Đang tải... (xem toàn văn)
do an he truyen dong co khi dhgtvttphcm
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Lời Mở Đầu Môn học tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là môn học không thể thiếu với mỗi kỹ sư thuộc lĩnh vực cơ khí. Nội dung môn học này giúp sinh viên nắm được các vấn đề căn bản trong thiết kế máy và hệ thống dẫn động. Qua việc được học môn học và quá trình tự mình hoàn thiện một bản thiết kế hệ dẫn động băng tải em đã hiểu thêm nhiều vấn đề về cơ sở tính toán, thiết kế, các cách chọn lựa vật liệu, cách gia công và lắp ghép chi tiết Đồ án thiết kế còn giúp em có khả năng tự nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực thiết kế máy. Tuy nhiên nội dung môn học phức tạp, bao hàm lượng kiến thức lớn nên trong quá trình làm em cũng không thông suốt hết mọi vấn đề và không thể tránh khỏi những sai sót nên mong quý thầy cô hướng dẫn thêm cho em. Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Hồ Ngọc Thế Quang đã tận tình hướng dẫn, giới thiệu tài liệu và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thiện đồ án này! Page 1 1 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Phần 1 : TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI CHO HỆ DẪN ĐỘNG A. Chọn động cơ điện công suất động cơ P đc (kW) công suất cần thiết P ct công suất trục công tác P tđ công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài P 1 =6kW hiệu suất chung của hệ dẫn động η η =η kn .η 4 ol .η tv .η br .η x + η tv : hiệu suất truyền động bộ truyền trục vít + η br hiệu suất bộ truyền động bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng + η x hiệu suất truyền động bộ truyền xích + η ol hiệu suất một cặp ổ lăn + η kn hiệu suất truyền động khớp nối Tra bảng (2-3 trang 19 Ttttkhddck tập1) ta chọn được các giá trị + η tv = 0,8 (z= 2, không hãm, che kín) + η br = 0,97 (răng trụ, che kín) + η x = 0,92 (để hở) + η ol = 0,993 + η kn = 1 η =η kn .η 4 ol .η tv .η br .η x = 1.0,993 4 .0,8.0,97.0,92= 0.694 Công suất tương đương được tính bằng công thức 2 1 d 1 ( ) . . i i t i P t P P P t = ∑ ∑ = ⇒ công suất cần thiết của động cơ Tra bảng P.13/ 236 chọn động cơ mang số hiệu 4A132M2Y3 Page 2 2 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Công suất P đc = 11kW; số vòng quay n đc = 2907(v/p); số vòng quay đồng bộ n đb = 3000(v/p) cosµ= 0,9; Tmax/T dn = 2,2; T k /T dn = 1.6 tra theo bảng 17/242 Đường kính trục động cơ d 1 = 38mm Khối lượng m= 93kg B. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền + tỷ số truyền chung: i t i t = i 1. i 2 = n đc /n t +n đc =2907 (v/p) ; n t = 10 (v/p)_ số vòng quay trục công tác. i t = 2907/10= 290,7. +i 1 : tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp trục vít- bánh răng. i 1 = i v .i br _ i v : tỷ số truyền của bộ truyền trục vít i br : : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng +i 2 : tỷ số truyền bộ truyền ngoài i 2 = i kn .i x i kn : tỷ số truyền của khớp nối i x tỷ số truyền của bộ truyền xích Theo bảng 2.4 trang 20 tài liệu TTTKHĐCK tập 1 ta chọn i x = 2; i kn =1 => i 2 = 5 => i 1 = 290,7/5=58,14 i br = (0,05…0,06) i 1 = (2,907…3,48)=3 => i v = 16,7 C- Tính số vòng quay của các trục trục 1 (trục vít): n 1 = n đc /i kn = 2907 (v/p) trục 2 (trục bánh vít- bánh răng 1): n 2 = n 1 / i v = 2907/16,7= 174,07 (v/p) trục 3 (trục bánh răng 2- bánh xích 1): n 3 = n 2 / i br = 174,07/3= 58,02 (v/p) trục 4 (trục bánh xích 2- trục công tác); n 4 = n 3 / i x = 58,02/2= 29,01 (v/p) D- Tính công suất trên các trục trục 4: P 4 = 8.17 kW trục 3: P3= kW trục 2: P 2 = kW trục 1: P 1 = kW E- Tính mô ment xoắn trên các trục trục 1: T 1 = 9,55.10 6 . P 1 / n 1 = 38436,5 (N.mm) trục 2: T 2 =9,55.10 6 .P 2 / n 2 = 509402,8 (N.mm) trục 3: T 3 = 9,55.10 6 .P 3 / n 3 = 1472003,6 (N.mm) trục 4: T 4 =9,55.10 6 .P 4 / n 4 = 2689538,1 (N.mm) Page 3 3 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm F- Bảng tổng hợp Trục Thông số Động Cơ 1 2 3 4(Công tác) Tỷ số truyền i= 1 i= 16,7 i= 3 i= 2 Công suất: P(kW) 8,17 Số v/quay:n(v/p) 2907 2907 174,07 58,02 29,01 Mômen: T(N.mm) 38436,5 509402,8 1472003,6 2689538,1 Phần 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 1. Chọn vật liệu + Bánh răng nhỏ: thép 45- phương pháp tôi cải thiện đạt độ cứng HB 241-285 σ b1 = 850 MPa σ ch 1 = 580 MPa + Bánh răng lớn: thép 45- phương pháp tôi cải thiện đạt độ cứng HB 192-240 σ b2 = 750 Mpa σ ch 2 = 450 MPa (với thép 45 tôi hoặc thường hóa đạt độ cứng HB 180- 350) 2. Xác định ứng suất cho phép a. ứng suất tiếp xúc cho phép [ ] ( ) ° σ = σ H H lim H R V xH HL S Z Z K K Tính sơ bộ ta chọn Z R Z V K xH = 1 ⇒ [ ] H H lim HL H K S ° σ = σ Theo bảng 6.2,thép c45 khi tôi cải thiện hoặc thường hóa đạt độ rắn từ 180- 350 HB Page 4 4 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Chọn độ cứng bánh răng nhỏ HB 1 = 260; Bánh răng lớn HB 2 = 210 + Hệ số tuổi thọ: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về sức Số chu kỳ ứng suất tương đương: Ta có: =>=> =>=> Vậy Và bánh là bánh răng trụ răng thẳng nên b. tính ứng suất uốn cho phép Trong tính toán sơ bộ chọn: vì tải một chiều theo yêu cầu thiết kế + Theo bảng 6.2 thép c45 khi tôi cải thiện hoặc thường hóa đạt độ rắn từ 180- 350 HB ta có công thức => +hệ số tuổi thọ Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử với ứng suất uốn với tất cả các loại thép là Chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Page 5 5 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Độ rắn HB 350: T i = 24000(h) Ta có: vậy c. Các ứng suất quá tải cho phép 2,8. 2,8.450 1260( ). 0,8. 0,8.580 464( ). 1 0,8. 0,8.450 360( ). 2 max MPa H ch max MPa F ch max MPa F ch σ σ σ σ σ σ = = = = = = = = = 2. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền a. Xác định khoảng cách trục a w Các bánh răng ăn khớp ngoài ta có công thức tính: Hệ số K a = 49,5 theo bảng 6.5/96- Trịnh Chất u= 3 T 1 = 509402,8 Nmm Chọn theo bảng 6.6/97 với bánh răng HB<350, bánh răng không đối xứng với ổ lăn trong hộp Từ giá trị ta tra được giá trị theo bảng 6.7/98 sơ đồ 5 Vậy b. Xác định các thông số ăn khớp. Công thức tính môđun Page 6 6 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Theo tiêu chuẩn (bảng 6.8/99) chọn môđun m= 4 Bộ truyền bánh răng thẳng răng trụ β= 0. Từ 6.8 xác định số răng bánh nhỏ Chọn số răng Z 1 =33 => Z 2 = u. Z 1 = 3.33= 99 Vậy chọn Z 2 = 100 Tỉ số truyền thực tế u= Z 2 / Z 1 = 100/33= 3,03 Tính lại khoảng cách trục mm Cần dịch chỉnh để tang 259,3 lên 266 Chọn hệ số dịch chỉnh tại tâm x=0, y=0 Góc ăn khớp tính theo công thức 6.27 Suy ra góc ăn khớp: Chiều rộng vành răng được tính theo công thức b w = ψ ba .a w = 0,4.266= 106,4 mm Đường kính chia được tính Đường kính đỉnh răng ăn khớp ngoài Đường kính lăn 4. Tính toán kiểm nghiệm độ bền 4.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Yêu cầu về độ bền tiếp xúc: σ H ≤ [σ H ] theo công thức 6.33 ta có σ H = Z M Z H Z ε Z m = 274 Mpa 1/3 hệ số xét đền ảnh hưởng cơ tính vật liệu Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Z ε hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Hệ số trùng khớp ngang Page 7 7 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Hệ số trừng khớp dọc Suy ra: + : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K H = K H β . K HV .K H α K H β : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc(bảng 6.7) K H β = 1,05 K H α : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đông thời ăn khớp; Bánh răng trụ răng thẳng K H α = 1; K HV :hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp Trong đó : Tra bảng 6.13 với v≤ 2m/s chọn cấp chính xác cấp 9 6.16 => 6.15 => => => => Kiểm tra chính xác lại giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép: Với : ; ; ; (vì Cặp bánh răng đảm bảo về độ bền tiếp xúc! 4.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn Kiểm nghiệm theo công thức 6.43 T 1 = 509402,8 Nmm Page 8 8 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm K F β hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng khi thử về uốn K F β =1,02 tra theo bảng 6.7/98 K F α hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời, tra bảng 6.14/107 ta được K F α = 1,37 với v<2,5m/s và cấp chính xác cấp 9 m= 4 giá trị mô đun b w = 106,4 mm bề rộng vành răng hệ số xét đến độ nghiêng của răng, hệ số trùng khớp hệ số biến dạng răng, tra theo bảng 6.18/109 hệ số tải trọng tính về uốn K FV : hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp o bảng 6.16/107 cấp 9. Modun m=4 0,016 tra theo bảng 6.15/107 (thẳng, không vát đầu răng) Vậy điều kiện bền uốn đảm bảo với cả 2 bánh răng! 4.3 Kiểm nghiệm về quá tải Điều kiện đề phòng dạng dư và gãy răng Trong đó + + + Điều kiện phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng Vậy điều kiện quá được đảm bảo! Page 9 9 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm 5. Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Thông số Kích thước Số răng Z 1 = 33 Z 2 = 100 Khoảng cách trục chia a= 266 mm Khoảng cách trục a W = 259,3 mm Đường kính vòng chia d 1 = 132 mm d 2 = 400 mm Đường kính đỉnh răng d a1 = mm d a2 =408 mm Đường kính đáy răng d f1 = 122 mm d f2 = 190 mm Đường kính cơ sở d b1 = 124,04 mm d b2 = 357,88 mm Góc profin gốc =20 0 Góc profin răng = =20 0 Góc ăn khớp Wt = 20 0 Hệ số trùng khớp ngang Hệ số dịch chỉnh x 1 =0 x 2 = Chiều rộng vành răng b W =106,4 mm Tỉ số truyền u=3,03 Góc nghiêng răng =0 0 . Môđun m= 4 Đường kính lăn Page 10 10 [...]... của chi tiết quay đến nắp ổ : K3 = 15 mm Chi u cao nắp ổ và đầu bu lông: hn = 20 mm Chi u dài may nửa khớp nối (trục vòng đàn hồi) theo ct 10.13/189 Chi u dài may bánh vít (ct 10.11/189) Chi u dài may bánh răng trụ nhỏ (ct 10.10/189) Chi u dài may bánh bánh răng trụ lớn (ct 10.10/189) 22 Page 22 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm Chi u dài may ... bảng 9.1a/173 then có chi u để lắp có thông số sau: 24 Page 24 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm Biểu đồ moment trục 1: b) Trục 2 Xác định lực tác dụng lên trục 2 + các lực tác dụng + Hệ lực tác dụng lên trục trong mặt Trong mặt phẳng oyz 25 Page 25 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm Trong mặt... động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm c) Trục 3 ( lắp bánh răng lớn và đĩa xích nhỏ) Lực tác dụng lên trục 3 28 Page 28 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm + Lực tác dụng + Hệ lực tác dụng trong mặt phẳng YOZ + Hệ lực trong mặt phẳng XOZ + Tải trọng hướng ở tâm A,B Tính đường kính trên các tiết diện ngang Tiết diện 3-1(lắp... đồ moment trục 3 30 Page 30 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm 5 Kiểm tra độ bền trục Phương pháp kiểm tra Kết cấu của trục 1 cần thỏa mãn điều kiện sau: +Trong đó là hệ số an toàn cho phép, Khi cần tăng độ cứng có thể chọn + là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất uốn và hệ số an toàn chỉ xét theo ứng suất xoắn, được tính theo công thức 10.12,10.13/183... liệu là thép cacbon nên : σb= 850 Mpa => Do trục quay quay 1 chi u,ứng suất uốn, xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng 31 Page 31 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm + hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, phụ thuộc vào giới hạn bền + Hệ số tính theo công thức + hệ số tập trung do trạng thái bề mặt, phụ thuộc phương pháp... kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm 6 Lực ăn khớp (theo c.thức 5.6/70 sách CSTK-Trịnh Chất) II Tính toán thiết kế bộ truyền động trục vít – bánh vít 1 Chọn vật liệu Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức 7.1/trang 147 Với n1= 2907 (v/p) số vòng quay trục vít T2= 509402,8 Nmm – mô men xoắn trên trục bánh vít Chọn đồng thanh nhiều thiếc POФ 10-1 với phương... trị cho phép Mô đun pháp của răng bánh vít: Hệ số tải trọng Chi u rộng vành răng bánh vít xác định theo công thức trong bảng 7.9 với z1= 2 Số răng tương đương bánh vít Tra bảng 7.8/154 => YF= 1,64 Đường kính vòng chia bánh vít: 13 Page 13 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm Vậy điều kiện bền uốn thỏa mãn! 3.4 Kiểm nghiệm bánh vít... đường kính tiết diện lắp then là d= 60 mm ta chọn then bằng theo bảng 9.1a /173 có các thông số sau: 26 Page 26 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Phan Văn Tâm + chi u dài then trên tiết diện lắp bánh vít: Chọn + chi u dài then trên tiết diện lắp bánh răng nhỏ: Chọn Ta kiểm tra điều kiện bền của then : Điều kiện bền dập : theo công thức 9.1/173 Điều kiện bền cắt:... tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp được quạt ( Hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy o Hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng dang nghĩa o Trục vít đặt dưới bánh vít (nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu) nhiệt độ môi trường 5 Tính lực trong bộ truyền trục vít III TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH... làm việc trung bình Ft Lực vòng Với v là vận tốc xích tải FV Lực căng do lực ly tâm gây ra Với q= 3,8 kg là khối lượng 1 mét xích tra theo bảng 5.2/78 Fo Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra Với a= 1,29 m là khoảng cách trục, kf – hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền kf= 6 do bộ truyền nằm ngang Suy ra Tra theo bảng 5.10/86 ta có Vậy kết luận được độ bền của bộ truyền . nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng dang nghĩa o Trục vít đặt dưới bánh. khớp của răng Hệ số trùng khớp ngang Page 7 7 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Phan Văn Tâm Hệ số trừng khớp dọc