Đồ án chi tiết máy đề số 18: THIếT Kế Hệ THốNG DẫN ĐộNG BĂNG TảIPhơng án số: 24

Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng ta bớc đầu làm quen với những hệ thống truyền động này.. Đồ án môn học thiết kế là một môn học không thể thiếu trong ch

Mục lục

Phần 1: Chọn động cơ điện và phần phối tỷ số truyền cho hệ truyền

động 7

1.1 Chọn động cơ 7

1.2 PHÂN PHốI Tỷ Số TRUYềN: 8

Phần 2: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN NGOàI 10

Thiết kế bộ truyền đai thang 10

Phần 3: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN trong 13

3.1 THIếT Kế Bộ TRUYềN TRụC VíT- BáNH VíT 13

3.2 THIếT Kế Bộ TRUYềN bánh răng trụ răng nghiêng 20

Phần 4: tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn 27

4.1 tính toán thiết kế trục 27

4.2 Tính toán thiết kế ổ lăn 42

Phần 5: THIếT Kế Vỏ HộP GIảM Tốc, BÔI TRƠN và các chi tiết phụ 50

5.1 Tính kết cấu của vỏ hộp 50

5.2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 50

5.3 Một số chi tiết khác 52

Phần 6: dung sai lắp ghép 55

TàI LIệU THAM KHảO 56

LờI NóI ĐầU

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ởkhắp nơi, có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong đời sống cũng nh trong sảnxuất Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng ta bớc

đầu làm quen với những hệ thống truyền động này

Đồ án môn học thiết kế là một môn học không thể thiếu trong chơng trình

đào tạo kỹ s cơ khí, nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về kết cầumáy Đồng thời, môn học này còn giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức các môn

đã học nh Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Vẽ cơ khí, … từ đó cho tamột cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế cơ khí Thêm vào đó, trong quá trình thựchiện sẽ giúp sinh viên bổ sung và hoàn thiện các kỹ năng vẽ AutoCAD, điều này rấtcần thiết đối với một kỹ s cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy các thầy cô và các bạn khoa cơ khí 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, emrất mong nhận đợc góp ý từ thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiện

Đề số 18: THIếT Kế Hệ THốNG DẫN ĐộNG BĂNG TảI

Phơng án số: 24

Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ

truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Băng tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

 01 bản vẽ lắp A0 ; 01 bản vẽ chi tiết theo đúng TCVN

NộI DUNG THUYếT MINH

1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền cho hệ thống truyền động

2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a. Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít)

c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d. Tính toán thiết kế trục và then

F

= 7000.0, 4 1000.0,7053,99 kW

0

i 2

1

i t

t T

Trong đó: Ti : công suất tác dụng trong thời gian ti

T1 : công suất lớn nhất

tck : thời gian làm việc trong một chu kì

ti : thời gian làm việc ứng với tải trọng thứ i

T1= T T2 = 0,7T

t1 = 19s t2 = 20s tck=19+20=39s

ck 1 2

1

1 ck 2 2

1

2

t

t T

T t

t T

v 60000

trong đó: v : vận tốc băng tải

D :đờng kính tang tải D = 550mm

u ch

= 195,01 17.3,82 = 3,0029.

1.3 TÝNH C¤NG SUÊT, Sè VßNG QUAY Vµ MOMEN XO¾N TR£N

) ( 10 55 ,

f v n

kw P

(Nmm)Tct =

6 9,55.10 2,8

Tdc=

6 9,55.10 3,97

2710  14003,14 (Nmm)

T3=

6 9,55.10 2,85

T2=

6 9,55.10 2,96

T1=

6 9,55.10 3,72

PhÇn 2: THIÕT KÕ Vµ TÝNH TO¸N Bé TRUYÒN NGOµI

ThiÕt kÕ bé truyÒn ®ai thang

2.1 Th«ng sè kÜ thuËt thiÕt kÕ bé truyÒn ®ai thang.

Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 500mm.

500 3,06

1 160 1 0,02

d u

Theo 4.13/59[1] chọn theo tiêu chuẩn L = 2000 mm = 2m

7 Số vòng chạy của đai trong một giây:

 22,69 11,35

2

v

i

L s-1 ; vì [i] = 10s-1, do đó điều kiện đợc thỏa.

