Đồ án chi tiết máy đề 2 thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải GVHD: Trịnh Đồng Tính SV: Nguyễn Văn Đoàn... Lời Nói Đầu Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí.. Môn học này không nh

Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải

GVHD: Trịnh Đồng Tính  SV:  Nguyễn Văn Đoàn  

Lời Nói Đầu

Thiết  Kế Đồ án Chi Tiết Máy  là  một  môn  học cơ bản của  ngành cơ khí. Môn  học  này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với  các kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên  ngành sẽ được học sau này. 

Đề tài  mà em được giao  là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có bộ hộp  giảm tốc   bánh răng trụ răng  nghiêng  và bộ truyền đai .Trong quá trình tính toán  và thiết kế  các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã sử dụng và tra cứu một số những tài liệu  sau: 

-Chi tiết máy tập 1 và 2  của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp. 

-Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 và 2 của PGS.TS Trịnh Chất và 

TS Lê Văn Uyển. 

Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biết  còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các  môn có liên quan song bài làm của sinh viên chúng em không thể tránh khỏi những  sai sót. Kính  mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong 

bộ môn giúp cho những sinh viên như chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập.  Cuối  cùng  em  xin  chân  thành  cảm  ơn  các  thầy  trong  bộ  môn,  đặc  biệt  là  thầy 

Trịnh Đồng Tính đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành 

tốt nhiệm vụ được giao .Em xin chân  thành cảm ơn! 

Sinh viên : Nguyễn Văn Đoàn 

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 

ĐỀ SỐ 2: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Thông số đầu vào :  1. Lực kéo băng tải      F = 670N 

       2. Vận tốc băng tải     v = 1,33 m/s 

          3. Đường kính tang    D = 380 mm 

          4. Thời hạn phục vụ      Lh =7500 giờ  

          5. Số ca làm việc:     Số ca =2 ca  

           6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 180o 

          7. Đặc tính làm việc: va đập vừa  

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN  1.1.Chọn động cơ điện

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ   

        yc ct

P P



        

Trong đó   Pct : Công suất trên một trục công tác  

        Pyc : Công suất trên trục động cơ 

P = F v

1000 =

670.1,33

1000 = 0,89 kW   Hiệu suất của bộ truyền: 

        η = η η η η   (1) 

Tra bảng   2.3 

19 I  ta có: 

Hiệu suất của một cặp ổ lăn :     ol= 0,99  Hiệu suất của bộ đai :           η =0,96  Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :   η = 0,97  Hiệu suất của khớp nối:       kn 1  Thay số vào (1) ta có: 

         i    ol3 kn .d br= 0,993

.0,96.0,97.1 = 0,9  Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là : 

P = P

η =0,89 0,9 = 0,99kW 

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ 

Trên trục công tác ta có: 

nlv = 

D

v



60000

=  60000.1,33 66,88

.380



         

 ndc sb( )  n uct. sb      

Trong đó : usb  u ud h          (2) 

Tra bảng  2.4 

21

B I  ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của: 

Truyền động đai:        u =3  Truyền động bánh răng trụ: u h 4 (hộp giảm tốc một cấp)  Thay số vào (2) ta có: 

       usb  u ud h 

 3.4= 12   Suy ra : ndc sb( )  n uct. sb 66,88.12 = 802,56 (v/ph) 

 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndc =750(v/ph) 

1.1.3.Chọn động cơ  

       Từ Pyc = 0,99kW  & ndc =750 v/ph 

Tra bảng phụ lục  1.3 

238

P

I  ta có động cơ điện  

Kiểu động cơ  Pđc (KW)  d(mm)  dc( /v ph)  

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có: 

dc

n 920(v/p) 

nct    = 66,88(v/ph) 

      Tỉ số truyền chung của hệ thống là :      

u =n

920 66,88 = 13,76 

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

        d

ct

c 920

n

13, 76

ch

    Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong  u br = 4 

u = u

13,76

4 = 3,44   

1.3.Tính các thông số trên các trục

1.3.1.Số vòng quay

Theo tính toán ở trên ta có:  ndc = 920(vg/ph) 

Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là:  u = 3,44 

n = n

u =

920 3,44 = 267,44 (v/ph ) 

n = n

267,44

4 = 66,86 v/ph 

Số vòng quay thực của trục công tác là:  

n = n

66,86

1 = 66,86 v/ph 

1.3.2.Công suất

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 0,99(KW )  Công suất trên trục II là :  

η η =

0,89 0,99 1 = 1 kW        

 Công suất trên trục I là  :  

P = P

η η =

1 0,99 0,97 = 1,04kw   Công suất thực của động cơ là:  

Pđ∗ = P

η η

.

