Đồ án môn học Chi tiết máy thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

Phần 1: Chọn động cơ
Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và
chọn động cơ điện:
1) Xác định công suất cần thiết :
P
ct
=

t
P
Trong đó: P
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ(kW).
P
t
là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW).
là hiệu suất truyền động.
- Hiệu suất truyền động: =
K
.
.
4
o


2
BR

.
X
Trong đó:

o
là hiệu suất của một cặp ổ lăn.

BR
là hiệu suất của bộ truyền bánh răng .

X
là hiệu suất của bộ truyền xích .

K
là hiệu suất nối trục di động
Theo bảng (2.3) ta có :

o
= 0,99 ;
BR
= 0,97 ;
X
= 0,93 ;
K
= 0,99
Thay số: = 0,99. 0,99
4
. 0,97
2
. 0,93 = 0,83

- Tính p
t
:
+ Trớc hết ta phải xác định tính chất làm việc của động cơ
t
s
=
021
21
ttt
tt
++
+
.100 =
4
5,12 +
.100 = 87,5
t
s
> 60% do đó động cơ làm việc với tải trọng thay đổi có chu kì
P
t
= P
td


P
td
=
21

2
2
21
2
1
tt
t.Pt.P
+
+
+Xác định P
1
, P
2
:



P
1
=
4,8
1000
5,1.5600
1000
.
==
d
VF
(kw)

Vì P tỉ lệ bậc nhất với T nên ta có:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
4


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế


5,0
1
2
1
2
1
==
T
T
P
P


P
2
= 0,5P
1

P
td

= 8,4
5,12
5,1.5,02
2
+
+
= 7 (kw)
- Công suất cần thiết :
P
ct
=
83,0
7
=

t
P
= = 8,43(kw)
2) Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện:
- Tính số vòng quay của trục tang :
n
lv
=
450.14,3
5,1.1000.60
.
.1000.60
=
D
V

d

= 64 (v/p)
- Tỉ số truyền của cơ cấu : U
t
=
hn
U.U

U
h
: tỉ số truyền hộp giảm tốc.
U
n
: tỉ số truyền bộ truyền ngoài.
- Theo bảng 2- 4 Trang 21/ tập 1, ta chọn sơ bộ : U
n
= 2,2
U
h
= 10
U
t
= 10 . 2,2 = 22
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n
sb
= n
lv
. U

t

Trong đó: n
sb
là số vòng quay đồng bộ
n
lv
là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục tang
U
t
là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống
- Thay số : n
sb
= 22.64 = 1408 (v/p)

3) Chọn quy cách động cơ:
- Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : n
db
= 1500 (v/ph)
Ta có : P
ct
= 8,43 (kw)
n
sb
= 1408 (v/ph)

=
dn
mm
T

T
1,4
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
5


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

- Dựa vào các thông số trên và phụ lục 1-3 ta chọn động cơ có ký hiệu :
4A132M4Y3 có : P
dc
= 11 kw
n
dc
= 1458 v/ph

dn
mm
T
T
= 2

phần 2: phân phối tỉ số truyền

Xác định tỉ số truyền động U
t
của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho
từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số
vòng quay trên các trục:

1) Xác định tỷ số truyền U
t
của hệ thống dẫn động:
U
t
=
lv
dc
n
n
Trong đó: n
dc
là số vòng quay của động cơ.
n
lv
là số vòng quay của trục tang.
Thay số U
t
=
64
1458
= 22,8

2) Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động U
t
cho các bộ truyền :
U
t
=U
n

.U
h
Ta có hộp giảm tốc bánh răng trụ phân đôi,do đó chọn U
h
trớc sau đó tính U
n
U
h
= U
1
.U
2
Theo bảng 3-1 ứng với U
h
= 10 ta có :
U
1
= 3,58
U
2
= 2,79
U
1
: tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh.
U
2
: tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm.
U
n
=

21
.UU
U
t
=
79,2.58,3
8,22
= 2,28
3) Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:
- Dựa vào sơ đồ dẫn động ta có :
+ Trục I :
P
1
= P
ct
.
99,0.99,0.43,8..
1
=
Ko

