Đồ án chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đặc tính làm việc: Êm PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1.Chọn động cơ điện: Trong thực tế, tùy thuộc yêu cầu, khả năng và đặc điểm cụ thể, ta có thể sử dụng các lo

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thông số đầu vào :

1 Lực kéo băng tải F = 850 N

2 Vận tốc băng tải v =1,62 m/s

3 Đường kính tang D = 300 mm

4 Thời hạn phục vụ Lh= 7500 giờ

5 Số ca làm việc: Số ca = 2 ca

6 Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 90o

7 Đặc tính làm việc: Êm

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1.Chọn động cơ điện:

Trong thực tế, tùy thuộc yêu cầu, khả năng và đặc điểm cụ thể, ta có thể sử dụng các loại động cơ khác nhau như động cơ nổ, động cơ điện, động cơ thủy lực… Tuy nhiên do sự phổ biến và để đảm bảo sự thống nhất, đồ án môn học chi tiết máy yêu cầu sử dụng động cơ điện

Muốn chọn động cơ điện cần xác định được các

thông số sau:

- Công suất yêu cầu (cần có) trên trục động cơ Pyc;

- Tốc độ quay sơ bộ của động cơ cần có nsb hoặc tốc độ quay đồng bộ của động cơ nđb;

- Tỉ số mô men khởi động / mô men danh nghĩa Tmm / T (nếu yêu cầu)

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

P yc = ƞ(c) Plv

Trong đó Plv : Công suất trên một trục công tác

ƞc: hiệu suất toàn hệ thống

Pyc : Công suất trên trục động cơ

P lv = F v1000= 850.1,621000 =1,38(kW )

Hiệu suất của bộ truyền:

η=ηol3 .ηkn η đ ηbr (1)Tra bảng ta có:

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : = 0,99

Hiệu suất của bộ đai : η đ= ¿0.95

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

Hiệu suất của khớp nối: ƞkn = 1

Thay số vào (1) ta có:

= 0,993.0,96.0,97.1 = 0,904Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :

Vận tốc quay sơ bộ của động cơ: nsb= nlv.usb

Ta có: nsb là vận tốc quay sơ bộ mà động cơ cần có; nlv là vận tốc quay

của trục máy công tác (trục bộ phận làm việc); usb là tỉ số truyền sơ bộ của hệ

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:

ndc= 965 (v/ph)

nlv = 103,18 (v/ph)

Tỉ số truyền chung của hệ thống là :

u c=n nlv đc= 965103,18=9,35

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong : uđ = 2,5

Tỉ số truyền từ trục động cơ sang trục I : uđc→I = uđ = 2,50

Tỉ số truyền từ trục I sang trục II : uI→II = ubr = 3,74

Tỉ số truyền từ trục II sang trục công tác : uII→lv = ukn = 1

1.3.2.Số vòng quay

Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 965 (vg/ph)

Số vòng quay trên trục I: n I=n uđ đ c= 9652,50=386,00(v/ ph)

Số vòng quay trên trục II:

n II= n I

ubr=3,74 LINKExcel S heet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R26C4386,00 ¿¿ 4=103,21(v/ ph)

Số vòng quay thực của trục công tác là:

n lvt=n II

ukn= 103,211 =103,21(vg/ ph) ( > nlv cần = 103,18 (vg/ph) =>

tm )

1.3.3.Công suất

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Plv = 1,38 ( )

Công suất trên trục II là :

P II= P lv

ηol ηkn=0,99 LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R9C4¿¿0,99 1LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R10C41,38 ¿¿ 1=1,39(kW )

Công suất trên trục I là :

P I= P II

ηol ηbr=0,99.0,97 LINKExcel S heet 8C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx S h eet1!R11C41,39 ¿¿ 0,97=1,45(kW )

Công suất thực cần của động cơ là:

P đ ct¿ = P I

ηđ ηol= 1,450,99.0,95=1,54 (kW )

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn trên trục I là :

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 2.1.Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.

Các thông số yêu cầu:

Momen xoắn trên trục chủ động T1 N.mm 15481 Tđct

Góc nghiêng đường nối tâm bộ

truyền ngoài

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai : Đai vải cao su

2.2.Xác định thông sô bộ truyền

2.2.1.Chọn đường kính bánh đai:

Chọn theo công thức thực nghiệm : d1 = ( 5,5 … 6,4 ) √3T 1

Và chọn theo tiêu chuẩn thuộc dãy :

2.2.3.Chiều dài đai.

Dựa vào bảng ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn

Số vòng chạy của đai trong

P:Công suất trên bánh đai chủ động P= 2,27 (KW)

:Công suất cho phép.Tra bảng theo tiết diện đai A,

:Hệ số tải trọng động.Tra bảng ta được

C ∝:Hệ số ảnh hưởng của góc ôm

:Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai

Tra bảng với ta được:

:Hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền

:Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

Vậy:

Lấy Z=1

2.1.5.Các thông số cơ bản của bánh đai.

