(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy trộn bê tông

Hiện nay các công trình xây dựng đang sử dụng 2 dạng bê tông chính: + Hỗn hợp bê tông xi măng do các cốt liệu cứng dạng đá sỏi được trộn với cát, đá, chất phụ gia và nước, các sản phẩm b

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY TRỘN BÊ TÔNG

Người hướng dẫn: ThS HOÀNG MINH CÔNG

Sinh viên thực hiện: MAI XUÂN NGỌC HÂN

Đà Nẵng, 2019

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I: LÝ THUYẾT 5

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG BÊ TÔNG 5

1.1.Giới thiệu về bê tông và thành phần của bê tông 5

1.1.1.Bê tông 5

1.1.2.Các mác bê tông và thành phần hỗn hợp 5

1.2.Nhu cầu sản xuất bê tông trong đời sống 7

1.3.Tầm quan trọng của bê tông xi măng 7

CHƯƠNG II: MÁY TRỘN BÊ TÔNG 8

2.1.Máy trộn bê tông và phân loại máy trộn bê tông 8

2.1.1.Khái niệm chung 8

2.1.2.Phân loại máy trộn bê tông 8

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 11

3.1.Lựa chọn phương án thiết kế 11

3.1.1.Phương án thiết kế máy theo dạng hình nón cụt 11

3.1.2 Phương án thiết kế máy theo dạng hình trụ 12

3.2 Phương án thiết kế máy theo dạng hình quả trám 13

3.2.1 Sử dụng phương pháp dỡ liệu bằng cách nghiêng lật thùng 13

3.2.2 Sử dụng phương pháp dỡ liệu bằng cách quay ngược chiều 13

PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY 14

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY 15 4.1.Lập sơ đồ động học 15

