Đồ án cơ sở thiết kế máy Hutech (Phương án IIA)

Lực kéo băng tải P (N): 6100 NVận tốc băng tải V (ms): 0,78 msĐường kớnh tang D (mm): 250 mmThời hạn phục vụ 5 năm Sai số cho phộp về tỉ số truyền i = (2 ữ3)%Băng tải làm việc một chiều, Số ca làm việc là 2 ca, tải trọng thai đổi không đáng kể, mỗi năm làm việc 300 ngày.III. Nhiệm vụ:1.Lập sơ đồ động để thiết kế, tớnh toỏn2.Một bản thuyết minh để tớnh toỏn 3.Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ giấy A0 4.Nộp File điện tử (thuyết minh word và bản vẽ AutoCAD 2007) qua Email cho GVHD trước ngày bảo vệ (Điều kiện bắt buộc để có điểm quỏ trỡnh)Thay vào ta tính được:= 1.0,96.0,992.0,95= 0,88 4. Xác định công suất yêu cầu của động cơ:Công suất yêu cầu của động cơ được tính theo công thức : Trong đó: + Pyc : Công suất cần thiết trên trục động cơ(kW)+ Pct : Cụng suất trờn trục mỏy cụng tỏc(kW)+  : Hiệu suất của toàn bộ hệ thống truyền động+  : Hệ số tải trọng tương đương

tự sơ đồ truyền động như sau:

1. Động cơ điện

2. Bộ truyền đai

3. Hộp giảm tốc bánh răng côn

4. Khớp nối TRƯỜNG ĐẠI HỌC CễNG

NGHỆ TP

5. Tang và băng tải

II – Cỏc số liệu ban đầu:

- Lực kéo băng tải P (N): 6100 N

- Vận tốc băng tải V (m/s): 0,78 m/s

- Đường kớnh tang D (mm): 250 mm

- Thời hạn phục vụ 5 năm

- Sai số cho phộp về tỉ số truyền i = (2 ữ3)%

- Băng tải làm việc một chiều, Số ca làm việc là 2 ca, tải trọng thai đổi không đáng kể, mỗi năm làm việc 300 ngày

III Nhiệm vụ:

1. Lập sơ đồ động để thiết kế, tớnh toỏn

2. Một bản thuyết minh để tớnh toỏn

3. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ giấy A0

4. Nộp File điện tử (thuyết minh word và bản vẽ AutoCAD 2007) qua Email cho GVHD trước

ngày bảo vệ (Điều kiện bắt buộc để có điểm quỏ trỡnh)

Sinh viờn thực hiện: NGUYỄN HỒNG DŨNG

Giáo viên hướng dẫn: DƯƠNG ĐĂNG DANH

Ngày giao đề: 6/3/2017 - XÁC ĐỊNH CễNG SUẤT ĐỘNG CƠ

VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN



Theo đề bài : + F : Lực kéo băng tải : F = 6100N

+ v : Vận tốc băng tải : v = 0,78 m/s + D : Đường kính băng tải : D = 250 mm

Suy ra :

P ct = = 4.758 kW

2 Xác định hệ số tải trọng 

 =1

3 Xác định hiệu suất của hệ dẫn động  :

Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống được tớnh theo cụng thức:





   

� Trong đó : k : Hiệu suất nối trục đàn hồi

brc : Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

ol : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

d : Hiệu suất của bộ truyền xớch

+ Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn : ol = 0,99

+ Hiệu suất của bộ đai : d = 0,95

Thay vào ta tính được:

= 1.0,96.0,992.0,95= 0,88

4 Xác định công suất yêu cầu của động cơ:

Công suất yêu cầu của động cơ được tính theo công thức :

Trong đó: + P yc : Công suất cần thiết trên trục động cơ(kW)

+ P ct : Cụng suất trờn trục mỏy cụng tỏc(kW) +  : Hiệu suất của toàn bộ hệ thống truyền động +  : Hệ số tải trọng tương đương

Như vậy ta tính được :

