ĐỒ án môn học CHI TIẾT máy THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG BĂNG tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CHI TIẾT MÁY
HỌC KÌ: 20202

MÃ ĐỀ:

ĐẦU ĐỀ:

T2-018

Người hướng dẫn

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thầy Trịnh Đồng Tính

Thơng tin sinh viên

Sinh viên 1

Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện

Trần Như Thuần

Lê Quang Trụ

Mã số sinh viên

20185147

20185169

Lớp chuyên ngành

Cơ khí 11

Cơ khí 11

Lớp tín chỉ

705659

705659

Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20…..

Ngày bảo vệ đồ án: ……./……./20…..

Ký tên ............................

ĐÁNH GIÁ

….… / 10

….… / 10

CỦA THẦY HỎI THI
Ký tên ……………………….

Ký tên ……………………….

Hà Nội, …../20……
1


Mục lục

Đề Bài : …………………………………………………………………………………………………………………………………….2
Phần 1 : Tính động học …...............................................................................................................3
Chương 1 : Tính tốn động học ……………………………………………………………………………………3
Phần 2 : Thiết kế các bộ truyền …………………………………………………………………………………………………6
Chương 2 : Thiết kế bộ truyền đai thang ……………………………………………………………………..6
Chương 3 : Thiết kế bộ truyền xích …………………………………………………………………………….14
Phần 3 : Thiết kế trục,then và ổ lăn …………………………………………………………………………………………18
Chương 4 : Lực tác dụng và sơ đồ tính chung …………………………………………………………….18
Chương 5 : Tính tốn thiết kế cụm trục I ……………………………………………………………………23
Chương 6 : Tính tốn thiết kế cụm trục II …………………………………………………………………..31
Phần 4 : Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết khác ……………………………………………………………………………36
Phụ lục ……………………………………………………………………………………………………………………………………45

2


2

PHẦN 1 : TÍNH ĐỘNG HỌC
Chương 1 : Tính tốn động học
Dữ liệu cho trước:
Lực kéo băng tải F = 2070 (N)
Vận tốc bang tải v = 2.62 (m/s)
Đường kính tang D = 310 (mm)
•
Chọn động cơ điện
•

Cơng suất làm việc:

•

Plv = F.v/1000 = 5,42 (kW)
Hiệu suất hệ dẫn động:
n = nbr.n2OL.nđ.nk

Tra bảng (2.3) [1] (trang 19):
• Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ: nbr = 0,96
•

Hiệu suất bộ truyền đai:n đ = 0,95

•

Hiệu suất ổ lăn: nOL = 0,99

•

Hiệu suất khớp nối: nk = 1

Do vậy:
•

n=nbr.n2OL.nđ.nk = 0,89
Cơng suất cần thiết trên trục động cơ:

•

Pđc =Plv / n = 6,09 (kW)
Số vịng quay trên trục cơng tác:

•

nlv=60000.v / pi.D = 161,41 (vg/ph)
Chọn tỷ số truyền sơ bộ:

Chọn sơ bộ:
• Tỷ số truyền của bộ truyền đai lấy theo dãy: 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15.
•

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ = 3…5,5

Tỷ số truyền sơ bộ:
•

Usb = Uh.Ung = 2,5.3,6 = 9

Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

nsb = Usb.nlv =9 . 161,41 = 1452,69 (vg/ph)
•

Chọn động cơ

Tra bảng ở phụ lục trong tài liệu [1], chọn dộng cơ thỏa mãn các yêu cầu:
nsb = 1452,69 (vg/ph)
Pđc = 6,09 (kW)
Thông số động cơ được chọn:
3


•

Ký hiệu động cơ: 4A132S4Y3

•

Công suất động cơ P = 7,5 (kW)

•

Vận tốc quay n = 1455 (vg/ph)

•

Đường kính động cơ d = 38 (mm)

•

Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
Ut = nđc / nlv = 1455/161,41 = 9,01
Giữ nguyên tỷ số truyền của bộ truyền đai là 2,5 thì tỷ số truyền của bộ bánh răng sẽ
được chọn lại là:
Ung=2,5
Uh= Ut/Ung = 9,01/2,5 =3,6 => chọn Uh = 3,6
Tính cơng suất trên trục
•

Cơng suất

Cơng suất trên trục công tác:
Plv = F.v/1000 = 5,42 (kW)
Công suất trên trục 2 (trục ra của hộp giảm tốc):
P2 = Plv/n2 = 5,47 (kW)
Công suất trên trục 1 (trục vào của hộp giảm tốc):
P1 = P2/n1 = 5,76 (kW)
Công suất trên trục động cơ:
Pđc = P1/n0 = 6,12 (kW)
•

Số vòng quay

Số vòng quay trên trục động cơ nđc= 1455 (vg/ph)
Số vòng quay trên trục 1:
n1 = nđc /ung = 582 (vg/ph)

Số vòng quay trên trục 2:
n2 = n1/ uh = 161,67 (vg/ph)
4


Số vịng quay trên trục cơng tác:
nct = n2 = 161,67 (vg/ph)
•

Momen xoắn

Momen xoắn trên trục động cơ:
Tđc = 9,55.106.6,12/1455 = 40169,07(Nmm)
Momen xoắn trên trục 1:
T1= = 9,55.106.5,76/582 = 94515,46(Nmm)
Momen xoắn trên trục 2:
T2 = 9,55.106.5,47/161,67 = 323118,08 (Nmm)
Momen xoắn trên trục cơng tác:
Tct = 9,55.106.5,42/161,67 = 320164,53 (Nmm)

•

Bảng thơng số
Động cơ
Tỷ số truyền

Trục 1

2,5

Trục 2
3,6

Trục công tác
1

Công suất P (kW)

6,12

5,76

5,47

5,42

Số vòng quay n (vg/ph)

1455

582

161,67

161,67

Momen xoắn T (Nmm)

40169,07

94515,46

323118,08

320164,53

5


Phần 2 : Thiết kế các bộ truyền
Chương 2 : Thiết kế bộ truyền đai thang
Điều kiện làm việc:
• Đặc tính làm việc : va đập nhẹ
•

Số ca: 3 ca

•

Góc nghiêng bộ truyền ngồi : 30 độ

•

Thời hạn phục vụ : 10000h

Thơng số u cầu:
• Cơng suất trục dẫn P1 =6,12 (kW)

•

•

Momen xoắn trên trục động cơ T1 = 40169,07 (Nmm)

•

Số vịng quay trục dẫn n1 = 1455 (vg/ph)

•

Tỉ số truyền u = 2,5

•

Số dây đai tối đa zmax = 5

•

Góc ơm tối thiểu trên bánh dẫn a1min = 120 (độ)
Chọn loại đai và tiết diện đai

Chọn loại đai thang:
Tra đồ thị 4.13[1] (trang 59) với các thông số P1 = 6,12 (kW), n1 = 1455 (v/ph)
Chọn đai hình thang thường, ký hiệu A, tiết diện 81 (mm2)

6


Thiết kế bộ truyền đai thang bằng Inventor :
Phần tính thiết kế :

1, Cửa sổ Design thể hiện loại tiết diện đã chọn ; đường kính bánh đai d1 và d2 :

Hình 2.1 Nhập tiết diện đai và thơng số các bánh đai

7


2, Cửa sổ Calculation thể hiện thông số đầu vào (P1, n1, kđ = service factor), phần mở rộng
thể hiện Type of design là Design Number of Belts

Hình 2.2 Cửa sổ Calculation (Design Number of Belts)

8


3, Cửa sổ Calculation thể hiện thông số đầu vào (P1, n1, kđ = service factor), phần mở rộng
thể hiện Type of design là Strength Check

Hình 2.3 Cửa sổ Calculation (Strength check)
9


2.4 Kết quả thiết kế
1, Bảng báo cáo thiết kế (calculation report) dạng html do Inventor xuất ra
/>
2, Groove pulley properties :
Bánh đai dẫn :

Hình 2.4 Thơng số bánh đai dẫn
10

Bánh đai bị dẫn :

Hình 2.5 Thơng số bánh đai bị dẫn

11


3, Hình 3D thể hiện bộ truyền đai đã thiết kế :

Hình 2.6 Mơ hình 3D bộ truyền đai

4,Bảng tổng hợp thơng số chính
Thơng số
Tiết diện đai
Số đai
Chiều dài đai
Đường kính bánh đai dẫn
Đường kính bánh đai bị dẫn
Tỉ số truyền thực tế
Sai lệch so với yêu cầu
Khoảng cách trục chính xác
Góc ơm trên bánh nhỏ
Lực tác dụng lên trục

Ký hiệu
Zđ
L
D1

D2
ut
DeltaU
a
Alpha1
Fr

Đơn vị
mm
mm
mm
%
mm
Độ
N

Giá trị
A
5
1430
140
355
2,5613276
2,4531025
307,221
139,04
1103,653

12

13


Chương 3 : Thiết kế bộ truyền trong
Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền bánh răng trụ
Thông số
Đơn vị
Tiêu chuẩn thiết kế
Loại bánh răng
Tỷ số truyền u
Số vịng quay trục dẫn n1
Cơng suất trục dẫn
Thời hạn làm việc
Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc
Sh
Hệ số an toàn theo độ bền uốn
Yêu cầu khác

v/ph
kW
h

Giá trị
ISO 6336 : 1996
Nghiêng phải
3,6
582
5,76
10000

1,0-1,15
> 1,75
X1=X2=0
ψba = b/a = (0,30—0,45)

