5.1 Tính then lắp trên trục I 40

5.2 Tính toán then trên trục II 41

5.3 Tính toán then trên trục III 42

PHẦN VI: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 44

6.1 Chọn ổ lăn 44

6.2 Dung sai lắp ghép bánh răng 47

6.3 Dung sai lắp ghép ổ lăn 47

6.4 Dung sai lắp vòng chặn dầu 48

6.5 Dung sai khi lắp vòng lò xo (bạc vòng) trên trục tùy động 48

6.6 Dung sai lắp ghép then trên trục 48

6.7 Cố định trục theo phương dọc trục 49

6.8 Che kín ổ lăn 49

6.9 Bôi trơn ổ lăn 49

PHẦN VII: CẤU TẠO VỎ HỘP GIẢM TỐC 50

PHẦN VIII: NỐI TRỤC 51

PHẦN IX: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 53

PHẦN X: CÁC CHI TIẾT PHỤ 54

10.1 Vòng chặn dầu 54

10.2 Chốt định vị 54

10.3 Nắp quan sát 54

10.4 Nút thông hơi 55

10.5 Nút tháo dầu 55

10.6 Que thăm dầu 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

LỜI KẾT 58

Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Tp HCM

Khoa : Cơ Khí

Bộ môn : Cơ Sở Thiết Kế Máy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Sinh viên thực hiện: Ngành đào tạo: DHOT1TLTNgười hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Hùng Ký tên

ĐỀ TÀI

Đề số 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

1 Động cơ

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh

4 Nối trục đàn hồi

5 Thùng trộn

Số liệu cho trước phương án 3

Yêu cầu: 1 01 Bản thuyết minh

2 01 Bản vẽ lắp A0

3 01 Bản vẽ chi tiết

P (kW) (vg/ph)n (năm)L t

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRIỀN

1.1 Công suất cần thiết

Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có:

2 2

1 1

i i

Với : d  0.96 : Hiệu suất bộ truyền đai

 n 1 : Hiệu suất nối đàn hồi

 k 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn

br  0.98 : Hiệu suất bộ truyền bánh đai

ηkn = 1 : Hiệu suất khớp nối

Suy ra :  0.96 1 0.99  40.982 0.87

Vậy công suất cần thiết của động cơ: 7.44 8.55  

0.87

td ct

Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là: u  sb 3,5 11 38,5 

Vận tốc sơ bộ của động cơ là: n sb u sb n 38,5 50 1925 /  v p

+ Công suất định mức : Pdm = 11 (KW)

+ Số vòng quay : ndc = 1458 (vg/ph)

+ Hiệu suất của động:  87,5%

1.4 Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống

Tỉ số truyền thực : 1458 29.16

50

dc

n u n

Chọn tỉ số truyền đai: u  d 3,5

Vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc là: u  h 29.163,5 8,33

Gọi u n : là tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh

u c : là tỷ số truền của bánh răng cấp chậm

Với điều kiện : uh  un uc

u n u c1, 4Vậy phân phối tỷ số truyền như sau :

Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : un = 3,41

Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : uc = 2,44

Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud = 3,5

1.5 Công suất động cơ ở trên các trục

- Công suất động cơ của trục I (trục dẫn) là:

- Tốc độ quay trên trục I là: 1

1458

416( / )3,5

dc d

1.7 Tính moment xoắn trên trục

Theo công thức sau:

dc dc

1

9.55 10 9,55 10 10, 454

239989 416

3

9,55 10 9.55 10 9,841

1873710 50

2

9,55 10 9,55 10 10,143

793980 122

Thiết kế bộ truyền đai cần xác định loại đai, kích thước đai và bánh đai,

khoảng cách trục A, chiều dài L và lực tác dụng lên trục

Do công suất động cơ Pct = 11 Kw) và iđ = 3,5 < 10 và yêu cầu làm việc êm nên ta có thể chọn đai hình thang

Ta nên chọn loại đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc trong môi trường ẩm ướt ( vải cao su ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ

ẩm ), lại có sức bền và độ đàn hồi cao Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động

có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ

Dựa vào công suất Pct = 11(Kw) và số vòng quay n1 = 1458 (vg/ph)

tra theo (bảng 4.1), trang 51, [1] ta chọn: Đai thang loại , được làm từ vật liệu tổng hợp.

