ĐỒ án CHI TIẾT máy THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG BĂNG tải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.33 MB, 58 trang )
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 1
Mục lục
Trang
Lời nói đầu 4
Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 5
I. Chọn động cơ điên 5
II. Phân phối tỉ số truyền 7
III. Lập bảng đặc tính 7
Phần 2: Thiết kế các bộ truyền 9
a. Thiết kế Xích ống con lăn 9
b. Thiết kế Bánh răng – Trục vít 13
I. Thiết kế Bánh răng trụ răng thẳng 13
II. Thiết kế Trục vít – bánh vít 19
Phần 3: Thiết kế trục 25
I. Thông số kĩ thuât 25
II. Chọn vật liệu 25
III. Tính sơ bộ đường kính trục 26
IV. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 26
V. Biểu đồ mômen 28
VI. Kiểm nghiêm 34
Phần 4: Tính toán chọn ổ lăn 45
I. Tính toán ổ lăn cho trục I 45
II. Tính toán ổ lăn cho trục II 46
III. Tính toán ổ lăn cho trục III 50
Phần 5: Thiết kế kết cấu và dung sai lắp ghép 52
I. Kết cấu vỏ hộp 52
II. Kết cấu một số chi tiết 53
III. Bảng dung sai lắp ghép 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 2
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CHI TIẾT MÁY
Sinh viên thực hiện : Lê Công Đoàn
MSSV : 21104474
Lớp : CK11CTM3
ĐỀ TÀI
Đề số 19: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Phương án số: 21
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 3
Hệ thống dẫn động băng tải gồm:
1. Động cơ điện 3 pha không đồng bộ
2. Nối trục đàn hồi
3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển
4. Bộ truyền xích ống con lăn
5. Băng tải.
Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên băng tải : F = 24000 (N)
Vận tốc băng tải : v = 0,35 (m/s)
Đƣờng kính tang dẫn : D = 550 (mm)
Thời gian phục vụ : L = 6 (năm)
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 220 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: T
1
= T T
2
= 0,6T
t
1
= 27s t
2
= 20s
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 4
Lời nói đầu
Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí
nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công
nghiệp đang phát triển nhƣ vũ bão. Và là cơ sở để học nhƣng môn nhƣ dao cắt, công
nghệ…
Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại
những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế.
Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt, bao gói)
chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với
các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc
trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hƣớng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất
cao và đƣợc ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời. Băng tải là một loại máy
thƣờng đƣợc sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu nhƣ : than đá, cát, sỏi, thóc…
Băng tải thƣờng đƣợc cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men
xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải. Hộp giảm tốc thƣờng dùng cho băng tải là
hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít .
Ƣu nhƣợc điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật
liệu theo hƣớng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm
việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhƣng băng tải còn có một số hạn chế nhƣ: tốc độ
vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 24
0
), không vận chuyển đƣợc theo
hƣớng đƣờng cong.
Để làm quen với việc đó em đƣợc giao Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải), với những
kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy
cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè. Em đã hoàn thành đƣợc đồ án đƣợc
giao.
Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều nên đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn Thiết kế máy để đồ án của
em đƣợc hoàn thiện hơn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em
đặc biệt là thầy giáo hƣớng dẫn Bùi Trọng Hiếu.
Hồ Chí Minh, Ngày 6 tháng 2 năm 2014
Sinh viên
Lê Công Đoàn
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 5
PHẦN 1: Chọn công suất động cơ và phân phối tỉ số
truyền cho hệ thống
I. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:
1. Chọn hiệu suất của hệ thống:
Hiệu suất chung của hệ thống:
Trong đó:
= 0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn (để hở)
= 0,97 : Hiệu suất bánh răng trụ răng thẳng
= 0,82 : Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít
= 1 : Hiệu suất nối trục đàn hồi
= 0,99 : Hiệu suất ổ lăn
Ta đƣợc:
= 0,93.0,97.0,82.1.0,99
3
= 0,71
2. Tính công suất đẳng trị (công suất tính toán):
Công suất cực đại trên băng tải:
= 8,4 (kW)
Công suất tính toán:
Công suất cần thiết trên trục động cơ:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 6
3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
Số vòng quay của trục công tác:
Tỉ số truyền :
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trục vít:
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của bộ truyền xích ống con lăn:
Tỉ số truyền chung sơ bộ:
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
4. Chọn động cơ điện:
Dựa vào Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ 4A và việc tính toán sơ bộ. Ta chọn
động cơ 4A160M8Y3 có các thông số:
Kiểu động
cơ
Đƣờng kính
trục ra
Công suất
(kW)
Vận tốc quay
(vp/ph)
cos
4A132M4Y3
42
11
1458
0,87
87,5
2,2
2
II. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:
Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc
Chọn tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh:
Tỉ số truyền của trục vít – bánh vít:
III. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 7
1. Tính toán công suất trên trục:
2. Tính toán số vòng quay các trục:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 8
3. Tính toán momen xoắn trên các trục:
BẢNG ĐẶC TÍNH:
Động cơ
Trục 1
Trục 2
Trục 3
Trục công tác
Công suất P (kW)
10,3
10,3
9,91
9,03
8,4
Tỉ số truyền u
1
3
20
2
Số vòng quay n
(vòng/phút)
1458
1458
486
24,4
12,2
Moment xoắn T
(Nmm)
67465,7
67465,7
194733,5
3548827,2
6575409,8
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 9
PHẦN 2a: Tính toán bộ truyền hở
Bộ truyền xích ống con lăn
I. Thông số kĩ thuật thiết kế bộ truyền xích ống con lăn:
Công suất bộ truyền :
Tỉ số truyền :
Số vòng quay bánh dẫn :
Moment xoắn :
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
II. Thiết kế bộ truyền:
1. Xích chọn là xích ống con lăn.
2. Chọn số răng của đĩa xích dẫn:
Chọn
3. Chọn số răng của đĩa bị dẫn:
Chọn
Tính lại tỉ số truyền:
4. Hệ số điều kiện sử dụng xích :
: Hệ số tải trọng động (tải trọng va đập nhẹ)
: Hệ số xét đến ảnh hƣởng của khoảng cách trục (Chọn
)
: Hệ số xét đến ảnh hƣởng của cách bộ trí bộ truyền (bố trí
nằm ngang)
: Hệ số xét đén ảnh hƣởng của khả năng điều chỉnh lực căng
xích (trục đĩa xích điều chỉnh đƣợc)
: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn (bôi trơn nhỏ giọt)
: Hệ số xét đến chế độ làm việc (làm việc hai ca)
5. Công suất tính toán:
Chọn
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 10
(Chọn xích hai dãy)
Theo bảng 5.4 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc) và theo cột
ta chọn bƣớc xích:
6. Kiểm tra số vòng quay tới hạn:
Tƣơng ứng với bƣớc xích
, số vòng quay tới hạn
nên ta thoả mãn
.
7. Kiểm ta bước xích
:
Theo bảng 5.3 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc) ta chọn
.
Ta có:
Do
nên điều kiện đƣợc thoả.
8. Tính toán các công thức:
Vận tốc trung bình
Lực vòng có ích:
Chọn khoảng cách trục sơ bộ:
Số mắt xích:
Chọn mắt xích.
Chiều dài xích:
Tính chính xác khoảng cách trục:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 11
Để bộ truyền xích làm việc có độ chùng bình thƣờng, ta giảm khoảng cách trục a
một khoảng
Vậy khoảng cách trục
9. Số lần va đập xích trong một giây:
Theo bảng 5.6 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc), với bƣớc xích
ta chọn
10. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn:
Tải trọng phá hủy Q tra bảng 5.1 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc),
với
Lực trên nhánh căng
Lực căng do lực ly tâm gây nên:
Lực căng ban đầu của xích:
Với
là hệ số an toàn cho phép phụ thuộc vào số vòng quay và bƣớc xích tra
trong bảng 5.7 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc)
Lực tác dụng lên trục:
Trong đó:
: Hệ số trọng lƣợng xích (Bộ xích đặt nằm ngang)
11. Đường kính đĩa xích:
Bánh xích dẫn:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 12
Bánh bị dẫn:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 13
PHẦN 2b: Thiết kế Bánh răng – Trục vít
I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG
Các thông số kĩ thuật :
Công suất bộ truyền :
Tỉ số truyền :
Số vòng quay bánh dẫn :
Moment xoắn :
1. Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn:
Chọn thép C45 đƣợc tôi cải thiện. Theo bảng 6.13 ta có:
Đối với bánh dẫn:
Đối với bánh bị dẫn:
2. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ
H
] và ứng suất uốn cho phép [σ
F
]:
a. Số chu kì làm việc cơ sở:
b. Số chu kì làm việc tương đương:
Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: ;
Tuổi thọ:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 14
c. Hệ số tuổi thọ:
Do
nên chọn
d. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:
3. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [σ
H
]:
Chọn
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 15
4. Chọn hệ số tải trọng tính:
Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên chọn
, chọn
theo tiêu chuẩn.
Ta có:
Ứng với
vừa chọn, tra bảng 6.4(ứng với
và ) có:
và
5. Tính khoảng cách trục:
Ta chọn
6. Chọn modul răng:
Theo tiêu chuẩn ta chọn
7. Xác định số răng :
Tổng số răng :
Chọn
8. Tính lại tỉ số truyền:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 16
9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:
Đƣờng kính vòng chia:
Đƣờng kính vòng đỉnh:
Khoảng cách trục:
Chiều rộng vành răng:
Bánh bị dẫn:
Bánh dẫn :
10.Tính vận tốc vòng v và chọn cấp chính xác bộ truyền
Tra bảng 6.3 ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 8;
11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:
12. Chọn hệ số tải trọng động K
HV
và K
FV
:
Ta có cấp chính xác là 8 và vận tốc
Tra bảng 6.5 chọn:
13. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 17
( bánh răng thẳng)
Ứng suất tiếp xúc cho phép
Hệ số ảnh hƣởng độ nhám bề mặt:
Hệ số ảnh hƣởng vận tốc vòng, do
Hệ số xét đến ảnh hƣởng của điều kiện bôi trơn, chọn
Hệ số ảnh hƣởng kích thƣớc răng:
Vì bánh răng trụ răng thẳng nên ta chọn
= min [
;
] =463,36 Mpa
Ta có
Vậy thỏa điều kiện độ bền tiếp xúc.
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 18
14. Kiểm nghiệm ứng suất uốn :
Ứng suất uốn cho phép:
Hệ số xét đến ảnh hƣởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi:
khi quay một chiều.
Hệ số ảnh hƣởng đến độ nhám:
khi phay và mài răng
Hệ số kích thƣớc:
Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:
Suy ra:
Hệ số dạng răng:
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn):
69,78 > 71,5 bánh răng bị dẫn kém bền hơn
Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bền thấp hơn
Ứng suất uốn đƣợc tính theo:
Hệ số tải trọng tính:
Ứng suất uốn tính toán:
Vậy độ bền uốn đƣợc thỏa.
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 19
15. Bảng thống kê các thông số bộ truyền:
Thông số
Kích thước
Môđun
Khoảng cách trục
Góc biên dạng ren
Bánh dẫn
Số răng
Đƣờng kính vòng chia
Đƣờng kính vòng đỉnh
Bề rộng vành răng
Bánh bị dẫn
Số răng
Đƣờng kính vòng chia
Đƣờng kính vòng đỉnh
Bề rộng vành răng
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 20
II. BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM TRỤC VÍT – BÁNH VÍT:
Các thông số kĩ thuật :
Công suất trên trục vít :
Tỉ số truyền :
Số vòng quay trục vít :
Moment xoắn trên trục vít :
Moment xoắn trên bánh vít:
1. Dự đoán vận tốc trượt
:
Tƣơng ứng vận tốc trƣợt
ta chọn cấp chính xác 8
2. Chọn vật liệu:
Đối với bánh vít:
Vì
ta chọn vật liệu là đồng thanh không thiếc Br AlFe9-4, đúc trong
khuôn kim loại với
.
Đối với trục vít:
Chọn vật liệu cho trục vít là thép 40Cr đƣợc tôi với độ rắn 45HRC, sau đó đƣợc
mài và đánh bóng ren vít.
3. Ứng suất cho phép của bánh vít:
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Ứng suất uốn cho phép:
– Số chu kì làm việc tƣơng đƣơng xác định theo công thức:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 21
4. Chọn số răng trục vít – bánh vít:
Chọn số mối răng
với
Số răng bánh vít
Chọn hệ số đƣờng kính
chọn .
5. Chọn sơ bộ theo công thức:
6. Tính khoảng cách trục
Với hệ số tải trọng động
:
Tính môđun theo công thức:
Ta chọn theo tiêu chuẩn.
Tính lại khoảng cách trục thực:
Do không thể chọng hệ số dịch chuyển để chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn nên
ta có thể lấy giá trị khoảng cách trục này.
7. Các kích thước chính của bộ truyền:
Tên thông số
Công thức
Hệ số đƣờng kính
Môđun
Khoảng cách trục
Góc biên dạng ren
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 22
Trục vít
Đƣờng kính vòng chia trục vít
Đƣờng kính vòng đỉnh trục vít
Đƣờng kính vòng đáy trục vít
Góc xoắn ốc vít
Chiều dài phần cắt ren trục vít
Bánh vít
Đƣờng kính vòng chia bánh vít
Đƣờng kính vòng đỉnh răng bánh vít
Đƣờng kính vòng đáy răng bánh vít
Đƣờng kính lớn nhất bánh vít
Chiều rộng bánh vít
8. Kiểm nghiệm:
Tính lại vận tốc trƣợt:
Hiệu suất đƣợc tính theo công thức:
Với góc ma sát
Tính toán lại ứng suất tiếp xúc cho phép:
Giá trị này phù hợp với giá trị đã chọn.
Xác định số răng tƣơng đƣơng bánh vít:
Chọn hệ số
Kiểm nghiệm độ bền uốn của bánh vít theo công thức:
Vậy bánh vít thoả điều kiện bền uốn.
Xác định giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền:
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 23
Kiểm nghiệm độ bền uốn của trục vít:
Với
là tổng mômen uốn tƣơng đƣơng,
Với vật liệu chế tạo trục vít là thép 40Cr đƣợc tôi với độ rắn
45HRC, ta chọn
Ta có
Vậy thoả điều kiện bền uốn của trục vít.
Kiểm tra độ cứng trục vít:
Trong đó:
- khoảng cách giữa 2 ổ, sơ bộ chọn
- môđun đàn hồi của trục vít,
- mômen quá tính tƣơng đƣơng mặt cắt trục vít,
Với độ võng cho phép:
Vậy thoả điều kiện độ cứng trục vít.
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 24
Tính toán nhiệt theo công thức:
Vậy nhiệt độ nằm trong phạm vi cho phép.
9. Kiểm tra điều kiện bôi trơn:
Ta cho dầu ngập ren trục vít. Lúc này ta có mức dầu ngập bánh răng bị
dẫn cấp chậm:
Để thỏa mãn điều kiện ngâm dầu:
Vậy hộp giảm tốc thỏa điều kiện bôi trơn.
SVTH: Lê Công Đoàn GVHD: Bùi Trọng Hiếu
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 25
PHẦN 3: Thiết kế trục
I. Các thông số kĩ thuật:
1. Trục 1:
2. Trục 2:
3. Trục 3:
II. Chọn vật liệu :
Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thƣờng hóa có:
