Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài thực hiện theo yêu cầu môn học chi tiết máy của trường ĐH GTVT TP. HCM. Tài liệu thực hiện quá trình tính toán, thiết kế hộp giảm tốc dùng cho truyền động băng tải loại hai cấp, gồm cặp truyền động trục vít bánh vít và bánh răng trụ răng thẳng. Tài liệu thực hiện tính toán theo sách chi tiết máy của PGS. TS Trịnh Chất. Bài làm có kèm theo file cad 2D mặt cắt hộp số.
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 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! 1 1 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 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 tac dụng lâu dài P 1 =14kW 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 chon 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 4A180S2Y3 Công suất P đc = 22kW; số vòng quay n đc = 2940(v/p); số vòng quay đồng bộ n đb = 3000(v/p) cosµ= 0,91; Tmax/T dn = 2,2; T k /T dn = 1.4 tra theo bảng 17/242 Đường kính trục động cơ d 1 = 48mm Khối lượng m= 165kg B. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền 2 2 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương + tỷ số truyền chung: i t i t = i 1. i 2 = n đc /n t +n đc =2940 (v/p) : n t = 25 (v/p)_ số vòng quay trục công tác. i t = 2940/25= 117,6. +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 21 tài liệu TTTKHĐCK tập 1 ta chọn i x = 2; i kn =1 => i 2 = 2 => i 1 = 117,6/2= 58,8 i v = 25; => i br = 2,352. C- Tính số vòng quay của các trục trục 1 (trục vít): n 1 = n đc /i kn = 2940 (v/p) trục 2 (trục bánh vít- bánh răng 1): n 2 = n 1 / i v = 2940/25= 117,6 (v/p) trục 3 (trục bánh răng 2- bánh xích 1): n 3 = n 2 / i br = 117,6/2.352= 50 (v/p) trục 4 (trục bánh xích 2- trục công tác); n 4 = n 3 / i x = 50/2= 25 (v/p) D- Tính công suất trên các trục trục 4: P 4 = 13,22 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 = 9,5510 6 . P 1 / n 1 = 61392,9 (N.mm) trục 2: T 2 =9,5510 6 P 2 / n 2 = 1219736,4(N.mm) trục 3: T 3 = 9,5510 6 P 3 / n 3 = 2763770 (N.mm) trục 4: T 4 =9,5510 6 P 4 / n 4 = 5050040 (N.mm) F- Bảng tổng hợp Trôc Th«ng sè §éng c¬ 1 2 3 4(C«ng t¸c) Tỷ số trg i= 1 i= 25 i= 2,352 i= 2 C«ng suÊt: P(kW) 13,22 Sè v/quay:n(v/p) 2940 2940 117,6 50 25 M«men: T(N.mm) 61392,9 1219736, 4 2763770 5050040 3 3 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 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 192-210 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 Hlim 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 Chọn độ cứng bánh răng nhỏ HB 1 = 255; Bánh răng lớn HB 2 = 240 + HÖ sè tuæi thä Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về sức Số chu kỳ ứng suất tương đương 4 4 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương Ta có: =>=> =>=> VËy 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 Độ rắn HB=< 350: T i = 24000(h) Ta cã: vậy 5 5 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 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= 2,352 T 1 = 1219736,4 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 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 = 43 => Z 2 = u. Z 1 = 2,352.43= 101,136 Vậy chọn Z 2 = 101 Tỉ số truyền thực tế u= Z 2 / Z 1 = 101/43= 2,349 Tính lại khoảng cách trục mm Cần dịch chỉnh để tang 288 lên 291 Ta tính hệ số dịch tâm theo công thức 6.22 Hệ số => tra bảng 6.10a ta tìm đc giá trị K x = 0,2058 Suy ra hệ số giảm đỉnh răng tính theo công thức 6.24 Tổng hệ số dịch chỉnh 6 6 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương Hệ số dịch chỉnh bánh răng tính theo công thức 6.26 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 = 0,4.291= 116,4 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 Mp 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 Hệ số trừng khớp dọc Suy ra + : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc 7 7 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 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 = 1,04 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 Cấp chính xác cấp 9, cần gia công độ nhám R z = 10-40 do đó , Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng , Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng khi HB<350 =>>> Dẫn đến 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 = 1219736,4 Nmm K F β hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng khi thử về uốn K F β =1,102 tra theo bảng 6.7 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 với v<2,5m/s và cấp chính xác cấp 9 8 8 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương m= 4 giá trị mô đun b w = 116,4mm 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! 5. Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Thông số Kích thước Số răng Z 1 =43 9 9 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương Z 2 =101 Khoảng cách trục chia a=291 mm Khoảng cách trục a W =291 mm Đường kính chia d 1 =172 mm d 2 =404 mm Đường kính đỉnh răng d a1 =181,63 mm d a2 =416,53 mm Đường kính đáy răng d f1 = 163,92 mm d f2 = 398,32 mm Đường kính cơ sở d b1 = 161,627 mm d b2 =379,635 mm Góc profin gốc =20 0 Góc profin răng = =20 0 Góc ăn khớp Wt = 21,56 0 Hệ số trùng khớp ngang Hệ số dịch chỉnh x 1 =0,24 mm x 2 =mm. Chiều rộng vành răng b W =116,4 mm Tỉ số truyền u=2,349 Góc nghiêng răng =0 0 . Môdun m= 4mm. Đường kính lăn 6. Lực ăn khớp (theo c.thức 5.6/70 sách CSTK-Trịnh Chất) 10 10 [...]... kính tiết diện ngang của trục tại các tiết diện Tiết diện 2-1 Tiết diện 2-2 (lắp bánh vít) d2= 70mm, Đường kính tiết diện 2-2 Tiết diện 2-3 (lắp bánh răng nhỏ) Đường kính tiết diện 2-3 Tiết diện 2-4 (lắp ổ lăn 2) Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau Đường kính ngõng trục lắp với ổ lăn Đường kính thân trục lắp với bánh vít, bánh răng. .. lông: hn = 20 mm Chi u dài mayơ nửa khớp nối (trục vòng đàn hồi) theo ct 10.13/180 Chi u dài mayơ bánh vít (ct 10.11/189) 21 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương Chi u dài mayơ bánh răng trụ nhỏ (ct 10.10/189) Chi u dài mayơ bánh bánh răng trụ lớn (ct 10.10/189) Chi u dài mayơ đĩa xích (ct 10.10/189) Xác định khoảng cách điểm đặt lực trên các trục và khoảng.. .Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương II Tính toán thiết kế bộ truyền động bánh vít- trục vít 1 Chọn vật liệu Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức 7.1/trang 147 Với n1= 2940 (v/p) số vòng quay trục vít T2= 1219736,4 Nmm – mô men xoắn trên trục bánh vít Chọn đồng thanh nhiều thiếc POФ 10-1 với phương pháp chế tạo là đúc li tâm để làm bánh vít. .. Đường kính vai trục đoạn giữa bánh răng và bánh vít Tiến hành chọn then và kiểm nghiệm then cho trục II Với đường kính tiết diện lắp then là d= 70mm ta chọn then bằng theo bảng 9.1a /173 có các thông số sau: 24 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương + chi u dài then trên tiết diện lắp bánh vít: Chọn + chi u dài then trên tiết diện lắp bánh răng nhỏ: Chọn... Thế SVTH: Trần Vương Kiểm tra trên trục 2 Điều kiện Với Tại bánh vít >; Suy ra Tại bánh răng 30 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương ; Suy ra Vậy các kích thước thiết kế trên trục 2 đảm bảo độ bền! Kiểm tra trên trục 3 Điều kiện Với Tại bánh răng lớn ; Suy ra 31 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang... 1-2 (trục vít) Tiết diện 1-3 Vậy chọn đường kính trục khớp nối là chọn đường kính trục trục vít là chọn đường kính trục tại 2 ổ lăn là Tại trục vít ta chọn theo bảng 9.1a then có chi u để lắp có thông số sau: b) Trục 2 Xác định lực tác dụng lên trục 2 23 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương + các lực tác dụng + Hệ lực tác dụng lên trục trong mặt ... đảm bảo điều kiện làm việc B Thiết kế trục Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 theo bảng 6.1/92 được tôi cải thiện có σb= 850 Mpa; σch= 580 Mpa; [τ]= 12 20 Mpa 1 Lực tác dụng Lực tác dụng lên lên hệ truyền động Trên trục vít – bánh vít Trên cặp bánh răng trụ răng thẳng 20 Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 Quang GVHD: Hồ Ngọc Thế SVTH: Trần Vương Trên trục điã xích Ft3 Fr4 Fr3 Fk... Đường kính tiết diện 3-2 Tiết diện 3-3 (lắp bánh răng lớn) Đường kính tiết diện 3-3: Tiết diện 3-4 (lắp ổ lăn 2) Để đảm bảo yêu cầu về bền và lắp ghép ta chọn đường kính tiết diện như sau: Đường kính ngõng trục lắp đĩa xích Đường kính thân trục lắp bánh răng lớn Đường kính thân trục lắp ổ lăn ở 2 gối ổ Chọn và tính toán kiểm nghiệm then lắp trên trục 3: Chọn then lắp bánh răng Sử dụng... Vẫn tốc trượt tính theo công thức 7.20/151 Trong đó Tra bảng 7.6 chọn được cấp chính xác 7 Dựa vào bảng 7.7 chọn Vậy điều bền tiếp xúc thỏa mãn 3.3 kiểm nghiệm độ bền uốn của bánh vít Để đảm bảo độ bền uốn của răng bánh vít, ứng suất sinh ra tại chân răng bánh vít không được vượt quá giá trị cho phép Mô đun pháp của răng bánh vít: Hệ số tải trọng Chi u rộng vành răng bánh vít xác định... rộng bánh vít mm 8 Góc ôm = 50,480 9 Tỉ số truyền u=25 10 Góc vít = 3,790 5 Đường kính vòng đáy 11 Mô đun bánh vít Z1=2 Z2=50 m=6,3 mm 13 Hệ số đường kính trục q= 16 mm 11 Số răng 4 Tính nhiệt trong truyền động trục vít Để tránh nhiệt sinh ra trong bộ truyền trục vít quá lớn, thì nhiệt sinh ra trong hộp giảm tốc phải cân bằng với nhiệt thoát ra Từ công thức 7.32/157 diện tích thoát nhiệt cần thiết . Thế Quang SVTH: Trần Vương ( 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. Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương 7. Đường kính vòng chia d 1 = mm d 2 = mm 8. Vật liệu : thép C45 tôi cải thiện 7. Lực tác dụng lên trục Với k x = 1,15 do bộ truyền đặt nằm ngang. Phần 3 dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế Quang SVTH: Trần Vương Z 2 =101 Khoảng cách trục chia a=291 mm Khoảng cách trục a W =291 mm Đường kính chia d 1 =172 mm d 2 =404 mm Đường kính đỉnh