Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ SỞ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ********** Đề số 1A: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Số liệu cho trước 1 Lực kéo xích tải F (N) F 9750 N 2 Vận tốc băng tải v (m/s) V 0,7 m/s 3 Đường kính băng tải D (mm) D 500 mm 5 Thời gian phục vụ L h (giờ) L h 20000 giờ 6 Số ca làm việc 2 ca 7 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài α (độ) α 45 o độ 8 Đặc tính làm việc Êm GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 1 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực Lời nói đầu Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy. Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đó học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy .từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình. Trong học phần cơ sở thiết kế máy, nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, em đó được giao đề tài : THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Với sự hướng dẫn tận tình của giảng viên Nguyễn Văn Huyến.Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có bộ truyền đai, hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, qua bộ truyền đai, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải. Với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót.Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô giáo và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Huyến đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này Hưng Yên, ngày…/…./…. Sinh viên: Nguyễn Trọng Đạt . GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 2 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực Mục lục Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau: - Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền. - Phần II : Tính toán bộ truyền đai thang. - Phần III : Tính toán bộ truyền xích - Phần IV : Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. - Phần V : Chọn khớp nối. - Phần VI : Tính toán và kiểm nghiệm trục. - Phần VII : Tính chọn then. - Phần VIII : Tính chọn ổ trục. - Phần IX : Bôi trơn ăn khớp và bôi trơn ổ trục. - Phần X : Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết máy khác. - Phần XI : Xây dựng bản vẽ lắp và chọn kiểu lắp ghép. Chú thích: Tài liệu [1] : Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí tập 1 Tài liệu [2] : Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí tập 2 Tài liệu [3] : Hướng dẫn đồ án cơ sở thiết kế máy GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 3 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1. Chọn động cơ * Công suất cần thiết: - Công suất danh nghĩa trên trục công tác: P dn = F.v/1000 Với F: lực kéo băng tải V: vận tốc băng tải ⇒P dn = 9750.0,7/1000 =6,825 kW - Công suất đẳng trị của động cơ: β = P 1 2 1 ( / ) / i i i P t t t ∑ ∑ Trong đó: -P 1 : Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục công tác. - P i : Công suất tác dụng trong thời gian t i . ⇒ β= 2 2 1 .4 0,6 .4 8 + = 0,82 kW - Công suất tính toán trên trục máy công tác: P t = P dn .β ⇒ P t = 6,825.0,82 = 5,597 kW - Hiệu suất của toàn bộ hệ dẫn động: Ta gọi η ht là hiệu suất của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức: η ht = η k . η đ . η rtru . η ol 4 η x Theo bảng 2.3 –tr.19 Tài liệu 1 η k – hiệu suất của khớp nối. η k = 1 η đ - hiệu suất của bộ truyền đai thang. η đ = 0,95 η rtru – hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ. η rtru = 0,97 η ol – hiệu suất của một cặp ổ lăn. η ol = 0,99 η x – hiệu suất của bộ truyền xích. η x = 0,92 ⇒ η ht =1 2 .0,95.0,97.0,99 4 .0,92= 0,8144 - Công suất cần thiết trên trục động cơ: P ct = P t / η= = 5,597 /0,144 = 6,87 kW * Số vòng quay đồng bộ của đ/cơ: - Số vòng quay trên trục công tác: n lv = 60000.v/(πD) Với: v- vận tốc băng tải (m/s) D- Đường kính băng tải (mm) GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 4 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực ⇒ n lv = 60000.0,7(3,14.500)= 26,75 (v/p) - Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động (sơ bộ): u t = u x .u đ .u h Chọn sơ bộ TST : bộ truyền xích u x = 3,5 hộp giảm tốc=bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1 cấp u h =4 bộ truyền đai u đ = 4 ⇒ u t = 3,5.4.4 = 56 - Số vòng quay trên trục động cơ : n sb = n lv . u t = 26,75 .56 = 1498 (v/p) Chọn số vòng quay đồng bộ của đ/cơ: n đb = 1500 v/ph * Chọn động cơ: Dựa vào bảng P1.1 sử dụng loại động cơ K132M4 Kiểu động cơ Công suất Vận tốc quay Vòng/phút Kw Mã lực 50Hz 60Hz K160S4 7,5 10,0 1450 1740 87,5 0,86 5,8 2,2 94 (kg) 1.2. Phân phối tỷ số truyền: * Tính lại tỷ số truyền chung: u t = n đc / n lv = 1450 / 26,75 = 54 * Phân phối TST: Chọn u h = 4, chọn u x =3,5 Ta có: u đ = u t /(u h .u x ) = 54 /(3,5.4) = 3,86 1.3. Tính các thông số trên các trục: *Tính toán tốc độ quay của các trục : - Trục động cơ: n đc = k dc u n = 1450/1 =1450 (v/p) - Trục I: n I = dc d n u = 1450/3,86 = 375,6(v/p) GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 5 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực - Trục II: n II = I brr n u = 374,4/4 = 93,9 (v/p) *Tính công suất trên các trục: - P đc = p ct = 6,87 kW - P I = P đc .