Đang tải... (xem toàn văn)
thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn
Sinh viên thực hiện: Trần Minh Thiên MSSV: 21103352 Thông số đề bài: -Công suất trên thùng trộn: P = 5.5 (kW) -Số vòng quay trên trục thùng trộn: n = 45 vòng/phút -Thời gian phục vụ: L = 3 năm -Số ngày làm/năm: K ng = 260 ngày -Số ca làm trong ngày: 3 ca -t 1 = 29 giây -t 2 = 22 giây -T 1 = T -T 2 = 0,7T PHẦN 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ I. Chọn động cơ 1. Chọn hiệu suất của động cơ Hiệu suất truyền động: = 1.0,99 4 .0,95.0,97.0,93 = 0,823 Trong đó: 2. Tính toán công suất tương đương Theo công thức 2.14 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” : =5,5 = 4,8575 (kW) Công suất cần thiết động cơ: P đc = = = 5,9 (kW) 3. Số vòng quay sơ bộ: -Số vòng quay trên thùng trộn: n lv = 45 vòng/ phút. -Dựa vào bảng 2.4 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” chọn: u hgt = 16, u x = 2. Tỉ số truyền tổng hợp: . số vòng quay sơ bộ : 4. Chọn động cơ điện: Dựa vào bảng thông số động cơ điện “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển”.Với = 5,9 kW và n sb = 1440 vòng /phút chọn động cơ 4A132S4Y3 Công suất Vận tốc quay cosφ η% T max /T dn T K /T dn 7,5(kW) 1455 v/p 0,86 87,5 2,2 2,0 II. Phân phối tỷ số truyền -Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền xích: u x = 2 -Tỷ số truyền chung của hệ: u c = = = 32,333 -Tỷ số truyền của hộp giảm tốc: u c = u hgt .u x u hgt = = = 16,167 -Theo công thức 3.15 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” Trong đó: (công thức 3.17 u 1 = 4,31 u hgt = u 1 .u 2 u 2 = = = 3,75 -Tính lại tỷ số truyền của bộ truyền xích: u x = = = 1,9999 Bánh răng côn u brc = u 1 = 4,31 Bánh răng trụ răng thẳng u brt = u 2 = 3,75 Bộ truyền xích u x = 2 III. Công suất, số vòng quay và moment trên các trục 1. Công suất +Trục 3: P 3 = = = 5,974 (kW) +Trục 2: P 2 = = = 6,221 (kW) +Trục 1: P 3 = = = 6,615 (kW) +Trục động cơ: P đc = = = 6,682 (kW) 2. Số vòng quay các trục + n 1 = n đc = 1455 (vòng/phút) + n 2 = = = 337,58 (vòng/phút) + n 3 = = = 90 (vòng/phút) + n 4 = n lv = 45 (vòng/phút) 3. Moment + T 4 = 9,55. = 9,55. = 1 167 222,22 (Nmm) 1 167 222 (Nmm) + T 3 = 9,55. = 9,55. = 633 907,77 (Nmm) 633 908 (Nmm) + T 2 = 9,55. = 9,55. = 175 989,54 (Nmm) 175 990 (Nmm) + T 1 = 9,55. = 9,55. = 43 418,04 (Nmm) 43 418 (Nmm) + T đc = 9,55. = 9,55. = 43 856,6 (Nmm) 43 8567 (Nmm) Bảng thông số: Trục Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục 4 Công suất (kW) 6,682 6,615 6,221 5,974 5,5 Tỷ số truyền 1 4,31 3,75 2 Moment xoắn (Nmm) 43 418 175 990 633 908 1 167 222 Số vòng quay (v/p) 1455 1455 337,58 90 45 PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH Các thông số đầu vào của bộ truyền xích, công suất P 3 = 5,974 (kW) và số vòng quay n 3 = n 1 =90 vòng/phút 1. Chọn loại xích Bộ truyền có vận tốc tương đối thấp nên ta chọn loại xích ống con lăn. 2. Số răng đĩa xích Số răng của đĩa xích dẫn: 1 29 2zu = 19 - 2.2=25 (răng) Số răng đĩa xích lớn: 21 z uz =25.2=50 (răng) 3. Hệ số điều kiện sử dụng K=K đ .K a .K o .K đc .K bt .K c =1,2.1.1.1.1.1,45=1,74 + Hệ số tải trọng động: K đ =1.2 + Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích: a K =1 ((30 ÷ 50)p c ) + Hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: 0 1K (xích nằm ngang ≤60 0 ) +Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: 