Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

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 = 3500 (N)

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 P – công suất trên CT

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

K = 0,99 - hiệu suất khớp nối

OL= 0,99- hiệu suất 1 cặp ổ lăn

Tv= 0,75- hiệu suất bộ truyền trục vít

Đ= 0,95- hiệu suất bộ truyền đai

C = 0,993.0,75.0,95.0,99�0,684

YC

P =

CT C

P

 =

7,07

0,684 = 10,34(kW)

1.1.2 xác định số vòng quay yêu cầu của động cơ

Số vòng quay yêu cầu động cơ (sơ bộ) : nSB n uCT SB

Số vòng quay trên trục công tác là nCT

60.1000

CT

v n

D đường kính tang

Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống là uSB

uSB= uSBN uSBHTheo bảng 2.4[1] tr 21

Chọn sơ bộ:

tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài (đai)u SBN=2,5

tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền trong hộp giảm tốc cấp 1 truyền động trục vít bánhvít

1.2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHO CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG

Tỷ số truyền chung hệ thống :

ĐC C

CT

n u n

CT

n u n



=

294095,3 =30,85Với u = C u u N H

n

u =95,331 =95,33(vg/ph)

1.3.2 tính công suất trên các trục

Công suất trên trục công tác P =7,07 (kW) CT

Công suất trên trục II: P = II

7,070,99.0,99

CT

OL K

P

Công suất trên trục I: P = I

7,210,99.0,75

I OLĐ

ĐC

P T

n



=

6 9,719,55.10

n



=

6 7,219,55.10

95,33 =722286(N.mm)

Mô men xoắn trên trục công tác:

6

9,55.10 CT CT

CT

P T

n



=

6 7,079,55.10

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾCÁC BỘ TRUYỀN

A Tính toán bộ truyền ngoài.

Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt:

Thông số yêu cầu:

Công suất trên trục chủ động: PI=Pđc=10,32 (kW)

Mô men xoắn trên trục chủ động: T1=Tđc=33522,4 (N.mm)

Số vòng quay trên trục chủ động: n1=nđc=2940(v/ph)

Tỉ số truyền bộ truyền đai: u=ud=2,57

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài :β=60o

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai vải cao su

2.2.Chọn đường kính hai đai

450 180

180 57 180 57 176,3 150

4118, 2

d d a

[ ]

t d F

4.8 [1]

40

m

d d

K và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu  0 và loại đai

Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền  �600và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục �  0  1, 6 (Mpa)

2,3 9,0

k k

C: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm  1

372,7.1, 2

73,55(mm) [ ] 1,52.4, 0

t t F

F K b

2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu :

0 0 1,6.4,0.75 480(N)

F    b Lực tác dụng lên trục:

0 1

Chiều dày đai  4,0 (mm)

17500

II

TV h

Chọn vật liệu trục vít là: Thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HRC>45

2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít [ ]

a Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng 1487.2 1

với v s 4,62( / )m s � []=150(MPa)

b Xác định ứng suất uốn cho phép []

60 i

i i

T

n t T

7

10 10.10 =0,6 MPaVậy: [ σF]= [σ Fo].KFL =141.0,6 =84,6 MPa

c.Ứng suất cho phép khi quá tải:

Bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc

max max

 

2 2 3

2

170

.

H H

150

B

, chọn q theo tiêu chuẩn q=12,5

T2 - Môment trên trục bánh vít(trục II):T2=722286 (Nmm)

2

240 0,5.( ) 0,5.(12,5 48) 0, 25 0, 7

Chọn vật liệu trục vít là: Thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HRC>45

2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít [ ]

 Ứng suất tiếp xúc cho phép [H]:

Với:

�[F] = 67,2.0,6 = 40,32 (MPa)

 Ứng suất cho phép khi quá tải

Với bánh vít là đồng thanh thiếc:

2

170

.

H H

Sai lệch tỉ số truyền:

12 12 100% 100% 0

150

B

, chọn q theo tiêu chuẩn q=12,5

T2 - Môment trên trục bánh vít(trục II):T2=722286 (Nmm)

Vận tốc trượt:

1 1

6,06 60000.cos 60000.cos18, 43

8 Kiểm nghiệm răng bánh vít:

a Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:

3

w 2

K - Hệ số tập trung tải trọng trên chiều rộng vành răng:

Tải trọng không đổi (các bộ truyền 1 cấp) →K H=1

HV

K  Hệ số tải trọng động:

Với vs =6,06(m/s) tra bảng

7.6 [1]

[F]- Ứng suất uốn cho phép của bánh răng vít: [F]=40,32 (MPa)

KF = K F.K Fv, - Hệ số tải trọng khi tính về uốn: KF = K F.K Fv,

 [td]: nhiệt độ cao nhất của dầu Do trục vít đặt dưới bánh vít nên [td] = 90o

 to: nhiệt độ môi trường xung quanh; to=200C

 A: diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc, m2:

  : hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy, lấy  =0,25

 : hiệu suất bộ truyền được tính theo công thức 7.22[1]:

0,95 ( w)( w )

tg tg



Theo bảng 1527.4 1

0,95 ( ) 0,95 (18,43)

0,89( ) (18, 43 1,15)

7, 21

8,1( ) 0,89

�Thoả mãn điều kiện về nhiệt,

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc:

Trong đó:

P - Công suất trên trục vít:

2 7, 21

8,1( ) 0,89

Đường kính vòng chia:

1

12,5.8 100( ) 8.48 384( )

75

0,5 116 0,5.8

o a

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục.

