Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặt biệt là đối với kỹ sư nghành chế tạo máy.Đồ án môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hóa lại các kiến thức của các môn học như: Chi tiết máy , Sức bền vật liệu, Dung sai, Vẽ kỹ thuật ….đồng thời giúp sinh viên quen dần với việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau nay
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Đề số 4: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn, phương án GVHD:Th.S.NGUYỄN THỊ THÚY NGA Sinh Viên: Nguyễn Văn Toán Võ Tấn Khỏe Cao Bá Hưng Hoàng Tuấn Phương Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10, tháng 09 năm 2015 11083461 1103616 11040111 11031381 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí nội dung thiếu chương trình đào tạo kỹ sư khí đặt biệt kỹ sư nghành chế tạo máy.Đồ án môn học Chi tiết máy môn học giúp cho sinh viên hệ thống hóa lại kiến thức môn học như: Chi tiết máy , Sức bền vật liệu, Dung sai, Vẽ kỹ thuật ….đồng thời giúp sinh viên quen dần với việc thiết kế làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau Nhiệm vụ giao thiết kế hệ thống dẫn động xích tải gồm có : Động điện, truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển, nối trục đàn hồi xích tải Trong trình tính toán thiết kế chi tiết máy cho hộp giảm tốc em sử dụng tra cứu tài liệu sau: Tập Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí PGS.TS-Trịnh Chất PGS.TS-Lê Văn Uyển Tập Chi tiết máy GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp Dung sai lắp ghép KS.Nguyễn Hữu Thường Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp có mảng chưa nắm vững dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng môn có liên quan song làm nhóm chúng em tránh sai sót Nhóm chúng em mong hướng dẫn bảo thêm thầy môn để nhóm chúng em củng cố hiểu sâu hơn, nắm vững kiến thức học hỏi Cuối nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy môn, đặc biệt cô Nguyễn Thị Thúy Nga trực tiếp hướng dẫn, bảo cho nhóm chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Một lần nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn ! SVTH Nguyễn Văn Toán 11083461 Võ Tấn Khỏe 11036161 Cao Bá Hưng 11040111 Hoàng Tuấn Phương 11031381 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Xác định công suất cần thiết, số vòng quay sơ hợp lý động I.1 điện chọn động điện I.1.1 Xác định công suất cần thiết − Công suất cần thiết xác định theo công thức: Trong đó: công suất cần thiết trục động (kW) công suất tính toán trục máy công tác (kW) hiệu suất truyền động − Trường hợp tải trọng thay đổi ta tính sau: Công thức 2.4 tr 19 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Mà công suất lớn trục thùng trộn (1) − Hiệu suất truyền động: Công thức 2.9 tr 19 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Trong đó: hiệu suất khớp nối hiệu suất ổ lăn hiệu suất bánh hiệu suất xích Tra bảng 2.3 tr 19 Suy ra: = 0.841 (2) Từ (1) & (2) => ( kW) I.1.2 Xác định sơ số vòng quay đồng Công thức 2.18 tr 21 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Trong đó: số vòng quay trục thùng trộn = 60(v/p) Tỷ số truyền toàn truyền tính sau: Công thức 2.15 tr 21 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Trong đó: tỷ số truyền truyền xích tỷ số truyền hộp giảm tốc Tra bảng 2.4 tr 21 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Chọn , I.1.3 Chọn động Ta có: Động chọn phải có công suất số vòng quay đồng thỏa mãn điều kiện 2.19 tr 21 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Tra bảng P1.1 tr 234 Giáo trình tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Ta chọn: Kiểu động Công suất Vận tốc quay Ƞ% (v/p) kW Mã lực 50Hz 60Hz 2p=2 220V/380V K132S2 4.0 5.5 2890 3462 84.5 0.90 6.8 I.2 Phân phối tỷ số truyền hộp giảm tốc hai cấp I.2.1 Phân phối tỷ số truyền − Chọn động Khối lượng (kg) 2.5 60 Công thức 2.19 tr 22 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Dựa