η đ .η ol = = 6,87.0,95.0,99 = 6,46 kW - P II = P I . η br .η ol = 6,46.0,97.0,99 = 6,2 kW * Tính mômen xoắn: T đc = 9,55.10 6 .P ct / n đc = 9,55.10 6 . 6,87 / 1450 = 45247,2 (Nmm) T 1 = 9,55.10 6 .P I / n 1 = 9,55.10 6 . 6,46/ 375,6 = 164251,9 (Nmm) T 2 = 9,55.10 6 .P II / n 2 = 9,55.10 6 . 6,2 / 93,9 =632585,5 (Nmm) GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 6 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực 1.4. Bảng kết quả tính toán : Trục Thông số Trục Động cơ Trục I Trục II Tỷ số truyền 3,86 4 Công suất P( kW) 6,87 6,46 6,2 Số vòng quay n (v/ph) 1450 375,6 93,9 Momen xoắn T( N.mm) 45247,2 164251,9 632585,5 GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 7 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 2.1. Chọn tiết diện đai Chọn tiết diện đai thang: Theo hình 4.1 tài liệu [1] Với P đc =5,5 kW n đc = 1445 vòng/phút → chọn tiết diện đai A với các thông số theo bảng 4,13 tài liệu (1): Ký hiệu Kích thước tiết diện, mm b t B h y o A 11 13 8 2,8 81 100 ÷ 200 560 ÷ 4000 Mặt cắt của đai thang 13 11 8 2,8 40 0 Hình 2.1 Mặt cắt ngang của đai thang: 2.2.Tính toán sơ bộ đai • Chọn đường kính bánh đai nhỏ d 1 = (5,2 .6,4) 3 1 T Với T 1 : mômen xoắn trên trục bánh đai nhỏ. GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 8 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực T 1 =T đc =45247,2 N.mm → d 1 = (5,2…6,4) . 3 2,45247 = (185,3 228,06) Chọn d 1 = 200mm Kiểm tra vận tốc đai 1 1 max . . .200.1445 15,12( / ) 60000 60000 d n v m s v π π = = = < với v max = 25 m/s → thoả mãn điều kiện. Theo (4.2) tài liệu [1] Hệ số trượt: ε = 0,01-0,02 → chọn ε = 0,02 • Chọn đường kính bánh đai lớn là: Theo (4.2) tài liệu [1], chọn d 2 = u . d 1 .(1 - ε) = 3,86 .200(1 - 0,02) =756,6(mm) Theo bảng 4.21 tài liệu [1] chọn đường kính tiêu chuẩn d 2 = 800 mm - Vậy tỉ số truyền thực tế: 2 1 800 4,1 (1 ) 200(1 0,02 ) t d u d ε = = = − − Sai số tỉ số truyền là: %5%5,2%100. 4 41,4 %100. <= − = − =∆ u uu u t Thỏa mãn điều kiện • Chọn khoảng cách trục và chiều dài đai Theo bảng 4.14 trang 60 tài liệu [1] chọn khoảng cách trục dựa theo tỉ số truyền u và đường kính bánh đai d 2 :b 2 0,95 a d = → a=0,95. d 2 = 0,95.800=760 Kiểm tra điều kiện a: 0,7(d 1 + d 2 ) + h ≤ a ≤ 2(d 1 + d 2 ) 0,7(d 1 + d 2 ) + h = 0,55(200+ 800) + 8 = 558 2(d 1 + d 2 ) = 2 (200 + 800) = 2000 → thỏa mãn điều kiện Theo (4.4) tài liệu [1] Từ khoảng cách trục a đã chọn, ta có chiều dài đai: 2 2 1 1 2 2 ( ) 2. 0,5. .( ) 4. ( 800 200 ) 2.760 0,5. .( 200 800 ) 3208 4.760 d d l a d d a mm π π − = + + + − = + + + = Theo bảng 4.13 tài liệu [1] → chiều dài tiêu chuẩn l = 3350 mm Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây Theo công thức (4.15) tài liệu [1] GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 9 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí Động Lực max 15,12 4,51 3,35 v i i l = = = < với i max = 10 vòng/giây - Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2360 mm Theo (4.6) trang 54 tài liệu [1] 4 .8 22 ∆−+ = λλ a Trong đó: 2 )( 21 dd l + −= π λ 2 12 dd − =∆ [ ] 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 ( ) [ 2 ( )] 8( ) 8 2.3350 3,14.( 800 200 ) 2.3350-3,14.(800+200) 8.( 800 200 ) 8 836 l d d l d d d d a a a mm π π − + + − + − − ⇒ = − + + − − ⇒ = ⇒ = Theo (4.7) trang 54 tài liệu [1] , góc ôm bánh đai nhỏ 1 2 1 1 57 180 ( ) 57 180 ( 800 200 ) 139 836 o o o o o d d a α α = − − = − − = → α 1 > α min = 120 o → thoả mãn điều kiện 2.3. Xác định số đai z: Theo (4.16) trang 60 tài liệu [1] zu.lo d1 C.C.C.C . ][P K.P z α = Trong đó: + C α : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α 1 Bảng 4.15 trang 61 tài liệu [1] → C α = 1-0,0025(180- 1 α ) = 0,89với α = 139 o + C l : hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai 3350 1,97 1700 o l l = = Với -l: chiều dài đai của bộ truyền đang xét. -l o : Chiều dài đai lấy làm thí nghiệm ghi trong bảng 4.19 tài liệu (1) Bảng 4.16 trang 61 tài liệu [1] → C l = 1,15 + K đ : hệ số tải trọng động Bảng 4.7 trang 55 tài liệu [1] → K đ = 1,1 GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 10 [...]