5 Xác định n lv :

Vận tốc trục máy công tác được tính theo công thức :

N ct = = 59,59 v/phỳt trong đó : v : vận tốc dài băng tải : v = 0,78 m/s

D : Đường kính tang cuốn : D= 250mm

6 Xác định u sb :

Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống được tính theo:

u sb = u d u h trong đó : u h: Tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc

u n: Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài(bộ truyền xích) Theo bảng

2.4 21 1

trg TL



, chọn tỷ số truyền :

+ Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng côn : u h = 3

+ Bộ truyền ngoài là bộ truyền xớch : u d = 4 Suy ra:

u sb = 3.4 = 12

7 Xác định sơ bộ tốc độ quay của động cơ điện :

Số vũng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện được tính theo công thức :

u dc = n ct u sb trong đó: n ct : số vũng quay trục mỏy cụng tỏc (v/ph)

u sb : Tỷ số truyền sơ bộ của cả hệ thống truyền động

Suy ra tốc độ sơ bộ của động cơ :

+ P dc = 5,5 kW + n dc = 716 v/ph + d = 38 mm

P dc = kn ol

PI

  =

4,61 0,99.1 = 4,66 kW

2)Định đường kính bánh đai nhỏ theo cụng thức :

_hệ số xột ảnh hưởng đến vận tốc

=0,8 đo bộ truyền nằm ngang 80oữ90o

=1 làm việc với chế độ không đổi

Ứng suất cú ớch cho phộp [] đối với bộ truyền đai dẹt:[] =

=2,25.0,8.0,931.1,005.1

=1,684 Mpa

Xác định chiều rộng đai theo công thức: b

= 57,04 mm

Theo tiờu chuẩn bảng 4.1 ta chọn b=60m

10)Theo bảng 4.5 chọn chiều rộng bánh đai B=71mm 11)Lực căng ban đầu theo đk:

14) Tuổi thọ đai xác định theo cụng thức :

III tính toán thiết kế các bộ truyền

A bộ truyền bánh răng côn

1 Chọn vật liệu :

Chọn:

- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB1 = 250HB, b1 = 850 MPa, ch1 = 580 MPa

- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB2 =235HB , b2 = 750 MPa, ch2 = 450 MPa

2 Xác định ứng suất cho phép :

Theo bảng

6.2 trg94 TL1



, với thép 45 tôi cải thiện:

Hlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1

Chọn độ rắn bánh chủ động( bánh nhỏ) HB1 = 250, bánh bị động( bánh lớn) HB2 =

235, ta có :

Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa ; Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.250 = 450 MPa

Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 MPa ; Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.235 = 423MPa

 Ứng suất tiếp xúc cho phép :

Suy ra : NHE1 > NHO1 lấy N HE1 N HO1 � KHL1 = 1



, định sơ bộ :

[H1] =

HL1 Hlim1 H1

.K S

�

= 518,18 MPa

[H2] =

HL2 Hlim2 H2

.K S

�

= 490,9 Mpa

Do đây là bộ truyền bánh răng côn thẳng nên

 ứng suất uốn cho phép :

Theo công thức

6.2a trg93 TL1



: Bộ truyền quay 1 chiều : [F] = Flim.KFC.KFL/SF

Với KFC : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều  KFC = 1



và

6.11 trg95 TL1



,:

[H]max = 2,8CH2 = 2,8.450 = 1260 MPa[F1]max = 0,8CH1 = 0,8.580 = 464 MPa[F2]max = 0,8CH2 = 0,8.450 = 360 MPa

3 - Xác định khoảng cách trục sơ bộ :

 Chiều dài côn ngoài : Theo công thức

6.52a trg112 TL1

Kđ : Hệ số phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng làm bằng thép

 Kđ = 100 MPa1/3

 KR = 0,5.100 = 50 MPa1/3

+ Kbe : Hệ số chiều rộng vành răng  Chọn Kbe = 0,285+ KH  : Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành răng