vào bảng 1.1 tr 234 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Kiểu động Công suất kW Mã lực K132M 5.5 7.5 Vận tốc quay Ƞ% (v/p) 50Hz 60Hz 2p=2 220V/380V 29 3480 85.0 0.93 00 Khối lượng (kg) 7.0 2.2 73 Dựa vào công thức 3.14 tr 44 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Đối với hộp giảm tốc đồng trục dùng cách phân cho cấp − Số vòng quay trục: − Công suất trục: (v/p) − Mômen xoắn trục: Bảng thông số Trục Động Tỷ số truyền Công suất (kW) Số vòng quay (vòng/phút) Mômen T (Nmm) Động I II III Thùng trộn 3.02 3.506 3.471 3.333 3.021 2.947 2900 2900 725 181.2 60 11539 11430 43904 168697 469064 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1 Chọn loại xích − Ta chọn loại xích ống - lăn tải trọng nhỏ vận tốc thấp − Xích ống – lăn có độ bền mòn cao xích ống, chế tạo đơn giản xích ưu nên loại xích sử dụng phổ biến 2.2 Xác định thông số xích truyền xích , , , 3.021(kW) 2.2.1 Chọn số đĩa xích Số đĩa xích ít, đĩa bị động quay không đều, động va đập lớn xích mòn nhanh Vì vậy, thiết kế cần đảm bảo cho số nhỏ đĩa xích lớn − Chọn số đĩa xích dẫn: Dựa vào bảng 5.4tr 80 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh ChấtLê Văn Uyển, ta chọn công thức: nên quy tròn số lẻ − Tính số đĩa xích bị dẫn: Dựa vào công thức 5.1 tr 80 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển 2.2.2 Xác định bước − Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích theo công thức 5.4 tr 81 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Trong đó: k tính từ hệ số thành phần cho bảng 5.6, với – hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí truyền – hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích – hệ số kể đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích – hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn – hệ số tải trọng động, kể đến tính chất tải trọng – hệ số kể đến chế độ làm việc truyền Công suất tính toán − Dựa vào công thức 5.3 tr 81 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Trong đó: , công suất tính toán, công suất cần truyền công suất cho phép, kW – hệ số số – hệ số số vòng quay Dựa vào bảng 5.5 tr 81 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, ta có: Bước xích p,mm Đường kính chốt , mm Chiều dài ống B, mm Công suất cho phép , kW, số vòng quay đĩa nhỏ , 200 25.4 7.95 22.61 11.0 Ta có: Vậy điều kiện đảm bảo tiêu độ bền mòn truyền xích thỏa Dựa vào bảng 5.8 tr 83 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, ta có: Đối với xích ống lăn Số vòng quay tới hạn = 800 nên điều kiện thỏa − Vận tốc trung bình xích: Trong đó: – số đĩa xích – số vòng quay đĩa xích – bước xích 2.2.3 Khoảng cách trục số mắt xích − Khoảng cách trục chọn sơ Dựa vào công thức 5.11 tr 84 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển − Số mắt xích: Dựa vào công thức 5.12 tr 85 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển Quy tròn đến số nguyên ( tốt số chẵn ) Chọn − Tính lại khoảng cách trục a theo theo số mắt xích chẵn : Dựa vào công thức 5.13 tr 85 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển (mm) − Để xích không chịu lực căng lớn, khoảng cách trục a tính cần giảm bớt lượng Do đó, (mm) − Kiểm nghiệm số lần va đập i lề xích giây: Trong đó: – số lần va đập cho phép, trị số cho bảng 5.9 tr 85 Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập Trịnh Chất- Lê Văn Uyển 2.3 Kiểm nghiệm xích độ bền (MPa) − Khi trục quay chiều ứng suất xoán thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: (MPa) − Dựa vào bảng 10.12 tr 199 TL1, ta chọn: , − − Dựa vào bảng 10.10 tr 198 TL1, ta lại chọn: , Dựa vào bảng 10.7 tr 197 TL1, ta chọn Hệ số Khi , (MPa) 700-1000 0.1 0.05 + Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số án toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện B, công thức 10.20 10.21 tr 195 TL1 Trong đó, xác định theo công thức 10.25 10 26 tr 197 TL1 Với, hệ số tập trung ứng suất trạng thái tập trung bề mặt, cho bảng 10.8 tr 197 TL1 hệ số tăng bề mặt trục cho bảng 10.9 Do đó, Hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm C thỏa mãn điều kiện, công thức 10.19 tr 195 TL1 Vậy điều kiện bền mỏi trục C thỏa PHẦN V: Ổ LĂN Tổng quát, ta chọn thời gian ổ làm việc trục sau: Số năm làm việc trục I: (giờ) Số năm làm việc trục II trục III: năm (giờ) 5.1 Trục I 5.1.1 Kiểm nghiệm khả tải động − − Lực dọc trục: Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A B: Trên trục ta chọn loại ổ lăn lấy theo ổ lăn lớn Vì ổ lăn chịu tác dụng lực dọc trục lực hướng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ chặn với đường kính vòng 20mm Theo phụ lục P2.12 tr 263 TL1 ta chọn ổ bi đỡ cỡ trung hẹp có kí hiệu sau: Kí hiệu ổ d, mm D, mm b=T, mm r, mm Cỡ trung hẹp 46304 20 52 15 2.0 − Lực dọc trục hướng tâm sinh ra: , mm C, kN , kN 1.0 14.0 9.17 nên ta chọn góc tiếp xúc Theo bảng 11.4 tr 215 TL1 ( ổ bi đỡ chặn) − Lực dọc trục tác dụng vào ổ thứ I: (N) (N) − + Theo sơ đồ bố trí ổ theo bảng 11.5 tr 218 TL1 ⇒ (N) + (N) ⇒ (N) Do nên ta tính theo ổ B − Xác định hệ số X Y theo ổ B: Theo bảng 11.4 tr 216.TL1 ta chọn: , − Tải quy ước tác dụng lên ổ A B theo công thức 11.3 tr 214 TL1: + (N) + (N) Theo công thức 11.12 tr 219 TL1 Tải trọng tương đương: Trong đó: tải trọng tính theo công thức 11.3 … 11.6 tùy theo ổ, thời hạn, tính theo triệu vòng ( triệu vòng) ổ bi (N) − Khả tải động theo công thức 11.1 tr 213 TL1: (kN) Vậy thỏa mãn điều kiện 11.16 tr 220 TL1 5.1.2 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh − Dựa vào bảng 11.6 tr 221 TL1 − Theo công thức 11.19 tr 221 TL1 Khả tải tĩnh: , (N) Do đó, (Kn) nên khả tải tĩnh thỏa Trục II 5.2.1 Kiểm nghiệm khả tăng tải động − Lực dọc trục tổng quát : − Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A D: 5.2 Trên trục ta chọn loại ổ lăn lấy theo ổ lăn lớn − Vì ổ lăn chịu tác dụng lực dọc trục, lực hướng tâm khoảng cách hai ổ trục xa nên ta chọn ổ đũa côn với đường kính vòng 25mm Theo phụ lục P2.11 tr 261 TL1 ta chọn ổ đũa côn cỡ trung có kí hiệu sau: Kí hiệu , T, r, mm mm mm Cỡ trung 7305 25 62 50.5 43.5 17 15 18.25 2.0 Dựa vào bảng 11.4 tr 215, 216 TL1 Đối với ổ bi đũa côn: − d, mm D, mm , mm , mm B, mm , mm , () C, kN , kN 0.8 13.50 40.0 29.9 Lực dọc trục tác dụng vào ổ thứ II: (N) (N) − + Theo sơ đồ bố trí ổ theo bảng 11.5 tr 218 TL1 ⇒ (N) + (N) (N) ⇒ (N) Do nên ta tính theo ổ D − Xác định hệ số X Y theo ổ D: Theo bảng 11.4 tr 216.TL1 ta chọn: , − Tải quy ước tác dụng lên ổ A D theo công thức 11.3 tr 214 TL1: + (N) Theo công thức 11.12 tr 219 TL1 Tải trọng tương đương: Trong đó: tải trọng tính theo công thức 11.3 … 11.6 tùy theo ổ, thời hạn, tính theo triệu vòng ( triệu vòng) ổ đũa (N) − Khả tải động theo công thức 11.1 tr 213 TL1: (kN) Vậy thỏa mãn điều kiện 11.16 tr 220 TL1 5.2.2 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh − Dựa vào bảng 11.6 tr 221 TL1 − Theo công thức 11.19 tr 221 TL1 Khả tải tĩnh: , (N) Do đó, (Kn) nên khả tải tĩnh thỏa Trục III 5.3.1 Kiểm nghiệm khả tải động − Lực dọc trục: − Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A B: 5.3 Trên trục ta chọn loại ổ lăn lấy theo ổ lăn lớn − Vì ổ lăn chịu tác dụng lực dọc trục lực hướng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp với đường kính vòng 35mm Theo phụ lục P2.12 tr 263 TL1 ta chọn ổ bi đỡ cỡ trung hẹp có kí hiệu sau: Kí hiệu ổ d, mm D, mm b=T, mm r, mm Cỡ trung hẹp 46307 35 80 21 2.5 − Lực dọc trục hướng tâm sinh ra: nên ta chọn góc tiếp xúc Theo bảng 11.4 tr 215 TL1 ( ổ bi đỡ chặn) , mm C, kN , kN 1.2 33.40 25.20 − Lực dọc trục tác dụng vào ổ thứ I: (N) (N) − Theo sơ đồ bố trí ổ theo bảng 11.5 tr 218 TL1 + (N) Do ⇒ (N) + (N) Do ⇒ (N) Do nên ta tính theo ổ A − Xác định hệ số X Y theo ổ A: Theo bảng 11.4 tr 216.TL1 ta chọn: , − Tải quy ước tác dụng lên ổ A B theo công thức 11.3 tr 214 + TL1: (N) + (N) Theo công thức 11.12 tr 219 TL1 Tải trọng tương đương: Trong đó: tải trọng tính theo công thức 11.3 … 11.6 tùy theo ổ, thời hạn, tính theo triệu vòng ( triệu vòng) ổ bi (N) − Khả tải động theo công thức 11.1 tr 213 TL1: (kN) Vậy thỏa mãn điều kiện 11.16 tr 220 TL1 5.3.2 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh − Dựa vào bảng 11.6 tr 221 TL1 − Theo công thức 11.19 tr 221 TL1 Khả tải tĩnh: , (N) Do đó, (Kn) nên khả tải tĩnh thỏa PHẦN VI: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 6.1 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc Chọn hộp vỏ hộp đúc , mắt ghép nắp thân mặt thẳng qua đường làm chi tiết trục để việc lắp ghép dễ dàng Bảng 10.9 cho phép ta tính kích thước phần tử cấu tạo vỏ hộp sau Tên gọi Biểu thức tính toán Chiều dày : Thân hộp, Nắp hộp, Gân tăng cứng: Chiều dày, e Chiều cao, h Độ dốc Chọn 8mm chọn 7mm khoảng Đường kính: Bulông nền, chọn 16 Bu lông cạnh ổ, , chọn 12 Bulông ghép bích nắp thân, , chọn 10 Vít ghép lắp ổ, , chọn Vít ghép nắp cửa thăm, Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày bích thân hộp, , chọn , chọn 15 Chiều dày bích nắp hộp, , chọn 14 Bề rộng bích nắp thân, Kích thước gối trục: Đường kính tâm lỗ vít: , Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ: Tâm lỗ bu lông cạnh ổ: C( k khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ) Xác định theo kích thước nắp ổ tra b.18.2 mm , chọn 40 ( không kể chiều dày thành hộp), , phải đảm bảo h xác định theo cấu trúc, phụ thuộc tâm lỗ bulông kích thước mặt tựa Chiều cao h Mặt đế hộp: Chiều dày: phần lồi Khi có phần lồi: , xác định theo phần kính dao khoét Và Bề rộng mặt đế hộp, q Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp phụ thuộc loại hộp giảm tốc, lượng dầu bôi trơn hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bulông Z L,B chiều dài chiều rộng hộp Chú ý: a khoảng cách tâm,mm Kích thước bề rộng mặt bích đế hộp bích lắp hộp tham khảo bảng P3.4 phụ thuộc vào kết cấu bề mặt tựa lắp đầu bulông đai ốc Các trị số tính theo công thức cần làm tròn hay trọn theo tiêu chuẩn 6.2 Các chi tiết phụ − Cửa thăm (bảng 18-5 , ): A1=150 , vít : M8x22 Để thuận tiện sử dụng quan sát phần hộp giảm tốc lắp đẻ đổ dầu vào hộp, ta làm cửa thăm đỉnh hộp, nắp có nút thông − Nút thông (bảng 18-6, ): M10x2 Khi máy làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, áp suất hộp tăng theo Để giảm áp suất không khí hộp ta dùng núpthông hơi, đồng thời điều hòa không khí bên bên hộp − Nút tháo dầu trụ (bảng 18-7, ): M16x1,5 Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn hộp bị bẩn hôặc biến chất , làm ảnh hưởng đến hiệu bôi trơn, cần thay dầu xả hết dầu cũ, để làm việc cần có nút tháo dầu − Que thăm dầu: (bảng 18-9, ) Dùng để kiểm tra mức dầu hộp giảm tốc, để đảm bảo mức dầu mức cho phép để chi tiết bôi trơn tốt 6.3 Dung sai lắp ghép Bảng dung sai lắp ghép Kiểu lắp Trục I Kiểu lắp Bánh Dung sai Trục II Dung Kiểu lắp sai Trục III Kiểu lắp Dung sai Nối trục ±9,5 Chắn dầu Bánh đai ổ lăn Nắp ổ lăn - vỏ hộp +2 Tài liệu tham khảo Tập Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí PGS.TS-Trịnh Chất PGS.TS-Lê Văn Uyển Tập Chi tiết máy GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp Dung sai lắp ghép KS.Nguyễn Hữu Thường Tập vẽ Chi tiết máy – NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội - 1987 ... Và chi u dài ổ tương ứng là: , , 4.2.2 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực Dựa vào công thức 10.10 tr 189 TL1 Chi u dài mayơ đĩa xích mayơ bánh trụ: Dựa vào công thức 10.13 tr 189 TL1 Chi u... trình tính toán thiết kế chi tiết máy cho hộp giảm tốc em sử dụng tra cứu tài liệu sau: Tập Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí PGS.TS-Trịnh Chất PGS.TS-Lê Văn Uyển Tập Chi tiết máy GS.TS-Nguyễn... thức 6.2a/93 sau: Trong đó: hệ số tuổi thọ tính Hệ số xét đến ảnh hưởng quay hai chi u đến độ bền mỏi Ở quay chi u nên Hệ số an toàn tra bảng 6.2 trang 94 , ta chọn giới hạn mỏi tra bảng 6.2