Thiết kế cơ cấu truyền động của băng tải

PHẦN CHUNG ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CÔNG SUẤT SUẤTSUẤT TRÊN TRỤC DẪN CỦA BĂNG TẢI I CÁC PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN 1 Hộp giảm tốc khai triển sử dụng bộ truyền ngồi xích Ưu điểm: Kết cấ

YÊU CẦU BÀI TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CỦA BĂNG TẢI

Nhu cầu phục vụ của nhà may thức ăn gia xúc,cần một băng tảiđể chuyển hàng.các yêucầu như sau:

PHẦN CHUNG ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CÔNG SUẤT SUẤT

SUẤT TRÊN TRỤC DẪN CỦA BĂNG TẢI I) CÁC PHƯƠNG ÁN

PHƯƠNG ÁN 1

Hộp giảm tốc khai triển sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản.Sử dụng truyền xích thì không có hiện tượng trượt khi truyển động hiệu xuất cao hơn so với truyền đai, không đòi hỏi phải căng xích ,có thể làm việc khi có tải đột ngột.Kích thước nhỏ gọn hơn bộ truỵền đai nếu có cùng công suất Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 Có nhều ưu điểm nên ngày nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi

Nhược :Bánh răng bố trí không đối xứng trên trục nên tải trọng phân bố không đều trên các ổ kích thước thường to hơn các loại hộp giảm tốc khác khi thực hiện cùg chứcnăng.Mắt xích dễ bị mòn,gây tải trọng động phụ,ồn khi làm việc

PHƯƠNG ÁN 2

Hộp giảm tốc khai triển bộ truyền ngồi là đai

Ưu điểm:kết cấu đơn giản Xử dụng truyền đai nên co thểâ giữ động cơ xa hộp giảm tốc, làm việc êm không ồn ,có thể truyền với vận tốc lớn Kết cấu vận hành đơn giản Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40

Nhược :Tải trọng phân bố không đều trên trục.Kích thước bộ truyền lớn,tỉ số truyền khi làm việc dễ bị thay đổi,tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn tuổi thọ thấp

PHƯƠNG ÁN 3

Hộp giảm tớc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục, bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ưng xuất ít ,mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm giảm còn một nửa Kích thước chiều dài giảmtrọng lượng cũng giảm.Sử dụng truyền xich nên không có hiện tượng trượt như truyền đai ,hiệu suất cao

Nhược :Có bề rộng lớn ,cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng chi tiết tăng.Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết,có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,trục trung gian lớn.Mắt xích dễ bị mòn và ồn khi làm việc

PHƯƠNG ÁN 4 Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm :Kích thước chiều dài nhỏ,giảm được trọng lượng của hộp giảm tốc Làm việc êm không ồn

Nhược :Khả năng tải nhanh chưa dùng hết,hạn chế chọn phương án ,kêt cấu ổ phức tạp có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,khó bôi trơn,kích thươc chiều rộng hộp giảm tốc lớn.Có thể trượt do truyền động bằng đai ,tỉ số truỵền thay đổi

PHƯƠNG ÁN 5 Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụg bộ truyền ngồi la øxích

Ưu điểm: Tải trọng phân bố đều,sử dũng hết khả năng tải ,bánh răng bố trí đối xứng nen sự tập trung úng suất giảm momen xoắn trên các trục trung gian giảm.Không có hiện tượng trươt như truyền đai

Nhược :Có bề rộng lớn cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng các chi tiết và khối lượng gia công tăng.Làm việc ồn do có truyền động bằng xích,mắt xích dễ bị mòn

PHƯƠNG ÁN 6Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụng bộ truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục ,bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ứng suất ít ,mômen xoằn tại các tiết diễn nguy hiểm giảm làm viện không ồn có thể truyền vận tốc lớn

Nhược :Có bề rộng hộp giảm tốc lớn,cấu tạo phức tạp,số lượng chitiết tăng.Dễ bị trượt do truyền động bằng đai nên tỉ số truyền thay đổi,tuổi thọ thấp

PHƯƠNG ÁN 7Hộp giảm tốc hai cấp sử bánh rămg côn trụ sử dụng truyền ngồi là đai

Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau.Sử dụng bộ truyền ngồi bằng đai nên làm việc êm hơn Với tỉ số truyền của hộp giảm tốc

là 8 -15

Nhược : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn

so với việc sử dụng bánh răng trụ

PHƯƠNG ÁN 8

Hộp giảm tốc hai cấp bánh răng côn trụ sử dụng bộ truyền ngồi xích

Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau Có truyền động bằng xích nên tỉ số truyền cao hơn truyền động bằng đai và có thể làm việc được khi có quá tải Tỉ số truyền của hộp giam3 tốc từ 8-15

Nhược : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn

so với việc sử dụng bánh răng tru ï Sử dụng truyền xích nên mắt xích dể bị mòn ,ồn khi làm việc

II) TÍNH TỐN CÔNG SUẤT TRÊN TRỤC DẪN CỦA BĂNG TẢI

1.Lực cản trong băng có tải và không tải

W12=(q.cosβ+q1’)LW-qLsinβ

W34=[(q+qb)cosβ+q1]LW+(q+qb)Lsinβ

Trọng lượng trên một mét chiều dài băng qb=128N/m

*ql’,ql:trọng lượng phần quay của các con lăng đở trên một mét chiều dài nhánh tải và không tải

ql’=9,81.m/lo=9,81.10/3=32,7N/m

ql’=9,81.m/lc=9,81.10/1,3=75,5N/m

với m:khối lượng của các con lăn

lo,lc: khỗng cách giữa các con lăngđở trên nhánh tải và nhánh không tải

*q: trọng lương một mét chiều dài dòng vật liệuvận chuyển trên băng tải(N/m)

q=25.9,81=245(N/m)

*L chiều dài băng tải,L=7,3 m

*Bo bề rộng băng tải Bo=0.4 m

*W là hệ số cản chuyển động của băng trên con lăng

Vậy chọn Z=3 để đảm bảoyêu cầu bền

4.Chiều dài tang dẫn

*Đường kính tang dẩn

Dtd = (120-150)Z

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CHI

TIẾT MÁY SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐỨC TÍNH

PHẦN MỘT CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I) CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Số vòng quay của băng tải : nlv =26,5 vòng /phút

Công suất trên trục dẫn của băng tải:Ptd =3,3 kw

Với:Hiệu suất của một cặp bánh răng trong hộp giảm tốc:ηbr=0,97

Hiệu suât của bộ truyền đai:ηđ=0,96

Hiệu suất của một cặp ổ lăn: ηol=0,99

Hiệụ suất của khớp nối : ηk=0,99

Theo tiêu chuẩn chọn ud = 2,5

⇒ ut = ud uh = 25

⇒ Số vòng quay sơ bộ trên trục dẫn của động cơ:

nsb = 25.26,5= 662,5 (vòng/phút)

Ta chọn động cơ có số vòng đồng bộ nđb = 750 vòng/phút

Công suất của động cơ:4KW(4A132S8Y3)

Sồ vòng quay của động cơ nđc =720 vòng /phút

II ) PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

ut = 27,16

5,

3,3

367,3

506,3

651,310.55,910

,75

506,310.55,910

,26

367,310.55,910

55

,

PHẦN HAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

chọn d1 =200mm (theo tiêu chuẩn)

d2 =d1.uđ.(1-ε ) với bộ truyền nhanh lấy ε=0,01

3319 1100

4

200 500 2

200 500 1100 2 4

2

2 2

2 1 2

60000

720 200 14 , 3 60000

.d1n1 = =

1000 =

Lấy theo tiêu chuẩn b = 71mm

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

II) TÍNH HỘP GIẢM TỐC

1) Chọn vật liệu

Với tải trọng trung bình bộ truyền làm việc êm,va đập ít,quá tải thấp.bánh nhỏ của rănglàm việc nhiều hơn bánh lớn,do đó trong 2 cấp truyền ta chọn vật liệu chế tạo bánh nhỏcứng hơn bánh lớn:

Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB280 σb1 =850MPa σch1 =580MPa Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB260 σb2 =850MPa σch2 =580MPa

