Đồ án CSTKM co so thiet ke may thiet ke he dan dong bang tai

Tính các thông số kĩ thuật của bộ truyền a.Công suất trên các trục... Moment xoắn trên các trục: + Moment xoắn trên trục động cơ: + Moment xoắn trên trục I trục chủ động : + Moment xoắn

Số liệu cho trước:

1.Lực kéo băng tải F (N) 32502.Vận tốc băng tải v (m/s) 1,3

3 Đường kính băng tải D (mm) 425

4 Thời gian phục vụ (giờ) 16000

6 Góc nghiêng đường nối tâm

bộ truyền ngoài α (độ) 458.Đặc tính làm việc Nhẹ

Chương I:Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

1 Tính toán công suất

Công suất làm việc của băng tải là :

Trong đó: F: Lực kéo băng tải

V: Vận tốc băng tải

Theo đề bài khi động làm việc tải trọng tác dụng không thay đổi:

Công suất tương đương: Ptđ =Plv =4,225(kW)

Hiệu suất trên trục động cơ:

Trong đó:Theo bảng 2.3 trang 19 tài liệu [1] ta có:

=0,95 Hiệu suất bộ truyền đai

=0,97 Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

=0,95 Hiệu suất bộ truyền xích

=0,99 Hiệu suất của một cặp ổ lăn

Tỷ số sơ bộ của truyền của hệ dẫn động:

Theo bảng 2.4 trang 21 tài liệu [1]

:Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài(đai, xích): Chọn =2,8 ,=2.5

:Tỷ số truyền của hộp giảm tốc(bánh răng côn, hộp giảm tốc 1 cấp) Chọn

Tra phụ lục “ Sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I trang 237” ta chọn được động cơ :

Kiểu động cơ Công suất P

(kW)

Tốc độ quay n(vòng/phút) Cos φ

3 Tính các thông số kĩ thuật của bộ truyền

a.Công suất trên các trục

+ Công suất trên trục làm việc:

c Moment xoắn trên các trục:

+ Moment xoắn trên trục động cơ:

+ Moment xoắn trên trục I ( trục chủ động ):

+ Moment xoắn trên II ( trục bị động ):

+ Moment xoắn trên trục làm việc:

Bảng tính toán các thông số trên trục :

Trục

Thông số

Tỉ số truyền u 2,8 3,15 2,76

Số vòng quay n(vg/ph) 1425 508,93 161,56 58,53

Moment xoắn T(N.mm) 32182,65 84749,04 256808,61 664759,95

Chương II: Tính toán thiết kế bộ truyền

I Tính toán thiết kế bộ truyền đai

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

- Các thông số của động cơ và tỉ số truyền của bộ đai

, ;

- Do không có yêu cầu nào nên ta chọn đai hình thang thường loại A

- Tra bảng 4.13 tài liệu [I] ta chọn như sau:

Loại đai Kích thước mặt cắt (mm) Diện tích A ()

()Thang A

- Hình vẽ dưới đây thể hiện kích thước mặt cắt ngang của dây đai

2 Xác định các thông số của bộ truyền đai

- Đường kính bánh đai nhỏ : theo dãy tiêu chuẩn chọn

< 4% là sai số tỉ số truyền

- Xác định khoảng cách trục a

Trị số a tính cần phải thỏa mãn điều kiện sau:

Công thức 4.14 tài liệu [I]

Dựa vào tỉ số truyền và đường kính chọn chiều dài sơ bộ khoảng cách trục a theo bảng 4.14 tài liệu [I]

- Chiều dài đai sơ bộ l

Theo công thức 4.4 tài liệu [I]

Theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.13 tài liệu [I] chọn

- Số vòng chạy của đai

Theo công thức 4.15 tài liệu [I]

- Từ chiều dài đai tiêu chuẩn cần tính chính xác khoảng cách trục a theo công thức 4.6 tài liệu [I]

Trong đó:

- Kiểm tra điều kiện khoảng cách trục a

thỏa mãn điều kiện

- Góc ôm xác định theo công thức 4.7 tài liệu [I] với điều kiện

Góc thỏa mãn điều kiện

3 Xác định số đai

Số đai z được tính theo công thức 4.16 tài liệu [I]

Trong đó:

- công suất trên bánh đai chủ động

- Tra bảng 4.19 tài liệu [I]

công suất cho phép

- Tra bảng 4.7 tài liệu [I]

hệ số tải trọng tĩnh (làm việc 1 ca)

- hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm ,theo bảng 4.15 tài liệu [I] lấy:

- Tra bảng 4.16 tài liệu [I]

hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai

- Tra bảng 4.17 tài liệu [I]

hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền

- Tra bảng 4.18 tài liệu [I]

hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai

Chọn số đai

- Từ số đai xác định chiều rộng bánh đai B theo công thức 4.17 tài lệu [I]

Tra bảng 4.21 tài liệu [I]

,

- Đường kính ngoài của bánh đai tính theo công thức 4.18 tài liệu [I]

Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ :

Đường kính ngoài của bánh đai lớn :

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

- Lực căng ban đầu được xác định theo công thức 4.19 tài liệu [I]

Trong đó:

lực căng do ly tâm sinh ra

Theo công thức 4.20 tài liệu [I]

Trong đó:

Tra bảng 4.22 tài liệu [I]

khối lượng 1m chiều dài đai

vận tốc vòng đai

công suất trên trục bánh đai chủ động

Vậy lực căng ban đầu

- Lực tác dụng lên trục tính theo công thức 4.21 tài liệu [I]

Thông số bộ truyền đaiĐường kính bánh đai nhỏ (mm)

Đường kính bánh đai lớn (mm)

Chiều rộng của bánh đai (mm)

Chiều dài dây đai l (mm)

- Do bộ truyền không lớn nên ta chọn loại xích này

2 Xác định các thông số của bộ truyền xích

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích

Theo công thức 5.3 tài liệu [I]

Trog đó:

công suất tính toán kw

công suất cần thiết kw

công suất cho phép kw

Theo công thức 5.4 tài liệu [I]

Tra bảng 5.6 tài liệu [I]

hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, (Do đường nối tâm của hai đĩa xích so với đường nằm ngang là 45o<60o)

hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích =1

hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích,

(điều chỉnh một trong các đĩa xích)

hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn , ,3 (môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn bình thường)

hệ số tải trọng động, = 1,4(tải trọng va đập nhẹ)

hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, làm việc 1 ca

Vậy :

Theo bảng 5.5 tài liệu [I] chọn bộ truyền xích 1 dãy có có p=25,4 mm thỏa mãn điều kiện bền mỏi

Đồng thời theo bảng 5.8 tài liệu [I]

Để xích không chịu lực căng quá lớn khoảng cách trục a tính cần phải giảm bớt

1 lượng

Số lần va đập của xích trong 1 giây tính theo công thức 5.14 tài liệu [I]

Trong đó : số lần va đập cho phép trong 1 giây

Tra bảng 5.9 tài liệu [I]

q là khối lượng một m xích (m là dãy xích ở đây m = 1)

tra bảng 5.2 tài liệu [I]

Vậy

lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra N

Theo công thức 5.16 tài liệu [I]

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Theo công thức 5.18 tài liệu [I]

Trong đó:

ứng suất tiếp xúc cho phép MPa

lực vòng N

lực va đập trên m dãy xích (ở đây m=1)

Theo công thức 5.19 tài liệu [I]

hệ số tải trọng phân bố không đều , xích một dãy

hệ số tải trọng , ,4

5 tra bảngtrang 87

E môđun đàn hồi MPa

môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và đĩa xích

Lấy MPa

A diện tích chiếu bề mặt bản lền

Tra bảng 5.12 tài liệu [I]

- Kiểm nghiệm đĩa xích 1

Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt ứng xuất tiếp xúc cho phép đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.

