Đồ án chi tiết máy tính toán thiết kế dẫn động băng tải

Đồ án chi tiết máy là một môn học rất cần thiết đối với sinh viên nghành cơ khí để giải quyết vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mục đích của môn học là hệ thống lại kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lí làm việc và phương pháp tính toán, thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

ĐỀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY 4

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 5

1.1 TÍNHCHỌNĐỘNGCƠĐIỆN 5

1.1.1 Xác định tải trọng tương đương 5

1.1.2 Tính hiệu suất truyền động 5

1.1.3 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ 6

1.2 PHÂNPHỐITỶSỐTRUYỀN 7

1.2.1.Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 7

1.2.2.Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc 7

1.3 Tính toán các thông số trên các trục 7

1 3.2 Tính số vòng quay trên các trục 8

1.3.3 Tính mômen xoắn trên các trục 8

1.3.4 Lập bảng kết quả 9

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 10

2.1 THIẾTKẾBỘTRUYỀNĐAI: 10

2.1.1 Chọn thông số đai thang 10

2.1.2 Xác định các thông số của đai 10

2.1.3 Xác định khoảng cách trục 11

2.1.4 Xác định số đai 11

2.1.5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: 12

2.1.6 Các thông số của bộ truyền đai: 13

2.2 THIẾTKẾBỘTRUYỀNBÁNHRĂNGCẤPNHANH 13

2.3 THIẾTKẾBỘTRUYỀNBÁNHRĂNGCẤPCHẬM 24

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI 35

3.1.1 Chọn vật liệu 35

3.1.2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 35

3.1.3.Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 36

3.1.4.Xác định chiều dài giữa các ổ 37

3.2.1.Chọn ổ lăn cho trục I 52

3.2.2 Chọn ổ lăn cho trục II 54

3.2.3.Chọn ổ lăn cho trục III 56

4.3 BÔITRƠNCHOHỘPGIẢMTỐC 64

4.3.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 64

4.3.2 Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc 64

4.4 XÁCĐỊNHCHẾĐỘLẮPTRONGHỘP 65

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

L I NÓI Đ UỜI NÓI ĐẦUẦU

Đồ án chi tiết máy là một môn học rất cần thiết đối với sinh viên nghành cơ khí để giải quyết vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy Mục đích của môn học là

hệ thống lại kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lí làm việc và phương pháp tính toán, thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy.

Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em

được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: “Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải”.

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có nhiều phần chưa nắm vững nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của em không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, em rất mong nhận được những đóng góp của thầy, để giúp em có thể hoàn thiện được vốn kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng vào công việc cụ thể trong sản xuất.

Đ Đ ÁN MÔN H C CHI TI T MÁYỀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Ồ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁYỌC CHI TIẾT MÁYẾT MÁY

THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI NHƯ SƠ ĐỒ SAU: ĐỀ SỐ: 03

Cho đường kính băng tải: D = 320 mm.

Cho 1 năm làm việc 300 ngày và 1 ca làm việc 8h

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

1.1 Tính ch n đ ng c đi nọn động cơ điệnộng cơ điệnơ điện ện

1.1.1 Xác định tải trọng tương đương

Công suất trên trục động cơ điện là Pct và được tính theo công thức : Pct = Pt

trong đó : Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kw) là hiệu suất truyền của cả toàn bộ hệ thống

1.1.2 Tính hiệu suất truyền động

Dựa vào bảng 2.3 trang 19 Trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ ta chọn: + hiệu suất của bộ truyền đai: = 0.955

+ hiệu suất của cặp bánh răng trụ: = 0,98 + hiệu suất của cặp ổ lăn: = 0.993

+ hiệu suất của khớp nối trục: = 0.985

Vậy ta tính được hiệu suất của toàn bộ hệ thống ƞ theo công thức :

=> Pct = = 5.33 (kw)

1.1.3 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ.

+ Trang bảng 2.4 ( trang 21) để chọn tỷ số chuyền nên dung cho các bộ truyền trong hệ, từ đó tính số vòng quay đồng bộ dựa vào số vòng quay của máy công tác:

Truyền động đai thang thì =3…5

→ tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống được tính theo công thức sau:

Trong đó: + là tỉ số truyền của truyền động đai thang và ta chọn = 3 + là tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp và ta chọn =8 + gọi là số vòng quay của trục máy công tác ( trục quay hoặc đĩa xích tải ) và được tính theo công thức:

= = = 83,5 (vòng/phút) Trong đó: v- vận tốc bang tải hoặc xích tải, m/s

D- đường kính thang quay, mm; + chọn số truyền chung sơ bộ:

Vậy số vòng quay sơ bộ củ động cơ ( ) là: =

↔ = 83,5 24= 2004 (vòng/phút)

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ = 3000 vòng/phút

Với điều kiện chọn của động cơ là :

Dựa vào bảng P1.3 các thông số kỹ thuật của động cơ 4A với = 5,33 (kw) và = 3000 (vòng/phút) ta dùngđộng cơ 4A112M2Y3 có (kw), =2922

1.2 Phân ph i t s truy n.ối tỷ số truyền ỷ số truyền ối tỷ số truyền.ền.

1.2.1.Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc.

- Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động được tính theo công thức (Theo 3.23 trang 48) Tài Liệu 1 ta có :

ut = = = 35

1.2.2.Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc.

-Tính tỉ số truyền cấp nhanh ( )và tỉ số truyền cấp chậm ( ) : + Tỉ số truyền của hộp giảm tốc(uh) tính theo công thức :

UHGT= = =11.7

Tromg đó : + : tỉ số truyền của bộ truyền ngoài -Với hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ:

=u1 u2 (1)

-Đối với hộp giảm tốc khai triển ta có:

u1= 1,2u2 (2) , theo công thức 3.11 / 43 [TL1] Suy ra: u1 =3,7 và u2 =3,1

-Tính lại Uđ theo u1, u2: Uđ=

1.3 Tính toán các thông số trên các trục.1.3.1.Tính công suất trên các trục.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG

2.1 Thi t k b truy n đai:ết kế bộ truyền đai:ết kế bộ truyền đai: ộng cơ điệnền.

- Ta có thông số đầu vào bộ truyền đai

2.1.2 Xác định các thông số của đai

Theo công thức 4.2 trang 53, với đường kính bánh đai lớn là: nhầm ct

(mm)

Như vậy tỉ số truyền thực tế

2.1.3 Xác định khoảng cách trục

Chọn sơ bộ:

Công thức 4.4 ta có chiều dài đai là: L=2a+0,5

Theo bảng 4.19 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 2500 (mm) - nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo 4.15 i =

- Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2500 mm

- Đường kính ngoài bánh đai 60 + 2.4,2 = 168,4 (mm)

2.1.5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

2.1.6 Các thông số của bộ truyền đai:

Lực tác dụng lên trục ,N 848,33N

2.2 Thi t k b truy n bánh răng c p nhanh ết kế bộ truyền đai:ết kế bộ truyền đai: ộng cơ điệnền.ấp nhanh

Với đặc tính của động cơ đã chọn cùng yêu cầu của đầu bài ra và quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau

Cụ thể theo bảng 6-1/92[TL1] ta chọn :

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 có b1850MPa,ch1580MPa

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ là HB1 = 250

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 có b2 750MPa,ch2 450MPa

Do tốc độ quay và cường độ làm việc nhỏ hơn bánh nhỏ nên chọn độ rắn bánh lớn thấp

-Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :

Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE, NHF được tính theo công thức

Với Ti : là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét ni : là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét ti : tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét c : số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

Tính bánh răng bị động: =

NHE2 > NHo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KHL2 = 1; Lấy NHE2 = NHo2

NFE2 > NFo2 do đó lấy hệ số tuổi thọ KFL2 = 1, tương tự: KFL1=1

Tính bánh răng chủ động: NHE1> NHE2 >NHo1

NFE1> NFE2 > NFo1

Nên lấy hệ số tuổi thọ KHL1 = 1; KFL1 = 1

Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức:

KxH :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.

YR :Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Ys :Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất.

KxF :Hệ số xét đến kích thước của bánh răng ảnh hưởng đối với độ bền uốn KFC :Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Bộ truyền quay 1 chiều => KFC = 1

Flim :Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở

Khi thiết kế sơ bộ ta lấy ZR.ZV.KxH = 1 và YR.Ys.KxF = 1

Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng:

T1: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động T1=49514,9 Nmm

σH : Ứng suất tiếp xúc cho phép = 490,9 MPa

Theo công thức 6-17/97[TL1] ta có mô đun bánh răng m=(0,010,02).aw = 12 Theo tiêu chuẩn bảng 6-8/99[TL1] chọn m = 1,5

Như vậy độ bền uốn thỏa mãn

Điều kiện về quá tải theo công thức 6-48/110[TL1] và 6-49/110[TL1] với Kqt = Tmax/T = 1

Vậy khả năng quá tải đạt yêu cầu

Bảng thông số và kích thước bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

