THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI KÈM BẢN VẼ CAD

Như chúng ta đã biết bộ môn Chi Tiết Máy và Bộ môn Đồ Án Chi Tiết Máy là một trong những bộ môn không thể thiếu đối với sinh viên ngành cơ khí, nhiệt lạnh, công nghệ ôtô,…Nó trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất, khả năng tư duy trước một vấn đề thực tế về các chi tiết máy. Giúp cho sinh viên có một nền tảng nhất định trước khi bước vào thiết kế một máy, bộ phận máy nào đó. Phần nào có thể hình dung ra được công việc thiết kế chúng ra sao, là cần phải làm những gì…Học qua hai môn này phần nào có thể xem như chúng ta đã đặt một chân vào thực tế nếu như những ai đã định hướng cho mình đi theo con đường thiết kế. Dưới đây là bản thuyết minh về Thiết kế hệ dẫn động băng tải trong quá trình thực hiện khó có thể tránh khỏi những sai sót về nội dung cũng như về cách trình bày hi vọng bạn đọc có thể phản hồi ý kiến giúp nhóm thực hiện chúng tôi hoàn thiện mình hơn. Xin cảm ơn.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết bộ môn Chi Tiết Máy và Bộ môn Đồ Án Chi Tiết Máy là một trong những bộ môn không thể thiếu đối với sinh viên ngành cơ khí, nhiệt lạnh, công nghệ ôtô,…Nó trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất, khả năng tư duy trước một vấn đề thực tế về các chi tiết máy Giúp cho sinh viên có một nền tảng nhất định

trước khi bước vào thiết kế một máy, bộ phận máy nào đó Phần nào có thể hình dung rađược công việc thiết kế chúng ra sao, là cần phải làm những gì…Học qua hai môn nàyphần nào có thể xem như chúng ta đã đặt một chân vào thực tế nếu như những ai đã định

hướng cho mình đi theo con đường thiết kế Dưới đây là bản thuyết minh về Thiết kế hệ

dẫn động băng tải trong quá trình thực hiện khó có thể tránh khỏi những sai sót về nội

dung cũng như về cách trình bày hi vọng bạn đọc có thể phản hồi ý kiến giúp nhóm thựchiện chúng tôi hoàn thiện mình hơn Xin cảm ơn

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 1/Khái niệm:

Hệ thống dẫn động tải là một hệ thống mà sử dụng công suất từ một động cơtruyền động cho băng tải di chuyển thông qua một hộp giảm tốc để điều chỉnh vận tốcphù hợp ,với mục đích là biến chuyển động quay của trục tang trống băng tải thànhchuyển động tịnh tiến của băng tải để di chuyển các sản phẩm hoặc các chi tiết trong mộtkhâu của một dây chuyền sang khâu khác để tiếp tục gia công hoặc di chuyển sản phẩmsau khi ra khỏi dây chuyền để tiến hành đóng gói

2/Cấu tạo:

Hình 1 Sơ đồ hệ thống Hình 2 Sơ đồ tải trọng

Hệ thống dẫn động gồm:

1 Động cơ điện : cung cấp công suất cho hệ thống hoạt động

2 Khớp nối: nối giữa trục của động cơ với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.Khi động cơhoạt động thì trục động cơ sẽ tăng tốc đột ngột, nhờ nối trục có nhiệm vụ đàn hồi,giảm chấn mà trục sơ cấp sẽ có thời gian tăng tốc để bằng với tốc độ của trục động

cơ để giúp trục sơ cấp hoạt động êm hơn

3 Hộp giảm tốc: Thay đổi tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục tang trống băng tải để

bộ truyền xích ống con lăn(4) làm quay trục tang trống băng tải từ đó làm cho băng tải(5) di chuyển tịnh tiến, tại đó sẽ giúp ta đưa sản phẩm ra khỏi dây chuyền

4/Ưu, nhược điểm:

a/Ưu điểm:

-Phù hợp với mô hình sản xuất hàng loạt

-Tiết kiệm thời gian,nhân công lao động

-Làm việc hiệu quả

Hệ thống dẫn động băng tải được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

-Hệ thống dẫn động băng tải xi măng, cát đá…trong lĩnh vực xây dựng

-Hệ thống dẫn động băng tải trong lĩnh vực thực phẩm, thức ăn gia súc, nước uống đóngchai

-Hệ thống dẫn động băng tải trong lĩnh vực chế tạo xe ôtô

-Hệ thống dẫn động băng tải trong lĩnh vực may mặc

 Số liệu thiết kế:

 Lực vòng trên bang tải, F(N): 3200

 Vận tốc xích tải, v(m/s): 0,85

 Đường kính tang dẫn, D(mm): 450

 Thời gian phục vụ, L(năm): 6

 Hệ thống quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

Lh = 6.300.8.2 = 28800 (h)

t1=55

T2= 0,7T t2=30

CHƯƠNG II : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ

THỐNG I/ Tính chọn động cơ:

1/ Tính công suất động cơ:

- Công suất tại trục băng tải (Pct)

Hiệu suất chung của bộ truyền:

:Hiệu suất của khớp nối

:Hiệu suất của một cặp ổ lăn

:Hiệu suất của một cặp bánh răng

:Hiệu suất của bộ truyền xích

Hiệu suất có được ta tra bảng 3.3_[1] trang 88

=>� = 0,99.0,994.0,972.0,93 = 0,83

=>

2/ Tính tốc độ của động cơ:

-Tốc độ quay của trục băng tải (nct)

-Tốc độ quay của động cơ (ndc)

ndc= usb.nct

usb = uh.ux

Với usb:tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền

uh :tỉ số truyền của hộp giảm tốc

ux:tỉ số truyền của bộ truyền xíchTra bảng 3.2_[1] trang 88

Ta chọn: uh=20, ux=2

=>usb=20.2 = 40

=> ndc= 36,1 40 = 1444 (v/ph)

Vậy sau khi tính toán ta đã có: Pdc= 2,98 kW và ndc = 1444 (v/ph) Tra bảng P1.1_[2]Chọn động cơ có số hiệu: K112S4 có Pdc= 4 kW, ndc= 1445 (v/ph), cos = 0,83, = 85%, m

= 58kg, = 2

II/ Phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền chung của bộ truyền

III/ Tính toán các thông số:

1/ Tính công suất trên các trục:

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH I/ Chọn loại xích:

Vì vận tốc đầu vào bộ truyền xích là trung bình không lớn lắm (72 v/ph) chế tạođơn giản, rẻ tiền hơn loại xích răng và yêu cầu làm việc êm, không gây ồn ào nên ta dùngloại xích ống con lăn

II/ Các thông số của bộ truyền :

1/ Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích:

Thông thường thì bộ truyền xích được thiết kế để giảm tốc độ, tức là Z1<Z2:

- Nếu số răng đĩa xích càng nhỏ thì thì góc xoay bản lề càng lớn làm xích mòn nhanh gâynên va đập, ồn ào và làm tăng tải trọng động do đó khi thiết kế ta phải hạn chế số răng đĩaxích với Zmin= 11÷15 (Trang 174 _[1])

- Nếu số răng đĩa xích càng lớn thì dễ làm tuôn xích nên ta củng phải giới hạn số răng lớnnhất với Zmax≤ 100÷120 (Trang 174 _[1])

Ta tiến hành tính Z1=29 - 2.u (3-1 )(Trang 174 _[1])

- Ka :hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục A=(30÷50) Pc nên Ka = 1

- Ko : hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền ta thiết kế bộ truyền nối hai tâmcủa đĩa xích hợp với đương nằm ngang 1 góc nhỏ hơn 60 nên Ko=1

- Kdc: hệ số xét ảnh hưởng đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, ta thiết kế bộ truyền

có trục điều chỉnh được để điều chỉnh độ chùng của xích nên Kdc =1

- Kb:hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, bôi trơn liên tục Kb= 0,8

- Klv: hệ số xét đến chế độ làm việc, làm việc 2 ca trong 1 ngày => Klv=1,12

Vậy K = 1.1.1.1 0,8 1,12 = 0.896

b/Tính công suất tính toán P t :

Pt = (5.25-[1])

- Với K = 0.896

- P công suất bộ truyền P = P3 = 2,95(kW)

- Kz: hệ số xét đến ảnh hưởng của số răng

- Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn

Trong đó : n:số vòng quay của đĩa xích

z:số răng của đĩa xích

III/ Kiểm tra bền :

1/ Kiểm tra số lần va đập trong 1(s):

Kf ;hệ số phụ thuộc độ võng của xích Xích nằm ngang Kf =6

hệ số an toàn cho phép tra bảng 5.7

Vật liệu thiết kế bánh răng bằng thép hợp kim và tùy thuộc vào 2 loại

- Nhóm 1: có độ rắn HB ≤ 350, bánh răng thường hóa hoặc tôi cải thiện Nhờ độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn tốt

- Nhóm 2: có độ rắn HB > 350, bánh răng thường được tôi thể tích, tôi bề mặt, thấm cacbon, thấm nitơ Độ rắn cao nên phải cắt răng trước khi nhiệt luyện, sau khi nhiệt luyệnphải dùng các nguyên công tu sửa đắt tiền như mài, mài nghiền,…Răng chạy mòn rất kém, do đó phải nâng cao độ chính xác chế tạo, nâng cao độ cứng của trục và ổ Vì vậy tachọn vật liệu có độ rắn HB ≤ 350 (thép thường hóa , tôi cải thiện)

H1 H2 + (1015)HB ( Trang 91_[2])

Ta chọn thép C45 tôi cải thiện

Theo bảng 6.1_[2] đối với bánh dẫn ta chọn HB1=250, Bánh bị dẫn HB2 = 235,

Số chu kỳ cơ sở: NFO1 = NFO2 = 5.106 cho tất cả các loại vật liệu (6.48_[1])

2/ Số chu kỳ làm việc tương đương: (N HE, N FE )

với mH là bậc đường cong mỏi mH = 6

NHE1> NHO1 lấy NHE1= NHO1 (trang 221_[1])

NHE2> NHO2 lấy NHE2= NHO2

KHL1= KHL2=1

(6.48_[1])

với mF là số mũ Với H350 thì mF =6

NFE1> NFO1 lấy NFE1= NFO1

NFE2> NFO2 lấy NFE2= NFO2

Ta chọn = 20 răng z2 = 4,9.20 = 98 răng

Góc nghiêng răng = arccos = arccos = 19,2650

10/ Các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng:

: hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các răng

Với = 0,94 Tra bảng 6.7_[2] được = 1,14

Với cấp chính xác 9 và v = 3,21 m/s tra bảng 6.14_[2] được = 1,14

Với cấp chính xác 9 và v = 3,21 m/s tra bảng P2.3_[2] được = 1,04

KH = 1,14.1,14.1,04 = 1,35

12/ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

= ) ] (6.33_[2])

Trong đó

- : hệ số kể đến cơ tính vật liệu.Tra bảng 6.5_[2] được = 274 (Mpa)1/3

- : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Tra bảng 6.12_[2] được = 1,68

- : hệ số kể đến độ nghiêng của răng = 1 - /140 = 1 – 19,265/140 = 0,86

- YF : hệ số dạng răng phụ thuộc số răng tương đương zv1 và zv2

zv1 = z1/ = 20/ = 23,8

zv2 = z2/ = 98/ = 116,5

Tra bảng 6.18_[2] được YF1 = 3,94 ; YF2 = 3,6

= = 55,7 MPaMPa

= = 50,9 MPa 236,6 MPa

14/ Kiểm nghiệm răng khi chịu quá tải :

Có những trường hợp bánh răng chịu quá tải (ví dụ lúc mở máy, hãm máy…) với hệ số quá tải = 1,4

II/ Tính toán bộ truyền cấp chậm:

1/ Ứng suất tiếp xúc cho phép:

với + mH là bậc đường cong mỏi mH = 6 vì HB

+NHO là số chu kì làm việc cơ sở NHO = 30.HB2,4

-KFC là hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay 2 chiều đến độ bền mỏi,vì động cơ quay 1 chiềunên KFC = 1

- SF là hệ số an toàn trung bình SF = 1,75 (bảng 6.2/94_[1] )

-KFL:hệ số tuổi thọ

(6.4/93_[1])

với + mF là số mũ vì HB 350 nên mF = 6 khi đó 1 KFL2

+ NFO là số chu kì cơ sở thường lấy NFO =5.106 đối với tất cả loại thép

+ NFE là số chu kì làm việc tương đương

= (3-34)

Trong đó c = 1; n2 =295 (v/ph) ; n3 = 72 (v/ph) ; Lh = 28800 (h)

Vì NFE1> NFO lấy NFE1= NFO

NFE2> NFO lấy NFE2= NFO

Dấu (+) dùng cho bộ truyền ăn khớp ngoài

Dấu (-) dùng cho bộ truyền ăn khớp trong

Trong đó :

- là tỉ số truyền I = u1 = 4.08

-[:là ứng suất tiếp xúc cho phép =490.91 (MPa)

-T1 : mooment xoắn trên bánh dẫn

- là hệ số chiều rộng bánh răng vì bộ truyền chịu tải trung bình nên �ba=0,3÷0,45 chọn -: hệ số xét đến sự phân bố không đều của tải trọng trên vành răng

V = = = 1,25 (m/s)

Tra bảng ( 6.3/203 [1]) chọn cấp chính xác cấp 9 với Vgh = 3 (m/s)

9) Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc.

 Hệ thống tải trọng theo động cơ Theo bảng (6.5/ 210_[1]) ta chọn:

KHV = 1.05, KFV = 1.25

 =

- Trong đó:

+ = 275 Mpa, đối với các vật liệu bằng thép

+ : Hệ số biến dạng của bề mặt tiếp xúc

-Trục là chi tiết dùng để đỡ các chi tiết máy quay hoặc truyền momen quay từ các chi tiết lắp trên trục đến các chi tiết khác hoặc làm cả hai nhiệm vụ trên

-Vât liệu thiết kế trục là: Thép 45 thường hóa (Thép C45)

-Phôi rèn dạng trụ tròn

-Độ rắn HB =200 có δb =600 (MPa) ;δch =340 (MPa)

II/ Thiết kế trục:

A/ Thiết kế trục I:

1/ Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết máy:

Trục I : chỉ lắp bánh răng nghiêng nên lực tác dụng lên trục của bánh răng nghiêng là: Theo công thức 10.1, ta có -Lực vòng : Ft1 = = = 998 (N)

Theo công thức = = 17,42 (mm) (10.9)

Với T1 là momen xoắn trên trục I: T1=21149 (Nmm)

] ứng suất xoắn cho phép ] = (15 ÷ 30) Mpa Chọn ] = 20 (Mpa)

Theo tiêu chuẩn chọn d1=20 mm, tra bảng 10.2 chọn bề rộng ổ lăn b0 =15mm

l2 chiều dài mayơ bánh răng nghiêng l2 = 1,5d2 = 1,5.30 = 45 mm

l3 chiều dài mayơ bánh răng thẳng l3 = 1,5d3 = 1,5.40 = 60 mm

-w tra bảng 10.2 với T=21149 Nmm = 21,149 Nmm, w= 25÷50 mm

Chọn w =50mm

l = 45 + 60 +3.15 + 50 =200 mm

Vậy l = 200 mm

tra bảng 10.2, f không nhỏ hơn 45 ÷ 65 mm chọn f = 65mm

4/ Biểu đồ momen uốn và xoắn :

a/ Biểu đồ momen uốn M x :

Với Dt là đường kính vòng tròn qua tâm Tra bảng 16.10 chọn Dt = 68 mm

Lực hướng tâm tại khớp nối: Frk = (0,2 ÷ 0,3)Ft = (126,7 ÷ 190,1) N Chọn Frk = 126,7N

Nhìn vào biểu đồta thấy điểm C là điểm nguy hiểm:

-Đường kính khớp nối:

Mtd = = 18316 Nmm

= 15 mm

Theo tiêu chuẩn chọn dkn = 18 mm

6/ Kiểm tra bền theo hệ số an toàn :

S =≥ [s] (10-18)

Với: Sδ;hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất uốn

S;hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất xoắn [S] ; hệ số an toàn cho phép [S] =1,5÷2,5 chọn [S] =1,5

δa : biên độ và giá trị trung bình ứng suất uốn

: biên độ và giá trị trung bình ứng suất xoắn

Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng

= ; =0 (10-22)

Ứng suất xoắn cũng thay đổi theo chu kì khi trục quay 1 chiều

= (10-23)

Với W1,W0 là momen cản uốn , momen cản xoắn

Trục mà ta thiết kế có đường kính tại nơi nguy hiểm d= 25mm.Trục có then để lắp bánh răng để tính W1,W0 ta phải chọn then theo đường kính d

*là hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

Dựa vào hình 2.9 trang 43, vì = 600 (MPa) => =0,05; =0,025

*Hệ số kích thước tra bảng 10.3 *là hệ số kích tăng bề mặt, tra bảng 10-4 ) chọn =1,5

*Hệ số khi trên bề mặt chuyển tiếp có góc lượn

Chọn =0,05 thì ,

Vậy Sδ = = 4,4

Sτ= = 30,4

s = = = 4,4 > [s] =1,5

Nên thỏa điều kiện bền

7/Kiểm tra bên theo độ cứng uốn:

Trục khi hoạt động sẽ có độ võng gây nên sự phân bố không đều tải trọng theochiều rộng vành răng và khi góc xoay lớn dẫn đến làm kẹt các con lăn trong ổ lăn làmgiảm tuổi thọ của ổ lăn ,cho nên để đảm bảo độ cứng uốn cho phép ta phải tiến hành kiểmtra :

Độ võng y ≤ [y] Góc xoay ≤ []

Vì trục ta thiết kế đều lắp bánh răng trụ nên :

[y] =0,01m , ≤ 0,001 rad Với m là môđun của răng m = 2

Đảm bảo điều kiện bền.

B/ Thiết kế trục II:

1 Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết máy :

Trục II có hai lớp bánh răng :

1 bánh răng thẳng (bánh nhỏ)

1 bánh răng trụ răng nghiêng (bánh lớn )

Nên lực tác dụng lên trục II từ các cho tiết bao gồm :

với T2 = 99385 Nmm là momen xoắn trên trục II.

: ứng suất xoắn cho phép, với vật liệu thép 45 thường hóa ta chọn = 25 (MPa)

 =27,08(mm)

 Theo tiêu chuẩn chọn d2= 30mm

Với d2 =30mm tra bảng 10.2 –[1] trang 189 ta được bề rộng ổ lăn là b0= 19 (mm)

4/ Biểu đồ momen uốn và xoắn :

a/ Biểu đồ momen uốn M x

c/ biểu đồ momen xoắn :

Momen xoắn là hằng số với T2 = 99385 Nmm

Nhìn vào biểu đồ ta thấy có 2 mặt cắt nguy hiểm là

Tại D : Mx =34525,5 (Nmm) (momen uốn )

Với: Sδ: hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất uốn

: hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất xoắn

Vì momen tại D lớn hơn tại C nên ta chỉ cần kiểm tra tại D

Tại D : đường kính lắp răng là dD = 34 (mm) tra bảng 9.1_[1] trang 222

ta chọn then để lắp bánh răng là : b x t = 14 x 9

b : chiều rộng then (mm)

t : chiều sâu rảnh then (mm)

=>Thỏa điều kiện bền

7/Kiểm tra bền theo độ cứng uốn:

Công thức tính góc xoay tại A và B là: bảng 10.9 trang 131_[1]

,

1/ Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết máy :

-Trục III có lắp một bánh răng trụ răng thẳng và một bánh xích nên có các lực :

-Lực vòng : Ft1 = = = 2438 (N)

- Lực hướng tâm: Fr4 = Ft4.tg(α) = 2438.tg(20) = 887 N

- Lực xích: Frx = 4452 N

2/ Tính sơ bộ đường kính trục:

= = 40,25 (mm) (10.9)

Với T3 = 465018 Nmm là momen xoắn trên trục III

[τ] ứng suất xoắn cho phép [τ]= 30 MPa

Theo tiêu chuẩn chọn d3= 40mm, tra bảng 10.2 chọn chiều rộng ổ lăn b0=23mm

4/ Biểu đồ momen uốn và xoắn :

a/ Biểu đồ momen uốn M x

c/ Biểu đồ momen xoắn :

Momen xoắn là hằng số với T3 = 391285 Nmm

Nhìn vào biểu đồ ta thấy mặt cắt nguy hiểm là C

Mx = 271830 (Nmm) (momen uốn )

My= 110980 (Nmm) (momen uốn)

T3 = 391285 (Nmm) ( momen xoắn )

5/ Định chính xác đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

-Đường kính tại nơi nguy hiểm ( tại C )

+ [δ] : ứng suất cho phép tra bảng 10-1 vì vật liệu làm trục là thép 45 thường hóa (CT45) nên chọn [δ] = 55 (Mpa).

dA = 44,71(mm)

Chọn theo tiêu chuẩn dA=dB = 45 (mm) vì 2 ổ lăn cùng loại

-Tại đĩa xích ( tại D ):

Chọn theo tiêu chuẩn dD = 40mm

6/ Kiểm tra bền theo hệ số an toàn:

S = ≥ [s] (10-18)

Với: Sδ;hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất uốn

;hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất xoắn

[S] ; hệ số an toàn cho phép [S] =1,5÷2,5 chọn [S] = 2

Sδ = ; S=

Trong đó : là giới hạn mỏi của vật liệu

δ-1 =(0.4÷0.5);=(0.22÷0.25)

Với =600(N/)

Chọn =0,4 600 = 240(N/)

=0,22 600 = 132(N/)

δa : biên độ và giá trị trung bình ứng suất uốn

: biên độ và giá trị trung bình ứng suất xoắn

Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng

= ; =0 (10-22)

Ứng suất xoắn cũng thay đổi theo chu kì khi trục quay 1 chiều

= (10-23)

Với W, W0 là momen cản uốn , momen cản xoắn

Trục mà ta thiết kế có đường kính tại nơi nguy hiểm d= 45mm.Trục có then để lắp bánh răng để tính W1,W0 ta phải chọn then theo đường kính d

Tại C : đường kính lắp răng là dC = 45mm tra bảng 9.1 ta chọn then : b x t = 14 x 9

=> W = = =7127 (

W0 = = =16069 (

=> = = =41,2 (MPa) , = 0

= = = 12,18 (MPa)

*là hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

Dựa vào hình 2.9 trang 43, vì = 600 (MPa) => =0,05; =0,025