ĐỒ án môn học cơ sở THIẾT kế máy THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG BĂNG tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Khoa Cơ khí và Động lực
…………o0o……………

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Sinh viên thực hiện: Lê Minh
Thành..MSSV:18810620015… Lớp:D13CODT2
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử
Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Việt Hưng.

Kýtên:……………………………….

ĐỀ TÀI:
Đề số 2: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Phương án: 14

Hệ dẫn động băng tải gồm:
1 - Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2 - Nối trục đàn hồi; 3 - Hộp giảm tốc bánh
răng trụ hai cấp khai triển; 4 - Bộ truyền xích ống con lăn; 5 - Băng tải.
Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên băng tải, F(N) : 8500N
Vận tốc băng tải , v(m/s) : 1,15m/s
Số răng đĩa xích tải dẫn, z (răng) : 25 răng
Bước xích tải , p(mm) : 25,4mm.. Thời gian phục vụ L, năm: 6 năm
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: T1 = T ; t1 = 24 ; T2 = 0,85T ; t2 = 48
YÊU CẦU:

download by :


Vẽ bằng phần mềm AutoCad.
01 thuyết minh;
01 bản vẽ lắp A0
01 bản vẽ chi tiết A3.
NỘI DUNG THUYẾT MINH
1.Xác định cơng suất động cơ và phân bố tỉ số truyền
2.Tính tốn thiết kế các chi tiết máy.
- Tính tốn các bộ truyền hở (Đai , xích, hoặc bánh răng)
-Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (Bánh răng, trục vít).
Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.
Tính tốn thiết kế trục và then.
Chọn ổ lăn và nối trục.
Chọn thân máy, Bu lông và các chi tiết phụ
3. Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép.
4. Tài liệu tham khảo.
THỜI GIAN BẢO VỆ: THÁNG ........ NĂM 2021
BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ
Phương Án
F, N
v, m/s
D, mm
L, năm
t1, giây
t2 , giây
T1
T2
Phương Án

F, N
v, m/s
D, mm
L, năm
t1, giây
t2, giây
T1

download by :
T2

0,85T

0,9T

0,8T 0,85T 0,9T

0,85T

0,85T

0,9T


download by :


MỤC LỤC
Nội dung

Trang
MỤC LỤC.................................................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 3
1.1. Chọn động.......................................................................................................... 4
1.1.1. Xác định công suất động cơ......................................................................... 4
1.1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ....................................................................... 4
1.1.3. Chọn động cơ............................................................................................... 5
1.2. Phân phối tỉ số truyền......................................................................................... 5
1.2.1. Tỉ số truyền của hệ dẫn động....................................................................... 5
1.2.2. Công suất trên các trục................................................................................. 6
1.2.3. Số vịng quay trên các trục........................................................................... 6
1.2.4. Mơ men xoắn trên các trục........................................................................... 7
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN.................................................. 8
2.1. Tính tốn thiết kế bộ truyền xích........................................................................ 8
2.1.1. Chọn loại xích.............................................................................................. 8
2.1.2. Xác định số răng của đĩa xích...................................................................... 8
2.1.3. Xác định bước xích...................................................................................... 8
2.1.4. Kiểm tra số vịng quay tới hạn..................................................................... 9
2.1.5. Tính tốn vận tốc trung bình........................................................................ 9
2.1.6. Lực vịng có ích........................................................................................... 9
2.1.7. Tính tốn kiểm nghiệm bước xích............................................................. 10
2.1.8. Xác định khoảng cách trục và số mắt xích................................................. 10
2.1.9. Tính chiều dài dây xích.............................................................................. 10
2.1.10. Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây....................................... 11
2.1.11. Kiểm nghiệm bộ truyền xích.................................................................... 11
2.1.12. Lực tác dụng lên trục............................................................................... 12
2.2. Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc........................................................................ 15
2.2.1. Tính tốn bộ truyền cấp nhanh................................................................... 15
2.2.2. Tính tốn bộ truyền cấp chậm.................................................................... 25
2.3. Tính tốn thiết kế trục và then.......................................................................... 35

2.3.1. Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép................................................. 35
2.3.2. Thiết kế sơ bộ theo mô men xoắn.............................................................. 35
2.3.3. Thiết kế trục............................................................................................... 37
1

download by :