Hệ số trùng khớp ngang

  z tg1. a1z tg2. a2(z2z tg1). tw/(2 )1,76

2.3 Thi t k b truy n bánh răng c p ch mết kế bộ truyền đai:ết kế bộ truyền đai: ộng cơ điệnền.ấp nhanh ậm

Theo bảng 6-2/94[TL1], với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180 350 ta có:

Do chọn độ rắn mặt răng HB<350 nên mH=6;mF=6 Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên NHE, NHF được tính theo công thức

Với Ti : là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét ni : là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét ti : tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét c : số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

Tính bánh răng bị động:

NHE4 > NHo4 do đó lấy hệ số tuổi thọ KHL4 = 1; Lấy NHE4 = NHo4

Nên lấy hệ số tuổi thọ KHL3 = 1; KFL3= 1

Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức:

KxH :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.

YR :Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Ys :Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất.

KxF :Hệ số xét đến kích thước của bánh răng ảnh hưởng đối với độ bền uốn KFC :Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Bộ truyền quay 1 chiều => KFC = 1 KHL; KFL :Hệ số tuổi thọ

SH ; SF : Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc bền uốn lim

 :Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở

Flim :Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở

Khi thiết kế sơ bộ ta lấy ZR.ZV.KxH = 1 và YR.Ys.KxF = 1

T1: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động T2=178518,2(Nmm)

σH : Ứng suất tiếp xúc cho phépσH 490,9MPa

Theo công thức 6-17[TL1] ta có mô đun bánh răng m=(0,010,02).aw = 1,65 ÷3,3 Theo tiêu chuẩn bảng 6-8/99[TL1] chọn m = 2

Như vậy độ bền uốn thỏa mãn

Điều kiện về quá tải theo công thức 6-48/110[TL1] và 6-49/110[TL1]

với Kqt = Tmax/T = 1

Vậy khả năng quá tải đạt yêu cầu

Bảng thông số và kích thước bộ truyền bánh răng cấp chậm:

Mô đun m 2 mm

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI

3.1.Thi t k tr c.ết kế bộ truyền đai:ết kế bộ truyền đai: ục.3.1.1 Chọn vật liệu.

Vật liệu chế tạo các trục I là thép 45 có σb = 600 MPa Vật liệu chế tạo các trục II, III là thép 45 có σb = 600 MPa

-Chọn d1sb=20mm, theo bảng (10.2), ta được chiều rộng ổ lăn b01=15mm.

-Chọn d2sb=30mm, theo bảng (10.2), ta được chiều rộng ổ lăn b02=19mm.

-Chọn d3sb=45mm, theo bảng (10.2), ta được chiều rộng ổ lăn b03=25mm.

3.1.3.Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Chiều dài ơ bánh đai và mayơ bánh răng trụ được tính theo:

lm34 = lm3k = ( 1,2 1,5 ) 45 = 54 68(mm) Chọn lm34 = lm3k = 70 mm

Chiều rộng các khoảng cách khác được tra trong bảng 10-3/189[TL1]:

Chọn k1 = 10 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp

Chọn k2 = 10 Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp Chọn k3 = 15 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ Chọn k4 = 10 Khoảng cách giữa các chi tiết quay

Chọn hn = 15 Chiều cao nắp ổ cà đầu bulông

3.1.4.Xác định chiều dài giữa các ổ.

TRỤC II

TRỤC III

Khi chiều của Fk ngược lại (để xác định ổ lăn) thì Fx31 = 4889,4(N); Fx30 = 1061,6 (N)

Sơ đồ phân bố lức:

3.1.6 Xác định chính xác đường kính và chiều dài các trục.

Biểu đồ mômen Trục III

Từ biểu đồ momen ta thấy tiết diện 1-1 lắp bánh răng, tiết diện 1-2 ổ lăn 11, tiết diện 1-3 lắp bánh xích là các tiết diện nguy hiểm :

Tại tiết diện 1-1chỗ lắp bánh răng 1:

Lấy theo tiêu chuẩn d11 = 32 Tại tiết diện 1-2 chỗ lắp ổ lăn 11

Lấy theo tiêu chuẩn d12 = 30 Tại tiết diện 1-3 chỗ lắp bánh đai:

Lấy theo tiêu chuẩn d13 = 28 Tại tiết diện 1-0 chỗ lắp ổ lăn 10

Lấy đồng bộ đường kính với ổ lăn 11 d10 = d12 = 30

TRỤC II:

 σ: Ứng suất cho phép của thép chế tạo trục Tra bảng 10-5[TL1]

Từ biểu đồ momen ta thấy tiết diện 2-2 lắp bánh răng nghiêng và tiết diện 2-1 lắp bánh răng thẳng là tiết diện nguy hiểm Từ biểu đồ mômen ta thấy nếu tiết diện 2-1 đủ bền thì tiết diện 2-2 cũng đủ bền.

