Đang tải... (xem toàn văn)
Tmm = 1,65T1, T2 = 0,7T1, t1 = 3,5 (h), t2 = 4 (h), tck = 8 (h) Số liệu của đề bài: 1. Lực kéo băng tải: F = 10000 (N) 2. Vận tốc xích tải: v = 0,58 (ms) 3. Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 31 (răng) 4. Bước xích p = 25,4 (mm) 5. Thời gian phục vụ: lh =15000 giờ 6. Số ca làm việc: số ca = 3 (ca) 7. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài : 60o 8. Đặc tính làm việc : êm 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 đã 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. Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn trụ và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải.
Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học cơng nghiệp Hà Nội TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề tài:Hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm Động Hộp giảm tốc Nối trục đàn hồi Xích tải Bộ truyền xích Tmm = 1,65T1, T2 = 0,7T1, t1 = 3,5 (h), t2 = (h), tck = (h) Số liệu đề bài: Lực kéo băng tải: F = 10000 (N) Vận tốc xích tải: v = 0,58 (m/s) Số đĩa xích tải dẫn: z = 31 (răng) Bước xích p = 25,4 (mm) Thời gian phục vụ: lh =15000 Số ca làm việc: số ca = (ca) Góc nghiêng đường nối tâm truyền ngồi : 60o Đặc tính làm việc : êm Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học cơng nghiệp Hà Nội LỜI NĨI ĐẦU Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí yêu cầu thiếu kỹ sư ngành khí, nhằm cung cấp kiến thức sở máy kết cấu máy Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, sinh viên hệ thống lại kiến thức học nhằm tính tốn thiết kế chi tiết máy theo tiêu chủ yếu khả làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung bệ máy; chọn cấp xác, lắp ghép phương pháp trình bày vẽ, cung cấp nhiều số liệu phương pháp tính, dung sai lắp ghép số liệu tra cứu khác Do thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo giáo trình Chi tiết máy, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Dung sai lắp ghép, Nguyên lý máy bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế nghề nghiệp sau Nhiệm vụ em thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc - trụ truyền xích Hệ dẫn động động điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc truyền xích để truyền động đến băng tải Lần làm quen với công việc thiết kế, với khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, có nhiều phần em chưa nắm vững, dù tham khảo tài liệu song thực đồ án, tính tốn khơng thể tránh thiếu sót.Em mong góp ý giúp đỡ thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, đặc biệt thầy giáo Nguyễn Tuấn Linh hướng dẫn tận tình cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học Hà nội, tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tá Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học công nghiệp Hà Nội Phần 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MOMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC 1.1 Tính tốn chọn động 1.1.1 Xác định cơng suất cần thiết - Công suất cần thiết: Pct= Pt 4,7908 = = η 0,86 5,6 (kw) + Pt = β.Plv : Công suất tương đương T t β = ∑ i i = T1 t ck T1 3,5 0,7T1 = 0,826 + T T nhỏ nên bỏ qua Tmm) Cơng suất làm việc trục máy công tác: 10000.0,58 1000 Fv Plv = 1000 = = 5,8(kw) ⇒ Pt = 0,826.5,8 = 4,7908 (kw) + η: Hiệu suất truyền, lăn, ổ trượt, khớp nối η = η kn η2 br η4 ol η x = 0,99.0,972.0,994 0,96 = 0,86 Tra bảng 2.3 η kn = 0,99 : Hiệu suất khớp nối đàn hồi η br = 0,97 : Hiệu suất truyền bánh trụ η ol = 0,99 : Hiệu suất cặp ổ lăn η x = 0,96 : Hiệu suất truyền xích 1.1.2 Xác định sơ số vòng quay động - Tỷ số truyền hệ dẫn động: Ut = Ubr.Ux = 17.2 = 34 Tra bảng 2.4: (Do thời gian mở máy Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học công nghiệp Hà Nội + Ubr = 17: Tỷ số truyền truyền động bánh + Ux = 2: Tỷ số truyền truyền xích - Số vịng quay trục máy cơng tác: nlv = 60000.V z p = 60000.0,58 31.25,4 = 44 (vòng/phút) - Số vòng quay sơ động cơ: nsb = Ut.nlv = 34.44 = 1496 (vòng/phút) 1.1.3 Chọn động Pct = 5,6 (kw), nđb = 1500 (vòng/phút) Tra bảng P 1.1 chọn động K160S4 Công suất (kw) Vận tốc quay (vòng/phút) 7,5 1450 η% Cos 87, Pđc = 7,5 (kw) > Pct = 5,6 (kw), 0,86 5,8 Khối lượng (kg) Đường kính trục D (mm) 94 32 2,2 Tk T = 2,2 > mm = 1,6 T1 T1 Vậy động chọn đạt yêu cầu 1.2 Phân phối tỷ số truyền momen xoắn 1.2.1 Xác định tỷ số truyền Ut hệ dẫn động Ut = nđc nlv = 1450 44 = 32,96 Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học công nghiệp Hà Nội Ut = Un.Uh⇒ Uh = U t 32,96 = Un = 16,48 nđc = 1450: Số vòng quay động chọn (vòng/phút) nlv = 44: Số vịng quay trục máy cơng tác (vịng/phút) Un: Tỷ số truyền ngoài, tra bảng 2.4 (tập 1) chọn Un = Uh = U1.U2: Tỷ số truyền hộp giảm tốc Tra bảng 3.1 chọn Uh = 16 ⇒ U1 = 4,91 U2 = 3,26 -Tính lại Un: Un = Ut Un = 32,96 16 = 2,06 1.2.2 Xác định cơng suất, tốc độ vịng quay momen xoắn trục 1.2.2.1 Xác định công suất trục -Đĩa xích tải: Px = - Trục III: PIII = - Trục II: PII = - Trục I: PI = Plv 5,6 = = 5,7 η ol 0,99 Px η x η ol PIII η ol η br = = (kw) 5,7 =6 0,96.0,99 = 6,25 0,99.0,97 PII 6,25 = = 6,5 η br η ol 0,97.0,99 - Trục động cơ: Pđc = PI η kn (kw) = 6,5 0,99 (kw) (kw) = 6,6 (kw) Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học cơng nghiệp Hà Nội 1.2.2.2 Tốc độ vịng quay trục - Trục động cơ: nđc = 1450 (vòng/phút) - Trục I: nI = nđc = 1450 (vòng/phút) -Trục II: nII = nI UI - Trục III: nIII= - Đĩa xích: nx = = nII U2 n III Un 1450 4,91 = = 295 (vòng/phút) 295 3,26 = = 90 (vòng/phút) 90 2,06 = 44 (vòng/phút) 1.2.2.3 Momen xoắn trục - Đĩa xích tải bị dẫn: Tx = 9,55 - Trục III: TIII = 9,55.106 - Trục II: TII = 9,55.106 - Trục I: TI = 9,55.106 PIII n III PII nII PI nI 10 Px nx = 9,55 = = 9,55.106 = 9,55.106 - Trục động cơ: Tđc = 9,55.106 90 6,25 295 6,5 1450 = 9,55.10 Pđc ηđ 5,7 10 44 = 1237160 (Nmm) = 636670 (Nmm) = 202330 (Nmm) = 42810 (Nmm) = 9,55.106 6,6 1450 = 43470 (Nmm) *Bảng thông số Trục Tỷ số truyền Động I II 4,91 III 3,26 Đĩa xích 2,06 Đồ án môn học chi tiết máy U Công suất (kw) Tốc độ vòng quay (vòng/phút) momen xoắn T (Nmm) Trường đại học công nghiệp Hà Nội 6,6 6,5 6,25 5,7 1450 1450 295 90 44 43470 42810 202330 636670 1237160 Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học cơng nghiệp Hà Nội Phần 2:TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI (BỘ TRUYỀN XÍCH) 2.1 Chọn loại xích - Đặc tính: làm việc êm, vận tốc nhỏ ⇒ chọn xích lăn chịu lực tốt, dễ chế tạo, giá thành rẻ 2.2 Xác định thơng số xích truyền 2.2.1 Chọn số đĩa xích Ux = 2,06 số đĩa nhỏ (đĩa dẫn) Z1 = 27 ⇒ Số đĩa lớn là: Z2 = Ux.Z1 = 2,06.27= 55,62 chọn Z2 = 55 < Zmax = 120 2.2.2 Xác định bước xích p Chọn bước xích p = 25,4 (mm) - Điều kiện đảm bảo độ bền mịn truyền xích: Pt = P.k.kz.kn [P] Pt: Cơng suất tính tốn (kw) P = 5,7 (kw): Công suất cần truyền (kw) K=ko.ka.kđc.kbt.kđ.kc = 1.1.1.1.1.1,45= 1,45 Tra bảng 5.6: Ko = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền (góc nghiêng đường nối tâm truyền xích 60o) Ka = 1: Hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích (chọn sơ a = 4p) Kđc = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích (trục điều chỉnh đĩa xích) Kbt = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng bơi trơn (mơi trường khơng có bụi chất lượng bôi trơn loại II) Kđ = 1: Hệ số tải trọng động, kể đến tính chất tải trọng (làm việc êm) Kc = 1,45: hệ số kể đến chế độ làm việc truyền (làm việc ca) Đồ án môn học chi tiết máy Kz = Kn = 25 25 = Z 27 Trường đại học công nghiệp Hà Nội = 0,93: hệ số số n01 200 = n3 90 = 2,22: Hệ số vòng quay, Tra bảng 5.5 chọn n01 = 200 ⇒ Pt = 5,7.1,45.0,93.2,22 = 17,1 (kw) Pt 17,1 = = 10,1 k d 1,7 Dùng xích dãy ⇒ kd = 1,7 ⇒ Pd = (kw) < [P]= 11 (kw) Tra bảng 5.5 bước xích: p = 25,4 (mm) thỏa mãn điều kiện đảm bảo độ bền mòn truyền xích Các thơng số kỹ thuật xích lăn dãy bước xích p = 25,4 (mm) Tra bảng 5.2 Bước xích p (mm) 25,4 Kích thước (mm) B, không nhỏ d1 l h, không lớn 15,88 7,95 15,8 29,29 24,2 b, không lớn 68 Tải trọng phá hỏng Q (kN) Khối lượng mét xích q1 (kg) 113,4 2.2.3 Khoảng cách trục số mắt xích 2.2.3.1 Khoảng cách trục Khoảng cách trục: a = 40p = 40.25,4 = 1016 (mm) 2.2.3.2 Số mắt xích - Xác định số mắt xích: x= 2a Z + Z p + + ( Z − Z1 ) p 4π a 2.1016 27 + 55 ( 55 − 27 ) 25,4 + + = 121,5 25,4 4π 1016 = Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học công nghiệp Hà Nội chọn x = 122 - Tính lại khoảng cách trục a: a = 0,25p{xc– 0,5(Z2 + Z1) + } = 0,25.25,4{122 - 0,5(55 + 27) + } = 1022,4 (mm) Để xích khơng chịu lực căng q lớn, khoảng cách trục a cần giảm lượng: a = 0,003a ⇒a = a – 0,003a = 1022,4 - 0,003.1022,4 = 1019,3 (mm) - Kiểm nghiệm số lần va đập: Tra bảng 5.9 p = 25,4 chọn [i] = 30 i= Z n3 27.90 = = 1,33 15 x 15.122 < [i] = 30 2.3 Kiểm nghiệm xích độ bền Hệ số an toàn cho phép: s = Q k đ Ft + Fo + Fv [s] Trong đó: Q = 113400 (N): Tải trọng phá hỏng: tra bảng 5.2 Kđ = 1,2: Hệ số tải trọng động Ft = v= 1000.PIII v = 1000.6 = 5825,2 1,03 Z1 p.n3 27.25,4.90 = = 1,03 60000 60000 (N): Lực vòng (m/s) Fo = 9,81kfqa (N): Lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh Chọn f = 0,01a, kf = 2: Hệ số độ võng ( trục nghiêng 60o) tra bảng 5.2 (tập 1) q = (kg) Fo = 9,81.2.5.1,0193 = 100 (N) 10 Đồ án môn học chi tiết máy Sτ = Trường đại học công nghiệp Hà Nội 151,7 = 5,7 1,79.14,8 + 0.17,1 S = Sτ = 5,7 [S] = 2,5 Vậy tiết diện 34 thỏa mãn điều kiện bền mỏi 4.2.5 Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Điều kiện trục thỏa mãn độ bền tĩnh: σ tđ = σ + 3τ [σ ] σ= Trong đó: τ= M max 0,1d Tmax 0,2d [σ ] 0,8σ ch =0,8.340 = 272 (Mpa) - Mmax, Tmax: Mô men uốn, xoắn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải (Nmm) - σch = 340: giới hạn chảy vật liệu trục (Mpa) Từ biểu đồ mô men ta thấy: +trục I tiết diện nguy hiểm 12 +trục II tiết diện nguy hiểm 22 +trục III tiết diện nguy hiểm 32 Bảng 4.7 Tiết diện d (mm) Mmax (Nmm) σ (Mpa) Tmax (Nmm) τ (Mpa) σtđ (Mpa) 12 32 122620 37,4 42810 6,5 39,1 22 45 264720 29,1 101150 5,6 30,7 Vậy trục thỏa mãn điều kiện bền tĩnh 56 32 60 684180 31,8 636700 14,7 40,7 Đồ án môn học chi tiết máy Trường đại học công nghiệp Hà Nội Phần 5: CHỌN Ổ LĂN, KHỚP NỐI 5.1 Tính ổ lăn cho trục I 5.1.1 Chọn ổ lăn Fa = =0 Fr 666,5 - Xét tỷ số: (tức khơng có lực dọc, có lực hướng tâm) nên ta chọn loại ổ ổ bi đỡ dãy + Đường kính ngõng trục d = 25 (mm) Tra bảng P 2.7 Chọn ổ lăn cỡ trung 206 Kí hiệu ổ d (mm) D (mm) 305 25 B (mm) r, (mm) Đường kính bi C (kN) (mm) 17 11,51 17,6 62 Co (kN) 11,6 5.1.2 Kiểm nghiệm khả tải ổ - Vì đầu vào trục có lắp khớp nối đàn hồi nên cần chọn chiều Fx12 ngược chiều dùng tính trục (tức chiều với lực Fx13) - Khi phản lực mặt phẳng zOx: ( ) → + Phương trình mơmen : ⇒ Flx11 = ∑M F y1 =-Fx12.l12+ Fx13.l13 – Flx11 l11= − Fx12.l12 + Fx13l13 − 120.61 + 1682,1.129,5 = = 813 l11 259 57 (N) Đồ án môn học chi tiết máy + Phương trình lực : Trường đại học công nghiệp Hà Nội ∑F x = Fx12– Flx10+ Fx13– Flx11 = ⇒ Flx10 = Fx12+ Fx13– Flx11 = 120 +1682,1– 813 = 989 (N) - Phản lực tổng hai ổ: Fl x210 + Fl y210 = 989 + 301,2 = 1034 Flt10 = (N) Fl x11 + Fl y11 = 813 + 301,2 = 867 2 2 Flt11 = (N) - Phản lực tổng hai gối đỡ tính trục là: Flt10 = 785 (N), Flt11 = 981,3 (N) Vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn với: Fr = Flt10 = 1034 (N) - Tải trọng động quy ước: Fa = nên Q = XVFrktkđ = 1.1.1034.1.1,3 = 1344,2 (N) + X = 1: Tra bảng 11.4 + V = 1: vòng quay + Fr = 1034 (N) + kt = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ + kđ = 1,3: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Tra bảng 11.3 - Tuổi thọ: Lh = 15000 Lh = 10 L 60n ⇒L = Lh 60n1 15000.60.1450 = = 1350 10 10 (triệu vòng) -m = 3: Bậc đường cong mỏi thử ổ lăn m L = 1344,2.3 1350 = 14856 - Khả tải động: Cd = Q Vậy khả tải ổ đảm bảo (N) = 14,856 (kN)