Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Phương Án Số 8 (Full Bản Vẽ Cad)

Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
ĐỒ ÁN
CHI TIẾT MÁY
Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Hữu

MSSV:G0901140

ĐỀ TÀI
Đề số 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Phương án số:8

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:
1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm
tốc bánh răng trụ hai cấp phân đơi cấp nhanh; 4- Bộ truyền xích ống con lăn
5- Băng tải.
SVTH: Phạm Minh Hữu

1


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục băng tải, P : 12kW
Số vòng quay trên trục băng tải, n(v/ph) :50
Thời gian phục vụ, L(năm) :8
Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 200 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: T1= T
t1= 15 giây

; T2 =0.4T
; t2 =37 giây

PHẦN I.CHỌN ĐỘNG CƠ
 Chọn hiệu suất của hệ thống

Hiệu suất truyền động:

Trong đó:
: hiệu suất ổ lăn
: hiệu suất bộ truyền xích
: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng
: hiệu suất khớp nối

SVTH: Phạm Minh Hữu

2


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

 Tính công suất đẳng trị (công suất tính toán) :

Công suất tính toán:

Công suất cần thiết trên động cơ:

 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
• Tỉ số truyền của hệ :

Chọn sơ bộ

: tỉ số truyền của bộ truyền xích
: tỉ số truyền của hộp số giảm tốc 2 cấp

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Chọn động cơ điện:
SVTH: Phạm Minh Hữu

3


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Dựa vào bảng P1.3/trang 237 tài liệu [1] ta chọn động cơ điện
4A160S4Y3có công suất Pdc=15(kW) với số vòng quay 1460(vg/ph)

.
Tra bảng 3.1 trang 43 sách [1], ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc
và của các cấp bánh răng như sau:
uh = 8, ubr1 = 3,08, ubr2 = 2,6
Suy ra tỷ số truyền của bộ truyền xích là :

II.LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH




Tính toán công suất trên trục

Tính toán số vòng quay các trục:

SVTH: Phạm Minh Hữu

4


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

 Tính toán momen xoắn trên các trục

Thông số

Trục

Công suất(kW)
Tỷ số truyền

Động cơ

I

II

III

IV

14,27

14,13

13,57

13,03

12

1

3,08

2,6

3,65

Momen xoắn, (Nmm)

93341,44

92425,68

273386,71

682517

2294294,29

Số vòng quay, (vg/ph)

1460

1460

474,03

182,32

49,95

SVTH: Phạm Minh Hữu

5

Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

PHẦN II:
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

II.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH:
Số liệu:
Công suất P =13,03 KW
Số vòng quay bánh dẫn: n = 182,32 vg/phút
Tỷ số truyền: u= 3,65
Điều kiện làm việc: quay một chiều, làm việc 2 ca ,tải va đập nhẹ, bôi trơn nhỏ
giọt, trục đóa xích điều chỉnh được.
TÍNH TỐN THIẾT KẾ:
1. Chọn loại xích ống con lăn ba dãy.
2. Số răng đóa xích dẫn:

SVTH: Phạm Minh Hữu

6


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Chọn z1 = 22 răng.
⇒ Z2 =u.Z1 = 3,65. 22 = 80,3
Chọn z2 = 80 răng.

Khi đó tỷ số truyền chính xác bộ tuyền xích :

3. Ta có hệ số điều kiện sử dụng xích:

K = Kr . Ka. Ko. Kdc . Kb . Klv
Với:
Kr =1,2 là hệ số tải trọng động ứng với tải va đập nhẹ.
Ka =1 là hệ số ảnh hưởng khoảng cách trục với a =(30 ÷50 ) pc
K0 =1 là hệ số ảnh hưởng bố trí bộ truyền ứng với bộ truyền nằm
ngang
Kdc =1 là hệ số ảnh hưởng khả năng điều chỉnh lực căng xích.
Kb =1 là hệ số điều kiện bôi trơn.
Klv =1,12 hệ số làm việc ứng với làm việc 2 ca.
⇒ K = Kr . Ka. Ko. Kdc . Kb . Klv =1,344

Ta có hệ số vòng quay
Với n01 =200 tra từ bảng 5.4 tài liệu tham khảo[3].

