Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ooOoo ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Sv THỰC HIỆN: HUỲNH HỒNG LUÂN MSSV: 205012345 LỚP; CK05KSTN Gv HƯỚNG DẪN: NGUYỄN HỮU LỘC NĂM 2008 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 1 MỤC LỤC Lời nói đầu………………………………………………………………………2 I. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG………………………………… 3 II. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN…………………….5 III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY………………………… 6 1. Tính toán bộ truyền xích………………………………………………… 6 2. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc………………………………8 3. Chọn nối trục…………………………………………………………… 12 4. Tính toán thiết kế trục và then……………………………………………13 5. Chọn ổ lăn…………………………………………………………… 21 6. Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ………………………………………26 7. Chọn dầu bôi trơn……………………………………………………… 28 8. Bảng dung sai lắ p ghép………………………………………………… 29 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 30 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong đời sống cũng như trong sản xuất. Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng ta bước đầu làm quen với những hệ thống truyền động này. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một môn h ọc không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí, nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về kết cấu máy. Đồng thời, môn học này còn giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức các môn đã học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Vẽ cơ khí… từ đó cho ta một cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế cơ khí. Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện sẽ giúp sinh viên b ổ sung và hoàn thiện các kỹ năng vẽ AutoCad, điều này rất cần thiết đối với một kỹ sư cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Lộc đã tận tình hướng dẫn, cảm ơn các thầy cô và bạn bè trong khoa Cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện. Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 3 I. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG: • Sơ đồ hệ thống dẫn động thùng trộn: 1 2 3 4 5 • Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ 2- Nối trục đàn hồi 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng hai cấp đồng trục 4- Bộ truyền xích ống con lăn 5- Thùng trộn • Sơ đồ tải trọng: Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 4 T T t 1 2 T t 1 t 2 • Các số liệu thiết kế: _ Công suất trên trục thùng trộn: P = 8 kW _ Số vòng quay trên trục thùng trộn: n = 55 vòng/phút _ Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ _ Thời gian phục vụ: L = 6 năm (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) _ Chế độ tải: T 1 = T ; T 2 =0,9T t 1 =49s ; t 2 = 36s • Đặc điểm của hộp giảm tốc hai cấp đồng trục: + Ưu điểm: kích thước theo chiều dài nhỏ nên giảm trọng lượng, do đó có kích thước nhỏ gọn hơn so với các loại hộp giảm tốc hai cấp khác. + Nhược điểm: _ Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết, vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm lớn hơn khá nhiề u so với cấp nhanh trong khi đó khoảng cách trục của hai cấp lại bằng nhau. _ Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí do chỉ có một trục đầu vào và một trục đầu ra. _ Kết cấu ổ phức tạp do có ổ đỡ bên trong vỏ hộp. _Trục trung gian lớn do khoảng cách giữa các ổ lớn. _ Kích thước chiều rộng lớn. Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 5 II. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN: Công suất tương đương trên trục thùng trộn: 2 i 2 i td i T t 49 0,9 .36 T PP 8 7,67kW t4936 ⎛⎞ ⎜⎟ + ⎝⎠ == = + ∑ ∑ Hiệu suất chung của hệ thống truyền động: 4 ch br1 br2 x ol η ηηηη = Theo bảng 3.3 [1] ta chọn: br1 br2 x ol 0,97; 0,93; 0,99 η ηηη == = = ⇒ 4 ch 0,97.0,97.0,93.0,99 0,84 η == Công suất cần thiết của động cơ: td dc ch P7,67 P9,13kW 0,84 η == = Tỷ số truyền chung: dc ch 1 2 x ct n uuuu n == Dựa vào phụ lục P1.3 [2] ta chọn động cơ có công suất P dc = 11kW với số vòng quay và phân bố tỷ số truyền hệ thống truyền động như sau: Động cơ Số vòng quay động cơ, (vg/ph) Tỷ số truyền chung, u ch Tỷ số truyển hộp giảm tốc, u h Bộ truyền bánh răng, u 1 Bộ truyền bánh răng, u 2 Bộ truyền xính, u x 4A132M2Y3 2907 52,85 16 4 4 3,3 4A132M4Y3 1458 26,51 9,92 3,15 3,15 2,67 4A160S6Y3 970 17,63 6,25 2,5 2,5 2,82 4A160M8Y3 730 13,27 6,25 2,5 2,5 2,12 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 6 Ta chọn động cơ 4A132M4Y3 với bảng đặc tính kỹ thuật như sau: Trục Thông số Động cơ I II III Công tác Công suất (kW) 9,13 9,03 8,67 8,33 7,67 Tỷ số truyền 1 3,15 3,15 2,67 Mômen xoắn (Nmm) 59802 59147 178830 541167 1331791 Số vòng quay (vg/ph) 1458 1458 463 147 55 III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY: 1. Tính toán bộ truyền xích: Các thông số đầu vào: P 1 = 8,33kW; n 1 = 147vg/ph; u = 2,67; T = 541167Nmm. Chọn loại xích ống con lăn. Số răng của đĩa xích dẫn: 1 z292u292.2,6723,66=−=− = ⇒ chọn z 1 = 24 răng 21 z uz 2,67.24 64,08== = ⇒ z 2 = 64 răng Các hệ số điều kiện sử dụng: K = K r K a K o K dc K b K lv = 1.1.1.1.1.1 = 1 với K r = 1: dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác dụng lên bộ truyền tương đối êm K a = 1: khi a = (30÷50)p c K o = 1: khi đường nối tâm 2 đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc nhỏ hơn 60° K dc = 1: trục điều chỉnh được K b = 1: bôi trơn nhỏ giọt K lv = 1: làm việc một ca 01 n 1 n 200 K1,36 n 147 == = n1 z 1 z25 K1,04 z24 == K x = 1: chọn xích một dãy Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 7 Công suất tính toán: nz1 t x KK K P 1.1,36.1,04.8,33 P11,78kW K1 == = Theo bảng 5.4 [1], ta chọn bước xích p c = 31,75mm. Theo bảng 5.2 [1], số vòng quay tới hạn n th = 600vg/ph nên điều kiện n < n th được thỏa. Vận tốc trung bình của xích: c nzp 147.24.31,75 v1,87m/s 60000 60000 == = Lực vòng có ích: t 1000P 1000.8,33 F4454,54N v1,87 == = Kiểm nghiệm bước xích: 1 3 3 c 11 0 x PK 8,33.1 p 600 600 26 z n [p ]K 24.147.29.1 ≥= = Do bước xích p c = 31,75mm nên điều kiện được thỏa. Chọn khoảng cách trục sơ bộ: c a 40p 40.31,75 1270 mm = == Số mắt xích: 22 12 21 c c 2a z z z z p 2.1270 24 64 64 24 31,75 X. .125 p 2 2 a 31,75 2 2 1270 ππ +− + − ⎛⎞ ⎛ ⎞ =+ + = + + = ⎜⎟ ⎜ ⎟ ⎝⎠ ⎝ ⎠ Chọn X = 126 mắt xích. Chiều dài xích: c L p X 31,75.126 4000,5 mm== = Tính chính xác khoảng cách trục: 22 12 12 21 c zz zz zz a 0,25p X X 8 1285,86 mm 222 π ⎡⎤ ++− ⎛⎞⎛⎞ ⎢⎥ =−+−− = ⎜⎟⎜⎟ ⎢⎥ ⎝⎠⎝⎠ ⎣⎦ Chọn a = 1282mm ( giảm khoảng cách trục (0,002÷0,004)a ). Theo bảng 5.6 [1] với bước xích p c = 31,75mm ta chọn [i] = 16. Số lần va đập trong 1 giây: 11 z n 24.147 i1,87[i]16 15X 15.126 == =<= Tải trọng phá hủy: Q = 88,5kN Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 8 Lực trên nhánh căng: F 1 ≈ F t =4454,54N Lực căng do lực ly tâm gây nên: 22 vm F q v 3,8.1,87 13,29 N== = Lực căng ban đầu của xích: 0fm F K aq g 6.1,282.3,8.9,81 286,74 N = == Hệ số an toàn: 3 1v0 Q 88,5.10 s 18,61 [s] (7,8 9,4) F F F 4454,54 13,29 286,74 == =>=÷ ++ + + Lực tác dụng lên trục: rmt F K F 1,15.4454,54 5122,72 N== = Đường kính đĩa xích: c1 1 p z 31,75.24 d 242,55 mm ππ == = c2 2 p z 31,75.64 d646,81mm ππ == = a1 1 c d d 0,7p 264,78 mm=+ = a2 2 c d d 0,7p 669,03 mm=+ = 2. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc: a/ Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau. Chọn vật liệu la thép 45 được tôi cải thiện. Độ rắn trung bình bánh dẫn HB 1 = 250 Độ rắn trung bình bánh bị dẫn HB 2 = 235 Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của các bánh răng: OH lim1 1 2HB 70 2.250 70 570 MPa σ =+=+= OHlim2 2 2HB 70 2.235 70 540 MPa σ =+=+= OFlim1 1 1,8HB 1,8.250 450 MPa σ === OFlim2 2 1,8HB 1,8.235 423 MPa σ === Số chu kỳ làm việc cơ sở: 2,4 2,4 7 HO1 1 N 30HB 30.250 1,71.10== = chu kỳ 2,4 2,4 7 HO2 2 N 30HB 30.235 1,47.10== = chu kỳ N FO1 = N FO2 =5.10 6 Số chu kỳ làm việc tương đương: Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 9 3 39 i HE1 i i max T4936 N 60c n t 60.1.1458.14400 .0,9 1,1.10 T8585 ⎛⎞ ⎛⎞ == += ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎝⎠ ∑ chu kỳ 8 HE1 HE2 N N3,5.10 u == chu kỳ 6 69 i FE1 i i max T4936 N 60c n t 60.1.1458.14400 .0,9 10 T8585 ⎛⎞ ⎛⎞ == += ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎝⎠ ∑ chu kỳ 8 FE1 FE2 N N 3,17.10 u == chu kỳ Vì N HE > N HO ; N FE > N FO nên K HL = K FL =1 Ứng suất tiếp cho phép: HL HOHlim H 0,9K [] s σσ = ⇒ H1 570.0,9 [ ] 466,36 MPa 1,1 σ == H2 540.0,9 [ ] 441,82 MPa 1,1 σ == ( ) HH1H2 H2 [ ] 0,45 [ ] [ ] 408,68 MPa [ ] 441,82 MPa σ σσ σ =+= <= ⇒ H [ ] 441,82 MPa σ = Ứng suất uốn cho phép: FL FOFlim F K [] s σσ = ⇒ F1 450 [ ] 257,14 MPa 1, 75 σ == F2 423 [] 241,71MPa 1, 75 σ == b/ Tính toán cặp bánh răng cấp chậm: • Các thông số cho trước: T 2 = 178830Nmm; n 2 = 463vg/ph; u 2 = 3,15 Chọn ba2 0,4 ψ = . Khi đó bd2 ba2 2 (u 1) 0,83 ψ ψ = += . Theo bảng 6.4 [1], ta chọn HF K 1,03;K 1,05 ββ = = Khoảng cách trục: 2H 3 3 w2 2 22 ba2 H 2 TK 178830.1,03 a 43(u 1) 43(3,15 1) 162,05 mm [ ] u 0,4.441,82 .3,15 β ψσ =+ = + = Theo tiêu chuẩn, ta chọn: a w2 = 160mm. [...]... Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân +30 +30 0 0 29 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [2] Trịnh Chất, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Tập 1 và 2, NXB Giáo dục, 2002 [3] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 [4] Ninh Đức Tốn,... tĩnh 6 Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ: a/ Vỏ hộp: _ Chi u dày thân hộp: δ = 8 mm _ Chi u dày nắp hộp: δ1 = 7 mm _ Chi u dày gân tăng cứng: e = 8 mm _ Bu lông nền: M16 _ Bu lông cạnh ổ: M12 _ Bu lông ghép bích nắp và thân: M10 _ Vít ghép nắp ổ: M8 _ Vít ghép nắp cửa thăm: M6 _ Chi u dày bích thân hộp: S3 = 14 mm _ Chi u dày bích nắp hộp: S4 = 13 mm _ Bề rộng bích nắp và thân: K3 =38 mm _ Chi u dày... bảng 13.1 [1], ta chọn dầu bôi trơn ISO VG 68 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 28 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc 8 Bảng dung sai lắp ghép: _ Bánh răng được lắp trên trục theo kiểu lắp trung gian: H7/k6 _ Vòng trong ổ lăn lắp lên trục theo hệ thống lỗ, vòng ngoài ổ lăn lắp lên vỏ hộp theo hệ thống trục _Thông thường, vòng trong ổ quay còn vòng ngoài đứng yên, do đó vòng trong... nghiệm độ bền uốn: Hệ số dạng răng: 13,2 YF3 = 3,47 + = 3,998 z3 13,2 YF4 = 3,47 + = 3,64 z4 Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng: [σ F3 ] 257,14 = = 64,32 YF3 3,998 [σ F4 ] 241,71 = = 66,4 YF4 3,64 Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn 2Y T K K σ F3 = F3 2 Fβ FV = 111,83 MPa < [σ F3 ] = 257,14 MPa d w 3b w m n Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 11 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD:... Fr3 = Fr 4 = t3 = = 1736 N cos β cos13, 43° Fa3 = Fa4 = Ft3 tgβ = 4638.tg13,43° = 1107 N c/ Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh: Vì đây là hộp giảm tốc đồng trục nên ta chọn các thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh giống như cặp cấp chậm, chỉ trừ chi u rộng vành răng Chọn ψ ba1 = 0,25 Khi đó, chi u rộng vành răng của cấp nhanh: b2 = ψba1aw1 = 0,25.160 = 40 mm b1 = b2 + 5 = 40 +5 = 45 mm Lực... Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 50 31 33 45 32 30 17 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc • Xác định mômen tương đương và đường kính tại các tiết diện bằng các công thức: M = M2 + M2 x y M td = M 2 + 0,75T 2 d= 3 M td 0,1[σ ] Sau đó từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như bảng sau: Tiết diện M Mtd d (tính) d (chọn) 12 0 51223 19,4 20 10... 0 0 35 30 0 0 0 50 32 267869 539815 42,6 55 31 420086 629379 44,8 50 33 0 468664 40,6 45 • Theo yêu cầu về công nghệ và lắp ráp, dựa vào bảng 9.10 [2] ta chọn then tại các tiết diện như sau: Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 18 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc Tiết diện d b×h t1 t2 12 20 6×6 3,5 2,8 13 28 6×6 3,5 2,8 22 40 12×8 5 3,3 23 40 12×8 5 3,3 32 55 14×9 5,5 3,8 33... vành răng: b4 = ψba2aw2 = 0,4.160 = 64 mm b3 = b4 + 5 = 64 +5 = 69 mm Vận tốc vòng bánh răng: π d n π 77,11.463 = 1,87 m/s v= 3 2 = 60000 60000 Theo bảng 6.3 [1], ta chọn cấp chính xác 9 với vgh = 6m/s Chọn hệ số tải trọng động KHV = 1,03; KFV = 1,1 ZM = 275MPa1/2 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 10 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc ⎛ tgα ⎝ cos β ⎞ ⎛ tg20° ⎞ ⎟ = ⎜ cos13,43°... áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp giảm tốc Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 26 Đồ án TKHT truyền động cơ khí A B C D E G GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc H I M27 15 30 15 45 36 32 6 K L 4 M N 10 8 O P 22 6 Q R S 32 18 36 32 f/ Nắp cửa thăm: để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào bôi trơn vào hộp A B A1 B1 C K R Vít Số lượng vít 110 60 150... thực hiện: Huỳnh Hồng Luân 27 Đồ án TKHT truyền động cơ khí GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc h/ Nút tháo dầu: dùng để xả dầu cũ ra ngoài M16 x 1,5 7 Chọn dầu bôi trơn: Theo công thức 13.6a [1], ta có: 2 10−5 H HVσ H χ br = v với độ rắn bề mặt 250HB ≈ 260HV σH = 441,82 Mpa v = 1,87 m/s 10 260.441,82 χ br = = 271,41 1,87 −5 Theo đồ thị 13.9 [1], ta chọn dầu bôi trơn có độ nhớt động học ν = 64.10-6 m2/s khi nhiệt . ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ooOoo ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN . xuất. Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng ta bước đầu làm quen với những hệ thống truyền động này. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một môn h ọc. Hồng Luân 3 I. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG: • Sơ đồ hệ thống dẫn động thùng trộn: 1 2 3 4 5 • Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ 2- Nối trục đàn