= 1,04 0,99.0,96= 1,09 kW   

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

      Mômen xoắn trên trục I là : 

T = 9,55 10 P

η = 9,55 10 1,04

267,44 = 37137 N mm  Mômen xoắn trên trục II là :  

T = 9,55 10 P

n = 9,55 10

1 66,86 = 142836 N mm         

       Mômen xoắn trên trục công tác là: 

T = 9,55 10 P

n = 9,55 10

0,89 66,88= 127086 N mm         Mômen xoắn thực trên trục động cơ là : 

Tđ = 9,55 10 Pđ

nđ = 9,55 10

1,09

920 = 11315 N mm   

1.3.4Bảng thông số động học

Thông 

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt:

Thông số yêu cầu: 

Công suất trên trục chủ động: P1P dc 1,09kW 

Mô men xoắn trên trục chủ động: T1T dc 11315N mm  

Số vòng quay trên trục chủ động: n1n dc 920vg ph/  

Tỉ số truyền bộ truyền đai: uu d 3,44 

Góc nghiêng bộ truyền ngoài:  180o 

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai. 

Chọn đai vải cao su. 

2.2.Chọn đường kính hai đai

1 5, 2 6, 4 1 5, 2 6, 4 11315 116, 74 143,68

Chọn d1 theo tiêu chuẩn ta được d1140mm 

Kiểm tra về vận tốc đai : 

1 1

.140.920

6,74 /

60000 60000

d n

    < v max 25m s/   Thỏa mãn 

2 11 1 0,0151 3, 44.140.0,985 474,38

d u d  u d    mm  

Trong đó hệ số trượt   0,01 0,02  , ta chọn   0,015. 

Chọn d2 450mm 

2 1

450

3,31

1 140 1 0,015

t

d u

d 

Sai lệch tỉ số truyền : 

3,31 3, 44

3, 44

t

u

u

2.3.Xác định khoảng cách trục a. 

Khoảng cách trục : 

1,5 2, 0 1 2 1,5 2, 0 140  450 885 1180 

a  d d      mm  

Chọn a = 900 (mm) 

Chiều dài đai : 

d d

d d

L a

a

Dựa vào bảng 4.13 1

59

B ta chọn L theo tiêu chuẩn :ChọnL2800mm 

Số vòng chạy của đai trong1 s  ax    

0, 0024 3 5

v

s

 

      

Thỏa mãn. 

Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ: 

2 1 1

450 140

900

a



  Suy ra thỏa mãn

2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

Diện tích đai :   

.

t d F

F K



Trong đó : 

t

F  : lực vòng 

1000 1000.1, 09

161, 72 (N)

6, 74

t

P F

v

d

K : hệ số tải trọng động. Tra bảng  4.7[1]

55

B  ta được : K  d 1, 2 

: chiều dày đai được xác định theo 

1

d



 tra bảng  4.8[1]

55

B  với loại đai vải cao 

su ta chọn  ax

1

1

40

m

d



Do vậy :  

1 ax 1

1

40

m

d d



Tra bảng  4.1[1]

51

B  ta dùng loại đai BKHJI65 và BKHJI65-2 không có lớp lót , chiều 

dày đai   3,5 (mm),  min 180

140

Kiểm tra : d1 140 dmin 

 Thỏa mãn 

Ứng suất cho phép :  

[F] [  F]C C C v  

2

0 1

1

d



    

Trong đó: 

1

K  và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu 0 và loại đai 

Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền   60 0và định kỳ điều chỉnh khoảng cách  trục 0  1, 6 (Mpa) 

Tra bảng  4.9[1]

56

B  với 0  1, 6 (Mpa) ta được  1

2

2, 3

9, 0

k k











2

0 1

1

9, 0.3,5

140

K K d



C: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1 

1

V

C : hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bán của đai trên bánh đai 

2

Do sử dụng đai vải cao su k V  0, 04 

2

1 0, 04(0, 01.10, 40 1) 0.997

V

0

C : hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng 

4.12

[1]

57

B  với góc nghiêng của bộ truyền  0

60

   ta được C 0 1 

0

[F] [  F]C C C v   2, 075.0,94.0,997.1 1,945(Mpa)    Chiều rộng đai: 

161, 72.1, 0

23, 75(mm)

t t F

F K b

 

Chiều rộng bánh đai B: 

Tra bảng  4.1[1]

51

B  với b=25(mm) tra bảng  21.6[1]

164

B ta có B=32 (mm) 

2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu : 

0 0 1,945.3,5.25 170,19(N)

Lực tác dụng lên trục: 

0 1

0

160, 37

2 sin( ) 2.170,19.sin( ) 355, 40 (N)

r

2.6 Bảng thông số

Đường kính bánh đai nhỏ  d1  140(mm) 

Đường kính bánh đai lớn  d2  450 (mm) 

Chiều dày đai     3,5 (mm) 

