THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: TRẦN THIÊN PHÚC SVTH: NGUYỄN MINH TUẤN MSSV: 1713794 LỚP: A04 ĐỀ TÀI: 9 PHƯƠNG ÁN: 25 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 05 năm 2019 ĐỀ TÀI Đề số 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Nối trục đàn hồi; 3: Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh; 4-Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Băng tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GVHD: TRẦN THIÊN PHÚC

SVTH: NGUYỄN MINH TUẤN

ĐỀ TÀI

Đề số 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Nối trục đàn hồi;

3: Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh; 4-Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Băng tải(Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

Thời gian phục vụ L, năm 4

Số ngày làm/năm, ngày 320

1 CHỌN ĐỘNG CƠ:

 Chọn Hiệu Suất Của Hệ Thống:

 Hiệu suất truyền động:

0.99

ol

  : hiệu suất một cặp ổ lăn

 0,98.0,95.0,99 0,984. 20,859

 Tính Công Suất Đẳng Trị (công suất tính toán cần thiết):

 Công suất tính toán:

t

P    

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

 Số vòng quay trục công tác IV:

Dựa vào P1.3 trang 237 sách “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập Một” của

“Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” ta chọn động cơ 4A132M8Y3 có công suất 5,5 (kW) và số vòng quay là 716 (vòng/phút)

2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

 Chọn tỉ số truyền của hệ dẫn động:

716

24,36829,382

4500.1

4,785 0,99.0,95

3

4785

4,932 0,98.0,99

1

4932

5,083 0,98.0,99

9,55.10 dc 9,55.10

dc

dc

P T

9,55.10 P 9,55.10

T

n

 Bảng đặc tính:

Động cơ(kW)

Công suất P (kW) 5,187 5,083 4,932 4,785 4,5

Tỉ số truyền u 1 4,2 2,7 2,15

Số vòng quay n (v/p) 716 716 170,476 63,14 29,37Moment xoắn T

(N.mm)

69180,61 67797 276288,75 723736,93 1463227,78

B THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN:

 Thông số kĩ thuật bộ truyền xích ống con lăn :

 Công suất bộ truyền: P = 4,785 kW

K  : hệ số xét đến chế độ làm việc (làm việc 1 ca).

5 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN:

25 25

125

K  : hệ số ảnh hưởng đến số dãy xích (1 dãy)

 P : công suất cho phép bộ truyền đai 1 dãy có bước xích

t

P v

8 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BƯỚC XÍCH THEO CÔNG THỨC (5.26*) VỚI [ ] p0

CHỌN THEO BẢNG 5.3* LÀ 29MPa:

1

3 3

54 25 2.40

40 2

Theo bảng 5.6* với bước xích pc 31,75, chọn   i  16

Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức:

 

88500

12,35 8,5 1,2.5730,54 2,65 284,06

 Thỏa mãn điều kiện

Trong đó: tra bảng 5.2** với bước xích pc 31,75 ta được:

 Tải trọng phá hỏng Q = 88,5kN

 kd  1,2 : với chế độ làm việc trung bình.

r c

v

PK

v K

C THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

1 CHỌN VẬT LIỆU: tra bảng 6.1** ta chọn được vật liệu:

Vật liệu Nhiệt luyện   b

MPa

  ch

MPa

Độ cứngHB

Đối với bánh dẫn ta chọn độ cứng trung bình HB1250

Đối với bánh bị dẫn ta chọn độ cứng trung bìnhHB2225

Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt

a Số chu kì làm việc cơ sở:

7 2,4 2,4

1 30 1 30.250 1,71.10

HO

7 2,4 2,4

b Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng:

 Hai cặp bánh răng cấp nhanh – bánh răng nghiêng:

8 1

2

4,2

18,542.10 4,415.10

HE HE

u

N

chu kìVì: NHE1 NHO1; NHE2 NHO2; NFE1 NFO1; NFE2 NFO2Cho nên: KHL1 KHL2  KFL1 KFL2 1

6

2,7

4,283.10 1,53.10

FE FE

u

N

chu kìVì: NHE5  NHO5; NHE6 NHO6; NFE5  NFO5; NFE6 NFO6Cho nên: KHL5  KHL6  KFL5 KFL6 1

c Giới hạn tiếp xúc và giới hạn uốn của bánh răng:

0 limH 2 HB 70

=>0 lim1H   0 lim3H  0 lim5H  2.250 70 570   MPa

=>0 lim 2H   0 lim 4H  0 lim 6H  2.228 70 526   MPa

0 limF 1,8 HB

=>0 lim1F  0 lim3H  0 lim5H  1,8.250 450  MPa

=>0 lim2F  0 lim 4H  0 lim6H  1,8.228 410,4  MPa

d Ứng suất tiếp xúc cho phép:

 1

570.0,9

466,4 1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán:

+ Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

F

K s

 2

410,4.1 234,51,75

 Mô đun răng :

Ta chọn z1 21 răng > zmin 17 răng

z2 21.4,2  88,2 chọn z2 88 răng < zmax  120 răng

Tra bảng 6.3* => cấp chính xác của bánh răng là cấp 9 ( vmax 3 / m s )

Từ đó, tra bảng 6.6* kết hợp nội suy tuyến tính ta được:

190.2,3.0,816 2.67797.1,082(4,2 1)

245,54 61,65 2.4,2.50,4

4cos31,62 sin 2

1 0,816 1,5

   do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.

 Kiểm nghiệm theo độ bền uốn:

2 1

257

75,81 3,39

F FY

F FY

  => Do đó, độ bền uốn được thỏa mãn.

CÁC THỐNG SỐ CƠ BẢN VỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH:

Thông số kí hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2

4 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM:

 TÍNH TOÁN:

 Moment xoắn trên bánh răng chủ động: T2 266421,18

u z z

3 3 .108.170,476

0,96 /

60000 60000

Tra bảng 6.3* => cấp chính xác của bánh răng là cấp 9 ( vmax 3 / m s )

Từ đó, tra bảng 6.5* kết hợp nội suy tuyến tính ta được:

4 1,5

0,913 3

   do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.

 Kiểm nghiệm theo độ bền uốn:

hệ số dạng răng theo số răng tương đương zv

với x  0 và z1 38 răng và z2  95 răng

Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

- Bánh dẫn:

 1 1

257

76,33 3,367

F FY

F FY

  => Do đó, độ bền uốn được thỏa mãn.

CÁC THỐNG SỐ CƠ BẢN VỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG THẲNG CẤP CHẬM:

Thông số kí hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2

5 KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC:

 Mục đích của việc bôi trơn hộp giảm tốc:

+ Giảm lực lực ma sát, tăng hiệu suất

+ Giảm hao mòn chi tiết

+ Làm mát chi tiết nóng lên do ma sát

+ Bảo vệ chi tiết khỏi rỉ sét

+ Đảm bảo tính khít của các bộ phận ma sát+ Liên tục làm sạch chi tiết…

 Không thể vân hành và bảo quản trong thời gian lâu mà không có bôi trơn

 Chọn phương pháp bôi trơn: Dùng bể chứa dầu

 Điều kiện bôi trơn trong bể chứa dầu đối với hợp giảm tốc 2 cấp:

1 Mức dầu thấp nhất ngập chiều cao răng h h2( 22,25 m  2,25.3 6,75  mm ) củabánh răng 2 ( nhưng ít nhất 10mm)

2 Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấm nhất : hmaxhmin10 15mm

3 Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4

2 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CỦA CÁC TRỤC:

  d   2 3 MPa: ứng suất dập cho phép của vật liệu ống cao su.

  F  60 80  MPa: ứng suất uốn cho phép của chốt.

4 XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ CÁC ĐIỂM ĐẶT LỰC:

Tra bảng 10.4** ta có được:

w w w w

1,2 w

1,2 w

w w

280,8 88,5 369,3

c

mm mm

mm mm

D

 Vị trí có moment tương đương lớn nhất: theo thuyết bền 4

Vậy ta thiết kế trục 1 với: dA dD 25 mm ; dE 20 mm

 Chọn then bằng C45 ( tra bảng 13.1) với b = 8 mm, h = 7 mm, t1 = 4 mm, t2 = 3,3

mm

 Kiểm nghiệm then:

+ Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức:

+ Kiểm nghiệm theo độ bền cắt:

[s] là hệ số an toàn cho phép Lấy [s] = 1,5

s ,s là hệ số an toàn cho phép chỉ xát cho ứng suất uốn và xoắn

Xác định ứng suất s ,s theo công thức:

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất:

+ Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng

M W

     

với W là moment cản uốn

+ Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay 1 chiều:

với Wo là moment cản xoắn

Ta tra bảng moment cản uốn và moment cản xoắn đối với trục 2 then:

Hệ số kích thước tra bảng 10.4 tài liệu (*) với thép cacbon có đường kính d = 14 – 16

mm, vì đường kính nhỏ nên ta cho:

0,91 0,89

Hệ số tăng bề mặt với kiểu tôi bề mặt tần số cao   1,6

Hệ số K và Kảnh hưởng đến sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi:

Tra bảng 10.9 tài liệu (*) ta được: K  1,9và K  1,7



280

3,82 56,1.1,9

0,1.0 0,91.1,6

0,05.4,64 0,89.1,6

1,6

 Vị trí có moment tương đương lớn nhất: theo thuyết bền 4

Vậy ta thiết kế trục 2 với: dB dC 45 mm ; dE 50 mm và dA dD 40 mm

 Chọn then bằng C45 ( tra bảng 13.1)

+ Tại B và C và E : l = 50 mm, b = 14 mm, h = 9 mm, t1 =5,5 mm, t2 = 3,8 mm

 Kiểm nghiệm then:

+ Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức:

+ Kiểm nghiệm theo độ bền cắt:

[s] là hệ số an toàn cho phép Lấy [s] = 1,5

s ,s là hệ số an toàn cho phép chỉ xát cho ứng suất uốn và xoắn

Xác định ứng suất s ,s theo công thức:

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất:

+ Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng

M W

     

với W là moment cản uốn

+ Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay 1 chiều:

với Wo là moment cản xoắn

Ta tra bảng moment cản uốn và moment cản xoắn đối với trục 2 then:

Hệ số kích thước tra bảng 10.4 tài liệu (*) với thép cacbon có đường kính d = 40 – 50

mm, vì đường kính nhỏ nên ta cho:

0,81 0,76

Hệ số tăng bề mặt với kiểu tôi bề mặt tần số cao   1,6

Hệ số K và Kảnh hưởng đến sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi:

Tra bảng 10.9 tài liệu (*) ta được: K  1,9và K  1,7



280

2,47 77,2.1,9

0,1.0 0,81.1,6

0,05.4,58 0,76.1,6

M d



 3 832385,65

48,06 0,1.75 mm

 Chọn then bằng C45 ( tra bảng 13.1)

+ Tại B : l = 50 mm, b = 16 mm, h = 10 mm, t1 =6 mm, t2 = 4,3 mm

 Kiểm nghiệm then:

+ Kiểm nghiệm độ bền dập của then theo công thức:

 

2

2 2.723736,93

113,34 130 180 4,3.55.(70 16)

+ Kiểm nghiệm theo độ bền cắt:

Trong đó:

s là hệ số an toàn tính toán

[s] là hệ số an toàn cho phép Lấy [s] = 1,5

s ,s là hệ số an toàn cho phép chỉ xát cho ứng suất uốn và xoắn

Xác định ứng suất s ,s theo công thức:

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất:

+ Do trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng

M W

     

với W là moment cản uốn

+ Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động khi trục quay 1 chiều:

với Wo là moment cản xoắn

Ta tra bảng moment cản uốn và moment cản xoắn đối với trục 2 then:

Hệ số và , tra bảng 10.4 ** với thép cacbon trung bình:

0,1 0,05

Hệ số kích thước tra bảng 10.4 tài liệu (*) với thép cacbon có đường kính d = 50 – 60

mm, vì đường kính nhỏ nên ta cho:

0,81 0,76

Hệ số tăng bề mặt với kiểu tôi bề mặt tần số cao   1,6

Hệ số K và Kảnh hưởng đến sự tập trung ứng suất đến độ bền mỏi:

Tra bảng 10.9 tài liệu (*) ta được: K  1,9và K  1,7



280

4,23 45,1.1,9

0,1.0 0,81.1,6

0,05.12,7 0,76.1,6

Lh = 30720 giờ (4 năm, 1 năm làm việc 320 ngày, 1 ngày làm việc 8 tiếng)

