Đồ án cơ sở thiết kế máy

Đồ án cơ sở thiết kế máy
`
I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ
- Công suất làm việc trên trục tang quay (trục máy công tác)
Theo công thức 2.11 Tập 1 TTTKHDDCK trang 20
Trong đó:
F=8250 Lực kéo băng tải
V=0,35 m/s Vận tốc băng tải
- Công suất tương đương
β: hệ số xét đến sự thay đổi tải trọng không đều
Theo công thức 2.14 .Tập 1 “Tính toán hệ dẫn động cơ khí” (TTHĐCK) trang
20

Vậy
- Công suất cần thiết trên trục động cơ
Theo công thức 2.8 .Tập 1 TTTKHDĐCK trang 20
η: hiệu suất truyền động
Theo công thức 2.9 . Tập 1 TTTKHDĐCK trang 20
là hiệu suất của các bộ truyền
Theo đề bài thì:
.
Tra bảng 2.3 tài liệu [I]
hiệu suất một cặp ổ lăn
hiệu suất một cặp bánh răng
hiệu suất bộ truyền xích
hiệu suất bộ truyền đai
=1 hiệu suất khớp nối
Vậy
- Công suất cần thiết trên trục động cơ
- Số vòng quay trên trục tang quay ( trục máy công tác )

GVHD: Trần Thế Văn Trang 1
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Theo công thức 2.16 Tập 1 TTTKHDDCK trang 20
Trong đó:
V=0,35 m/s vận tốc băng tải
D=200 mm đường kính trục tang quay
- tỉ số truyền toàn bộ của hệ dẫn động
Theo công thức 2.15 . Tập 1 TTTKHDDCK trang 21
là tỉ số truyền của từng bộ phận
Theo đề bài thì:
Tra bảng 2.4 Tập 1 TTTKHDDCK trang 21
tỉ số truyền động đai (chọn theo tiêu chuẩn trang 49 tài liệu tập I)
tỉ số truyền động bánh răng
tỉ số truyền động xích
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ
Theo công thức 2.18 Tập 1 TTTKHDDCK trang 21
- Chọn động cơ
Chọn động cơ loai 4A100S4Y3 (tra bảng P1.3 Tập 1 TTTKHDDCK trang 237)
Bảng thông số động cơ
Kiểu động
cơ
Công
suất
p
(kw)
Vận
tốc
quay n
(v/ph)
Cos

(mm)
Khối
lượng
(kg)
4A100S4Y3 3,0 1420 0,83 82 2,2 2,0 28 36
1.2 Phân phối tỷ số truyền
- Tỉ số truyền của hệ dẫn động
Theo công thức 3.23 Tập 1 TTTKHDDCK trang 48
Trong đó:
GVHD: Trần Thế Văn Trang 2
Đồ án cơ sở thiết kế máy
số vòng quay của động cơ đã chọn v/ph
số vòng quay của trục tang quay (trục máy công tác ) v/ph
- Phân tỉ số truyền của hệ dẫn động cho các bộ truyền
Tra bảng 2.4 Tập 1 TTTKHDDCK trang 21
Chọn

1.3 Tính số vòng quay trên các trục
Trục động cơ
(v/ph)
Trục I
Trục II
Trục công tác
1.4 Tính công suất trên các trục
Công suất trên trục công tác
P
ct
= kw
Trục II
Trục I

Trục động cơ
1.5 Tính momen xoắn trên các trục
Theo công thức sau Tập 1 TTTKHDDCK trang 49
Trục động cơ,
GVHD: Trần Thế Văn Trang 3
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Trục I
Trục II
Trục công tác
* BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN :
Trục
Thông số
Động cơ I II Công tác
u u
đ
= 3 U
br
= 4 u
x
= 3,5
n (vòng/phút) 1420 473 118 34
P (kW) 3 2,53 2,43 2,2
T (N.mm)
17889,44 51081,40 195046,61 617941,18
GVHD: Trần Thế Văn Trang 4
Đồ án cơ sở thiết kế máy
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
2.1. Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang
Vì P>2 KW nên chọn bộ truyền đai thang
2.1.1 Chọn lọai đai và tiết diện đai

