Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

LỜI NÓI ĐẦUTrong cuộc sống hằng ngày, chúng ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ởkhắp nơi, có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong đời sống cũng như trong sảnxuất.. Và đồ án thiết

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

Đồ án TKHT truyền động cơ

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng

MỤC LỤC

Lời nói đầu… 2

I TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG… 3

II.CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN… 5

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY… 6

1.Tính toán bộ truyền xích… 6

2.Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc… 8

3.Chọn nối trục… 12

4.Tính toán thiết kế trục và then… 13

5.Chọn ổ lăn… 21

6.Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ 26

7.Chọn dầu bôi trơn… 28

8.Bảng dung sai lắp ghép… 29

Tài liệu tham khảo 30

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ởkhắp nơi, có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong đời sống cũng như trong sảnxuất Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng tabước đầu làm quen với những hệ thống truyền động này

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một môn học không thể thiếutrong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí, nhằm cung cấp cho sinh viên các kiếnthức cơ sở về kết cấu máy Đồng thời, môn học này còn giúp sinh viên hệ thốnghóa kiến thức các môn đã học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Sức bền vậtliệu, Vẽ cơ khí… từ đó cho ta một cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế cơ khí.Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện sẽ giúp sinh viên bổ sung và hoàn thiệncác kỹ năng vẽ AutoCad, điều này rất cần thiết đối với một kỹ sư cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Lộc đã tận tình hướng dẫn,cảm ơn các thầy cô và bạn bè trong khoa Cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trongquá trình thực hiện

Sinh viên thực hiện:

Huỳnh Hồng Luân

_ Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ

_ Thời gian phục vụ: L = 6 năm (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)_ Chế độ tải: T1 = T ; T2 =0,9T

t1 =49s ; t2 = 36s

 Đặc điểm của hộp giảm tốc hai cấp đồng trục:

+ Ưu điểm: kích thước theo chiều dài nhỏ nên giảm trọng lượng, do đó có kích thước nhỏ gọn hơn so với các loại hộp giảm tốc hai cấp khác

+ Nhược điểm:

_ Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết, vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm lớnhơn khá nhiều so với cấp nhanh trong khi đó khoảng cách trục của hai cấp lạibằng nhau

_ Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí do chỉ có một trục đầu vào và một trục đầu ra

_ Kết cấu ổ phức tạp do có ổ đỡ bên trong vỏ hộp

_Trục trung gian lớn do khoảng cách giữa các ổ lớn

_ Kích thước chiều rộng lớn

II CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:

Công suất tương đương trên trục thùng trộn:

Tỷ số truyền chung:

uch  u1u2ux

 ndc

nctDựa vào phụ lục P1.3 [2] ta chọn động cơ có công suất Pdc = 11kW với số vòng quay và phân bố tỷ số truyền hệ thống truyền động như sau:

Động cơ Số vòng

quay động cơ, (vg/ph)

truyền chung,

uch

truyển hộp giảm tốc,

uh

Bộ truyền bánh răng, u1

Bộ truyền bánh răng, u2

Bộ truyền xính, ux

Ta chọn động cơ 4A132M4Y3 với bảng đặc tính kỹ thuật như sau:

TrụcThông số

Chọn loại xích ống con lăn

Số răng của đĩa xích dẫn:

⎥  1285,86 mm

⎥

Chọn a = 1282mm ( giảm khoảng cách trục (0,002÷0,004)a )

Theo bảng 5.6 [1] với bước xích pc = 31,75mm ta chọn [i] = 16

2 Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

a/ Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép:

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế, ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau

Chọn vật liệu la thép 45 được tôi cải thiện

1,1[ H ]  0, 45[ H1 ]  [ H 2 ]  408,68 MPa  [ H 2 ]  441,82 MPa

 Các thông số cho trước: T2 = 178830Nmm; n2 = 463vg/ph; u2 = 3,15

Chọn  ba2  0, 4 Khi đó  bd 2  ba2 (u2  1)  0,83

 162,05 mmTheo tiêu chuẩn, ta chọn: aw2 = 160mm.

Mô đun răng: mn = (0,010,02)aw2 = 1,63,2 mm

Theo tiêu chuẩn, ta chọn: mn = 3mm

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

Chọn hệ số tải trọng động KHV = 1,03; KFV = 1,1

ZM = 275MPa1/2



11,665

nên điều kiện bền tiếp xúc được thỏa

 Kiểm nghiệm độ bền uốn:

Do đó độ bền uốn được thỏa.

c/ Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh:

Vì đây là hộp giảm tốc đồng trục nên ta chọn các thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh giống như cặp cấp chậm, chỉ trừ chiều rộng vành răng.Chọn  ba1  0, 25 Khi đó, chiều rộng vành răng của cấp nhanh:

Chọn vật liệu là thép 45 với ứng suất uốn cho phép [F] = 70Mpa, ứng suất dập giữa chốt và ống [d] = 3Mpa.

Kiểm tra độ bền uốn:



 KTlc  1, 45.59802.19  40,38 MPa  [ ]

F

0,1d3cD z0 0,1.103.68.6 F

Do đó điều kiện uốn và bền dập của nối trục được thỏa.

4 Tính toán thiết kế trục và then:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có b = 600Mpa, ứng suất xoắn cho phép [] = 20Mpa

Theo bảng 10.1 [1], chọn ứng suất uốn cho phép [] = 70Mpa

 Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:

dk 

Với T1 = 59147Nmm; T2 = 178830Nmm; T3 = 541167Nmm ta tính và chọn

sơ bộ dường kính các trục như sau: d1 = 25mm; d2 = 35mm; d3 = 50mm

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

Sử dụng các bảng 10.2, 10.3, 10.4 [2] và các công thức 10.10, 10.13 [2] ta xác định sơ bộ các khoảng cách như sau:

l12 = -69mm l13 = 45mm l11 = 90mm

l22 = 48mm l23 = 190mm l21 = 251mm

l32 = 65,5mm l31 = 131mm l33 = 217mm

Sơ đồ phân tích lực:

Rx30 = 2319N Ry30 = 1309N

Rx31 = 2319N Ry31 =

8168N

 Kiểm nghiệm độ bền then:

Với tải trọng va đập nhẹ thì: [d] = 130Mpa; [c] = 90Mpa

Điều kiện bền dập và bền cắt của then:

Theo phụ lục 9.4 [3], ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ với ký hiệu 7205 có C = 24000N, C0 =17500N và góc tiếp xúc  = 13,5.

 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Do đó, ta chọn ổ theo ổ 1 vì tải trọng tác dụng lớn hơn.

Tải trọng tương đương:

với ổ đũa côn m = 10/3

Khả năng tải động của ổ:

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Theo bảng 11.6 [1] với ổ đũa côn:

Theo phụ lục 9.4 [3], ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ với ký hiệu 7207 có

Do đó, ta chọn ổ theo ổ 1 vì tải trọng tác dụng lớn hơn

Tải trọng tương đương:

với ổ đũa côn m = 10/3

Khả năng tải động của ổ:

0,3 0,3

 4390 N

Ctt  QEL  4390.(400,032)  26491 N  C  38000 N

với L  60nLh .10  60.463.14400.10  400,032 triệu vòng

Như vậy, ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Theo bảng 11.6 [1] với ổ đũa côn:

Theo phụ lục 9.4 [3], ta chọn ổ bi đỡ chặn với ký hiệu 36210 có C = 43200N,

Do đó, ta chọn ổ theo ổ 1 vì tải trọng tác dụng lớn hơn

Tải trọng tương đương:

Như vậy, ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Theo bảng 11.6 [1] với ổ bi đỡ chặn:

X0 = 0,5; Y0 = 0,37

Qt  X0Fr1  Y0Fa1  0,5.8491  0,37.5774  6382 N  Fr1

 Qt = Fr1 = 8491 N□ C0 = 27000 N

Do đó, ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh

6 Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ:

_ Khe hở giữa bánh răng với thành trong hộp:   10 mm

_ Khe hở giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: 1  30 mm

A B C D E G H I K L M N O P Q R SM27 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

f/ Nắp cửa thăm: để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và

để đổ dầu vào bôi trơn vào hộp

g/ Que thăm dầu: kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

h/ Nút tháo dầu: dùng để xả dầu cũ ra ngoài.

M16 x 1,5

7 Chọn dầu bôi trơn:

Theo công thức 13.6a [1], ta có:

8 Bảng dung sai lắp ghép:

_ Bánh răng được lắp trên trục theo kiểu lắp trung gian: H7/k6

_ Vòng trong ổ lăn lắp lên trục theo hệ thống lỗ, vòng ngoài ổ lăn lắp lên vỏ hộptheo hệ thống trục

_Thông thường, vòng trong ổ quay còn vòng ngoài đứng yên, do đó vòng trongchịu tải tuần hoàn còn vòng ngoài chịu tải cục bộ Vòng trong được lắp có độdôi với trục, với miền dung sai của trục: k6 Vòng ngoài lắp có khe hở hoặc lắptrung gian với vỏ hộp, với miền dung sai của lỗ trên vỏ hộp: H7

Chi tiết Mối lắp ES, m EI, m es, m ei, m

Tài liệu tham khảo:

[1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004

[2] Trịnh Chất, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Tập 1 và 2, NXB Giáo dục, 2002

[3] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003

[4] Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo dục, 2000

[5] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Tập 1 và 2, NXB Giáo dục, 2000.[6] Nguyễn Hữu Lộc, Thiết kế cơ khí với AutoCad Mechanical, NXB TP Hồ Chí Minh, 2003

[7] Nguyễn Hữu Lộc, Mô hình hóa sản phẩm cơ khí với Autodesk Inventor, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007