Tương tự đĩa xích 2 có

Chọn vật liệu và nhiệt luyện giống răng đĩa 1

3 Xác định lực tác dụng lên trục lực căng trên bánh xích chủ động F1 và

bị động F2

trong thực tế tính toán có thể bỏ qua nên

Vậy lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức

Trong đó:

hệ số kể đến ảnh hưởng của trọng lượng xích

Khi bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng 1 góc lớn hơn

lực vòng trên đĩa xích

Suy ra

N

Bảng thông số xích:

Số răng đĩa xích chủ đông

Đường kính vòng chia của đĩa

PHẦN III: Thiết kế bộ truyền bánh răng III.Thiết kế bộ truyền bánh răng

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

Bánh nhỏ : Chọn vật liệu là thép 45 tôi cải thiện sau khi gia công có các thông

số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy)

Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép 45 tôi cải thiện sau khi gia công có các thông

số kỹ thuật (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy)

Tên Vật liệu Giới hạn

bền b, MPa

Giới hạn chảy ch, MPa

Độ rắn HB

Bánh răng

1

Thép 45 tôi cải thiện

850 580 245

Bánh răng

2

Thép 45 tôi cải thiện

2 Xác định ứng suất cho phép.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép [H] và ứng suất uốn cho phép [F] được xác định theo công thức sau:

[H] = Theo (6.1a) [I]

[F] = Theo (6.2a) [I]

Với SH , SF - Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn;

Thay các kết quả trên vào các công thức, ta có:

 = 2HB1 + 70 = 2.245+70 = 560 Mpa;

 = 2HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 Mpa;

 = 1,8 HB1 = 1,8 245= 441MPa ;

 = 1,8 HB2 = 1,8 235 = 423MPa ;

KFC - Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, KFC = 1 khi đặt tải một phía (bộ truyềnquay một chiều) ;

KHL , KFL - Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền, được xác định theo các công thức:

NFO - Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn;

NFO = 4 106 đối với tất cả các loại thép;

NHE , NFE - Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh:

NHE =NFE =N=60.c.n.t Theo (6.6) [I]

Trong đó:

c - Số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng;

n - Số vòng quay của bánh răng trong một phút

t - Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét =16000 giờ

Ta có: với bánh răng nhỏ (bánh răng 1):

Như vậy: NHE1 > NHO1 , NHE2 > NHO2 ;

NFE1 > NFO1 , NFE2 > NFO2

 KHL1 = 1 , KHL2 = 1;

KFL1 = 1 , KFL2 = 1

 [H1]max = 2,8.580= 1624 Mpa;

[H2]max = 2,8 450 = 1260 Mpa;

[F1]max = 0,8 580 = 464 Mpa;

[F2]max = 0,8 450 = 360 Mpa

3 Tính toán bộ truyền bánh răng côn

a xác định chiều dài côn ngoài và đường kính chia ngoài de1

del = 3  1  2

H d

T K K







KR = 0,5 Kd hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng

Kd = 100MPa1/3 với bánh răng côn răng thẳng

T1 mô men xoắn trên trục chủ động

[σH] ứng suất tiếp xúc cho phép

KHv hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

2 .( 1)

d Kiểm nghiệm về độ bền uốn

theo CT 6.65 và 6.66(I) trang 116 ta có :

mnm = mtm=2,625 ( do là bánh răng côn răng thẳng)

dm1 đường kính trung bình của bánh chủ động dm1 = 81,315 mm

YF1 , YF2 là hệ số dạng răng

KF là hệ số tải trọng khi tính về uốn

KF =

KF là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng

Tra bảng 6.21 (I) trang113 ta có =1,25

là hệ số kể để sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Đối với bánh răng côn răng thẳng = 1

Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo

e Kiểm nghiệm răng về quá tải

Theo CT 6.48 trang 110 với Kqt=1,7 ta có

= = 450,88 = 587,87 MPa []max = 1624 MPa

Theo 6.49 (I) trang 110 :