2.3.4. Chọn then cho các tiết diện trục................................................................. 50
2.3.5. Kiểm nghiệm độ bền trục........................................................................... 50
2.3.6. Kiểm nghiệm Then.................................................................................... 53
2.4. Tính chọn ổ lăn................................................................................................. 55
2.4.1. Ổ lăn trên trục I.......................................................................................... 55
2.4.2. Ổ lăn trên trục II........................................................................................ 57
2.4.3. Ổ lăn trên trục III....................................................................................... 59
2.5. Tính chọn khớp nối........................................................................................... 61
CHƯƠNG 3: CHỌN THÂN MÁY, BU LÔNG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ.................63
3.1. Chọn thân máy, bu lông.................................................................................... 63
3.2. Bôi trơn hộp giảm tốc....................................................................................... 65
3.3. Các chi tiết phụ................................................................................................. 66
3.3.1. Vòng chắn dầu........................................................................................... 66
3.3.2. Chốt định vị............................................................................................... 66
3.3.3. Nắp quan sát.............................................................................................. 67
3.3.4. Nút thông hơi............................................................................................. 68
3.3.5. Nút tháo dầu.............................................................................................. 69
3.3.6. Que thăm dầu............................................................................................. 70
3.4. Dung sai lắp ghép............................................................................................. 70
3.4.1. Dung sai lắp ghép bánh răng...................................................................... 70
3.4.2. Dung sai lắp ghép ổ lăn.............................................................................. 71
3.4.3. Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu.............................................................. 72

3.4.4. Dung sai lắp ghép then.............................................................................. 72
Tài liệu tham khảo....................................................................................................... 73

2

download by :


LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ
khí. Mặt khác, một nên công nghiệp phát triển không thể thiếu một nên cơ khí
hiện đại. Vì thế tầm quan trọng của các hệ thơng dẫn động cơ khí là rất lớn.
Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối
với một người kĩ sư.
Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong việc trở thành một người kĩ sư
trong tương lai. Đồ án môn học chi tiết máy trong nghành cơ khí là một mơn
học giúp cho sinh viên nghành cơ khí làm quen với những kĩ năng thiết kế, tra
cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế
một hệ thống cụ thể. Ngồi ra mơn học này cịn giúp sinh viên củng cố kiến thức
của các môn học liên quan, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng
làm việc theo nhóm.
Trong q trình thực hiện đồ án mơn học này, em ln được sự hướng dẫn
tận tình của thầy giáo ThS. Nguyễn Việt Hưng và các thầy bộ mơn trong khoa
cơ khí. Em xin trân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn
học này.

Sinh viên

Lê Minh Thành

3

download by :


CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN TỶ SỐ TRUYỀN

1.1. Chọn động
1.1.1. Xác định công suất động cơ
Hiệu suất truyền động:
br1 . br 2

. ol 4 . d . kn 0,96.0,96.0,994.1.0,93 0,82

br1

0,96 : Hiệu suất truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh

br 2

0,96: Hiệu suất truyền bánh răng thẳng cấp chậm
0,99 : Hiệu suất của các cặp ổ lăn (4 cặp ổ lăn)

ol

kn

(2.9)

1: Hiệu suất của khớp nối

0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích

x

Cơng suất trên trục cơng tác:

Plv

F.v
1000

8500.1,15

9,775(kW)

(2.11)

1000

Hệ số tương đương đổi công suất làm việc sang đẳng trị:

K td

(2.14)

T
max

i1

T2
.

T
Công suất cần thiết:

P .K
lv

td

Pct

1.1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ
Số vịng quay trên trục cơng tác:
4


download by :
*Trường hợp hệ dẫn động băng tải
n lv 60000.

v

.D 60000.

1,15

.500

(2.16)

43,927 Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hệ
thống: (Chọn tỷ số truyền ux 2;uhgt 10 )
usb un .uhgt 2.10 20
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n sb n lv .u sb 43,927.20 878,54(vg / ph)
(2.18)
1.1.3. Chọn động cơ
Động cơ điện có thơng số thỏa mãn:
Pdc
n
dc

Pct

n

(2.19)

sb

Theo phụ lục P1.2 trang 235 – [1]
Bảng 1.1. Thông số của động cơ

Kiểu
động cơ
Dk63-4
1.2. Phân phối tỉ số truyền

1.2.1. Tỉ số truyền của hệ dẫn động
uht
Hộp giảm tốc:
Chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc là uhgt = 10


5

download by :


