THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN_ Đề 2 phương án 8

Để làm quen với việc đó em đợc giao thiết kế hệ thống thựng trộn, với những kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, sự đóng góp trao

Tp HCM, tháng 02 năm 2011.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NểI ĐẦU

Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển nh vũ bão Và là cơ sở để học nhng môn nh dao cắt, công nghệ

Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế

Trong ngành xõy dựng khi cần trộn cỏc vật liệu như là thực phẩm trong ngành thực phẩm hay xi măng, cỏt, nước trong ngành xõy dựng Hệ thống thựng trộn là một loại máy thờng đợc sử dụng khi trộn cỏc vật liệu như xi măng, thực phẩm …

Nú mang lại tớnh ưu việt cho cac cụng trỡnh, giảm chi phớ nhõn cụng cũng như là sức lao động con người

Để làm quen với việc đó em đợc giao thiết kế hệ thống thựng trộn, với những kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè, Em đã hoàn thành đợc đồ án

đợc giao

Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế cha nhiều nên

đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự hướng dẫn của thầy Xin chõn thành cỏm ơn cụ !

MỤC LỤC

Phần 1 Tìm hiểu hệ thống thùng trộn 9

1 Khái niệm 9

2 Nguyên lý hoạt động 10

Phần 2 : Xác định công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền 11

I.Chọn động cơ điện 11

I.1 Ý nghĩa chọn động cơ 11

I.2 Chọn động cơ và kiểu động cơ 11

I.3 Tính toán động cơ 12

I.4 Xác định công suất cần thiết 12

I.5 Tính tỷ số truyền sơ bộ 12

II Xác định các thông số động học và lực tác dụng 13

II.1 Tính toán tốc độ quay của trục 13

II.2 Công suất trên trục : 13

II.3 Tính momen xoắc trên trục và động cơ như sau : 13

II.4 Bảng số liệu động lực học trên các trục của hệ thống dẫn động: 14

Phần 3: Thiết kế bộ truyền đai 15

1 Đường kính bánh đai nhỏ 15

2 Vận tốc đai 15

3 Xác định số đai Z cần thiết 16

4 Tính ứng suất và tuổi thọ của dây đai 18

5 Tuổi thọ của đai 19

6 Bảng thông số bộ truyền đai 19

Phần 4: Bộ truyền bánh răng 20

I.Tính toán bộ truyền cấp nhanh 20

I.1Chọn vật liệu cho bánh răng cấp nhanh 20

I.1.1Thiết kế theo độ bền tiếp xúc [ ] với ứng suất tiếp xúc cho phép .20

I.1.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép 21

I.1.3 Xác định ứng suất bền uốn 22

I.2 Tính toán thiết kế từng cặp bánh răng cấp nhanh 23

I.2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 23

I.2.2 Xác định đường kính vòng lăn bánh răng 1 trục I 23

I.2 3 Vận tốc vòng của bánh răng 1 24

I.2.4 Chọn cấp chính xác cho bánh răng 1 24

I.2.5 Thông số ăn khớp 24

I.2.6 Tính số răng các bánh răng 24

I.2.7 Góc nghiêng răng 24

I.3 Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc 24

I.4 Kiểm nghiệm răng theo độ bền uốn 26

I 5 Các thông số hình học khác 28

I.6 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng cấp nhanh 28

I.7 Bảng thông số hình học bộ truyền cấp nhanh 28

II Tính toán thiết kế bộ truyền cấp chậm 29

II.1 Chọn vật liệu cho bánh răng cấp chậm 29

II.1.1 Thiết kế theo độ bền tiếp xúc 30

II.1.2 Xác định ứng suất bền uốn .32

II.2 Tính toán thiết kế các thông số hệ truyền cấp chậm 32

II.2.1Xác định khoảng cách trục 33

II.2.2 Đường kính vòng lăn bánh răng 3 33

II.2.3 Chọn cấp chính xác 33

II.2.4 Thông số ăn khớp 33

II.2.5 Tính số răng của bánh răng 3 và 4 33

II.2.5 Tỷ số truyền thực tế .33

II.2.6 Các thông số khác 33

II.2.7 Xác định lực tác dụng trên hệ truyền cấp chậm 34

II.2.8 Bảng thông số hình học bộ truyền cấp chậm 35

Phần 6 Thiết kế trục 36

I Tính đường kính sơ bộ truc I,II,III 36

II Chọn vật liệu 36

III Thiết kế trục 37

III.1 Trục I 37

III.1.1 Xác định lực tác dụng lên trục I 37

III.1.2 Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục I 38

III.1.1 Đường kính từng đoạn trục : 39

III.2 Trục II 40

III.2.1 Xác định lực tác dụng lên trục II: 40

III.2.2 Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục II 41

III.2.3 Đường kính từng đoạn trục : 42

III.3 Trục III 42

III.3.1 Xác định lực tác dụng lên trục III 42

III.3.2 Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục III 43

III.3.3 Đường kính từng đoạn trục 44

III.4 Kiểm nghiệm độ bền từng đoạn trục hiểm 44

III.5 Bảng kiểm nghiệm trục tại mặt cắt nguy 45

III.6 Bảng hệ số an toàn tại các mặt cắt nguy hiểm 45

III.7 Xác định chính xác khoảng cách các chi tiết trên trục 45

III.7.1 Trục I 45

III.7.2 Trục II 46

III.7.3 Trục III 46

III Thiết kế chọn then trên trục 47

PHẦN 7 : Thiết kế và chọn ổ lặn 48

I Trục I 48

II Trục II 48

III Trục III 49

PHẦN 8: Chọn khớp nối giữa trục III và thùng trộn 51

PHẦN 9: Thiết kế vỏ hộp 53

I.Công dụng: 53

II Yêu cầu: 53

III Các thông số 53

III.1 Chiều dày thân hộp 53

III.2 Gân tăng cứng 53

III.3 Chiều dày nắp hộp 53

III.4 Nắp bít đầu trục (nắp ổ) 53

III.5 Bulong hợp giảm tốc 53

III.6 Chốt định vị 53

III.7 Vòng chắn dầu 54

III.8 Nắp hộp 54

III.9 Nút tháo dầu 55

III.10 Que thăm dầu 55

Phần 10 :Bôi trơn hộp giảm tốc 56

Ứng dụng :

Thùng trộn được ứng dụng ở một số lĩnh vực điển hình như: hệ thống thùng trộn xi măng, đất đá trong công nghiệp khai khoáng, hệ thống trộn xi măng, cát, đá tạo vữa trong ngành xây dựng, hệ thống trộn bột, chất lỏng, chất dẻo tạo ra hỗn hợp hóa chất…

Sử dụng thùng trộn có nhiều ưu điểm :

Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công

Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và thành phần của sản phẩm

Đảm bảo hợp vệ sinh và an toàn thực phẩm.

PHẦN II : XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG.

1) Ý nghĩa:

Chọn động cơ điện bao gồm những việc chính : chọn loại, kiểu động cơ, chọn công suất điện áp và số vòng quay của động cơ Trong đó: chọn loại và kiểu động cơ đúng thì động cơ sẽ có tính năng làm việc phù hợp với môi trường bên ngoài, vận hành được an toàn và ổn định

Chọn đúng công suất động cơ có 1 ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật rất lớn Nếu chọn công suất động cơ bé hơn công suất phụ tải thì động cơ luôn làm việc quá tải Nhiệt độ tăng quá nhiệt độ phát nóng của động cơ dẫn đến động cơ mau hỏng Nhưng nếu chọn động cơ có

Chọn điện áp không phù hợp ảnh hưởng đến phí tổn vận hành và bảo quản

hệ thống điện xí nghiệp

Cần chú ý chọn hợp lý số vòng quay của động cơ điện

Dựa vào các yếu tố về khuôn khổ trọng lượng, giá thành và đặc biệt về tỷ số truyền của toàn hệ thống mà ta phải chọn động cơ sao cho phù hợp trung hòa các yếu trên

2) Chọn động cơ cho hệ thống thùng trộn.

Với yêu cầu làm việc của hệ thống ta cọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha có roto ngắn mạch Do nó có kêt cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy có thể mắc trực tiếp vào lõi điện 3 pha không cần biến đổi đồng diện

 Tính chọn công suất động cơ:

• Yêu cầu:

Động cơ chọn phải thỏa mãn các yếu tố :

Công suất định mức của động cơ phải lớn hơn hoặc ít hơn công suất làm việc cho hiệu suất của hệ thống

Khi động cơ làm việc quá tải thì nhiệt độ phát ra vẫn không quá độ cho

 Ta sẽ chọn động cơ như sau:

Ký hiệu động cơ Công suất Vận tốc sơ bộ

Thông tin động cơ

Sử dụng điện áp 220-380V , Tỷ số momen cực đại 3

Hãng sản xuất: Việt Nam

Đ/c : 1/11P đường Cầu Xéo , F Tân Sơn Nhì ,Q Tân Phú

ĐT :082.2450877 – 0903953860

( Với P : công suất động cơ ; n: số vòng quay )

Momen xoắn trên trục I : = = 148995,28 Nm

Momen xoắn trên trục II : = = 496813,67 Nm

Momen xoắn trên trục III : = = 1280485,31 Nm

Bảng số liệu động lực học trên các trục của hệ thống dẫn động:

( vòng / phút )

Công suất( kW )

Momen xoắn trên trục (N.mm)

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

(m s)

1000 60

900 160 1000

%1002

|29133.1

|

|

9133.102.01160

3001

|

1 2

300160

mm a

d d a

=

−+

++

=

−+

++

=

π

π

Theo tiêu chuẩn ISO 4148 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn L = 1790(mm)

Số vòng quay của đai trong 1s

7.54

4.21 10 1.79

Khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn

Hệ số tải trọng, TH tải dao dộng nhẹ: chọn Kd= 1.1

Hệ số ảnh hưởng của gốc ôm

Cα = −1 0.0025 (180× −α)

Dùng phương pháp nội suy có

Công suất quay trên bánh đai chủ động

Công suất cho phép

Hệ số kể định lý của đai Theo bảng 4.16 (chất) tra được

Hệ số ảnh hưởng đến tỷ số truyền

Dựa vào bảng 4.17 (chất) có = 1.125 (phương pháp nội suy)

Hệ số kể đến ảnh hưởng của phân bố không đều tải trọng

=0.95 (bảng 4.18 [ chất] )

Thay vào công thức trên:

Chọn Z= 4

+ Chiều rộng bánh đai theo Công thức 4.17 [4]

Tra theo thông số thực tế ta có:

2 sin

2164.92

t

P

N V

4 Tính ứng suất và tuổi thọ của dây đai:

Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dây đai:

L

σ σ

i = 3.946 ( ) số vòng chạy của đai

Thay vào công thức trên ta có:

8 712,82

Bảng thông số bộ truyền đai ( Ký hiệu: B69-16C1825)

PHẦN IV:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Khái quát :

Dựa vào ký hiệu trong hộp giảm tốc và trong đề bài ta có :

• Cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng phân đôi

• Cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng

I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2 CẬP BÁNH RĂNG TRỤ NGHIỆNG CẤP NHANH

1 Chọn vật liệu cho bánh răng cấp nhanh

Yêu cầu : + Răng không bị gãy do quá tải đột ngột, do tải va đập

+ Không bị tróc và mỏi do ứng suất làm việc gây ra

Dựa vào sơ đồ tải trọng và điều kiện làm việc của bộ truyền ta thấy rằng bộ truyền không phải làm việc dưới tải trọng lớn và cũng không có điều kiện đặc biệt

gì Ta tiến hành chọn vật liệu theo các mục tiêu sau:

Các thông số của bộ truyền cấp nhanh

Tốc độ quay của các trục chủ động (trục I): n1 = 450 v/ph

Tốc độ quay của các trục bị động (trục II): n2 = 131,578 v/ph

Công suất trên trục chủ động (trục I): P1 = 7,02 KW

Công suất trên trục bị động (trục II): P2 = 6,845 KW

Momen xoắn trên trục chủ động (trục I) T1 = 148995,28 Nmm

Momen xoắn trên trục bị động (trục II) T2 = 496813,67 Nmm

Tỷ số truyền u1 = 3,42

6.5[5] )

b Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Trong đó :

+ : hệ số tuổi thọ vì NHE > NHO ta chọn KHL = 1 (6.34[30])+ SH: hệ số an toàn (bảng 6.13[3])

=

= 6528967848 ( chu kỳ )

Vì NFE1 > NFO1 nên thay NFE1 = NFO1 , Nên KFL = 1

NFE2 > NFO2 nên thay NFE1 = NFO2

Áp dụng bánh răng 1:

Tính ứng suất uốn quá tải cho phép:

Vậy khoảng cách trục giữa trục I và II là 200mm

+ T1 = 148995,28 Nmm

+ KH: hệ số tải trọng tính về tiếp xúc với (9.155[6] )

: hệ số phân bố tải trọng không đều

: hệ số ảnh hưởng sai số ăn khớp

go: hệ số ảnh hưởng sai lệch bước răng với go = 73 ( bảng 6.15[4] )

bw: chiều rộng răng

 Răng đủ bền với ứng suất tiếp xúc

5 Kiểm nghiệm răng theo độ bền uốn.

Độ bến uốn của răng phải thõa mãn điều kiện sau:

Trong đó:

+ T1 = 148955,28 Mpa

: hệ số xét đến sự phân bố tải trọng khi tính uốn

+ : hệ số xét đến dộ nghiêng của răng

+ : hệ số dạng răng theo số răng tương đương ZV

Tính số răng tương đương

Dựa vào Z1và Z2 vừa tính và dùng phương pháp nội suy từ bảng 6.18[4] ta có:

YE1 = 3,94 ; YE2 = 3,61

Thay các thông số vào công thức

- Độ bền uốn của bánh răng 1:

- Độ bền uốn của bánh răng 2:

Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép

Thay số vào ta được

So sánh các bánh răng ta thấy đã đủ điều về độ bền ứng suất uốn

6 Các thông số hình học khác

- Đường kính vòng chia bánh răng 1: d1 = Z1.m = 30 = 90mm

- Đường kính vòng chia bánh răng 2 : d2 = Z2.m = 103 = 310mm

- Đường kính vòng đỉnh bánh răng 1 : da1 = d1 + 2m = 90 + 2 96mm

- Đường kính vòng đỉnh bánh răng 2 : da2 = d2 + 2m = 310 + 2 316mm

- Đường kính vòng đáy răng bánh răng 1: : df1 = d1 - 2,5m = 82,5 mm

- Đường kính vòng đáy răng bánh răng 2: : df2 = d2 – 2,5m = 302,5 mm

- Đường kính vòng cơ sở bánh răng 1

- Đường kính vòng cơ sở bánh răng 2

( : góc ăn khớp theo tiêu chuẩn bằng 20o )

7 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Yêu cầu : + Răng không bị gãy do quá tải đột ngột, do tải va đập

+ Không bị tróc và mỏi do ứng suất làm việc gây ra

Dựa vào sơ đồ tải trọng và điều kiện làm việc của bộ truyền ta thấy rằng bộ truyền không phải làm việc dưới tải trọng lớn và cũng không có điều kiện đặc biệt gì Ta tiến hành chọn vật liệu theo các mục tiêu sau:

Các thông số của bộ truyền cấp chậm

Tốc độ quay của các trục chủ động (II) n3 = 131,578v/ph

Tốc độ quay của các trục bị động (III) n4 = 50,029v/ph

Công suất trên trục chủ động (II) P2 = 6,845KW

Công suất trên trục bị động (III) P3 = 6,708KW

Momen xoắn trên trục chủ động (II) T2 = 496813,67Nmm

Momen xoắn trên trục bị động (III) T3 = 1312,5Nmm

Tỷ số truyền u2 = 2,63

a Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở ( 6.5[5] )

b Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Trong đó :

+ : hệ số tuổi thọ vì NHE > NHO ta chọn KHL = 1 (6.34[30])+ SH: hệ số an toàn (bảng 6.13[3])

+ Giới hạn mỏi tiếp xúc cho phép ( bảng 6.2[4] )

=

= 6528967848 ( chu kỳ )

Vì NFE1 > NFO1 nên thay NFE1 = NFO1 , Nên KFL = 1

NFE2 > NFO2 nên thay NFE1 = NFO2

Áp dụng bánh răng 1:

Tính ứng suất uốn quá tải cho phép:

4 Tính toán thiết kế các thông số hệ truyền cấp chậm

= 0,53

Chọn aw chuẩn là 250mm, khoảng cách trục II và III là 250 mm

b Đường kính vòng lăn bánh răng 3

Theo tiêu chuẩn chọn modun m = 3

(răng)Theo tiêu chuẩn ta chọn z3 = 46 răng, z4 = 120 răng

f Tỷ số truyền thực tế :

g Các thông số khác

- Đường kính vòng chia bánh răng 3: d3 = z3.m = 46

- Đường kính vòng chia bánh răng 4: d4 = z4 m = 120

- Đường kính vòng đỉnh bánh răng 1:

- Đường kính vòng đỉnh bánh răng 2:

- Đường kính vòng đáy bánh răng 3:

- Đường kính vòng đáy bánh răng 4:

- Đường kính vòng cơ sở bánh răng 3:

- Đường kính vòng cơ sở bánh răng 4:

Kiểm nghiệm bánh răng theo độ bền tiếp xúc

BẢNG THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM

σ σch σ−1 τ−1 [τ ] [σ ]

Tính đường kính sơ bộ truc I

Dựa vào momen xoắn và ứng suất xoắn cho phép

Trị số các khoảng các được xác định trên hình (bảng 10.3 [4])

k1 = 10 mm, k2 = 10mm, k3 = 20mm, hn = 20 mm (bảng 12.4 [ngo van quyet])

Lực vòng trên bánh đai :F banhdai =F y12= 1916,09 (N)

Lực hướng kính trên bánh răng 1:F banhrang =F y13 =F y14=665,56 (N)

Lực vòng trên bánh răng 1 :F t1 =F X13 =F X14=1773,75(N)

Lực dọc trục : F a1=F z14 =F z13= 645,6 (N)

Biểu đồ momen trên truc I

Xác định sơ bộ đường kính từng đoạn trục

Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục I

2 2 2110023,35 133411, 41 0,75.74497,5 184570( )

td

sb

M d

274633,39

64,050,1.35

A

d ≥ = mm chọn d A= 28 mm (Bảng12.3[6])

3 213217, 46

31, 230,1.70

B

3 274633,39

340,1.70

C

3184570,18

29,80,1.70

Biểu đồ momen trên truc II

Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục II

td

sb

M d

max 3

901504,8452

410,1.60

B

3 901504,8452

50, 40,1.70

C

3 312862,735

44, 40,1.70

Biểu đồ momen trên truc III

Momen tương đương tại các đoạn trục trên trục III

Kiểm tra sức bền trục : max max3

30,1

td

sb

M d

1296535, 482

400,1.70

B

31109971,666

54,1250,1.70

C

31108932,54

54,110,1.70

D

KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TỪNG ĐOẠN TRỤC

Kiểm nghiệm độ bền từng đoạn trục trên trục I,II,III tại các mặt cắt nguy hiểmChọn các mặt cắt nguy hiểm để kiểm tra :

tiết diện trên trục I : C-C

tiết diện trên trục II : C-C

tiết diện trên trục III :B-B

Sử dụng các công thức sau để xác định hệ số an toàn