Ta sử dụng khớp nối theo điều kiện:

cf

t kn cf

dt - Đường kính trục cần nối:

3

0, 2.[ ]

II sb

T d

với điều kiện:

Ta được kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi,mm:

69

b B

60°

Ft1

Fa2 Fr2

t t o

1.3 Xác định sơ bộ đường kính trục:

Theo công thức

10.9 [1]

188 ta có:

3

0, 2.[ ]

I I

T d

T d



�

Trong đó: [ ]: ứng suất xoắn cho phép Chọn trục I [ ] 15(  MPa)

Trục II [ ] 30(  MPa)

TI:Momen xoắn trên trục vít TI=81060 (Nmm)

TII:Momen xoắn trên trục bánh vít TII =T2= 722286 (Nmm)Vậy:

I II

d mm

d mm





1.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và trục:

- Chiều rộng ổ lăn bo theo bảng

10.2 [1]

189 ta có:

19( ) 30

oI I

[1]

189 ta có:

- Khoảng cách từ mặt nút của bánh vít đến thành trong của hộp k1=10

- Khoảng cách từ mặt nút ổ đến thành trong của hộp: k2 = 10

3761,9( ) 1338,1( )

1378, 4( )

a t r

1338,1( ) 3761,9( )

1378, 4( )

a t r

2 Tính chọn đường kính các đoạn trục

2.1 Trục II

2.1.1 Tính phản lực

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ:

z

y o

2(0) 1805,7.225,5 142 3761,9.71 0

0 0

td

M M

3 1

3 2

0

625518

50, 01( ) 0,1.[ ] 0,1.50

643433,1

50, 49( ) 0,1.[ ] 0,1.50

Đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn: d0  d1 55(mm)Đường kính tại vị trí lắp khớp nối : d3  52(mm)

2.1.6 Chọn và kiểm nghiệm then

Kích thước tiết diện

Bán kính góc lượn của rãnh

Vậy điều kiện bền cắt thỏa mãn

2.1.7 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

Kết cấu thiết kế cần đảm bảo độ bền mỏi Hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm phải thỏa mãn điều kiện:

s K

    aj , , aj mj, mj : là biên độ và trị số trung bình của ứng suất

pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j:

max min

max min

2 2

oj

j mj

T W



[10.23/196-1]

W , W :j oj là Momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j

của trục, được xác định theo bảng 10.6

   ,  :là hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

Với thép C45 có b 600MPa

Theo bảng [10.7/197-1] có:

0,05 0

y

K K K

y

K K K

+)K y:hệ số tăng bền bề mặt, do không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt nên K y 1

+) , : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng cua kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, theo bảng 10.10[1]:

+)K K,  :Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn

 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục tại vị trí lắp ổ lăn 1

o Chọn lắp ghép: Các ổ lăn trên trục lắp ghép theo kiểu k6

+)

1

1

150775,9572228655

d

Nmm d

2,52 1,06 1 /1 2,582,03 1, 06 1 /1 2,09

d d

K K

Ta có:

1,551,54

12,06 1,06 1 2,12

11

2 1,06 1 2,061

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

2.1.8 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn:

Tính toán kiểm nghiệm khả năng chịu tải của ổ lăn:

F at F a  N

Chọn ổ lăn:

vì đây là bộ truyền trục vít bánh vít để tránh dãn nở vì nhiệt và đảm bảo cố định nên ta dùng ổ đũa côn

Theo đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn là:d=55mm

Ta chọn ổ đũa côn 1 dãy cỡ nhẹ 7211 (tra bảng P2.11 tr261T1)có:

Ổ đũa côn:

Kí hiệu d D D1 d1 B C1 T α (o) C,kN Co,kN

7211 55 100 83,6 76,4 21 18 22,7 15,3 57,9 46,1

5 31.Khả năng chịu tải động:

Theo công thức: C d Q L.m

Trong đó:

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=10/3 với ổ đũa côn

Ta có

60 60.95,33.17500 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 =1,3 (va đập vừa)

X hệ số tải trọng hướng tâm

Qt=4,7788 kN < C0=46,1 kN thỏa mãn điều kiện bền

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

2.2 Trục I

2.2.1 Tính chọn kết cấu và ổ lăn cho trục I.

 Đường kính sơ bộ của trục: d I 30(mm)

Do các yếu tố lắp ráp và công nghệ, ta chọn sơ bộ trục có kết cấu như sau:

 Đường kính đoạn trục tại vị trí ổ lăn: d ol 45(mm)

 Đường kính đoạn trục tại vị trí lắp bánh đai : d bd 40(mm)

 Đường kính đoạn trục tại trục vít : d tv 50(mm)

 Chiều cao then:h=8(mm)

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

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

 Chiều dài then:l=(0,8÷0,9).lm12= 36÷40,5 (mm)

mm

Tmm

rmm

2.2.4 Sơ kết cấu của trục.

4.1 Tính, lựa chọn kết cấu cho các bộ phận và các chi tiết.

 Bề mặt lắp ghép nắp với thân là bề mặt đi qua trục bánh vít để lắp bánh vít

và các chi tiết khác lên trục dễ dàng

b Xác định kích thước cơ bản của vỏ hộp.

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít.

 Tại gối trục ổ bi đỡ 1 dãy (D 100mm )

4, 4 (1,6 2, 2).

144 122

3 4

4, 4 (1,6 2, 2).

164 142

D mm

D mm



+ với D = 100mm

4, 4 (1,6 2).

144 122

 Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh vít với thành trong hộp

Sử dụng chốt côn: Tra bảng 18.4b/91[1]

8 1 48

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

a) Phương pháp bôi trơn.

- Ngâm trục vít trong dầu, ngâm dầu ngập zen trục vít nhưng không vượt quá đường ngang tâm con lăm dưới cùng

- Ổ lăn trục vít được bôi trơn do dầu bắn lên

- Ổ lăn trên trục bánh vít được bôi trơn bằng mỡ, thay mở định kỳ.b) Chọn loại dầu bôi trơn

- Tra bảng 18.2,18.3/[1]: Chọn loại dầu bôi trơn ô tô máy kéo AK15

 Để điều chỉnh ăn khớp có thể dịch chuyển trục cùng với bánh vít đã cố định trên nó nhờ bộ đệm điều chỉnh lắp giữa nắp ổ và vỏ hộp, bộ đệm giữa cốc lót và thân hộp.

4.3 Đinh kiểu lắp, lập bảng dung sai.

4.3.1 Chọn kiểu lắp ghép.

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

 Lắp ổ lăn (vòng trong) trên trục theo hệ thống lỗ, vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

 Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc nên chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Mặt khác còn giảm bớt được chi phí gia công

 Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Vậy khi lắp khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn kiểu H7

- Lắp ghép thân bánh vít lên trục chọn H7/k6

- Lắp ghép khớp nối lên trục H7/k6

- Lắp ghép vòng chắn mỡ với trục H7/k6

4.4 Bảng thống kê các kiểu lắp, trị số của sai lệch giới hạn và

dung sai của các kiểu lắp.

STT Kích thước Kiểu lắp Dung sai Vị trí lắp ghép

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí(tập 1+2)

Trịnh Chất -Lê Văn Uyển

2 Dung sai lắp ghép.

Ninh Đức Tốn

3 Giáo trình chi tiết máy.

MỤC LỤC Trang

PHẦN I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1

I Chọn Động Cơ 1

1.1 Công suất yêu cầu của động cơ 1

1.2 Xác định số vòng quay làm việc 2

1.3 Chọn tỉ số truyền sơ bộ 2

1.4.Số vòng quay sơ bộ của động cơ 2

1.5 Chọn động cơ: 2

II Phân phối tỉ số truyền 3

2.1 Xác định tỉ số truyền u t của hệ thống 3

2.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền 3

III Tính các thông số trên trục 3

3.1 Tính công suất trên các trục 3

3.2 Tính số vòng quay 4

3.3.Tính momen trên trục 4

3.4 Bảng thông số 5

PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾCÁC BỘ TRUYỀN 5 A.Thiết kế bộ truyền đai thang 5

1 Chọn loại đai 5

3 Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục 6

4 Xác định góc ôm của bánh đai góc nhỏ 6

5 Tính chính xác khoảng cách trục a 7

6 Tính số đai Z 7

7 Các thông số cơ bản của bánh đai 8

8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 8

9 Thông số của bộ truyền đai B Tính toán bộ truyền trong hộp 9 1 Chọn vật liệu làm răng bánh vít và trục vít 10

2 Xác định ứng suất cho phép của bánh vít 11

3 Xác định bộ khoảng cách trục 11 4 Xác định mô đun 11 5 Tính chính xác khoảng cách trục a w 11 6 Xác định hệ số dịch chỉnh 11 7 Xác định các hệ số và một số thông số động học 12 8 Kiểm nghiệm răng bánh vít 13

9 Tính nhiệt truyền động trục vít 13 10 Một vài thông số của bộ truyền 14 11 Lực tác dụng 14

2.2.6 Chọn và kiểm nghiệm then 30

4.2 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp 44

4.4 Bảng thống kê các kiểu lắp, trị số của sai lệch giới hạn và 44 dung sai của các kiểu lắp.