- Các thông số của động cơ và tỉ số truyền của bộ đai
, , P = 3 kw
- Dựa vào thông số của động cơ và hình 4.1tập I ta chọn ta chọn bộ truyền đai
thang loại A
- Tra bảng 4.13 –trang 58 tài liệu [I] ta chọn như sau:
Loại đai
Kích thước tiết diện
(mm)
Diện
tích
A(mm
2
)
Đường
kình bánh
đai nhỏ
d
1
(mm)
Chiều dài
giới hạn l
(mm)
b
t
b h y
0
Thang hình
thang
thường A
11 13 8 2,8 81 100-200

560-4000
GVHD: Trần Thế Văn Trang 5
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Hình vẽ dưới đây thể hiện kích thước mặt cắt ngang của dây đai
13
11
8
2,8
40
0
2.1.2. Xác định các thông số của bộ truyền đai
a-Tính đường kính bánh đai
Dựa vào bảng 4.13 tập I ta thấy rằng d
1
thuộc trong khoảng (100-200)
Nên ta chọn d
1
= 160 mm
Từ tính đường kính bánh đai lớn
Theo công thức 4.2 tài liệu [I]
Trong đó: là tỉ số truyền , là hệ số trượt
Theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.21 trang 63 tài liệu [I] chọn theo tiêu chuẩn
GVHD: Trần Thế Văn Trang 6
Đồ án cơ sở thiết kế máy

b - Tính vận tốc bánh đai:
V= 11,89 m/s nhỏ hơn vận tốc đai cho phép Vmax= 25 m/s
- Chọn đối với đai thang ( hệ số trượt trang 53 sách tập I)
c- Xác định khoảng cách trục a
Ta chọn theo bảng 4.14 dựa vào tỉ số truyền u và đường kính bánh đai d

2
:
u 1 2 3 4 5 6
a/d
2
1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85
cách trục a theo bảng 4.14 tài liệu [I]

d-Chiều dài đai sơ bộ l
Theo công thức 4.4 tài liệu [I] trang 54
Theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.13 tài liệu [I] trang 59 chọn l = 1800mm
e-Xác định i
Theo công thức 4.15 tài liệu [I] trang 60
Vậy tuổi thọ của đai đạt tiêu chuẩn
f- Xác định khoảng cách trục
Từ chiều dài đai tiêu chuẩn cần tính chính xác khoảng cách trục a theo công thức 4.6
tài liệu [I] trang 54
Trong đó:
GVHD: Trần Thế Văn Trang 7
Đồ án cơ sở thiết kế máy
g- Kiểm tra điều kiện khoảng cách trục a
a = 394,50 mm thỏa mãn điều kiện
h- Góc ôm xác định theo công thức 4.7 tài liệu [I] trang 54với điều kiện
Góc thỏa mãn điều kiện
i- Đường kính ngoài của bánh đai tính theo công thức 4.18 tài liệu [I]
Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ
Đường kính ngoài của bánh đai lớn

2.1.3 Xác định số đai
Số đai z được tính theo công thức 4.16 tài liệu [I] trang 60

Trong đó:
- công suất trên bánh đai chủ động
- Tra bảng 4.19 tài liệu [I] trang 62
công suất cho phép
- Tra bảng 4.7 tài liệu [I] trang 55
hệ số tải trọng động
- Tra bảng 4.15 tài liệu [I] trang 61
GVHD: Trần Thế Văn Trang 8
Đồ án cơ sở thiết kế máy
= 1-0,0025(180-)=1-0,0025(180-138)=0,895
hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm
- Tra bảng 4.16 tài liệu [I] trang 61
Ta có
1800
1,05
1700
o
l
l
= =
hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai
- Tra bảng 4.17 tài liệu [I] trang 6
Do u=3 nên ta có
hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền
- Tra bảng 4.18 tài liệu [I] trang 61

[ ]
1
3
1,28

2,34
O
P
P
= =
nên ta có
hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải
trọng cho các dây đai
Ta chọn số đai z = 2
- Từ số đai z = 2 xác định chiều rộng bánh đai B theo công thức 4.17 tài lệu [I]
Tra bảng 4.21 tài liệu [I]
,
với
2.1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
GVHD: Trần Thế Văn Trang 9
Đồ án cơ sở thiết kế máy
- Lực căng ban đầu được xác định theo công thức 4.19 tài liệu [I]
Trong đó:
lực căng do ly tâm sinh ra
Theo công thức 4.20 tài liệu [I]
Trong đó:
Tra bảng 4.22 tài liệu [I] trang 64
khối lượng 1m chiều dài đai
vận tốc vòng đai
công suất trên trục bánh đai chủ động
Vậy lực căng ban đầu
Lực tác dụng lên trục tính theo công thức 4.21 tài liệu [I]
Sơ đồ lực tác dụng lên trục khi bộ truyền đai làm việc:
GVHD: Trần Thế Văn Trang 10
Đồ án cơ sở thiết kế máy

F
1
F
2
F
2
F
r
O
1
d
1
n
1
1
45°
1
45°
O
2
d
2
2
2
n
2
Mặt cắt của đai:
B
t
d

d
a
ho
h
GVHD: Trần Thế Văn Trang 11
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Bảng thông số bộ truyền đai
Đường kính bánh đai nhỏ d1 (mm) 160
Đường kính bánh đai nhỏ d2 (mm) 540
Chiều dài đai l (mm) 1800
Khoảng cách trục a (mm) 394,5
Góc ôm 138
Đường kính ngoài của banh đai nhỏ da
1
(mm) 166,6
Đường kính ngoài của banh đai lớn da
2
(mm) 456,6
Bề rộng bánh đai B mm) 35
Bề rộng dây đai b (mm) 13
Lực tác dụng trên trục Fr (N) 506,52
Số đai Z 2
Vận tốc đai (m/s) 11,89
GVHD: Trần Thế Văn Trang 12
Đồ án cơ sở thiết kế máy
2.2 Thiết kế bộ truyền xích
2.2.1 Chọn loại xích
- Chọn xích ống con lăn hay gọi tắt là xích con lăn có độ bền mòn cao hơn xích ống, chế
tạo đơn giản không phức tạp bằng xích răng, giá thành hạ do đó xích con lăn được sử
dụng rộng dãi.

- Do bộ truyền không lớn nên ta chọn loại xích này
2.2.2 Xác định các thông số của bộ truyền xích
2.2.2.1Chọn số răng đĩa xích
- Theo công chức = 29 – 2. = 29 – 2.3,5 = 22 19
Trong đó
Theo bảng 5.4 tài liệu [I]
chọn số răng
-Tính số răng đĩa xích
Chọn
2.2.2.2 Xác định bước xích
Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích
Theo công thức 5.3 tài liệu [I]
Trog đó:
công suất tính toán kw
công suất cần thiết kw
GVHD: Trần Thế Văn Trang 13
Đồ án cơ sở thiết kế máy
công suất cho phép kw
hệ số răng
hệ số vòng quay. Do 100<n
01
<250 nên ta chọn n
01
=200
Trong đó:

Theo công thức 5.4 tài liệu [I]
Tra bảng 5.6 tài liệu [I]
hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền
k

0
=1
hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
Chọn a = 40p
hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích
một trong các đĩa xích
hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn
môi trường làm việc có bụi
hệ số tải trọng động
làm việc êm
- hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền
làm việc một ca
Vậy
K = 1.1.1.1,3.1.1= 1,3
6,03 kw
Theo bảng 5.5 tài liệu [I] chọn bộ truyền xích 1 dãy
có bước xích p = 25,4 thỏa mãn điều kiện bền mỏi
Đồng thời theo bảng 5.8 tài liệu [I]
2.2.2.3 Xác định khoảng cách trục a
GVHD: Trần Thế Văn Trang 14
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Theo công thức 5.11 tài liệu [I]
a = (30÷50)p
chọn
Theo công thức 5.12 tài liệu [I]
Xác định số mắt xích

Lấy số mắt xích chẵn:
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 tài liệu [I]) =1014,27 mm
Để xích không chịu lực căng quá lớn khoảng cách trục a tính cần phải giảm bớt 1 lượng

Số lần va đập của xích trong 1 giây tính theo công thức 5.14 tài liệu [I]
Trong đó : số lần va đập cho phép trong 1 giây
Tra bảng 5.9 tài liệu [I] vì bước xích p= 25,4 mm nên ta chọn được =30 lần va đập
2.2.2.4 Kiểm nghiệm xích về độ bền
Theo công thức 5.15 tài liệu [I]
Trong đó:
hệ số an toàn cho phép
Tra bảng 5.10 tài liệu [I]
= 8,2
GVHD: Trần Thế Văn Trang 15
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Q tải trọng phá hỏng N
Tra bảng 5.2 tài liệu [I]
Q = 56,7 kN = 56700 N
hệ số tải trọng động
Tra bảng 5.6 tài liệu [I]
lực vòng N
lực căng do lực ly tâm gây ra N
q là khối lượng một m xích (m là dãy xích ở đây m = 1)
tra bảng 5.2 tài liệu [I] q = 2,6 kg
vậy
lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra N
Theo công thức 5.16 tài liệu [I]
a
a khoảng cách trục a = 1011,23 mm = 1,101123 m
hệ số phụ thuộc độ võng của xích và vị trí bộ truyền
do
Vậy
Suy ra
= 8,2

GVHD: Trần Thế Văn Trang 16
Đồ án cơ sở thiết kế máy
2.2.2.5 Đường kính đĩa xích
- Đường kính vòng chia của đĩa xích xác định theo công thức 5.17 tài liệu [I]
Chọn
Chọn mm
Đường kính vòng đỉnh
Đường kính vòng chân
Tra bảng 5.2 tài liệu [I]
ta có


Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
Theo công thức 5.18 tài liệu [I]
Trong đó:
ứng suất tiếp xúc cho phép MPa ( Tra bảng 5.11)
Chọn vật liệu làm bánh răng là thép 45 tôi cải thiện độ cứng HB 170
GVHD: Trần Thế Văn Trang 17
Đồ án cơ sở thiết kế máy
lực vòng N
lực va đập trên m dãy xích (ở đây m=1)
Theo công thức 5.19 tài liệu [I]
hệ số tải trọng phân bố không đều
xích một dãy
hệ số tải trọng

Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc vào z
1
do
E moodum đàn hồi MPa

moodun đàn hồi của vật liệu con lăn và đĩa xích
Lấy MPa
A diện tích chiếu bề mặt bản lền
Tra bảng 5.12 tài liệu [I]
Kiểm nghiệm đĩa xích 1
<
Kiểm nghiệm đĩa xích 2
do

<
Vây ta dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB170 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho
phép , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 và răng đĩa 2.
2.2.2.6 Xác định lực tác dụng lên trục lực căng trên bánh xích chủ động F1
và bị động F2
Trong thực tế tính toán có thể bỏ qua nên
Vậy lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức
Trong đó:
hệ số kể đến ảnh hưởng của trọng lượng xích( trang 88 sách tập I)
GVHD: Trần Thế Văn Trang 18
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Khi bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng 1 góc lớn hơn
vì
lực vòng trên đĩa xích
Bảng tổng hợp số liệu về bộ truyền xích.
Thông số Ký hiệu Giá trị
Loại xích xích con lăn
Bước xích p 25,4 mm
Số mắt xích X 134
Khoảng cách trục a 1011,23 mm
GVHD: Trần Thế Văn Trang 19

Đồ án cơ sở thiết kế máy
Số răng đĩa xích Z
1
Z
2
23
81
Vật liệu đĩa xích Thép 45 tôi cải thiện
Thép 45 tôi cải thiện
Đường kính vòng
chia
d
1
d
2
187 mm
655 mm
Đường kính vòng
đỉnh
d
a1

d
a2
198 mm
668 mm

Đường kính chân
răng đĩa xích
d

f1
d
f2
171 mm
639 mm
Lực tác dụng lên
trục
F
r
2238,075 N

Phần III-Thiết kế bộ truyền trong bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
3.1.Chọn vật liệu:
Theo bảng 6.1 tài liệu [I] ta chọn như sau:
GVHD: Trần Thế Văn Trang 20
Đồ án cơ sở thiết kế máy
+ Bánh nhỏ: chọn vật liệu thép 45 tôi cải thiện có độ cứng, giới hạn bền, giới hạn bền
chảy như sau:
Chọn độ cứng bánh nhỏ:
+ Bánh lớn: chọn vật liệu thép 45 tôi cải thiện có độ cứng; giới hạn bền, giới hạn chảy
như sau;
Chọn độ cứng bánh lớn:
Ta thấy rằng H
1
≥
H
2
+(10…15) HB
3.2.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép , ứng suất uấn cho phép
Theo công thức 6.1a và 6.2a tài liệu [I] :

Trong đó:
hệ số xét đến nhám của răng làm việc.
hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng.
hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất.
m :là môđum (mm)
hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước banh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.
Trong tính toán thiết kế lấy sơ bộ
GVHD: Trần Thế Văn Trang 21
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Theo công thức 6.1a và 6.2a tài liệu [I] :
ứng suất tiếp xúc cho phép
ứng suất uốn cho phép
, hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn.
Tra bảng 6.2 tài liệu [I] ta có;
Bánh nhỏ:
Bánh lớn:
(Tra bảng 6.2 tài liệu (I))
Bánh nhỏ:
Bánh lớn:
hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng,
K
HL
,K
FL
- Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền đai
Được xác định theo công thức 6.3 và 6.4 tài liệu (I)
Trong đó: bậc của đường công mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

GVHD: Trần Thế Văn Trang 22
Đồ án cơ sở thiết kế máy
số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc, theo công thức 6.5 tài liệu [I];
Bánh nhỏ:
Bánh lớn:
số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn, đối với các loại thếp thì:
số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
Theo công thức 6.7 tài liệu (I)
Trong đó: lần lượt là mômen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ I của
bánh răng đang xét
Vì nên
Vì nên
Vậy ,
Theo công thức 6.8 tài liệu [I]:

Vì nên
Vì nên
GVHD: Trần Thế Văn Trang 23
Đồ án cơ sở thiết kế máy
Vậy ,
Trong đó: lần lượt là mômen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc
Theo công thức 6.1a tài liệu [I] :
Theo công thức 6.12 tài liệu [I], ứng suất tiếp xúc cho phép là giá trị trung bình của hai
ứng suất tiếp xúc , , đối với bánh răng trụ răng nghiêng, và nhỏ hơn 1,25min

Theo công thức 6.2a tài liệu [I] :
Vậy:
+ Ứng suất tiếp xúc cho phép
+ Ứng suất uốn cho phép
+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép, theo công thức 6.13 tài liệu [I]:

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép.
GVHD: Trần Thế Văn Trang 24
Đồ án cơ sở thiết kế máy
3.3.xác định thông số cơ bản của bộ truyền
Xác định sơ bộ khoảng cách trục , Theo công thức 6.15a tài liệu [I] :
Trong đó:
hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng, tra bảng 6.5 tài liệu [I] :
momen xoắn trên trục bánh chủ động Nmm,.
ứng suất tiếp xúc cho phép,
U là tỉ số truyền U = 4
, chiều rộng vành răng
Tra bảng 6.6 tài liệu [I] : chọn ( theo tiêu chuẩn SEV229-75 trang 99)
Theo công thức 6.16 tài liệu [I] :
,02
hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tính về tiếp xúc.
Tra bảng 6.7 tài liệu [I]:
Chọn ( chọn theo tiêu chuẩn SEV229-75 sách tập I, trang 99)
b
w
==125.0,4=50mm
3.4. Xác định các thông số ăn khớp.
GVHD: Trần Thế Văn Trang 25