... Cơ Khí Động Lực ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 0 σ F lim [σF] = YR Ys KxF KFC KFL SF (3 35) Trong đó: ZR - Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc; Zv - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng; 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 độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất; KxF - Hệ số xét... 25 Trường ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Động Lực ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY - ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc; - Zε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng; - KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, với KH= KHβ.KHV KHα - bw : Chiều rộng vành răng - dw1 : Đường kính vòng chia của bánh chủ động Xác định ứng xuất tiếp xúc: Bánh răng nhỏ: - ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;... =0,988 KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn; Với: KF = KFβ KFα KFv (3.61) Trong đó: KFβ - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng, theo bảng 6 7- tr 98- tài liệu [1], ta có: KFβ = 1,03; KFα - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với bánh răng trụ răng nghiêng theo bảng 6 14- tr 107- tài liệu [1] KFα = 1,37; KFv - Hệ số kể đến tải trọng động xuất... ta có: ka = 1; kđc - Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng; với trường hợp vị trí trục không điều chỉnh được, ta có: kđc = 1,25; kbt - Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn; với trường hợp môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn bình thường), ta chọn: kbt = 1,3; kđ - Hệ số tải trọng động, với trường hợp tải trọng vừa (tải trọng va đập), ta chọn: kđ = 1,2; kc - Hệ số kể đến chế độ... trên m dãy xích (m = 1), tính theo công thức: Fvd = 13 10-7 nIII p3 m (2.31) -7 3 ⇒ Fvd1 = 13 10 191,14 (31,75) 1 = 7,95 (N) kd - Hệ số phân phân bố không đều tải trọng cho các dãy, kd = 1 (xích 1 dãy); Kd - Hệ số tải trọng động, Kd = 1,2 (tải trọng va đập nhẹ); kr - Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc vào z (tr 87- tài liệu [1], với z1 = 24 ⇒ kr1 = 0,432 E= 2 E1 E 2 - Mô đun đàn... ta xác định được : KHα = 1,13 - Zε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng; Zε = 1 εα = 0,788 - KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, với KH= KHβ.KHV KHα - dw1 : Đường kính vòng chia của bánh chủ động. ’ GVHD: Nguyễn Văn Huyến Lớp :ĐLK8LC2 SVTH: Nguyễn Thành Luân (thanhluanoto@gmail.com) 26 Trường ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Động Lực ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY - dw1 = 2.aw/(u+1) = 2.100/(3,78+1)=41,8... bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tả trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn: Q s = k F + F + F ≥ [s] d t 0 v (2.24) Trong đó: Q - Tải trọng phá hỏng, theo bảng 5 2 - tr 78 - tài liệu [1], ta có: Q = 88,5 kN = 88500 N; q - khối lượng của 1 mét xích, theo bảng 5 2 - tr78 - tài liệu [1] , ta có: q = 3,8 kg; kđ - Hệ số tải trọng động, ... ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Động Lực aw = Ka.(u + 1) 3 TII K Hβ [σ H ] 2 u.ψ ba ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY trong đó: - Ka: Hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Với cặp bánh răng nghiêng làm bằng thép tra bảng 6-5 tr 96 – tài liệu [1] => Ka = 43 Mpa1/3 - TII : Mômen xoắn trên trục chủ động MII = 30260,44Nmm - [σH]sb = 509,0905 Mpa - ψba = bw/aw Hệ số chiều rộng tra bảng 6-6... ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Động Lực ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY + Cu : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền Bảng 4.17 trang 61 tài liệu [1] → Cu = 1,14 với u = 3,86 + [Po] : công suất cho phép (kW) Bảng 4.19 trang 62 tài liệu [1] → [Po] = 4,06 kW với v = 15,12 m/s và d1 = 200 mm → P1/ [P0] =6,87/4,06 = 1,69 + Cz: hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Bảng... kính vòng chân răng của đĩa xích Bề rộng của răng đĩa xích (không lớn hơn) Bước xích Thông số aw2 = 1269 mm z1 = 24 z2 = 60 uxích = 2,5 x = 122 Chủ động: d1 = 243 mm Bị động: d2 = 607 mm Chủ động: da1 = 257 mm Bị động: da2 = 622 mm Chủ động: df1 = 238 mm Bị động: df2 = 603 mm B = 19,05 mm p = 31,75 mm PHẦN IV: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ - RĂNG NGHIÊNG 4.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng Bánh nhỏ: