đồ án chi tiết máy tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước.. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết k

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN 1 TÍNH ĐỘNG HỌC 5

1.1 Chọn động cơ 5

1.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống 6

1.3 Tính các thông số trên trục 7

1.4 Lập bảng các thông số động học 8

PHẦN 2 TÍNH BỘ TRUYỀN 9

2.1 TÍNH BỘ TRUYỀN NGOÀI (ĐAI THANG) 9

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai 9

2.1.2 Chọn đường kính hai bánh đai 9

2.1.4 Tính số đai Z 11

2.1.5 Thông số cơ bản của bánh đai 12

2.1.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 12

2.1.7 Tổng hợp các thông số của bộ truyền đai 13

2.2 Tính bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ răng nghiêng phải ) 14

2.2.1 thông số đầu vào 14

2.2.2 chọn vật liệu bánh răng 14

2.2.3 xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép 14

2.2.4 xác định sơ bộ khoảng cách trục: 17

2.2.5 xác định thông số ăn khớp 17

2.2.6 Xác định các hệ số của một thông số động học: 18

2.2.7 kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 20

2.2.8 một vài thông số hình học của cặp bánh răng 23

2.2.9 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng: 24

PHẦN 3 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN 26

3.1 Chọn khớp nối (không yêu cầu kiểm nghiệm) 26

3.2 Tính sơ bộ trục: 27

3.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: 27

3.2.2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 27

3.2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục (kèm sơ đồ đặt lực chung )28 3.2.4 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực 29

3.3 Tính, chọn đường kính các đoạn trục 30

3.3.1 Trục yêu cầu tính đầy đủ 30

3.3.2 Trục II không yêu cầu tính đầy đủ 45

PHẦN 4 LỰA CHỌN KẾT CẤU 48

4.1 Các kích thước cơ bản của hộp giảm tốc 48

4.1.1 thiết kế vỏ hộp 48

4.1.2 các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc 48

4.2 các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp 51

4.3 kết cấu bánh răng 56

PHẦN 5 BÔI TRƠN, LĂP GHÉP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP 57

5.1 Tính, lựa chọn bôi trơn: 57

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc 57

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn 57

5.2 dung sai lắp ghép 57

5.3 điều chỉnh ăn khớp 60

Tài liệu tham khảo : 61

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong

cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận khôngthể thiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí , và giúp sinh viên

có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những

bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết

cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy Trịnh Đồng Tính đã giúp đỡ em rất nhiều

trong quá trình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi,

em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thế Thắng

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-Số liệu cho trước:

1.Lực kéo băng tải F = 1260 (N)

2 Vận tốc băng tải v = 2,75 (m/s)

3 Đường kính tang D = 395 (mm)

4 Thời gian phục vụ lh = 19500 giờ

5 Số ca làm việc soca = 1 (ca)

6 Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngoài: @=135 (độ)

7 Đặc tính làm việc va đập vừa

PHẦN 1 TÍNH ĐỘNG HỌC

1.1 Chọn động cơ

1.1.1 xác định công suất yêu cầu trên trên động cơ

Để chọn động cơ điện, cần tính công suất cần thiết Nếu gọi PCT – công suất

trên băng tải, C – hiệu suất chung toàn hệ thống,PYC– công suất cần thiết, thì :

K = 1 - hiệu suất khớp nối

OL= 0,99- hiệu suất 1 cặp ổ lăn

BR= 0,97- hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

Đ= 0,96- hiệu suất bộ truyền đai

1.1.2 xác định số vòng quay yêu cầu của động cơ

Số vòng quay yêu cầu động cơ (sơ bộ) : nYC  n SB nLV.uSB

Số vòng quay trên trục công tác là nLV

60.1000

LV

v n

 =132,96(vg/ ph)

Với D: đường kính tang

Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống là uSB:

u =uh u ng

Theo bảng  

2.4 1 21

T

T =2,2;

k T Tdn =2,0

1.2.Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống

Tỷ số truyền chung hệ thống :

ĐC C CT

n u n

n u n

1.3.2 tính công suất trên các trục

Công suất trên trục công tác PCT =3,465 (kW)

Công suất trên trục II: PII= 0,99.13,465

Mô men xoắn trên trục I:

n



=

6 3,64 9,55.10

PHẦN 2 TÍNH BỘ TRUYỀN

2.1 TÍNH BỘ TRUYỀN NGOÀI (ĐAI THANG).

Thông số yêu cầu:

Công suất trên trục chủ động: P = P đc= 3,83 kW

Mô men xoắn trên trục chủ động: T1=T đc=25758,1 N mm

Số vòng quay trên trục chủ động: n1=n đc=1420 v / ph

Tỉ số truyền bộ truyền đai: u =u đ= 2,67

Góc nghiêng bộ truyền ngoài: @= 135°

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai.

