Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 Đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải S ố liệu cho tr ớc : 1.Lực kéo băng tải F = 6800 N 2.Vận tốc băng tải v = 0,8 m/s 3.Đờng kính tang D = 350 mm 4.Thời gian phục vụ L h = 18000 h 5.Số ca làm việc 2 6.Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài 30 0 7.Đặc tính làm việc : êm . T mm = 1,4 T 1 T 2 = 0,7 T 1 t 1 = 4 h t 2 = 4 h t ck = 8h Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế hộp giảm tốc cho hệ thống dẫn động băng tải.Hộp giảm tốc sử dụng bánh răng trụ gồm hai cấp nhanh và chậm, đợc thiết kế theo sơ đồ phân đôi trên cấp nhanh. Động cơ điện thông qua bộ truyền đai truyền chuyển động lên trục I. Và trục III đợc lắp khớp nối để truyền chuyển động qua băng tải. Các trục quay nhờ hệ thống ổ lăn đợc tính toán và chọn mua ngoài thị tr- ờng. Các công thức và bảng để tính toán thiết kế đợc tra trong quyển Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí _tập 1,2 của PGS.TS.Trịnh Chất TS.Lê Văn Uyển và Dung sai và lắp ghép của PGS.TS Ninh Đức Tốn. Trang 1 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 Phần I Chọn động cơ và phân tỷ số truyền I. Chọn động cơ 1) Xác định công suất động cơ: Công suất trên trục của động cơ điện đợc xác định bởi công thức sau: ct yc P P . = Trong đó: + ct P : công suất trên trục máy công tác, đợc xác định bởi: )( 1000 . kW vF P ct = + F = 6800N : Lực kéo băng tải + v = 0,8 m/s : Vận tốc băng tải Vậy: )(44,5 1000 8,0.6800 1000 . kW vF P ct === + 21 22 oldbrolk = : tích số các hiệu suất thành phần: + k = 1 : hiệu suất của nối trục đàn hồi. + 1 ol = 0,993 : hiệu suất của hai cặp ổ lăn trục 2 và 3. + br = 0,97 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ. + d = 0,96 : hiệu suất của bộ truyền đai. + 2 ol = 0,98 : hiệu suất của cặp ổ lăn trục vào Từ đó ta tính đợc: 21 22 oldbrolk = = 1.0,993 2 .0,97 2 .0,96.0,98 =0,873 + : Hệ số do ảnh hởng của tải trọng thay đổi, đợc tính theo công thức: Trang 2 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 = = k i ck ii t t T T 1 2 1 + T 1 : Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên máy. + T i : Công suất tác dụng trong thời gian t i . Vậy: 8 4 .7,0 8 4 .1 22 2 2 1 21 2 1 1 += + = ckck t t T T t t T T = 0,8631 Công suất trên trục của động cơ điện là: )(38,5 873,0 44,5.8631,0 . kW P P ct yc === 2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện: Số vòng quay đồng bộ của động cơ điện đợc tính theo công thức: cctsb unn .= Trong đó: + dhc uuu .= : tỷ số truyền của hệ dẫn động + )408( ữ= h u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp. + )42( ữ= d u : tỷ số truyền của bộ truyền đai dẹt. Chọn 14= h u ; 24,2= d u Suy ra: 36,3125,214. =ì== dhc uuu + : .60000 D v n ct = số vòng quay của trục công tác. + v = 0,8m/s: vận tốc băng tải + D = 350mm: đờng kính tang quay Suy ra: 67,43 350. 8,0.60000.60000 == D v n ct (v/ph) Vậy: Trang 3 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 48,136936,3167,43. ì== cctsb unn (v/ph) 3) Chọn động cơ: Chọn động cơ thoả mãn điều kiện: ycdc PP ; sbdc nn ; K T T dn K Trong đó: :4,1 1 == T T K mm hệ số quá tải. Từ kết quả tính đợc: + yc P = 5,38 kW + sb n = 1369,49 v/ph Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A112M4Y3. Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau: II. Phân phối tỷ số truyền 1) Phân phối tỷ số truyền: Từ công thức: dhc uuu . = Trong đó: + h u : tỷ số truyền của hộp giảm tốc + d u : tỷ số truyền của đai dẹt Ta có: Trang 4 t P = 5,5 (kW) dc n = 1425 (v/ph) cos = 0,85 % = 85,5 dn k T T = 2,0 > K = 1,4 truc d = 32 (mm) (Bảng P1.7) Khối lợng = 56 (kg) Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 63,32 67,43 1425 === ct dc c n n u Chọn sơ bộ d u = 2,24 Suy ra: 57,14 24,2 63,32 === d c h u u u Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với: + Cấp nhanh : tỷ số truyền u 1 + Cấp chậm : tỷ số truyền u 2 Vậy: 21 .uuu h = Chọn phơng pháp phân phối tỷ số truyền để HGT có khối lợng nhỏ nhất 11,457,14.7332,0.7332,0 6438,06438,0 1 == h uu 55,3 11,4 57,14 1 2 == u u u h Tính lại: 24,2 55,3.11,4 63,32 . 21 === uu u u c d 2) Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc: Tốc độ quay của trục động cơ: n dc = 1425 (vòng/phút) Tốc độ quay của trục I (trục gắn bánh đai với HGT): 16,636 24,2 1425 1 === d dc u n n (v/ph) Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh răng trung gian): 78,154 11,4 16,636 1 1 2 === u n n (v/ph) Tốc độ quay của trục công tác: Trang 5 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 6,43 55,3 78,154 2 2 === u n n ct (v/ph) III. Công suất và mômen trên các trục 1) Công suất: Công suất tơng đơng: )(70,444,5.8631,0. kWPP cttd == Công suất tác dụng lên trục III: )(73,4 993,0.1 7,4 . 1 3 kW P P ol k td === Công suất tác dụng lên trục II: )(91,4 993,0.97,0 73,4 . 1 3 2 kW P P olbr === Công suất tác dụng lên trục I: )(10,5 993,0.97,0 91,4 . 1 2 1 kW P P olbr === Công suất tác dụng lên trục động cơ: )(42,5 98,096,0 10,5 2 1 kW P P old dc = ì == 2) Mômen: Mômen tác dụng lên trục I: )(76561 16,636 10,5.10.55,9 6 1 NmmT == Mômen tác dụng lên trục II: )(302949 78,154 91,4.10.55,9 6 2 NmmT == Mômen tác dụng lên trục III: )(1036045 6,43 73,4.10.55,9 6 3 NmmT == Mômen tác dụng lên trục động cơ: Trang 6 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 )(36324 1425 42,5.10.55,9 6 NmmT ct == bảng kết quả Trục Động cơ I II III Tỷ số truyền u đ =2,24 u 1 = 4,11 u 2 = 3,55 Công suất (kW) 5,42 5,10 4,91 4,73 Số vòng quay (v/ph) 1425 636,16 154,78 43,6 Mômen (Nmm) 36324 76561 302949 1036045 Trang 7 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 Phần II Thiết kế chi tiết các bộ truyền I. Thiết kế bộ truyền ngoài: bộ truyền đai dẹt 1) Chọn loại đai: Với điều kiện làm việc êm,vận tốc trục động cơ ở mức trung bình (1425 v/ph) ta chọn loại đai vải cao su -800. Đai vải cao su có đặc tính : bền, dẻo, ít bị ảnh hỏng của độ ẩm và nhiệt độ, đợc dùng khá phổ biến. 2) Xác định các thông số của bộ truyền đai dẹt : Ta đã chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là : 24,2= d u . Trong phần chọn động cơ, ta đã tính đợc mômen xoắn trên trục động cơ là : 36324= ct T (Nmm) Chọn đờng kính bánh nhỏ d 1 (là bánh dẫn) theo công thức thực nghiệm: 0,2122,17236324)4,62,5()4,62,5( 3 3 1 ữ=ữ=ữ= ct Td (mm) Chọn theo tiêu chuẩn d 1 = 180 mm. Đờng kính bánh đai lớn: 27,407 )01,01( 24,2180 )1( 1 2 = ì = ì = d ud d (mm) : hệ số trợt. = 0,01 u d : tỷ số truyền của bộ truyền đai. u d = 2,24 Chọn theo tiêu chuẩn d 2 = 400 mm Kiểm tra lại số vòng quay thực tế của bánh đai lớn: 84,634 400 1801425)01,01( )1( 2 11 2 = ìì = ìì = d