Thiết kế máy nghiền xa luân (nghiền con lăn) nghiền khô (thuyết minh+bản vẽ)

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

MỤC LỤC
Phần 1
:.................................................................................................................Giới
thiệu chung
3
I
:....................................................................................................................Tổng
quan chung..................................................................................................................3
II
:....................................................................................................................Kết
cấu một số loại máy nghiền con lăn ..........................................................................4
Phần 2
: ................................................................................................................ Tính
toán thiết kế 7
......................................................................................................................
I
: ...................................................................................................................Đặc
tính kỹ thuật
7
......................................................................................................................II
: ...................................................................................................................Cấu
tạo
7
......................................................................................................................III
:....................................................................................................................Xác
định góc ôm
8

IV..............................................................................................................:Xác
định tỷ số đường kính con lăn và vật ghiền...........................................................................9
V
: ...................................................................................................................Xác
định năng suất.............................................................................................................9
VI :....................................................................................................................Xác
định công suất nghiền.................................................................................................9
VII: Xác định công suất động cơ........................................................................11
VIII: Xác định tỷ số truyền hệ dẫn động cơ khí....................................12
IX : ...................................................................................................................Tính
toán kích thước bánh răng côn....................................................................................13
X
:....................................................................................................................Thiết
kế bộ truyền đai ..........................................................................................................18
XI : ...................................................................................................................Tính
chọn đường kính trục..................................................................................................20
Tài liệu tham khảo ......................................................................................26

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
1


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay khi mà nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì việc xây
dựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một yếu tố hàng đầu để có được một nền kinh tế công
nghiệp phát triển.Trong giai đoạn này hơn lúc nào hết chúng ta cần có nhiều nguồn nhân lực và

vât lực để phát triển,những máy móc thiết bị phục vụ cho công cuộc xây dựng ngày càng cần
thiết và trở nên quan trọng.Việc ra đời của những chiếc máy sản xuất vật liệu xây dựng là rất
cần thiết và có ý nghĩa.Trong công cuộc chung đó, chúng em là những kỹ sư tương lai được
phân công nhiệm vụ nghiên cứu tìm tòi để cho ra đời những cái máy hữu dụng hơn thiết thực
hơn đưa vào sản xuất mong rằng sẽ đem lại nhiều lợi ích đất nước.
Trong suốt thời gian tìm tòi và nghiên cứu chúng em luôn nhận được sự quan tâm hướng
dẫn của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Vũ Như Phan Thiện, chúng em xin chân
thàng cảm ơn những sự tận tình chỉ dạy đó vì đó là những kinh nghiệm qúy báu nhất mà sẽ
giúp chúng em vững bước trên con đường khoa học kỹ thuật.Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng
không thể tránh được những thiếu xót mong thầy cô tận tình góp ý và rộng lòng bỏ qua.

TP.HCM ngày…..tháng…..năm2005
Sinh viên thực hiện: Trần Minh Luân

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
2


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG
I. Khái niệm chung và phân loại máy nghiền con lăn:
Trong sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền con lăn dùng để nghiền thô các loại vật
liệu( kích thước cuối cùng

3 ÷ 8mm

) và nghiền nhỏ( kích thước đến

0,2 ÷ 0,5mm

) các vật liệu

SiO

2 ), sa mot ( vật liệu chịu lửa ).
đất sét ướt, khô, thạch anh (
Về phương diện nghiền, máy nghiền con lăn kém hiệu quả hơn so với các loại máy nghiền
khác (vi dụ máy nghiền trục) do tiêu hao năng lượng nhiều,cấu tạo cồng kềnh và phức tạp, chi
phí lắp đặt,bảo dưỡng, sửa chữa lớn.Nó chỉ được dùng khi công nghệ sản xuất yêu cầu vừa
nghiền vừa trộn vừa làm chặt và lam dẻo vật liệu.
Các máy nghiền con lăn có thể phân loại theo kết cấu, đặc điểm công nghệ, khả năng tác
dụng.
1. Theo kết cấu:

Gồm có các loại máy:
* Có chậu đứng yên còn quả lăn quay xung quanh trục thẳng đứng.
* Có chậu quay và quả lăn đứng yên đối với trục thẳng đứng, nhưng lại quay quanh trục
chính nó nhờ lực ma sát giữa chậu và quả lăn.
* Có trạm dẫn động đặt trên hoặc đặt dưới, quả lăn có thể làm từ kim loại hoặc từ vật liệu
phi kim loại.
* Loại có lực ép bổ sung hoặc không có lực ép bổ sung
* Loại quả lăn đá được dùng cho việc nghiền các loại vật liệu không có kim loại, khi đó
chậu máy cũng được phủ những tấm không đá( granit, kvarsit, đá đúc … )
2. Theo đặc điểm công nghệ có:
* Loại máy để nghiền ướt: độ ẩm vật liệu vượt

15% ÷ 16% .

* Loại nghiền khô hay bán khô: độ ẩm vật liệu không vượt quá

10% ÷ 11%

* Loại nghiền trộn cho hỗn hợp có độ ẩm không vượt quá 10% ÷ 12% .
3. Theo chế độ làm việc
* Loại làm việc liên tục vật liệu nạp và lấy ra liên tục
* Loại làm việc theo chu kỳ vật liệu được nạp vào máy (tuỳ theo kích thước máy) và nghiề
khoảng 5-15phút kết thúc môt( chu kỳ làm việc.

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
3


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
4


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

II. Kết cấu của máy nghiền con lăn:
1 Máy nghiền ướt:

2
5
1

6

Dùng để nghiền vật liệu có độ ẩm 15% ÷ 16% .
Kết cấu máy là loại máy làm việc liên tục dẫn động dưới, chậu đứng yên.
Máy nghiền lắp những tấm cào để gạt vật liệu ướt dính vào con lăn. Vật liệu được nghiền sẽ
được nén qua lỗ ở tấm cửa chặn, để cho lỗ khỏi bị bít người ta làm lỗ hình côn rộng dần về phía
dưới, trên đĩa rơi có dao gạt đưa vật liệu ra cửa tháo.
Bộ phận công tác chính của máy gồm hai con lăn nghiền, lăn trên một mặt phẳng nào đó,
khi lăn nhờ sức nặng mà mà nghiền vật liệu nằm trên đường lăn. Hình trên là sơ đồ nguyên lý
làm việc của máy nghiền dùng để nghiền ướt. Phía đầu trên cũa trục chính có gắn khớp trục
truyền (2) có lắp các khối lăn nghiền (3) và (4). Khi trục (1) quay làm các khối nghiền lăn trên
mâm cố định (5) đồng thời chúng tự quay trên trục truyền (2). Do gắn khớp trên trục truyền (2)
nên các khối nghiền dễ dàng được nâng lên, hạ xuống khi gặp các cục vật liệu quá cứng không
nghiền nhỏ được tránh cho trục nghiền (2) bị gãy. Ngoài ra các khối nghiền còn có thể nâng lên
nâng lên, hạ xuống để đảm bảo chiều dày cần thiết của vật liệu trên mâm, nhờ một cơ cấu cánh
tay đòn phụ.

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
5


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN
6

3

7

4
2
5
1

8

4. Máy nghiền khô:
Thường là loại máy làm việc liên tục với chậu quay và trạm dẫn động đặt ở phía trên.Dùng
để nghiền các loại vật liệu khô( bán khô ), sét, samot, thạch anh…
Do lực quán tính phát sinh khi con lăn quay theo trục thẳng nên không cho phép máy quay
với tốc độ lớn nên năng suất của máy thấp. Do đó còn có loại nghiền khô với kết cấu chặn
quay, vật liệu nghiền xong sẽ được đi ra bằng lực li tâm.
Với loại máy nghiền này khi vật liệu chưa ra được khỏi lỗ tháo sẽ được thanh gạt đưa lại
vào trong máy.
Các khối nghiền

(3)

(4)

và

được lắp trên trục ngang

( 2)

và có thể quay quanh trục

(2)

do

(5)

lực ma sát tạo ra khi mâm
quay. Các đầu trục của khối nghiền có thể chuyển động lên
xuống do thay đổi chiều dày lớp vật liệu hoặc do vật liệu cứng lẫn trong đó nhờ cơ cấu dẫn
hướng

(7 ) .

Đầu trên của trục

(1)

giảm tốc. Đầu dưới trục

có lắp cặp bánh răng côn

(1)

(6)

nhận chuyển động từ động cơ qua hộp

lắp moay ơ mâm. Nửa trong, gần tâm mâm được chế tạo liền, nửa

(8)

ngoài có lỗ dạng lưới sàng
.
Các cánh gạt có tác dụng hướng vật liệu chưa nghiền tới vùng nghiền của khối nghiền và

(8)

hướng vật liệu đã nghiền tới sàng
. Lượng vật liệu không lọt qua mắt sàng lại được các cánh
gạt hướng tới vùng nghiền. Vật liệu qua được sàng rơi vào một mâm cố định để từ đó nhờ các
cánh gạt đưa vào máng gom liệu.

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
6


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

12

3

4
11
10

9

0,9vg / s

Hình trên là sơ đồ nguyên lý của máy nghiền có mâm quay và tốc độ quay tới
. Máy
loại này dùng để nghiền khô. Sản phẩm được lấy ra nhờ lực li tâm. Vật liệu qua khe hở giữa

(9)

(10)

mâm
và thành bên
, khe hở này có thể điều chỉnh được. Các hạt vật liệu không lọt qua
khe hở được các cánh gạt đưa vào các vùng nghiền.
Năng suất loại máy này đạt tới

75T / h

chi phí năng lượng

(3)

( 4)

0,7 ÷ 1kWh / T , khối lượng nghiền

5 ÷ 6,5T .

Trục

(11)

giá máy qua

của các khối nghiền

(13)

và

được lắp với giá treo

(12) , giá (12)

liên kết với

và lò xo, độ cứng lò xo được tính chọn sao cho khi không tải khe hở giữa

mâm và thành chắn chiếm khoảng 8 ÷ 10mm . Khi làm việc, các khối nghiền được nâng lên lò
xo tự do( không chịu kéo nữa ). Thiết kế máy như vậy dễ dàng khởi động, giảm tải trọng trên
trục khối nghiền

(3)

và

( 4) .

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
7


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

3

1

2
5

6

Ngoài các loại máy trên còn có các loại máy nghiền có khối lượng con lăn nghiền nhỏ, lực
nghiền phụ được tạo ra nhờ các lò xo, hệ thống thuỷ lực hay khí nén. Hình trên là sơ đồ nguyên
lý, cánh tay đòn
lanh

( 2)

(4) . Trên (2)

một đầu lắp khớp với giá cố định

lắp các ổ đỡ của khối nghiền

(1) , đầu kia gắn với trục pittông của xi

(3) . Mâm quay (5)

( 6)

nhận chuyển động từ động

cơ qua hộp giảm tốc và cặp bánh răng côn
.
Ưu điểm của loại máy này là có kích thước gọn hơn, khối lượng nhỏ hơn các loại trên, có
thể thay đổi dễ dàng áp lực tác dụng lên vật nghiền.

Phần 2: TÍNH TOÁN
I

Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền con lăn khô:
1 Kích thước con lăn:
Đường kính:

D = 1,4 m
b = 0,4 m

Chiều rộng:
Khối lượng 2 con lăn: m = 2,13/2,2

n = 0,2

Số vòng quay của trục thẳng đứng:
vg/giây

5. Khoảng cách từ tâm trục đến điểm giữa các con lăn:
Con lăn trong:

R1 = 0,52m .

Con lăn ngoài:

R2 = 0,9 m

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
8


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

6. Các kích thước bao:
Dài:

L = 3,8 m

Rộng:

B = 2,74 m
H = 2,33 m

Cao:
7. Năng suất:
N = 0,5 tấn/h

8. Công suất: 14 kw
III. Các bộ phận chính của máy:
6

3

7

4
2
5
1

IV. Xác định góc ôm:

1: Trục chính.
2: Trục truyền.
3: Con lăn trong.
4: Con lăn ngoài.
5: Chậu.
6: Bánh răng côn.
7: Cơ cấu dẫn hướng.
8: Lưới sàng.

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
9

8

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

T
α
α

Psinα

fPcosα
fP1
fP

P
P1 Pcosα
fPsinα

Sơ đồ xác định góc ôm
Góc ôm là góc α tạo giữa đường tiếp tuyến T với phương ngang cần phải lớn hơn một giá
trị nào đó thì mới đảm bảo điều kiện để nghiền.
Để xác định điều kiện góc ôm ta có các lực tác dụng sau:

P : áp lực lên cục vật liệu, chia thành hai thành phần P sin α
Pf

và

P cos α

.

: lực ma sát giữa cục vật liệu và con lăn sinh ra bởi áp lực, cũng được chia ra thành

hai thành phần

Pf sin α

và

Pf cos α

.

P1 : áp lực của cục vật liệu lên đáy chậu.
Điều kiện để cục vật liệu đi vào máy.

P sin α ≤ fP cosα + fP1 .
Chiếu các lực lên phương đứng.

P1 − P cos α − fP sin α = 0 ⇒ P1 = P(cos α + f sin α ) .
P1 vào ta được.
P sin α ≤ fP (cos α − f sin α ) + fP cos α .
f = tgϕ ( ϕ : góc ma sát ). Cuối cùng ta có:
Chia hai vế cho P cos α và thay
Thay giá trị

tgα ≤

2tg ϕ

= tg 2ϕ ⇒ α ≤ 2ϕ
1 − tg 2ϕ
.

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
10


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG
Đối với đất sét ướt:

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

f = 0,3 ⇒ φ = 16,7o .

Vậy góc ôm là: α = 33 .
V. Xác định tỉ số giữa đường kính con lăn và kích thước cục vật liệu nghiền:
o

D
D/2-d/2

α

d

Sơ đồ xác định tỉ số

D/d

Theo sơ đồ ta có.

D d D 1 + cos α 1 + cos33o 1 + 0,839
D d
=
=
= 11
 + ÷cos α = − ⇒ =
2 2 d 1 − cos α 1 − cos33o 1 − 0,839
 2 2
.

d=

D 1, 4
=
= 0,13m = 130mm
11 11
.

Vậy kích thước cục vật liệu vào khoảng 130mm .
VI. Xác định năng suất :
Năng suất thể tích tính theo công thức thực nghiệm của E.V.Seiman:

Qγ = 2,15.m.D.n

[t/h]

Trong đó:
n – số vòng quay của trục đứng (hay chậu), vg/giây.

D – đường kính chậu, m
D = 5b = 5.0,4 = 2m
m – khối lượng của con lăn

Qγ = 2,15.2,13.2.0,2 = 1,83

[t/h]
VII. Xác định công suất nghiền :
Xác định khối lượng các con lăn.
Ta có:

m1 + m2 = 2,13 và m1.R1 = m2 .R2

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
11


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Trong đó:

R1 = 0,52 m

: khoảng cách từ tâm trục quay đến tâm con lăn trong.

R2 = 0,9 m : khoảng cách từ tâm trục quay đến tâm con lăn ngoài.
m1 = 1,35 T , m2 = 0,78 T
Công suất nghiền

N = N1 + N 2 + N 3

.

Trong đó:

N1 : công suất tiêu tốn làm con lăn quay.
N 2 : công suất để thắng lực cản ma cát trượt.

N 3 : công suất tiêu tốn cho thanh cào.
Lực kéo cần thiết để làm một con lăn quay.

P = G.µ
Trong đó

G : áp lực( trọng lượng ) của con lăn lên đáy chậu.
µ = 0,1 : hệ số kéo.
Lực kéo cần thiết để làm con lăn trong quay.

P1 = G1.µ = 1350.9,81.0,1 = 1324,35 N
Lực kéo cần thiết để làm con lăn ngoài quay.

P2 = G2 .µ = 780.9,81.0,1 = 765,18 N
Công suất tiêu tốn để làm con lăn quay.

N1 = k.k1.P1.v = k.k1.P1.2π .Rtb .n .
Trong đó:
k1 = 4,5

k = 2 : số con lăn
n = 0,2 vg/giây: số vòng quay của trục
Rtb = (0,9 + 0,52)/2 = 0,71m

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
12


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

N1 = 4.2.1324,35.2.3,14.0,71.0,2 = 9448 W
Công suất để thắng lực cản ma sát trượt.

N 2 = k.G1.vtr . f

.

Trong đó:

k = 2 : số con lăn.
f = 0,3 : hệ số ma sát của con lăn với vật liệu.
vtr

: vận tốc trượt trung bình.

ra
b c a
rc

rb

Sơ đồ xác định vận tốc trượt của con lăn
Vận tốc của các điểm trên con lăn.

va = 2π .ra .n ; vb = 2π .rb .n ; vc = 2π .rc .n .
Ta thấy chỉ có điểm giữa khi lăn là không bị trượt còn lại mọi điểm khác đều bị trượt ít hay
nhiều, càng xa điểm giữa càng bị trượt nhiều.
Giá trị trượt lớn nhất sẽ được xác định bởi hiệu vận tốc của điểm

vtr = va − vc = vc − vb .
vtr = 2π .ra n − 2π .rc n = 2π .rc n − 2π .rb n .
vtr =

0 + π .b.n π .b.n
=
2
2

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
13

a

và

b

với c .

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Như vậy giá trị trượt tuyệt đối càng lớn nếu con lăn càng rộng. Do đó con lăn càng rộng
thì càng chóng mòn.
Giá trị trượt tuyệt đối sẽ thay đổi từ 0 tại điểm giữa con lăn đến giá trị lớn nhất ở mép
con lăn. Như vậy giá trị trượt trung bình sẽ được xác định.

vtr =

0 + π .b.n π .b.n
=
2
2 .

N 2 = k .G1.vtr . f = 2.1350.9,81.

3,14.0, 4.0, 2
.0,3 = 998W
2

Công suất tiêu tốn cho thanh cào.

N 3 = i.P ' .v. f1

.

Trong đó:

i = 2 : số thanh cào.
P ' = 1000 N : lực ép của thanh cào lên đĩa.
v = 2π .Rtb .n : vận tốc chuyển động tương đối của thanh cào.
f1 = 0,2 : hệ số ma sát của thanh cào lên đĩa.
N3 = i.P ' .v. f1 = 2.1000.2.3,14.0,7.0,2.0,2 = 352 W
Công suất nghiền.

N = N1 + N 2 + N3 = 9448 + 998 + 352 = 10798W
VIII. Xác định công suất động cơ:
Hiệu suất tổng:
Trong đó:

η = ηc .ηol3 .ηd = 0,97.0,983.0,95 = 0,87 .

η c = 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn.
η ol = 0,98 : hiệu suất cặp ổ lăn.

η d = 0,95 : bộ truyền đai.
Công suất cần thiết của động cơ.

N dc =

N 10798
=
= 12411
η 0,87
kw

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN

14


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch kiểu A0Л-ә1-10có
các thông số sau:
Công suất động cơ: P = 17kw

n = 600vg / ph

o
Số vòng quay:
IX. Xác định tỉ số truyền của hệ dẫn động:
Tỉ số truyền của hệ

ut =

no
600
=
= 50
n 0, 2.60

Trong đó:

n : số vòng quay của trục công tác.
no :số vòng quay của động cơ.

ut = uc .ud = 50
Trong đó:

u c : tỉ số truyền của cặp bánh răng côn.
ud : tỉ số truyền của bộ truyền đai.
Chọn sơ bộ:

uc = 6
ud =

ut 50
= = 8,3
uc 6

Công suất trên trục bánh răng côn dẫn động:

N1 = N .ηol2 .ηd = 12,77 KW
Trong đó:

N = 14 Κ W : công suất nghiền
η d = 0,95 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn
η ol = 0,98 : bộ truyền đai
Số vòng quay trên trục ngang:

n = 0,2.60.6 = 72vg / phut
Moment xoắn trên trục thẳng đứng

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
15

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

M = 9,55.106

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

N
14
= 9,55.106 = 11141667 Nmm
n
12

Moment xoắn trên trục dẫn động

M 1 = 9,55.106

N1
12,77
= 9,55.106
= 1826437,5 Nmm
n1
72

X. Tính toán chọn kích thước bánh răng côn
Để chế tạo bánh dẫn và bánh bị dẫn ta chọn thép 40Cr được tôi cải thiện với các số liệu sau:
Đối với bánh dẫn:

σ b = 930MPa, σ ch = 690MPa, HB = 260... 280

σ = 830 MPa,σ = 540MPa, HB = 230... 260

ch
Đối với bánh bị dẫn: b
Ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức (5.86, [II])

σ Ho lim Z R Z V Z L Z xH
[σ H ] =
K HL
SH
Trong đó:

σ Ho lim = 2 HB + 70 , giới hạn mỏi tiếp xúc.
σ Ho 1 lim = 2.270 + 70 = 610MPa

(đối với bánh dẫn).

σ Ho 2 lim = 2.250 + 70 = 570MPa

(đối với bánh bị dẫn).

Z R : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt.

Z V : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
K L : hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn.

K xH : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng.
Chọn sơ bộ:

Z R Z V Z L K xH = 0,9

K HL : hệ số tuổi thọ.
Giả sử:

K HL1 = K HL2 = 1

S H : hệ số an toàn
GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
16


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

S H = 1,1 (tôi cải thien)
[σ H1 ] =

610.0,9.1
= 499,1MPa
1,1

[σ H 2 ] =

570.0,9.1
= 466,4MPa
1,1

Xác định ứng suất uốn cho phép theo công thức(5.92, [II])

σ Fo limYR YxYδ YFC
σ Fo lim K FL
[σ F ] =
K FL ≈
SF
SF
Trong đó:

σ Fo lim : giới hạn mỏi uốn.
σ Fo lim = 1,75HB.
σ Fo1 lim = 1,75HB = 1,75.270 = 472,5MPa

.

σ Fo2 lim = 1,75HB = 1,75.250 = 437,5MPa

.

YR : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám.
Yx : hệ số kích thước.

Yδ : hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung tải trọng.
S F = 2 : hệ số an toàn khi tính theo ứng suất uốn.
K FL : hệ số tuổi thọ.
Giả sử:

K FL 1 = K FL2 = 1

[σ F1 ] =

[σ F2 ] =

σ Fo1 l i m K FL1
SF

σ Fo2 l i m K FL2
SF

.

=

472,5.1
= 236,25MPa
2
.

=

437,5.1
= 218,75MPa
2
.

Đường kính chia ngoài của bánh côn chủ động:

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
17

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

M 1.K H β

de1 = 95

0,85.(1 − 0,5.ψ be )2ψ be .uc [ σ H ]

2

Trong đó:

K Hβ = 1,07

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh

răng côn

ψ be = b / Re : hệ số chiều rộng vành răng
ψ be = 0,285
M1 = 1826437,5 Nmm

mômen xoắn trên trục bánh chủ động

[σ H ] = 499,1MPa
d e1 = 95

1826437,5.1,07

= 257, 4
0,85.(1 − 0,5.0, 285) 2 .0, 285.6.499,12
mm

Khi độ rắn mặt răng

HB < 350

thì

z1 = 1,6 z1 p = 1,6.27,5 = 44

z 2 = z1.uc = 44.6 = 264
Trong đó:

z1 p = 27,5

(bảng 6.22, [II])
Tính đường kính trung bình và môdun trung bình

d m1 = (1 − 0,5.Kbe ).d e1 = (1 − 0,5.0,285).257,4 = 220,7 mm
mm =

d m1 220,7
=
= 5 mm
z1
44

Môđun vòng ngoài với bánh răng côn răng thẳng

me =

mm
5
=
= 5,83 mm
( 1 − 0,5.ψ be ) 1 − 0,5.0, 285

Theo(bảng 6.8, [II]) chọn

me = 6 mm

⇒ mm = me .(1 − 0,5.Kbe ) = 6.(1 − 0,5.0,285) = 5,145 mm

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
18


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

z1 =

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

d m1 220,7
=
= 42,9
z = 44 răng
mm 5,145

lấy 1

Số răng bánh răng lớn

z2 = uc z1 = 6.44 = 264
Góc côn chia

z
44
δ1 = arctg ( 1 ) = arctg ( ) = 9, 460
z2
264

δ 2 = 900 − δ1 = 900 − 9,460 = 80,540
Chiều dài côn ngoài:

Re = 0,5.me z12 + z22 = 0,5.6 442 + 2642 = 802,9

⇒ b = Reψ be = 802,9.0,285 = 229

Các thông số của bộ truyền bánh răng côn
Chiều dài côn ngoài:

Re = 802,9 mm

Môđun:

me = 6 mm

Tỉ số truyền:

uc = 6

Số răng bánh răng nhỏ:

z1 = 44

Số răng bánh răng lớn:

z2 = 264

Đường kính chia ngoài của bánh nhỏ:

d e1 = mte z1 = 6.44 = 264 mm

Đường kính chia ngoài của bánh lớn:

de 2 = mte z2 = 6.264 = 1584mm

δ1 = 9,460 , δ 2 = 80,540

Góc côn chia:
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

σ H = Z M Z H Z ε 2M 1 K H

u c2 + 1
0,85 bd m21u c

≤ [σ H ]

(cth 6.56 [II])

Trong đó:

Z M : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
19


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Z M = 274MPa1 / 3 (bảng 6.5, [II])
Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
x1 + x 2 = 0 ⇒ Z H = 1,76 (bảng 6.12, [II])

Z ε : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
4− εa
4 − 1,78
=
= 0,86
3
3

Zε =

1 1
1 1
ε a = 1,88 − 3, 2( + ) = 1,88 − 3, 2( + ) = 1,78

z1 z2
44 120

với

K H : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
K H = K Hα K Hβ K Hv

K Hα : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

K Hα = 1 : bánh răng côn răng thẳng
K Hβ

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

K Hβ = 1,07

(bảng 6.21, [II])

K Hv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
K Hv = 1 + ν H bd m1 /( 2M 1 K Hβ K Hα )

Trong đó:
với:

ν H = δ H .g o .v.

v=

d m1. ( u + 1)

u

= 0,006.61.0,83.

π .d m1 .n1 π .220,7.72
=
= 0,83 m / s
60000
60000

K Hv = 1 +

5,3.90.220,7
= 1,03
2.1826437,5.1,07.1

K H = K Hα K H β K Hv = 1.1,07.1,03 = 1,1
GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
20

220,7. ( 6 + 1)
6

= 5,3


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

σ H = Z M Z H Zε

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

uc2 + 1
2M 1K H
0,85bd m21uc

σ H = 274.1,76.0,86. 2.1826437,5.1,1.

σ = 299,4 Mpa < [σ ] = 499,1 Mpa

H
Vậy: H
Kiểm nghiệm về độ bền uốn

σ F1 =

2.M 1.k F .Yε Yβ .YF 1
0,85.b.mtm .d m1

2, 7222 + 1
= 299, 4 MPa
0,85.90.220, 72.6

nên thoả điều kiện bền tiếp xúc

≤ [σ F 1 ]

σ F 2 = σ F1YF 2 / YF 1 ≤ [σ F 2 ]

(CT 6.65[II])

(CT 6.66[II])

Trong đó:

M 1 = 1826437,5 Nmm : mômen xoắn trên trục bánh chủ động
mtm = 5,145 mm : môđun trung bình

b = 229 mm : bề rộng vành răng
d m1 = 220,7 mm : đường kính trung bình của bánh chủ động
Yβ

: hệ số kể đến độ nghiên của răng

Yβ = 1

: răng thẳng

ε = 1,714 ⇒ Yε =

1
= 0,583
1,714

K F : hệ số tải trọng khi tính về uốn
K F = K Fα K Fβ K Fv
Trong đó:

K Fα : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

K Fα = 1 (bảng 6.14, [II])

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
21


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

K Fβ

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng

K Fv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Với:

Kbe = b / Re = 0,25
Kbe .uc 0, 25.6
=
= 0,86
2 − Kbe 2 − 0, 25

Theo (bảng 6.21, [II])

ν F = δ F .go .v.

K Fβ = 1,13

d m1. ( uc + 1)
uc

= 0,016.61.0,9.

220,7. ( 6 + 1)
6

Trong đó:

δ F = 0,016 (bảng 6.15, [II])

g o = 61 (bảng 6.16, [II])

v = 1,43m / s
K Fv = 1 +

vF .b.d m1
15,7.90.233,78
= 1+
= 1,12
M 1.K F β .K Fv
2266198.1,13.1

K F = K Fα K F β K Fv = 1.1,13.1,12 = 1,26

YF 1 , YF 2 : hệ số dạng răng
zv1 =

z1
44
=
= 46,86

cos δ1 cos 20,130

zv 2 =

z2
120
=
= 348,68
cos δ 2 cos 69,870

x1 = 0,0317

x2 = − 0,0317
Theo (bảng 6.18, [II])

YF 1 = 3,6
GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
22

= 14,1


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

YF 2 = 3,4
σ F1 =

2.M 1.K F .Yε .Yβ .YF1

0,85.b.mtm .d m1

σ F1 =

2.2266198.1, 26.0,583.3, 4
= 120,56 Mpa p [ σ F 1 ] = 236, 25 Mpa
0,85.90.5, 25.233,78

σF2 =

σ F 1.YF 2 120,56.3, 4
=
= 113,86 MPa < [σ F 2 ] = 218,75MPa
YF 1
3,6

Vậy thoả điều kiện bền uốn.
XI. Thiết kế bộ truyền đai:
Số liệu:
Công suất:
Pct = 14 KW
Số vòng quay:
nđc = 600 v/p
Tỷ số truyền:
ud = 8,3
Chọn loại đai :
Theo bảng 4.6[3] chọn đai thang
Theo hình 4.22 trang 152 [3] ta chọn loại đai thang B
Từ bảng 4.3 trang 128 [3] ta có các thông số của đai loại B là:
bp = 14 mm

bo = 17 mm
h = 10,5 mm
d = 140 – 280 mm
l = 800 – 6300 mm
A = 138 mm2
1 Đường kính bánh đai nhỏ:
Theo bảng 4. 3 chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 140mm
9. Vận tốc đai:

π .d1.n π .140.600
=
= 4, 4
60000
60000
v=
m/s

10.

Đường kính bánh đai lớn:

d 2 = ud1.(1 − ε ) = 8,3.140.(1 − 0,02) = 1138 mm

ε = 0,02

Với
: hệ số trượt tương đối
Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 1120 mm

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN

23


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG
11.

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Tỷ số truyền:

d2
1120
=
= 8,16
d1 (1 − ε ) 140.(1 − 0,02)

u=

Sai lệch so với trước: 3,4%
12. Khoảng cách trục:

2(d1 + d 2 ) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d 2 ) + h
⇒ 2.(140 + 1120) ≥ a ≥ 0,55.(140 + 1120) + 10,5
⇒
2520 ≥ a ≥ 703,5
Chọn a = 0,9. d2
=> a = 1008 mm
13. Chiều dài đai:
Công thức 4.4 [3]
π (d1 + d 2 ) (d1 − d 2 ) 2

+
2
4a
π .(140 + 1120) (1120 − 140) 2
= 2.1008 +
+
2
4.1008
= 4233, 4(mm)
Theo bảng 4.3 trang 128 [3] Chọn L = 5000mm
14. Số vòng chạy của đai trong 1s:
L = 2a +

i=
15.

v 4, 4
=
= 1,1 s − 1 < [i] = 10s − 1
L 4
CT 4.32 [3]

Điều kiện được thỏa
Tính lại khoảng cách trục a:

k + k 2 − 8∆ 2
a=
4

(4.5a) [3]

Với:

π .( d1 + d 2 )
π .(140 + 1120)
= 5000 −
2
2
= 3020,8(mm)
d − d 1120 − 140
∆= 2 1 =
= 490 ( mm )
2
2
k = L−

3020,8 + 3020,82 − 8.4902
4
= 1426, 2(mm)

⇒a=

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
24


ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG
16.

SVTH:TRẦN MINH LUÂN

Góc ôm a1 trên bánh đai nhỏ:

α 1 = 180 − 57

( d 2 − d1 )

a
= 140,8 ; 2,5rad

= 180 − 57

( 1120 − 140 )
1426

o

17.

Số dây đai z:

Z≥

P1
[ Po ].Cα .Cu .CL .CZ .Cr .Cv

Với:
Hệ số xét ảnh hưởng góc ôm đai:
−α1
110

Cα = 1,24.(1 − e ) = 1, 24.(1 − e

− 140,8
110

) = 0,95

Hệ số xét ảnh hưởng vận tốc:

Cv = 1 − 0,05.( 0,01.v 2 − 1) = 1 − 0,05. ( 0,01.5,352 − 1) = 1,03
Hệ số xét ảnh hưởng tỷ số truyền:

Cu = 1,14
Hệ số xét ảnh hưởng sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây C Z = 0,95
Hệ số xét ảnh hưởng chế độ tải trọng:
Cr =0,85 (bảng 4.8 trang 148 [3] tải va đập nhẹ)
Hệ số xét ảnh hưởng chiều dài đai:

CL =

6

L 6 5000
=
= 1,14
LO
2240

Pct = 14

[Po ]= 3 KW ( đồ thị 4.21c [3])

Z≥

14
= 3, 27
3.0,95.1,14.1,14.0,95.0,85.1,03

Ta có:
Chọn : Z = 4 đai
XII. Tính chọn đường kính trục:

Ta sẽ tính sơ bộ đường kính tại các đoạn trục của trục chính và kiểm nghiệm nó để đảm bảo
nó đủ bền cho điều kiện làm việc.
Chọn vật liệu:thép

C 45 tôi cải thiện

σ b = 750MPa;σ ch = 450MPa (bảng 6.1, [II])
Ứng suất xoắn cho phép:

[τ ] = 15... 30MPa

GVHD:VŨ NHƯ PHAN THIỆN
25