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng bằng inventer
1) Cửa sổ Design thể hiện tỉ số truyền yêu cầu, khoảng cách trục theo giá trị sơ bộ đã tính
trên đây, chiều rộng vành răng... và góc nghiêng (nếu là bánh răng nghiêng)

2) Cửa sổ Calculation cho thiết kế cuối cùng (sau khi đã điều chỉnh thông số để đạt yêu cầu
về hệ số ba, , hệ số an toàn SH, SF..., tức là sau khi đã chuyển sang Check Calculation,
nhấn nút Calculation và thấy kết quả đạt yêu cầu).

14


3.3 Kết quả thiết kế
Phải trình bày các nội dung sau:
3) Bảng báo cáo thiết kế (calculation report) dạng html do Inventor xuất ra (lấy đầy đủ, gồm
cả ngày thực hiện, phiên bản Inventor...), đóng vào phần Phụ lục (xem P.3).
/>Nếu không xem được trực tiếp trên drive, phiền thầy tải về giúp bọn em, em cảm ơn ạ
4) Các cửa sổ Gear dimensions cho thiết kế cuối cùng của các bánh răng (xem hình 3.4 và
hình 3.5).

15


16

5) Hình 3D thể hiện bộ truyền bánh răng đã thiết kế.

6) Bảng tổng hợp thơng số chính (tiếng Việt) theo mẫu như bảng 3.2 dưới đây.
Thông số

Ký hiệu

Khoảng cách trục
Mơ đun pháp
Góc nghiêng
Tỉ số truyền

aw

Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vịng lăn
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng
Chiều rộng vành răng
Lực ăn khớp trên bánh
chủ động
Lực vòng
Lực hướng tâm
Lực dọc trục

Giá trị
220

mn

mm

5

u

Độ
-

12,2387
3,6

%

0,9795

Sai lệch tỉ số truyền
Thông số các bánh răng
Số răng

Đơn
vị
mm

BR1
z
x
dw
da
df

b
Ft
Fr
Fa

BR2

-

19

-

0,0000

0,0000

mm

97,209

342,791

mm

110,556

349,434

mm

88,066

326,934

mm

80,000

75,000

N

1944,433

N

724,175

N

-421,776

67

17


Phần 3 : Thiết kế trục và ổ lăn
Chương 4 :Lực tác dụng và sơ đồ tính chung

*Tải trọng :
- Momen xoắn ( gây xoắn từ vị trí lắp bánh răng đến vị trí lắp băng tải )
T = Mz = Ft.dw/2 = 1944,443.342,791/2 = 333268,78 (Nmm)
-Lực hướng tâm tại khớp nối
Chọn khớp nối có đường kính Do = 300 mm
Fk = (0,2–0,3).2.T/Do = (0,2-0,3).2.333268,78/300 = (444,3 – 666,5) (N)
Lấy Fk = 550(N) để tính chiều của lực Fk lấy ngược chiều Ft2
- Sơ đồ đặt lực chung cho các trục :
Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục 1 :
+ Frx = - Fr.sin(30) = 1103,653.sin(30) = 551,83 (N)
+ Fry = Fr.cos(30) = 1103,653.cos(30) = 995,79 (N)

Sơ đồ lực chung

18


- Bảng số liệu tải trọng tác dụng lên trục :
+ Trục I
Tiết diện
Bánh đai
Bánh răng 1
Lực theo x
-551,83
-1944
Lực theo y
995,79
724
Lực theo z

0
422
Momen Myz
0
-21
Momen xoắn T
-95
95

Đơn vị
N
N
N
Nm
Nm

+ Trục II
Tiết diện
Lực theo x
Lực theo y
Lực theo z
Momen Myz
Momen xoắn T

Đơn vị
N
N
N
Nm
Nm

Bánh răng 2
1944
-724
-422
-72
333

Khớp nối
-550
0
0
0
-333

19


* Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt tải :
A, Vẽ phác thảo sơ đồ hộp giảm tốc :

Đối với cụm trục II
* Đường kính các đoạn trục :
Áp dụng ct tính được dsb = 43,9 mm với ứng suất cho phép là 20MPa
Chọn d1=50 ,d2=60,d3=52,d4=50,d5=45
* Chiều dài các đoạn trục : + Đoạn 4 : Chọn chiều rộng ổ lăn : 30mm, chiều dài bạc
chặn k1 = 10mm, k2 = 10mm, Vậy ta chọn L4=50mm ( có sử dụng vòng chắn dầu )
20