= Kqt = 80,85.1,7 = 137,45 MPa []max = 464 MPa

= Kqt = 83,36.1,7 = 141,712 MPa []max = 360 MPa

Như vậy độ bền về quá tải của răng được đảm bảo

f Xác định lực ăn khớp

Theo CT 10.3 trang 184 cho bộ truyền bánh răng côn :

Ft1 = Ft2 = 2.T1/dm1 = 2 84749,04/ 81,315= 2084,46 N

Fr1 = Fa2 = Ft1.tg.cos= 2084,46.tg200.cos17°33’= 723,36 N

+đường kính đỉnh răng ngoài

dae1 = de1 + 2.hae1.cos = 93 + 2.3,93.cos17°33’=100,55 mm

dae2 = de2 + 2.hae2 cos = 294+ 2.2,04.cos72°27’= 295,23 mm

- Góc chân răng:

θf1 = arc tg hfe1 /Re = arc tg 2,64/ 154,18= 0059’

θf2 = arc tg hfe2 /Re = arc tg 4,65 / 154,18= 1043’

Chiều dài côn trung bình: Rm=Re-0,5b =154,18-0,5.38,55=134,905

Chiều cao đầu răng ngoài hae hae1=3,96mm

hae2=2,04mmChiều cao chân răng ngoài hfe hfe1=2,64mm

hfe1=4,56mm

Đường kính đỉnh răng ngoài dae dae1=100,55mm

Phần IV : Tính toán thiết kế trục

I.Chọn vật liệu:

Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng Cho nên thép cacbon và théphợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không

Ta chọn vật liệu làm trục là thép 45 thường hóa có cơ tính như sau:

II Tính toán thiết kế trục.

1.Xác định đường kính sơ bộ của trục:

Đường kính trục thứ k trong hộp giảm tốc chỉ xác định bằng momen được tính theo công thức 10.9 [I] :

Trong đó:

- Ti - mô men xoắn của trục thứ i;

TI = 84749,04 Nmm; TII = 256808,61 Nmm -[τ] : ứng suất xoắn cho phép, với vật liệu trục là thép 45

[τ]= (15 30) Mpa

Ta chọn [τ]1 = 20 Mpa , [τ]2 = 25 Mpa

= = 27,67 mm Vậy ta lấy theo tiêu chuẩn bảng 10.2 [I]

= = 37,17 mm Vậy ta lấy theo tiêu chuẩn bảng 10.2 [I]

Từ đó ta có kết quả như sau:

 Đường kính sơ bộ của trục I

 Đường kính sơ bộ của trục II Dựa vào đường kính sơ bộ trục vừa tính toán, ta xác định được gần đúng bề rộng của ổ lăn theo bảng 10.2 [I] như sau:

 ta có: b01=19 mm

 ta có: b02=23 mm

2.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

a.xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền

Chiều dài mayơ bánh đai ,đĩa xích,mayơ bánh răng trụ được tính theo công thức Theo CT 10.10 [I]:

Lm (1,2… 1,5)dChiều dài moay ơ của bánh đai bị dẫn là:

Lm12= (1,2 1,5).30 = ( 36…45) mm

= >chọn Lm12= 40 (mm)Chiều dài moay ơ của xích là:

Lm23 = (1,2 1,5).40 = ( 48…60) mm

= > chọn Lm23 = 52 (mm)Chiều dài moay ơ bánh răng côn xác định theo công thức 10.12 [I] :

lmik = (1,2…1,4)dik

Trong đó : dik là đường kính của trục bánh răng côn

Chiều dài moay ơ bánh răng côn nhỏ:

lm13 = (1,2…1,4) 30 = (36 … 42) mm; lấy lm13 = 40 mm;

Chiều dài moay ơ bánh răng côn lớn:

lm22 = (1,2…1,4) 40 = (48…56) mm; lấy lm22 = 55 mm;

Các khoảng cách khác được chọn trong bảng 10.3 [I] :

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

l21 = l23 + – b13.

