thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải, chương 4 ppsx

Chương 4: Thiết kế bộ truyền trục vít
a.Các thông số và điều kiện làm việc:
Hướng ren: ren trái.
Công suất trên trục vít:
tv
P 3,56(kW).
=
Công suất trên bánh vít:
bv
P 2,64(kW).
=
Mômen trên bánh vít:
bv
T 525363,7(N.mm) 525,36(N.m)
= =
Tỉ số truyền:
tv
u 25
= .
Số vòng quay trục vít:
tv
n 1200
= (v/ph)
Số vòng quay bánh vít:
bv
n 48
= (v/ph)
Tuổi thọ:
h
L 38400
= (giờ)

Làm việc một chiều, tải va đập nhẹ.
b. Tính toán thiết kế:
b.1Cấp chính xác,loại trục vít và vật liệu:
Dự đoán vận tốc trượt:
(
)
( )
( )
3
s tv bv
4
3
s
4
s
3,7 4,6
v .n . T
10
3,7 4,6
v .1200. 525,36
10
v 3,58 4,45 4(m/s)
¸
=
¸
Þ =
Þ = ¸ =
Do đó chọn sơ bộ cấp chính xác của bộ truyền: cấp 8.
Vì
s

v 5
<
nên chọn:
Vật liệu bánh vít: đồng thanh không thiếc Br AlFe9-4 có
ch b
200(MPa), 400(MPa)
= =
Vt liu trc vớt thộp 45 tụi t HRC >45, mi v ỏnh bong
ren vớt.
Do ph
i mi ren vớt nờn chn trc vớt than khai.
b.2 Cỏc ng sut cho phộp:
Bỏnh vớt kộm bn hn trc vớt nờn ta tớnh toỏn cho bỏnh vớt.
ng sut tip xỳc cho phộp:
Bỏnh vớt bng ng thanh khụng thic cú:
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
H s
H
H
276 300 25.v
276 300 25.4
176 200 176(MPa).
= á -
ị = á -
ị = á =

ng sut un cho phộp:
Bỏnh vớt bng ng thanh khụng thic quay 1 chiu nờn ta cú:
[ ]
( )
6
9
F ch b
FE
0
0,25. 0,08. .
N
1
= +
Trong ú:
9
2
i
FE i i
i 1
max
9 9
FE bv h
9 9
FE
7
FE
T
N 60. .n .t
T
T 56 0,8T 24

N 60. . . .n .L
T 56 24 T 56 24
T 56 0,8T 24
N 60. . . .48.38400
T 56 24 T 56 24
N 8,19.10
=
ổ ử
ữ
ỗ
ữ
=
ỗ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố ứ
ộ ự
ổ ử ổ ử
ờ ỳ
ữ ữ
ỗ ỗ
ị = +
ữ ữ
ỗ ỗ
ờ ỳ
ữ ữ
ỗ ỗ
ố ứ ố ứ

+ +
ờ ỳ
ở ỷ
ộ ự
ổ ử ổ ử
ờ ỳ
ữ ữ
ỗ ỗ
ị = +
ữ ữ
ỗ ỗ
ờ ỳ
ữ ữ
ỗ ỗ
ố ứ ố ứ
+ +
ờ ỳ
ở ỷ
ị =
ồ
[ ]
( )
6
5
F
7
10
σ 0,25.200 0,08.400 50,26(MPa)
8,19.10
Þ = + =

.
b.3.Tính toán các thông số của bộ truyền:
Số mối ren
tv
z
trên trục vít:
(
)
tv tv
u 25 16,30 z 2
= Î Þ =
.
S
ố răng trên bánh vít:
bv tv tv
z u .z 25.2 50
= = = .
H
ệ số đường kính q của trục vít phải thoả:
bv
q
0,22 0,4
z
11 q 20
£ £
Þ £ £
Chọn theo tiêu chuẩn:
q 12,5
=
.