Với bánh răng côn , có

be be

K u 2-K = 0,66  Theo bảng

6.21 trg113 TL1



 KH  = 1,15

+ T1 = Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ độngSuy ra :

2.R

u +1 = 114,38mm

 Tra bảng

6.22 trg114 TL1



: Z1P = 18  Với HB < 350 :

Z1 = 1,6Z1P = 1,6.18 = 28,8

 Đường kính trung bình và môđun trung bình :

dm1 = (1-0,5Kbe)de1 = (1-0,5.0,285).114,38 = 98,08 mm

mtm = dm1/Z1 = 98,08/28,8 = 3,4056 mm

 Môđun vòng ngoài : Tính theo công thức

6.56 trg115 TL1



:

mte =

tm be

m (1- 0,5K ) = 3,972 mm

Theo bảng

6.8 trg99 TL1



, lấy mte theo tiêu chuẩn : mte = 4 mm

Do đó: mtm = mte(1-0,5Kbe) = 4(1-0,5.0,285) = 4,57 mm

 Xác định số răng:

Z1 =

1

m tm



== 0,1% < 4% vây thỏa mãn  Góc côn chia :

1 = arctg(Z1/Z2 ) = arctg(22/88) = 14,04O 2 =90 - 1 = 90 - 14,04 = 75,96

b = Re Kbe =235,8.0,285=67,2 mm

Lấy b = 67 mm

5 - Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng côn :

 Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc

Theo công thức

6.58 trg115 TL1



: H = ZMZHZ

2

1 H 2 m1

2T K u +1 0,85bd u ≤ [H]’

Trong đó : + ZM : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu làm bánh răng  Theo bảng

6.12 trg106 TL1

1 1 + )]cos



: KH = KH KH KHv : Hệ số tải trọng tiếp xúc

KH  : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trong các đôi răng đồng thời

ăn khớp

 Bánh răng côn răng thẳng nên : KH  = 1

KH  : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng

Theo bảng

6.21 trg113 TL1



: KH  = 1,15

KHv : Hệ số tải trọng động : KHv = 1 +

H m1

bd 2T K K

v

v H : Tính theo công thức

6.64 trg116 TL1



: vH =Hgov

m1

d (u +1) u



chọn cấp chính xác 8Theo bảng

6.15 trg107 TL1



: H = 0,006

Theo bảng

6.16 trg107 TL1

v

  = 1,158Suy ra : KH = KH KH KHv = 1.1,15.1,158 = 1,3317

Thay số vào công thức

6.58 trg115 TL1



:úF1 = Trong đó:mnm  mtm =4,57mm

+ KF = K K K Fβ Fα Fv : Hệ số tải trọn khi tính về uốn

KF  : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời

 Bánh răng côn, răng thẳng  KF  = 1

KF  : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng :

Theo bảng

6.21 trg113 TL1



, với

be be



: ọF = 0,016

go : tra bảng

6.16 trg107 TL1

+ YF1,YF2 : Hệ số dạng răng của bánh dẫn và bánh bị dẫn :

tra bảng

6.18 trg109 TL1



với = 22,677 = 362,738

Y

Y σ

= 106,66 MPa Suy ra : F1 < [F1]’

F2 < [F2]’  Điều kiện bền uốn được đảm bảo

6 - Tính lực ăn khớp

Ft1 = Ft2=

1 m1

2

14,0475,96Chiều cao chân răng ngoài hfe1; hfe2 mm; mm

Đường kính đỉnh răng ngoài dae1 ; dae2 mm; mm

Số răng của các bánh Z1 ; Z2 22 răng ; 88 răng

Hệ số dịch chỉnh x1 ; x2 0,41 ; -0,41

THIẾT KẾ TRỤC

1 Vật liệu chế tạo

Do thời gian sử dụng cao, ta chọn thộp tụi cải thiện C45 cú:

Ứng suất xoắn cho phộp

+Tra bảng ta cú cỏc thụng số như sau: Theo Bảng 10.3/189

Khoảng cỏch từ mặt mỳt của chi tiết quay đến thành hộp: k1 = 10 (mm)