= 118,60+ 52 +12 + 8 + 0,5.23 – 19

= 196,37 mm

l22= 0,5( lm22 + b02) +k3 + hn = 0,5( 55 + 23) +15,5+20 = 74,5 mm

III Tính toán thiết kế trục 1

- Lực của bánh đai tác dụng lên trục:

do đường nối tâm của bộ truyền đai làm với phương ngang 1 góc  = 45o do đó lực FR từ bánh đai tác dụng lên trục được phân tích thành hai lực: FR = 787,52 N

Fdx = FRsin = 787,52 Sin450 = 556,86 (N)

Fdy = FRcos = 787,52.cos450 = 556,86 (N)

Tính phản lực tại các gối đỡ (0) và (1):

- Giả sử chiều của các phản lực tại các gối đỡ (0) và (1) theo hai phương x

và y như hình vẽ Ta tính toán được các thông số như sau:

+ Phản lực theo phương của trục y:

Vậy lực ngược chiều hình vẽ

Do Fa1 quay xung quanh trục ox nên gây ra một mô men:

Ma1 = = 288,77 = 11749,33 Nmm

2.Tính đường kính của trục tại các tiết diện:

Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục, ta có = 30 (mm), vật liệu chế tạo trục I là thép 45, có b ≥ 600 MPa; theo bảng 10 5 [1], ta có trị số của ứng suấtcho phép của vật liệu chế tạo trục là: [] = 63 MPa.

Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo CT 10.17[I]

di = Trong đó: [] là ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục

Mtd - Mô men tương đương trên các mặt cắt,

Theo CT10.15[I]; CT10.16[I] ta có:

Mi=

Mtd = Trong đó: Myi ; Mxi mô men uốn trong mặt phẳng yOz và xOz tại các tiết diện i  Xét các mặt cắt trên trục I:

+ Xét mặt cắt trục tại điểm (2) - điểm có lắp then với bánh đai bị động của bộ truyền:

- Mô men uốn Mx2= My2 = 0

- Mô men xoắn Mz2 = TI = 84749,04 (N.mm);

- Mô men tương đương trên mặt cắt (2):

Mtđ2 = = 73394,82 (N.mm)

- Kích thước của trục tại mặt cắt (2):

d2 == 23,78 (mm); Chọn d2 = 25 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm (0) - điểm có lắp ổ lăn:

- Mô men uốn Mx0 = Fdx.l12 = 556,86.65 = 36195,9 (N.mm);

- Mô men uốn My0 = Fdy.l12 = 56,86.65 = 36195,9 (N.mm);

- Mô men xoắn Mz0 = TI = 84749,04 (N.mm);

- Mô men tương đương trên mặt cắt (0):

M0 = = = 51188,73 (N.mm) Mtđ0= = = 78812,98 (N.mm)

- Kích thước của trục tại mặt cắt (0):

d0 = = = 23,21 (mm) ta chọn d0= 30 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm (1) - điểm có ổ lăn :

- Mô men uốn My1 = Ft1.(l13-l11) = 2084,46.( 135,45-75)=126005,61(N.mm)

- Momen uốn : Mx1 = Fr1 (l13 – l11) -

= 723,36.(135,45 - 75) – 288,77 =31977,78 Nmm

- Mô men xoắn Mz1 = TI = 84749,04 (N.mm);

Mô men tương đương trên mặt cắt (1):

M1= = = 130000(N.mm)

Mtđ1 = = = 149287,61 (N.mm)

- Kích thước của trục tại mặt cắt (1):

d1 == = 28,73 (mm); chọn d1 = 30 mm + Xét mặt cắt trục tại vị trí (3) lắp bánh răng côn:

- Mô men uốn Mx3 = Ma1 = -11749,33 (Nmm)

- Mô men uốn My3 = 0

- Mô men xoắn Mz3 = 84749,04 (Nmm)

- Mô men tương đương trên mặt cắt (3):