ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY BÁNH RĂNG TRỤ PHÂN ĐÔI HAI CẤP ,CẤP CHẬM

Tìm hiểu về hệ thống truyền động thùng trộn...2 1.Sơ lược về động cơ điện sữ dụng trong hệ thống dẫn động thùng trộn...2 2.. CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN ĐỀ SỐ 02, PHƯƠNG ÁN 04

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN 2

I Tìm hiểu về hệ thống truyền động thùng trộn 2

1.Sơ lược về động cơ điện sữ dụng trong hệ thống dẫn động thùng trộn 2

2 sơ lược về hộp giảm tốc tác động đến thùng trộn 2

3 Hệ thống truyền động thùng trộn 2

II Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 3

1 Chọn động cơ 4

2 Phân phối tỉ số truyền: 5

3 Bảng đặc trị: 5

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 7

I Thông số đầu vào: 7

II Tính toán: 7

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 11

I Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh: 11

1 Chọn vật liệu: 11

2 Xác định ứng suất cho phép: 11

3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 13

4 Xác định các thông số ăn khớp: 14

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 14

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 16

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải: 17

8 Bảng thông số và kích thước bộ truyền: 17

II Cặp bánh răng trụ răng thẳng hai cấp phân đôi cấp chậm: 18

1 Chọn vật liệu: 19

2 Xác định ứng suất cho phép 19

3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 21

4 Kiểm nghiệm răng và độ bền: 21

5 Xác định góc ăn khớp: 22

6 Kiểm nghiệm răng và độ bền uốn: 22

7 Kiểm nghiệm răng quá tải: 22

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC – CHỌN THEN 23

I Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục: 23

II Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 24

1 Trục I : 24

2 Trục II: 25

3 Trục III: 25

III Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền: 26

1 Cặp bánh răng cấp nhanh: 26

2 Cặp bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp chậm: 27

3 Lực do bộ truyền ngoài: 27

IV Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục: 28

1 Trục I: 28

2 Trục II: 38

3 Trục III: 41

V Chọn và kiểm nghiệm then: 43

VI Tính kiểm nghiệm độ bền trục: 44

1 Độ bền mỏi: 44

2 Độ bền tĩnh: 45

CHƯƠNG V: Ổ LĂN 47

I Trục I: 47

II Trục II: 49

III Trục III: 51

CHƯƠNG VI: CHỌN THÂN MÁY, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 53

I Chọn thân máy: 53

1 Yêu cầu: 53

2 Xác định kích thước vỏ hộp: 53

II Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp: 55

1 Chốt định vị: 55

2 Nắp ổ: 55

3 Cửa thăm: 56

4 Nút thông hơi: 56

5 Nút tháo dầu: 57

6 Que thăm dầu: 57

7 Vòng móc: 58

III Các chi tiết phụ khác: 58

1 Vòng phớt: 58

2 Vòng chắn dầu: 59

IV Bảng tổng kết bulong: 59

1 Lắp ghép then: 60

2 Dung sai ổ lăn: 60

3 Lắp ghép bánh răng trên trục: 60

4 Lắp ghép nắp ổ và thân hộp: 60

5 Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục: 60

6 Lắp chốt định vị: 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN

( ĐỀ SỐ 02, PHƯƠNG ÁN 04)

1.Sơ lược về động cơ điện sữ dụng trong hệ thống dẫn động thùng trộn.

Động cơ không đồng bộ 3 pha là loại động cơ có phần quay, làm việc với điện

xoay chiều, theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto khác với

tốc độ quay của từ trường

Đối với thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn, vận chuyển, băng tải, xích tải, thì

sữ dụng động cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch rất được sữ dụng phổbiến trong công nghiệp

 Ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp, dễ bảo quản, làmviệc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổidòng điện

 Nhược điểm: hiệu suất và hệ số công suất thấp, không điều chỉnh đượcvận tốc

2 Sơ lược về hộp giảm tốc tác động đến thùng trộn

Hộp giảm tốc là một thiết bị dùng đê giảm tốc độ các vòng quay Đây là thiết bịtrung gian giữa động cơ và các bộ phận khác của máy trong dây truyền sản xuấtvới chức năng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện cho phù hợp với yêu cầu

Trong phạm vi đồ án này bộ truyền được chỉ định là bán răng trụ hai cấp phân đôi cấpchậm làm việc với trục đàn hồi trước khi đưa đến trục công tác của thùng trộn

3 Hệ thống truyền động thùng trộn

a Khái niệm:

Hệ thống thùng trộn là một hệ thống chuyên dùng để trộn, đảo các nguyên vật liệu với nhâu theo yêu cầu kỹ thuật và nhu cầu của con người, nhằm tạo ra các nguyên vậtliệu hỗn hợp cần thiết

Ngày nay hệ thống thùng trộn được sữ dụng rất nhiều trong lĩnh vực xây dựng, hóa thực phẩm,

b Kết cấu hệ thống thung trộn:

Hệ thống thùng trộn có rất nhiều loại và da dạng tùy theo mục đích sữ dụng sẽ có hệ thống tương ứng và thích hợp Nhìn chung thì hệ thống sẽ được hình thành từ 3 thànhphần cơ bản sau:

 Động cơ: là nguồn phát động cho hệ thống

 Hộp giảm tốc là chuyển công suất từ động cơ sang thùng trộn theo các chỉ tiêu

kỹ thuật và yêu cầu thiết bị

 Thung trộn: chứa và trộn các nguyên vật liệu cần trộn

Trong những ngành sữ dụng thùng trộn với quy mô và công suất lớn, người ta thườngkết hợp với băng tải và các thiết bị khác nhầm nâng cao năng suất làm việc mang lại hiểu quả kinh tế cao

c Ứng dụng:

Trong một số lĩnh vực điển hình như:

 Hệ thống trộn xi măng, cát, đá tạo vữa trong xây dựng

 Hệ thống trộn và sữ dụng trong dây chuyển sản xuất thức ăn chăn nuôi

 Hệ thống trộn bột, chất lỏng, chất dẻo, các nguyên phụ liệu để tạo ra các hỗn hợp hóa chất

Sữ dụng thùng trộn sẽ có được nhiều ưu điểm:

 Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công

 Đảm bảo được thành phần và liều lượng của hỗn hợp

 Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm,

Đề số 02, phương án 04

Công suất trên trục thung trộn P, (Kw) 10

Số vong quay trên trục thùng trộn n,

Số ngày làm việc trên năm Kng, ngày 300

Số ca làm việc trong ngày, ca 2

1.1 Chọn hiệu suất của hệ thống

 Hiệu suất truyền động:

ƞchung=ƞknbr1br2d4ol = 0,98.0,98.0,98.0,96.0,994 = 0,87

 Với:

ƞkn=0,98: Hiệu suất nối trục đàn hồi

br1 = br2 = 0,98: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ hai cấp nhân đôi cấpchậm d = 0,96: hiệu suất bộ truyền đai thang (để hở)

ol = 0,99: hiệu suất ổ lăn

(Các thông số được tra trong bảng 3.3: hiệu suất các bộ truyền chủ yếu tàiliệu (II).)

1.2 Tính công suất cần thiết:

Công suất tính toán:

1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Số vòng quay trên trục của thung trộn : n = 42vòng/phút

Chọn sơ bộ tỷ số hệ thống:

U chung = uh ud = 16.2 = 32

Với: {u h=16 :tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp nhân đôi (8 ÷ 40) u d =2:tỉ số truyền của bộ truyền đaithang(2÷ 5)

( Các thông số được tra ở bảng 3.2: tỷ số truyền các bộ truyền thông dụng tàiliệu (II) )

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

2 Phân phối tỉ số truyền:

 Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động:

uch = n đc

1458

42 = 34,72+ u1 = 4,91: tỉ số truyền của cặp bánh răng 1

+ u2 = 3,26: tỉ số truyền của cặp bánh răng 2

 Vậy tỉ số truyền của bộ truyền đai là:

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Công suất: Pdctt = 10,92 (kW)

Số vòng quay n = 1344 (vòng/phút)

Tỉ số truyền i = 2,2

1 Chọn dạng đai thang dựa vào hình 4.22 thông qua công suất động cơ và

số vòng quay đã có, ta chọn được đai thang loại B

Thông số của đai thang loại B là:

Khoảng cách từ mặt trung hòa đến thớ ngoài yo 4

Thỏa điều kiện: v1 = d 1 n 160000 ≤ [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)v] ; trong đó [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)v] = 25 (m/s)

4 Giả sử chon hệ số trượt tương đối là : ξ = 0,01

Đường kính bánh đại lớn : d2sd = u.d1.(1 – ξ) = 2,2.180.(1 – 0,01) = 392,04

(mm) theo tiêu chuẩn ta chọn kích thước d2 = 400 mm

Xác định lại tỉ số truyền u: u = d 1.(1−ξ) d 2 = 180.(1−0.01)400 = 2,24 ( chỉ sai lệch 1,78

% so với trước đó )

5 Giới hạn khoảng cách trục được tính: 2(d1 + d2 ) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d2 ) + h 2.(180 +400) ≥ a ≥0,55.(180+400) +10,5

6 Tính chiều dài đai theo a sơ bộ theo công thức:

7 Số vòng chạy của đai trong 1 giây: nếu thỏa điều kiện i = v1

L ¿[i], s-1, với [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)i]

= 10 s-1

i = v1

L = 12,672 = 6,34 (s-1) ; thỏa điều kiện trên

8 Tính góc ôm đai bánh nhỏ ❑1theo công thức:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của dây đai, chọn: Cz = 0,9

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng: Cr = 0,9 ( tải trọng va đập nhẹ)

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài dây đai: CL = 6

- Chiều rộng bánh đai : B = ( Z -1).t +2.e = (4 -1 ).25,5 + 2.17 = 110,5

- Đường kính ngoài cùng của bánh đai dẫn: D1n = d1 + 2ho = 180 + 2.10, 5 =

201 (mm)

- Đường kính ngoài cùng của bánh đai bị dẫn : D2n = d2 + 2ho = 400 + 2.10,5 =421 (mm)

12.Xác định lực căng dây ban đầu:

Lực căng ban đầu : Fo = 780 P 1 Kđ v C Z = 780.10,92.1,212,67.0,93 4 = 216,86 (N)

Trong đó kđ = 1,1 + 0,1 = 1,2 ( tải trọng va đập nhẹ, tải trọng mở máy đến

150%, tải trọng danh nghĩa.) Trịnh chất bảng 4.7 trang 55

Lực vòng do tâm sinh ra: Fv = qmv2 = 0,178.12,672 = 28,57 (N) tra bảng 4.22sách TT trang 63

Lực tác dụng lên Fr

Fr = 2Fosin(❑1

2 ) = 421(N)

Lực tác dụng lên trục:

Fr = Ft.√1+tan2α => Ft = 372,4 (N)

 Bảng thông số bộ truyền bánh đai:

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Thông số đầu vào:

Thông số Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

Tên thép thép 45 ( tôi cải thiện) Thép 45 ( tôi cải thiện) Giới hạn bền kéo σ b 1=850 MPa σ b 2=750 MPa

Giới hạn bền chảy σ ch1=580 MPa σ ch2=450 MPa

 NFO1 = NFO2 = 5.106 (chu kì)

 Số giờ làm việc tương đương (tuổi thọ):

Lh = Lnăm Lngày Lca L giờ = 5.300.2.8 = 24000 (giờ)

 Số chu kì làm việc tương đương xác định theo sơ đồ tải trọng:

Trong đó:

t1 , t2: tính bằng s

n: số vòng quay

Lh: số giờ làm việc tương đương tính bằng giờ

c: số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng

Theo bảng 6.2 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], với thép 45, tôi cải thiện:

 Giới hạn mỏi tiếp xúc: σ Hlim0 = 2HB + 70, SH = 1,1

 T1 = 136840 (Nmm): momen xoắn trên trục bánh chủ động

 ❑ba = 0,315 (Tra bảng 6.6 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I] – Trị số ❑ba đối với cấp chậm tronghộp giảm tốc nên lấy lớn hơn 20 ÷30% so với cấp nhanh)

 ❑bd = 0,53❑ba (u1± 1) = 0,53.0,315.(5,23+1) = 1,04

 Ứng với ❑bd = 1,04 ta tra bảng 6.4 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)II] ta có:

 Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β = 100 (80≤ β ≤ 200 )

 Theo công thức 6.31 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], số răng bánh nhỏ là:

z1 = 2 a w cos β

m n(u1+1) = 2.200 cos100

3.(4,91+1) = 22,22Lấy z1 = 22 (răng)

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I] ta có:

Với:

b

 : góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

βb=arctg[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)cos(∝ t).tg β]= arctg[cos20,47 tg12,8]= 10,02

Với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh thì:

∝ t = ∝ w= arctg[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s) tg ∝

cosβ] = arctg[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)cos12,8tg20 ]= 20,47

 Z ε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:

2)].cosβ=[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)1,88-3,2(221 +1081 )].cos(12,8) = 1,71

- Do đó theo công thức (6.36c) tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], ta có:

d w 1= 2 a w

u1+ 1=4,91+12.200 = 68(mm)

Với v =2,36 (m/s) < 10(m/s) theo bảng 6.13 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I] dùng cấp chính xác

9, Theo bảng 6.14 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I] ta chọn KHα = 1,02

Theo công thức (6.42) tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], ta có:

v H=δ H.g o.v.√a w/u2 = 0,002.61.2,36.√200/4,91 = 1,84

- Với δ H= 0,002: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]); g0=61: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1

và 2 (bảng 6.16 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I])

- Theo công thức 6.41 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]:

K Hv=1 + 2.T v H b w d w 1

1 K H β K H ∝= 1+ 2.136840.1,08 1,131,84.63 68 = 1,02Vậy K H=K H β.K H∝ K H V = 1,08.1,13.1,02 = 1,24

Như vậy từ (1) và (2) ta có σ H<[σ H], cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếpxúc

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

- Điều kiện bền uồn σ F = 2T1Y F 1 F t K F Y ε Y β

Xác định số răng tương đương:

- Hệ số dạng răng Y F theo bảng 6.18 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]:

140= 0,91 : hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Với mn=3 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(3) = 1, YR=1 (bánh răng phay); KxF=1(da<400mm), do đó theo (6.2) và (6.2a) tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I] ta có:

σ F 2=σ F 1 . Y F 2

Y F 1 = 11,24.3,6

3,9 = 10,38 MPa < [σ F 2]

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1

Theo (6.48) tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], ta có ứng suất tiếp quá tải:

σ Hmax=[σ H].√k qt = 495,45.1 = 495.45 MPa < [σ H]max = 1260 MPa

Theo công thức (6.49) tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], ta có:

σ F 1 max=σ F 1.K qt = 11,24.1 = 11,24 MPa < [σ F 1]max = 464 MPa

σ F 2 max=σ F 2.K qt = 10,38.1 = 10,38 MPa < [σ F 2]max = 360 MPa

8 Bảng thông số và kích thước bộ truyền:

Thông số đầu vào:

Giới hạn bền chảy σ ch1=580 MPa σ ch2=450 MPa

2 = 245 HB1 = 230

2 Xác định ứng suất cho phép

 Số chu kì làm việc cơ sở (theo công thức 6.5 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]):

 NHO1 = 30HB12,4= 30.2452,4 = 1,63.107 (chu kì)

 NHO2 = 30HB22,4= 30.2302,4 = 1,4.107 (chu kì)

 NFO1 = NFO2 = 5.106 (chu kì)

 Số giờ làm việc tương đương (tuổi thọ):

Lh = Lnăm Lngày Lca L giờ =5.300.2.8 = 24000 (giờ)

 Số chu kì làm việc tương đương xác định theo sơ đồ tải trọng:

t1 , t2: tính bằng s

n: số vòng quay

Lh: số giờ làm việc tương đương tính bằng giờ

c: số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng

Theo bảng 6.2 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I], với thép 45, tôi cải thiện:

 Giới hạn mỏi tiếp xúc: σ Hlim0 = 2HB + 70, SH = 1,1

[σ H]=Min¿ = 433,63 Mpa

 Ứng suất uốn cho phép:

[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)σ F 1¿ = σ 0 Flim

S F K FL ; chọn S F= 1,75, ta có:

[v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)σ F 1¿= 1,75441 .1 = 252 MPa ; [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)σ F 2¿ = 1,75414.1 = 236,7 MPa

 Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng với các trục nên ❑ba= 0,3 ÷ 0,5

; chọn ❑ba= 0,4 theo tiêu chuẩn khi đó:

 Tỷ số truyền sau khi chọn số răng: u = z2

z1 = 3,21

 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng:

Đường kính vòng chia: d = cos(β ) z m ; vì β=0nên ta có công thức sau:

- Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn.

7 Kiểm nghiệm răng quá tải:

 Ứng suất uốn tính toán theo công thức:

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC – CHỌN THEN

 Qui ước các kí hiệu:

 k: số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc

 i: số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham giatruyền tải trọng

 i=0 và i=1: các tiết diện trục lắp ổ

 i=2s: với s là số chi tiết quay

 lk1: khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

 lki: khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ I trên trục thứ k

 lmki: chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ I (lắp trên tiết diện I trêntrục)

 lcki: khoảng công- xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ I ở ngoàihộp giảm tốc đến gối đỡ

 bki: chiều rộng vành bánh răng thứ I trên trục k

Thép 45 thường hóa có σ b= 600 (Mpa) (bảng 6.1-tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]), ứng suất xoắncho phép τ = 15 ÷ 30 (Mpa)

Dựa vào bảng 10.3 tài liệu [v] ; trong đó [v] = 25 (m/s)I]:

 k1 = 10(mm): khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thànhtrong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay.

 k2 = 8(mm): khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

 k3 = 10(mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

 hn = 15(mm) : chiều cao nắp ổ và đầu bulông

 l11= l21= l31= 287 (mm)

2 Trục II:

 Chọn sơ bộ chiều dài mayơ bánh răng trụ:

lm22 = lm23 =(1,2÷1,5) d2=(1,2÷1,5).50=(60 ÷75) (mm) do chiều rộngbánh răng là bw1= 68 (mm) nên tối thiểu ta phải chọn lm22=bw1= 68 (mm)

 l22 =0,5 (lm22+b2)+ k1 + k2= 0,5 (68+27)+ 10 + 8= 65,5 (mm)

 l23 = l22+ 0,5.(lm22 + lm23)+ k1= 65,5 +0,5.(68 + 68) + 10 = 143,5(mm)

 l24 = 2l23 – l22 = 221,5 (mm)

 l21 = 2l23 = 287 (mm)

 b23 = bw2= 63 (mm)