= 8,26 (kw)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
6


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

n

1
= n
dc
= 1458 (v/ph)
===
1458
26,8
.10.55,9.10.55,9
6
1
1
6
1
n
p
T
54104 (Nmm)

+ Trục II :
P
=== 99,0.97,0.26,8..
1Br2
1
o
P
7,93(kw)
n
( )
phv
u

n
/407
58,3
1458
1
1
2
===
==
407
93,7
.10.55,9
6
2
T
186072 (Nmm)
+ Trục III :
P
62,799,0.97,0.93,7..
BR23
===
ol
P

(kw)
n
3
=
79,2
407

2
2
=
u
n
= 146 (v/ph)

146
7,62
.9,55.10
n
p
.9,55.10T
6
3
3
6
3
==
=498432 (Nmm)
- Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:
Trục
Thông số
Động cơ 1 2 3
Công suất P
( )
kw
8,43 8,26 7,93 7,62
Tỷ số truyền U 3,58 2,79 2,28
Số vòng quay n

( )
p/v
1458 1458 407 146
Mô men xoắn
T(Nmm)
54104 186072 498432

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
7


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

Phần 3: Thiết kế các bộ truyền.
I- Chọn vật liệu:
- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra và quan điểm thống nhất hoá
trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh nhau . Theo bảng 6-1 chọn
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện có
HB = 241285 lấy giá trị HB =250 ;

( )
Mpa850
1b
=
;
( )
Mpa580
1ch
=

Bánh lớn : Để tăng khả năng chạy mòn nhiệt luyện với độ rắn mặt răng
nhỏ hơn từ 1015HB nên ta chọn thép 45 tôi cải thiện có
HB = 192240 lấy giá trị HB =235 ;

=
2b

750Mpa ;
=
2ch

450Mpa
II- Xác định ứng suất cho phép:
- Theo bảng 6-2 với thép 45 tôi cải thiện thì :
70HB2
0
limH
+=
;
1,1S
H
=
;
HB8,1
0
limF
=
;
75,1S

F
=
- Chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
=250 ; độ rắn bánh lớn HB
2
=235

( )
MpaHB
H
57070250.2702
1
0
1lim
=+=+=
( )
MpaHB
F
450250.8,1.8,1
1
0
1lim
===
( )
MpaHB
H
54070235.2702
2
0

2lim
=+=+=
( )
MpaHB
F
423235.8,1.8,1
2
0
2lim
===
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
Theo 6-5 N
4,2
HB0H
H30=
thay số
N
74,2
1
10.7,1250.30 ==
Ho
; N
74,2
2
10.47,1235.30 ==
Ho
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
N
6
Fo

10.4=
với tất cả các loại thép
- Do bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nên
N
HE
= 60.C.(T
i
/T
max
)
3
.n
i
. t

N
FE
= 60.C.(T
i
/T
max
)
mF
.n
i
. t

Trong đó : c là số lần ăn khớp trong 1vòng quay.
n là số vòng quay trong một phút.
t

là tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Thay số N
HE1
= 60.1[(1)
3
.407.3600 + (0,5)
3
.146.2700]
= 9,1.10
7
.
N
HE1
> N
HO1
K
HL1
=1

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
8


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

N
2HE
=

1
1
u
N
HE
=
58,3
10.1,9
7
= 2,5.10
7
.
N
HE2
> N
HO2
K
HL2
=1
áp dụng công thức 6-1a tập 1
[ ]
H
HL
0
limHH
S
K
. =
Sơ bộ xác định đợc :
[ ]

( )
Mpa
H
518
1,1
1
.570
1
==
[ ]
)(491
1,1
1
.540
2
Mpa
H
==
Với cấp nhanh sử dụng bánh răng trụ răng nghiêng :
[
H
] =
[ ] [ ]
2
21
HH

+
=
2

491518 +
= 504,5 (Mpa) < 1,25[
H
]
2
Cấp chậm sử dụng bánh răng trụ răng thẳng :