Các thông số đai hình thang thường loại :

Kích thước mặt cắt ngang của dây đai

2.2 Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai

2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ d 1

Ta có: d1=1, 2dmin=1, 2.200=240(mm)

Theo tiêu chuẩn chọn d1=225mm

Vận tốc dài của đai:

1 1 1

d2 = uđ.d1.(1-  )trong đó : iđ hệ số bộ truyền đai

 : hệ số trượt của bộ truyền đai thang lấy  = 0,01

u u u

( với h là chiều cao tiết diện đai)

Theo bảng (5-12) tài liệu [3] trang 92 lấy L = 3350 (mm)

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

Theo công thức (5-20):

max 3

180 (800 225).57 140 120820

P C C C C C C



- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai

1 110

1, 24.(1 ) 0,91

a a

6 6 0

3350

1,07 2240

L

L C

L

- Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz ta chọn sơ bộ bằng 1

- Theo bảng (4.19) tài liệu [1] trang 62 ta chọn [P0] = 6,46 Kw

0

8,55

1, 47[ ] 6, 46.1,14.1,007.0,91.1,01.0,85.1

ct

P Z

Trong đó: 0 = 1,5 N/mm2 ứng suất ban đầu

A = 138 mm2 là tiết diện của dây đaiLực căng mỗi dây đai:

 F1  3.414.sin(1400

2 ) = 1167,1 (N)

Bảng 2 : các thông số bộ truyền đai

thông số Giá trị

Bánh đai nhỏ Bánh đai lớnĐường kính bánh đai d1 = 225 (mm) d2 = 800 (mm)

3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện

Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng có

độ rắn bề mặt răng HB < 350 Đồng thời khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng

25  50 HB

HB1 = HB2 + (25  50)HB

+ Bánh răng trụ răng ngiêng nhỏ thép 45 thường hóa, (bảng 3-8) trang 40 tài liệu [3]

ta có các thông số của thép như sau:

- Giới hạn bèn kéo: bk 600 /N mm2

- Giới hạn chảy: ch 300 /N mm2

- Độ rắn: HB = 170 220 (chọn HB1 = 200)

(giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm)

+ Bánh răng trụ răng ngiêng lớn thép 35 thường hóa, (bảng 3-8) trang 40 tài liệu [3]

ta có các thông số của thép như sau:

(giả thiết đường kính phôi 100300 mm)

Vói cả hai bánh răng lớn và bánh răng nhỏ ta chọn phôi là phôi rèn

3.1.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

N của cả hai bánh răng đều bang 1

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng (3-9) trang 43 tài liệu [3] ta có   u 2,6.HB

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

 Ứng suất uốn cho phép

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn

Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có ứng suất uốn cho phép

+ Bánh nhỏ:

 

''

2 1

 

''

2 1

' 2

n2 = 132 (v/p) số vòng quay trong 1 phút của bánh bị dẫn

N = 10,454 (Kw) công suất trên trục I

'

 = 1,25 hệ số ảnh hưởng khả năng tải

2 6

u

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

1

2 2.3,14.250.486

2,884 /60000( 1) 60000.4, 41

b d

3.1.6 Xác định mô đun, số răng, góc nghiêng của răng và chiều rộng bánh răng

+ Mô đun pháp: mn = (0,01  0,02).A = 2,55mm (lấy mn = 4 mm)

chọn Z1 = 28 răng+ Số răng bánh lớn: Z2 Z u1 28.3, 41 95, 48 răng

chọn Z2 = 96 răng+ Tính chính xác góc nghiêng 

    vậy  = 9052’

(thỏa mạn điều kiện (4)).