*Bộ truyền xích:

u
x

Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc: Bảng 3.1 – trang 43 – [1]
Tỷ số truyền giữa cặp bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh : unh = 3.83
Tỷ số truyền giữa cặp bánh răng trụ thẳng cấp chậm : uch = 2.61
Tỷ số cuối cùng của hộp giảm tốc: uhgt

unh .uch 3,83.2,61 10

1.2.2. Công suất trên các trục
Công suất trên trục III là:

P
III

Công suất trên trục II là:

P
II
br 2

Công suất trên trục I là:

PI
Công suất động của động cơ là:

P

Pdc '

11,73

I

kn . ol

11,8(kW)

1.0,99

1.2.3. Số vòng quay trên các trục

n

n

I

1460

dc

ukn

1460(vg / ph)

1

n 1460

n II I
unh 3.83

381,2(vg / ph)

6


download by :


n 381,2

n
III II
146(vg / ph) u ch 2,61

1.2.4. Mô men xoắn trên các trục
Momen xoắn trên trục I là:
T 9,55.106.
I

Momen xoắn trên trục II là:
9,55.106.

T
II

Momen xoắn trên trục I là:
9,55.106.

T
III

Bảng 1.2. Bảng đặc tính
Trục

Thơng số
Tỉ số truyền
n (vg/ph)
P (kW)
T (Nmm)

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN
2.1. Tính tốn thiết kế bộ truyền xích
Cơng suất bộ truyền:

PIII 10,6 kW


7

download by :


Tỷ số truyền: ux=3,32
Số vòng bánh dẫn: n III 146vg / ph
Làm việc hai ca, tải trọng va đập nhẹ.
2.1.1. Chọn loại xích
Vì tải trọng xích va đập nhẹ và vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn, dễ chế
tạo, độ bền mòn cao.
2.1.2. Xác định số răng của đĩa xích
Theo bảng 5.4 trang 80 – [1], với ux= 3,32 ta chọn số răng xích nhỏ z1=25
(nên chọn răng là lẻ để đĩa mòn đều hơn, tăng khả năng sử dụng).
=> Số răng của đĩa xích lớn:
z2

u x .z1 3,32.25 83 z 2 83 z max 120

2.1.3. Xác định bước xích
Hệ số điều kiện sử dụng xích:
k k o .k a .k dc .k bt .k d .k c 1.1.1.1.1, 2.1, 25 1,5
Trong đó (tra bảng 5.6 trang 82 – [1] )

-

-

ko = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền (nằm ngang);

-

ka = 1: Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích;

kđc = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích khơng

điều chỉnh được);
-

kbt = 1: Hệ số ảnh hưởng đến điều kiện bôi trơn (bôi trơn định kỳ);

-

kđ = 1,2: Hệ số tải trọng động, tải trung bình va đập nhẹ;

- k c 1, 25 : Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền (làm việc 2 ca);
Cơng suất tính tốn:

8

download by :


P.k.k z .k n

pt

kd
Trong đó:
- PIII 10,6 kW : Cơng suất cần truyền;
- kz

z01 25
z1

kd
dãy.
-

1: Hệ số răng;

25
2,5 : Hệ số phân bố không đều tải trọng đối với bộ truyền xích 3

Hệ số vịng quay(tra bảng 5.5 trang 81 – [1]):

Chọn n01 200vg / ph ;
Ta chọn bước xích: pc 25,4mm
2.1.4. Kiểm tra số vòng quay tới hạn
Theo bảng 5.8 trang 83 - [1] với n01 200vg / ph , chọn bộ truyền xích 3 dãy
có bước xích pc 25,4mm thỏa mãn số vịng quay tới hạn.
2.1.5. Tính tốn vận tốc trung bình

v

n .z .p
III

1

146.25.25,4

c

6000060000

1,55m / s

2.1.6. Lực vịng có ích
F

1000.P

t

v

2.1.7. Tính tốn kiểm nghiệm bước xích
pc 6008
Do đó ta chọn pc =25,4mm nên điều kiện được thỏa mãn.
9


download by :


2.1.8. Xác định khoảng cách trục và số mắt xích

Khoảng cách trụ sơ bộ:
a (30 50)p c
Số mắt xích:
2a

z
1

x

p
c

2.762

x

25,4

Chọn x= 118 mắt xích.
Xác định khoảng cách trục: (5.13)

Để tránh xích không chịu căng quá lớn, ta cần giảm bớt 1 lượng
a (0,002 0,004)a 0,003.777 2mm
Chọn a

775mm .