4.1.1.Chọn sơ đồ động học 15

4.1.2 Nguyên lý hoạt động 16

5.1 Tỷ số truyền chung 30

5.2 Thiết kế bộ truyền đai 32

5.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai 32

5.2.2 Xác định các thông số của bộ truyền 32

5.3 Thiết kế hộp giảm tốc 36

5.3.1 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 36

5.3.2 Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục 36

5.3.3 Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc 37

5.3.4 Thiết kế trục và then 46

5.3.5 Tính chọn khớp nối 64

5.3.6.Những vẫn đề khác của cấu tạo vỏ hộp 66

5.4.Thiết kế cặp bánh răng trụ dẫn động thùng trộn 70

5.4.1 Chọn vật liệu: 70

5.4.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép 70

5.4.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K 71

5.4.4 Chọn sơ bộ hệ số chiều rộng bánh răng 71

5.4.5 Xác định khoảng cách trục A 71

5.4.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 72

5.4.7 Xác định hệ số tải trọng và khoảng cách trục A 72

5.4.8 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng 72

5.4.9 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn 73

5.4.10 Kiểm tra điều kiện quay 74

5.4.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 74

5.4.12 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 75

5.5.Tính toán thiết kế gối đỡ 75

5.5.1.Cấu tạo gối đỡ 75

5.5.2.Tính gối đỡ 76

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ CƠ CẤU NẠP LIỆU 79

6.1 Tính chọn cơ cấu nâng hạ phễu cấp liệu 79

6.1.1 Tính lực căng cáp 79

6.1.2 Tính, chọn dây cáp 81

6.1.3 Tính, chọn kích thước cơ bản của tang 81

6.1.4 Tính trục đỡ phễu cấp liệu 83

6.1.5 Tính trục dẫn động tang nâng hạ phễu cấp liệu 86

6.2.6.Thiết kế ly hợp ma sát 94

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁNH TRỘN 97

7.1 Tính toán thiết kế cánh trộn 98

7.1.1 Xác định các kích thước của cánh trộn 98

CHƯƠNG VIII: YÊU CẦU VỀ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 104

8.1.Yêu cầu về lắp đặt 104

8.2 Yêu cầu về vận hành, sử dụng 104

8.2.1 Kiểm tra kỹ thuật trước khi vận hành máy 104

8.2.2 Yêu cầu về kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động 105

8.3 Yêu cầu về bảo quản và bảo dưỡng 106

8.3.1 Bảo dưỡng hằng ngày 106

8.3.2 Bảo dưỡng định kỳ 107

8.4.Vệ sinh công nghiệp máy 107

KẾT LUẬN 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, nền kinh tế nước ta đang có những tiến triển vượt bậc, không ngoại lệ, ngành cơ khí nói riêng cũng có những bước tiến lớn đóng góp quan trọng trong sự phát triển đó, đòi hỏi các kỹ sư cơ khí phải có kiến thức tương đối rộng, biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thường gặp trong cuộc sống

Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình đào tạo các sinh viên trở thành kỹ sư Quá trình làm đồ án giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời giúp rèn luyện vận dụng những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác sau này

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế Máy trộn bê

tông” Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Minh Công em đã hoàn thành đồ

án này Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành đồ án nhưng do hiểu biết cũng như trình

độ chuyên môn của bản thân còn hạn chế, nên không thể tranh được những thiếu sót

Vì vậy em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô để em có thể hoàn thiện đồ án này

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Minh Công và các thầy cô trong

Khoa Cơ Khí – Trường ĐHBK Đà Nẵng, đã tận tình chỉ dạy em để hoàn thành đồ án này

Em xin cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Mai Xuân Ngọc Hân

PHẦN I: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG VÀ NHU

CẦU SỬ DỤNG BÊ TÔNG

1.1.1 Bê tông

Bê tông (gốc là từ béton trong tiếng pháp) là một loại đá nhân tạo, được hình thành bởi việc nhào trộn các thành phần: cốt liệu thô; cốt liệu mịn; chất kết dính theo một tỷ lệ nhất định Trong bê tông, chất kết dính là (xi măng + nước, nhựa đường…) làm vai trò liên kết các cốt liệu khô (đá, sỏi… đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ)

và cốt liệu mịn (cát, đá mạt, đá xoay…) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá

Hiện nay các công trình xây dựng đang sử dụng 2 dạng bê tông chính:

+ Hỗn hợp bê tông xi măng do các cốt liệu cứng dạng đá (sỏi) được trộn với cát, đá, chất phụ gia và nước, các sản phẩm bê tông này gọi là bê tông xi măng

+ Bê tông do các cốt liệu dạng bột như cát, xi măng hoặc vôi được trộn với nước, các sản phẩm này được gọi là vữa bê tông

Tác dụng của bê tông được coi là hiệu quả nhất nếu các cốt liệu được trộn đều, và hàm lượng không khí trong bê tông chiếm tỷ lệ ít

- Hỗn hợp bê tông xi măng : bt = (1.8  2.5) T/m3

b Góc chân nón của vật liệu:

Bê tông xi măng có ưu điểm là độ bền cao, có khả năng chống cháy và tạo ra các kết cấu có tính mỹ quan nên được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng vĩnh cửu như nhà ở, bến cảng, đường xá, sân bay…

Ngày nay với nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì nhu cầu về đường xá, cơ sở hạ tầng được đổi mới và xây dựng thêm ngày càng nhiều do đó nhu cầu về sản xuất bê tông cấp bách hơn bao giờ hết.Vì thế các máy trộn bê tông ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này

Nếu bê tông xi măng yêu cầu lớn thì có thể sản xuất từ các nhà máy sản xuất bê tông, các trạm trộn liên hợp, còn nếu khối lượng không quá lớn thì có thể sản xuất trực tiếp

từ công trường bằng các máy trộn độc lập, các máy trộn bê tông hiện nay cũng rất đa dạng về chủng loại