Tra đồ thị  

4.1 159

DT

với các thông số: 1

3,831420( / )

 chọn tiết diện đai thường loại A

2.1.2 Chọn đường kính hai bánh đai.

Chọn d1 theo tiêu chuẩn cho trong bảng 4.21 1

63

B

ta được d1=140 mmKiểm tra về vận tốc đai :





được hệ số kể đén sự phân bố không đều tải trọng các dây

đai: C z =0,95 (chọn dựa vào tỉ số  0

Lấy Z=2 vậy cần dùng 2 đai cho bộ truyền

2.1.5 Thông số cơ bản của bánh đai.

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

Lực căng ban đầu:

2.1.7 Tổng hợp các thông số của bộ truyền đai.

Lực tác dụng lên trục bánh đai Fr 705,89 (N)

2.2 Tính bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ răng nghiêng phải ).

2.2.1 thông số đầu vào:{ P1 =P I=3,64(Kw)

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau

Tra bảng  

6.1

1

92 ta chọn: Vật liệu nhóm I do hộp giảm tốc chịu công suất nhỏ

Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 1015 HB

 Giới hạn chảy:σ ch1=580(MPa)

2.2.3 xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.

 ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:

 

 

0 lim

0 lim

Z Z K K S

H F

H F

HL

HE F m

NHE1>NH01 lấy NHE1=NH01  KHL1  1

NHE2>NH02 lấy NHE2=NH02  KHL2  1

NFE1>NF01 lấy NFE1=NF01  K FL1 1

NFE2>NF02 lấy NFE2=NF02  KFL2  1

Do vậy ta có

H H



(thỏa mãn)Ứng suất cho phép khi quá tải:

Ka=43 Mpa1/3 hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng

o Momen xoắn trên trục chủ động: T1= 72815 (N.mm)

o Ứng xuất tiếp xúc cho phép:  H =504,55 (Mpa)

K  K -hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về ứng xuất tiếp xúc và uốn

Tra bảng 6.7 1

98 với bd=1,06 và sơ đồ 6 ta được:

1,051,12

504,55 4.0,4



=118,75 (mm)Lấy aw= 120 (mm)

231

Z

Z 

=4

KH KF

PL

nội suy tuyến tính ta được:

1,017 1,05

KHv KFv

2.2.7 kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

 Kiềm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:

1

2 1

sin(2 )

b H

Tải trọng khi tính về tiếp xúc:

Thay vào được:

1

2 1

 Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

2 .

v

F F

F F

v b d K

Y Y : hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương.

Số răng tương đương :

Z Z

3,93,6

F F

Y Y



=

92,88.3,6

85,84 3,9  < F2 =229,62 (MPa)

 Kiểm nghiệm về quá tải:

max

max

2.2.8 một vài thông số hình học của cặp bánh răng

Thông số Ký hiệu Giá trị

Mô đun pháp m 2

PHẦN 3 TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN

3.1 Chọn khớp nối (không yêu cầu kiểm nghiệm).

Sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Với   =2030 MPa

Mô men xoắn tính toán: T k Tt 

k- hệ số làm việc phụ thuộc loại máy.tra bảng 16.1 2

Dựa vào trị số của Tt và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích

thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi theo bảng  

16.10

2 68

a B

như sau :

Dựa vào trị số của Tt và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích

thước cơ bản của vòng đàn hồi theo bảng  

16.10

2 69

b B

Trục I : d 1

65361, 76 3

 

 

0 0

 0 2723,41 16,6 811,88

F a F a F tg t   tg 

(N)Lực từ khớp nối tác dụng lên trục :

FKN =0,2.Ft, Với Ft=

2 2.251391,4 3867,56

1300

Theo bảng  

10.3 1 189

B

chọn :

k1 = 10 là khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong của hộp

k2= 10 là khoảng từ mút ô đến thành trong của vỏ hộp

k3= 5 là khoảng cách từ mặt mút chi tiết đến nắp ổ

h n = 25 chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

2 ( ) 11 11 13. 12 11. 13 11 12.( ) 0

2 ( ) 2723, 41.49,5 99 499,14.(99 59,5) 0

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào I

3.3.1.3 Tính mô men tương đương

Momen tổng,momen uốn tương đương:

2 2 42000,5 0,75.65361,76 70485, 2

trong đó : [σ] = 67 MPa - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục có b

=850 MPa, cho trong bảng  

10.5 1 195

21 mm – tiết diện lắp bánh đai

3.3.1.6 Chọn và kiểm nghiệm then

+Xác định mối ghép then cho trục 1 lắp bánh răng ,d11=26(mm),chọn then bằng

tra bảng 9.1 [1]

173

a B

Ta có:

 Chiều rộng then:b=8 (mm)

 Chiều cao then:h=7(mm)

 Chiều sâu rãnh then trên trục t1=4 (mm)

 Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 2,8 (mm)

 Chiều dài then:l=(0,8÷0,9).lm13= 32÷36 (mm), Chọn l= 35(mm)

Khoảng cách từ chân răng đến rãnh then:

Vậy tại vị trí này ta không làm bánh răng liền trục

+ Kiểm nghiệm then:

a

[1] ta có:

 Chiều rộng then:b= 6 mm

 Chiều cao then : h= 6 mm

 Chiều sâu rãnh then trên tấm trục: t1= 3,5 (mm)

 Chiều dài then: l =(0,8÷0,9)lm12= 32÷36 (mm), Chọn l =35 (mm)

+Kiểm nghiệm then:

Ứng suất dập:

2

[ ] ( TI 1 )

3.3.1.7 Kiểm nghiệm trục theo 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 cầntăng độ cứng [s] = 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

sj và sj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xétđến ứng suất tiếp tại tiết diện j :

Kτ dj=

K τ

ε τ +K x−1

trong đó : Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào

phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng  

10.8 1 97

B

- lấy Kx = 1, 1

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

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

đến giới hạn mỏi

K

σ và Kτ - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của

chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

-kiểm nghiệm tại tiết diện ở ổ lăn:

d j j

Do tiết diện này lằm ở ổ lăn nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu

11,92 1,1 1 2,021

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

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng:

σ mj=0

τ aj=τ mj= T j

2W 0 j=

65361,76 2.3153,19=10,36

Do tiết diện này lằm ở ổ lăn nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu

s τj= σ−1

K τdj τ aj+ψ τ τ mj=

214,95 2,54.10,36+0,05.10,36=8,01

s j= s σj s τj

2,72.8,01

√2,722+8,012=2,58>[s ]

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

3.3.1.8 Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn

Q- là tải trọng động quy ước kN

L- là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m- là bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn.m=3 với ổ bi

Ta có

60 60.531,84.19500 6

V là hệ số ảnh hưởng đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V=1

kt:là hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ,ở đây chọn kt =1 do t<1000C

kđ:là hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

11.3 [1]

215 ,ta chọn kđ =13 (va đập vừa)

X hệ số tải trọng hướng tâm

Y hệ số tải trọng dọc trục

Sơ đồ bố trí ổ

với tỉ số 0

811,88

0,054 1442,39

t t

Vậy không thỏa mãn khả năng động.ta chọn giải pháp giảm thời hạn phục vụ của ổ lăn:

Qt=2208,46 N < C0=14,9 kN thỏa mãn điều kiện bền

Vậy ổ thỏa mãn điều kiện bền khi chịu tải trọng động và tải trọng tĩnh

3.3.1.9 Vẽ kết cấu trục I

3.3.2 Trục II (không yêu cầu tính đầy đủ)

3.3.2.1 Chọn đường kính các đoạn trục dựa vào các yếu tố công nghệ, lắp

+Xác định mối ghép then cho trục 2 lắp bánh răng ,d22= 45 (mm),chọn then

bằng tra bảng 9.1 [1]

173

a B

Ta có:

 Chiều rộng then:b=14(mm)

 Chiều cao then:h=9(mm)

 Chiều sâu rãnh then trên trục t1=5,5 (mm)

 Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 3,8 (mm)

 Chiều dài then:l=(0,8÷0,9).lm23= 36÷40.5 (mm) Chọn l= 40(mm)

+Xác định mối ghép then cho trục 2 lắp nối trục đàn hồi:

D20=38

Chọn then bằng tra bảng B

9.1( )173

a

[1] ta có:

 Chiều rộng then:b= 10 mm

 Chiều cao then : h= 8 mm

 Chiều sâu rãnh then trên tấm trục: t1= 5 (mm)

 Chiều dài then: l =(0,8÷0,9)lm22= 48÷54(mm) Chọn l = 50 (mm)

Chi tiết cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ

Chọn vật liệu làm hộp giảm tốc là gang xám GX15-32

Chọn bề mặt ghép ráp và thân đi qua tâm trục song song với đáy

4.1.2 các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Tên gọi Biểu thức tính toán

Chiều dày :thân hộp 

: chiều cao h

:độ dốc

(0,8 1) (6,4 8)

e     chọn e=8h<58 chọn h=42

khoảng 2 đến 3 độĐường kính

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít

Chiều dày: khi không có phần

Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh răng với thành trong

Kết cấu và các kích thước cơ bản vỏ hộp giảm tốc.

4.2 các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp

+Vòng móc:

Hiện nay vòng móc được sử dụng nhiều do an toàn hơn khi sử dụng bu lông móc, hộp giảm tốc hoạt động lâu ngày bu lông móc có thể bị long ra nên khi vận chuyển thì có thể bị rơi vỡ hộp giảm tốc và ảnh hưởng tới con nguwofi và thiết bị xung quanh

Vòng móc có thể làm trên nắp hoặc cả trên thân hộp

Kích thước vòng móc có thể được xác định như sau:

b

ta chọn:

4( )0,635( )

Tra bảng 18 6 2

93

B 

chọnA=M27x2, B=15, C=30, D=15, E=45, G=36, H=32, I=6, K=4, L=10,M=8, N=22, O=6, P=32, Q=18, R=36, S=32

QK

+nút tháo dầu:

Sau thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn của biến chất cần phảithay dầu mới,để tháo dầu cũ ra thì đáy hộp có lỗ thoát dầu được bịt kín bằng núttháo dầu

Chọn nút tháo dầu trụ tra bảng 18 7 2

+Các chi tiết liên quan khác:

Lót kín bộ phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phòng mỡ chảy ra ngoài

Vòng phớt được dùng để lót kín và là chi tiết được dùng khá rộng rãi do có kếtcấu đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ

nhám cao Ta chỉ cần chọn vòng phớt cho trục vào và ra và tra bảng  

15 17

2 50

a

0

Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòng chắn

mỡ (dầu) Kích thước vòng chắn mỡ (dầu) cho như hình vẽ

Các thông số cơ bản của bánh răng (đường kính, chiều rộng, mô đun, số răng, )

đã được xác định khi thiết kế bánh răng

Hình dạng và kết cấu của bánh răng được xác định chủ yếu theo yếu tố côngnghệ gia công và phương pháp chế tạo phôi bánh răng

Dạng đĩa phẳng được sử dụng khi d a <250 (mm) Mặt đầu của vành răng vàmayơ cần được gia công đạt R z <20m

PHẦN 5 BÔI TRƠN, LĂP GHÉP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP.

5.1 Tính, lựa chọn bôi trơn:

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc.

Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòng v1,34 12( / ) m s nên ta chọn bôi trơn bằng cách ngâm trong dầu - h là chiều cao răng:

Do đáy hộp giảm tốc cách đỉnh răng bị động 1 khoảng 30 (mm)

Vậy chọn chiều cao lớp dầu nhỏ nhất là 35 (mm)- ngập chân răng

chọn chiều cao lớp dầu lớn nhất là 55 (mm)- khoảng cách từ đáy hộp đến

vị trí 4 3

r r



-với r là bán kính vòng chia bánh răng

Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc:vận tốc vòng của bánh răng v 1,34m/s và

chọn được loại dầu ô tô máy kéo AK-15

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn.

Chọn loại mỡ LGMT2 do thích hợp với các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cảđiều kiện làm việc cao hơn, đặc biệt có khả năng chịu nước tốt cũng như chống

Phạm vi sử dụng của các kiểu lắp

+ dung sai lắp ghép bánh răng:

Chịu va đập vừa không yêu cầu tháo nắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

+dung sai lắp bạc lót trục

Chọn kiểu lắp trung gian H7/h6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

+dung sai và lắp ghép ổ lăn

Để các vòng ổ không trơn trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Đối với các vòng không quay