ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY pdf

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Thiết kế dẫn động băng tải
Đề 1A
M
0,6M
P
V
5
4
1
3
6
D
B
M
max
=1,5M
5s
8h
4h 4h
Lược đồ hệ dẫn động băng tải
1. Động cơ 2. Nối trục 3. Bộ truyền đai
4. Hộp giảm tốc 5. Bộ truyền xích 6. băng tải
Số liệu cho trước:
1 Lực kéo băng tải F 2250 N
2 Vận tốc băng tải V 1,4 m/s
3 Đường kính băng tải D 380 mm
4 Thời gian phục vụ L
h
24000 giờ
5 Số ca làm việc 2 Ca

6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài
α
80
o
độ
8 Đặc tính làm việc êm
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
1
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Chương 1 : CHỌN ĐÔNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
I: Chọn động cơ :
1. Chọn kiểu loại động cơ
Hiện nay, có hai loại động cơ là động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều. Để thuận tiện, phù hợp với lưới điện hiện nayta chọn động cơ điện xoay
chiều. Trong số các loại động cơ điện xoay chiều, ta chọn loại động cơ ba pha
không đồng bộ rô to lồng sóc( còn gọi là động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to
ngắn mạch) Nó có những ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, giá thành thấp,
làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần phải biến đổi
dòng điện.
2: các kết quả tính toán trên băng tải :

P
bt
=
1000
.VF

Ta có F: lực kéo băng tải
V: vận tốc băng tải

⇒
p
bt
=
1000
4,1.2250
= 3,15(KW)
3.Tính công suất đẳng trị của băng tải
-công suất danh nghĩa của băng tải:
Ta có P
t1
= P
bt
=
15,3
1000
4,1.2250
1000
.
==
VF
kw
P
t2
=0,5. P
t1
=0,5.3,15=1,575 kw
Theo đề ta có :
+ t = 8 h số giờ một ca

+ t
1
= 4giờ.
+ t
2
= 4giờ.
+ M
1
= M
+ M
2
= 0,6M.
Công suất ra trục làm việc:
Vậy:
∑
∑
=
i
k
i
i
lv
t
tP
P
.
2
=
21
2

2
2
1
1
2

tt
tPtP
+
+
=
49,2
8
4.575,14.15,3
22
=
+
kw
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
2
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
4. hiệu suất toàn bộ hệ thống :

ht
η
=
kn
η
.

đ
η
.
ol
η
4
.
br
η
.
xích
η

Theo bảng 2.3 –tr.19 TTTKHDĐCK tập 1, ta có:
-
kn
η
= 1 hiệu suất khớp nối
-
đ
η
=0,95 hiệu suất bộ truyền đai
-
br
η
=0,97 hiệu suất một cặp bánh răng
-
ol
η
=0,99 hiệu suất một cặp ổ lăn

-
xích
η
=0,97 hiệu suất bộ truyền xích .
⇒
ht
η
=1.0,95 .0,99
4
. 0,97 . 0,97 = 0,85
5.Tính công suất đẳng trị của động cơ
P
đtđc
=
ht
lv
P
η
=
93,2
85,0
49,2
=
(KW)
6.Số vòng quay của trục công tac trong một phút (băng tải)
n
lv
=
D
V

.
60000
π
=
70
380.14,3
4,1.60000
≈
(vg/ph)
vì n
lv
>25 vòng nên chọn sơ bộ tỉ số truyền là:
U
chọn=
42
70
3000
n
3000
lv
≈=
Tốc độ sơ bộ của động cơ là:
n
sb
= n
lv
.u
chọn
=70.42=2940 v/ph
7.tiến hành tự động hóa chọn động cơ:

Từ các thong số ta có thể chọn động cơ mang nhẵn hiệu 4A90L2Y3.
Từ bảng P1.1 trang 234 tài liệu tính toán hệ dẫn động cơ khí ta có
bảng thông số kỹ thuật như sau:
Kiểu động
cơ
Công suất Vận tốc quay n% cos
ϕ
dn
T
T
max
Tdn
T
k
4A90L2Y3 3,0 2838 84,5 0,88 2,2 2,0

8.kiểm tra điều kiện mở máy và quá tải của động cơ đã chọn:
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
3
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

Mômen động cơ: M
dndc
=
1,10
2838
3.9550
.9550
==

đc
dndc
n
P
N.m
Tính Mômen mở máy , Mômen lớn nhất , Mômen nhỏ nhất trên trục động
cơ:
suy ra:





===
===
===
N.m 5,050,5.10,1 0,5MM
N.m 22,222,2.10,1 M 2,2M
N.m 15.151,5.10,1 M 1,5M
dndcmin
dndcmax
dndcmm
*Mômen cho phép của động cơ không đồng bộ 3 pha:

[ ]
M
=0,81.M
max
=0,81.22,22=17,99 N.m
*Mômen cản cua động cơ:

M
cản
=
74,9
86,0.2838
49,2.9550
.
.9550
==
η
đc
lv
n
P
N.m
*Mômen quá tải cực đại của động cơ:
M
maxqt
=.1,5. M
cản
=1,5.9,74=14,61 N.m
như vậy ta có:
P
đtđc
=2,89 Kw < P
dndc
=3,0 Kw
M
mm
=15.15 N.m > M

cản
=9,74 N.m
[ ]
M
=17,99 N.m > M
maxqt
=14,61 N.m
*kết luận : Động cơ đa chọn thỏa mãn các điều kiện làm việc của hệ
thống .Đảm bảo vận hành hệ thông băng tải tốt.
*Tính chọn khớp nối giữa trục động cơ và băng tải
II: phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền của hệ thống truyền động:


40
70
2838
≈==
lv
đc
t
n
n
u
Trong đó: n
đc
: số vòng quay của động cơ (vg/ph)
n
lv
: số vòng quay của trục máy(vg/ph)

Mặt khác ta lại có: u
t
= u
hgt
.u
ng
(3.24/48/hdđck)

Với u
t
: tỷ số truyền của hệ thống
u
hgt
: tỷ số truyền giảm tốc
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
4
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
u
ng
: tỷ số truyền hộp ngoài.

U
ng
= u
kn
.u
xich
.u
đ

u
kn
: tỷ số truyền của khớp nối . u
kn
=1
u
xich
: tỷ số truyền của bộ truyền xích
u
đ
: tỷ số truyền của bộ truyền đai
ta có u
ng
=u
xich.
u
đ
theo bảng 2.4 (21/hdđck) ta có u
xich
=2 5 . ta chọn u
xich
=3
u
đ
=3 5. ta chọn u
đ
=3,5
U
ng
= u

kn
.u
xich
.u
đ
=1. 3. 3,5 = 10,5
⇒
8,3
5,10
40
===
ng
t
hgt
u
u
u
Vậy bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng : u
br
=3,8
III: xác định các thong số động học và lực của các trục
1: tính toán tốc độ quay của các trục
trục động cơ : n
đc
=2838 vg/ph

trục khớp nối : n
kn
=
2838=

KN
đc
u
n
vg/ph
trục I:
n
I
=
6,810
5,3
2838
==
đ
I
u
n
vg/ph.
trục II:
n
II
=
3,213
8,3
6,810
==
br
I
u
n

vg/ph.
truc III
n
III
=
1,71
3
3,213
==
xich
II
u
n
vg/ph.
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
5
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
2. công suất trên các trục động cơ:
theo sơ đồ của hệ thống dẫn động theo các công thức trong trang 49-
[ ]
5
-
sách tttkdđck tập 1
- công suất trên trục III:


III
P
=

kw592,2
99,0.97,0
49,2
.
==
olxích
lv
P
ηη

- công suất trên trục II:
P
II
=
kw699,2
97,0.99,0
592,2
.
P
III
==
brol
ηη

-công suất trên trục I:
P
I
=
kw869,2
1.99,0.95,0

699,2

==
knolđ
II
P
ηηη

3. tính toán mônem xoắn trên trục đông cơ:

-trục I:
M
I
=
8,33800
6,810
869,2
.10.55,9.10.55,9
66
==
I
I
n
p
Nm
-trục II:
M
II
=
3,120841

3,213
699,2
.10.55,9.10.55,9
66
==
II
II
n
P
Nm.
-trục III:
M
III
=
8,348151
1,71
592,2
.10.55,910.55,9
66
==
III
III
n
P
Nm

Ta có bảng động học , lực trên các trục của hệ thống dẫn động như sau:
Thông
trục số
Tỷ số truyền Tốc độ quay

vg/ph
Công suất
kw
Mômen xoắn
Nm
Truc đc 2838 3,0
Trục I U
đ
=3,5 810,6 2,869 33800,8
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
6
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Trục II U
br
=3,8 213,3 2,699 120841,3
Trục III U
xích
=3 71,1 2,592 348151,8
Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền
A - tính toán thiết kế các bộ truyền ngoài
II. I . Thiết kế bộ truyền đai thang
II. I. 1 . Xác định kiểu đai
- Các thông số của động cơ và tỉ số truyền của bộ truyền đai:
n
dc
= 2838 (vòng/phút) ; P
dc
= 3,0 Kw ; u
d

= 3,5
Căn cứ vào Hình 4.1 - Chọn loại tiết diện đai hình thang và do không có yêu
cầu đặc biệt nào nên ta chọn loại đai hình thang bình thường loại A trong bảng
4.13. Các thông số của đai hình thang - tr59 TTTKHDĐCK tập 1. Theo đó,
thông số kích thước cơ bản của đai được cho trong bảng sau:
Loại đai Kích thước mặt cắt (mm) Diện tích
A(mm
2
)
d
1
(mm)
b
t
b h y
0
Thang, A 11 13 8 2,8 81 112
Hình vẽ dưới đây thể hiện kích thước mặt cắt ngang của dây đai:
13
11
8
2,8
40
0
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
7
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Kích thước mặt cắt ngang của dây đai thang.
II. I. 2. Tính sơ bộ đai

- Tính vận tốc đai:
v =
60000

11
nd
π
(II - 1)
v =
60000
2838.112.14,3
= 16,63(m/s)
Như vậy vận tốc đai tính toán nhỏ hơn vận tốc đai cho phép v
max
= 25 m/s (đối
với loại đai thang).
Ta chọn
ε
= 0,02 (
ε
- hệ số trượt đai).
Theo công thức:
d
2
= d
1
. u
d
. (1 -
ε

) (II - 2)
ta có: d
2
=112. 3,5. (1 - 0,02) = 384,16(mm)
II. I. 3. Chọn đường kính đai tiêu chuẩn
Theo bảng 4.21 - Các thông số của bánh đai hình thang - tr63 - TTTKHDĐCK tập
1, ta chọn d
2
= 370 mm.
Tỉ số truyền thực tế là:
u
dt
=
)1(
1
2
ε
−d
d
(II -3)
u
dt
=
)02,01(112
370
−
= 3,37
Sai số của tỉ số truyền là:
∆u =
d

ddt
u
uu −
. 100% (II -4)
∆u = 3,71%

Vậy: ∆u < 5% ⇒ Thỏa mãn điều kiện về sai lệch tỉ số truyền đai.
- Chọn sơ bộ chiều dài khoảng cách trục là:
a
sb
= 1,5. d
2
= 555 (mm)
Chiều dài sơ bộ của đai là:
l
sb
= 2.a
sb
+
2
)(
21
dd +
π
+
sb
a
dd
.4
)(

2
12
−
(II - 5)
l
sb
= 2.555 +
2
)370112(14,3 +
+
555.4
)112370(
2
−

l
sb
= 1896,7(mm)
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
8
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Theo bảng 4. 13 - tr59 - TTTKHDĐCK tập 1, ta chọn l = 1900 mm.
Số vòng chạy của đai:
i = v/l (II - 6)
i = 16,63/1900 = 8,75 (1/s)
vậy i = 8,75 <i
max
= 10
- Khoảng cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn:

a = (
λ
+
2
8∆−
λ
)/4 (II - 7)
với:
λ
= l -
π
(d
2
+ d
1
)/2
và:
∆
= (d
2
-d
1
)/2
Hay:
a =
[ ]
8
)(8)(2)(2
2

12
2
1212
ddddlddl −−+−++−
ππ
(II - 8)
⇒ a = 556,68mm
Kiểm tra điều kiện khoảng cách trục cần thỏa mãn:
0,55(d
1
+ d
2
) + h ≤ a ≤ 2(d
1
+ d
2
) (II - 9)
Ta có: 0,55(d
1
+ d
2
) +h = 273,1mm
2(d
1
+ d
2
) = 964 mm
Vậy thỏa mãn điều kiện khoảng cách trục.
Tính góc ôm α
1

trên bánh đai nhỏ theo công thức:
α
1
= 180
o
-
( )
68,556
57.112370
180
57).(
0
0
12
−
−=
−
a
dd
o

(II -10)
⇒ α
1
= 153,58
o
Vậy α
1
= 153,58
o

>120
o
, góc ôm thỏa mãn điều kiện.
II. I. 4. Xác định số đai z
áp dụng công thức 4. 16 - tr 60 - TTTKHDĐCK tập 1:

z =
[ ]
zul
dcd
CCCCP
KP
α
.
.
0
(II -11)
Trong đó:
- P
cd
- Công suất trên trục bánh đai chủ động P
1

GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
9
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Tra các bảng hệ số, chọn các hệ số:
+ K
đ

- Hệ số tải trọng ứng với trường hợp tải dao động nhẹ, tải trọng mở máy
đến 150% tải trọng danh nghĩa. (Bảng 4. 7 - tr 55 - TTTKHDĐCK tập 1), ta
chọn K
đ
=1,1 ;
+ [P
0
] - Công suất cho phép, tra bảng 4. 19 - tr 62 - TTTKHDĐCK tập 1, ta
có
[P
0
] = 2,40 Kw ;
+ C
α
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α
1
, tra bảng 4. 15 -tr 61 -
TTTKHDĐCK tập 1, ta có: C
α
= 1 - 0,0025(180 - α
1
) khi α
1
= 150…180
o

Vậy: C
α
= 0,93395
+ C

l
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai.
Với l/l
0
= 1900/1700 = 1,1176, tra bảng 4. 16 - tr 61 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có:
C
l
= 1,0
+ C
u
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, tra bảng 4. 17 - tr 61 -
TTTKHDĐCK tập 1, với trường hợp u ≥3 , ta có: C
u
= 1,14 ;
+C
z
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây
đai, với
P
I
/[P
0
] = 2,869/2,4 =1,1954 ,tra bảng 4. 18 - tr 61 - TTTKHDĐCK tập 1, ta
chọn:C
z
= 1
Thay các giá trị trên vào công thức (II -11), ta được:

z =
1.14,1.1176,1.93395,0.4,2

1,1.869,2
= 1,105 (đai)
Ta chọn z = 1(đai).
II. I.5. Xác định chiều rộng bánh đai
Chiều rộng của bánh đai được xác định theo công thức:
B = (z - 1)t + 2e (II - 12)
Tra bảng 4. 21 - tr 63 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có:
t = 15 mm ; e = 10 mm ; h
0
= 3,3mm
Vậy: B = 20 mm
Đường kính ngoài của bánh đai được xác định theo công thức:
d
a
= d + 2h
0
(II - 13)
⇒ - Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ là:
d
a1
= d
1
+ 2h
0
= 112+2.3,3 =118,6 (mm)
⇒ - Đường kính ngoài của bánh đai lớn là:
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
10
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

d
a2
= d
2
+ 2h
0
= 370 + 2.3,3 = 376,6(mm)
II. I.6. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
- Xác định lực căng do ly tâm sinh ra theo công thức:

F
v
= q
m
. v
2
(II - 14)
Với q
m
- Khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng 4. 22 - tr 64 -
TTTKHDĐCK tập 1, ta có: q
m
= 0,105 kg/m.
⇒ F
v
= 0,105.16,63
2
=29,03(N)
- Xác định lực căng ban đầu:
áp dụng công thức tính lực căng trên 1 đai:

F
0
=
zCv
KP
dI

780
α
+ F
v
(II -15)
⇒ F
0
= 187,52(N)
Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức:
F
r
= 2F
0
.z.sin






2
1

α
(II - 16)
⇒F
r
= 365,11(N)
F
r
x
= F
r
.cos80
o
=365,11. cos80
o
=63,4 N
F
r
y
= F
r
.sin80
o
=365,11. sin80
o
=359,56 N
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
11
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

F
2
F
1
F
r
F
r
F
r
y
x
8
0
°
1
F
2
O
1
d
1
n
1
26,04°
F
1
Sơ đồ lực tác dụng lên trục khi bộ truyền đai làm việc.
Bảng thông số của bộ truyền đai:
Khoảng cách trục a 556,68mm

Góc ôm α
1
153,58
o
Đường kính bánh đai nhỏ 118,6 mm
Đường kính bánh đai lớn 400 mm
Bề rộng của bánh đai B 376,6 mm
Bề rộng của dây đai b 13 mm
Lực tác dụng lên trục 365,11(N)
GVHD: PGS-TS Ngô Văn Quyết
SVTH: Nguyễn Trọng Liêm
12