SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 1 Trường Đại học Bách Khoa tp.hcm Khoa cơ khí Bộ môn chế tạo máy Bài tập lớn: Chi tiết máy Đề số 2, Phương án 13 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải  Hệ thống dẫn băng tải gồm: 1-Động cơ điện:2-Nối trục đàn hồi:3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 4-Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Bộ phận công tác –Băng tải.  Số liệu thiết kế: Lực vòng trên băng tải,F(N): 8000 Vận tốc băng tải,v(m/s): 2.55 Đường kính tang dẫn của băng tải, D(mm):315 Thời gian phục vụ, L(năm): 5 Quay một chiều,làm việc hai ca,tải va đạp nhẹ,(1 năm làm việc 300 ngày,1 ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T 1 =T ; T 2 = 0.7T t 1 =12 (giây): t 2 =36(giây) SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 2 BÀI TẬP 1: Chọn động cơ điện,phân phối tỉ số truyền. A : Chọn động cơ điện: a.Chọn hiệu suất của hệ thống Hiệu suất chung của hệ thống: Trong đó: 0.99 k   :Hiệu suất khớp nối đàn hồi 0.97 br   :Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ 0.99 ol   :Hiệu suất 1 cặp bộ lăn 0.93 x   :Hiệu suất bộ truyền xích. Ta được: 3 0,99 0,97 0,99 0,93 0,867       b.Tính công suất tính toán: - Công suất tính toán: 22 12 12 ax 12 22 12 12 12 22 . 1000 0,7 .12 .36 8000.2,55 16,031( ) 1000 12 36 t td m TT tt TT P tt TT tt Fv TT tt TT TT kW                                                 3 . . . k br ol x       SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 3 -Công suất cần thiết trên trục động cơ: 16,031 18,5( ) 0.867 t ct kW       c.Xác định số vòng quay sơ bộ: -Số vòng quay của trục công tác là: .60000 2,55.60000 154,608( òng / út) .315 bt lv bt v n n v ph D      -Tỉ số truyền:  Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp: 3 h u   Chọn ti số truyền cuả bộ truyền động xích: 3 x u  . 3 3 9 t h x u u u    Số vòng quay sơ bộ bằng động cơ: 154,608 9 1391,472( òng / út) sb lv t n n n v ph     Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: 1500( òng/ út) db n v ph d.Chọn động cơ điện: Theo bảng P1.3,Phụ lục sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một” với 18,5 ct  và 1500( òng/ út) db n v ph Vậy ta dung động cơ: 4A180M4Y3 30( ), 1470( òng / út), os 0.9, 0.91, 1,4 K dc dc dn T kW n v ph c T        B.Phân phối tỉ số truyền. Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động: 1470 9,51 154,608 dc ch lv n u n    SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 4 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: 3 h u  (chọn) Chọn tỉ số truyền cho bộ truyền xích; 9,51 3,16 3 x u  C. Lập bảng đặc tính  Tính toán công suốt trên các trục: P dc =30(kw) 3 . 8000.2,55 20,4( ) 1000 1000 t Fv P kW   3 2 20,4 22,16 0,93.0,99 x ol P P     2 1 22,16 23,08( ) . 0,99.0,97 ol br P P kW      Số vòng quay. n 1 =n dc =1470(vòng/phút) 2 1470 490( òng / út) 3 dc h n n v ph u    2 3 490 155( òng / út) 3,16 x n n v ph n     Động cơ Trục I Trục II Trục III Công suất kW 30 23,08 22,16 20,4 Tỉ số truyền 1 3 3.16 Số vòng quay n (vòng/phút) 1470 1470 490 155 Moment xoắn T (Nmm) 194897,96 154619,05 431893,88 1256903,22 SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 5 BÀI TẬP 2:Thiêt kế bộ truyền xích ống con lăn. A.Thông số ban đầu. Công suất: P =22,16(kW) Số vòng quay bánh dẫn: n=490 (vòng/phút) Tỷ số truyền: u=3,16 Điều kiện làm việc: Quay một chiều,làm việc hai ca,tải va dập nhẹ,bôi trơn định kì. B.Tính toán thiết kế:  Chọn loại xích: dùng loại xích con lăn.  Xác định thông số của xích và bộ truyền: -Với u=3,16 chọn số răng đĩa nhỏ: Z 1 =29-2u=29- 2.3,16 = 22,68 vậy chọn Z 1 = 23(răng) Chọn số răng đĩa bị dẫn là: Z 2 = Z 1 . u = 23 . 3,16 =72,68 .Vậy chọn Z 2 = 73 (răng)  Hệ số điều kiện sử dụng xích: K Hệ số: K= K r .K a .K 0 .K dc .K b .K lv K r = 1,3 : Hệ số tải động tải trọng va đập. K a = 1 : Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích. K 0 = 1,25 :Hệ số xét ảnh hưởng của vị trí bộ truyền>. K dc =1 :Hệ số xét ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích. K b =1,5 :Hệ số xét điều kiện bôi trơn( định kì) K lv = 1,12 :Hệ số xét đến chế độ làm việc(2 ca). K=1,3 x1x1,25x1x1,5 x1,12 = 2,73 Chọn n 01 > n 1 , vậy chọn n 01 = 600. -Hệ số vòng quay trục dẫn: 01 1 600 1,22 490 n n K n    -Hệ số răng bánh dẫn xích: 01 11 25 25 1,09 23 z Z K ZZ     SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 6 -Chọn xích một dãy nên K x =1  Công suất tính toán: 2,73 1,09 1,22 . 22,16 80,45( ) 1 zn t x K K K P P kW K      Theo bảng 5.5 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một” và theo cột n 01 =600 ta chọn bước xích. p c= 44,45 và   0 17,5p  tra bảng 5.3  Kiểm tra bước xích   1 3 3 1 0 1 . 22,16 2,73 600 600 40,46 . . . 23 490 17,5 1 c x PK p Z p K n         (thỏa) Vậy bước xích vừa chọn thỏa. p c = 44,45(mm)  Tính toán các công thức Vận tốc trung bình: 1 490 44,45 23 8,35( / ) 60000 60000 c np Z v m s     Lực vòng có ích: 1000 1000 22,16 2653,9( ) 8,35 t P FN v     Chọn khoảng cách trục sơ bộ: (30:50) c ap Chọn a=40p c =40 x 44,45=1778 (mm) Số mắt xích: 2 21 12 2 2 2 ( ) . 2 24 2 1778 23 73 (73 23) 44,45 44,45 2 4 1778 129,58 c c Z Z p ZZ a X pa                 Chọn số mắt xích chẵn X = 130, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một”) SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 7       2 2 21 2 1 2 1 2 2 0,25 0,5( ) 0,5( ) 2( ) 73 23 0,25 44,45 130 0,5(73 23) (130 0,5(73 23)) 2( ) 1787( ) c c c ZZ a p X Z Z X Z Z mm                     Để xích không chụi lực căng quá lớn,giảm a một lượng bằng 0,003. 5( )a a mm  Do đó khoảng cách trục: a= 1782 (mm) Chiều dài xích L= p c x X= 44,45 x 130 = 5778,5 (mm) Số lần va đập của xích trong 1s:   11 . 23 490 5,8 15 15 15 130 Zn ii X        Kiểm tra xích về độ bền: 10v Q s F F F   Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q=172,4(kN) , q= 7,5 kg F 1 =F t = 2653,9(N) Lực căng do lực li tâm gây ra là: F v = q.v 2 = 7,5 x 8,35 2 =522,9(N) Lực căng ban đầu: F 0 =9,81.k t qa=9,81x1x7,5x1,782=131,11(N) Lực tác dụng lên trục: F r = k x .F t = 1,05x 2653,9=2786,6 (N) 172,4 1000 52,12 2653,9 522,9 131,11 s    Theo bảng 5.10 với n=600(vòng/phút)   14s  .Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền. Đường kính đĩa xích: Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 1 1 11 44,45 326,44( ) sin( / ) sin( / 23) 0,7 326,44 0,7 44,45 357,56( ) ac p d mm Z d d p mm           SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 8 2 2 22 44,45 1033,17( ) sin( / ) sin( / 73) 0,7 1064,3( ) ac p d mm Z d d p mm         Thông số của bộ truyền xích: P=22,16(kN) u= 3,16 p c =44,45 Z 1 =23(răng) Z 2 =73(răng) a=1782(mm) L=5778,5(mm) d 1 =326,44(mm) d a1 =357,56(mm) d 2 =1033,17(mm) d a2 =1064,3(mm) SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 9 BÀI TẬP 3:Thiêt kế bộ truyền bánh răng trụ. Các thông số kĩ thuật : T 1 = 154619,05mm n = 1470 vòng/phút u = 3 1. Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn: Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13 ta có: Đối với bánh dẫn: HB 1 = 250 σ OHlim1 = 2HB 1 + 70 = 2*250 + 70 = 570 Mpa s H1 = 1.1 σ OFlim1 = 1.8HB 1 =1.8*250 = 450 Mpa s F1 = 1.75 Đối với bánh bị dẫn: HB 2 = 228 σ OHlim2 = 2HB 2 + 70 = 2x228 + 70 = 526 Mpa s H2 = 1.1 σ OFlim2 = 1.8HB 2 =1.8x228 = 410.4 Mpa s F2 = 1.75 2. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] và ứng suất uốn cho phép [σ F ]: a. Số chu kì làm việc cơ sở: N HO1 = 30  1 2.4 = 30x 250 2.4 = 1.71x10 7 chu kì N HO2 = 30  2 2.4 = 30x228 2.4 = 1.37x10 7 chu kì N FO1 = N FO2 = 5x10 6 chu kì b. Số chu kì làm việc tương đương: Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c=1 Tuổi thọ: L h = 5x300x8 = 12000 giờ m H = 6 SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU MSSV: 21002003 Page 10 N HE1 = 60c  (     ) 3 n i t i = = 60x1 x    3 x 12 12+36 +  0.7   3  36 12+36  x12000x1470= = 536873400 chu kì N HE2 =   1  = 536873400 3 = 178957800 chu kì N FE1 = 60c  (     ) 6 n i t i = = 60x1x    6 x 12 12+36 +  0,7   6 x 36 12+36  x 12000x1470 = 357989776 chu kì N FE2 =  1  = 357989776 3 = 119329925 chu kì c. Hệ số tuổi thọ: Do N HE1 > N HO1 ,N HE2 > N HO2 ,N FE1 > N FO1 ,N FE2 > N FO2 nên chọn K HL1 = K HL2 = K FL1 = K FL2 = 1 d. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: [σ H1 ] = σ OHlim1 0.9  1  1 = 570x 0.9x1 1.1 = 466.36 Mpa [σ H2 ] = σ Ohlim2 0.9  2  2 = 526x 0.9x1 1.1 = 430.36 MPa [...]... 7,8>[s]=(1,5 2,5 ) 10 Kết cấu trục I THIẾT KẾ TRỤC II 1 Chon vật liệu: 11 Chọn thép 45, có σb= 600Mpa, [σF]]-1= 50Mpa 2 Chon kích thước chi u dài trục: d  3 T / (0, 2  )  33,8mm Chon theo sơ bộ theo tiêu chuẩn d21=36mm và d22=40mm d23=42mm d24=40mm Theo bảng 10.2” sách tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí” và công thức 10.10,10.11,10.12 ta co kích thươc chi u dài trục như sau: L13=220 mm l11=78mm... đảm bảo MSSV: 21002003 Page 13 SVTH: BÙI NGỌC NAM GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU 13 Xác định số răng tương đương: 13. 2 13, 2 YF1 = 3.47+ 𝑧 = 3,47+ 26 = 3,97 𝑣1 YF2 = 3.47+ 13. 2 𝑧 𝑣2 = 3,47+ 13, 2 78 =3,64 Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng(độ bền uốn): 𝜎 𝐹1 𝑌 𝐹1 𝜎 𝐹2 𝑌 𝐹2 = = 257,14 3,97 234 ,51 3,64 = 64,77 = 64,42 Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn 14 Tính toán giá trị ứng suất uốn tại... 154619 ,05 2×9253,8 𝑏.𝑡.