[ ]
H

=
[ ]
2
H

= 491 (Mpa)
- Tính : N
FE
= 60.C.(T
i/
T
max
)
6
.n
i
.t
I
N
FE1

= 60.1[(1)
6
.407.3600 + (0,5)
6
.146.2700] = 8,8.10
7
.
N
FE1
> N
1FO
K
FL1
= 1
N
2FE
=
1
1
u
N
FE
=
58,3
10.8,8
7
= 2,45.10
7
N
2FE

> N
FO
K
FL2
= 1
- Động cơ làm việc 1 chiều K
FC
= 1
Theo 6-2a
[ ]
F
FL.FC
0
limFF
S
KK
. =
Sơ bộ xác định đợc :

[ ]
( )
[ ]
( )
Mpa
Mpa
F
F
7,241
75,1
1.1

.530
257
75.1
1.1
.570
2
1
==
==
- ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
chF
chF
chH
chH
360450.8,0.8,0
464580.8,0.8,0
1260450.8,2.8,2
1624580.8,2.8,2

2
2max
2
1
max
1
2
max
2
1
max
1
===
===
===
===
III- Tính bộ truyền cấp nhanh :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
9


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

( Bánh răng trụ răng nghiêng )
1) Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
a
( )
[ ]
3

1
2
1
11
..
.
.1
baH
H
aw
u
KT
uk +=

K
a
là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng
Tra bảng 6-5 tập 1 đợc k
( )
3
1
a
Mpa43=
T
1
Mô men xoắn trên trục bánh chủ động T
=
1
54104 (Mpa)
Theo bảng 6-6 chọn

3,0
ba
=


( ) ( )
68,0158,3.3,0.5,01..5,0
1
=+=+= u
babd
Theo bảng 6-7 sơ đồ 3
H
K
=1,09
Thay vào trên
a
( )
=+=
3
2
3,0.58,3.5,504
09,1.54104
.158,3.43
w
118 (mm)
Lấy a
w
= 120 mm
2) Xác định thông số ăn khớp , mô đun:
Theo 6-17 m

( ) ( )
12002,001,002,001,0 ==
w
a
= (1,22,4)
Theo bảng 6-8 chọn m = 2
Sơ bộ chọn =30
0
cos = 0,866
- Xác định số răng
Theo công thức 6-19 tập 1 : Z
( ) ( )
6,22
158,32
866,0.120.2
1.
cos..2
1
1
=
+
=
+
=
um
a
w
Lấy tròn Z
1
= 22

Theo 6-20 Z
2
=U
2
.Z
1
= 3,58.22 = 78,7 làm tròn Z
2
= 78 răng
Tỷ số truyền thực u
545,3
22
78
1
2
===
Z
Z
m
Tính lại góc nghiêng :
cos =
833,0
120.2
)2278.(2
.2
)(
21
=
+
=

+
w
a
ZZm
= 33,59
0
3) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo 6-33 tập 1 ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc :
( )
2
1
1

..
1...2
...
wmw
mH
HMH
dub
uKT
ZZZ
+
=
Trong đó :
Z
M
là hệ số kể đến cơ tính của vật liệu tra bảng 6-5 đợc Z
( )
3

1
M
Mpa274
=
Z
H
: hệ số kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
10


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

Z
tw
b
H
2sin
cos.2


=
với
b

là góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

t
=

tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/cos33,59
0
) = 23,6
0
tg
b
= cos
t
.tg = cos(23,6
O
).tg(33,59
O
) = 0,686
b
= 31,23
0

526,1
)6,23.2sin(
23,31cos.2
0
0
==
H
Z
b
w

= 0,3.120 = 36 (mm)
Theo 6.37

=b
w
sin/(.m) = 36.sin(33,59
O
)/(3,14.2) = 1,57 >1
Do đó Z

là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng đợc tính theo công thức
Z


1
=

với


cos.
Z
1
Z
1
.2,388,1
21

+=

841,0
411,1
1
411,1833,0
78
1
22
1
.2,388,1


==
=

+=
Z
- Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ :
d
w1
=
1545,3
120.2
1
.2
+
=
+
m
w
u
a
= 52,8 mm
- K
H
là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K
HvHHH