Góc ôm bánh đai nhỏ  1  160,37  Lực căng ban đầu  F0  170,19 (N) 

Lực tác dụng lên trục  F r  355,40 (N) 

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 

Thông số đầu vào: 

P=PI= 1,04 (KW) 

T1=TI= 37137(N.mm) 

n1=nI= 267,44 (v/ph)  u=ubr=4 

Lh=7500 (h)

3.1 Chọn vật liệu bánh răng

  Tra bảng  6.1[1]

92

B , ta chọn: 

  Vật liệu bánh răng lớn: 

 Nhãn hiệu thép:  45 

 Chế độ nhiệt luyện: Thường hóa   

 Độ rắn: HB:170  217 Ta chọn HB2=180 

 Giới hạn bền σb2=600 (MPa) 

 Giới hạn chảy σch2=340 (MPa)  Vật liệu bánh răng nhỏ: 

 Nhãn hiệu thép: 45 

 Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện   

 Độ rắn: HB=192÷240, ta chọn HB1= 190 

 Giới hạn bền σb1=750 (MPa) 

 Giới hạn chảy σch1=450 (MPa) 

3.2 Xác định ứng suất cho phép

   a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: 

0 lim

0 lim

H

H F

F

Z Z K K S

Y Y K K S





















, trong đó: 

  Chọn sơ bộ: 

1

R v xH

R S xF

Z Z K

Y Y K











SH, SF – Hệ số an toàn khi tính toán về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra  bảng  6.2[1]

94

B với: 

 Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75 

 Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75 

lim , lim

  - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: 

0 lim 0 lim

1,8

H F

HB HB











  Bánh chủ động: 

0 lim1 1 0

lim1 1

H F











  Bánh bị động: 

0 lim 2 2 0

lim 2 1

H F











KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ  tải trọng của bộ truyền: 

0

0 E

H

F

H m HL

HE

F m FL

F

N K

N N K

N



















, trong đó: 

mH,  mF  –  Bậc  của  đường  cong  mỏi  khi  thử  về  ứng  suất  tiếp  xúc.  Do  bánh  răng có HB<350 => mH = 6 và mF = 6 

NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng  suất uốn: 

2,4 6

30.

4.10

HO

N









2,4 2,4 6

2,4 2,4 6

6 O1 O2

30 30.190 8, 3.10

30 30.180 7, 76.10

4.10









NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải  trọng  tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t∑ , trong đó: 

  c – Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1 

  n – Vận tốc vòng của bánh răng 

  t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng 



6

6 1

60 60.1.267, 44.7500 120.35.10

267, 44

4

n

u











Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1 

   NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1 

   NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1 

   NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1 

0 lim1

1 0 lim 2

2 0 lim1

1 0 lim 2

2

450

1,1 430

1,1 342

1, 75 324

1, 75

H

H H

H F

F F

F

S

S

S

S











































Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng =>    1  2

2

H

=>    1  2 409,10 390, 91

400, 01

H

   b. Ứng suất cho phép khi quá tải 

1 ax 1

2 ax 2

[ ] 2,8 ax( , ) 2,8.450 1260( ) [ ] 0,8 0,8.450 360( )

[ ] 0, 8 0, 8.340 272( )

MPa MPa









3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục

3

.

1 [ ]

H a

T K

u



 

  Ka  –  hệ  số  phụ  thuộc  vật  liệu  làm  bánh  răng  của  cặp  bánh  răng:  Tra  bảng 

 

6.5

1 96

B    => Ka= 43 MPa1/3. 

  T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 37175 (N.mm) 

  [σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 400,01 (MPa) 

  u – Tỷ số truyền: u = 4 

  ba,bd – Hệ số chiều rộng vành răng: 

  Tra bảng  6.6 1

97

B với bộ truyền đối xứng, HB < 350 ta chọn được ba  0, 4    bd  0,5ba(u 1)  0,5.0,3(4 1)   0, 75 

  KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành  răng   khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng  6.7[1]

98

B  với bd  0, 75 và sơ đồ 

bố trí là sơ đồ 6 ta được: 

1, 03

1, 07

H F

K K















  Do vậy: 

3 3

H a

T K

u



 

Chọn aw = 125 (mm) 

3.4 Xác định các thông số ăn khớp

   a. Mô đun pháp 

  m = (0,01÷0,02)aw = (0,01÷0,02).125 = 1,25÷2,5 (mm) 

  Tra bảng  6.8[1]

99

B  chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2 (mm). 

   b. Xác định số răng 

  Chọn sơ bộ β = 140 => cosβ = 0,970296 

  Ta có: 

0 w

1

2 cos 2.125.cos14

24, 26 ( 1) 2(4 1)

a Z

m u



    Z2= u.Z1= 4.24,26= 97,04 , lấy Z 2 98