ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD:NGUYỂN HOÀNG CHÂU đề 2

PHAÀN I :TÍNH TOAÙN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN VAØ PHAÂN PHOÁI TÆ SOÁ TRUYEÀN I.CHOÏN ÑOÄNG CÔ ĐIEÄN 1.Tính coâng suaát treân truïc ñoäng cô ñieän Neáu goïi p : coâng suaát caàn thieát treân truïc ñoäng cô. p : coâng suaát treân truïc maùy thao taùc. : hieäu suaát truyeàn ñoäng. Theo coâng thöùc 2.8 : p = Caùc soá lieäu ban ñaàu: +Löïc voøng treân baêng taûi: F =3200 (N) +Vaän toác xích taûi : V=1,10 (ms) +Đöôøng kính tang : D=350 (mm) Coâng suaát treân truïc maùy coâng taùc:  Tính toaùn hieäu suaát heä thoáng: +Hieäu suaát chung: +Theo baûng 2.3 ta ñöôïc: =1:hieäu suaát khoáp noái truïc. = 0.98:hieäu suaát moät caëp baùnh raêng = 0.995 :hieäu suaát moät caëp oå laên =0.93 :hieäu suaát boä truyeàn xích = Coâng suaát caàn thieát treân truïc ñoäng cô 2. Tính soá voøng quay sô boä cuûa ñoäng cô ñieän : Ta coù : Trong ñoù : u : tæ soá truyeàn chung heä thoáng : soá voøng quay cuûa maùy coâng taùc

PHẦN I :TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I.CHỌN ĐỘNG CƠ Đ IỆN

1.Tính công suất trên trục động cơ điện

- Nếu gọi pct: công suất cần thiết trên trục động cơ.

pt: công suất trên trục máy thao tác.

 : hiệu suất truyền động.

- Theo công thức 2.8 :

pct= p t

- Các số liệu ban đầu:

+Lực vòng trên băng tải: Ft =3200 (N)

+Vận tốc xích tải : V=1,10 (m/s)

KW

- Tính toán hiệu suất hệ thống:

+Hiệu suất chung:

x o br

nt   



   2  

+Theo bảng 2.3 ta được:

nt=1:hiệu suất khốp nối trục

br= 0.98:hiệu suất một cặp bánh răng

o = 0.995 :hiệu suất một cặp ổ lăn

x=0.93 :hiệu suất bộ truyền xích

52 , 3

- Trong đó : u : tỉ số truyền chung hệ thống

n lv: số vòng quay của máy công tác

d n

u n  2  ( 2  5 )

u h  15  ( 8  40 )

 u =213 =26

- Vậy n sb=2654,60=1420(v/ph)

3.Chọn động cơ:

- Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất cần thiết

- Dựa vào p ct  4 , 02 (kw)và n sb  1420 (v/ ph)

- Theo bảng 1.3 ta chọn động cơ :4A112M4Y3

p dc> p ct nên p dc  5 , 5 (kw) và n dc  1425 (v/ ph)

cos  0 , 85 và  =85,5%

II.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

- Tỉ số truyền của hệ thống

26 , 098

60 , 54

n u

- Theo sơ đồ động:

+ Tỉ số truyền chung

u u ntu hu x

+ Trong đó :

U : tỉ số truyền chung

u h: tỉ số truyền hợp giảm tốc

u x=3 :tỉ số truyền xích ngoài hợp

u nt =1: tỉ số truyền khớp nối trục

+Tỉ số truyền hợp giảm tốc

3

098 , 26

u

u u u u u

Mà u h u nu c

u n:tỉ số truyền bộ bánh răng nghiêng cấp nhanh

u c:tỉ số truyền bộ bánh răng nghiêng cấp chậm

+ Chọn u n  1 , 2u c

2 , 1

70 , 8 2 ,

- Sai lệch tỉ số truyền là: Δu = u tt  u= 26,098-26,066 =0,032

- Sai lệch cho phép 2  3 %

- Số vòng quay ở các trục truyền động:

nI =ndc=1425(v/ph)

nII =

n

I u

n

23 , 3

1425

ph v



nIII = 164 ( / )

69 , 2

441

ph v u

n c

n X

10 55 ,

N n

p dc

10 55 ,

N n

p I

10 55 ,

N n

p II

10 55 ,

N n

p III

10 55 ,

N n

p IV

PHẦN II : TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN

I THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

1.Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp,dùng xích con lăn

2.Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích

A Chọn số răng đĩa xích:

- Theo bảng 5.4,với u=3, chọn số răng đĩa nhỏ z1=23

Do đó số răng đĩa lớn z2 = u.z1= 3.25=75< zmax =120

3

B X ác định bước xích P:

- Theo công thức 5.3 công suất tính toán:

Pt =P.k.kz.kn ≤ [P]

- Ta có:

Pt : công suất tính toán (kw)

P : cơng suất truyền trên trục ba (kw) :P=PIII =3,8( kw)

[P] : cơng suất cho phép (kw)

- Trong đó :

1 25

- Công thức (5.4) vàTra bảng 5.6 :k=k0.ka kdc kd kc kbt

K0 = 1 -hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền

K a= 1 -hệ số kể đến khoảng cách truc và chuều dài xích

Kd c= 1 -hệ số kể đến ảnh hưởng của điều chiûnh lực căng xích

Kd = 1,35 -hệ số tải trọng động kể đến tính chất của tải trọng

K c= 1 - hệ số kể đến chr61 độ làm viẽc của bộ truyền

Kbt = 1,3 - hệ số kể đến ảnh hưởng của bơi trơn

- Suy ra k= 1.1.1.1,35.1.1,3= 1,755

- Như vậy Công suất tính toán là: Pt= 3,8.1,755.1.1,22=8,136(kw)

- Theo bảng 5.5 với n01 =200 (vịng/phút) , chọn bộ truyền xích 1 dãy , cĩ bước xích p= 25,4 (mm) thỏa điều kiện bền mịn

 p

p t  =11(kw)

- Đồng thời theo bảng 5.8 ,p<pmax

C Khoảng cách trục và số mắt xích

1016

4 , 25 ) 25 75 ( ) 75 25 ( 2

1 4 , 25

1016 2

- Tính lại khoảng cách trục bằng công thức 5.3 ta được

164 25 15

1 1

i

3.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

- Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm ngiệm về quá tải theo

hệ số an tồn:

- Theo cơng thức 5.15

S=

- Theo bảng 5.2

Tải trọng phá hủy Q=56700N

Kd = 1,7 –hệ số tải trọng động

8 , 3 1000

Fo =9,81k f q.a : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

kf :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền

f=(0,01……0,02)a,lấy k f =4

 Fo= 9,81 Kf.q.a =9 , 81  4  2 , 6  01 , 013  103 , 35(N)

826 , 7 35 , 103 2190 7

, 1

- Theo bảng 5.10 với n=200v/ph

[s] =8,2.vậy S < [s] Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

5.Đường kính đĩa xích

- Theo cơng thức 5.17 và bảng 13.4

5

4 , 25

4 , 25

 = 606,55 (mm)

+ Đường kính vịng đỉnh:

25 cot 5 , 0 4 ,

d1,d2:Đường kính vòng chia của đĩa xích

d f1,d f2:Đường kính vòng chân

- Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích

10 1 , 2 ) 493 , 3 1 2190 ( 42 ,

- Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc

PHẦNIII.THIẾT KỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG

1.Chọn vật liệu

- Chọn vật liệu làm bánh răngtheo bảng 6.1

+ Bánh nhỏ : thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB241…285 cĩ

+SF = 1,75 hệ số an tồn khi tính về uốn

+Với :ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở

+ Theo cơng thức 6.7 :NHE=60c

NHE ,NFE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Với C=1 :số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

N=1425(v/ph).Tổng thời gian làm việc :24000(h)

Vậy :NHE2=60.c

=60114253,23 24000(0,7+ = 54,228 >NNHO2

+ Do đĩ KHL2=1

 NHE1 >N Nho1 do đó KHL1=1

KHL :hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ

tải trọng của bộ truyền

+ Theo cơng thức 6.1a : ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]= =

H

HL S K

Suy ra NEF1>NFO1 do đó KFL1 =1

NFO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về uốn

+Theo công thức 6.2a với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1,ta được:

= = 252 (MPa)

+ Ứng suất quá tải cho phép

Theo cơng thức 6.10& 6.11

- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)

- Theo bảng 6.7 chọn = 1,07 (sơ đồ 3)

- Theo cơng thức 6.16 : = 0,5 (u1+1)=0,67

T1= 26807 (Nmm) momen xoắn trên truc chủ động

Vậy : a w1= 43.(3,23+1)   89 , 86

3 , 0 23 , 3 4 , 495

07 , 1 26807





(mm)

- Theo bảng 6.8 chọn mođun m=1,5

- Chọn sơ bộ  =100,do đó =0,9849

- Theo 6.31 ,ta có:

+ Số răng bánh nhỏ :

9

c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Theo cơng thức 6.33 :ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

1 1

Z

Z  )]cos = [1,88-3,2(

90

1 28

1

 )]0,9833=1,7  Z = = 11,7 =0,73

 : hệ số trùng khớp do

Ï Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

  : hệ số trùng khớp ngang

u

a v g

w w h

K K T

d b

2

1

1 1

16 , 1 07 , 1 26807 2

43 27 46 , 12

- Với cấp chính xác động học 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là8.Khi đĩ

cần gia cơng đạt độ nhám Ra = 2,5… 1,5m,do đó Zr=0,95

- Với da <700mm,kXH=1

11

- Theo 6.1 và 6.1a: [ H]  [ H]Z V.Z R K XH  495 , 4  1  0 , 95  1  470 , 6 (MPa)

Như vậy H =466Mpa<[H]=470,6MPa

d.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

90 2 , 3 73 006 , 0

43 27 39 , 7 1

2

1 1

w w F FV

K K T

d b



Y

Y :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Y :hệ số kể đến độ nghiêng của răng

- Số răng tương đương:

9833 , 0

= = 2521  1 , 051  1  264 , 85(Mpa)

= 236,51  1 , 051  1  248 , 56(Mpa)

- Thay vào cơng thức

5 , 1 43 27

7 , 3 92 , 0 58 , 0 78 , 1 26807

7 , 3

6 , 3 19 , 108

F F

F F

H1max  H K qt  470 , 63MPa [ H]max  1260MPa

F1max  F1K qt  108 , 19MPa [ F1]max  464MPa

F2max  F2K qt  105 , 26MPa [ F2]max  360MPa

g Các thơng số và kích thước bộ truyền

-Hệ số dịch chuyển :x=0; y=0

-Theo các công thức trong bảng 6.11,ta được:

+Đường kính vịng chia :

d1 =

 cos

.Z1m

=43 (mm)

d2 =

 cos Z2m

=138 (mm) +Đường kính đỉnh răng:

5.TÍNH T OÁN CẤP CHẬM

a.Xác định sơ bộ khoảng cách trục

- Theo 6.15a

13

aw2= Ka(u+1)

- Theo bảng 6.6 : = 0,4

- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)

- Theo bảng 6.7 chọn = 1,05 (sơ đồ 5)

- Theo cơng thức 6.16 : = 0,53 (u+1)=0,78

05 , 1 84455

- Theo bảng 6.8 chọn mođun m=1,5

- Theo 6.31 ,ta có:

c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Theo cơng thức 6.33 :ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

Zm.ZH.Z 2

1

2

.

) 1 (

2

w w

H

d u b

U K

1 1

Z

Z  )]cos =[1,88-3,2(

105

1 39

u

a v g

w w h K K T

d b

2

.

13 , 1 05 , 1 84455

2

16 , 60 4 , 44 29 , 1

69 , 3 2 , 1 84455

2

=452,54 MPa

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Cơng thức (6.1) với V =1,38 <2,5 m/s  Zv = 1

- Với cấp chính xác động học 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8.Khi đĩ

cần gia cơng đạt độ nhám Ra = 2,5… 1,5m,do đó Zr=0,95

- Với da <700mm, kXH=1

- Theo 6.1 và 6.1a: [ H]  [ H]Z V.Z R K XH  495 , 4  1  0 , 95  1  470 , 6 (MPa)

