Tính toàn thiết kế hệ dẫn động đai dẹt trụ thẳng

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí. Trong đó, đồ án môn học chi tiết máy là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết với trải nghiệm thực tế. Do đó sinh viên có hệ thống hóa lại kiến thức của các môn đã được học như: chi tiết máy, sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, dung sai, vẽ kỹ thuật…. Đồng thời giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế làm đồ án tốt nghiệp sau này. Thiết kế hộp giảm tốc là cơ cầu truyền động băng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để làm vận tốc góc, tăng mô men xoắn. Với những chức năng như vậy ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các ngày cơ khí, luyện kim, công nghiệp đóng tàu… Thông qua đó giúp sinh viên có khả năng giải quyết vấn đề trong quá trình tính toán và thiết kế chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào thiết kế máy. Trong quá trình học và làm đồ án được sự hướng dẫn, giúp đỡ của cô Trần Thị Thu Hường cán bộ giảng dạy thuộc môn cơ sở thiết kế máy em đã hoàn thành xong đồ án môn học chi tiết máy. Tuy nhiên trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án không thể tránh khỏi sai sót, do đó em rất mong đỡ và hương dẫn của thầy giáo để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình.

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ

sư cơ khí Trong đó, đồ án môn học chi tiết máy là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết với trải nghiệm thực tế Do đó sinh viên có hệ thống hóa lại kiến thức của các môn đã được học như: chi tiết máy, sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, dung sai, vẽ kỹ thuật… Đồng thời giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế làm đồ án tốt nghiệp sau này.

Thiết kế hộp giảm tốc là cơ cầu truyền động băng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để làm vận tốc góc, tăng mô men xoắn Với những chức năng như vậy ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các ngày cơ khí, luyện kim, công nghiệp đóng tàu… Thông qua đó giúp sinh viên có khả năng giải quyết vấn đề trong quá trình tính toán và thiết kế chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào thiết kế máy.

Trong quá trình học và làm đồ án được sự hướng dẫn, giúp đỡ của cô Trần Thị Thu

Hường cán bộ giảng dạy thuộc môn cơ sở thiết kế máy em đã hoàn thành xong đồ án môn học

chi tiết máy Tuy nhiên trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án không thể tránh khỏi sai sót, do

đó em rất mong đỡ và hương dẫn của thầy giáo để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình.

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Trần Thị Thu Hường đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án

môn học chi tiết máy này !

Sinh viên thực hiện

Đào Văn Lợi

PHẦN I: CHON ĐỘNG CƠ

1

1 Xác định công suất động cơ

- Công suất cần thiết được xác định:

ηt

ct

P

P =

Trong đó: P ct : công suất cần thiết của trục động cơ (kw)

P t : công suất tính toán trên trục tang (kw)

η : hiệu suất truyền động

- Hiệu suất truyền động:

η = η 2

Trong đó: η ol : hiệu suất 1 cặp ổ lăn

η đ : hiệu suất của bộ truyền đai

η br : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ

η kn : hiệu suất của nối trục đàn hồi Tra bảng 2.3 (TTTK) ta có:

P t = =

1000

45 , 0 8850

= 3,98(kw) 33

, 4 92 , 0

98 ,

2 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ

- Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống:

u t = u h u n

Trong đó:

u h : tỷ số truyền của hộp giảm tốc (bánh răng trụ răng thẳng )

u n : tỷ số truyền của bộ truyền ngoài (đai dẹt)

- Với n lv số vòng quay của trục tang

26 , 45 190

.

45 , 0 60000

Trong đó: v: vận tốc băng tải (m/s)

D: đường kính tang quay (mm)

- Từ bảng P1.3 (TTTK) chọn động cơ 4A132S4Y3:

Công suất Vận tốc Cosφ η T max /T dn T k /T dn

PHẦN II: PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Phân phối tỷ số truyền u t của hệ dẫn động

3

- Phân phối tỷ số truyền: u t = u h u n

- Chọn u h theo tiêu chuẩn: u h = 5

5

18 ,

u

u u

→ Phân phối tỷ số truyền như sau:

u t = 32,18 ; u đ = 6,35 ; u h = 5

2 Xác định mômen xoắn và số vòng quay trên các trục động cơ

+ Công suất trên các trục:

- Trục І:

99 , 0 99 , 0

98 , 3

ol ot t

P P

η

- Trục ІІ:

21 , 4 995 , 0 98 , 0 99 , 0

06 , 4

1

kn br ol

P P

η η

13 , 229

06 , 4 10 55 , 9 10 55 ,

83 , 45

21 , 4 10 55 , 9 10 55 ,

10 55 ,

=

đc

đc đc

Thiết kế bộ truyền đai dẹt với công suất truyền PB đc B = 4,33kW , nB dc B = 1455 ( vòng/phút ), tỉ số truyền uđ = 6,35 Tải trọng ổn định , đai làm việc 2 ca

P ( mm ) = ( 1100 ữ 1300 ) 3

1455

33,4

D n

π =

3

110.60

D n dc

310.60

1455.200.14,

(

1

2ξ

U

U −

= 100%

35,6

03,335,

5 , 2 4

) 20 , 0 27 , 1

55,9

P

0Trong đó:

33,4.1000

= 263,141 ( N ) Tính KB 0 B:

Theo bảng 16: Để bộ truyền làm viêc với hiệu suất cao ta chon ứng suất lực căng

7

0,97

= C1 170

=α

α

C169 55 ' 1

o

= 9,5 0,94

10

94,097,0

10

03,1/

5

10 2

5 2

C s m v

C s m v

C9 , 55

2 = 1,03 - 4,55

5

103,

1 − ≈1,0027

- xác định hệ số điều kiên làm việc C3

Hộp giảm tốclàm viêc 3 ca ,động cơ quay một chiều ,tải trọng ổn định Nên theo bảng 19 ⇒ CB 3 B = 0,6

S

P

0 =4,5.0,874.2,32

141,263

II/Thiết kế bộ truyền bánh răng

1 Đề bài: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng làm việc trong hộp giảm tốc , truyền công suất NB 1 B = 229,13 kW tỉ số truyền ibr = 3 , tốc độ quay nBB = 79,78 vòng/phút bánh răng quay một chiều, tải trọng không thay đổi

br TX

4

'

].i [

10.105

θψ

N K

35,0.3,1.78,79

387,2.3,1 3665

10.105

2 +

br s

sb

i m

A

=

)1(

cos.2

+

i m

2

12cos.114

- TÝnh chÝnh x¸c kho¶ng c¸ch hai t©m: AB cx B =

βcos2

).(Z1 Z2

m n + =

012cos.2

)8428.(

D n II

π víi n

II =239,34

D1 =ms.Z1 =

βcos

26

n m

⇒v =

3

0.100.1012

cos

28.2.34,239.14,

3 ≈ 0,430(m/s ) Theo b¶ng bæ sung(6-1) Chän cÊp chÝnh x¸c: 9

n

N K b

)1(

1 1 3

10

3 , 1 78 , 79

387 , 2 2 , 1 40

) 1 3

- ZB td1 B =

β3

1cos

Z

)12(cos

=

y 30

= Z

0,412

=

y 28

= Z

1 td

Z

)12(cos

=

y 100

= Z

0,480

=

y 80

= Z

2 td

10.1,19

2 2 1 1

1 6θ

n m n Z b y

387,2.2,1.10.1,19

28 2 cos

.

=β

84.2cos

=β

2.2 ≈61,28 ( mm )

2.2 ≈ 175,7 ( mm )

2.2 ≈ 53,11 ( mm )

12

165 , 96242 2

≈ 3365,11 ( N )

PB r1 B = PB r2 B =

β

αcos

1tg P

12cos

364,0.11,

3365 ≈ 1252,26 ( N )

PB a1 B = PB a2 B = PB 1 B.tgβ = 3365,11 tg120 ≈ 715,27 ( N )

III/ ThiÕt kÕ trôc vµ æ

1,

ThiÕt kÕ trôc III:

A, §Ò bµi: TÝnh søc bÒn cho trôc l¾p b¸nh r¨ng vµ khíp nèi nh h×nh vÏ Trôc l¾p b¸nh r¨ng nghiªng

Cã : Lùc tiÕp tuyÕn P = 3365,11 ( N )

Lùc híng t©m PB r B = 1252,26 ( N )

Lùc däc trôc PB a B = 715,27 ( N )TruyÒn momen xo¾n : MB z B = Mxmax = 279988,09 N.mm2

§êng kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng: dB 2 B = 171,7 mm

B, Bµi gi¶i:

13

D C

B A

P2

2

/o III m

3 + l4 với l3 = 28 ữ 32 mm (khoảng cách từ mép ổ đến hết chiều cao của nắp ổ)

l4 = 10 ữ 20 mm (khoảng cách từ nắp ổ đến mép chi tiết máyquay)

lIII = lB m/¬-III B + 2.lB 2 B + BB æ-III B + 2a = 60 +2.12 + 20 + 2.15 = 134

d = 3365,11

2

7,

171 = 288894,69TÝnh ph¶n lùc t¹i B & D

15

,

61405 − = - 200,5 (N ) chiều của Y

D ngơclại so với giả thiết

⇒ Vẽ biểu đồ mômen uốn đứng

+ Biểu đồ mômen uốn ngang trong mặt phẳng ngang: M

⇒ Vẽ biểu đồ mômen uốn ngang

+ Biểu đồ mômen xoắn: MZ

MB Z B = MxmaxIII = 279988,09 (N.mm)

⇒ Vẽ biểu đồ mômen xoắn

*Tính đờng kính tại các mặt cắt nguy hiểm :

-Tại A : có lắp khớp

16

≥ ≈ 41,21 ( mm )-Tại C :

dB C B

[ ]

3

1.1,

≥

σ

tdC M

MB tđC B = 2 2 2

ZC unC

= 76448 , 79 2 + 118620 , 12 2 + 279988 , 09 2 ≈ 313541,832 ( N.mm )

⇒ dB C B 3

40.1,0

832,313541

+ Nghiệm hệ số an toàn mòn cho các tiết diện nguy hiểm

- Nghiệm tại mặt cắt C: uốn và xoắn đồng thời

n = 2 2

τ σ

τ σ

n n

n n

+

17

Cã :

m a

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ

σ

1+

;

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ

τ

04,

141121 =9,725( N/mm2 )

m

σ =

2 /

2

then truc

a F F

P

− =

2

.4

2

2

H B d

55.14,3

27,7152

− = 0,31

0

09 ,

279988 = 4,54 ( trôc quay mét chiÒu )

Tra b¶ng 45 :

→ σ−1 = 260 N/mm2 , σb= 600 , τ−1 = 160 N/mm2

49,1

5,1 = 2,2

18

Đồng thời tra bảng 53 Lắp ghép có độ dôi C2:

160

=+

79,8.86,5

2

19

+ NghiÖm bÒn t¹i mÆt c¾t A : ChÞu m«men xo¾n

K a m

n

τψτε

τ

τ τ

τ

τ

1+

01,436142

5,1

τ

εε

K K

K

= 2,52 Tra b¶ng 49 ⇒ ψτ = 0,05

Thay sè:

02,13.05,002,13.52,2

,RD = 1682,555 N lùc Pa = 715,27 N §êng kÝnh cæ trôc 50 mm Thêi gian lµm viÖc (1 n¨m 365 ngµy, 1 ngµy 2 ca, 1 ca 8 giê ) 16000giê T¶i träng va ®Ëp nhẹ

So s¸nh Q cña hai æ ta tÝnh C theo hÖ sè Qmax

35000078

,79

Lùc d©y ®ai : R® =2411,23 (N)

TruyÒn momen xo¾n : MB Z B = MXII = 96242,165 ( Nmm )

§êng kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng: dB 1 B = 66,5 mm

B,ThiÕt kÕ : + Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc:

+ Dïng thÐp 45 cã σb= 600 N/mm2 σ−1 = 260 N/mm2 [σ−1] = 55 N/mm2

Bíc1 :

Chän s¬ bé :dsb 3 [ ]

.2,

.2,0

165,96242

lng =

22

/ 4 3

oII m II

l l

B

+++

D D

Mz

, 70 26 , 1252 72 ,

Tính đờng kính trục tại các mặt cắt : A, B ,C ,D

≥

σ

tdA M

MtdA = Mz = 96242,165 (Nmm)

σ−1=55 (vì chọn vật liệu là thép 45)

⇒ dA 3

55.1,0

165,96242

2,212344

≥

≈ 33,79 ( mm )-Tại C :Lắp bánh răng tồn tại cả 3 thành phần nội lực Mx , My , Mx

dC

[ ]

3

1.1,

≥

σ

tdC M

94,162611

⇒ VÏ kÕt cÊu trôc

27

Bơc 3, Tính chính xác

+ Nghiệm hệ số an toàn mòn cho các tiết diện nguy hiểm

- Nghiệm tại mặt cắt C: uốn và xoắn đồng thời

n =

2 2

.τ σ

τ σ

n n

n n

+

Có :

m a

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ

σ

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ

τ

1+

84 ,

a F F

P

− =

2

9.144

45.14,3

27,7152

.4

165 , 96242

5 , 1

= 2,1

Đồng thời tra bảng 53 ta đợc:

σ

σ ε

K

= 3,36 ;

τ

τ ε

260

≈+

26,2265

,

4

26,22.65

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ

τ

165,96242

5,1

τ

εε

K K

Mặt khác tra bảng lắp có độ dôi bảng 53

30

= 2,05Tra b¶ng 49 ⇒ ψτ = 0,05

Thay sè:

03,12.05,003,12.5,2

600000 = 400000 < C = 507483,43 < [C] = 600000Vậy ổ đã chọn hợp lý Kí hiệu 46307

Tính lại thời gian

60,4249

600000

34,239

1

vậy thời gian làm viêc của ổ II là h = 60232,28 giờ.

IV QUAN Hệ KíCH THƯớc của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

32