Tại tiết diện 2-1 lắp bánh răng 3:

Lấy theo tiêu chuẩn d21 = 38 Tại tiết diện 2-2 lắp bánh răng 2:

Lấy theo tiêu chuẩn d22 = 38 Tại tiết diện 2-0 và 2-3chỗ lắp ổ lăn:

Lấy đồng bộ đường kính với ổ lăn 20 và 23 d20 = d23 =35

TRỤC III:

 σ :Ứng suất cho phép của thép chế tạo trục Tra bảng 10-5[TL1]

Từ biểu đồ momen ta thấy tiết diện 3-0, 3-1 và tiết diện 3-2 là các tiết diện nguy hiểm Tại tiết diện 3-0 lắp khớp nối:

Lấy theo tiêu chuẩn d30 =48 Tại tiết diện 3-1 lắp ổ lăn 30:

Lấy theo tiêu chuẩn d31 = 50 Tại tiết diện 3-2 lắp bánh răng 4:

Lấy theo tiêu chuẩn d32 = 55 Tại tiết diện 3-3 lắp ổ lăn 31:

Lấy đồng bộ d31 = d33 = 50

3.1.8 Tính mối ghép then.

Do các trục đều nằm trong hộp giảm tốc => chọn then bằng Để đảm bảo tính công nghệ, chọn then giống nhau trên cùng 1 trục.

=> Then đủ bền.

3.1.9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi yêu cầu nếu hệ số an toàn tại các chi tiết nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: 10-19/195[TL1]

[s]: hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] = 1,5…2,5 sσj : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

σaj, σmj: biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j τaj, τmj: biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện j Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng: do đó

aJ tính theo công thức 10-22/196[TL1]

Trong đó Woj mômen cản xoắn,công thức tính bảng10-6[TL1]

Xác định hệ số an toàn tại các mặt cắt nguy hiểm:

TRỤC I: Mặt cắt 1-1 lắp bánh răng, mặt cắt 1-2 lắp ổ lăn và mặt cắt 1-3 lắp bánh đai

TRỤC II: Mặt cắt 2-1 lắp bánh răng

TRỤC III: Mặt cắt 3-0 lắp khớp nối, mặt cắt 3-1 lắp ổ lăn và mặt cắt 3-2 lắp bánh răng Các ổ lăn được lắp ghép theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với

Kx : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Các trục được gia công trên máy tiện Các tiết diện nguy hiểm đạt Ra=2,5 0,63 μm, theo bảng 10-8/197[TL1] Kx=1,06 Ky: Hệ số tăng bền bề mặt Ky=1 do ko dùng phương pháp tăng bền bề mặt.

εσ, ετ: Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Theo bảng 10-10/198[TL1] tìm được εσ, ετ

Kσ, Kτ: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn Theo bảng 10-12/199[TL1] khi dùng dao phay ngón với σb = 600

Kết quả trên cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đều đảm bảo an toàn về

3.2 Tính ch n lăn.ọn động cơ điện ổ lăn.3.2.1.Chọn ổ lăn cho trục I.

Chọn ổ lăn.

Ta chọn loại ổ là ổ bi đỡ một dãy:

Dựa vào đường kính ngõng trục d=30(mm) Tra bảng P2.7[1], chọn ổ bi đỡ cỡ trung, có ký hiệu 306 d=30mm, D=72mm, B=19mm, r=2mm, đường kính bi=12,3mm, C=22kN, Co=15,1kN.

Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động.

Theo công thức 11.3[1] với Fa=0 tải trọng quy ước Q=X.V.Fr.kt.kd Trong đó: kiểm nghiệm ở ổ trục chịu tải lớn

Vậy ta kiểm nghiệm với ổ Fr1=1723,85 Đối với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X=1 V=1 khi vòng trong quay

 Loại ổ lăn đã chọn đảm bảo khả năng tải động Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải tĩnh.

Tải trọng tĩnh tính theo công thức 11.19[1] với Fa=0

Chọn Q=Qt để kiểm tra vì Qt>Qo=> Q=1,72 kN<Co=15,1 kN =>loại ổ lăn này thỏa mãn khả năng tải tĩnh.

3.2.2 Chọn ổ lăn cho trục II.

Lực dọc trục hướng tâm sinh ra trên các ổ

Phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng

Phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

Fs0 =e.Fr0 = 0,37.2855,2 = 1056,4(N) Fs1 =e.Fr1 = 0,37.4112,6 =1521,6 (N)