[σH] =

H

HL Hlím0 .K S

σ

Với 0

1 lim

1,1630

= 572,73Mpa

[σH]2 = 536,36

1,1

590

1.504

S

K K

1,1

590

1

ba H

H

u

K T

ψσ

112 , 1 2 , 121066

3

b) Xác địng môđun và góc nghiêng răng

m =(0,01 ÷0,02)aw1=(0,01÷0,02)154 = 1,54…3,08

Chọn m =2

Chọn sơ bộ β1 =120

12cos.154.21

cos

)11831.(

2

2

)(

Tính lại khoảng cách trục

64,14cos

)11831(2.5,0cos

)(

0 1

2

β

Z Z m

mmc) Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc

1 1 1 1

1

) 1 ( 2

d u b u K T

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:Zε

Với εβ = b w.sinβ1π.m=0,3.154.sin14,640π.2=1,86>1

154.21

2 1

=+

=+

⇒ v1 = 0 , 965m / s

60000

288 033

ν

H H

w w h

K K T

d b

2

1

1 1

2

033,64.154.3,0.986

,

0

=

KH =KH β.KH αKHv=1,112.1,13.1,0087 =1,2675

σH=ZM.ZH.Zε 2

1 1 1 1

1

) 1 ( 2

d u b u K T

w

H + =274.1,738.0,7686

2

64.81,3.154.3,0)181,3(2675,1.2

a)Kiểm nghiệm về độ bền uốn

m d b Y Y Y Y

T

w w F F

32,34cos

1 3 2

2

1 3

2

64.154.3,0.6872,2

1

6872,281,3154.965,0.73.006,0

2

1

1

1 0

1

1 1

=+

F

F F

w w F F

K

u

a v

g

v

K K T

d b K

δ

ν

ν β ν

⇒ KF = 1,2288.1,37.1,0195 = 1,7163

MPa m

d b Y Y Y Y

T

w w

F F

F 2 . . . . . . 2.121066,2.1,7163.0,591.0,895.3,75770,3.154.64.2 139 , 68

1 1

1 1

⇒σHmax =σH K qt = 532 2 , 2 = 775 , 7< [σH]max =1624Mpa

σFmax =σF1 Kqt =139,68.2,2 = 307,3 < [σ]Fmax =464Mpa

f)Thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh

0 1

Z m

mm

64,14cos118.2cos

0 1

Z m

Đường kính đỉnh răng: da1 =d1 + 2.m =64,08 + 2.2 =68,08 mm

2

ba H

H

u

K T

ψσ

07264 , 1 4 , 445243

cos

cosβ2 =

174.2

)12544.(

2

2

)(

Tính lại khoảng cách trục

77,13cos

)12544(2.5,0cos

)(

0 2

4

β

Z Z m

mmc) Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc

3 2 3

2 2

.

) 1 ( 2

w w

H

d u b

u K

Với 1 , 88 3 , 2 1 1 cos [1 , 88 3 , 2(144 1125) ]cos 13 , 77 0 1 , 73

2 4

.2

2

+

=+

⇒ v2 = 0 , 3566m / s

60000

2 , 75 6

,

90

.

=π

Từ v1 tra bảng 6.13 TL[1] ta được cấp chính xác 9

Tra bảng 6.14 TL[1] ta có KH α =1,13;KF α =1,37

KHv = 1+

α β

ν

H H

w w H

K K T

d b

2

2

3 3

2

6,90.174.5,0.407,

KH =KH β.KH αKHv=1,07264.1,13.1,003 =1,21556

3 2 3

2 2

.

) 1 ( 2

w w

H

d u b

u K

2

6,90.841,2.174.5,0)1841,2(2675,1.4

a)Kiểm nghiệm về độ bền uốn

m d b Y Y Y Y

T

w w F F

F1 2 2. . ε. β.. 1 3. 3.