1 dc K +Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: K bt = 1 (bôi trơn nhỏ giọt) + Hệ số xét đến chế độ làm việc: K c =1,45 (làm việc 3 ca) Hệ số ảnh hưởng số răng đĩa xích: 01 1 1 / 25/ z K z z z =25/25=1 Hệ số số vòng quay: 01 1 / n K n n = 50/90 = 0,56 (Vì n 1 = 90 v/p, tra bảng 5.5 [tài liệu 1] n 01 = 50 v/p) 4. Công suất tính toán và bước xích Theo công thức 5.5 [tài liệu 1] P t = = = 5,82 ≤ [P] (K d = 1, xích 1 dãy) Với [P] ≥ 5,82 (kW), n 01 = 50 v/p tra bảng 5.5 [tài liệu 1] bước xích: p c = 31,75 (mm) 5. Kiểm tra số vòng quay tới hạn Với z 1 = 25 ≥ 17 và p c = 31,75( mm), tra bảng 5.8 [tài liệu 1] n th = 1320 v/p > n 1 = 90 v/p thỏa điều kiện 6. Vận tốc trung bình v = = =1.19 (m/s) Lực vòng có ích: F t = = = 5020,17 (N) 7. Kiểm nghiệm bước xích Với p c = 31,75 (mm), n 01 = 50 v/p, tra bảng 5.3 [tài liệu 2] [p] = 35 Mpa Theo công thức 5.26 [tài liệu 2] 11 33 1 0 1 1 0 2,82 600 [ ] [ ] c xx T K PK p z p K z n p K =600. = 30,5 (mm) p c = 31,75 > 30,5 thỏa điều kiện bước xích 8. Khoảng cách trục và số mắc xích Chọn khoảng cách trục sơ bộ từ (30 50) c ap =40. 31,75 = 1270 (mm) Theo công thức 5.12 [tài liệu 1] 2 1 2 2 1 2 22 c c p Z Z Z Z a X pa X = + + ( . = 117,9 Chọn X =118 (mắc xích) c L Xp =118.31,75= 3746,5 (mm) Khoảng cách chính xác trục a: 2 2 1 2 1 2 2 1 0,25 8 2 2 2 c Z Z Z Z Z Z a p X X = 1271,66 (mm) Để bộ truyền làm việc bình thường, ta chọn a = 1268 (mm) (giảm a một đoạn (0,002 0,004)a .) 9. Kiểm nghiệm số va đập của xích trong 1 giây Theo công thức 5.14 [tài liệu 1] = = 1,27 < [] = 25 thỏa điều kiện (Với p c = 31,75 mm, tra bảng 5.9 [tài liệu 1] ta được [] = 25) 10. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn Với pc = 31,75mm, tra bảng 5.2 và 5.12 [tài liệu 1] A = 262 mm 2 d 0 = 9,55 mm q m = 3,8 kg/m Q = 88,5 KN d 1 = 19,05 mm Lực trên nhánh căng: F 1 = F t = 5020,17 (N) Lực căng do lực ly tâm: 2 vm F q v =3,8.(1.19) 2 = 5,38 (N) Lực căng ban đầu: 0 fm F K aq g =6.1,268.3,8.9,81= 283,61 (N) (Theo công thức 5.17 [ tài liệu 2], Hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích: 6 f K vì xích nằm ngang) Theo công thức 5.15 [tài liệu 1] s = = = 16,67 > [s]= (7 ÷ 8.5) (Với n = 90 (v/p), p c = 31,75 (mm) tra bảng 5.10 [tài liệu 1] ta được [s]=(7.4 ÷ 8.2)) 11. Lực tác dụng lên trục r m t F K F =1,15.5020,17 = 5773,2 (N) + Hệ số trọng lượng xích: 1,15 m K khi xích nằm ngang hoặc khi góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục và phương nằm ngang ≤ 40 0 . 12. Kiểm tra độ bền tiếp xúc Với z 1 = 25 < 30 và v 1 = 1.19 < 5 m/s, tra bảng 5.11 [tài liệu 1] ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép C45, tôi cải thiện có độ bền Theo công thức 5.18, [ tài liệu 1] + + K đ = 1,2 :va đập nhẹ + K d = 1: xích 1 dãy + K r = 0,37: hệ số ảnh hưởng số răng đĩa xích, tra bảng [tài liệu 1] + E = 190000 Mpa : modun đàn hồi thép + A = 262 mm 2 : diện thích bản lề = 597, 7 MPa < ] = 600 Mpa Như vậy dùng thép 45 tôi cả thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép =600 Mpa , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa. Tương tự cho ζ H2 ≤[ζ H ] với cùng vật liệu và nhiệt luyện. 13. Thông số đĩa xích Đường kính vòng chia, theo công thức 5.17 [tài liệu 1] Đường kính vòng đỉnh Bảng kết quả tính toán: Thông số dây xích Loại xích Xích ống con lăn Bước xích p c =31,75 mm Vận tốc v=1.19 m/s Số mắt xích X=118 Chiều dài dây xích L = 3746,5 mm Diện tích mặt cắt ngang của xích A=262 mm 2 Khối lượng trên 1m chiều dài q m = 3,8 kg Tải trọng phá hủy Q=88,5 KN Đường kính chốt d o =9,55 mm Đường kính con lăn d 1 = 19,05mm Thông số bánh xích Số răng đĩa xích dẫn z 1 = 25 răng Số răng đĩa xích bị dẫn z 2 =50 răng Tỷ số truyền u=2 Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d 1 = 253 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn d a1 = 567 mm Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d 2 = 506 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn d a2 =521 mm Khoảng cách trục a= 1268 mm Số vòng quay n=90 vòng/ phút Hiệu suất bộ truyền η x = 0.93 Phương pháp bôi trơn Nhỏ giọt Vật liệu Thép C45 Phương pháp Tôi cải thiện Thông số về lực, moment, công suất Lực vòng có ích F t = 5020,17 N Lực tác dụng lên trục F r = 5773,2 N Công suất P= 5,974 kW Moment xoắn bánh dẫn T= 633 908 N.mm Lực căng ban đầu F 0 = 283,61 N Lực căng trên nhánh căng F 1 = 2020,17 N Lực căng do lực ly tâm F v = 5,38 N PHẦN 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN THẲNG Các thông số đầu vào của bộ truyền bánh răng côn thẳng, công suất P 1 = 6,615 (kW) và số vòng quay n = n 1 =1455 vòng/phút, Moment xoắn T = T 1 = 43 418 (N.mm), tỷ số truyền u brc = u 1 = 4,31. 1. Chọn vật liệu Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn vật liệu như sau: Bánh răng côn 1 (bánh dẫn): Thép C45 Tôi cải thiện Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB ζ b1 = 850 MPa ;ζ ch1 = 580 MPa Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): Thép C45 Tôi cải thiện Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB ζ b2 = 750 MPa ;ζ ch2 = 450 MPa 2. Phân phối tỷ số truyền Theo phần 1, ta đã phân phối tỷ số truyền: u brc = u 1 = 4,31. 3. Số chu kỳ làm việc cơ sở Theo công thức (6.5) [tài liệu 1] N H01 =30.HB 1 2.4 = 30.260 2.4 18,75.10 6 (chu kỳ) N H02 = 30.HB 2 2.4 = 30.280 2.4 14,71.10 6 (chu kỳ) N F01 = N F02 = 4.10 6 (vì vật liệu bánh răng thép) 4. Số chu kỳ làm việc tương đương Theo công thức (6.7) [tài liệu liệu 1] Số lần ăn khớp của một răng trong mỗi vòng quay: c = 1. [...]... 129,36 (N) Bảng kết quả tính toán: Thông số bánh răng côn thẳng Tỷ số truyền Vật liệu Phương pháp Độ cứng bánh dẫn và bị dẫn Môđun vòng chia ngoài Môđun vòng trung bình Số răng bánh dẫn và bị dẫn Góc côn chia Góc ăn khớp Góc nghiêng răng Đường kính vòng chia trung bình bánh dẫn Đường kính vòng chia trung bình bánh bị dẫn Đường kính vòng chia bánh dẫn Đường kính vòng chia bánh bị dẫn Chiều dài côn... sở +sF: hệ số an toàn khi tính uốn +YR: hệ số độ nhám mặt lượng chân răng Sơ bộ chọn YR = 1 +Ys: hệ số độ nhậy vật liệu Sơ bộ chọn Ys = 1 +KXF: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn Sơ bộ chọn KXF = 1 +KFC: hệ số đặt tải Sơ bộ chọn KFC = 1 +KFL: hệ số tuổi thọ của bộ truyền + Bánh răng côn 1 (bánh dẫn) : [ζF1] = ( ).YR.Ys.KXF KFC KFL = ( ).1.1.1.1.1= 267,43 MPa Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn) : [ζF2]... suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở +sF: hệ số an toàn khi tính uốn +YR: hệ số độ nhám mặt lượng chân răng Sơ bộ chọn YR = 1 +Ys: hệ số độ nhậy vật liệu Sơ bộ chọn Ys = 1 +KXF: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn Sơ bộ chọn KXF = 1 +KFC: hệ số đặt tải Sơ bộ chọn KFC = 1 +KFL: hệ số tuổi thọ của bộ truyền + Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn) : [ζF1] = ( ).YR.Ys.KXF KFC KFL = ( ).1.1.1.1.1=... (6.26) [tài liệu 1] X1 = 0,5 (xt – ( ( ) ) = 0,036 X2 = xt – x1 = 0,1687 – 0,036 = 0,1327 Góc ăn khớp 9 Tài liệu tham khảo 1) Sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động Cơ Khí” (tập 1 và tập 2) – Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, NXB Giáo Dục 2) Sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” – Tác giả: Nguyễn Hữu Lộc, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM 3) Sách “Vẽ kỹ thuật Cơ Khí”(tập 1và tập 2) - Trần Hữu Huế, NXB Giáo Dục 4) Sách... pháp: mnm = mtm +Hệ số ảnh hưởng độ nghiên răng: YB = 1 +Hệ số dạng răng, tra bảng 6.18 [tài liệu 1] zvn1 = = 26,7 ⟹ YF1 = 3,56 zvn2 = +Hệ số Yε = = = = 497 ⟹ YF2 = 3,63 = = 0,668 Theo công thức (6.67), [tài liệu 1], hệ số tải trọng tính khi uốn KF = KFβ.KFα.KFV = 1,33.1.1,154 = 2,05 +Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.21 [tài liệu 1]: KFβ = 1,33 +Hệ số kể đến... (bánh dẫn) : HB1 = 260 HB = 2.260 + 70 = 590 HB = 1,8.260 = 468 HB Chọn độ rắn bánh răn trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn) : HB2 = 235 HB = 2.235 + 70 = 540 HB = 1,8.235 = 423 HB Theo công thức (6.1) [tài liệu 1], ứng suất tiếp xúc cho phép: [ζH] = ( + ).ZR.ZV.KXH.KHL : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở +sH: hệ số an toàn về tiếp xúc +ZR: hệ số độ nhám bề mặt răng Sơ bộ chọn ZR = 1 +ZV: hệ. .. 1 (bánh dẫn) : HB1 = 260 HB = 2.260 + 70 = 590 HB = 1,8.260 = 468 HB Chọn độ rắn bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn) : HB2 = 235 HB = 2.235 + 70 = 540 HB = 1,8.235 = 423 HB Theo công thức (6.1) [tài liệu 1], ứng suất tiếp xúc cho phép: [ζH] = ( ).ZR.ZV.KXH.KHL : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở +sH: hệ số an toàn về tiếp xúc +ZR: hệ số độ nhám bề mặt răng Sơ bộ chọn ZR = 1 +ZV: hệ số ảnh... (N.mm), tỷ số truyền ubrt = u1 = 3,75 1 Chọn vật liệu Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn vật liệu như sau: Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn) : Thép C45 Tôi cải thiện Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB ζb1 = 850 MPa ;ζch1 = 580 MPa Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn) : Thép C45 Tôi cải thiện Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB ζb2 = 750 MPa ;ζch2 = 450 MPa 2 Phân phối tỷ... +ZR: hệ số độ nhám bề mặt răng Sơ bộ chọn ZR = 1 +ZV: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng Sơ bộ chọn ZV = 1 +KXH: hệ số ảnh hưởng đường kính Sơ bộ chọn KXH = 1 +KHL: hệ số tuổi thọ của bộ truyền + Bánh răng côn 1 (bánh dẫn) : [ζH1] = ( ).ZR.ZV.KXH.KHL1 = ( ).1.1.1.1= 536,36 MPa Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn) : [ζH2] = ( ).ZR.ZV.KXH.KHL1 = ( ).1.1.1.1= 490,91 MPa Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn thẳng ta... độ nhám bề mặt răng Sơ bộ chọn ZR = 1 +ZV: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng Sơ bộ chọn ZV = 1 +KXH: hệ số ảnh hưởng đường kính Sơ bộ chọn KXH = 1 +KHL: hệ số tuổi thọ của bộ truyền Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn) : [ζH1] = ( ).ZR.ZV.KXH.KHL1 = ( ).1.1.1.1= 536,36 MPa Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn) : [ζH2] = ( ).ZR.ZV.KXH.KHL1 = ( ).1.1.1.1= 490,91 MPa Vậy để tính bộ truyền bánh răng trụ