Ngày nay các công trình xây dựng ân dụng như (nhà cao tần, nhà vĩnh cửu…), các công trình xây dựng công nghiệp (các công trình xây dựng thủy lợi các nhà máy thủy điện và các công trình xây dựng giao thông như cầu cống, đường xá, sân bay, bến cảng…thường được xây dựng bằng bê tông và bê tông cốt thép Vì các sản phẩm này

có tính mỹ quan, tính bền cao và tính chống cháy tốt

Bê tông xi măng có thể kết hợp với cốt thép tạo ra kết cấu bê tông cốt thép, có khả năng chịu nén, chịu uốn rất cao do vậy nó được sử dụng rộng rãi khắp mọi nơi phụ vụ cho các công trình có tính bền vững cao Do những lợi ích này của bê tông mà nó được

sử dụng khắp mọi nơi trên thế giới

CHƯƠNG II: MÁY TRỘN BÊ TÔNG

2.1.1 Khái niệm chung

Máy trộn bê tông là máy dùng để trộn đều các phối liệu hỗn hợp bê tông và vữa như: cát, đá, xi măng, và nước và các phụ gia khác theo một cấp phối xác định, đảm bảo mật độ của các chất này được đồng đều cho năng suất, chất lượng cao và tiết kiệm xi măng hơn trộn thủ công

2.1.2 Phân loại máy trộn bê tông

2.1.2.1 Theo phương pháp trộn

a Nhóm máy trộn tự do

Cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn đều với nhau tạo thành hỗn hợp bê tông

Loại máy này có cấu tạo đơn giản tiêu hao năng lượng ít nhưng thời gian trộn lâu

và chất lượng hỗn hợp bê tông không tốt bằng phương pháp trộn cưỡng bức

Trong các máy trộn cưỡng bức hiện nay đang sử dụng có hai loại: máy trộn trục đứng

và máy trộn trục ngang đều là máy trộn có thùng trộn cố định

Ngoài ra còn có các loại máy trộn cưỡng bức trục đứng thùng trộn quay gọi là máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh

2.1.2.2 Căn cứ vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng chia thành bốn loại

- Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

- Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu

- Loại đổ bê tổng qua đáy thùng

- Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại

c Phương pháp dỡ bê tông xi măng qua đáy thùng

Dưới đáy thùng có cửa dỡ liệu khi lấy bê tông xi măng ra ta quay tấm cửa dỡ liệu, bê tông sẽ tự chảy ra Việc đóng mở các cửa sổ dỡ liệu thường do các xi lanh thủy lực hoặc hơi ép điều khiển Phương pháp này thường áp dụng cho các máy trộn chu kỳ kiểu cưỡng bức

d Phương pháp dỡ bê tông xi măng bằng cách quay thùng ngược lại với chiều quay ban đầu

Cánh trộn sẽ đẩy bê tông ra khỏi thùng Phương pháp này thường áp dụng cho các xe vận chuyển bê tông xi măng

2.1.2.3 Căn cứ vào chế độ làm việc của máy chia làm 2 loại

a Máy trộn bê tông xi măng chu kỳ

Quá trình đưa cốt liệu vào thùng trộn và dỡ sản phẩm ra theo từng mẻ Do vậy có thể khống chế được thời gian trộn nên chất lượng bê tông tốt

b Máy trộn bê tông xi măng liên tục

Đây là các loại máy trộn mà quá trình đưa vật liệu vào thùng, trộn và dỡ sản phẩm bê tông xi măng ra khỏi thùng được tiến hành liên tục do vậy mà máy có năng suất trộn cao Nhược điểm chủ yếu của loại máy trộn này là khó kiểm tra thành phần cốt liệu và chất lượng trộn, nên chất lượng sản phẩm có thể không đồng đều Chiều dài

- Máy trộn bê tông hình nó cụt

- Máy trộn bê tông hình quả tram

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Để thiết kế máy trộn bê tông với dung tích sản xuất 350 lít ta đề xuất 3 phương án sau:

3.1.1 Phương án thiết kế máy theo dạng hình nón cụt

Máy trộn hình nón cụt, cánh trộn được gắn trưc tiếp lên vỏ thùng trộn Việc hoà trộn vật liệu cho vào thùng như sau: Trong quá trình thung quay, các cánh trộn nâng một phần vật liệu lên trên, sau đó để cho nó rơi tư do xuống phía dưới thùng hoà trộn với nhau Việc hoà trộn hỗn hợp vật liệu có thể thực hiện được với sự lựa chọn hợp lý góc nghiêng của cánh trộn và trục trùng trộn Việc dỡ vật liệu thực hiện bằng cách nghiêng lật thùng Thường sử dụng cho máy trộn có dung tích nhỏ

3.1.1.1 Cấu tạo:

Hình 3.1: Máy trộn hình nón cụt 3.1.1.2.Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm:

- Quá trình dỡ sản phẩm ra khỏi thùng bằng phương pháp lật thùng, nên đổ tương đối

- Kết cấu của cánh trộn đơn giản

- Kết cấu của thùng trộn nhỏ gọn hơn so với các loại máy có cùng dung tích

- Chỉ thích hợp cho năng suất thấp

- Chỉ thích hợp cho năng suất thấp

3.1.2 Phương án thiết kế máy theo dạng hình trụ

Loại máy này có thùng trộn cố định, còn trục trộn trên có gắn các cánh trộn Khi trục trộn quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông

3.1.2.1 Cấu tạo:

Hình 3.2: Máy trộn hình trụ 3.1.2.2 Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm:

- Năng suất cao, chất lượng bêtông đồng đều và tốt hơn máy trộn tự do

- Do sử dụng phương pháp dỡ liệu qua đáy thùng nên quá trình dỡ tương đối sạch

- Do việc dỡ liệu qua đáy thùng được thực hiện bằng xi lanh, nên quá trình dỡ nhẹ nhàng

+ Nhược điểm:

- Năng lượng tiêu hao lớn

- Kết cấu của cánh trộn và trục trộn phức tạp

- Do sử dụng xi lanh để đóng mở cửa xả, nên phải tính thêm cơ cấu đóng mở

3.2 Phương án thiết kế máy theo dạng hình quả trám

Máy trộn hình quả trám, cánh trộn được gắn trưc tiếp lên vỏ thung trộn Việc hoà trộn vật liệu cho vào thùng như sau: Trong quá trình thùng quay, các cánh trộn nâng một phần vật liệu lên trên, sau đó để cho nó rơi tư do xuống phía dưới thùng hoà trộn với nhau Việc hoà trộn hỗn hợp vật liệu có thể thực hiện được với sự lựa chọn hợp lý góc nghiêng của cánh trộn và trục trùng trộn Việc dỡ vật liệu thực hiện bằng cách nghiêng lật thùng, hoặc quay ngược chiều so với chiều trộn

3.2.1 Sử dụng phương pháp dỡ liệu bằng cách nghiêng lật thùng

- Kết cấu của cánh trộn phức tạp hơn

Kết luận: Như vậy căn cứ vào phương pháp cấp liệu, dỡ liệu và yêu cầu năng suất đề

ra Ta chọn phương án thiết kế máy theo dạng hình quả trám, sử dụng phương pháp cấp liệu bằng phễu không cần đường ray dẫn hướng, và dỡ liệu bằng cách quay ngược chiều Nó vừa tiết kiệm được chi phí vừa đảm bảo được năng suất

PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Sơ đồ động của phương án thứ 3 như sau:

4

lăn

Theo yêu cầu đề tài: Thiết kế máy trộn bê tông xi măng, dung tích sản xuất: 350 lít Xuất phát từ công thức (3.45, [1]) tính năng suất của máy trộn được xác định như sau:

II = Vsx.f.m.Ktg (1) Trong đó:

II - Năng suất của máy trộn: Q1 (m3/h)

Vsx - Dung tích sản xuất của thùng trộn, hay là khả năng chứa các phối liệu cần trộn của thùng trộn (m3)

3600

t t t

+ Đối với phần hình nón ở phía dỡ liệu, thì góc nghiêng của nó phải nhỏ hơn góc dốc

tự nhiên của hỗn hợp bê tông thì quá trình dỡ liệu mơí đảm bảo được năng suất Theo các thông số của vật liệu đã nêu ở phần trước:

+ Để đảm bảo nộp liệu được thì α1 > góc chân nón của vật liệu

 Vậy thông số hình học của thùng trộn là:

Phần lớn năng lượng truyền động cho máy trộn tự do bị tiêu hao cho việc nâng hỗn

hợp trong thùng trộn khi quay thùng

Ở dạng tổng quát, công tiêu hao cho một chu kỳ di chuyển khép kín của hỗn hợp theo

công thức (3.48, [1]) ta có:

A = GcM.H , (J)

Trong đó:

GcM - Trọng lượng của hỗn hợp, (N)

H - Chiều cao nâng hỗn hợp ở trong trùng trộn, (m)

Trọng lượng của hỗn hợp bêtông ở trong thùng trộn được xác định theo công thức

(3.49, [1]) có:

GcM = V..g, (N)

Trong đó:

V- Dung tích của hỗn hợp bê tông ở trong thùng trộn, (m3)

- Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông, (Kg/m3)

g- Gia tốc rơi tự do, (m/s2)

Quỹ đạo chuyển động của hỗn hợp ở trong thùng trộn rất phức tạp Một phần hỗn hợp

được nâng lên bằng các cánh trộn, phần còn lại được nâng lên do tác dụng của lực ma

sát

Công suất cần tiêu haođể nâng hỗn hợp xác định theo công thức (3.50, [1]):

1000

)

1

n Z h G Z h

G

, (kW) Trong đó:

G1- Trọng lượng hỗn hợp vật liệu được nâng lên do tác dụng của lực ma sát Chọn G1= 0,85.GcM , (N)

G2- Trọng lượng hỗn hợp vật liệu được nâng lên bằng các cánh trộn

Chọn G2= 0,15xGcM , (N)

h1 - Chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát, (m)

h2 - Chiều cao nâng của hỗn hợp bằng cánh trộn, (m)

Z1 và Z2 - Số lượng chu trình khép kín của hỗn hợp sau một vòng quay của thùng

trộn, được thực hiện tương ứng do lực ma sát và bằng các cánh trộn

n - Số vòng quay của thùng trộn, (v/s)

Hình 4.4: Sơ đồ xác định công suất quay thùng trộn

Theo sơ đồ tính toán trên hình vẽ ta có:

sẽ bị trượt xuống theo bề mặt của hỗn hợp

Tiếp nhận góc chuyển dịch của hỗn hợp từ điểm A tới diểm B ( = 900), thì chiều

Số lượng chu trình chuyển động khép kín của hỗn hợp dưới tác dụng của lực ma sát sau một vòng quay của thùng trộn (coi thời gian mà hỗn hợp trượt xuống về vị trí ban đầu bằng thời gian nâng lên tới độ cao h1):

90 2

360

2

360

0 0

n

360

45 90

1 360

90

1

0

0 0

h

81,9

7,1.2

n t

t

t

6 , 0 374 , 0

12

Z

.6,0374

,

0

12





Theo kinh nghiệm chọn Z1 = Z2 = 2

Vậy số vòng quay của thùng trộn là:

2

1 6 , 0 6 , 0

1 374

, 0 1 6

n Z h G h G

N  

,(KW) Thay các giá trị G1, G2, h1, h2 vào công thức tính N1 ta được:

1000

p

f p t t cM

r Cos

k r R G G

N

.1000

.))(

 - Hệ số ma sát trong ổ trục của thùng trộn để lắp ghép thùng trộn với

đầu trục ra của hộp giảm tốc

Vậy công suất của động cơ dẫn động cho thùng trộn:

Hình 4.5: Cánh trộn 1

Hình 4.6: Cánh trộn 2

) (

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

95 , 0

1 115

, 0 35 cos 1000

78 , 1 001 , 0 ).