Chiều rộng bánh đai B=(Z-1).t+2.e

Tra bảng ta được :

Vậy

Góc chêm của mổi rãnh đai:

Đường kính ngoài của bánh đai:

Đường kính đáy bánh đai:

2.4.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

Lực căng ban đầu:

Bộ truyền định kì điều chỉnh lực căng tra :

_khối lượng 1(m) đai

tra bảng với tiết diện đai A ta được =0,105(kg/m)

Do đó:

Lực tác dụng lên trục bánh đai:

2.1.7.Lập bảng tính toán các thong số của đai:với :

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng 

2.2.1.Thông số đầu vào:

SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn

+ NFO : số chu kì ứng suất cơ sở khi thử về uốn : NFO = 4.106

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

Do đây là bánh răng côn răng thẳng nên

[ ] = min( , ) = 481,82 (MPa)

Ứng suất cho phép khi quá tải

[H]max = 2,8.ch  [H1]max = [H2]max = 2,8.580 = 1624(MPa)

[F]max = 0,8.ch  [F1]max = [F2]max = 0,8.450 = 360 (MPa) ;

2.2.4.Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài R e và đường kính chia ngoài d e

Chiều dài côn ngoài

với ổ đũa  ta được : KH = 1,13

+ T1 = 40820 Nmm - mômen xoắn trên trục I

+ [H]=481,82 MPa

Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ Re là:

Đường kính chia ngoài sơ bộ de1 của bánh răng chủ động là:

Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều:

Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z1 = 26 ; ut = 4, ta được: x1 = 0,38⇒x2 = − ¿0,38

e Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :

Đường kính trung bình :

Tra bảng 6.13Tr106/TL1 với bánh răng côn răng thẳng và v = 1,51 (m/s) ta được cấp chính xác của bộ truyền là: CCX =8

2.2.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng :

a Kiểm nghiệm về ứng suất uốn :

Thay vào ta có :

¿

⇒ Thỏa mãn

2.2.8 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng :

Đường kính vòng chia :

{ d e 1 =m te .Z1=2,5.26=65(mm)

d e2 =m te .Z2=2,5.104=260(mm)

Chiều cao răng ngoài : h e =2,2 m te =2,2.2,5=5,5(mm)

Chiều cao đầu răng ngoài :

Đường kính đỉnh răng ngoài :

{ d ae1 =d e1 +2.h ae1 .cosδ1=65+2.3,45 cos14,04 ° =71,69(mm)

d ae2 =d e2 +2.h ae 2 .cosδ2=260+2.1,55 cos75,96 ° =260,75(mm)

2.2.9.Bảng tổng hợp một vài thông số của bộ truyền bánh răng :

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 3,45(mm)

hae2 1,55(mm)Chiều cao chân răng ngoài hfe1 2,05(mm)

hfe2 3,95(mm)Đường kính đỉnh răng ngoài dae1 71,69(mm)

dae2 260,75(mm)

PHẦN 3 : TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN 3.1.Tính chọn khớp nối.

Thông số đầu vào:

Mômen cần truyền: T=T II =156471(N mm)

Chọn khớp nối

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:{T t ≤ T kn cf

d t ≤ d kn cf

Trong đó d t- Đường kính trục cần nối

d t =29,65 mm

T t –Mômen xoắn tính toán T t =k T

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k=1,2

T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục: T=T II =156471(N mm)

3.1.1.Kiểm nghiệm khớp nối.

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

σ d = 2k T Z D

o d c l3≤[σ d]

σ d -Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2÷ 4 Mpa

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

[σ u]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [σ u]=(60÷ 80) MPa;

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

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

Thông số Kí hiệu Giá trị

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn cf 250 (N.m)Đường kính lớn nhất có thể của nối trục d kn cf 32 (mm)

3.2.Tính sơ bộ trục

3.2.1.Chọn vật liệu chế tạo trục.

Vật liệu làm trục chọn là thép 45 tôi cải thiện

3.2.2.Tính sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn.

 Lực tác dụng lên trục I từ bộ truyền đai : F d = 376,86 (N)

 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn răng thẳng :

 Lực vòng:

F t 1=2T I dm1= 2.4082056,94 =1433,79(N )

3.2.4.Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực.

 Sơ đồ khoảng cách giữa các điểm đặt lực như hình vẽ phác họa kết cấu HGT sau:

 Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1]

3.3.1.1.Tính phản lực tại các gối tựa

Các lực tác dụng lên trục II có chiều như hình vẽ:

3.3.1.2.Vẽ biểu đồ momen:

3.3.1.3 Xác định chính xác đường kính các đoạn trên trục I

Chọn vật liệu làm trục: thép 45, tôi cải thiện ta có [σ]= ¿ 67MPa

Tính chính xác đường kính trục :

3.3.1.4.Chọn lại đường kính các đoạn trục:

+ Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép:

 Trên trục II then được lắp tại bánh răng (vị trí 2) và khớp nối

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn: d2=32mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=10mm

h=8mm

 Lấy chiều dài then: l t= (0,8 ÷ 0,9).l m

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn (vị trí 2)

l t 2= (0,8÷ 0,9).l m 23=(0,8÷ 0,9).45=36÷ 40,5 mm

 Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối: d3=28 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được: {b=8 mm

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí lắp xích

{σ d 3= 2T2

d3l t 3 (h−t1)= 2.15647128.40.(7−4) =93,14 Mpa<[σ d]=100 Mpa

τ c= 2 T2

d3l t3 b= 2.15647128.40.8 =34,93 Mpa<[τ c]=45 Mpa

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

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

a Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

trong đó : [s] - hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5… 2,5 (khi cần

tăng độ cứng [s] = 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháptăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăngbền bề mặt, do đó Ky = 1.