8 Tính toán lại khoảng cách trục a:

- Hệ số xét đến chiều dai đai:

Bảng 4.19[1]  lo=1700 ,vậy l/lo=2000/1700= 1,176

 C l = 1,03

- Hệ số xét đến ảnh hởng tỷ số truyền u;

Vì u = 3, theo bảng 4.17[1]

 C u= 1,14

ChiÒu réng ®ai B = (z-1).t+2e =(2-1).15+2.10 = 35 (4.17[1])

§êng kÝnh ngoµi b¸nh ®ai: da = d + 2ho = 160 + 2.3.3 = 166,6

13 Lùc c¨ng mçi d©y ®ai:

F0 = 780P1Kđ / (vCz) + Fv = 780.3,97.1,2/(22,69.0,95) + 55,35 =145,91 NVíi Fv= qv

2

= 0,105.22,96

2 = 55,35 N

PhÇn 3: THIÕT KÕ Vµ TÝNH TO¸N Bé TRUYÒN trong

1 THIÕT KÕ Bé TRUYÒN TRôC VÝT- B¸NH VÝT

T

T

. 24

= 60.903,33

17 .3.270.2.8.(0,487 +0,7^4 0,5128) = 25,2.10

6

NHE < 25.107 =>NHE =25,2.106 VËy KKL=8 107 6

[F0] :øng suÊt uèn cho phÐp øng víi 106 chu kú do bé truyÒn quay mét chiÒu nªn theo 7.7[1]

T

T

. 29

170

q

K T Z

+) Chän s¬ bé KH= 1,2 :hÖ sè t¶i träng

+) TÝnh s¬ bé theo c«ng thøc thùc nghiÖm

q= 0,3 Z2 = 0,3 34 = 10,2Theo b¶ng (7.3)[1] chän q=10;

Chän m = 10 , theo tiªu chuÈn (b¶ng 7.3/150[1]);

- TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc :

ứng suất tiếp xúc trên mặt răng bánh vít của bộ truyền phải thoả mãn điềukiện:

H =

q

K T a

q Z

Z

H W

.

vs=

W

1 W1

60000.cos

.n d





;trong đó: +Góc vít lăn (7.21/151[1]):

w =arctagq Z12x

10 2.0  =0,197rad =11,320;+)Đờng kính trục vít lăn:

Với cấp chính xác 8 và vs = 4,82 theo bảng 7.7/153[1]

Ta tra theo nội suy KHv :

7.5 4,82

4,5



 1,3 0,1

T Z

2 2

=> hệ số biến dạng của trục vít:  =86

KH = 1 +  

3 34 1 0,846 86

 Chọn lại thông số bộ truyền và kiểm nghiệm lại

Chênh lệch tỷ số truyền: du=100.( um-u)/u

q Z Z

H W

.

vs=

W

1 W1

60000.cos

.n d

+) KHV :hệ số tải trọng độngVới cấp chính xác 7 và vs = 5,28 theo bảng 7.7/153[1]

Ta tra theo nội suy KHv :

7.5 5, 29

4,5



 1,1 0,1

x



=>x = 1,051

=>KHv = 1,051+)KH :hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng;

T Z

2 2

3

Trong đó: T2m =T2i.tin2i/ti.n2i

= T2Max(1 19/39 +0,7 20/39) = 0,85 T2MaxVới q=10 theo bảng (7.5 ) => hệ số biến dạng của trục vít: =86

3 35 1 0,85 86

Vậy đảm bảo độ bền tiếp xúc của bánh vít

1.5 Kiểm nghiệm răng bánh vít về bền uốn:

ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh vít phải thoả mãn điều kiện:

F = 1,4 

n

F F m d b

K Y T

.

.

2 2

2

[F];(7.26[1])Trong đó:

z

q   =>0,197rad

=>zv = 335

37,12 cos 0,197 

Điều kiện bền uốn thỏa mãn

1.6 Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải:

Hmax= H K qt = 140,78 1 , 5 =106,12 <[H]max =360(MPa);

Fmax= F.Kqt = 7,94.1,5 =22,28 < [F]max = 72(MPa);

Đờng kính ngoài của bánh vít : daM2  395mm

1.8. Tính nhiệt truyền động trục vít:

A

) ] ([

].

3 , 0 ) 1 ( 7 , 0 [

).

1 (

to td Ktq

+)to =20: nhiệt độ môi trờng xung quanh

+)Nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu td = 70

+): Hiệu suất của bộ truyền

Với vs = 5,29 m/s Theo bảng 7.4 =>  = 1,973

95 , 0

P1 = 2 2. 1

531443.903,3 9,55.10 9,55.10 17,5.0,805

T n P

u

Do đó:

A =

1000(1 0,805).3,57 0,7.13.(1 0.27) 0,3.19, 45 1,182.(70 20)

Flim1 =1,8 HB1 = 1,8 245 = 441 MPa

0Hlim2 =2 HB2+70 = 2 230 +70 =530 MPa

0Flim2 =1,8 HB2 = 1,8 230 = 414 MPaTheo 6.5[1] ta cã:

t i i

i

t t

1 = 523,82MPa

2.2.2 ứng suất uốn cho phép:

T

T

max

i

t

t n T

T

max

6

= 60 1 13,89.12960.(16 19/39 + 0,7 20/39)= 5916556,9 = NFE2> NF0 =4.106 nên KFL2=1

NFE1 = u NFE2 =>NFE1 > NFO

Do đó KFL1 = 1

Vậy theo công thức 6.2a[1] ( bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1)

[F] =0

Flim.KFC KFL/SF [F1] = 441

.

ba H

H

u

K T





 (6.15a/96[1]);

+)Ka= 43 :hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng ( theo bảng 6.5[1])

+)u=3,82: tỷ số truyền của cặp bánh răng

+)T1=531443,2 (Nmm) :mômen xoắn trên trục chủ động

H

K 



 => KH  = 1,042

aW=43 ( 3,82 + 1)3

2

531443, 2.1,042 523,82 3,82.0,3 = 250.43 mm

Chọn aW = 280 mm  bw= a w ba =84

2.4. Xác định các thông số ăn khớp:

+) Theo (6.17): m =(0,010,02 aW= (0,010,02).280 =2,8 5.6 ( mm) Chọn m =3 theo tiêu chuẩn 6.8/97[1]

a W

) 1 (

cos 2





=

0 2.280.cos10 (1 3,82).3  =38,1Lấy Z1=38 răng

Z Z m

2

) ( 1 2

=3(38 145) 2.280



=0,98 => = 11.38 0= 0.199 rad

Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc :

Theo (6.63) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

H =ZM ZH Z 2  

1

1

) 1 (

2

W W

H

d u b

u K T

= 3,14.116, 28.53,14

theo bảng 6.13 với cấp chính xác 9 và v <4(m/s)

KH : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Theo bảng 6.14/107[1] KH = 1,13

Vậy điều kện bền tiếp xúc thoả mãn

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng ứng suất sinh ra tại mặt răng không đợc

v-ợt quá giá trị cho phép:

F1 = 

m d b

Y Y Y K T

W W

F F

.

2

vF =

u

a v

d b V

2

.

Z

= 338 cos 0,919 = 40,33 Với Ztđ1 = 40.

Zv1 =

 3

Vậy điều kiện bền uốn đợc thoả mãn

Kiểm nghiệm về quá tải:

H1max= H K qt = 497 1,8 = 667,64 MPa < [H]max =1260 (MPa);

Theo 6.49

F1max= F1.Kqt = 111,65.1,8 =200,96 < [F1]max = 464(MPa);

F2max= F.Kqt = 107,65.1,8 =193,44 < [F2]max = 360(MPa);

Đảm bảo điều kiện quá tải đủ bền

= 3.38 cos 0,199= 116,28mm; d2 = cos 

.z2m

* Kiểm tra điều kiện ngâm dầu:

Vì trục vít có v  10m/s nên ta sử dụng phơng pháp bôi trơn ngâm dầu Ta Kiểm tra lần lợt các điều kiện:

1 Chiều sâu ngâm dầu: (0,75…2)h với h là chiều cao răng bánh vít (không nhỏhơn 10mm)

2 Khoảng cách mức dầu thấp nhất và cao nhất là 1015mm

3 Mức dầu cao nhất không vợt quá 1/3 đờng kính bánh lớn

Xét điều kiên 1,3:

Chọn giới hạn mức dầu thấp nhất trùng với đờng đính đáy bánh vít, khoảng cách mức dầu thấp nhất và cao nhất là 10mm.(nét đứt trong hình)

Phần 3: tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn

1 tính toán thiết kế trục

1.1 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đờng kính trục:

1.1.1 Chọn vật liệu:

Công suất động cơ Pmax=3,97 kw, Pra=2,80 kw

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có b= 600 MPa

ứng suất xoắn cho phép [] = 12….20 Mpa

2

2

w d

T

= 2.531443,116, 28 2 = 9140,4 NVới t = tw = 0,355rad và = 0,198rad

, ,1

tg

= 3459,59 N

Fa3=Fa4 = Ft3 tg = 9140,4 tg0,198 =1838,89 N

*Chọn nối trục vòng đàn hồi:

Theo 14.1[3] hệ số chế độ làm việc băng tải: K=1,3

Theo 16-10a[2] với T3=1957303 Nmm ta chọn Do=200mm

Xét điều kiện sức bền dập:

d =

3

2.k.T o c

1.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

+/ Từ đờng kính sơ bộ theo bảng 10.2[1] ta chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn:

- Chiều dài mayơ bánh răng trụ lắp trên trục 3 là:

k2 =12 :hoảng cách từ mặt nút ổ đến thành trong của hộp

k3 =15 :ảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

hn =20 :Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

+/Trục 2 : ( Lắp bánh răng cấp nhanh )

lm22 : Chiều dài mayơ lắp trên bánh vít lm22 = 70mm

lm23 : Chiều dài mayơ lắp trên bánh răng lm23 = 82mm

1 ,

0 

tdA

M

= 3 34080 0,1.63 = 17,55 mm

MtđB = 37720 2  0,75.39352 2 = 50835 Nmm

dB = 3

] [

1 ,

0 

tdB

M

= 3 50835 0,1.63 = 20,06 mm

MtđC = 49243 2  372172 2  0,75.39352 2 = 376959 Nmm

dC = 3

] [

1 ,

0 

tdC

M

= 3 0,1

37695 63

9

= 39,11mmDựa theo tiêu chẩn kết hợp với phần tính toán cùng với đảm bảo độ bền ,tính lắp ghép và tính công nghệ ta chọn đờng kính trục nh sau:

*/Tính chính xác đờng kính trục 2:

áp dụng công thức tinh mômen tại các tiết diện

75 ,

1 ,

0 

tdC

M

= 3 0,1

71044 50

5

= 52,18 mmDựa theo tiêu chẩn kết hợp với phần tính toán cùng với đảm bảo độ bền ,tính lắp ghép và tính công nghệ ta chọn đờng kính trục nh sau:

1 ,

0 

tdB

M

= 3 0,

2003 11 1.49

8

= 74,23 mmDựa theo tiêu chẩn kết hợp với phần tính toán cùng với đảm bảo độ bền ,tính lắp ghép và tính công nghệ ta chọn đờng kính trục nh sau:

dH = 80 mm dT = dM = 75 mm dN = 70 mm

1.5 Kiểm ngiệm hệ số an toàn:

Kết cấu trục cần thoả mãn điều kiện :

 s

s s

s s





2 2

+/Do trục đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

mi = 0, aj=mạxj= Mi/Wi

Mi : Mômen uốn tổng tại điểm i

+/Do trục quay một chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động: m = a=max/2=T/2.W0

+/Xác định hệ số kể đến ảnh hởng của trị số trung bình đến độ bền mỏi

Ky : hÖ sè t¨ng bÒn bÒ mÆt Ky=1,6 (T«i b»ng dßng ®iÖn tÇn sè cao)

K : hÖ sè tËp trung øng suÊt khi uèn

K : hÖ sè tËp trung øng suÊt khi xo¾n

C

d

3 3,14.40

32  2649

3 (mm )

16  5299

3 (mm )

1 2

KdC = (1,64 + 1,06 - 1)/1,6=1,0625Vậy có s = Kd. a 1  m

s s





2 2

K : hệ số tập trung ứng suất khi uốn

K : hệ số tập trung ứng suất khi xoắn

Bảng(10-13):dùng dao phay ngón,hệ số tập trung ứng suất tải rãnh ứng suất vật liệu: K =2,17 ; K =1,6

Bảng(10-10):tra đợc hệ số kích thớc

+ Tại F và C với dF = 60 mm và dC = 60 mm thì  = 0,785  =0,745 Thay số KdB = ( 2,17/0,785 + 1,06 - 1)/1,6=1,77

KdB = (1,6/0,745 + 1,06 - 1)/1,6=1,33

*/Xét các mặt cắt nguy hiểm :

+/Tại bánh vít C: DC = 60 mm Theo bảng (9.1a[1]) ta có

Chọn then bằng với số liệu nh sau :

Vậy then thỏa điều kiện

Nh vậy có mô men cảm uốn và mô men cảm xoắn đợc tính

c C

c

bt d t d

c

bt d t d

=> 2. 2 5,58.16,732 2

5,58 16, 73

s s s

F

bt d t d

=> 2. 2 3,82.16,73 2

s s s

s s





2 2

Vậy then thỏa điều kiện

Nh vậy có mô men cảm uốn và mô men cảm xoắn đợc tính

H H

H

bt d t d

F

bt d t d

=> 2. 2 6,73.10, 492 2

6,73 10, 49

s s s

Trôc 1 Trôc 2 Trôc3

Q0td =

 

m

i m

1 2 1 3 10

h

L

L Q

Q L

L Q Q

2 1 3

h

L

L Q

Q L

L Q

Q

(æ bi)

Q0td=2173,5.((19/39)10/3.1+(20/39)10/3.0,7)3/1=2173,5.0,584=1269N -/ Tuæi thä cña æ l¨n:

L = Lh.n1.60/106 = 12960

2 903,33 10 6

60 = 315,2 triÖu vßng

- Theo công thức ổ đũa côn : e = 1,5 tg = 1,5 tg13,50 = 0.36

Theo 11.7 lùc däc trôc do lùc híng t©m sinh ra trªn c¸c æ

2

1 1 3 / 10

h

L

L Q

Q L

L Q

Fa13/ Fr1 = 9140/6383 = 1,53 >1,5 => gối 1 và 2 dùng đổ đũa côn.

- Tại gối “1” với đờng kính ngõng trục : d =75 mm có số liệu của ổ 7515 cỡ

1 1 3 / 10

h

L

L Q

Q L

L Q

=>Khả năng tải động thoả mãn

+/Khả năng tải tĩnh:

Theo bảng 11.6 ta có

X= 0,5 Y=0,22cotg =0,81

Để đảm bảo khả năng tải tĩnh thì Qt<C0

C0 : khả năng tải tĩnh

Qt : tải trọng tĩnh

Theo 11.19 Q0 = X.Fr0 +Y.Fa0= 0,5 4684+ 0,81 3993= 5576,3 (N)

Q0 = Fr0 = 4684 N

Do vậy chọn Qt=5576,3 N =5,57KN < C0=108 N

=>Khả năng tải tĩnh thoả mãn

Phần 4: THIếT Kế Vỏ HộP GIảM Tốc, BÔI TRƠN và

các chi tiết phụ

1/Tính kết cấu của vỏ hộp:

Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lợng nhỏ, do vậy chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục 2,3

2/Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Vì bánh vít đặt dới nếu lấy chận ren để giới hạn mức dầu thì dầu ngập hết đợc ren phía dới của bánh vít, do đó dùng phơng pháp bôi trơn ngâm dầu trong khi bộ truyền làm việc ren bánh vít cuốn dầu lên bôi trơn vùng ăn khớpkhi đó hộp giảm tốc sẽ đợc bôi trơn đầy đủ

3/Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :

Chọn dầu bôi trơn với vận tốc trợt của bộ truyền trục vít có vận tốc trợt v=5,29m/s theo bảng 18.12[2] chọn loại dầu có độ nhớt Centistoc là 116, độ nhớt Engle là 16 Theo bảng 18.13[2] chọn loại dầu bôi trơn là dầu ô tô máykéo AK-20

Bảng 4: Các kích thớc của các chi tiết cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc:

Tªn gäi BiÓu thøc tÝnh to¸n

ChiÒu dµy: Th©n hép, 

N¾p hép, 1

 = 0,03 a+3 = 0,03 280+3= 11,4 > 6 mm Chän  = 11

1 = 0,9 11 = 9,9 mm G©n t¨ng cøng: ChiÒu dµy, e

ChiÒu cao, h

§é dèc

e =(0,8  1) = 8,8  11, chän e = 10 mm

h < 5. = 55 chän h=50 mmKho¶ng 2o

K3 = K2 - ( 35 ) mm =50 - 4= 46 mmKÝch thíc gèi trôc: