Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

CHI TIẾT MÁY Tên đề tài: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn_9,5 điểm Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền Phần 2: Thiết kế bộ truyền ngoài Phần 3: Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, TVBV)

TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

BỘ MÔN CNKL

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN

CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Phước MSSV:18DDS0804111

Lớp: 18DDS08041 (Cơ khí chế tạo máy) Khoá: 8

1 Tên đề tài: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

2 Nội dung bài tập lớn

▪ Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

▪ Phần 2: Thiết kế bộ truyền ngoài

▪ Phần 3: Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, TV-BV)

▪ Phần 4: Thiết kế 2 trục-then trong hộp giảm tốc và chọn nối trục

▪ Phần 5: Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc

3 Yêu cầu

▪ Sinh viên nhận nhiệm vụ đề tài

▪ Sinh viên chủ động, tích cực thực hiện các nội dung bài tập lớn đúng thời gian qui định

- Ngày giao đề tài :29/04/2020 - Ngày kết thúc thực hiện :06/07/2020

- Ngày nộp: 06/07/2020 - Ngày bảo vệ: 08/07/2020

PHÊ DUYỆT TP HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2020

Trưởng bộ môn Giảng viên hướng dẫn

ThS Huỳnh Đức Thuận TS Phạm Hồng Thanh

TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

Thời gian phục vụ, L(năm): 5

Quay một chiều làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (một năm làm việc 300 ngày, 1ca làm việc

8 giờ)

Chế độ tải: T1= T T2= 0,9T

t1= 31 giây t2= 45 giây Sai số vòng quay trục công tác so với yêu cầu ≤ ±5%

YÊU CẦU

◼ Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

◼ Phần 2: Thiết kế bộ truyền đai thang

◼ Phần 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

◼ Phần 4: Thiết kế 2 trục-then trong hộp giảm tốc và chọn khớp nối

◼ Phần 5: Thiết kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc

 dtbrtntol

95 , 0

=

dt

 : hiệu suất bộ truyền đai thang

97 , 0

=

brt

 :hiệu suất hộp giảm tốc bánh răng trụ nghiêng 1 cấp

99 , 0

=

nt

 : hiệu suất nối trục đàn hồi

99 , 0

=

ol

 : hiệu suất một cặp ổ lăn

- Tải trọng thay đổi theo bậc:

t t

t t

P t

t P

T T

T lv i

i T T lv

td

i

59 , 6 45

31

45 9 , 0 31 1 7

.

.

2 2

2 1

2 2 1 2 2

2 1

= +

+

= +

2, Phân phối tỷ số truyền

- Tỷ số truyền chung của hệ thống:(CT3.23_T48[1])u =n dc/n lv = 1458 / 135 = 10 , 8Trong đề đồ án HGT 1 cấp, để giảm kích thước bộ truyền ngoài nhằm hài hòa kích thước hệ thống , tỷ số truyền của chúng chỉ nên chọn từ 2 đến 3 Nên

chọn u h > u ng

% 0 135 135 135

n n lv

7

PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Thông số đầu vào: P dc = 7,91 kW; n dc = 1458 vg/ph; u dt =2,7, T=51811 N.mm

Tỷ số truyền thực tế ut = d2/[d1(1-ε)] = 500/[180.(1-0,02)] = 2,83 sai lệch 4,8% > 4% (KTM)

a sb = 1 , 056 2 = 1 , 056 480 = 506 , 88 (với ut = 2,72 thì suy ra a/d2=1,056)

Tính chiều dài dây theo asb:

mm a

d d d d a

L

sb

88 , 506 4

) 180 480 ( 2

) 480 180 ( 88 , 506 2 4

) (

2

) (

2

2 2

1 2 2

d d

d L d

d L

2

) (

2

) (

4

1 2

2 2 1 2

) 480 180 ( 55 , 0

57 180 ) (

9

35 , 1

4, Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

- Lực căng ban đầu F 0 : (CT4.19_T63[1])

N F

z C v K P

F

F r = 2 0 sin( 1/ 2 ) = 2 253 , 24  3  sin( 75 , 315  ) = 1469 , 8

nhỏ

Đường kính bánh đai

lớn

d2 mm 480 Không theo tiêu chuẩn

Khoảng cách trục a mm 582,32 Theo L tiêu chuẩn

Lực tác dụng lên trục Fr N 1469,8

11

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ NGHIÊNG

Thông số đầu vào: PI = 7,44 kW; T1 = 131578 N.mm; T2 = 505089 N.mm; u = 4;

n1 = 540 vg/ph; n2 = 135 vg/ph; Lh=24000 giờ

1, Chọn vật liệu (B6.1_T92[1])

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580 MPa, σb= 850 MPa

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450 MPa, σb= 750 MPa

-Ứng suất quá tải cho phép:(B6.1_T92[1])

+Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:(CT6.13_T95[1])

14

 H max = 2,8 ch2 = 2,8.450 1260 = MPa;(ch2  ch1)

+Ứng suất uốn quá tải cho phép:(CT6.14_T96[1])

 F1 max = 0,8 ch1 = 0,8.580 = 464MPa; F2 max = 0,8 ch2 = 0,8.450 = 360MPa

Trong đó: Ka-hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng(B6.5)(Ka=43)

ψba -hệ số chiều rộng vành răng(B6.6)(ψba=0,355-đối xứng, chọn từ 0,5)

0,3-KHβ-hệ số kế đến sự phân bố không đồng đều tại trọng(B6.7)(ứng với sơ đồ 6;tính ψbd=0,5ψba (u+1)=0,89; KHβ=1,04)

Suy ra, chọn aw = 200 mm (Đã kiểm nghiệm lại độ bền tiếp xúc và chọn aw thỏa mãn)

8 cos 2 )

1 (

20 cos 2 06

=

u m

a z u

m

chọn z1=26 +Số răng bánh bị dẫn:

2 1 4.26 104

+Vận tốc dài của bánh răng:

4, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

-Ứng xuất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:(CT6.33_T105[1])

cos /

-Xác định chính xác ứng xuất tiếp xúc cho phép:

Theo (CT6.1) với v=2,26 m/s < 5 m/s, Z v = 0 , 85v0,1= 0 , 85  2 , 260,1 = 0 , 922 ; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra= 2,5 1,25µm, nên ZR= 0,95; với da< 700 mm, KxH= 1

Theo (CT6.1&CT6.1a):    '

509,1.0,922.0,95.1 445,92

17

 =   = thỏa mãn Kết quả được aw = 200 mm

5, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

-Ứng suất uốn sinh ra: (CT6.43&CT6.44_T108[1])

7 0,355 200 80

2 2 1 31 578 1,0 8 1 ,37

F w w Kv

F F

v b d F

15 6 ( 006 ,



578 , 0 73 , 1 / 1 /

/ 104 cos

Y S = 1 , 08 − 0 , 0695 ln( n) = 1 , 08 − 0 , 0695 ln( 3 ) = 1 , 004 -Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

20

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC - THEN - KHỚP NỐI

Thông số đầu vào:TI=131578 N.mm; TII=505089 N.mm; Tct=495185 N.mm

Chọn d1= 40 mm; d2= 55 mm (B10.2) Trong đó: Ứng suất xoắn cho phép

[τ]=12 20 MPa, lấy trị số nhỏ đối với trục vào và trị số lớn đối với trục ra ([τ]1=15 MPa, [τ]2=20 MPa)

- Chiều dài các đoạn trục:

21

bo=29 mm- chiều rộng gần đúng của ổ lăn trục 2(B10.2)

hn=15 20- chọn hn=20 chiều cao nắp ổ và đầu bulon(B10.3)

k1=8 15- chọn k1=10 khoảng cách từ chi tiết quay đến thành trong hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay(B10.3)

k2=5 15- chọn k2=15 khoảng cách mặt mút ổ đến thành trong hộp (B10.3)

k3=10 20- chọn k2=10 khoảng cách từ chi tiết quay đến nắp ổ (B10.3)

lm1=(1,2÷1,5).d1=1,2.d1=1,2.40=48 mm- chiều dài mayo bánh đai

lm2=(1,2÷1,5).d2=1,2.d2=1,2.55=66 mm- chiều dài mayo bánh răng

lm1=48 mm < bw=71 mm, lấy lm1=bw=71 mm

lm2=66 mm < bw=71 mm, lấy lm2=bw=71 mm

lkn2=L=175 mm: chiều dài mayo khớp nối (B16.10)

22

23

24

3, Xác định đường kính các đoạn trục (trục chủ động-trục 1)

25

1

1 1

80 749,8 29992 mm

2

75 ,

0 T M

26

4, Kiểm nghiệm độ bền của then

- Then ở bánh răng (tại C):

+ Chọn kích thước then theo đường kính trục (B9.1a): Φ40: b=12 mm; h=8 mm;

t1=5 mm; t2=3,3 mm; lt=1,35.dC=1,35.40=54 mm (chọn theo tiêu chuẩn B9.1a thì

Trong đó: khi chịu tải trọng va đập nhẹ lấy giảm đi 1/3, suy ra [τc]=40 MPa

- Then ở đầu trục (tại D):

+ Chọn kích thước then theo đường kính trục: Φ28: b=8 mm; h=7 mm; t1=4 mm;

t2=2,8 mm;

lt=1,35.dD=1,35.28=37,8 mm (chọn theo tiêu chuẩn B9.1a thì lt=40 mm)

Với lt= 40mm không thỏa mãn, chọn lại lt=(0,8…0,9).lm=0,8.71=56,8 mm, chọn

27

Tiết diện tại điểm bất kỳ:

 s s s

sσj- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτj- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

σ-1=0,436.σb=261,6 MPa- giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng

τ-1=0,58.σ-1=151,73 MPa- giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

- Tiết diện tại điểm B:

&

10 10 , (

12 , 2 06 , 0 06 , 2 06 , 0

K

KdB =   + = + =

) 11 10

&

10 10 , (

7 , 1 06 , 0 64 , 1 06 , 0

C C

d

t d t b d

2

32

/ M M

= /W M

=

2 1 1

3 2

xC 2

yC C

C aC

I oC I

aC

d

t d t b d T

W T

2

16

2 /

2 /

2 1 1

29

- Momen uốn tương đương tại các đoạn trục(CT10.16)

2 2

2

75 ,

0 T M

30

31

8, Kiểm nghiệm độ bền của then

- Then ở bánh răng (tại C):

+ Chọn kích thước then theo đường kính trục (B9.1a): Φ55: b=16 mm; h=10 mm;

t1=6 mm; t2=4,3 mm; lt=1,35.dC=1,35.55=74,25mm (chọn theo tiêu chuẩn B9.1a thì lt=80 mm không thỏa mãn) Chọn lại

Trong đó: khi chịu tải trọng va đập nhẹ lấy giảm đi 1/3, suy ra [τc]=40 MPa

- Then ở đầu trục (tại E):

+ Chọn kích thước then theo đường kính trục: Φ45: b=14 mm; h=9 mm; t1=5,5 mm; t2=3,8 mm;

l=1,35.dE=1,35.45=60,75 mm (chọn theo tiêu chuẩn B9.1a thì l=63 mm)

Với lt= 63 mm không thỏa mãn, chọn lại lt=(0,8…0,9).lkn=0,8.132=105,6 mm, chọn lt=110 mm (tiêu chuẩn-thỏa mãn)

32

9, Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Tiết diện tại điểm bất kỳ:

 s s s

sσj- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτj- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

σ-1=0,436.σb=261,6 MPa- giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng

τ-1=0,58.σ-1=151,73 MPa- giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

- Tiết diện tại điểm A:

&

8 10 , (

81 , 2 06 , 0 75 , 2 06 , 0

K

KdA=   + = + =

) 11 10

&

9 10 , 26 10 ( 11 , 2 06 , 0 05 , 2 06 , 0

C C

d

t d t b d

2

32

/ M M

= /W M

=

2 1 1

3 2

xC 2

yC C

C aC

II oC II

aC

d

t d t b d T

W T

2

16

2 /

2 /

2 1 1

34

dc= 16 mm: đường kính chốt

l3= 32 mm: chiều dài đoạn chốt bị dập

l0=l1+l2/2= 38+18/2= 47 mm: chiều dài chịu uốn của chốt

k= 1,2: hệ số chế độ làm việc của băng tải (B16.1)

- Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

 

0 3

2 2.1, 2.505089

1,85 (2 4) 8.160.16.32

37

Trong đó:

V=1- hệ số kể đến vòng quay- vòng trong quay

X=1- hệ số tải trọng hướng tâm

m=3- bậc của đường cong mỏi đối với ổ bi

+ Kiểm tra khả năng tải động: (CT11.1_T213[1])

m=3- bậc của đường cong mỏi đối với ổ bi

+ Kiểm tra khả năng tải động: (CT11.1_T213[1])

39

- Đường kính ngõng trục d=50 mm Ta chọn ổ 46310 (cỡ trung hẹp) (BP2.12_T264[1]) có d=50mm, D=110mm, b=T=27mm, H=30mm, [C]=56,03 kN- khả năng tải động cho phép, [C0]=44,8 kN -khả năng tải tỉnh cho phép

5, Kiểm tra ổ theo khả năng tải động

V=1- hệ số kể đến vòng quay- vòng trong quay

X=0,45- hệ số tải trọng hướng tâm

Y=1,62- hệ số tải trọng dọc trục

+ Tải trọng động quy ước: (CT11.3_T214[1])

m=3- bậc của đường cong mỏi đối với ổ bi

+ Kiểm tra khả năng tải động: (CT11.1_T213[1])