Khoảng cỏch từ mặt mỳt của ổ lăn quay đến thành trong của hộp: k2 = 10 (mm)Khoảng cỏch từ mặt mỳt của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15 (mm)

Chiều cao nắp ổ và đầu bulụng: hn = 20 (mm)

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

 Trục I :

l = - l = 0,5(l + b ) + k + h = 0,5(60 + 19) + 15 + 20 = 74,5 mmchọn l 12 = 70mm

l11 = (2,53)d1 = (2,53).40 = 100120 mm  Do đó chọn l11= 110 mm

l13 = l11 +k1 + k2 + lm13 + 0,5(bo1 +b13cos1) = 110 +10 + 10 + 50 + 0,5(19 67cos14,04)

= 157 mm chọn l13= 157 mm Với b13 : Chiều rộng vành răng bánh răng côn : b13 = 67 mm

 Trục II :

l22 = 0,5(lm22 + bo2) +k1 + k2 = 0,5(80 + 31) +10 +10 = 75,5 mm chọn l22= 75,5mm

l23 = l22 + 0,5(lm22 + b13cos2) + k1 = 75,5 +0,5(80 + 67cos75,96) + 10 = 133,63 mm

 Bộ truyền bánh răng côn:

Theo công thức

10.3- trg184 TL1 :

 Do = 105 mm

Suy ra : Fk = (0,1?0,3) 2.269960,89/105

= (0,1?0,3).5142

= (514,2?1542,6)Lấy F k= 1000N

biểu đồ mômen và đường kính các đoạn trục

Xác định lực từ cỏc chi tiết, bộ truyền tỏc dụng lờn trục.

Với d sb=40 tra bảng 10.5 TL1 được

* Tại tiết diện 1-1 :

M =x 0Nmm

Tại tiết diện lắp ổ lăn 1  d1 =26,86 mm

* Tại tiết diện 2-2 :

Mx = Yl.l11 = 146951,5.110 =16163665Nmm

My = Ft1.(l13 - l11) = 5504,9.(157-110) =258730,3Nmm

mm

Tại tiết diện lắp ổ lăn 2  d22 = 108,7 mm

* Tại tiết diện 3-3 :

M = 0y Nmm

Tại tiết diện lắp bánh răng côn  d3 = 76,8 mm

* Tại tiết diện khớp nối:

M xM y=0

*Xuất phát từ yêu cầu công nghệ ta được

- Đường kính tiết diện lắp ổ lăn 1 : d =30mm mm

- Đường kính tiết diện ổ lăn 2 : d =110mm

- Đường kính tiết diện lắp bánh răng côn và khớp : d =75mm

 Biểu đồ mômen

Tại tiết diện lắp ổ lăn 1  d1 =41,36 mm

* Tại tiết diện 2-2 :

Mx = (Fa2.dm2/2)-Y3(0,5(b02+lm23)+k1+k2) = 85078280,31Nmm

My = Fh.l21+(Fr2-X3).(0,5(b02+lm23)+k1+k2)=3104129,4Nmm

*Xuất phát từ yêu cầu công nghệ ta được:

- Đường kính tiết diện lắp ổ lăn 1 : d =40mm

- Đường kính tiết diện ổ lăn 2 : d =205mm

- Đường kính tiết diện lắp bánh răng côn và khớp : d =42mm

 Biểu đồ mômen

4.2.4 Tớnh kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mụmen ta cú cỏc tiết diện cần được kiểm tra

Trục 1: Tiết diện đai 12

Tiết diện ổ lăn 11

Tiết diện lắp bánh răng: 13

Trục 2: Tiết diện lắp bánh răng 23

Tiết diện ổ lăn 20

\Chọn lắp ghộp: cỏc ổ lăn đươc lắp trờn trục theo k6, lắp bánh răng, nối trục và đĩa xíchtheo k6 kết hợp với lắp then

Kết cấu trục thiết kế phải thỏa món điều kiện:

Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn được xác định gần đúng theo công thức :

+ Ky = 1: Hệ số tăng bền mặt trục Khụng dựng cỏc biện pháp tăng bền bề mặt

Từ đó ta tính được , kết quả trong bảng sau:

5Rón

hthen

-Lắpdụi

b, t1 Tra bảng 9.1a

Wj , Wo j : Trục tiết diện trũn

Wj Wo j : Trục cú một rónh then

Xem Bảng 4.3

+ = 0, : Trục quay ứng suất uốn biến đổi theo chu kỡ

+ : Trục quay một chiều ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỡ mạch động

* Kiểm nghiệm độ bền của then.

Chọn vật liệu thộp 45, chịu tải trọng va đạp nhẹ

- Ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt của then theo cụng thức:

Theo bảng 9.5 trang 178 với tải trọng va đập nhẹ và dạnh lắp cố định thỡ:

(Mpa) : Ứng suất dập cho phép đối với mối ghộp then Tra bảng 9.5

(Mpa) Ứng suất cắt cho phép đối với mối ghộp then

Sau khi tớnh toỏn ta lập được bảng sau:

⇒ Tiết diện 13 thỏa món điều kiện bền cắt

- kiểm nghiệm lại độ bền mỏi.

- úch = 340: giới hạn chảy của vật liệu trục (Mpa).

Từ biểu đồ mụ men ta thấy:

+ trục I tiết diện nguy hiểm nhất là 10

+ trục II tiết diện nguy hiểm nhất là 20

5.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

- Phản lực tổng tại hai gối đỡ khi tớnh trục là:

Flt10 = 1912,44 (N), Flt11 = 7369,3 (N)Vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với: Fr = Flt11 = 7369,3 (N)

- Tải trọng động quy ước:

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.

5.1.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước

Qt = XoFr + YoFa = 0,5.7369,3 + 0,6.285= 2510 (N) < Fr = 7369,3 (N)

+ Xo = 0,: Hệ số tải trọng hướng tõm Tra bảng 11.6.

+ Yo = 0,22cotg20 = 0,6

Vậy Qo = 2510 (N) = 25(kN) < Co = 32,7(kN)

Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo.

5.2 Tớnh ổ lăn cho trục II.

5.2.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

- Vỡ đầu vào của trục cú lắp khớp nối đàn hồi nờn cần chọn chiều của Fx12 ngược chiều

đó dựng khi tớnh trục (tức là cựng chiều với lực Fx23)

- Khi đó phản lực trong mặt phẳng zOx:

+ Phương trỡnh mụmen : = -Flx21.l21 + Fx13.l13 – Fx22 L22 = 0

Flx21 = (N) + Phương trỡnh lực : = Flx21 – Flx20 - Fx22 – Fx23 = 0

⇒ Flx20 = -(Fx22 + Fx23 – Flx21) = -(1500 + 4462 - 3477) = -2485 (N)

- Phản lực tổng trờn hai ổ:

Flt20 = (N)

Flt21 = (N)

- Phản lực tổng tại hai gối đỡ khi tớnh trục là:

Flt10 = 1912,44 (N), Flt11 = 7369,3 (N)Vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với: Fr = Flt11 = 7369,3 (N)

- Tải trọng động quy ước: Fa = 0 nờn

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo.

5.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước:

Ta chọn vật liệu làm trục là thộp rốn 35 vật liệu làm chốt là thép 45 thường húa

Để truyền mụmen xoắn từ trục cú mụ men xoắn

T3 = 42810 N.mm

T3 = 43 N.m

Ta có đường kớnh trục I ở đầu vào hộp giảm tốc d = 28 mm

Tra bảng 16.10a, 16.10b suy ta có các kích thước cơ bản của trục vũng đàn hồi

Kích thước cơ bản vũng đàn hồi

1 Kiểm nghiệp khớp nối

[úu] = 70 (Mpa): Ứng suất cho phộp của chốt

Ta thấy trục thỏa món điều kiện bền dập của vũng đàn hồi và điều kiện sức bền của chốt