dn n (mm) Sai lệch so với vận tốc tính toán là : 0,21% vẫn nằm trong phạm vi cho phép (3 ~ 4%) Xác định khoảng cách trục theo công thức : 1160)400180(2)(2 21 =+ì=+ì dda (mm) Trang 8 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 Chiều dài của đai tính theo khoảng cách trục: )(3241 )11604( )180400( 2 )400180(14,3 11602 )4( )( 2 )( 2 2 2 1221 mm a dddd al = ì + +ì +ì= + +ì +ì= Chọn cách nối đai bằng phơng pháp khâu, tăng l thêm 150 mm nữa. l =3391 (mm) Tính vận tốc của đai : ( ) phvg nd v dc d 42,13 60000 142518014,3 60000 1 = ìì = ìì = . Ta tính lại khoảng cách trục: )(10,1235 4 )110824802480( 110 2 )180400( 2 )( 2480 2 )400180(14,3 3391 2 )( 4 )8( 22 12 21 22 mma dd dd l a = ì+ = = = = = +ì = +ì = ì+ = Tính góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ: 00 12 1 1509405169 10,1235 57)180400( 180 57)( 180 > = ì = ì = a dd 3) Xác định tiết diện đai : Diện tích tiết diện đai dẹt đợc tính toán từ chỉ tiêu về khả năng kéo của đai [ ] F dt KF bA ì =ì= + b, : chiều rộng và chiều dày đai (mm) + F t : lực vòng (N) + K đ : hệ số tải trọng động + [ ] F : ứng suất có ích cho phép Xác định lực vòng : Trang 9 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 87,403 42,13 42,51000 1000 1 = ì = ì = v p F t (N) Chiều dày đai chọn theo tỉ số 1 d sao cho tỉ số này không vựơt quá một trị số cho phép max 1 d nhằm hạn chế ứng suất uốn sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ làm việc cho đai. Tra bảng 4.8 : 40 1 max 1 = d Từ đó, ta tính đợc: 5,4 40 180 40 1 === d Tra bảng 4.1 ta xác định loại đai cần dùng là loại có 3 lớp và có lớp lót.Khoảng chiều rộng đai là 20112 . Tính ứng suất có ích cho phép theo công thức : [ ] [ ] 0 0 CCC vFF ììì= [ ] 0 F : ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm với bộ truyền đai có d 1 =d 2 , 0 180= , bộ truyền đặt nằm ngang, v =10 m/s, tải trọng tĩnh. [ ] 121 0 dkk F = Với góc nghiêng bộ truyền đai là 0 30 , chọn ứng suất căng ban đầu là : MPa8,1 0 = Tra bảng 4.9 ta xác định đợc : 5,2 1 =k ; 10 2 =k Suy ra [ ] )(25,21805,4105,2 0 MPa F =ì= C hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm 1 trên bánh nhỏ đến khả năng kéo của đai : 97,0)9405169180(003,01)180(003,01 0 1 = ì=ì= C Trang 10 [...]... 254 m l33 = 338 mm Trang 31 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -4) Xác định trị số và chi u lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục : Chọn hệ toạ độ nh sơ đồ phân tích lực Lực bánh đai tác dụng lên trục 1 : (4.13) Fr12 = 2 ì F0 ì sin 1 2 1 : góc ôm bánh đai F0 : lực căng ban đầu F0 = 0 ì ì b Theo tính toán ở bộ truyền đai : Fr = 806... max = 2,8 ch Suy ra: Trang 14 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 [ H 1 ] max = 2,8. ch1 = 2,8.580 = 1624MPa [ H 2 ] max = 2,8. ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa [ F ] max = 0,8 ch Suy ra: [ F1 ] max = 0,8. ch1 = 0,8.580 = 464MPa [ F 2 ] max = 0,8. ch 2 = 0,8.450 = 360MPa Trang 15 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử... 11 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -II Thiết kế bộ truyền trong hộp : bộ truyền bánh răng 1) Chọn vật liệu : Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây ta chọn vật liêu cho 2 cấp bánh răng nh nhau.Chọn vật liệu nhóm I, tra theo bảng 6.1, ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và bánh... đó ta có biểu đồ phân bố moment trên các đoạn trục nh hình vẽ Trang 35 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -Tính mômen uốn tổng Mj và mômen tơng đơng Mtđj tại các tiết diện j theo công thức : Mj = M2 +M2 yj xj M tdj = M 2 + 0,75.T j2 j M yj ; M xj là mômen uốn trong mặt phẳng y0z và x0z tại tiết diện j Kết quả tính toán về momen uốn... [ F 2 ] max = 360 ( MPa ) Vậy bộ truyền đảm bảo không bị quá tải Trang 22 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -e) Các thông số và kích thớc cơ bản của bộ truyền: Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2 Khoảng cách trục aw1 aw 150 mm Môđun pháp ,m m 2 mm Chi u rộng , bw bw 22,5mm Tỉ số truyền , u um 4,08 Số răng z1,z2 z1;z2 Hệ số... ì sin = 403( N ) Sử dụng công thức (10.1) và (10.5), các quy ớc về chi u và dấu tơng ứng của lực ta có : - vị trí đặt lực của bánh răng 3 và 4 : dơng => r13 = r14 = d w13 58,71 = = 29,335 29( N ) 2 2 - trục 1 quay ngợc chi u kim đồng hồ => cq1 = 1 Bánh trên trục 1 là chủ động -> cb13 = cb14 = 1 - hớng bánh răng bánh 3 : trái ; bánh 4 : phải => hr13 = -1 ; hr14 = 1 Ta tính đợc : Ft1 = Ft2 = 2.T 2.38280,5... ì = 2724( N ) r23 cos 2 44 87,91 cos 0 Fz23 = 0( N ) Trang 33 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -Tính toán tơng tự cho trục 3 : Fx32 = 6892( N ) Fx32 = 2724( N ) Fz32 = 0( N ) Lực từ khớp nối tác dụng lên trục chọn ngợc chi u Fx32 để làm tăng ứng suất và biến dạng do bánh răng 32 tác dụng lên trục Fx33 = (0,2 0,3) T3 Dt Dt : đờng... N ) 5) Định đờng kính và chi u dài các đoạn trục : Từ sơ đồ phân tích lực fân tích lực , sử dụng phơng trình mômen và phơng trình hình chi u Xét trong mặt z0y : Fly = ( Fy lki Fz rki ) ì k1 ki ki 1 l k1 Fly k 0 = ( Fly k 1 + Fy k 1 ) Trục I : Fly11 = ( Fy12 l12 + Fy13 l13 + Fy14 l14 ) ì 1 1 = (698.52 + 718.49 + 718.205) = 860,9( N ) l11 254 Trang 34 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện... ) < [ F 2 ] max = 360 ( MPa ) Vậy bộ truyền đảm bảo không bị quá tải Trang 28 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 -e) Các thông số và kích thớc cơ bản của bộ truyền: Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2 Khoảng cách trục aw2 aw 200 mm Môđun m 3 mm Chi u rộng bw 100 mm Tỉ số truyền thực um 3,55 Số răng zi 29 103 Hệ số dịch chỉnh... Trang 26 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 - Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không đợc vợt quá một giá trị cho phép Theo công thức (6.43) và (6.44): F1 = F2 = 2T1 K F Y Y YF 1 d w1bw m [ F 1 ] F 1YF 2 [ F 2 ] YF 1 Trong đó: + T1 302949 = (Nmm) + m = 3 (mm) + bw: chi u rộng vành răng, theo tính toán ở trên, . Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo (6.35) : tan cos tan cos 24,1096.tan 35,580 0, 653 33,145 arctan(tan / cos ) arctan(tan 20 / 0,8133) 24,1096 b t b t tw = = = = = = = = Theo. trục )(82,806)9405169sin(4052)2/sin(2 0 10 NFF r = ìì=ìì= Trang 11 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48 II. Thiết kế bộ truyền trong hộp : bộ truyền bánh răng 1) Chọn vật liệu : Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan. trục II (trục gắn bánh răng trung gian): 78,154 11,4 16,636 1 1 2 === u n n (v/ph) Tốc độ quay của trục công tác: Trang 5 Đồ án môn học Chi Tiết Máy Phan Hải Linh Cơ Điện Tử 3 K48