ĐỒ ÁN NGUYÊN LÍ CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ MÁY DH SPKT

ĐỒ án nguyên lí chi tiết máy tính toán hệ thống dẫn động băng tải đại học sư phạm kĩ thuật ĐỒ án nguyên lí chi tiết máy tính toán hệ thống dẫn động băng tải đại học sư phạm kĩ thuậtĐỒ án nguyên lí chi tiết máy tính toán hệ thống dẫn động băng tải đại học sư phạm kĩ thuật

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

TIỂU LUẬN TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thực hiện: Đặng Ngọc Dũng 18143072 Giảng viên hướng dẫn: TS Văn Hữu Thịnh

-TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2020

Trường ĐHSPKT TP HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ- CHI TIẾT MÁY

Khoa Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn Thiết kế máy TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

HK: II, Năm học: 2019-2020

Đề: 02 Phương án: 9

Giảng viên môn học: PGS.TS Văn Hữu Thịnh

Sinh viên thực hiện: Đặng Ngọc Dũng MSSV: 18143072

Hình 1: hệ dẫn động xích tải

1 Đông cơ điện

2 Nối trục đàn hồi

3 Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng nghiêng

4 Bộ truyền đai thang

5 Băng tải

Hình 2: Sơ đồ tải trọng

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

1 Lực kéo trên băng tải F (N): 5500 N

2 Vận tốc vòng của băng tải V(m/s): 1,15 m/s

3 Đường kính tang D (mm): 300

4 Số năm làm việc a(năm): 7 năm

5 Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc:300 ngày/năm

6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 138 (độ)

7 Sơ đồ tải trọng như hình 2

Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính toán gồm:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài của HGT

3 Tính toán thiết kế bộ truyển của HGT

4 Sơ đồ phân tích lực trên 2 trục của HGT

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ điện:

Công suất trên trục công tác: P= Fv

1000 =

5500.1,15

1000 = 6,325kW Công suất tính: Pt = P (tải trọng tĩnh)

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

P ct=P t

ŋ

Hiệu suất chung =0.91

Tra bảng 2.1 ta được ŋ đ =0.96 ŋ brt =0,98 ŋ nt =1 ; ŋ ô=0,99

P ct=6,325

0.91 = 6.95kW

Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

Tốc độ quay của trục công tác:

n=60000 v

60000.1,15

Hệ truyền cơ khí có bộ bánh đai thang và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng nghiêng, theo bản 2.2 ta sơ bộ chọn uđ = ux = 2; uh = 5 Tỉ số truyền chung sơ bộ:

usb = uđ.uh= 10

nsb= n.usb= 73,2.10= 732v/ph

Chọn động cơ thoả mãn điều kiện 2.1 và 2.2:

Pđc ≥ Pct

nđc = nsb = 730v/ph

và T mm

T =1,0 ≤

T d

T dm

Tra phụ lục P1.3, chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lòng sóc 50Hz loại

3K180M8 Pđc=7,5kW; nđc= 730v/ph có T kd

T dd=1,4

2.Phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền chung:

u=n đc

n =

730

73.2= 9.97

Chọn trước tỉ số truyền uđ của bộ truyền đai thang:

uđ=3

Tính tỉ số truyền bánh trụ răng nghiên của hộp giảm tốc

uh= u u

đ

= 9.97

3 = 3.32

Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền

ut= uđ.uh= 3x3.32= 9.96

∆ u= |u t−u|= |9.96 −9.97|= 0,01<0,09=> Thỏa Mãn

Bảng hệ thống số liệu (Đề có bộ truyền đai)

Trục

Thông số

u uđ= 3 uh=3.32 unt=1

Trong đó P2=ŋ P

ô

= 6,95 0,99= 7.02kW

P1= P2

ŋ br ŋ ô=

7.02 0,98.0,99= 7.24kW

Pm= P1

ŋ đ ŋ ô=

7.24 0,96.0,99= 7.61kW

P3= P = 7.61kW

Ti= 9,55.106.7 5

730 = 90647

n1 =

n đc

u đ =

730

2 = 365

n2 = n1

u h =

365

3.32 =109.9

n3= n2 =109.9

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI CỦA HGT

Dữ liệu đầu vào

Trục

Thông số

u uđ= 3 uh=3.32 unt=1

P (kW) 7.61 7.24 7.02 7.61

1 Chọn loại và tiết diện đai thang

Dựa theo điều kiện làm việc ( công suất, vận tốc vòng,…) và yêu cầu về kích thước

bộ truyền để chọn loại đai Tiết diện đai thang được chọn dựa theo công suất P1

và tốc độ quay n1 của bánh đai dẫn

Ta chọn tiết diện là Ƃ

2 Đường kính các bánh đai d1, d2:

Dựa theo thông số của đai hình thang và Trị số của công suất cho phép [Po] đối với đai thang thường ta chọn đường kính bánh đai dẫn d1=180 mm

Vận tốc đai v1: πdd1n1 /60000 = πd.180.365 /60000 =3.44 m/s < vmax =25 m/s

Tính d2theo công thức (3.3):

d2 = d1u/(1-ε)= 180*3/(1-0.02)=551 mm)= 180*3/(1-0.02)=551 mm

Dựa vào bảng các thông số bánh đai hình thang ta chọn đường kính tiêu chuẩn

d2=560 mm

Tỉ số truyền thực tế:

Ut=d2/d1(1- ε)= 3.17)= 3.17

u=(ut-u)/u=0.06 % < 2%

3 Theo tỉ số truyền u=3.17 và bảng ta tính được

a= 0.95 d2= 532 mm

Kiểm tra a theo điều kiện

0.55(d1+d2) +h = 0.55x(180+560) +10.5= 417.5

2(d1+d2)=2x(180+560)=1480

Như vậy a=532 thỏa mãn điều kiện

Chiều dài đai:

L= 2a + 0.5 πd(d1+d2) +(d1-d2)2/4a=2294 mm

Chọn theo tiêu chuẩn L=2500 mm

4 Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ : số vòng chạy của đai trong 1 giây:

i= v/l= 3.44/2.5=1.376 lần /s < 10

5 Tính lại khoảng cách trục a theo công thức

a= Tính lại khoảng cách trụ a theo công thức

a = λ+√λ2−8 Δ

4 = 668.95 ≈ 669mm

Trong đó λ=l−0.5 πD (d1+d2) = 2500 – 0,5.3,14(180 + 560) = 1338.2

Δ= d2−d1

2 =

560−180

2 = 190

6 Tính gốc ôm α1 trên bánh dẫn được tính theo công thức (3.8):

α1= 180° - (d¿¿2−d1)57 °

a ¿ = 180° -

(560−180) 57 °

669 = 147° > 120° ( thoả đièu kiện

về góc ôm)

7 Xác định số đai z

Số đai z được tính theo công thức (3.19):

z ≥ P1K đ/([P0]C α C1C u C z)

Trong đó:

K đ = 1,0 (bảng 3.7): tải tĩnh

P1 = 7.24 kW, [P0] = 2.8 kW với đai Ƃ, v = 3.44 m/s

C α = 0,92 với α1= 147° (Bảng 3.15)

C1 =0.96 với l l

0 = 2294

2500 = 0.92 (Bảng 3.16)

C u = 1.14 với u = 3,001 (Bảng 3.17)

C z = 0,95 (ứng với z sơ bộ bằng 3)

z= 7.24 1

2.8 0,92.0.96 1,14 0,95 = 2.7

Chọn z = 3 (đai)

8 Chiều rộng bánh đai được tính theo công thức (3.20):

B = (z -1)t + 2e = (3 – 1).19 + 2x12.5 = 63

Với t và e tra bảng 3.21

9 Tính lực tác dụng lên trục

F0 được tính theo công thức (3.22):

F0=780 P1K1

v C α z +F v= 780 x 7.24 x 1

3.44 x 0,92 x 3 +Fv=594.8+2.1=596.9 (N)

F v=q m v2 = 0,178x 3.442 = 2.1 (N)

Lực tác dụng lên trục:

F r=2 F0z sin(α1

2 ) = 2x596.9x3xsin(147/2) = 3434 (N)

Đường kính bánh đai 1 d1 (mm) 180

Đường kính bánh đai 2 d2 (mm) 560

Chiều rộng bánh đai B (mm) 63

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA HGT:

Dữ liệu đầu vào

1/ Chọn vật liệu:

Theo bảng 5.1 chọn

Bánh nhỏ:

Thép 45 tôi cải thiện đạt:

δ b 1=850 Mpa δ c h1=580 Mpa

Bánh lớn:

Thép 45 tôi cải thiện đạt:

δ b 2=750 Mpa δ c h 2=450 Mpa

2/Xác định ứng xuất cho phép :

Theo bảng 5.2 với Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192-240

δ o H lim¿¿ SH = 1,1

δ o F lim¿¿ SF = 1,75

Chọn độ cứng bánh răng nhỏ HB1=245HB

Chọn độ cứng bánh răng lớn HB2 =230HB ta có :

δ o H lim 1=2 H B1+70=2 ×2,45+70=560 Mpa

δ o F lim 1=1,8 H B1=1,8.245=441 Mpa

δ o

H lim 2=2 H B2+70=2.230+70=530 Mpa

δ o F lim 2=1,8 H B2=1,8.230=414 Mpa

Theo (6.5) NHO = 30H2,4HB

NH01 = 30.2452,4 = 1,6.107

NH02 = 30.2302,4 = 1,39.107

Do bộ truyền làm việc tải trọng không thay đổi nên ta có :

NFO=4.106

NHE=NFE=N=60.c.n.t∑=60.1.365.7.300.2.6=551880000

C,n,t∑: lần lượt là số lần ăn khowpstrong 1 lần quay, số vòng quay trong 1 phút, tổng số giờ làm việc

NFE> NFO lấy NFE= NFO -> KFL1=1

NHE> NHO lấy NHE> NHO -> KFL2=1

Như vậy theo sơ bộ xác định được

[δ H]=δ

H lim¿0

K HL

S H

¿

[δ H] 1 = 560.1/1,1 = 509Mpa

[δ H] 2 = 530.1/1,1 = 481,8Mpa

Với cấp nhánh sử dụnh răng nhgiên, do đó theo( 6.12):

[δ H] = ([δ H 1] +[δ H 2])/2 = (509+481.8)/2=495,4Mpa

Do đó theo (5.4) với bộ truyền quay 1 chiều KFO=1

ta được :

[δ F 1] = 441.1.1/1,75 = 252Mpa

[δ F 2] = 414.1.1/1,75 = 236,6Mpa

Ưng suất quá tải cho phép :theo (5.12) và (5.14)

[δ H] max = 2.8δch2 = 2,8.450 = 1260Mpa

[δ F 1] max = 0,8δch1 = 0,8.580 = 464Mpa

[δ F 2] max = 0,8δch2 = 0,8.450 = 360Mpa

TÍNH TOÁN CẤP NHANH:BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤC RĂNG NGHIÊNG:

1/.xác định số bộ khoảng cách trục theo 6.15a

aw1 = Ka(u1 + 1)3

√T 1 K BH

¿ ¿ ¿

Ψ ba = 0,3 ( bảng 5.5)

Ka = 43 (theo 5.4,răng nghiêng)

U1 = 3

Theo 5.17 Ψ bd = 0,53Ψ ba (u + 1) = 0.53*0.3*(3+1)=0.636

Do đó theo bảng 5.6

KHB = 1,07 (sơ đồ 3)

T1 = 189430Nmm

=>aW1 = 43(3+ 1) 3

√495, 4189430.1,072.3 0,3=167.14 mm Chọn aW1 = 167 mm

2/.xác định các thông số ăn khớp:

theo 5.18 m = (0,01 / 0,02)aw =1.67-3.34

Theo bảng 5.7 chọn môdun pháp m= 2,5

Chọn sơ bộ β = 100 do đó cosβ = 0,9848

Theo (5.23) số răng bánh nhỏ

Z1=2 a w cos β

2.167 09848 2,5 (3+1) =32.89 Lấy Z1 = 33

Số bánh răng lớn:

Z2=u Z1=3∗32.89=98.67

Lấy Z2=99

Do đó tỉ số truyền thực sẽ là:

Um = 99/33 = 3

Zt=Z1+ Z2=33+99=132

cosβ = m(Z1 + Z2)/(2aw) = 2,5(33 + 99)/(2.167)= 0,9880

suy ra β = 8.886 = 8053’

3.kiểm nghiệm rằng về độ bền tiếp xúc:

Theo 5.25 ứng xuất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

δ H= Z M.Z H Zε √2T1 k H(u+1)/b w u d2w1

Theo bảng 5.4 , Z M=274 Mp a1 /3

Theo 5.27

tgarctg (tgα /cos β ) b =cos α t tgβ

với α t và α tw=arctg (tgα /cos β)=arctg(tg20/0,988) = 20.22

=>tgβb = cos(20,22).tg(8.886)= 0,147

=>βb= 8021’=8.36

Do đó theo (5.26)

ZH = √2 cos β b

sin 2 a tw=√sin (¿28.362.20,963)=1,747¿

εa = [1,88-3,2(1/Z1 + 1/Z2)]cosβ = [1,88-3,2(1/33 + 1/99)].0,988 = 1,75

Theo (5.32) ε β = bw.sinβ /(Π m) = 167*0.3*sin(8.886)/ (Π.2,5) = 0.99

Với bw = aw.Ψ ba

Theo (5.31):Zε= √ε1a

=√1,751 =0,7559 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

dw1 = u2aw

m+1=

2.1 67 3+1 =83.5 mm

theo (5.35) V =Π dw1.n1/60.000

V =Π 83,5.365/60.000 =1,6m/s

Với V = 1.6 m/s theo bảng 5.13 dùng cấp chính xác 9.theo bảng 5.9 với cấp chính xác 9 và V<2,5m/s, KHα = 1,13

Theo bảng (5.37)

υH = δ H.go.V √awu = 0.02*73*1.6*√1673 =1.74

Trong đó theo bảng 5.11

δ H = 0,002

g0 = 73 theo bảng 5.12

Do đó theo bảng 5.36

KHV = 1+ υH bw. dw1/(2 T1. KHβ.K Hα) = 1+1,74*0.3*167*83.5/(2.189430.1,07.1,13) = 1,016

KH=KHβ.KHα.KHv=1.016*1.07*1.13=1.228

Thay các giá trị vừa tính được vào 5.25 ta có :

δ H = ZMZHZ↋ √2T K h(u+1)/(b w∗u∗dw 1)2

δ H = 274.1,747.0,756 √2.1 89430.1,2 28 (3+1)/¿ ¿

δ H = 482.2Mpa

4 xác định chính xác ứng xuất tiếp xúc cho phép.

Theo 5.1 với V = 1,6m/s < 5m/s ,Zv = 1

Với cấp chính xác động học là 9

Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8

Khi đó can gia công đạt độ nhãn Ra = 2,5/1,25μmm,do đó Z R=0,95 với da < 700mm

KXH = 1,do đó theo 5.1

δ H = [δ H].Z V Z R K XH=495,4 ×1 × 0,95× 1=470,63 Mpa

Như vậy, σ H>[σ H] do đó,cần tăng thêm chiều rộng răng lên thành:

b w=0.3∗167( σ H

[σ H] )2=52.59 (mm),

Lấy bw = 53 (mm)

5.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

δ F 1=2T1 K F Y ε Y B Y F

b w d w1 m ≤[δ F 1¿ Theo 5.6 KFβ= 1,17 theo 5.10 với V <2,5m/s và cấp chính xác là 9 ,K Fα=1,37 ,

Ψ b d=0.636theo (5.41)

VF = δ F.go.V √a w

U1=0,006.73.1 , 6 √1673 =5, 23 Trong đó theo bảng 5.11 δ F = 0,006

Bảng 5.12 go = 73

Do đó theo bảng 5.40

K KV=1+ V F b w d w 1

2 T1 K Fβ K Fα=1+5,23*53*83.5/(2*189430*1,17*1,37) = 1,038

KF = K Fβ K Fα.K Kv= 1,17.1,37.1,038 = 1,67

Với ε a=1,7 5 Y ε=1

ε a=

1 1,7 5=0,5 7

Số răng tương đương:

1

25

29 cos 0.949

v

Z

Z





88 cos 0.949

v

Z Z





Theo bảng 5.14 ta được

Y F 1=3,8 YF 2=3,6

Với m = 2,5mm Y S=1,08−0,0695 ln(¿2,5)=1,0 16¿

Y R=1 d<400, KXF = 1 do đó theo (5.2):

[δ F 1]=δ F 1 Y R Y S K XF=252∗1∗1.016∗1=256.032 Mpa

Tương tự:[δ F 2]=236.6∗1∗1.016∗1=240.39 Mpa

-Thay các giá trị vừ tính vào công thức :

δ F 1=2T1 K F Y ε Y β Y F 1

b w d w 1 m =2∗189430∗1, 67∗0, 57∗0,939∗3 , 8/(53∗83,5∗2,5)=145,39 Mpa

δ F 1=1 45.39<[δ F 1]=256.032

δ F 2=δ F 1 Y F 2

1 45.39.3,6 3,8 =137,7<[δ F 2]=240,39

6.Kiểm nhgiệm về quá tải của răng :

theo 6.48 với K qt=T max

T =1,8 , δ Hmax =482,2∗1,8=867,96 Mpa<1260 Mpa

Theo 6.49 δF1max=δF1.Kpt=145.39*1.8=261.7Mpa < ¿F1] max =464Mpa

δF2max=δF2.Kpt=137.7*1.8=247.86Mpa < [δF2] max = 360Mpa

7 Các thông số và kích thước bộ truyền :

Số răng của bánh răng Z1= 33 , Z2= 99

Đường kính vòng chia d 1=83.5mm , d2 = 250.5mm Đường kính đỉnh răng d a1= 88.5mm , d a2= 626.25mm Đường kính đáy răng d f1=77.25mm , d f2=244.25mm

PHẦN 4: SƠ ĐỒ PHÂN TÍCH LỰC TRÊN HAI TRỤC CỦA HGT