613 , 0 115 , 0 )(

964 , 1483 10

1 1000

27 , 0 6 , 0 10 87 , 6 2

,

2

0 3

1000

Q: Trọng lượng của phễu và vật liệu cấp vào, (N)

2: Hiệu suất truyền động, chọn 2 = 0,87

2 = đ.br.4ol.kn = 0,95.0,97.0,994 .0,99 = 0,87

- Chọn kết cấu phễu cấp liệu:

Căn cứ vào thể tích của vật liệu cáp vào, ta chọn sơ bộ kết cấu của phễu cấp liệu (hình vẽ)

- Trọng lượng của phễu cấp liệu:

+ Thể tích của vỏ phễu cấp liệu:

Căn cứ vào kết cấu của phễu cấp liệu, ta tính sơ bộ thể tích của vỏ phễu cấp liệu:

) ( 10 4 , 8 003 , 0 8 , 0 2

2 , 1 3 , 0 003

1 8 , 0 2

85 , 0 4 , 0 2 7 , 0 4 , 0 2 2

Hình 4.8: Kết cấu của phễu cấp liệu

- Trọng lượng của vật liệu cấp vào:

Vật liệu cấp vào gồm có cát, đá dăm và xi măng Thể tích của hỗn hợp vật liệu cấp vào là 0,35(m3)

Căn cứ vào số liệu trong bảng thành phần cốt liệu trong 1 m3 ở trên ta có trọng lượng của hỗn hợp vật liệu cấp vào (ở 0,35m3) là:

8 5 , 9859

1000 60

Ở đây ta có thể sử dụng hai động cơ dẫn động độc lập, khi đó việc tính toán phức tạp

Do đó ta chọn phương án dùng động cơ dẫn động chung có công suất là:

Số vòng quay danh nghĩa: nđc= 1450(vg/ph)

Hệ số quá tải : max  2 , 0

dn

M M

Khối lượng động cơ : mđc= 66,5 (kg)

i1: Tỷ số truyền của bộ truyền đai

i2: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

i3: Tỷ số truyền của cặp bánh răng ăn khớp ngoài

 Tính toán điều kiện lắp ráp để chọn tỷ số truyền cho hộp giảm tốc:

Chọn sơ bộ góc đặt con lăn đỡ là 35̊

Hình 5.1: Sơ đồ tính toán

Xét ∆oeo2 vuông tại e

eo2 = (od +115).sin35̊ =615.sin35̊ =353 (mm)

=> Khoảng cách từ tâm con lăn đến trục thùng trộn là:

eo2 =353 (mm)

 Khoảng cách từ thành vỏ hộp giảm tốc dến tâm con lăn là:

o2f =ef –eo2 =633.sinα +20-353 (mm)

Để đảm bảo thành hộp giảm tốc không chạm con lăn thì :

o2f =ef-eo2 =633.sin60̊ +20-353=217>115 (thỏa mãn)

Vậy với α =60̊ thì thành hộp giảm tốc không chạm vào vỏ thùng cũng như không chạm

Lh = 950-ef = 950-570 = 390(mm)

Mặc khác: Nếu ta chọn tỷ số truyền của cặp bánh răng ngoài quá nhỏ thì đường kính của bánh răng nhỏ sẽ quá lớn, do đó gây khó khăn trong việc lắp ráp, thậm chí là không lắp được

5.2 Thiết kế bộ truyền đai

5.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai

Dựa theo đặc điểm công suất của cơ cấu, Pct = 4,1 (KW), và số vòng quay bánh đai nhỏ là n = 1450 ( vg/ph ) ta chọn loại đai hình thang thường A

Các thông số của đai thường loại A:

Chiều dài đai l = 560  4000 (mm)

Hình 5.2: Đai hình thang

Xác định vận tốc đai từ đường kính bánh đai d1

60000

n d

(m/s) (5-1) Trong đó:

n1 – là số vòng quay của động cơ, n1 = ndc = 1450 (v/ph)

Do đó (5-1)   

60000

1450 100 14 , 3

v 7,59(m/s)Đường kính bánh đai lớn d2 được tính từ đường kính bánh đai nhỏ d1 theo công thức:

d2 = d1.u.(1-) (5-2)

Ở đây: u = 4,  - là hệ số trượt, chọn  = 0,01

d2 = 100.4.(1- 0,01) = 396 (mm) Lấy d2 theo dãy tiêu chuẩn d2 = 400 (mm), từ các giá trị d2, d1 đã tính được suy ra tỉ số truyền u theo (5-2):

        



01 , 0 1 100

400 1

d

d u

1450

1 2

m tt

u

n

n 358,9 (v/ph)

5.2.2.2 Khoảng cách trục a

Khoảng cách trục a được chọn theo bảng 4.14, [2], dựa vào tỉ số truyền u và d2

Theo bảng 4.14 với u  4  a/d2 = 0,95  a = 0,95.d2 = 380 (mm)

Kiểm tra trị số a đã tính ở trên theo điều kiện:

) d d (

2 a h ) d d (

55 ,

1000 283

400 100 2 8

400 100 55 , 0

a.4

dd2

dd.a.2l

2 1 2 2

1004002

400100.14,3380.2l

Chọn l = 1600 (mm) theo tiêu chuẩn trong bảng 4.13, [2]

Kiểm nghiệm giá trị l đã tính được ở công thức (5-3) theo điều kiện về tuổi thọ của đai

10 74 , 4 6 , 1

588 , 7 10

Vậy đai thoả mãn điều kiện về tuổi thọ

Từ chiều dài đai l = 1600 (mm) tính chính xác lại khoảng cách trục a theo công thức:

4

.8a

d.2

2

1004002

1

2   



 d d = 150 Thay các giá trị này vào công thức (5-4), ta được:

a

2 2

a

57.dd





(5-5)

Trong đó:

P1 – là công suất trên trục bánh đai chủ động, P1 = 4,1 (KW)

P0 - là công suất cho phép, tra bảng 4.19, [2] ta được P0 = 1,85 (KW)

1 , 4

25 , 1 1 , 4

z 2,81  lấy z = 3

Từ số đai z = 3, xác định chiều rộng bánh đai theo công thức:

B = (z-1).t + 2.e Với t = 15, e= 10 (theo bảng 4.21, [2]  B = (3-1).15 + 2.10= 50 (mm)

Đường kính ngoài của bánh đai

da = d + 2.h0 = 100 + 2.3,3 = 106,6 (mm)

5.2.2.6 Xác định lực căn ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng trên một đai F0 được tính theo công thức:

v d 1

z.C.v

K.P.780

04 , 6 3 875 , 0 588 , 7

25 , 1 1 , 4 780

0  

F = 206,73 (N) Lực tác dụng lên trục:

u

85,88 4.5 = 4,29

Trong đó:

u : tỷ số truyền chung

ud : tỷ số truyền của bộ truyền đai

ubr : tỷ số truyền cặp bánh răng ngoài

5.3.2 Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục

Dựa vào công suất Pct và sơ đồ hệ thống dẫn động, có thể tính được công suất, mômen và số vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền, trục và ổ

1 0 , 102 10

5 , 362

896 , 3 10 55 , 9 10 55

5 , 362

2 0 , 454 10

639 , 78

741 , 3 10 55 , 9

10 55

Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau :

BẢNG 5.1 : CÔNG SUẤT- TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN

Zv - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

KxH - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

YR - hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

YS - hệ số xét đến ảnh hưởng của hệ số tập trung ứng suất

KxF - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước của bộ truyền bánh răng (ứng suất uốn)

KFC- hệ số kể đến ảnh hưởng của động cơ làm việc một chiều, hai chiều :

KFC = 1 với động cơ một chiều

KFC = 0,7  0,8 với động cơ hai chiều

KHL , KFL - hệ số tuổi thọ về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn và được xác định theo các công thức sau :

Trong đó : mH, mF - bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

mH = 6, mF= 6 khi độ rắn mặt răng HB  350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng

mF = 6 khi độ rắn mặt răng HB > 350 và không mài mặt lượn chân răng

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 = 60cnt

Trong đó : c - số lần ăn khớp trong một vòng

n - số vòng quay

t - tổng số thời gian làm việc

Suy ra : NHE1 = NFE1 = 60.1.362,5.8.5.300 = 26,1.107



  do đó