K.K.K

=
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Tra bảng 6-7 tập 1
09,1

=
H
K
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp
K
HV
là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
K
1
1
...2
..
1
HH
wwH
HV
KKT

db
+=
với
m
w
0HH
u
a
.v.g. =
Vận tốc vòng
V=
60000
n.d.
11w



( )
s
m
V 028,4
60000
1458.8,52.14,3
==
Theo bảng 6-13 chọn cấp chính xác 9
Theo bảng 6-14 : K

H
= 1,13
Tra bảng 6-15 ; 6-16 tập 1

73g;002,0
0H
==
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
11


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

42,3
545,3
120
.028,4.73.002,0 ==
H

048,1
13,1.09,1.54104.2
8,52.36.42,3
1 =+=
HV
K
Vởy K
29,1048,1.13,1.09,1 ==
H

Thay vào 6-33 :
( )
( )
Mpa

H
5,469
8,52.545,3.36
1545,3.29,1.54104.2
.841,0.526,1.274
2
=
+
=
Xác định chính xác ứng suất cho phép :
Theo 6-1 và 6-1a
[ ] [ ]
XHRVHH
K.Z.Z. =
Vì V
( )
1Z
s
m
5
V
=
Cấp chính xác 9 R
( )
95,0Zm25,15,2
Ra
==
Đờng kính đỉnh răng d
1K700d;700
XH2a1a

=<<
[ ]
( )
Mpa
H
27,4791.95,0.1.5,504 ==
Do đó
[ ]
HH
<

Kiểm tra :

[ ]
[ ]
%4%100.
27,479
5,46927,479
<

=

H
HH


Điều kiện về bền tiếp xúc thoả mãn
4) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo 6-43
mdb

YYYKT
ww
FF
F
..
....1.2

1
1
1
=

Trong đó:
T
1
Mô men xoắn trên bánh chủ động T
1
= 54104 (N.mm)
m Mô đun pháp m= 2 (mm)
b
w
Chiều rộng vành răng b
( )
mm
w
36=
d
w1
Đờng kính vòng lăn bánh chủ động d
w1

= 52,8 (mm)
Y

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Y



1
=
với


hệ số trùng khớp ngang

7,0
411,1
1
411,1

=== Y
Y

Hệ số kể đến dộ nghiêng của răng

76,0
140
59,33
159,33

0
=== Y
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
12


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

Y
21
,
FF
Y
Hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2
- Số răng tơng đơng :
Z
135
cos
;38
833,0
22
cos
3
2
2
33
1
1
=====

Z
Z
Z
VV
Tra bảng 6-18 đợc
6,3;72,3
21
==
FF
YY
K
F
Hệ số tải trọng khi tính về uốn K
FVFFF
K.K.K

=
Trong đó:
K
F


= 1,19 (tra bảng 6-7) với
bd

=0,68
K
F

= 1,386 (tra bảng 6.14)
K
FV
= 1 +
1
1
..2
..
FF
wwF
KKT
db
với
m
w
0FF
u
a
V.g. =

Theo bảng (6.15)
006,0
F
=
; theo bảng (6.16) g
0
=73

264,10

545,3
120
028,4.73.006,0 ==
F
K
FV
=1+
109,1
386,1.19,1.54104.2
8,52.36.264,10
=
K
F
= 1,19.1,386.1,109 = 1,83
Thay vào 6.43 ta có

( )
Mpa
F
1,103
2.8,52.36
72,3.76,0.7,0.83,1.54104.2
1
==


( )
Mpa
Y
Y

F
F
FF
7,99
72,3
6,3
.1,103
1
2
12
===


- Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép :
[]

= []
tk
.Y
R
.Y
S
.K
XF
Y
R
=1 ; Y
S
=1,08- 0,0695ln(2) = 1,032
K

XF
=1 vì d < 400mm
[]
1
= 257.1.1,032.1 = 265,22 (Mpa)
[]
2
= 241,7.1.1,032.1 = 249,43 (Mpa)
Nh vậy độ bền uốn thoả mãn.
5) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo 6.48 K
qt
=
4,1
max
=
T
T

[ ]
)(12605674,127,479
max
max
MpaK
HqtHH
=<===

[ ]
)(46434,1444,1.1,103.
max

11max1
MpaK
FqtFF
=<===
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
13


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế


[ ]
)(36058,1394,1.7,99.
max
22max2
MpaK
FqtFF
=<===
6) Các thông số và kích thớc bộ truyền:
Bảng Thông Số và Kích Thớc Bộ Truyền
(Bánh răng trụ răng nghiêng)
Thông Số Kí hiệu Trị số
Khoảng cách trục chia (mm) a 120
Khoảng cách trục (mm)
a
w
120
Mô đun pháp m 2
Chiều rộng vành răng (mm)

b
w
18
Tỷ số truyền
u
m
3,545
Góc nghiêng của răng

33,59
0
Số răng bánh răng
Z
1
22
Z
2

78
Đờng kính chia (mm)
d
1
52,8
d
2
187,2
Đờng kính lăn (mm)
d
1w
52,8

d
2w
187,2
Đờng kính đỉnh răng (mm)
d
1a
56,8
d
2a
191,2
Đờng kính đáy răng (mm)
d
1f
47,8
d
2f
182,2
Góc prôfin gốc

20
0
Góc prôfin răng

t
23,6
0
Hệ số trùng khớp ngang

1,441
Góc ăn khớp

tw
23,6
0
IV- Tính bộ truyền cấp chậm :
( Bánh răng trụ răng thẳng )
1) Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
a
( )
[ ]
3
2
2
2
22
..
.
.1
baH
H
aw
u
KT
uk +=

K
a
là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
14


Đồ án Chi Tiết Máy Giáo viên hớng dẫn: Đoàn Yên Thế

Tra bảng 6-5 tập 1 đợc k
( )
3
1
5,49 Mpa
a
=
T
2
Mô men xoắn trên trục bánh chủ động T
=
2
186072 (N.mm)
K

H
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Theo bảng 6-6 chọn
4,0=
ba


( ) ( )

75,0179,2.4,0.5,01..5,0
1
=+=+= u
babd
Theo bảng 6-7 sơ đồ 7
H
K
=1,02
Thay vào trên
a
( )
=+=
3
2
4,0.79,2.491
02,1.186072
.179,2.5,49
w
167,4 (mm)
Lấy a
w
= 167 mm
2) Xác định thông số ăn khớp , mô đun:
Theo 6-17 m
( ) ( )
16702,001,002,001,0 ==
w
a
= (1,673,34)
Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế,chọn môđun tiêu chuẩn

của bánh răng cấp chậm bằng môđun ở cấp nhanh : m = 2
- Xác định số răng
Z
( ) ( )
43
179,22
167.2
1.
.2
2
2
1
=
+
=
+
=
um
a
w
Lấy Z
1
= 43
Theo 6-20 : Z
2
= U
2
.Z
1
= 2,79. 43 = 119,9

Lấy Z
2
= 121
a
2w
=
=
+
=
+
2
)12143(2
2
)(
21
zzm
164 (mm)
Lấy a
2w
= 165 mm, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng sách trục từ 164 lên
165 mm .
Tính hệ số dịch tâm theo (6.22)
y =
5,0)12143(5,0
2
165
)(5,0
21
2
=+=+ zz

m
a
w

z
t
= z
1
+ z
2
= 43 + 121 =164
Theo (6.23) : k
y
=
t
z
y.1000
=
3
164
5,0.1000
=
Theo bảng (6.10a) tra đợc k
x
= 0,064
Theo (6.24) hệ số giảm đỉnh răng :
y =
0098,0
1000
164.06,0

1000
.
==
tx
zk

Theo (6.25) tổng hệ số dịch chỉnh :
x
t
= y + y = 0,5 +0,0098 = 0,5098
Theo (6.26) hệ số dịch chỉnh bánh 3 và bánh 4 :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hùng
Trang
15