Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

Phần 1: Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động 1 Xác Định Cơng Xuất Cần Thiết Của Động Cơ a Cơng xuất Trên trục động cơ xác định theo cơng thức ct

Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

Khoa Cơ Khí

Bộ Môn Chi Tiết Máy

Bài Tập Lớn Chi Tiết Máy

Đề Tài

Đề số 3: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải

Phương án số: 13

SVTH: Nguyễn Ngọc Hoàng MSSV:20600791

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:

1- Động cơ điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải

Số liệu thiết kế:

* Lực vòng trên xích tải, F(N) : 4000

* Vận tốc xích tải, v(m/s) : 1.2

* Số răng đĩa xích tải dẫn, z (răng) 9

* Bước xích tải, p(mm) : 110

* Thời gian phục vụ, L(năm): 5

* Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 g

* Chế độ tải: T1= T ; T2 = 0,9T ; T3 = 0.8T

t 1 = 36S ; t 2 = 15S ; t 3 = 12

Phần 1:

Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

1) Xác Định Cơng Xuất Cần Thiết Của Động Cơ a) Cơng xuất Trên trục động cơ xác định theo cơng thức

ct dc

P P





trong đó: Pct - công suất bộ phận công tác kW;

P dc - công suất thực của động cơ kW;

 hiệu suất truyền động

b) Xác định cơng suất bộ phận cơng tác là xích tả

4000.1, 2

4,8

1000 1000

t ct

F v

c)Hiệu suất truyền động:

4 2

k d ol br

    

Theo bảng 3.3 ta chọn : 0,99

k

  ; hiệu suất nối trục di động (1 nối trục đi động)

0,95;

d

  hiệu suất bộ truyền đai thang (1 bộ truyền đai)

0,99;

ol

  hiệu suất 1 cặp ổ lăn (4 cặp ổ lăn)

0,97;

br

  hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc (2 cặp) Trị số của các hiệu suất trên tra và chọn theo bảng 3.2

Vậy : η=0,99.0,95.0,994.0,972  0,85

d)Hệ thống truyền động xích tải làm việc với sơ đồ tải trọng như sau:

Công suất làm việc trên trục máy công tác:

2

3

36 0,9*15 0,8*12

36 15 12

ct t

T

P

P

 

    

kw

Cơng Xuất cần thiết cho động cơ

4,649

5, 469 0,85

ct

dc

P



3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

số vòng quay của trục máy công tác:

ct 60000 60000*1,2 9*110 69,69 70

v n

zp

(vịng/phút) Tỷ số truyền chung xác định theo công thức :

ct

n

u u u

n

Trong đó : ud – tỉ số truyền bộ truyền đai thang

uh – tỉ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ

Từ bảng 3.2, ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp uh = 10; ud = 2 do đó số vòng quay sơ bộ của động cơ như sau:

nsb = nct uch = 70.10.2=1400 vòng/phút

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : nđb =1400 vòng/phút 4.Chọn động cơ điện – bảng thông số động cơ điện :

Bảng p1.3 [1] với Pdc = 5,469kW và nđb = 1400 vg/ph ta dùng động cơ điện che kín có quạt gió loại AO2 có Pđm = 7,5kW, nđc

= 1455 vòng/phút

Động cơ Số vòng quay

động cơ (vg/ph)

Công suất (KW)

Tỉ số truyền Chung U ch

Hiệu suất (%) 4A132S4Y3 1455 7,5 25,53 86

5 Phân phối tỉ số truyền :

Xác định tỉ số truyền chung : uch = ndc/nct =1455/70=20,78

Ta phân phối tỉ số truyền uch cho bộ truyền ngoài và cho hộp giảm tốc :

uch = ud uh

Tra bảng 3.2 ta chọn ud = 2,13

Suy ra : uh = 20,78/(2,13) = 9,755

Mặt khác : uh = u 1 u 2

Vì hộp giảm tốc đồng trục và để đảm bảo điều kiện bôi trơn là như nhau với cả 2 cặp bánh răng ta chọn :

1 2 h 9, 755 3,123

Tính lại gía trị tỉ số truyền cho bộ truyền ngoài :

Ud = Uch/(u1u2) = 20,78/(9,755) = 2,13

Vậy ta chọn ud = 2,13 là hợp lý

6 Tính toán và lập bảng đặc tính :

Ta kí hiệu các trục bằng các số la mã như hình vẽ Pi là công suất được truyền tới trục thứ i (chưa tính hiệu suất do ma sát ổ lăn của trục đó gây ra)

Pct = 4,649kW

4,649

4,743 0,99.0,99

ct IV

ol k

P P

 

4,743

4,939 0,97.0,99

IV III

ol

P P



III II

br ol

P

 

5,143

5,356 0,97.0,99

II I

br ol

P

 

dc I 5,143 0,95 5, 414

d

P



nđc = 1455 vòng/phút

nI = nđc/ud = 1455/2,13= 683,1 vòng/phút

nII = nI/u1 = 683,1/3,123 = 218,73 vòng/phút

nIII = nII/u 2 = 218,73/3,123 = 70 vòng/phút

nIV = nIII = 70 vòng/phút

Mô men xoắn động cơ và các trục: i 9,55.10 6 i

i

P T

n



 Tđc = 35535 Nmm

 TI = 74879 Nmm

 TII = 224549 Nmm

 TIII = 888571 Nmm

 TIV = 673820 Nmm

 Tct = 634256 Nmm

Trục

Thông số

Động cơ I II III IV Công tác

Công suất P, kW 5,414 5,356 4,143 4,939 4,743 4,649

Tỉ số truyền u 2,13 3,123 3,123 1

Số vòng quay n, vg/ph 1455 683,1 197,2 70 70 70 Mômen xoắn T, Nmm 35535 74879 224549 888571673820 634256

Ph ần II

Thiet ke bo truyen dai thang

1.1 Số liệu :

Thiết kế bộ truyền đai thang với:

Công suất P1=5,414 kW

Số vòng quay n1=1455vg/ph

Tỉ số truyền u d =2,13

1.1 Thiết kế :

1 Chọn dạng đai:

Theo hình 4.22 [1], phụ thuộc công suất kW và số vòng

quay 1455 vg/ph ta chọn đai loại B

Theo bảng 4.3 [1] ta có đai loại B với các thông số:

Đai

thang

loại B

p

b ,mm b0,mm h,

mm y0 ,mm A,mm 2 Chiều

dài đai,mm 1

T ,Nm d1,mm

14 17 10,5 4 138 800-6300 40-190 140-280

2 Tính đường kính d1:

Đường kính bánh đai nhỏ:

1

d =1,2dmin=1,2.140=168 mm

Theo tiêu chuẩn, ta chọn d1 =180mm

Vận tốc đai:

1 1

1

60000

d n

v  

= .180.1455

60000



=13,71m/s <25 m/s

3 Tính đường kính d2:

Chọn hệ số trượt tương đối =0,015

Đường kính bánh đai lớn là:

d u d  =2,13.180.(1-0,015)=377,65 mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn d2=400 mm

Tỉ số truyền:

2

1 (1 )

d

d

u



180.(1 0,015)  =2,256 Sai lệch so với giá trị chọn trước 5,6%

4 Chọn khoảng cách trục a:

Khoảng cách trục a nhỏ nhất xác định theo công thức:

2( d  d )   a 0,55.( d  d )  h

2.(180+400)a0,55.(180+400)+10,5

1160a329,5 mm

Ta có thể chọn sơ bộ a=d2=400=400 mm

Chiều dài tính toán của đai:

2

2

a

(400 180) (400 180) 2.400

Theo bảng 4.3 [1], ta chọn đai có chiều dài L=1800 mm

Tính toán lại khoảng cách trục a :

8 4

Với :

2 1

( ) (400 180)

110

d d

mm

888,94 888,94 8.110

430.41 4

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

5 Số vòng chạy của đai trong 1 giây:

1 13,71

7,62 1,8

v

L



[ ] 10 i s

0

1

430, 41

rad a

7 Tính số đai Z :

1

1000

[ t] [ ]

Z



Trong đó [P] = [t ]A1v/1000 là công suất có ích cho phép bộ truyền đai đang thiết kế , (kW)

Giá trị [P] xác định khi thí nghiệm đai theo khả năng kéo và tuổi thọ :

0

[ ] [ ] P  P C C C C C C u L z r v

Tra đồ thị 4.21 [1] với đai thang loại B , vận tốc 13,71m/s và đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180mm ta tra được [P0]4,2 kW

 hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L:

0

1800

0,964 2240

L

L

L

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều

tải trọng giữa các dây đai: C z=1

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng

r

C =0,55

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền u: C u=1,13

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:

1 0,05.(0,01 1) 1 0,05.(0,01.(13,71) 1) 0,956

v

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm :

Chọn số đai theo công thức:

0

6,565

2,95 [ ] u L z r v 4, 2.0,925.1,13.0,964.1.0,55.0,956

P z

Vậy chọn z=3

8.Tính chiều rộng các vành đai và đường kính ngoài d

các bánh đai:

Đai

thang

loại

B

p

b ,mm b ,mm h,

mm

e,

mm

f,

mm r, mm

b1,mm(

giả sử

9.Lực tác dụng lên đai:

Hạn chế ứng suất do lực căng ban đầu trong đai thang

0 1,5MPa

 

Lực căng đai ban đầu:

0 0 1 0

F  A  z A  3.138.1,5=621 N

Lực căng mỗi dây đai:

207

F

N

Lực vòng có ích:

1 1

1000 1000.5, 414

394,89 13,71

t

P

v

Lực vòng trên mỗi dây đai:

3,94,89

131,63

t

F

N

Tìm hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn ( giả sử góc biên dạng bánh đai  =380)

Từ công thức:

0

1

f t

f

F e

F

e











0

2 F ef  F et. f  Ft

.(2 ) 2

f

0 0

2

2

t

e



Từ đó suy ra:

f



Hệ số số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn ( giả sử góc biên dạng bánh đai  =380)

' min .sin( )

2

Lực tác dụng lên trục

1 0

2 sin( ) 2.621.sin(150,86 / 2) 1202,1

2

r

Ứng suất lớn nhất trong dây đai :

2

10

v

V

g



s

F

1

1

D



 

1

1

D



Tuổi thọ đai :

2.3600 2.3600.3, 656

h

i