3.1.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

+ Theo công thức (3-34) có:

6

2 ''

19,1.10

y : hệ số dạng răng

n : Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính

mn: Mô đun

Ztd: Số răng tương đương trên bánh

b, u: Bề rộng và ứng suất tại chân răng+ số răng tương đương của bánh nhỏ

1

28

29cos (0,985)

td

Z Z

    ( thỏa mãn điều kiện (3))

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

 upt2 <   uqt2 Thỏa mãn

3.1.9 Các thông số hinh học chủ yếu của bộ truyền

+ Môdun pháp: m n 4mm

+ Số răng: z 1 29 răng , z 2 96 răng

+ Góc nghiêng răng: 9 52'o

 + Góc ăn khớp: 20o

n

 + Chiều rộng bánh răng:

Bảng 3: Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Thông số Bánh răng nhỏ Giá trị Bánh răng lớn

3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng thẳng của cấp chậm

3.2.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện

+ Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa tra (bảng 3-8) trang 40 tài liệu [3] ta có cácthông số của thép như sau:

(giả thiết đường kính phôi dưới 100300 mm)

+ Bánh răng lớn thép 35 thường hóa Tra bảng (3-8) trang 40 tài liệu [3] ta có các thông số của thép như sau:

Với cả hai bánh răng lớn và bánh răng nhỏ ta chọn phôi là phôi rèn.

3.2.2 Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

N của cả hai bánh răng đều bằng 1

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng (3-9) trang 43 tài liệu [3] ta có   u 2,6.HB

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

 Ứng suất uốn cho phép

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn

Vì phôi rèn, thép thướng hóa hệ số an toàn n = 1,5, và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K = 1,8

Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có ứng suất uốn cho phép

- Bánh răng nhỏ

 

''

2 1

n2 = 50 (v/p) số vòng quay trong một phút của bánh răng bị dẫn

N = 10,143 (Kw) : Công suất trên truc II

2 6

2.3,14.340.50

0,523 /60000.3, 41

+ Với vận tốc này theo bảng (3-11) trang 46 tài liệu [3] có thể chọn cấp chính xác 9

K     Theo bảng (3-14) trang 48 tài liệu [3] tìm được hệ số tải trọng động

3.2.6 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng

+ Mô đun pháp: mn = (0,01  0,02).A = 3,4  6,8 mm (lấy mn = 4 mm)

- Số răng bánh nhỏ: 1

49,85( 1) 4.(2, 41 1)

n

A Z

3.2.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

K N

y m Z n b

 Trong đó : k = 1,3 : Hệ số tải trọng

N : Công suất bộ truyền (Kw)

y : Hệ số dạng răng

n : Số vòng quay trên một phút của bánh răng đang tính

mn : Môđun

Ztd : Số răng tương đương trên bánh

b, u: Bề rộng và ứng suất tại chân răng

Theo bảng (3-18) trang 52 tài liệu [3] ta chọn

( thỏa mãn điều kiện (5))

- Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn

 

2 1

y

N mm y

(thỏa mãn điều kiện (6))

3.2.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu tải trọng đột ngột

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

 upt2 <   uqt2 Thỏa mạn

3.2.9 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

d1 = mn.Z1 = 4.50 = 200 mm

d2 = mn.Z2 = 4.120 = 480 mm+ khoảng cách trục :

c = 0,25.mn = 0,25.4 = 1 mm+ Đường kính vòng đỉnh răng

Bảng 4 : Các thông số của bánh răng trụ răng thẳng

Thông số Bánh răng nhỏ Giá trị Bánh răng lớn

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được và dễ gia công Thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Vì hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình nên ta chọn loại thép 45 (thường hóa) có giới

C - hệ số phụ thuộc vào ứng xuất xoắn cho phép đối với đầu trục

và truyền trục chung, lấy C = 120

P - công suất truyền của trục

n - số vòng quay trong 1 phút của trục+ Đối với trục I:

339 tài liệu [3] ta có chiều rộng của ổ : B = 27 (mm)

- Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp.

n n

- Đường kính trên trục ở tiết diện a – a :

M td  M u20,75.M x2  327301, 2120,75.2399892 387714( N mm)

3 387714

42,630,1.50

n n

Đường kính ở tiết diện A – A lấy dA– A = 40 mm và đường kính ở tiết diện

a – a và b – b lấy da – a = db – b = 45 mm lớn hơn giá trị tính vì trục có rãnh then.Chọn đường kính lắp ổ lăn d = 40 mm