Như vậy H =452,54 Mpa<[H]=470,6MPa

d.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

111 38 , 1 73 006 , 0

16 , 60 4 , 44 88 , 3 1 2

1 2

w w F FV

K K T

d b

  42 , 35

9729 , 0

5 , 1 16 , 60 4 , 44

7 3 904 , 0 546 , 0 595 , 1 84455

7 , 3

6 , 3 8 , 122

F F

F F

H1max  H K qt  470 , 63MPa [ H]max  1260MPa

F1max  F1K qt  122 , 8MPa [ F1]max  464MPa

F2max  F2K qt  119 , 48MPa [ F2]max  360MPa

g Các thơng số và kích thước bộ truyền

- Hệ số dịch chuyển :x=0; y=0

- Theo các công thức trong bảng 6.11 ,ta được:

17

+ Đường kính vịng chia:

d1 =cos. 1 01,,97295.39



Z m

=60,12 (mm)

d2 =cos. 2 10,,59729.105



Z m

= 161,88 (mm) + Đường kính vòng đỉnh răng:

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

1.CHỌN VẬT LIÊÏU CHẾ TẠO TRUC

+ Ta dùng thép C45 cĩ b=600 MPa, ứng suất xoắn cho phép

[ ] =(12… 20)MPa

+ Sơ đồ lực trong khơng gian:

2.XÁC ĐỊNH Đ ƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CÁC ĐOẠN TRỤC

- Theo (10.9),đường kính trục k với k=1……3 :

[T]=20 Mpa

- Vậy :

d1=3 1

] [

2 ,

2 ,

d

28,19 mm  dtb =30 mm

3.XÁC ĐỊNH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC

- Từ đường kính các trục,tra bảng (10.2) ta được chiều rộng các ổ lăn :

22 l

31 l

x

R

4.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀNG TRỤC I

a.Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết máy :

- Các thơng số ban đầu :

w

43

26807 2 2

t

4858 , 10 cos

3121 , 20 1246 cos

1 1

- Tra bảng (15.10) với T1 =26807 (Nmm) ta được :

Dt =90 (mm) :đường kính vịng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

 Lực hướng tâm do khớp nối đàn hồi tác dụng lên trục,hướng ngượcphương với truc x và bằng :

90

26807 2

) 3 , 0 2 , 0 (

2 ) 3 , 0 2 , 0

D

T F

t

 Chọn Fxkn = -150 (N)

b.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

- Sơ bộ trục ,chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở ,Sử dụng phương trình moment và phương trình hình chiếu của các lực trong mp zOy và zOx :

+Trong mp zOy :

N F

F F

N l

M l F F

ly r ly

a r

ly

350 120 470

120 153

4945 5

, 49 470

12 1 11

11

1 12

1 12

F F F

N l

F l F l F

lx xkn t

ly

t c xkn c lx

632 464 150 1246

464 153

1246 5 , 49 150 62

.

12 1

11

11

1 12 11

M M M

M M M

A xA

yA tdA

xA yA A

23215 26807

75 , 0

75 , 0

0

2 2

2 2

2 2

1 , 0 3

  Chọn d1A = 20 (mm)

  =63 (MPa) ứng với thép 45 cĩ  b 600MPa đường kính trục ≤ 30(mm)

*Tại D : theo cơng thức (10.15) và cơng thức (10.16)

25009 ]

.[

1 ,

48348 ]

.[

1 ,

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

- Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại B)

26807

D

Ft1

B C

782 150

+ σ-1 :giới hạn mỏi ứng với chu kì đối xứng.

+Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa)



-

B

B d

t d t

b.1.(  1)

+ Theo bảng (10.16) tra được then:

b = 6 (mm) ; t1 =3, 5 (mm)

1145 25

) 5 , 3 25 ( 5 , 3 6 32

25 14 ,

Đưa vào công thức (10.12) :

6 , 261

d K

+ Theo bảng (10.6) với trục quay 1 chiều :

25

25 5 , 3 6 16

25 14 , 3 ) (

16

1 1

3

B

B D

d

t d t b d W

+ Moment xoắn tại B : T1 = 70251 (Nmm)

 m a 5MPa

2678 2

73 , 151

d K

S S

- Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax =48009 (Nmm) ; Tmax = 26807 (Nmm)

d

M B

7 , 30 25 1 , 0

48009

1 ,

26807

2 ,

- Vậy td   : trục đạt yêu cầu về độ bền tĩnh

5.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀNG TRỤC II

a Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết quay :

- Các thơng số ban đầu :

2 2

w

16 , 60

84455 2 2

t

3692 , 13 cos

5112 , 20 2807 cos

3

3 3

3

3

b Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở : Sử dụng phương trình moment và

phương trình hình chiếu của các lực trong mp zOy và zOx :

-Trong mp zOy :

N F

F F

F

N l

M M

l F l F

F

r ly r ly

a a

r r

ly

266 343 470 1079

343 153

36 , 20063 15870

5 , 49 470 5 , 103 1079

.

2 22 3

21

21

3 2

22 2 23 3 22

F F F

N l

F l F l F

t lx t lx

t t

lx

1751 1246

2302 2807

2302 153

1246 5 , 49 2807 5 , 103

.

2 22 3

21

21

2 22 3 23 22

* Tại A : Mtđ = 0 ; * Tại D : Mtđ = 0 Do đó, chọn d2A và d2D theo d sơ bộ

Tại đây có lắp ổ lăn : chọn d2A = d2D = 30 (mm)

* Tại B : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M M

B B

tdB

xB yB B

114172 84455

75 , 0 87669

75 , 0

87669 )

5 , 49 1751 ( ) 5 , 49 266 (

2 2

2 2

2 2

2 2

114172 ]

.[

1 ,

3

  =50 (MPa) ứng với thép 45 có  b 600MPa đường kính trục  30(mm)

*Tại C : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M M

C C

tdc

xC yC C

1403771 84455

75 , 0 119818

75 , 0

119818 113949

37041

2 2

2 2

2 2

2 2

140377 ]

.[

1 ,

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại C)

* s : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại C.

- Theo công thức (10.20): 1

s K

σ-1 : giới hạn mỏi ứng với chu kì đối xứng

- Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa)

d

t d t b W

2 1 1

32

36 14 ,

) 5 35 (

5 10 32

35 14 ,

6 , 261

d K

- Theo bảng (10.6) với trục quay 1 chiều :

7128

35

) 5 35 (

5 10 16

35 14 , 3 ) (

16

1 1

3

C

C C

d

t d t b d

 m a 5 , 9MPa

7128 2

73 , 151

d K

38 , 23 8 , 4

2 2

2

S S

S S

- Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax =119818 (Nmm) ; Tmax =84455(Nmm)

d

M

C

9 , 27 35 1 , 0

119818

1 ,

84455

2 ,

- Theo cơng thức (10.30) :    0,8  ch  0,8 340 272   MPa

- Thay vào cơng thức (10.27) :

   Kết luận: trục đạt yêu cầu về độ bền tĩnh

6 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀN TRỤC III

a.Xác định các trị số và chiều của các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục:

- Các thơng số ban đầu :

4 4

Sử dụng phương trình moment và phương trình hình chiếu của các

lực trong mp zOy và zOx :

- Trong mp zOy :

N F

F F F

N l

M l

l F l F F

x r ly ly

a c

x r

ly

1378 2518

1079 4976

4976 153

53987 )

5 , 83 153 ( 2518 5

, 103 1079 )

(.

.

4 32 31

31

4 34

31 33

4 32

F F

N l

F l F

lx t lx

t lx

908 1899 2807

1899 153

2807 5 , 103

32 4 31

31

4 33 32

M

Nmm M

M M

D tdD

yD xD D

284485 221280

75 , 0

210257 210257

2 2

2 2

284485 ]

.[

1 ,

3

  Chọn d3D=d3A = 40 (mm)   =50 (MPa) ứng với thép 45 có  b 600MPa đường kính trục >N 30(mm)

*Tại C : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

mm N T

M M

Nmm M

M Mc

c c

tdc

xc yc

256703 221280

75 , 0 170801

75 , 0

170801 93978

142623

2 2

2 2

2 2

2 2

256703 ]

.[

1 ,

*Tại E : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)