SVTH: Phạm Minh Hữu

7


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Và hệ số răng đóa xích :
Và hệ số xét đến dãy xích ứng với xích 3 dãy: Kx = 2,5
4. Từ đó ta có công suất tính toán:

Theo bảng 5.4 tài liệu [3] ứng với công suất cho phép [P]> P t và số vòng quay
thực nghiệm n01=200 ta có được bứơc xích pc =25,4(mm)
5. Kiểm tra số vòng quay tới hạn ứng với bước xích p c=25,4(mm)tra từ bảng 5.2

[3] ta có ntới hạn =800 > nbộ truyền=182,32 (vg/phút). Ta thấy bước xích vừa chọn
trên thỏa.
6. Tiếp tục ta kiểm mghiệm bước xích theo công thức sau :

Với [Po] =30MPa tra từ bảng 5.3 tài liệu [3]
Thế vào biểu thức trên ta có

Bước xích đã chọn thoã mãn điều kiện trên.
8. Tính toán các thông số của bộ truyền xích vừa chọn :

+ Vận tốc trung bình của xích:

+ Lực vòng có ích :
+ Chọn khoảng cách trục sơ bộ từ a=40pc =1016mm từ a =(30÷50)pc
SVTH: Phạm Minh Hữu

8


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

+ Số mắt xích :

Ta chọn X=134 mắt xích .
+ Chiều dài xích: L=X.pc=5105,4mm.
Từ đó ta tính khoảng cách trục chính xác:

Và để bộ truyền xích làm việc bình thường ta giảm khoảng cách trục xuống
một đoạn bằng (0,002÷0,004)a
Do đó ta có khoảng cách trục tính toán là a=1024,26mm
+ Lực tác dụng lên trục: Fr= Km. Ft = 1,15.7664,7=8814,4(N)
Với Km=1,15 hệ số trọng lượng xích ứng với bộ truyền xích nằm ngang.
+ Đường kính đóa xích :
Bánh dẫn:

Bánh bò dẫn:

9. Kiểm nghiệm số lần xích va đập trong 1 giây:

SVTH: Phạm Minh Hữu

9


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Với [i] =14 tra bảng 5.6 tài liệu[3]
10. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn:

Với Q =50 (KN) tra bảng 5.2 với pc = 25,4 mm tài liệu[3]
F1= Ft= 7664,7 (N)

Fv= qm.v2 = 2,6.1,72 = 7,5 (N)
Fo= Kf .a .qm .g = 6 .1,024.2,6.9,81 = 156,7N

Với [s] =(7,6÷8,9) bảng 5.7 tài liệu [3].

II.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc
a) Thiết kế bánh răng cấp nhanh

Momen xoắn trên trục của bánh dẫn

. Tỷ số truyền

quay

SVTH: Phạm Minh Hữu

10

. Số vòng


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Chọn vật liệu làm bánh dẫn và bánh bị dẫn. Chọn thép 45Cr được tôi cải thiện. Theo
bảng 6.13 tài liệu [3] với bán dẫn, ta chọn độ rắn trung bình
dẫn ta chọn độ rắn trung bình

. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt

Số chu kì làm việc cơ sở
(chu kì)
(chu kì)
(chu kì)
Số chu kì tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng:

(chu kì)
Tương tự:

SVTH: Phạm Minh Hữu

; đối với bánh bị

11


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

(chu kì)
Vì

cho nên
Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Khi tôi cải thiện

SVTH: Phạm Minh Hữu

; do đó:

12


Đồ án Chi tiết máy

vì

GVHD: D ương Đăng Danh

không thỏa điều kiện

nên ta chọn

Ứng suất uốn cho phép:

Chọn

ta có:

Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục nên

theo tiêu chuẩn. Khi đó :
Theo bảng 6.4, ta chọn
Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định:

Với T = T1 : 2 = 46212,84 Nmm

Theo tiêu chuẩn, ta chọn
Modun răng

.

Theo tiêu chuẩn, ta chọn
suy ra :

SVTH: Phạm Minh Hữu

13

, chọn


Đồ án Chi tiết máy

Ta chọn

GVHD: D ương Đăng Danh

răng, suy ra số răng bánh bị dẫn:
Lấy z2=68

Góc nghiêng
Xác định thông số hình học của bộ truyền.
-

Đường kính vòng chia(mm)

-

Đường kính vòng đỉnh(mm)

-

Đường kính vòng đáy

-

Đường kính vòng lăn:

SVTH: Phạm Minh Hữu

14


Đồ án Chi tiết máy

-

GVHD: D ương Đăng Danh

Chiều rộng vành khăn: (mm)

Vận tốc vòng bánh răng(m/s)
Theo bảng 6.3 chọn cấp chính xác bộ truyền là 9
Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền:

-

Lực vòng:

-

Lực hướng tâm:

-

Lực dọc trục:

Theo bảng 6.6 chọn hệ số tải trọng động
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

Trong đó:
Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo công thức (6.87):

Với

:

SVTH: Phạm Minh Hữu

15


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Cặp bánh răng bằng thép : ZM = 275 (Mpa1/2)
Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc theo công thức (6.88):

KHα = 1,16 (tra bảng 6.11)
Hệ số tải trọng tính :

Tính lại ứng suất cho phép theo công thức (6.39):

Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: ZR = 0,95
Hệ số ảnh hưởng tới vận tốc vòng, do HB ≤ 350 thì :
SVTH: Phạm Minh Hữu

16


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn K l = 1
Hệ số an toàn SH = 1,1 ( tra bảng 6.13)
Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng:

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả.
1. Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

Trong đó:
KFC = 1 ( quay 1 chiều )
Hệ số ảnh hưởng độ nhám : YR = 1 khi phay và mài răng
Hệ số kích thước :
Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:

Hệ số dạng răng theo công thức thực nghiệm (6.80)

SVTH: Phạm Minh Hữu

17


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Trong đó:
Số răng tương đương:


Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bề thấp hơn:
Ứng suất uốn được tính theo công thức (6.78):

Hệ số tải trọng tính:

SVTH: Phạm Minh Hữu

18


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Với KFα = 1
Ứng suất uốn tính toán:

Vậy độ bền uốn được thoả.
b) Thiết kế bánh răng cấp chậm

Momen xoắn trên trục của bánh dẫn

. Tỷ số truyền

. Số vòng

quay
Chọn vật liệu làm bánh dẫn và bánh bị dẫn. Chọn thép 45Cr được tôi cải thiện. Theo
bảng 6.13 tài liệu [3] đối với bán dẫn, ta chọn độ rắn trung bình
bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình

. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt

Tính ứng suất cho phép giống như thiết kế bánh răng cấp nhanh ta được:

Ứng xuất tiếp xúc cho phép:

Ứng suất uốn cho phép:

SVTH: Phạm Minh Hữu

; đối với bánh

19


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên

theo tiêu chuẩn. Khi đó :
Theo bảng 6.4, ta chọn
Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định:

Theo tiêu chuẩn, ta chọn
Modun răng

.

Theo tiêu chuẩn, ta chọn

Tổng số răng

Số răng bánh dẫn :

chọn z1=45 răng =>z2=160-45=115 răng
Xác định thông số hình học của bộ truyền.
-

Đường kính vòng chia(mm)

-

Đường kính vòng đỉnh(mm)

SVTH: Phạm Minh Hữu

20

, chọn


Đồ án Chi tiết máy

-

Đường kính vòng đáy

-

Đường kính vòng lăn:

-

Chiều rộng vành khăn: (mm)

GVHD: D ương Đăng Danh

Vận tốc vòng bánh răng(m/s)
Theo bảng 6.3 chọn cấp chính xác bộ truyền là 9
Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền:

-

Lực vòng:

-

Lực hướng tâm:

Theo bảng 6.5 chọn hệ số tải trọng động
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

SVTH: Phạm Minh Hữu

21


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Trong đó:

Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo công thức (6.87):

Với

:

Cặp bánh răng bằng thép : ZM = 275 (Mpa1/2)
Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc theo công thức (6.88):

KHα = 1,13 (tra bảng 6.11)
Hệ số tải trọng tính :

SVTH: Phạm Minh Hữu

22


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Tính lại ứng suất cho phép theo công thức (6.39):

Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: ZR = 0,95
Hệ số ảnh hưởng tới vận tốc vòng, do HB ≤ 350 thì :

Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn K l = 1
Hệ số an toàn SH = 1,1 ( tra bảng 6.13)
Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng:

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả.
Kiểm nghiệm ứng suất uốn:
Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

Trong đó:
KFC = 1 ( quay 1 chiều )
Hệ số ảnh hưởng độ nhám : YR = 1 khi phay và mài răng

SVTH: Phạm Minh Hữu

23


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Hệ số kích thước :
Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:

Hệ số dạng răng theo công thức thực nghiệm (6.80)

Trong đó:
Số răng tương đương:


Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bề thấp hơn:
Ứng suất uốn được tính theo công thức (6.78):

SVTH: Phạm Minh Hữu

24


Đồ án Chi tiết máy

GVHD: D ương Đăng Danh

Hệ số tải trọng tính:

Với KFα = 1
Ứng suất uốn tính toán:

Vậy độ bền uốn được thoả.

Bảng kết quả tính :

Các thông số

Cấp nhanh

Cấp chậm

46212,84

273386,71

Tỉ số truyền u

3,08

2,6

Số vòng quay (n, vg/ph)

1460

474,03

Khoảng cách trục aw, (mm)

160

200

Module m, (mm)

2,5

2,5

Số răng z :

22

45

68

115

Moment xoắn T, (Nmm)

SVTH: Phạm Minh Hữu

Bánh dẫn

25