Đồ án CTM Trạm dẫn động băng tải (thiết kế hộp giãm tốc bộ truyền bánh răng nghiêng)

Nhiệm vụ được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc bánh răng và bộ truyền đai.. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông Trong quá trình tính toán và thiết kế các ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT VĨNH LONG

KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

Người hướng dẫn : GV Nguyễn Hoàng Anh

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐIỂM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Họ tên sinh viên:

Đầu Tiên Cho Em Xin Trân Trọng Gửi Lời Cảm Ơn Chân Thành Và Sự Kính Trọng Tới – Các Thầy Và Cô Khoa Khoa Học Cơ Bản Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật Vĩnh Long, Và Đặc Biệt Là Giáo Viên Hướng Dẫn Người Thầy KS Nguyễn

Hoàng Anh Đã Tận Tình Hướng Dẫn, Chỉ Bảo Em Trong Suốt Quá Trình Thực Hiện

Đồ Án Này

Do Kiến Thức Còn Hạn Hẹp Nên Không Tránh Khỏi Những Thiếu Sót Trong Cách Hiểu, Lỗi Trình Bày Em Rất Mong Nhận Được Sự Đóng Góp Ý Kiến Của Quý Thầy Cô Và Ban Lãnh Đao Để Báo Cáo Đồ Án Đạt Được Kết Quả Tốt Hơn

Em Xin Chân Thành Cảm Ơn!

Vĩnh Long, Ngày Tháng … Năm 2019

Sinh Viên

MỤC LỤC

1 Chọn động cơ điện: 1

1.1.Chọn kiểu loại động cơ: 1

1.2.Chọn công suất động cơ: 1

1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 3

1.4 Chọn động cơ thực tế 3

1.5 Kiễm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải cho động cơ 4

2.Tính tỉ số truyền 5

3.Tính toán các thông số trên các trục 5

3.1 Công suất trên các trục 5

3.3Momen xoắn trên các trục 5

1 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 7

1.1 Chọn loại đai 7

1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền 7

1.3 Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và về tuổi thọ 8

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

2.Tính bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 9

2.1 Chọn vật liệu 9

2.2 xác định ứng suất cho phép 10

2.Tính bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 12

2.1 Chọn vật liệu 12

2.2 Xác định ứng suất cho phép 12

2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 14

2.4 xác định các thông số ăn khớp 14

2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 15

2.6 ) kiểm tra răng về độ bền uốn 17

2.7 ) Kiểm nghiệm răng về quá tải 18

2.8) Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc 18

3 KIỂM TRA SAI SỐ VẬN TÔC 19

3.1 Thiết kế trục: 21

3.1.1 Tính trục theo độ bền mỏi 21

3.2 Chọn ổ lăn: 34

3.2.1 Chọn loại ổ lăn: 34

3.2.2 Chọn kiểu lắp ổ lăn: 37

3.2.4 Che kín ổ lăn: 38

3.2.5 Độ dôi ban đầu của ổ: 39

3.2.6 Bôi trơn ổ lăn: 39

3.3 Tính chọn khớp nối: 39

3.4 Tính chọn then 40

3.4.1 Tính chọn then cho trục I: 41

3.4.2 Tính chọn then cho trục II: 42

4.1.Thiết kế các kích thước của vỏ hộp 44

4.2 Các chi tiết phụ 45

4.2.1 Cửa thăm 45

4.2.2 Nút thông hơi 46

4.2.3 Nút tháo dầu 46

4.2.4 Kiểm tra mức dầu 47

4.2.5 Chốt định vị 47

4.2.7 Bulong vòng (vít nâng) 48

4.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 49

4.4 Bảng dung sai lắp ghép 50

4.4.1 Dung sai ổ lăn 50

4.4.2 Dung sai lắp ghép bánh răng 50

4.4.3 Lắp ghép nắp thân ổ vào thân 50

4.4.4 Lắp ghép vòng chắn dầu lên trục 50

4.4.5 Lắp chốt định vị 50

4.4.6 Lắp ghép then 50

4.4.7 CÁC KIỂU LẮP GHÉP TRONG BỘ TRUYỀN 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

KẾT LUẬN 53

KIẾN NGHỊ: 53

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môn học như: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Vẽ kỹ thuật Đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này qua khớp nối tới hộp giảm tốc và sẽtruyền chuyển động tới băng tải

Nhiệm vụ được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc bánh răng

và bộ truyền đai Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông

Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã sử dụng

và tra cứu các tài liệu sau:

- 1.Nguyễn Văn Lẫm-Nguyễn Trọng Hiệp, năm 1999: Thiết Kế Chi Tiết Máy-NXB Giáo Dục.

- 2.Ninh Đức Tốn, năm 2000: Dung Sai và Lắp Ghép-NXB Giáo Dục.

- 3.Trịnh Chất-Lê Văn Uyển,năm 2007: Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí tập 1,2 – NXB Khoa Học và Kỹ thuật,

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để emcũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy

NGUYỄN HOÀNG ANH đã trược tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho nhóm em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

- Kiễm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ.

Nội dung cụ thể của các bước như sau:

1.1.Chọn kiểu loại động cơ:

a.Động cơ điện một chiều;

b.Động cơ điện xoay chiều;

Gồm 2 loại động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ Động cơ

ba pha không đồng bộ lại chia ra hai kiểu roto dây cuốn và lồng sóc

Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải,…dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụng loại động cơ điện xoay chiều ba pha lồng sóc

1.2.Chọn công suất động cơ:

Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ động cơ khi làm việc không lớn hơn nhiệt độ cho phép Để đảm bảo điều kiện đó cần thỏa mãn yêu cầu sau:

Ndm ≥ Nct (kW) ( ct2.24 trang 22 tài liệu tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1 )Trong đó: Ndm là công suất định mức của động cơ;

Nct là công suất công tác của động cơ; được xác định như sau:

Trường hợp tải trọng không đổi:

Nct ≥ Nlv

Trường hợp tải trọng thay đổi:

Nbt ≥ Nlv

Với: công suất danh nghĩa trên trục công tác

Nlv công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ

Nlv = (kW)

Trong đó: là công suất phụ tải ở chế đọ thứ i trên trục công tác

ti, tck là thời gian làm việc thứ i và thời gian làm việc cả chu kỳ

ƞc là hiệu suất toàn bộ hệ thống Với ƞc được xác định như sau:

ƞc = ƞd.ƞo.ƞbr.ƞo.ƞkn.ƞo = 0,95.0,99.0,96.0,99.1.0,99 = 0,885 (tra bảng 2.3 trang 19 trong quyển tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta được trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ như trên )

ƞd,ƞo,ƞbr,ƞkn là hiệu suất của các bộ truyền đai, các cặp ổ lăn, các cặp bánh răng và khớp nối trong hệ truyền dẫn

Công suất danh nghĩa trên trục công tác được xác định theo công thức:

1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ

Số vòng quay đồng bộ của động cơ (hay còn gọi là tốc độ từ trường quay) được xác định theo công thức:

ndb=

trong đó: f - tần số của dòng điện xoay chiều (Hz) (f=50Hz)

p – là số đối cực từ ; p=1;2;3;4;5;6

Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị 3000, 1500, 1000, 750, 600 và 500 v/ph Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì khích thước khuôn khổ và gia thành của động cơ càng tăng ( vì số đối cực lớn) Tuy nhiên động cơ có số vòng quay cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của toàn hệ thống tăng dẫn tới kích thước và giá thành của bộ truyền tăng lên Do vậy trong các hệ dẫn động cơ khí nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, hầu như các động cơ có số vòng quay đồng bộ là 1500 hay 1000 v/ph (tương ứng với số vòng quay có kể đến sự trượt 3% là 1450 và 970 v/ph)

Cách xác định số vòng quay đồng bộ như sau:

+ Tính số vòng quay của trục công tác:

Nbt= = =

Trong đó: D là đường kính tang dẫn của băng tải (mm)

v là vận tốc của băng tải (m/s)

1.4 Chọn động cơ thực tế

Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính, tiến hành tra bảng chọn động cơ có công suất định mức thỏa mãn điều kiện (1.1) và có số vòng quay đồng bộ của động cơ là giá trị được xác định như trên (tra phụ lục bảng P1.3 trang 237 sách tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1 ) Ta chọn được động cơ có các thông số như sau:

Kiểu động cơ Công suất

kW

Vận tốc quayvòng, v/ph

Cos

1.5 Kiễm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải cho động cơ

a Kiễm tra điều kiện mở máy cho động cơ

Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một lực đủ lớn để thắng sức ì của hệ thống Vì vậy cần kiễm tra điều kiện mở máy cho động cơ

Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu công thức sau đảm bảo:

Nmm Nbd

Trong đó: Nmm là công suất mở máy động cơ (kW): Nmm = Ndm =2.4,7 = 9,4 (kW)với ,

là momen khởi động và momen danh nghĩa của động cơ

Nbd là công suất ban đầu trên trục động cơ kW

Nbd= Kbd.Nlv

b.Kiễm tra điều kiện quá tải cho động cơ:

Với sơ đồ tải thay đổi để tránh cho động cơ bị quá tải cần kiễm tra quá tải cho động cơ theo điền kiện sau:

(3.23 trang 48 tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1)

Dựa vào bảng 1.2 Tỉ số truyền nên dung và giới hạn của các truyền động ta chọn tỉ số truyền của bánh đai là

Số vòng quay

Momen

3.Tính toán các thông số trên các trục

3.1 Công suất trên các trục

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

1 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

1.1 Chọn loại đai

Theo hình 4.1( trang 59 [1] )với công suất cần truyền 3,92 kW và số vòng quay động

cơ là 1420 v/ph chọn tiết diện đai là A

1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

Theo bảng 4.13( trang 59 [1] )chọn đường bánh đai nhỏ d1 = 125 mm

Vận tốc đai v = = = 9,33 m/s

Nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax = 25 m/s

Theo công thức 4.2 với = 0,02 đường kính bánh đai lớn

d2 = ud1(1-) = 4.125.(1-0,02) = 490 mm

Theo bảng 4.21( trang 63 [1] )chọn đường kính tiêu chuẩn của d2 = 500 mm

Như vật tỉ số truyền thực tế ut = = = 4,08 và u = =.100 = 2% < 4%

Theo bảng 4.14 (trang 60 [1] )chọn sơ bộ khoảng cách trục a = 0,95.d2 = 0,95.500 =

475 mm, theo công thức 4.4 chiều dài đai

l = 2a + 0,5d1 + d2) + = 2.475 + 0,5(125 + 500) + = 2005,76 mm

Theo bảng 4.13 ta chọn được chiều dài tiêu chuẩn l = 2000 mm

Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo bảng 4.15, I = v/l = 9,33/2 = 4,665/s < 10/s

Tính khoảng cách truc a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2000 mm:

Theo công thức 4.6 (trang 54 [1])

trong đó là công suất trên trục bánh đai chủ động, kW;

là công suất cho phép, kW tra bảng 4.19 (trang 62 [1]), = 1,89 kW

hệ số tải trọng tra bảng 4.7(trang 55 [1]), = 1,25

hệ số ảnh hưởng của góc ôm 1, tra bảng 4.15 (trang 61 [1]), = 0,884

hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai, với l/l0 = 2000/1700 = 1,18 tra bảng 4.16 (trang 61 [1]), = 1,04

hệ số ảnh hưởng của tỉ số truyền, tra bảng 4.17(trang 61 [1]), = 1,14

hệ số ảnh hưởng của sự phân bố đều tải trọng cho các dây đai, P1/ = 4,9/2 = 2,45 do đó = 0,95

1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :

Theo công thức 4.19( trang 63 [1])

F0 = = = 153,95 N

Trong đó định kì chỉnh lực căng = qm.v2 tra bảng 4.22 (trang 64 [1]) qm = 0,105 => = 0,105 9,332 = 9,14 N

v là vận tốc vòng m/s

Pl là công suất trên trục bánh đai chủ động

Theo công thức 4.21 (trang 64 [1])

Trong đó:, ni, ti lần lượt là momen xoắn số vòng quany và số giờ làm việc ở chế độ thứ

I của bánh răng đang xét

c là số vòng ăn khớp trong một vòng

NHE1=60.1.356/3,56.24000.(0,73.0,1+13.0,8+0,953.0,1) = 13,25.107 > NHO2 do đó KHL2 = 1

Suy ra NHE1 > NHO1 do đó KHL1 = 1

Như vậy theo 6.1a [1], sơ bộ xác định được

Vì NFE2 = > NF0 = 4.106 do đó KFL2 = 1, tương tự KFL1 = 1

Do đó theo công thức 6.2a với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1, ta được = = 352,7 MPa

= = 320 MPaỨng suất quá tải cho phép : theo công thức 6.13 và 6.14 (trang 95 [1])[]max = 2,8 = 2,8.450 = 1260 MPa

[]max = 0,8 = 0,8.580 = 464 MPa[]max = 0,8 = 0,8.450 = 360 MPa 2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ nghiêng :

a) xác định khoảng các trục theo công thức 6.15a trang 96 [1]

aw = Ka(u+1) trong đó

Ka - hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại răng tra bang 6.5 và bánh răng nghiêng Ka=43

mô men xoắn trên trục chủ động Nmm, = Nmmứng suất tiếp xúc cho phép Mpa

u – tỉ số truyền ; - các hệ số trong đó là chiều rộng vành răng , theo bảng 6,6 ta chọn được = 0,3 (u ) = 0,53 0,3 ( 3,56 = 0,725

Theo bảng 6.7 sơ đồ 6 =1,05

aw=43(3,56+1) = 138,28 (mm)lấy aw = 138 mm

b) Xác định thông số ăn khớptheo công thứ 6.17 (trang 97 [1])

m = 0.01 aw = (0.010,02) 138,28 =1,38 2,76theo bảng 6.8 chon modun pháp m = 1,5chọn sơ bộ = 10o do đó cos = 0,9848 theo công thức 6.19 trang 99 [1]

z1 = = = 39,73 rănglấy z1 = 40 răng

z2 = u z1 = 3,56.40 = 142,4 răng

mH là bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc mH= 6

NOH: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NOH = 30 (công thức 6.5 [1])

1 = = 518,2 MPa ; 2 = = 509,1 MPa (công thức 6.1a[1])

Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên :

mô men xoắn trên trục chủ động Nmm, =123600 Nmm

ứng suất tiếp xúc cho phép Mpa

2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Yêu cầu cần phải đảm bảo

Theo 6.33 ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

Trong đó

Tra bảng 6.5 ta được = 274 MPa

Theo công thức 6.35 tg =cos.tg =cos20,57.tg3,62 =0,059 =3,37

Với = =arctg (tg tg (tg20/cos3,62)= 20,03

Theo công thức 6.1 với v = 1,15 m/s < 5 m/s, Zv = 1 ; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác động học là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 … 1,25,

do đó ZR = 0,95 ; với da < 700 mm, KxH = 1 do đó theo công thức 6.1 và 6.1a

[] = [].Zv.ZR.KxH = 513,65.1.0,95.1 = 487,97 MPa

Như vậy [] < do đó cần tăng thêm khoảng cách trục aw và tiến hành kiểm tra lại

2.6 ) kiểm tra răng về độ bền uốn

= = =0,58 hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng với là hệ số trùng khớp ngang

1 - = 0,8995 Với = 14,07 0 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Do đó = = 1,0883.1,13.1,04 =1,278

hệ số tải trọng khi tính về uốn

hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn Theo bảng 6.7 =1,0883

hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các đôi râng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn Theo bảng 6.14 với v 2,5 m/s và cấp chính xác là 9 , = 1,13

hệ số tính đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

= v = 0,006.73.1,15 =3,16

Trong đó theo bảng 6.15 = 0,006 ,theo bảng 6.16 73 Do đó theo 6.46 = 1+ /(2T1) = 1,04

Số răng tương đương

Trường hợp > [] hoặc > [] cần tăng mô đun m và chọn lại các thông số bánh răng

2.7 ) Kiểm nghiệm răng về quá tải

Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải ( khởi động , hãm máy ….)với hệ số quá tải

= Tmax /T , trong đó T là mô men xoắn danh nghĩa , Tmax là mô men xoắn qua tải Vì vậycần kiểm nghiệm răng về quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc cực đại và ứng suất uốn cựcđại

Để tránh biến dạng dư hoặc gãy giòn lớp bề mặt ,ứng suất tiếp xúc cực đại không

được vượt quá 1 giá trị cho phép

= []max

Với xác định theo ( 6.33) []max theo (6.13)

Đồng thời để đề phòng dư hoặc biến dạng tĩnh mặt lượn chân răng , ứng suất uốn cực

đại tại mặt lượn chân răng không được vượt một giá trị cho phép

= Kqt []max

xác định theo (6.43) (6.44) và []max xác định theo (6.14)

Sau khi đã tiến hành các bước tính thiết kế và tính kiểm nghiệm như đã trình bày

người thiết ké cần quyết định lần cuối các thông số kích thước và bộ truyền và ghi chúng vào 1 bảng thống kê

2.8) Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc

Với bộ giảm tốc bôi trơn ngâm dầu, các bánh răng lớn được ngâm dầu Kiểm tra điều

kiện bôi trơn là kiễm tra các bánh răng lớn đều ngâm dầu và khoảng cách giữa mức dầunhỏ nhất và lớn nhất phải lớn hơn một giá trị cho phép (thường đến 10 mm)

Gọi x là khoảng cách mức dầu đến đường tâm trục chiều sâu ngâm dầu tối thiểu được

lấy như sau:

Với bánh răng trụ lns = (0,75 2).h và lns 10mm trong đó h là chiều cao răng khi này

Khoảng cách trục chia a= 0,5m(Z2+Z1)/ cos a= 140,5

Góc profin răng =arctg (tg = 20,20

Gốc profin ăn khớp =arctg (tg = 20,20

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI

3.1 Thiết kế trục:

Chọn vật liệu :

Trục thường làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim Ở các máy móc quantrọng, hộp giảm tốc, hộp tốc độ… khi chịu tải trọng trung bình, thường dùng thép 45thường hóa hoặc tôi cải thiện, hoặc thép 40X tôi cải thiện để chế tạo trục (trang 183 tàiliệu tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ‘ Trịnh Chất – Lê Văn Uyển’ ) Ở đây dùngthép 45 thường hóa

n : số vòng quay trong một phút của trục (vòng/phút);

P: công suất truyền (kW); “Công thức 7.2 sách thiết kế chi tiết máy ( Nguyễn TrọngHiệp – Nguyễn Văn Lẫm) trang 114”

Chon d2 = 40 (mm) ta có thể chọn loại ổ bi đỡ cở trung bình theo bảng 14P trang

339 sách thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm) ta có chiềurộng của ổ B = 23 (mm)

+ Chiều rộng ổ bi : B = 23 (mm)

+ Chiều rộng cặp răng lần lượt là : 70 (mm) và 65(mm)

+ Chiều rộng của bánh đai : 65 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp, chọn 15 (mm)

+ Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp, chọn 15 (mm) + Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp, chọn 20 (mm) + Chiều cao của nắp và đầu bulong, chọn 5 (mm)

a =

b =

c =

l =

Biểu Đồ Nội Lực Trục I