Chọn ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục với đường kính vòng trong d = 25 mm

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

2 2 389,562 1099, 72 1166,66

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ D:

Do không có lực dọc trục nen hệ số X=1, Y=0

Tải trọng quy ước:

m

C L Q

n

giờ

Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất

Q0=X0.FrD +Y0.Fa =0.6.1404,31=842,6N

với: X0=0.6 và Y0=0.5 (bảng 11.6 * )

Q0=FRB=842,6

Ta thấy Q0=842,6N <C0=11600N, do đó ổ được chọn thoả măn điều kiện bền tĩnh

Xác định số vòng quay tới hạn của ổ:

Ta có: [Dpw ngh].10-5 =4,5 (tra trong bảng 11.7 tài liệu [3] khi bôi trơn bằng mỡ)

Với Dpw =(D+d)/2=43,5mm là đường kính tâm con lăn

   

gh

n 10344.8 v ng / ph t n 716 v ng / ph t ò ú ò ú

Do đó ổ được chọn thoả số vọ̀ng quay tới hạn

4.2.Thiết kế ổ lăn ở trục trung gian (trục II):

Số liệu thiết kế lấy từ bài trước:

Lh = 30720 giờ (4 năm, 1 năm làm việc 320 ngày)

Đường kính ngõng trục: d = 40 mm ta tiến hành chọn Ổ bi đỡ một dãy

1 Tính toán và kiểm nghiệm ổ :

2 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A và D:

Do không có lực dọc trục nên hệ số X=1, Y=0

Ks=1,3 hệ số xét đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ

C L

n

giờKiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất

Với Dpw =(D+d)/2=60mm là đường kính tâm con lăn.

gh

n 5833,33 v ng / ph t n 170,476 v ng / ph t ò ú ò ú

4.3.Thiết kế ổ lăn ở trục đầu ra (trục III):

Số liệu thiết kế lấy từ bài trước:

Chọn ổ bi đỡ vì không có lực dọc trục với đường kính vòng trong d = 50 mm

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

Do không có lực dọc trục nên hệ số X=1, Y=0

Tải trọng quy ước:

m

C L Q

n

giờ

Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giỏ trị lớn nhất

Ta cú: [Dpw ngh].10-5 =4,5 (tra trong bảng 11.7 tài liệu [3] khi bụi trơn bằng mỡ)

Với Dpw =(D+d)/2 = 80 mm là đường kớnh tõm con lăn

đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

Các kích thớc cơ bản của vỏ hộp giảm tốc đợc trình bày trong bảng sau

5.2 Quan hệ kích thớc của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc:

Tên gọi Biểu thức tính toán

d2 = (0,7  0,8).d1  d2 =14 mm

d3 = (0,8  0,9).d2  d3 =12

mm

d4 = (0,6  0,7).d2  d4 = 10 mm

d5 = (0,5  0,6).d2  d5 = 8 mm

6 Các chi tiết phụ

6.1.Ṿòng chắn dầu

Để ngăn mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp

6.6.Que thăm dầu:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 300 so với mặt bên, kíchthước theo tiêu chuẩn

Kích thước ṿòng lò xo dùng ở trục tuỳ động tra trong bảng 15-7 và 15-8 tài liệu [2] trang

34 và 35

6.7 Nối trục đàn hồi.

Kích thước vòng đàn hồi: phương án 1

7 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 va lắp 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:

Khi lắp ghép ổ lăn ta lưu ư:

- Lắp vòng trong lên trục theo hệ thống lỗ,lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, cầnchọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dung kiểu lắp có độ hở

Chính v́ vậy mà khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, c ̣n khi lắp ổ lăn vào vỏ th́ tachọn H7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá tŕnh tháo lắp

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo( bạc chắn) trên trục tuỳ động:

V́ bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7

5 Dung sai lắp then trên trục:

Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạn trên

(sm) Sai lệch giới hạndưới (sm) Nmax( m) Smax( m)

Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn;

Sai lệch giới hạn chiều rộng rănh

Trên trục Trên bạc Sai lệch giới

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2