Hi
ệu suất sơ bộ:
tv
sb
u 25
η 0,9 1 0,9 1 0,79
200 200
æ ö æ ö
÷ ÷
ç ç
= - = - =
÷ ÷
ç ç
÷ ÷
ç ç
è ø è ø
.
Kho
ảng cách trục tính theo độ bền tiếp xúc:
[ ]
( )
2
bv H
3
w
bv H bv
q 170 T .K
a 1 . .
z
σ q/ z

æ ö
æ ö
÷
÷ ç
ç
÷
÷
= +
ç
ç
÷
÷
ç
ç
÷
÷
ç
ç
è ø
è ø
Trong đó:
Hệ số tải trọng tính:
H v
β
K K .K
=
Hệ số tải trọng động:
v
K 1,4
= (do cấp chính xác cấp8,

s
v 4(m / s)
=
Hệ số tập trung tải trọng:
β
K 1,1
= (do tải thay đổi)
H
K 1,4.1,1 1,54
Þ = = .
Vậy
( )
2
3
w
12,5 170 525363,7.1,54
a 1 . . 180,67(mm)
50 176 12,5/50
æ ö æ ö
÷ ÷
ç ç
= + =
÷ ÷
ç ç
÷ ÷
ç ç
è ø è ø
Môđun:
w
bv

2.a 2.180,67
m 5,78(mm)
z q 50 12,5
= = =
+ +
Theo tiêu chuẩn chọn
m 6,3(mm)
=
.
Tính l
ại khoảng cách trục:
( )
( )
bv
w
m. q z 6,3. 12,5 50
a 196,88(mm)
2 2
+ +
= = =
Cần phải dịch chỉnh: chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn:
(
)
w
a 200 mm
=
Hệ số dịch chỉnh:
( )
( ) ( )
w

bv
a
x 0,5 q z
m
200
x 0,5 12,5 50 0,5 0,7;0,7
6,3
= - +
Þ = - + = Î -
Vậy khoảng cách trục chính xác:
(
)
w
a 200 mm 0,2(m)
= = .
Thông s
ố hình học của trục vít:
Đường kính vòng chia:
tv
d m.q 6,3.12,5 78,75(mm)
= = = .
Đường kính vòng lăn:
(
)
(
)
wtv
d m q 2.x 6,3. 12,5 2.0,5 85(mm)
= + = + =
Đường kính vòng đỉnh:

atv tv
d d 2.m 78,75 2.6,3 91,35(mm)
= + = + =
Đường kính vòng đáy:
ftv tv
d d 2,4.m 78,75 2,4.6,3 63,63(mm)
= - = - =
Góc nâng ren:
0
tv
z 2
γ arctg arctg 9 5'
q 12,5
= = =
Chiều dài phần cắt ren:
tv bv
b (11 0,06.z ).m (11 0,06.50).6,3 88,2(mm)
³ + = + =
Thông số hình học của bánh vít:
Đuờng kính vòng chia:
bv bv
d m.z 6,3.50 315(mm)
= = =
Đường kính vòng đỉnh:
(
)
(
)
abv bv
d d 2m 1 2.x 315 2.6,3. 1 2.0,5 334(mm)

= + + = + + =
Đường kính vòng đáy:
fbv bv
d d 2,4.m 2.x.m 78,75 2,4.6,3 2.0,5.6,3 306,18(
mm)
= - + = - + =
Đường kính lớn
nhất:
aMbv abv
tv
6.m 6.6,3
d d 334 343,45(mm)
z 2 2 2
£ + = + =
+ +
(chọn
aMbv
d 340(mm)
=
Chiều rộng:
bv atv
b 0,75.d 0,75.91,35 68,5(mm)
£ = = (chọn
bv
b 60(mm)
= .
b.4.Kiểm nghiệm bánh vít:
Vận tốc trượt:
2 2
tv

s tv
2 2
s
m.n
v z q
19500
6,3.1200
v 2 12,5 4,91(m /s)
19500
= +
Þ = + =
(
)
s
v 4,91 m /s
= vẫn thoả cấp chính xác đã chọn.
Hiệu suất bộ truyền:
tv
tg

0,95.
tg(
' )
=
+
Vi
0
0,36 0,36
s
0,048 0,048

' arctg(f ') arctg arctg 1 33'
v 4,91
ổ ử
ổ ử
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ữ
= = = =
ữ
ỗ
ỗ
ữ
ữ
ỗ
ỗ
ữ
ỗ
ố ứ
ố ứ
Vy
0
tv
0 0
tg(9 5')
0,95. 0,81
tg(1 33' 9 5')
= =
+

( tt hn giỏ tr s b ).
ng sut tip xỳc:
Giỏ tr chớnh xỏc ca ng sut tip cho phộp:
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
H s
H
H
276 300 25.v
276 300 25.4,91
153,25 177,25 153,25(MPa).
= á -
ị = á -
ị = á =
Cụng thc kim nghim ng sut tip xỳc ca bỏnh vớt:
[
]
3
bv H
Hbv bv H
bv w
170 z q K
T .
z a q
ổ ử ộ ự
+

ữ
ỗ
ờ ỳ
ữ
= ì Ê
ỗ
ữ
ỗ
ờ ỳ
ữ
ỗ
ố ứ
ở ỷ
Trong ú:
H s ti trng tớnh chớnh xỏc:
H v

K K .K
=
( )
v
bv

K 1,4
z
K 1 1 X

=
= + -
Trong ú h s biờn dng trc vớt:

125
=
1 2
T N 0,8.T N
X
T N T N
ồ ồ
= ì + ì
1 h tv
2 h tv
h tv
56
N L n
80
24
N L n
80
N L n
ồ
= ì ì
= ì ì
= ì
T 56 0,8.T 24
X 0,94
T 80 T 80
ị = ì + ì =
( )

50
K 1 1 0,94 1,024

125
ị = + ì - =
H
K 1,4.1,024 1,43
ị = = .
Thay vo ta cú:
3
Hbv
170 50 12,5 1,43
525363,7. 145,61(MPa)
50 200 12,5
ổ ử ộ ự
+
ữ
ỗ
= ì =
ờ ỳ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố ứ
ờ ỳ
ở ỷ
Vy
[
]
Hbv H
145,61(MPa) 153,5(MPa)
= Ê = ( tho iu kin tip

xỳc ).
ng sut un:
ng sut un phi tha:
[
]
bv Fbv Fbv
Fbv F
bv bv
1,2.T .Y .K

d .b .m
= Ê
Trong ú:
H s ti trng tớnh:
Fbv H
K K 1,43
= =
H s dng rng:
Fbv
Y
xỏc nh theo s rng tng ng ca
bỏnh vớt
td
z
Ta cú
( )
bv
td
3
3

0
z 50
z 51,93
cos
cos9 5'
= = =
Fbv
Y 1,45
ị ằ ( theo ti liu tham kho (1).
Thay vào ta có:
Fbv
1,2.525363,7.1,45.1,43
σ 10,98(MPa)
315.60.6,3
= =
Vậy
[
]
Fbv F
σ 10,98(MPa) σ 50,26(MPa)
= < = ( thoả điều kiện bền
uốn ).
Nhiệt độ: Nhiệt độ dầu bôi trơn khi làm việc phải thoả:
[
]
tv tv
1 0 1
T
1000.P .(1 η )
t t t

K .A.(1 ψ)
-
= + £
+
Trong đó:
[ ]
0
1
t 95 C
=
Hệ số toả nhiệt:
T
K 16
=
(
2 0
m . C
)
Di
ện tích bề mặt thoát nhiệt:
1,7 1,7
w
A 20.a 20.0,2 1,297
= = = .
Nhi
ệt độ môi trường xung quanh:
0
0
t 30 C
=

Hệ số thoát nhiệt qua bệ máy:
ψ 0,3
=
0
1
1000.3,56.(1 0,81)
t 30 55 C
16.1,297.(1 0,3)
-
Þ = + =
+
Vậy
[ ]
0 0
1 1
t 55 C t 95 C
= < = ( thoả điều kiện thoát nhiệt).
b.5.Các lực tác dụng và kiểm tra độ bền, độ cứng trục vít:
Lực tác dụng:
bv
tbv atv
bv
2.T 2.525363,7
F F 3335,6(N)
d 315
= = = =
( )
(
)
0 0

ttv abv tbv
F F F .tg
γ ρ' 3335,6.tg 9 5' 1 33' 626,3(N)
= = + = + =
0
rtv rbv tbv w
F F F tg
α 3335,6.tg20 1214,1(N)
= = = = .
Ứng suất uốn trong trục vít phải thoả:
[
]
2 2
F tv
E
F Ftv
3
E ftv
32 M 0,75.T
M
σ σ
W π.d
+
= = £
Trong đó:
Mômen tương đương:
2 2
ttv rtv atv tv
F
2 2

F
F
F .l F .l F .d
M
4 4 4
626,3.315 1214,1.315 3335,6.78,75
M
4 4 4
M 168652,9(N.mm)
æ ö æ ö
÷ ÷
ç ç
= + +
÷ ÷
ç ç
÷ ÷
ç ç
è ø è ø
æ ö æ ö
÷ ÷
ç ç
Þ = + +
÷ ÷
ç ç
÷ ÷
ç ç
è ø è ø
Þ =
Thay vào:
( )

2 2
F
3
32 168652,9 0,75.28302,4
σ 6,74 MPa
π.63,63
+
= =
Ứng suất uốn cho phép của trục vít bằng thép
(
)
Ftv
σ 80 MPa
=
Vậy
[
]
F Ftv
σ σ
< : thoả điều kiện bền uốn.
Độ v
õng cũa trục vít phải thoả:
[
]
3 2 2
rtv ttv
c
l . F F
f f
48.E.I

+
= £
Trong đó:
Chiều dài trục vít
bv
l d 315(mm)
= =
Mô đun đàn hồi của trục vít bằng thép:
( )
5
E 2,1.10 MPa
=
Mômen quán tính tương đương của trục vít:
4
atv
ftv
ftv
e
4
4)
e
0,625.d
0,375 .
π.d
d
I
64
0,625.91,35
0,375 .
π.63,63

63,63
I 1023762,8(mm
64
æ ö
÷
ç
÷
+
ç
÷
ç
÷
ç
è ø
=
æ ö
÷
ç
+
÷
ç
÷
ç
è ø
Þ = =
Thay vào ta có:
3 2 2
5
315 . 1214,1 626,3
f 0,0041(mm)

48.2,1.10 .1023762,8
+
= =
Độ võng cho phép:
[
]
(
)
f 0,01 0,005 (mm)
= ¸ .Vậy
[
]
f f
< ( thoả ).
c. Tóm tắt: Hệ số dịch chỉnh x =0,5
Trục vít
Loại ren Ren thân khai, ren trái
Vật liệu Thép 45 tôi HRC >45
Cấp chính xác Cấp 8
Đường kính vòng chia(mm)
tv
d 78,75
=
Đường kính vòng đỉnh(mm)
atv
d 91,35
=
Đường kính vòng đáy (mm)
ftv
d 63,63

=
Chiều dài phần cắt ren(mm)
tv tv
b 88,2(b 100)
³ =
Góc nâng ren
0
9 5'
Lực vòng(N)
ttv
F 626,3
=
Lực dọc trục(N)
atv
F 3335,6
=
Lực hướng tâm(N)
rtv
F 1214,1
=
Bánh vít
Vật liệu Đồng thanh không thiếc Br
AlFe9-4
Cấp chính xác Cấp 8
Đường kính vòng chia(mm)
bv
d 315
=
Đường kính vòng đỉnh(mm)
abv

d 334
=
Đường kính vòng đáy (mm)
fbv
d 306,18
=
Đường kính lớn nhất(mm)
aMbv aMbv
d 343,45(d 340)
£ £
Bề rộng(mm)
tv tv
b 68,51(b 60)
£ =
Lực vòng(N)
tbv
F 3335,6
=
Lực dọc trục(N)
atv
F 626,3
=
Lực hướng tâm(N)
rbv
F 1214,1
=