(𝑑−𝑡)2 2𝑑 Kσ=1,76 = 8,4 =9253,8 Kτ=1,54 Chọn hệ số gia công bề mặt: β = 1.7 Theo bảng 10.7 sách Tính Toán Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí 1 của Trịnh Chất, ta có :   = 0,05   = 0  mj  0  mj   aj  Vậy s = 𝑠 𝜎 𝑠 𝜏 𝑠 2 +𝑠 2 𝜎 𝜏 = 4,32 13, 5 4,32 2 +13, 52  aj   max aj   max aj 2  Mj Wj Tj 2.W0 j = 4,11>[s]=(1,5 2,5 )  Tại mặt cắt 1-3: Tương tự như mặt cắt 1-3 ta tính được 𝑠 𝜎=... 154619 ,05 2×9253,8 𝑏.𝑡.(𝑑−𝑡)2 2𝑑 Kσ=1,76 = 5,7 =135 69,3 Kτ=1,54 Chọn hệ số gia công bề mặt: β = 1.7 Theo bảng 10.7 sách Tính Toán Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí 1 của Trịnh Chất, ta có :   = 0,05   = 0  mj  0  mj   aj  𝑠 𝜎 𝑠 𝜏 Vậy s = 𝑠 2 +𝑠 2 𝜎 𝜏 6,35×19,9 = 6,35 2 +19,92  aj   max aj   max aj 2  Mj Wj Tj 2.W0 j = 6,05>[s]=(1,5 2,5 )  Tại tiết diện 2-2: 𝑠 𝜎= 𝜎−1 𝐾𝜎 𝜎𝑎 +𝜓 𝜎 𝜀 𝜎 𝛽 𝑠𝜏 = 𝜏 −1... Q=(0,41×1×1183,8+0,87×2566,8)×1×1=2718,5N =2,7 185 kN Do QA QB nên ta tính cho ổ tại A Chọn ổ bi nên m=3 Tải trong thay đổi nên: QAE  3  (Q L )  Q L 3 i i B 3 13 i 12 36  0, 73  0, 798QA  3, 74kN 48 48 Tuổi thọ ổ tính theo trieu vòng: L 60nLh 60  490 12000   3 52,8 106 106 Vậy L= 3 52,8 triệu vòng: Hệ số khả năng tải động: Cd  QBE m L  3,74 3 3 52,8  26, 4kN Ta có C=28,9>Cd= 22,1 1kN.Vậy ổ : 46208 chọn là phù hợp  Vậy ta chọn: ổ lăn... 3,64×24,7 3,64 2 +24,72 = 3,6>[s]=(1,5 2,5 ) Kết cấu trục II: BÀI TẬP 5:Thiêt kế 2 cặp ổ lăn trong hộp giảm tốc: 1 Thiết kế ổ trên trục I: Số liệu: d=35mm , n=1470 , - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ A là: FrA  FAx 2  FAy 2  2273, 22  988,32  2478, 7 N - Lực hướng tâm tác dụng lên ổ B: FrB  FBx 2  FBy 2  10932  454, 72  1183,8 N Lực dọc trục hướng vào ổ B.Lập tỉ số Fa 881   0, 74  0,3 FrB 1183,8... tại tiết diện nguy hiểm: Tiết diện nguy hiểm ở mặt cắt 1-1 tại vị trí đặt bánh răng trụ ngiêng: 2 2 M td  M X  M Y  0, 75T 2  1 6139 7, 22  70169,32  0, 75 154619, 052  221140, 4 Nmm 7 Tính tiết diện tại mặt cắt nguy hiểm: Ký hiệu 1-2 là trục 1 tiết diện thứ 2 tính tử tái qua phải: d12  3 M td 221140, 4 3  35,36mm 0,1[ F ]1 0,1 50 Do tại tiết diện nguy hiểm có rãnh then bang nên tăng tiết. .. (8  5) 9 Tính kiểm nhiệm trục theo độ bền mỏi:  Tại tiết diện 2-3 s= Trong đó: 𝑠 𝜎= 𝑠𝜏 = 𝑠 𝜎 𝑠 𝜏 𝑠 2 +𝑠 2 𝜎 𝜏 𝜎−1 𝐾𝜎 𝜎𝑎 +𝜓 𝜎 𝜀 𝜎 𝛽 𝜎𝑚 𝜏 −1 𝐾𝜏𝜏𝑎 +𝜓 𝜏 𝜀 𝜏 𝛽 𝜏𝑚 ≥ [s] =6,35 =19,9 Chọn hệ số an toàn [s]=2.5 để kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn và theo độ cứng Với số liệu tra bảng và tính như sau; σ-1=0,436σb=0,436x600=216,6 𝜏−1 =0,22 σb=0,22x600 =132 εσ=0,85 ετ=0,78 MSSV: 21002003 Page 25 SVTH: BÙI NGỌC... 2×154619 ,05×cos 12,8 4 3×26 = 3865 N MSSV: 21002003 Page 12 SVTH: BÙI NGỌC NAM 𝐹𝑡1 Fn1 = 𝑐𝑜𝑠 ∝𝑐𝑜𝑠𝛽 GVHD: BÙI TRỌNG HIẾU 3865 = 𝑐𝑜𝑠 20×𝑐𝑜𝑠 12.84 = 4219 N Fa1 = Ft1 tgβ = 3865xtg12.84 = 881N 𝐹𝑡1 𝑡𝑔 20 Fr1 = 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 3865𝑡𝑔 20 = 1443N 𝑐𝑜𝑠 12,8 4 11 Chọn hệ số tải trọng động KHV và KFV : Ta có cấp chính xác là 8 và vận tốc v=6,16m/s Tra bảng 6.6 chọn KHV = 1,19 KFV = 1,38 12 Xác đinh ứng suất tính toán σH trên vùng . tạo máy Bài tập lớn: Chi tiết máy Đề số 2, Phương án 13 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải  Hệ thống dẫn băng tải gồm: 1 -Động. (răng)  Hệ số điều kiện sử dụng xích: K Hệ số: K= K r .K a .K 0 .K dc .K b .K lv K r = 1,3 : Hệ số tải động tải trọng va đập. K a = 1 : Hệ số ảnh