Hướng dẫn làm đồ án thiết kế máy

●Đường kính ngoài của bánh đai: g/Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: -Lực căng ban đầu đối với mỗi đai: Số liệu ban đầu: -Chế độ làm việc : tính chất tải trọng động va đập..

TÍNH TOÁN THẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI DÙNG

HỘP GIẢM TỐC KHAI TRIỂN 3 CẤP

Phụ lục

PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2

I/ CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2

II/ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN: 4

PHẦN II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 10

PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 27

I/THIẾT KẾ TRỤC 27

II/ THIẾT KẾ THEN 43

PHẦN IV: THIẾT KẾ Ổ TRỤC VÀ KHỚP NỐI 46

I.THIẾT KẾ Ổ TRỤC 46

II.THIẾT KẾ KHỚP NỐI 51

PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN

PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I/ CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

●Công suất làm việc trên băng tải:

●ɳ: là hiệu suất truyền động:

=

Tra bảng 2.3 - trang 19 ta có:

Trong đó: hiệu suất của bộ truyền đai

hiệu suất một cặp bánh răng

: hiệu suất một cặp ổ lăn

hiệu suất của khớp nối

=0,94.0,973.0,9955.1=0,84



Trong đó: Plv : là công suất làm việc của bộ phận công tác

Pyc : là công suất yêu cầu của bộ truyền

●Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện:

Từ đó tra phụ lục (bảng 3P) ta chọn được động cơ điện không đồng bộ ba pha

có rôto đoản mạch loại AO2 (AOπ2) ở máy lớn, điện áp 220/380v mang số hiệu

AOπ2-51-4 có các thông số kỹ thuật sau đây:

7,5 kW

Hiệu suất 88,0%

1,8 2,2 1,5

●Kiểm tra thời gian khởi động: t kđ

Theo điều kiện:

Trong đó: Mm là momen mở máy của động cơ

Mđm : là momen định mức của động cơ

� = : là hệ số momen mở máy theo tiêu chuẩn

Ta có: �= 1,8

Ta có:

➔

+ Mà:

⇒ �� đ < [�� đ] = 3 ÷ 5 )(� ⇒ thoả mãn điều kiện thời gian khởi động

●Kiểm tra momen mở máy: M m

Theo điều kiện: ��> ��

Với Mc : là momen cản ban đầu.

��= �đ + �� ( Mđ, Mt lần lượt là momen động và momen tĩnh )

II/ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:

1/ Tỷ số truyền:

Tỷ số truyền động chung: =

Trong đó: -nđc là số vòng quay của động cơ dẫn động

-nt : số vòng quay của tang (trục tải) -

Trong đó: + Uđ: tỉ số truyền của bộ truyền đọng đai

+ Uh : tỉ số truyền của hộp giảm tốc

+ : là tỉ số truyền của hộp giảm tốc

-Trong hộp giảm tốc, bánh răng trụ ba cấp khai triển:

1460Công

suất

5,3

6

5,1

Momenxoắn(Nm

37284,25

87659,7

272180,

3

647215,

8

1186366

Tài liệu tham khảo:

 Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí

(PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển)

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG

(ĐAI – BÁNH RĂNG ).

1/Thiết kế truyền động đai:

a/Chọn loại đai:

-Chọn đai hình thang được tiêu chuẩn hóa.

-Vật liệu chế tạo đai là vải cao su.

●Chọn tiết diện đai dựa vào công suất yêu cầu và số vòng quay của động cơ:

Đường kínhbánh đai nhỏdđc (mm)

Đai thang.

Xác định các thông số của bộ truyền:

Đường kính bánh đai nhỏ : chọn theo bảng 5.14

●So sánh chênh lệch giữa và

Thỏa mãn yêu cầu.

●Với uđ=2,5 (tra bảng 5-16) Asb=d1=500 (mm) -Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện: 0,55(dđc+d1)+h2(dđc+d1)

0,55(200+500)+10,5 A 2(200+500)

h

ao

395,5 A 1410,5 (thỏa mãn điều kiện).

Trong đó: h=10,5 mm: chiều cao của tiết diện đai.

c/Xách định chiều dài đai L và khoảng cách trục A:

-Xác định chiều dài Lsb:

sb + π

2144,56 mm.

Theo bảng 5.12 quy tròn L = 2240 mm.

-Kiểm tra số vòng chạy của đai:

(thỏa mãn điều kiện).

-Xác định khoảng cách trục A:

A=(2L(d1dđc)+)/8

=(2.2240π(500200)+ )/8

=871,47 (mm).

d/Kiểm nghiệm góc ôm bánh đai:

Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ (động cơ):

Thỏa mãn điều kiện.

e/Xác định số đai cần thiết:

-Chiều rộng bánh đai:

Trong đó: tra bảng 10-3:

+ta có : t=20, S=12,5.

●Đường kính ngoài của bánh đai:

g/Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

-Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:

Số liệu ban đầu:

-Chế độ làm việc : tính chất tải trọng động va đập Thời gian làm việc

18 năm, 100 ngày, 3 ca, 4 giờ.

T (giờ).

1/Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện bánh răng:

-Đối với các bánh răng thì loại vật liệu được dùng để chế tạo chủ yếu là thép nhiệt luyện ngoài ra người ta có dùng gang hoặc chất dẻo đối với

Trục Thông số

Độngcơ

1460Công

suất

5,3

6

5,1

Momenxoắn(Nmm)

37284,25

87659,7

272180,

3

647215,

8

1186366

Tuổithọ(giờ)

21600

21600

21600

21600

21600

các bánh răng chịu tải trọng lớn mà yêu cầu có kích thước nhỏ gọn thì người ta thì người ta bắt buộc dùng thép cacbon hoặc thép hợp kim nhiệt luyện Vì thế chọn vật liệu làm bánh răng như sau.

Bánh dẫn (bánh nhỏ) Bánh bị dẫn (bánh lớn)

-Để định ứng suất cho phép, lấy hệ số an toàn n= 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng =1,8 (vì là phôi rèn , thép thường hóa).

-Giới hạn mỏi của thép C45 là:

= 0,43 580 = 249,4 (N/m)

-Giới hạn mỏi của thép C35 là:

= 0,43 480 =206,4 (N/m)

C/Ứng xuất uốn cho phép:

Vì bánh răng quay 1 chiều nên:

Hệ số tải trọng K được tính theo công thức:

K=

8) Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:

-Mô đun: m = (0,01 ÷ 0,02).A

1 Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt bánh răng:

Đối với các bánh răng thì loại vật liệu được dùng để chế tạo chủ yếu là thép nhiệt luyện ngoài ra người ta có dùng gang hoặc chất dẻo

suất

5,3

87659,7

272180,

3

647215,

8

1186366

Tuổi

thọ

(giờ)

21600

21600

21600

21600

21600

Đối với các bánh răng chịu tải trọng lớn mà yêu cầu có kích thước nhỏ gọn thì người ta thì người ta bắt buộc dùng thép cacbon hoặc thép hợp kim nhiệt luyện Vì thế chọn vật liệu làm bánh răng như sau:

Báng dẫn 1 (bánh nhỏ) Bánh bị dẫn 2 (bánh lớn)

-Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

C/Ứng xuất uốn cho phép:

Vì bánh răng quay 1 chiều nên:

-Vì tải trọng không thay đổi và độ rắn của các bánh răng HB < 350 nên

=1.

Hệ số tải trọng động =1,3 (tra bảng 3-13).

Hệ số tải trọng K được tính theo công thức:

K=

8) Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:

-Mô đun: m = (0,01 ÷ 0,02).A

trục (mm)

195

Chiều cao răng

Thiết kế cặp bánh răng thứ 3:

Số liệu ban đầu:

1/Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện bánh răng:

Đối với các bánh răng thì loại vật liệu được dùng để chế tạo chủ yếu là thép nhiệt luyện ngoài ra người ta có dùng gang hoặc chất dẻo đối với các bánh răng chịu tải trọng lớn mà yêu cầu có kích thước nhỏ gọn thì người ta thì người ta bắt buộc dùng thép cacbon hoặc thép hợp kim nhiệt luyện Vì thế chọn vật liệu làm bánh răng như sau.

Bánh dẫn (bánh nhỏ)

Bánh bị dẫn (bánh lớn)

suất

(kW)

7,5

5,3

6

5,17

87659,7

272180,

3

647215,

8

1186366

Tuổi

thọ

(giờ)

21600

21600

21600

21600

21600

Nhiệt luyện Thường

= 0,43 580 = 249,4 (N/m )

-Giới hạn mỏi của thép C35 là:

= 0,43 480 =206,4 (N/m )

C/Ứng xuất uốn cho phép:

Vì bánh răng quay 1 chiều nên:

-Mô đun: m = (0,01 ÷ 0,02).A

vòng chia (mm) Đường kính vòng đỉnh răng (mm)

Đường kính vòng chân răng (mm)

Góc ăn khớp α

(độ) Chiều rộng bánh

-Đối với trục III: P 3 =4,99 kW.

Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng các trục trong 4 trị số d1, d2 ,d3, d4

Ta có thể lấy trị số d2 = 40 mm để chọn loại ổ bi Chọn ổ bi đỡ trung bình.(TOCT 8338-57) Theo bảng 14P, ta chọn B = 23 mm

4/Tính gần đúng trục:

Khoảng cách của bánh răng đến thành trong

hộp

∆ = 10 mm

Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của

hộp

l2 = 10 mm

+D: Khoảng cách mặt bên đai với thành hộp

+B: Chiều rộng của ổ lăn

+∆: Khoảng cách của bánh răng đến thành trong hộp

-Sơ đồ phân tích lực:

-Lực tác dụng từ bộ truyền đai:

Frđ = 2.F0.z.sin(⍺1/2)=2.170,4.3.sin(160,38/2)=1007,5 (N)

(F0=780.P1.Kđ/(v.C⍺.z)+Fv=780.5,36.1,3/(15,29.0,92.3)+41,6=170,4)-Lực tác dụng của khớp nối Frkn = (0,2  0,3)Ft; Ft = 2T/Dt , trong đó Dt là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt

+: là góc nghiêng của răng

Với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, lực dọc trục Fa = 0

b/ Phản lực gối đỡ:

c/ Tính momen uốn tại 2 tiết diện ( I-I, II-II)

-Tại tiết diện I-I:

M u(I-I) = = = 75446 Nmm

-Tại tiết diện II-II:

M u(II-II) = = = 150185,84 Nmm

d/ Tính đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm

●Đường kính trục dI ở tiết diện I-I:

-Momen tương đương: Mtđ =

-Vì trục có làm rãnh then nên lấy tăng d1 = 28 mm

●Đường kính trục d2 ở tiết diện II-II:

- Momen tương đương : Mtđ =

-Theo đề bài trục quay một chiều, nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kỳ đối xứng

Ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động:

Trong đó:

W = 2320 mm3 – momen cản uốn

Wo = 4970 mm3 – momen cản xoắn ( tra bảng 7-3b với d = 30 mm)

-Hệ số tăng bền β =1 ( không sử dụng các biện pháp tăng bền)

-Hệ số xét đén ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi

-Đối với thép cacbon trung bình , ta chọn:

Thay vào phương trình để tìm n:

n = =19,03 [n]

Hệ số an toàn thường lấy bằng 1,5 – 2,5

Vậy điều kiện bền trục được thoả mãn

b/ Phản lực gối đỡ:

c/ Tính momen uốn tại 2 tiết diện ( I-I, II-II)

-Tại tiết diện I-I:

M u(I-I) = = = 258604,7 Nmm-Tại tiết diện II-II:

M u(II-II) = = = 329906,25 Nmm

d/ Tính đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm

●Đường kính trục dI ở tiết diện I-I:

-Momen tương đương: Mtđ =

-Vì trục có làm rãnh then nên lấy tăng d1 = 40 mm

●Đường kính trục d2 ở tiết diện II-II:

-Momen tương đương : Mtđ =

-Theo đề bài trục quay một chiều, nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

Ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động:

Trong đó:

W = 5510 mm3 – momen cản uốn

Wo = 11790 mm3 – momen cản xoắn ( tra bảng 7-3b với d = 40 mm)

-Hệ số tăng bền β =1 ( không sử dụng các biện pháp tăng bền)

-Hệ số xét đén ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi .-Đối với thép cacbon trung bình , ta chọn: .

- Tính hệ số :

-Theo bảng 7-4 ta có: = 0,83 và = 0,71.

Hệ số an toàn thường lấy bằng 1,5 – 2,5

Vậy điều kiện bền trục được thoả mãn

b/ Phản lực gối đỡ:

c/ Tính momen uốn tại 2 tiết diện ( I-I, II-II)

-Tại tiết diện I-I:

M u(I-I) = = = 577442,54 Nmm

-Tại tiết diện II-II:

M u(II-II) = = = 448002,17 Nmm

d/ Tính đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm

●Đường kính trục d1 ở tiết diện I-I:

-Momen tương đương: Mtđ =

-Vì trục có làm rãnh then nên lấy tăng d1 = 50 mm

●Đường kính trục d2 ở tiết diện II-II:

-Momen tương đương : Mtđ =

-Theo đề bài trục quay một chiều, nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

Ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động:

Trong đó:

W = 10650 mm3 – momen cản uốn

Wo = 22900 mm3 – momen cản xoắn (tra bảng 7-3b với d = 50 mm)

-Hệ số tăng bền β =1 ( không sử dụng các biện pháp tăng bền)

-Hệ số xét đén ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi .-Đối với thép cacbon trung bình , ta chọn: .

- Tính hệ số :

-Theo bảng 7-4 ta có: = 0,82và = 0,70

Hệ số an toàn thường lấy bằng 1,5 – 2,5

Vậy điều kiện bền trục được thoả mãn

8/ Trục 4:

a/ Các thông số ban đấu:

L1 = 59,5 mm L2 = 85,5 mm L3 + L4 = 107 + 74,5 = 181,5 mmFt5 = N= Ft6

-Momen tương đương: Mtđ =

-Theo đề bài trục quay một chiều, nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

-Ứng suất tiếp biến đổi theo chu kỳ mạch động:

Trong đó:

W = 18760 mm3 – momen cản uốn

Wo = 40000 mm3 – momen cản xoắn ( tra bảng 7-3b với d = 60 mm)

-Hệ số tăng bền β =1 ( không sử dụng các biện pháp tăng bền).

-Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi :-Đối với thép cacbon trung bình , ta chọn: .

Hệ số an toàn thường lấy bằng 1,5 – 2,5

Vậy điều kiện bền trục được thoả mãn

II/ THIẾT KẾ THEN

Để truyền momen xoắn và truyền động từ trục đến bánh răng và ngược lại thì ta dùng then Ta chọn theo TCVN 150 – 64 cho cả 4 trục Vật liệu then là thep 45 và là loại then bằng

1/ Trục I:

Ở tiết diện II-II có: đường kính trục d = 30 mm

-Theo bảng 7–23 ta có:

b=8 mm; h=7 mm; t=4 mm; t1=3,1 mm; k=3,5; Mx= 87659,7 Nmm-Đường kính vòng chân răng: d1 = 71 mm >> d do đó không cần làm liền trụcChiều dài mayơ: ��= 1,5� = 1,5.30 = 45 ��

- Chiều dài then: � = 0,8.��= 0,8.45 = 36 ��

- Kiểm nghiệm sức bền dập của then:

-Chiều dài then: � = 0,8��= 0,8.60 = 48 ��

Chọn l = 56 mm theo tiêu chuẩn (bảng 7-23)

-Kiểm nghiệm sức bền dập của then:

-Chiều dài then: � = 0,8��= 0,8.75 = 60 ��

-Chiều dài then: � = 0,8��= 0,8.72 = 57,6 ��

-Chọn l = 63 mm theo tiêu chẩn ( bảng 7-23)

-Kiểm nghiệm sức bền dập của then:

-Chiều dài then: � = 0,8��= 0,8.90 = 72 ��

Khi đó ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn là ổ B

-Tải trọng động quy ước: Q = (X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ

Với: *V=1 là hệ số kể đến vòng trong quay

Kt=1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải động

c.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Ta chọn ổ đỡ cỡ trung với số hiệu 308 có đường kính ngoài D = 90 ( mm )khả năng tải trọng động C = 31,9 kN , khả năng tải tĩnh Co = 21,7 kN.

b.Kiểm nghiệm khả năng tải động

-Tải trọng tác dụng lên ổ A: FrA = = 4428,27 (N)

-Tải trọng tác dụng lên ổ B: FrB= = 3024,6 (N)

Khi đó ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn là ổ A

-Tải trọng động quy ước: Q = (X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ

Với: *V=1 là hệ số kể đến vòng trong quay

Kt=1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải động

c.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Ta chọn ổ đỡ cỡ trung với số hiệu 308 có đường kính ngoài D = 90 ( mm )

khả năng tải trọng động C = 31,9 kN , khả năng tải tĩnh Co = 21,7 kN

b.Kiểm nghiệm khả năng tải động

-Tải trọng tác dụng lên ổ A: FrA = = 6013,46 (N)

-Tải trọng tác dụng lên ổ B: FrB= = 6605,29 (N)

Khi đó ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn là ổ B

-Tải trọng động quy ước: Q = (X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ

Với: *V=1 là hệ số kể đến vòng trong quay

Kt=1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

Kđ=1 là hệ số tải động va đập nhẹ

*Fa/(V.Fr1) < e Suy ra:

X=1 là hệ số tải trọng hướng tâm

loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải động

c.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

-Khả năng tải trọng tĩnh: Q0 = X0.Fr +Y0.Fa1

Với Xo = 0,6 ; Y0= 0,5 (Bảng 11.6/221-Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí_1)

khả năng tải trọng động C = 22 kN , khả năng tải tĩnh Co = 15,1 kN.

b.Kiểm nghiệm khả năng tải động

-Tải trọng tác dụng lên ổ A: FrA = = 2625,67 (N)

-Tải trọng tác dụng lên ổ B: FrB= = 5573,78 (N)

Khi đó ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn là ổ B

-Tải trọng động quy ước: Q = (X.V.Fr+Y.Fa).kt.kđ

Với: *V=1 là hệ số kể đến vòng trong quay

Kt=1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

-Tuổi thọ của ổ lăn :

L = = 50,2848 (triệu vòng)

-Khả năng tải động: Cd = Q

Với ổ bi: m = 3:

Cd = 5573,78 = 20572,89 (N) 20,57 (kN) < C = 22 kN

loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải động

c.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

-Khả năng tải trọng tĩnh: Q0 = X0.Fr +Y0.Fa1

Với Xo = 0,6 ; Y0= 0,5 (Bảng 11.6/221-Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí_1)