εσ và ετ - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp bánh đai là do rãnh then và do lắp ghép

có độ dôi Tra bảng B

ảnh hưởng của độ dôi:

ảnh hưởng của rãnh then :

Tra bảng B với d0L= 30 mm

Do tiết diện này lằm ở ổ lăn nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lỗ.Tra bẳng B nên ta có:

-kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng:

 Thông số đầu vào:

 Cần đảo chiều khớp nối và tính lại xem trường hợp nào ổ chịu lực lớn hơn thì tính cho trường hợp đó

Tính phải lực tại các gối tựa 0 và 1:

Phương trình cân bằng :

So sánh trường hợp Fk ngược chiều với Ft1 và trường hợp Fk cùng chiều với Ft1

thì trường hợp Fk cùng chiều với Ft1 ổ phải chịu lực lớn hơn do vậy ta tính ổ lăn theo trường hợp có Fk cùng chiều với Ft1

Đường kính đoạn trục lắp ổ d=d0=d1=30 mm

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

 Tại vị trí ổ lăn 0:

Với d=30mm ⇒ chọnổ đỡ lăn có:{Kí hiệu :7206

C=29,8 KN

C0=22,3 KN α=13,67 ° d=30mm D=62mm B=16mm

⇒ Hệ số e=1,5tan α=1,5 tan13,67°=0,36

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động C d được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

k d – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh, hộp giảm tốccông suất nhỏ: k d=1

 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn (hình vẽ) là:

Fa1 =Max( ∑F a 1, F s1)=Max(12,63;120,9)=120,9 N

 X – hệ số tải trọng hướng tâm

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

c Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

+Với d1sb = 20mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-Tại tiết diện lắp bánh răng: d12 = 20mm

-Tại tiết diện lắp ổ lăn: d10 = d11=25mm

-Tại tiết diện lắp bánh đai : d13 =20mm

3.3.2.2 Chọn then

Tại vị trí lắp bánh răng :

Tra bảng 9.1a/173 [I] với d12 = 20mm ta chọn được then có các thông số sau:

Tại vị trí lắp bánh đai :

Tra bảng 9.1a/173 [I] với d13 = 20mm ta chọn được then có các thông số sau:

 Đường kính đoạn trục lắp ổ: d=d10=d11=25mm

 Chọn ổ đũa côn cỡ trung

Tra bảng P2.11Tr262[1] với d=25mm ta được:

ổ đũa côn:{Kí hiệu:7205

C=23,9 KN

C0=17,9 KN α=13,5 ° d=25mm D=52mm B=15mm

3.3.2.4 Vẽ kết cấu trục I

Chỉ tiêu của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ.Chọn vật liệu để

đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu là GX15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

4.1.2 Kết cấu nắp hộp

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, δ1

δ = 0,03Re + 3 = 0,03.134 + 3 = 7,02 (mm)Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.δ = 0,9.8 = 7,2 (mm) chọn Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 6,4÷ 8 mm Chọn e = 8 (mm)

h < 58 mm = 42khoảng 20

Chọn d1 = 16 (mm)

d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm chọn d2 =12(mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm chọn d3 = 10(mm)

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)

d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d2 = 8 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Chiều rộng bích nắp và thân, K3

S3 = (1,4÷1,8)d3 = 14÷18 mm chọn S3 =15(mm)

S4 = (0,9÷1)S3 = 15,3÷17 mm chọn S4 = 15

K3 = K2 - (3÷5) = 36 mmchọn K3 = 36 (mm)Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít,

K2 = E2+R2+(3÷5)= 39 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19(mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16(mm)

Giữa bánh răng với thành trong

4.2.Một số chi tiết khác:

4.2.1 Nắp ổ và cốc lót

Đường kính nắp ổ được xác định theo công thức : D 3 D 2

Tên chi tiết: Bu lông vòng

 Chức năng: để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắpghép…) trên nắp và thân thường lắp them bu lông vòng

 Vật liệu: thép 20

 Số lượng: 2 chiếc

Tra bảng B18.3bTr89 [2] với R e =134 mm ta được trọng lượng hộp Q=60Kg

 Thông số bu lông vòng tra bảng B18.3aTr89[2] ta được:

Ren

d d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l ≥ f b c x r r1 r2M1

4.2.3 Chốt định vị

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để

đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.5Tr93[2] ta được

lượng

4.2.5 Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

A B C D E G H I K L M N O P Q R SM27x

4.2.6 Nút tháo dầu

Tên chi tiết: nút tháo dầu

 Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu

 Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

4.2.7 Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôitrơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểmtra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bênngoài

Số lượng 1 chiếc