+ Đoạn 1 và 2 : Do kết cấu đối xứng của hộp giảm tốc nên L1+L2=L4 , => L1 = 30
+10 +2 = 42mm ( bao gồm vòng chắn dầu và δ nhô vào bên trong hộp ), L2=L4-L1
= 8mm . Chọn L1 = 42mm, L2=8mm
+Đọan trục 3 : Chọn L3 dựa theo d3 và bw, với L3 = max {(1,2-1,5)d3;bw}
Với d3 = 52,bw=75 => Chọn L3 = 78mm
+Đoạn trục 5 : Chiều dài bạc chặn chọn : 50mm ( đã bao gồm khe hở ) , phần nối
với khớp nối chọn 25mm => L5 = 75mm
* Vị trí đặt lực : + Vị trí đặt lực ăn khớp từ bánh răng : vị trí này sẽ nằm bên trái
mặt phân cách 2/3 một khoảng = L3/2 = 39 mm
Đối với cụm trục I
* Đường kính các đoạn trục :
Áp dụng ct tính được dsb = 24,7 mm với ứng suất cho phép là 20MPa
Chọn d6 = 25,d7=30mm,d8=32,d9=36,d10=30
* Chiều dài các đoạn trục + Đoạn 6 : Chiều dài bạc chặn chọn 25 mm ( đã tính bao
gồm khe hở ) Chiều rộng của bánh đanh : 80 mm
Vậy L6 = 25+80 = 105 mm
+Đoạn 8 : Chọn L8 dựa tho d8 và bw với L8 = max {(1,2-1,5)d8;bw} với d8 =32,bw
80 => L8 = 80 mm
+Đoạn 7 : Chọn chiều rộng ổ lăn 20 mm chiều dài bạc chặn k1 = 10 mm k2 =
10mm Vậy ta chọn L7= 10+10+20=40 (mm) ( có sử dụng vịng chắn dầu)
+Đoạn trục 9 và 10 : Dựa theo quan hệ ràng buộc về kết cấu vỏ hộp, Ta có
L1+L2+L3+L4=L7+L8+L9+L10 => L9+L10 = 58 (mm) với L10 = 20+10+2 = 32 (mm) (
bao gồm vịng chắn dầu và phần δ nhơ vào bên trong hộp ) . Vậy L9 = 26 (mm)
* Vị trí đặt lực : + Vị trí đặt lực ăn khớp từ bánh răng : vị trí này sẽ nằm bên trai
mặt phân cách 7/8 một đoạn bằng L8/2 = 40mm
+ Vị trí đặt lực hướng tâm từ bánh đai : Nằm giữa chiều rộng của vành răng bánh
đai , nằm ở bên phải mặt phân cách 6/7 một khoảng bằng 25 + 80/2 =65 (mm)

21

Tổng kết chọn sơ bộ đường kính , khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt tải
của trục .
Cụm trục I :d6 = 25mm , d7=30mm , d8=32mm , d9=36mm , d10=30mm
L6 = 105 mm , L7=40mm , L8=80mm , L9=26mm , L10=32mm
* Vị trí đặt lực : + Vị trí đặt lực ăn khớp từ bánh răng : vị trí này sẽ nằm bên trai
mặt phân cách 7/8 một đoạn bằng L8/2 = 40mm
+ Vị trí đặt lực hướng tâm từ bánh đai : Nằm giữa chiều rộng của vành răng
bánh đai , nằm ở bên phải mặt phân cách 6/7 một khoảng bằng 25 + 80/2 =65
(mm)
*Vị trí các gối đỡ : + Gối trái : nằm bên phải mặt phân cách 6/7 một đoạn là
10mm
+ Gối phải : nằm bên trái mút phải của trục một khoảng bằng
10 mm
Cụm trục II :d1=50mm , d2=60mm , d3=52mm , d4=50mm , d5=45mm
L1=42mm , L2=8mm , L3=78mm , L4= 50mm , L5=75mm
* Vị trí đặt lực : + Vị trí đặt lực ăn khớp từ bánh răng : vị trí này sẽ nằm bên trái
mặt phân cách 2/3 một khoảng = L3/2 = 39 mm
+ Vị trí đặt lực hướng tâm của khớp nối : vị trí này sẽ nằm bên trái mút phải của
cụm trục một khoảng bằng 25mm
*Vị trí các gối đỡ : + Gối trái : nằm bên phải mút trái của trục một khoảng bằng
10mm
+ Gối phải : nằm bên trái mặt phân cách 4/5 một khoảng bằng
10mm

22


Chương 5 – Thiết kế trục,then, ổ lăn cho cụm trục I

Tính tốn trục bằng inventor
chọn sơ bộ đường kính trục:

40

105

40

30

ϕ35

10

80

ϕ36

65

26

32

ϕ42

ϕ35

10

Hình vẽ 3D

23


2, Báo cáo chọn trục từ Inventor

24