Thuyết minh đề án thiết kế hệ dẫn động vít tải vuông góc

Đề án kĩ thuật


LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kinh tế quốc dân hiện nay, các hệ thống vận chuyển được sử
dụng rộng rãi. Trong nhiều công trình xây dựng dân dụng cũng như công
nghiệp, các máy vận chuyển không những là trang thiết bị phụ trợ mà còn
tham gia trực tiếp vào quá trình công nghệ.
Trước thực tế trên, đòi hỏi người kĩ sư sau khi ra trường phải nắm vững
kiến thức và đặc trưng của các hệ thống vận chuyển, hiểu được kết cấu,
nguyên lý làm việc cũng như cách tính toán những thông số của máy vận
chuyển.
Đề án kĩ thuật nằm trong học phần đào tạo của ngành Kĩ thuật cơ khí
với mục đích giúp sinh viên tiếp cận và tìm hiểu về các hệ thống vận chuyển
như băng tải, xích tải, cầu trục, từ đó giúp sinh viên sau khi ra trường có khả
năng phân tích điều kiện thực tế để đưa ra phương án vận chuyển phù hợp,
tính toán và lắp đặt dây truyền, hệ thống đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế.
Đề tài của em được giao là "Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động để
tải và trộn bột mỳ theo hai phương". Sau một quá trình tìm hiểu và tính toán
với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Hồng Cẩm và Th.S Đỗ
Thị Thu Hà, em đã hoàn thành đề tài đề án của mình. Tuy nhiên, do kiến thức
và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Kính mong
các thầy cô và các bạn đóng góp để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 6 tháng 1 năm
2014
Sinh viên thực hiện:
Hứa Văn Vũ
Phạm Thanh Tùng
1
Đề án kĩ thuật



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Đề án kĩ thuật


3.4.7. Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 34
4.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn 39
4.1.1. Chọn vật liệu 39
4.1.2. Xác định ứng suất cho phép 39
4.2. Tính chọn khớp nối 45
3
Đề án kĩ thuật


Phần 1
GIỚI THIỆU
1. Giới thiệu về hệ thống được giao thiết kế
1.1.Yêu cầu của đề tài
Hệ thống được giao thiết kế là hệ thống dẫn động để tải và trộn bột mỳ theo
hai phương nằm ngang và thẳng đứng với các số liệu đã cho.
Qua tìm hiểu một số hệ thống,thiết bị vận chuyển vật liệu rời, ta rút ra một
số nhận xét : Các thiết bị vận chuyển vật liệu rời liên tục được chia làm 2
nhóm:
1.Máy có bộ phận kéo:
-Băng tải:có khả năng vận chuyển theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng hay
kết hợp cả 2.Tuy nhiên góc nghiêng <24 °.
-Gầu tải:để vận chuyển vận liệu rời theo phương thẳng đứng hay theo phương
nghiêng với góc nghiêng >50 °.
2.Máy không có bộ phận kéo:
-Vít tải:vận chuyển vật liệu tơi vụn theo phương nằm ngang,thẳng đứng hoặc

nằm nghiêng
-Hệ thống vận chuyển bằng khí động: Vận chuyển vật liệu bằng không khí
được ứng dụng vào vận chuyển những vật liệu dạng sợi và hạt.
Vậy ta chọn hệ thống dẫn động bằng vít tải là phù hợp với yêu cầu của đề
tài là tải và trộn bột mì.
1.2.Mục tiêu thiết kế
-Thiết kế hệ thống dẫn động bằng vít tải đảm bảo yêu cầu vận chuyển và trộn
bột mì với chiều dài vận chuyển là 25 m, chiều cao là 6m, với năng suất 35
tấn/giờ làm việc trong 10 năm.
-Bên cạnh đó,ta phải lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với công nghệ chế
tạo hiện tại,có tính kinh tế ,hiệu quả tốt nhất.
1.3.Giới thiệu về vít tải
1.3.1.Giới thiệu chung
Vít tải thuộc nhóm máy chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Bộ phận
công tác của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay tròn trong một vỏ kín
tiết diện tròn ở dưới. Khi vít chuyển đông, cánh vít đẩy vật liệu di chuyển
trong vỏ. Vật liệu chuyển động không bám vào cánh xoắn là nhờ vào trọng
4
Đề án kĩ thuật


lượng của nó và ma sát với cánh xoắn, do đó vật liệu chuyển động trong máng
theo nguyên lý truyền động vít đai ốc. Vít tải có thể có một hoặc nhiều cánh
xoắn, với nhiều cánh xoắn thì vật liệu chuyển động êm hơn. Chất tải cho vít
tải qua lỗ trên nắp máng, còn đỡ tải qua lỗ ở phía dưới ống. Vít tải thường sử
dụng để vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.
Hình 1.1. Cấu tạo vít tải
1.3.2. Ưu nhược điểm của vít tải
-Ưu điểm
Vật liệu chuyển động trong máng kín, có thể nhận và đỡ tải ở trạm trung

gian không tổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn khi làm việc và sử dụng rất thuận
tiện cho việc vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.
- Các nhược điểm của vít tải
Nghiền nát một số phần vật liệu vận chuyển, chóng mòn cánh xoắn và
máng khi vận chuyển vật liệu cứng và sắc cạnh, tổn thất năng lượng lớn và
khônng dung được để vận chuyển vật liệu dính và ẩm. Mặc dù có những
nhược điểm như vậy, vít tải vẫn được dụng rộng rãi trong các nhà máy xi
măng, các nhà máy tuyển khoáng và các xí nghiệp hoá chất.
1.3.3.Phân loại
-Vít tải thường được chia làm hai loại theo phương vận chuyển
+ Vít tải nằm ngang .
+ Vít tải thẳng đứng.
-Theo hình dạng cánh xoắn ta phân loại vít tải ra làm:
+ Loại cánh xoắn liên tuc, liền trục.
+ Loại cánh xoắn liên tục không liền trục.
+ Loại cánh xoăn dạng lá.
-Vít tải cánh xoắn liên tục liền trục dùng để vận chuyển dạng bột khô, có kích
thước nhỏ hay trung bình. Loại cánh xoắn này không cho vật liệu chuyển
5
Đề án kĩ thuật


động ngược lại, do đó khi cùng vận tốc quay và đường kính vít xoắn thì năng
suất của nó đạt cao hơn các loại khác.
-Vít tải liên tục không liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng hạt có kích
thước lớn hoặc vật liệu dính.
-Vít tải loại cánh xoắn dạng lá dùng cho vật liệu kết dính hoặc khi cần kết hợp
quá trình trộn vật liệu khi vận chuyển.
ε=45%
ε=40% ε=30% ε=25% ε=15%

a)
b)
c)
d)
k)
h)
f)
e)
g)
Hình 1.2. Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn
liên tục không liền trục, c- Vít dạng lá liên tục, c- Vít có cánh xoắn dạng lá
không liên tục. Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, f- Sang phải, g- Đẩy sang hai
phía, h- Dồn vào giữa. k- Hệ số điền đầy vít tải
→Qua phân tích trên ta chọn vít tải ngang là vít tải cánh xoắn dạng lá liên tục
để vừa vận chuyển vừa trộn, vít tải đứng là vít tải cánh xoắn liên tục liền trục.
Cấu tạo vít tải được mô tả như hình vẽ.
6
Đề án kĩ thuật


Hình 1.3 Các bộ phận của vít tải
1.cánh vít 10.vòng bi
2.trục 11.vòng đệm
3chốt 12.tấm chắn
4.đuôi trục 13.vòng cổ/ống lót
5.nắp 14.bulong nối
6.giá treo 15.đệm
7.gối treo 16.kẹp nắp
8.nạp liệu 17.miệng cửa nạp liệu
9.mặt bích chân 18.máng

1.3.4. Kết cấu các bộ phận vít tải
Kết cấu của vít tải cố định công dụng chung phải thoả mãn các yêu cầu
sau:
Thuận tiện cho việc kiểm tra xem xét, bôi trơn các bộ phận quay dễ
dàng, tháo lắp các bộ phận dẫn động và vít xoắn độc lập với nhau. Các chi tiết
và các bộ phận của vít tải phải đảm bảo tính đổi lẫn.
7
Đề án kĩ thuật


Vật liệu dùng chế tạo vít xoắn và máng:
Nếu vít tải dùng để vận chuyển các vật liệu gây gỉ thì phải chế tạo bằng
các loại thép chống gỉ.
Nếu vít tải dùng để vận chuyển vật liệu cứng và sắc cạnh phải chế tạo
bằng các loại thép bền mòn.
Nếu dùng để vận chuyển các vật liệu nóng trên 200
0
C phải chế tạo bằng
gang hoặc thép lá.
Bộ phận chủ yếu của vít tải là vít xoắn dùng để đẩy vật liệu chuyển động
dọc theo máng. Vít xoắn gồm nhiều đoạn vít nối với nhau, chiều dài mỗi đoạn
không quá 3m. Mỗi đoạn vít xoắn gồm có trục và cánh xoắn hàn với trục.
Cánh xoắn gồm nhiều đoạn hàn với nhau chiều dài bằng một bước xoắn.
Người ta chế tạo cánh xoắn bằng cách dập. Trục vít xoắn được chế tạo từ thép
ống, đầu mỗi ống có hàn một mặt bích bằng thép có các lỗ để bắt với mặt bích
của ổ treo trung gian.
Máng của vít tải chế tạo bằng dập từ thép lá mỗi đoạn chiều dài khoảng 4m.
Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát ra
ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc. Máng của vít tải có các
ống cấp tải và dỡ tải, các ống này có tiết diện vuông. Chúng được hàn với nắp

tải và đáy máng tải. Để quan sát sự làm việc của các ổ treo, ổ chặn hai đầu vít
xoắn cũng như quan sát sự phân bố vật liệu ở đoạn máng có ổ treo người ta
hàn các lỗ quan sát có nắp ở trên nắp máng gần các ổ treo vít xoắn.
1.3.5. Lựa chọn phương án thiết kế
Theo yêu cầu của đề tài là thiết kế vít tải theo 2 phương ngang và thẳng đứng
nên ở đây có 2 phương án bố trí vít tải:
+) Dùng chung một động cơ truyền động kết hợp với cặp bánh răng côn có tỉ
số truyền u = 1 để đổi hướng vận chuyển. Ta có sơ đồ cho phương án này như
hình bên :
8
ỏn k thut


+) Dựng hai ng c vi hai hp gim tc riờng bit cho hai vớt ti v kt hp
vi cp bỏnh rng cụn cú t s truyn u = 1 i hng vn chuyn. Ta cú
s cho phng ỏn ny nh sau:
Vít tải ngang
H ớng vận chuyển
Thanh đỡ
Động cơ 2
HGT2
cặp BR côn
Động cơ 1
HGT1
Vít tải đứng
9
trc
Vớt ti ng
Np liu
Vớt ti ngang

Cp BRC
Khp ni 2
HGT
Khp ni 1
ng c
trc Trc dn ng
Đề án kĩ thuật


Vì ở đây chiều dài vận chuyển ngang lớn L = 25m nên nếu dùng phương
án 1 thì trục lắp bánh răng không đảm bảo độ cứng để ăn khớp cũng như
truyền tải nên ta dùng phương án 2.
10
Đề án kĩ thuật


Phần 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÍT TẢI
1. Xác định các thông số của vít tải ngang
1.1. Xác định đường kính của vít tải
Năng suất của vít tải Q(tấn/h) được xác định qua công thức sau :

nc
2
k.k n.p.
4
D.
.60Q ρ
π
=

(2.1)
Trong đó:
+ ρ là khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển.
Với bột mì ρ= 0,73÷ 0,85 ( tấn/m
3
), lấy ρ = 0,85( tấn/m
3
).
+ Q là năng suất vít tải ( tấn/h ). Ta có: Q = 35 (tấn/h ).
+ k
v
là hệ số phụ thuộc vật liệu, với vật liệu là bột mì thì k
v
= 60.
+ k
c
là hệ số chứa đầy tiết diện máng, với vật liệu là bột mì thì
k
c
= 0.4.
+ k
n
là hệ số phụ thuộc góc nghiêng β (độ) của vít tải. Tra bảng 1[IV]
với góc nghiêng β = 0 ta có k
n
= 1.
+p là bước vít tải (m) ,theo [4] lấy p =D (2.2)
+ n là số vòng quay vít tải ,n được xác định theo công thức
n =
k

v
D
(2.3)
Thay (2.3) và (2.2) vào (2.1) và biến đổi ta được:
D =
 
 ÷
ρ
 
2/5
v c n
Q
47. .k .k .k
=
2/5
35
47.0,85.60.0,4.1.
 
 ÷
 
≈ 0,266(m) (2.4)
Theo dãy tiêu chuẩn [5] ta chọn D = 300 (mm) = 0,3 (m).
1.2. Xác định số vòng quay của vít tải
Ta có số vòng quay vít tải theo (2.3):
n =
k
v
D
=
60

0,3
≈ 109,54(vòng/phút) (2.5)
11
Đề án kĩ thuật


1.3. Xác định công suất trên vít tải
Đối với vít tải nằm ngang, công suất trên vít tải tính theo công thức :
Q.L
P = c .
ng 0
360
(kW) (2.6)
Trong đó:
+ P là công suất trên vít tải (kW).
+ L là chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương ngang, ta có
L=25(m).
+ c
0
là hệ số lực cản, tra bảng 2 [II] ta có với vật liệu là bột mì thì
c
0
= 1,2.
Vậy :
= =
ng
35.25
P 1,2. 2,9167
360
(KW) (2.7)

1.4.Xác định mômen xoắn trên vít tải
Mômen xoắn trên vít tải T
ng
được xác định theo công thức:
=
ng
6
ng
v
P
T 9,55.10 .
n
(N.mm) (2.8)
Thay số ta có: T
ng
= 9,55.10
6
.
ng
v
P
n
= 9,55.10
6
.
2.9167
109,54
≈ 254285,97 (N.mm).
Mômen xoắn trên vít tải T
ng

phải thỏa mãn điều kiện: T
ng
≤ [T]. Với [T] là
mômen xoắn cho phép trên vít tải. Tra theo tiêu chuẩn trong [4] ta có:
[T] = 1.10
8
(N.mm) > T
ng
= 254573,67 (N.mm) .
Vậy mô men xoắn trên vít tải thỏa mãn điều kiện yêu cầu.
1.5.Xác định lực dọc trục trên vít tải ngang
Lực dọc trục trên vít tải được xác định theo công thức :

v
av
T
F =
R.tg(α + γ)
(2.9)
R: Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục vít tải
(mm) R = (0,3-0,4).D
Chọn R = 0,35.D = 0,35.300 =105(mm)
α : góc nâng của đường xoắn vít (độ) xác định theo công thức :
p
tgα =
2.π.R
12
Đề án kĩ thuật


p: Bước vít tải : p = D = 300(mm)
0
300
0,454728 24 27'
2. .105
tg
α α
π
⇒ = = ⇒ ≈
γ: góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ) tg γ = f
f: Hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít
Với vật liệu vận chuyển là bột mỳ : f = 0,4⇒ γ = 21
0
48’
Thay tất cả các thông số vào (9)

254285,97
2318,34( )
105. (24 27' 21 48')
av
F N
tg
⇒ = ≈
° + °
2. Xác định các thông số của vít tải đứng
2.1. Xác định đường kính của vít tải
Để đảm bảo dòng vật liệu được vận chuyển một cách liên tục thì năng
suất vận chuyển ở vít tải ngang và vít tải đứng phải như nhau.
Để giảm lực dọc trục tác dụng lên ổ đỡ chặn thì góc nâng của bề mặt cánh vít
của vít tải đứng sẽ nhỏ hơn góc nâng cánh vít của vít tải ngang (F

a
=F
t
.tgγ)
Năng suất của vít tải Q(tấn/h) được xác định qua công thức sau :

2
47,1. . . . . .
m
Q D p n K
ρ ψ
=
(10)
Trong đó:
+ ρ là khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển.
Với bột mỳ ρ =0.73÷0.85( tấn/m
3
), lấy ρ = 0.85 ( tấn/m
3
).
+ Q là năng suất vít tải ( tấn/h ). Ta có: Q = 35(tấn/h ).
+ K là hệ số hình học xét đến phần tiết diện do trục và cánh vít chiếm
chỗ. Chọn K =0,90
+ ψ là hệ số năng suất xét đến điều kiện nạp liệu , mức độ chứa đầy của
vít tải , tính chất của vật liệu . Với nạp liệu bằng vít tải ψ = ξ.φ
với : - ξ là hệ số vận tốc ξ = 0,55÷0,65 chọn ξ = 0,55
- φ là hệ số chứa đầy của vít tải φ = 0,50 ÷ 0,75 chọn φ =
0,50 .
=> ψ = 0,55.0,50 =0,275
+ p là bước vít tải (m) ,theo [IV] lấy p =D.

+n là số vòng quay vít tải dọc ,n được xác định theo công thức:
13
Đề án kĩ thuật


=
k
v
n
D
.
→Thay tất cả các thông số vào (10) ta rút ra D :
2/5
2/5
35
0,322 322
47,1. . . . 47,1.0,85.0,9.0,275.60
V
Q
D m mm
K K
ρ ψ
 
 
= = ≈ ≈
 ÷
 ÷
 
 
Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn D = 320 (mm) = 0,32 (m).

2.2.Xác định số vòng quay của vít tải đứng
Ta có : n=
k
v
D
=
=
60
106,07
0,32
(vòng/phút)
Kiểm tra sai số vòng quay tới hạn của vít tải đứng :
Số vòng quay nhỏ nhất có thể làm cho vật liệu được nâng lên gọi là số vòng
quay tới hạn :

30. . ( )
( / )
. .
th
g tg
n v ph
R
α γ
π µ
+
=
.
Trong đó : - R là bán kính trong của máng (m) .
-α là góc nâng của bề mặt cánh vít .
tg α =

300
0,3183
2. . 2.3,14.150
p
R
π
= =
=> α = 17
0
39’
- γ là góc ma sát tĩnh của vật liệu với cánh vít :
- tgγ = f => γ = arctg f =arctg 0,4 = 21
o
48’
-µ là hệ số ma sát của vật liệu với máng µ =0,65
=>
0 o
30. . ( ) 30.9,81. (17 39’ 21 48’)
100,86( / )
. . .0,65.0,16
th
g tg tg
n v ph
R
α γ
π µ π
+ +
= = =
=>
d th

n n>
=>thỏa mãn
2.3. Xác định công suất trên vít tải đứng
Đối với vít tải thẳng đứng, công suất trên vít tải tính theo công thức:
= ξ +
η
dg
Q.g.H.K
P ( 1)
1000.
(kW)
14
Đề án kĩ thuật


+ H là chiều cao vận chuyển theo phương thẳng đứng : H = 6 m.
+ K là hệ số tổn thất do ma sát của trục vít với các gối đỡ, K = 1,15 ÷ 1,20.
Chọn K = 1,2.
+ ξ là hệ số vận tốc ξ = 0,55÷0,65 chọn ξ = 0,55
+ η là hiệu suất truyền động, η = 0,85÷0,95 . chọn η =0,90
= + =
dg
35.9,8.6.1,2
P (0,55 1) 2,744(kw)
1000.0,90

2.4. Xác định mômen xoắn trên vít tải đứng:
Đối với vít tải thẳng đứng :
=
dg

6
dg
v
P
T 9,55.10 .
n
(N.mm).
Thay số ta có: T
dg
= 9,55.10
6
.
dg
v
P
n
= 9,55.10
6
.
2,744
106,07
≈ 247055,72 (N.mm).
Mômen xoắn trên vít tải T
dg
phải thỏa mãn điều kiện: T
dg
≤ [T]. Với
[T] là mômen xoắn cho phép trên vít tải. Tra theo tiêu chuẩn trong [4] ta có:
[T] = 1.10
8

(N.mm) > T
dg
= 247055,72 (N.mm) .
Vậy mômen xoắn trên vít tải thỏa mãn điều kiện yêu cầu.
15
Đề án kĩ thuật


Phần 3
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
Việc tính toán hệ thống dẫn động cơ khí yêu cầu chúng ta chọn được sơ
đồ dẫn động hợp lý, chọn loại động cơ và công suất phù hợp từ đó chọn động
cơ thực tế và tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn.
3.1. Chọn loại hộp giảm tốc
3.1.1. Giới thiệu một số loại hộp giảm tốc
Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng
hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc. Hộp
giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không
đổi và được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn.
Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp
giảm tốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm
tốc trục vít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh
răng hành tinh,…
So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các
ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong một
phạm vi rộng của vận tốc. Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được
coi là phương án tối ưu nhất.
Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng,
răng nghiêng, hoặc răng chữ V. Phần lớn các hộp giảm tốc có công dụng
chung dùng răng nghiêng nhờ khả năng tải cao hơn và vận tốc làm việc lớn

hơn so với răng thẳng. Bánh răng chữ V thường ít sử dụng hơn do chế tạo
phức tạp, chủ yếu dùng trong trường hợp tải nặng và yêu cầu không cho phép
lực dọc trục lớn tác dụng lên ổ.
Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp
giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp.
Mà ta có,số vòng quay của trục vít ngang và đứng lần lượt là:
n
ng
=109,54, n
dg
=106,07 (v/ph)
Ta thấy, các loại động cơ hiện nay thường có vận tốc góc từ 750(vg/ph)
đến 3000 (vg/ph). Như vậy, tỉ số truyền sẽ nằm trong khoảng 7 < u < 28. Căn
cứ bảng 2.4[8], ta sẽ chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp.
Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp được bố trí theo ba sơ đồ sau:Sơ đồ khai
triển ;Sơ đồ phân đôi và Sơ đồ đồng trục.
16
Đề án kĩ thuật


3.1.2. Lựa chọn sơ đồ hộp giảm tốc
Việc lựa chọn loại hộp giảm tốc dựa và ba chỉ tiêu sau:
– Điều kiện làm việc : Cả ba sơ đồ hộp giảm tốc đều đáp ứng yêu cầu của hệ
thống;
– Không gian bố trí hộp giảm tốc: So với sơ đồ khai triển thì sơ đồ đồng trục
và phân đôi có ưu điểm về kết cấu nhỏ gọn, khối lượng nhẹ hơn. Tuy nhiên,
hệ thống của ta không bị hạn chế cũng như có yêu cầu đặc biệt gì về không
gian lắp đặt nên cả ba sơ đồ đều đáp ứng được chỉ tiêu này.
– Tính kinh tế: Hộp giảm tốc khai triển nhờ có kết cấu đơn giản nên giá thành
chế tạo rẻ. Còn hộp giảm tốc phân đôi có cấu tạo ổ phức tạp kéo theo sự phức

tạp về vỏ hộp nên đòi hỏi số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng. Giống
với hộp giảm tốc phân đôi, hộp giảm tốc đồng trục có kết cấu ổ phức tạp
không những khó khăn cho quá trình bôi trơn mà còn làm tăng chi phí chế
tạo.
→Từ những nhận định như trên, ta chọn sơ bộ sơ đồ hộp giảm tốc bánh
răng trụ dạng khai triển 2 cấp
3.2. Chọn động cơ điện
Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ
là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Trong trường hợp
dùng hộp giảm tốc và động cơ biệt lập, việc chọn đúng loại động cơ ảnh
hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ
truyền ngoài hộp. Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi
sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việc cụ thể
của thiết bị cần dẫn động. Các bước chọn động cơ điiện:
- Chọn kiểu loại đông cơ.
- Chọn công suất động cơ.
- Chọn tốc độ đồng bộ động cơ.
- Chọn động cơ sử dụng thực tế.
- Kiểm tra điều kiện mở máy quá tải cho động cơ.
• Chọn kiểu loại động cơ điện
Trong công nghiệp thường sử dụng nhiều loại động cơ song chúng ta cần
chọn loại động cơ sao cho phù hợp nhất vừa đảm bảo yếu tố kinh tế và vừa
đảm bảo yếu tố kỹ thuật. Dưới đây là 1 vài loại động cơ thường gặp:
Động cơ điện một chiều (có các loại động cơ một chiều kích từ song
song, nối tiếp và hỗn hợp)
17
Đề án kĩ thuật


Động cơ điện xoay chiều : bao gồm 2 loại : một pha và ba pha

+Động cơ một pha: có công suất nhỏ do đó chỉ phù hợp cho các dụng cụ gia
đình .
Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha :đồng bộ và không đồng
bộ.
+Động cơ ba pha đồng bộ: có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị
số của tải trọng và thực tế không điều chỉnh được.
+Động cơ ba pha không đồng bộ gồm hai kiểu : rôto dây cuốn và rôto ngắn
mạch (rôto lồng sóc).
-Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn: cho phép điều chỉnh vận tốc
trong một phạm vi nhỏ ( khoảng 5%) , có dòng điện mở máy thấp nhưng cosϕ
thấp ,giá thành đắt , vận hành phức tạp do đó chỉ dùng thích hợp trong một
phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã được
lắp đặt .
- Động cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch: có ưu diểm là kết cấu đơn
giản , giá thành hạ , dễ bảo quản , có thể trực tiếp vào lưới điện ba pha không
cần biến đổi dòng điện song hiệu suất và hệ số công suất thấp so với động cơ
ba pha đồng bộ , không điều chỉnh được vận tốc .
⇒
Nhờ có các ưu điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc được sử
dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Với hệ số dẫn động cơ khí
(hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải … dùng với các hộp giảm tốc) ta nên
sử dụng loại động cơ này.
Vậy ta chọn sơ bộ động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng
sóc.
3.3.Đối với vít tải ngang
3.3.1. Chọn sơ bộ công suất động cơ
Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ - đảm bảo
cho động cơ khi làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn
vậy điều kiện sau phải thoả mãn:
dc dc

dm lv
P P
≥
(3.1)
Trong đó:
dc
lv
P
: Công suất làm việc trên trục động cơ.

dc
dm
P
: công suất định mức động cơ.
18
Đề án kĩ thuật


Với
dc
lv
P
: công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ được xác định theo
công thức :
Σ
=
ct
dc
lv
lv

P
P
η
(Kw) (3.2)
Trong đó:

∑
η
: Hiệu suất chung của toàn hệ thống.

ct
lv
P
: Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác:
ct
lv ng
P = P = 2,9167(kw)
(3.3)
3.3.2. Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ
Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay)
được xác định theo công thức [1]:
60
=
db
f
n
p
(3.4)
Trong đó:
– f: Tần số của dòng điện xoay chiều (Hz) (f = 50 Hz);

– p: Số đôi cực từ; p = 1; 2; 3; 4; 5; 6.
Khi số vòng quay đồng bộ của động cơ càng tăng thì khuôn khổ, khối
lượng và giá thành động cơ càng giảm (vì số đôi cực giảm) trong khi đó hiệu
suất và hệ số công suất (cosϕ) càng tăng. Vì vậy người sử dụng muốn dùng
động cơ có số vòng quay cao.
Tuy nhiên dùng động cơ với số vòng quá cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều
hơn, tức là phải sử dụng hệ thống dẫn động với tỷ số truyền lớn hơn. Do đó
kích thước, khối lượng bộ truyền lớn, giá thành cácbộ truyền tăng. Vì vây khi
thiết kế phải phối hợp cả hai yếu tố trên, đồng thời căn cứ vào sơ đồ hệ thống
dẫn động cần thiết để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ. Theo tiêu
chuẩn có các số vòng quay: 3000v/ph; 1500v/ph; 1000v/ph; 750v/p; 600v/ph;
500v/ph.
+ Chọn n
db
phải thoả mãn điều kiện:
ct
db
sb
n
n
u
=
(3.5)
.⇒ =
db ct sb
n n u

Trong đó:
n
ct

: Số vòng quay trên trục công tác:
19
Đề án kĩ thuật


n=n
ct
=109,54 (vòng/phút
n
db
: Số vòng quay đồng bộ của động cơ
u
nd
: tỷ số truyền nên dùng.
Với hộp giảm tốc khai triển 2 cấp, theo [1] ta có:
8 40≤ ≤
nd
u
(3.6)
Chọn u
sb
phải thỏa mãn (3.5) nên
.⇒ =
db ct nd
n n u
⇒
Số vòng quay đồng bộ của động cơ trong khoảng n
db
=(876,32÷4381,6)
(v/p)

+Chọn số vòng quay đồng bộ của trục động cơ:
1500( / )
=
db
n v ph
Vì kể đến sự trượt nên
)/(1450 phvn
db
=
+Tỷ số truyền sơ bộ:
db
sb
ct
n 1450
u = = =13,237
n 109,54
(3.7)
3.3.3. Chọn sơ bộ hộp giảm tốc tiêu chuẩn
Với tỷ số truyền sơ bộ u
sb
=13,237
Và mômen xoắn trên trục công tác:
6 ct
lv
ct
ct
9,55.10 P
T
n
=

(3.8)
Trong đó:
–
ct
lv
P
: Công suất danh nghĩa trên trục công tác:
ct
lv
P
= 2,9167 (kW)
(3.3);
– n
ct
: Số vòng quay của trục công tác : n
ct
= 109,54 (v/ph) (3.1);
Thay vào (3.8):

6
ct
9,55.10 .2,9167
T 254285,969
109,54
= =
(N.mm) = 254,285 (N.m) (3.9)
Từ (3.7) và (3.9), ta chọn sơ bộ hộp giảm tốc Ц2Y-125 (bảng 2[5])
20
Đề án kĩ thuật


Phương án bố trí động cơ điện:
X
X
X
X
1
4
2
3
4
I
II
III
5
Từ sơ đồ trên, ta có hiệu suất chung của trạm dẫn động khai triển:

4
0
22

lbrk
ηηηη
=
∑
(3.10)

K
η
: Hiệu suất của khớp nối.

Ol
η
: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.
br
η
: Hiệu suất của bánh răng.
Theo bảng 1.1 [1], ta có:
Bánh răng
η
br
Ổ lăn
η
0l
Nối trục đàn hồi
η
η
0,97 0,99 1
⇒ η
∑
= 1. 0,97
2
. 0,99
4
= 0,90 (3.11)
Vậy theo (3.2)công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ là:
2,9167
3,24( )
0,9
ct

dc
lv
lv
Kw
P
P
η
Σ
= = =
(3.12)
21
1.Động cơ điện
2.Bộ truyền bánh răng cấp
nhanh.
3.Bộ truyền bánh răng cấp
chậm
4.Khớp nối.
5.Trục vít.
Đề án kĩ thuật


Trong đó:

∑
η
: Hiệu suất chung của toàn hệ thống.

ct
lv
P

: Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác:
ct
lv ng
P = P = 2,9167(kw)
3.3.4. Chọn động cơ thực tế
Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ
có công suất định mức thoả mãn điều kiện (3.1)
dc dc
dm lv
P P
≥
số vòng quay đồng bộ của động cơ đã được xác định n
đb
= 1500v/ph.
Hiện nay trên thị trường có một số loại động cơ như: động cơ nhãn hiệu DK
do nhà máy điện cơ Hà Nội chế tạo, động cơ nhãn hiệu K do nhà máy động
cơ Việt - Hung chế tạo và động cơ nhãn hiệu 4A do Liên Xô cũ chế tạo. Các
động cơ 4A được chế tạo theo GOST 19523-74 có phạm vi công suất lớn , số
vòng quay đồng bộ rộng khối lượng nhẹ hơn động cơ DK và K . Vậy ta chọn
động cơ loại 4A.
Tra bảng P1.3[1] chọn động cơ : Với
dc
lv
P
=3,24 Kw, n
db
=1500 v/ph,ta chọn
được :
KiÓu ®éng
c¬

C«ng suÊt
(kw)
VËn tèc quay
(v/p)
Cos ϕ η%
T
max
/T
dn
T
k
/T
dn
4A100L4Y3 4,0 1420 0,84 84 2,2 2,0
3.3.5. Kiểm tra điều kiện mở máy
Khi khởi động động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng
sức ỳ của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức :
dc
bd
dc
mm
PP
≥
(3.13)
Trong đó:
–
dc
mm
P
: Công suất mở máy của động cơ (kW):

( / ) , . , ,= = =
dc dc
mm k dn dm
P T T P 2 0 4 0 8 0
(kW) (3.14)
+ T
k
, T
dn
: Mômen khởi động và mômen danh nghĩa của động cơ.
–
dc
bd
P
: công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kW):
, . , ,= = =
dc dc
bd bd lv
P K P 1 6 3 24 5 184
(kW) (3.15)
22
Đề án kĩ thuật


+ Đối với hệ thống vít tải, hệ số cản ban đầu K
bd
=1,6 để đảm bảo điều
kiện mở máy khi có tải.
Vậy
8,0 5,184= > =

dc dc
mm bd
P P
(Kw) nên theo (3.13)suy ra động cơ đã chọn thoả
mãn điều kiện mở máy.
3.3.6. Kiểm tra điều kiện quá tải
P.K
b®
P
P
lv
t
Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều, nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ.
Như vậy,động cơ 4A100L4Y3 được chọn thỏa mãn điều kiện làm việc
đã đặt ra.
3.3.7. Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn
Ta chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn dựa vào tỉ số truyền của hệ thống và momen
xoắn trên trục công tác:
– Tỉ số truyền thực tế của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức:
dc
ct
n
u
n
=
(3.16)
Trong đó: n
dc
: Số vòng quay của trục động cơ : n

dc
= 1420 (v/ph);
n
ct
: Số vòng quay của trục công tác : n
ct
= 109,54(v/ph);
Thay vào (3.16) ta có:
1420
u 12,963
109,54
= =
(3.17)
Mà U
∑
=U
h
.U
ng
=U
h
vì theo sơ đồ bố trí U
ng
=1
Ta đã chọn sơ bộ hộp giảm tốc Ц2Y-125 nên dựa vào bảng [2.4], ta chọn tỷ
số truyền thực tế của hộp giảm tốc Ц2Y-125 là U
h
=12,96
Bảng 3.2. Thông số bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc Ц2Y-125:
23

Đề án kĩ thuật


Momen
xoắn trên
trục ra
(N.m)
Tỷ số truyền Cấp nhanh
Danh
nghĩa
Thực
tế
a
w
(mm)
m
(mm)
Z
1
Z
2
x
1
(mm)
x
2
(mm)
b
(mm)
500 12,5 12,96

80 1,5
33
67
+0,75
+0,59
20
Cấp chậm
a
w
(mm)
m
(mm)
Z
3
Z
4
x
3
(mm)
x
4
(mm)
b
(mm)
125 2,5 13 83 +0,58 -0,58 32
Bảng 4.2 .Các kích thước cơ bản của hộp giảm tốc
a
w1
a
w2

A A
1
B B
1
H H
1
H
2
L
1
L
2
L
3
80 125 335 125 165 175 132 365 20 145 206 437
L
4
L
5
L
6
L
7
b
1
b
2
d
1
d

2
d
4
d
5
155 106 100 315 6 14 20 45 M30x2,0 19
d
6
d
7
d
8
h
1
H
2
h
3
l
1
l
2
l
3
t
1
t
2
M24x1,5 32 63 6 9 32 36 82 50 3,5 5,5
Ta chọn hộp giảm tốc trên vì có T=500 (N.m)> T

ct
=254,285 (N.m) và tỷ số
truyền của hộp sai khác tỷ số truyền của hệ thống không quá 4%, như vậy ta
sẽ không phải thiết kế bộ truyền ngoài, đảm bảo tính kinh tế.
Kiểm tra sai số:
−
∆ =
t yc
t
u u
u 100
u
% (3.18)
Trong đó:
– Δu : Sai số tỉ số truyền ;
– u
t
: Tỉ số truyền thực tế của hộp giảm tốc, u
t
= 12,96 ( bảng 3.2);
– u
yc
: Tỉ số truyền mà hệ thống yêu cầu, u
yc
= 12,963 (3.17)
24
Đề án kĩ thuật


Thay các giá trị vào (3.18):

12,96 12,963
u 100 0,023%
12,96
−
∆ = =
Trị số Δu thỏa mãn điều kiện sai số tỉ số truyền. Vậy ta không cần sử
dụng bộ truyền ngoài hộp.
Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền của bộ truyền hộp giảm tốc:
u
t
= u
1
.u
2
Trong đó:
u
1
: Tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh;
u
2
:

Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm.
Theo bảng 3.2, ta có :
2
1
1
z 67
u 2,03

z 33
= = =
;
4
2
3
z
83
u 6,385
z 13
= = =
3.3.8. Công suất trên các trục
P
i
= P
i-1
.η
i-1
→
I
Trong đó: P
i
: công suất trên trục thứ i.
.η
i
: hiệu suất ổ trên trục i.
P
i-1
: công suất trên trục thứ (i-1).
.η

i-1
: hiệu suất bộ truyền từ trục thứ (i-1) tới trục i.
+ Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
2,9167
3,24( )
0,90
ct
dc
lv
dc lv
P
P P kw
η
∑
= = = =
+ Công suất trên trục I:
. . 3,24.1.0,99 3,208( )
dc
I lv k ol
P P kw
η η
= = =

+ Công suất trên trục II:
25