σ =

2 3 4

4

2 3 3

2

6,90.174.5,0.222,1

1

222,1841,2174.3566,0.73.006,0

2

1

2

2 0

2

3 3

=+

F

F F

w w F F

K

u

a v

g

v

K K T

d b K

δ

ν

ν β ν

⇒ KF = 1,16528.1,37.1,007 = 1,61

MPa m

d b

Y Y Y Y

T

w w F F

F 2 . . . . . . 2.445243,4.1,61.0,578.0,902.3,65990,5.174.90,6 188 , 25

3 3 1 2

σF2 < [σF]2

e)Kiểm nghiệm về độ quá tải

Kqt =2,2

⇒σHmax =σH K qt = 512 2 , 2 = 759 , 4< [σH]max =1624Mpa

σFmax =σF1 Kqt =188,25.2,2 = 414,15 < [σ]Fmax =464Mpa

f)Thông số hình học của cặp bánh răng cấp chậm

0 2

Z m

mm

77,13cos125.2cos

0 2

Z m

5) Tính tốn điều kiện bôi trơn

a)Kiểm nghiệm bôi trơn

Từ các thông số của bánh răng vừa tính được ta kiểm nghiệm điều kiên bôi trơn

Với h =2,5.m = 2,5.2 = 5 ta chọn công thức tính điều kiện bôi trơn

Hệ thống thoả mãn điều kiện bôi trơn

b)Tính mức dầu trong hộp giảm tốc

Chiều cao ngâm dầu không vươt quá (0,75…2)h nhưng không nhỏ hơn 10 mm

Do đó mức dầu thấp nhất trong hộp lấy khoảng 10 mm (tính từ đường kính đỉnh răng)Phần bánh răng ngâm trong dầu không vượt quá 1/3 bán kính vòng đỉnh

Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hmax - hmin =(10…15)mm

Mức dầu cao nhất khoảng 25 mm (tính từ đường kính đỉnh răng)

III) TÍNH TRỤC

1) Tải trọng tác dụng lên trục

Lực do truyền bánh răng nghiêng: Lựa dọc trục ,lực vòng ,lực hướng tâm

033,64

2,121066

22

20.4,3781

0 1

, 90

4 , 445243

2 2

3) Xác định khoảng cách giữa gối đỡ và điểm đặt lực:

Chiều dài mayơ bánh răng trụ lm1 =(1,2 1,5)dt1 = (1,2 1,5)35=42 52,5

Lấy lm1 =50mm

lm2 =54mm

lm3 =80mm

lm4 =80mm

Chiều dài nửa khớp nối :L =115mm

k1-khoảng cách mặt mútchi tiết đến thành trong của hộp,lấy k1 =10mm

k2 - khoảng cách mặt mút ổ đến thành trong của hộp, lấy k2 =7mm

k3 – khoảng cách từ mặt mút chi tiết đến lắp ổ ,lấy k3 =15 mm

hn – chiều cao lắp ổ và đầu bu lông, lấy hn =18 mm

khoảng công xôn trên trục 1tính từ bánh đai:

Fy21+Fy22 =Fr23 -Fr22

199Fy22 –131,5Fr23 + 54,5 Fr22 -Ma22 +Ma23 = 0

N

M M F F

y

5,3192199

7,2408.3,458,978.96,1215,1422.5,542,3683

5,

22

=+

+

−

=

++

5,54

=

+

=+

Fx21 =Ft2 + Ft3 -Fx22 =3781,4+9828,8 –7530,5 = 6079,7N

Nmm T

M

M x y 0,75 2 119374,42 331343,652 0,75.445243,42 522226,1

21

2 21 21

F x31

357608 Nmm

F y31

Fa4

F r4 t4 F

z T y

5,

4) Kiểm nghiệm về độ bền mỏi tại tiết diện của các trục

trục 1:tại tiết diện: 10 –11 –12

trục 2 :tại tiết diện:21 –22

trục 3:tại tiết diện :31 –32 –33

Với thép cacbon45 ta lấy σb =600Mpa

j

j j

d

t d t b d

2

32

1 1

d

t d t b d

2

16

1 1

3

−

−π

Với dj là đường kính trục tại tiết dịên kiểm tra

b chiều rộng then

t1 chiều sâu của rãnh then trên trục

Kσ ;Kτ đối với trục có rãnh then:

then

Lắpcăng

60 n =

.60

-Bulông vòng (tra bảng 18-3a ) theo khối lượng ước tính ta chọn bulông M12

Dùng để di nâng hộp giảm tốc khi lắp ráp cũng như khi di chuyển hộp từ nơi nàysang nơi khác

R(mm)

lượngvít

-Nút thông hơi (bảng 18 –6 TL[1])

Khi máy làm việc nhệt độ trong hộp tăng lên ,áp suất trogn hộp cũng tăng theo.Để giảm áp suất và thông khí trong hộp ta dùng nút thôn hơi ,đồng thời cũng là đễ điều hòa không khí bên trong và bên ngồi hộp

- Que thăm dầu

Dùng để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc , để đảm bảo mức dầu luôn ở mứccho phép để các chi tiết được hoạt động tốt

VII) BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu và yêu cầu làm việc , chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà

ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

1) Dung sai vàlắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa, thay đổi, va đập nhẹ ta chọn kiểu lắp trung H7/k6

2) Dung sai và lắp ghép ổ lăn:

Vòng trong ổ chịu tải tuần hồn, va đập nhẹ, lắp theo hệ thống trục, để vòng ổ không bịtrượt trên bề mặt trục khi làm việc ta chọn chế độ lắp k6, lắp trung gian có độ dôi

Vòng ngồi lắp theo hệ thống lỗ, vòngngồi không quay nên chịu tải cục bộ Để ổ mònđều , và có thể dịch chuyển khi làm việc do nhiệt độ tăng, ta chọn chế độ lắp trung gianH7

Đối với ỗ ở đầu vào và đầu ra của hộp ta sử dụng chế độ lắp m6 vì trục hai đầu này nốivới khớp nối và lắp bánh đai ta cần độ đồng trục cao hơn

5)Lắp nắp ổ , thân:

Chọn kiểu lắp H7/e8 để dễ dàng tháo lắp

.6) Lắp then lên trục:

Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9/h9 và kiểu lắp trên bạc là Js9/h9

Theo chiều cao , sai lệch giới hạn kích thước then là h11

Theo chiều dài sai lệch giới hạn kích thước then là h14

BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP

Chi tiết

Mốilắp

nhất(µm)

lớn nhất(µm)(7)

PHẦN TÍNH TỐN RIÊNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CHI

TIẾT MÁY

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN THANH THUẬN

PHẦN ICHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Chọn sơ bộ số vòng quay động cơ

chọn loại động cơ 4A100L4Y3

với công suất 4 KW

PHẦN HAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I) TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI.

1.Môment xoắn trên trục động cơ

7.Kiểm nghiệm lại

theo yêu cầu về tuổi thọ dây đai:

Lmin ≥ V/I

v=πD1.N1/60000=3,14.160.1420/60000=12 m/s

I ≤ Imax = (3-5)

Chọn I=3,5

Vậy V/I=12/3,5=3,4

Do đó thoả mảng điều kiện bền của đai

8.Vận tốc đai và góc ôm của dây đai

*hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc.Tra bảng 4.11 ta đượcCv=1

*hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền.tra bảng 4.12:Co=1

Vậy {σFo}=2,425.0,9715.1,1=2,356

A=306.1,1/2,356=143 mm

1.chọn thép 45X tôi cải thiện.

*tra bảng 6.1 ta đuo75c các thông số sau

độ rắn HB 241-285

giới hạn chảy σch=450 MPa

giới hạn bền σb=850 MPa

*tra bảng 6.2 ta được các thông số sau

Ứng xuất tiếp xúc cho phép σHlim=2HB+70

NHE1 >NFE1 nên KHL1=1,NFE1>NFO1 nên KFL1=1

NHE2 >NFE2 nên KHL2=1,NFE2Ù>NFO2 nên KFL2=1

* Ứng xuất tiếp xúc cho phép:

*Ka=hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng

tra bảng 6.5:đối với cặp bánh răng đều là thép Ka=43 (MPa)1/3

*U:là tỉ số truyền

ứng xuất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thoả điều kiện sau

σH=zm.zh.zε .√2T2.kh.(u+1)/bw.u.dw12≤{σHmaz}

*zm hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

tra bảng 6.5 ta được: zm=274 (Mpa1/3)

*kh α là hệ số kể đến sự vphân bố không đều tải trọng cho ác đôi răng đồng thời ăn khớp

vậy σh1≤[σh] nên thoả mảng điều kiện tiếp xúc

6.Kiểm nghiệm độ bền uốn

*yf1,yf2 là hệ số dạng răng của bánh răng 1 và 2

với zv1 = z1/cosβ2=33,zv2 = z2/ cosβ2 = 132

tra bảng 6.18 ta được:

yf1=3.8

vậy σf2≤[σf], bánh răng 2 thỏa mảng điều kiện bền uốn

7.Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kqt = Tmax/T = 2.2

T:môment danh nghĩa

Tmax môment quá tải

*để tránh biến dạng dư hoặc gảy dòn lớp bề mặt,ứng xuất tiếp xúc cực đại σmax không được vượt quá một giá trị cho phép

σhmax =σh.√kqt ≤ [σh]]max

σh =339

[σh]=2.8 σch = 2,8.580 = 1624 Mpa

σhmax = 339.√2.2 = 503

vậy σhmax < [σh]max

*để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh bề mặt lượngchân răng,ứng xuấ uốn cực đại σfmax tại chân răng không vượt quá một giá trị cho phép