2.1.9. Tính chiều dài dây xích
L X.p c 118.25, 4 2997,2mm

2.1.10. Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây
i

z1 .n1
15.x

Theo bảng 5.9 trang 85–[1], ta có số lần va đập i i 30
(Ứng với bước xích 25,4mm).


10

download by :


2.1.11. Kiểm nghiệm bộ truyền xích
2.1.11.1. Kiểm nghiệm hệ số an tồn
Hệ số an tồn:
Q

s

Kd .Ft Fo F

Trong đó:
Q: Tra theo bảng 5.2 - trang 78 , tải trọng phá hỏng Q= 170,1N
Kd : Hệ số tải trọng động, tải trung bình va đập nhẹ, chọn K d 1, 2
Ft : Lực vòng, Ft 6838N
Fv : Lực căng do lực li tâm sinh ra, Fv q.v2

7,5.1,552 18(N)

(với q là khối lượng 1 mét xích, tra bảng 5.2 trang 77–[1], q

7,5kg )

Fo : Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Fo

9,81.Kf .q.a 9,81.6.7,5.0,762 336,3(N)

Kf

6 : bộ truyền nằm ngang

a = 0,762 m: khoảng cách trục
[s] = 8,2: Hệ số an toàn cho phép, tra bảng 5.10 trang 86-[1]
Vậy bộ truyền xích đủ bền.
2.1.11.2. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo cơng thức:
H0,47.

Trong đó:
H

: Ứng suất tiếp xúc cho phép

Fvd : Lực va đập trên 3 dãy xích
11

download by :


F
vd

kd : Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy, kd=2,5 (xích 3 dãy)
KD : Hệ số tải trọng động, Kd=1,2
kr : Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc vào z1=25,
kr=042
A = 450 mm2:Xích 3 dãy, tra bảng 5.12 trang 87 - [1] diện tích chiếu của
bản lề ứng với bước xích 25,4mm
E: Modun đàn hồi

2E .E

E

1

2

2,1.105 MPa E1 E2
0, 47.

H

0, 42.(6838.1, 2 9,33).2,1.10

5

377,2MPa 450.2,5
Theo bảng 5.11 trang 86-[1], ta chọn vật liệu chế tạo đĩa xích là thép C45 tơi
cải thiện đạt độ cứng HB170 sẽ đạt độ ứng suất tiếp xúc

H

500MPa , đảm bảo

được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.
2.1.12. Lực tác dụng lên trục
Theo công thức thực nghiệm:
Fr

kx .Ft

Với kx

6838.1,15 7864(N)

1,15, khi bộ truyền nằm ngang.

Thông số cơ bản của bộ truyền xích
Đường kính vịng chia:

12

download by :

pc

d1

sin

z

1

pc

d2

sin

z
2

(6.17)
Đường kính vịng đỉnh:
d

a1

7,95mm

0,5 cot g

d l 15,08mm

d

0,5 cot g

a2

Đường

kính

r 0,5025.d l

0,05 0,5025.15,08 0,05 7,63mm

chốt: D c Đường kính
con lăn:

Chiều cao xích: h

24, 2mm

Bán kính đáy:
Đường kính vịng đáy;
d

f1

d1 2.r 202,66 2.7,63 187, 4mm

d

f2

d2

2.r 671, 22 2.7,63 655,96mm

Đường kính vành đĩa;

d

v1

p.cot g

z

1


d

v2

p.cot g

z
2

Bảng 2.1. Thông số cơ bản của bộ truyền xích

13

download by :


S

Đườ

Đườ

Đườ

Đườ

Đư
Đ

14

download by :


2.2. Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc
2.2.1. Tính tốn bộ truyền cấp nhanh
Momen xoắn cực đại: T1 76727N.mm
Số vòng quay trục dẫn: n1 1460vg / ph
Tỷ số truyền: u 3,83
2.2.1.1. Chọn vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

-Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, độ
b

850MPa giới hạn chảy

ch

580MPa

-Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện, chọn
rắn HB2

240HB . Giới hạn bền

b

750MPa , giới hạn chảy

ch

450MPa

2.2.1.2. Ứng suất cho phép
a> Ứng suất tiếp xúc cho phép
o
H lim

[H]

S

H

Trong đó
ZR 1: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
Zv 0,85v0,1 0,85.1,550,1 0,9 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

KxH

1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng khi

d a700mm
KHL: Hệ số tuổi thọ

N
HO

KHL

m

H

N
HE

15


download by :