Thiết kế hệ dẫn động thùng trộn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CHI TIẾT MÁY

Đề 6: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn
Phương án: 1

HÀ NỘI, NĂM 2016


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
ĐỀ TÀI
Đề số 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

1. Động cơ.
2. Bộ truyền đai thang.
3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh.
4. Nối trục đàn hồi.
5. Thùng trộn.
Số liệu cho trước phương án 1

Phương án

1

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Công suất trên trục thùng trộn, P (kW)

9,02

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n (vòng/phút)

40

Thời gian phục vụ, L (năm)

6

Số ngày làm việc trong năm, (ngày)

320

Số ca làm trong ngày, (ca)

2

t1, giây

19

t2, giây

51

t3, giây

21

T1

T

T2

0.7T

T3

0.8T

Yêu cầu: 1. 01 Bản thuyết minh.
2. 01 Bản vẽ lắp A0.
3. 01 Bản vẽ chi tiết.
Số liệu thiết kế:
Công suất trên trục thùng trộn, P(kW)
Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/ph)
Thời gian phục vụ, L(năm)
Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ.


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

LỜI MỞ ĐẦU

----------------------Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh
tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ
thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thức
này cũng như các kiến thức đã học ở trường để giải quyết các vấn đề thường
gặp ở thực tế.
Môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho học viên có thể hệ thống hóa
lại các kiến thức của các môn học như : Sức bền vật liệu, Dung sai và kỹ thuật
đo lường, Nguyên lý máy, Vẽ kỹ thuật,.... Đồng thời giúp học viên làm quen
dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án các
môn học khác sau này.
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có
nhiều vấn đề chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu
và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh
được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các
thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn, nắm vững hơn về những
kiến thức đã học hỏi được.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là
thầy Phạm Hồng Thanh đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho chúng em hoàn
thành nhiệm vụ được giao.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
PHỤ LỤC

Contents

CHƯƠNG 1

1.1

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN

Công suất cần thiết

Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có:


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Hiệu suất chung

của hệ thống:

Theo (bảng 2.3), trang 19, [1] ta có:
Với :

: Hiệu suất bộ truyền đai
: Hiệu suất một cặp ổ lăn
: Hiệu suất bộ truyền bánh răng
=1

: Hiệu suất khớp nối

Suy ra :

Vậy công suất cần thiết của động cơ:
1.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống
Chọn tỉ số truyền sơ bộ:
Theo (bảng 2.4), trang 21, [1].
Ta chọn : Đai thang:
Hộp giảm tốc hai cấp:

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:
Vận tốc sơ bộ của động cơ là:
vòng/phút
1.3

Chọn động cơ
Động cơ chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải thay đổi nên động cơ

phải chọn có Pdm Pct = 10,18 (kW).
Theo bảng P1.3 trang 236 tài liệu [1]. ta chọn động cơ có số liệu

4A132M4Y3 có thông số kỷ thuật:
1.4

Phân phối lại tỷ số truyền cho hệ thống

Tỉ số truyền thực :
Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc :

Vậy tỷ số truyền bộ truyền đai là:
Đây là hộp giảm tốc hai cấp phân đôi.


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Gọi :

- là tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh.
- là tỷ số truền của bánh răng cấp chậm.

Tra bảng 3.1 trang 43 tài liệu [1] ta có :
=3,58

=2,79

Vậy phân phối tỷ số truyền như sau :
Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : un = 3,58
Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : uc = 2,79
Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud = 3,65
1.5

Công suất động cơ ở trên các trục
- Công suất động cơ của trục I (trục dẫn) là:

- Công suất động cơ của trục trục II là:

- Công suất động cơ của trục III là:

- Công suất động cơ trên trục công tác là:


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

1.6 Tốc độ quay trên các trục

- Tốc độ quay trên trục I là:

- Tốc độ quay trên trục II là:

- Tốc độ quay trên trục III là:
1.7

Tính moment xoắn trên trục

Theo công thức sau:
Trong đó:

- công suất ,kW
- số vòng quay ,vg/ph

+ Momen xoắn trên trục động cơ là:

+ Momen xoắn trên trục I là:

+ Momen xoắn trên trục II là :


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

+ Momen xoắn trên trục III là :

+ Momen xoắn trên trục công tác là:

Bảng 1:

Trục

Động cơ

I

II

III

Công tác

Thông số
Tỷ số truyền u
Số vòng quay n
(vòng/phút)
Công suất P,kW
Momen,N.mm

3,65

3,58

2,79

1

1458

399

111

40

40

11

10,45

10,14

9,84

9,64

72051 250119,05 872405,41 2349300 2325425


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN ĐAI THANG

Hình 1: Các thông số của bộ truyền đai
2.1

Chọn loại đai
Thiết kế bộ truyền đai cần xác định loại đai, kích thước đai và bánh đai,

khoảng cách trục A, chiều dài L và lực tác dụng lên trục.
Do công suất động cơ Pdc = 11 kW và uđ = 3,65 < 10 và yêu cầu làm
việc êm nên ta có thể chọn đai hình thang.
Dựa vào công suất Pct = 11(kW) và số vòng quay n1 = 1458 (vg/ph).
Tra theo (bảng 4.13),trang 59, [1] ta chọn: Đai thang, được làm từ vật liệu
tổng hợp.

Các thông số đai hình thang thường loại :


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Tên gọi

Ký hiệu

Giá trị

Chiều rộng lớp trung hòa, mm

bt

14

Chiều rộng mặt trên, mm

b

17

yo

4

Diện tích mặt cách ngang, mm2

A

138

Chiều cao đai, mm

h

10,5

Đường kính bánh đai dẫn, mm

d1

140-280

Chiều dài giới hạn, mm

L

800-6300

Khoảng cách từ mặt trung hòa đến thớ ngoài, mm

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Kích thước mặt cắt ngang của dây đai

2.2 Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai
2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1
Ta có:
Theo bảng 4.6[1] trang 53 tiêu chuẩn ta chọn
Vận tốc dài của đai:


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc cho phép:

nên thỏa điều kiện.

2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lớn d2
Theo công thức (4.2), tài liệu [1] ta có đường kính bánh đai lớn :
d2 = uđ.d1.(1- )
Trong đó : uđ - hệ số bộ truyền đai.
- hệ số trượt của bộ truyền đai thang lấy

= 0,01

d2 = 3,65.180.(1- 0,01) =650,43 mm
Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 630 mm
- Xác định lại tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là

- Sai số của bộ truyền là:

Sai số
2.3

trong phạm vi cho phép (3 5)%

Chọn khoảng cách trục a

Theo điều kiện : 0,55(d1 + d2) + h

a

2.(d1 + d2)

0,55(180 + 630 ) + 10,5
446

a

1620

(1)

( với h là chiều cao tiết diện đai)
Ta có thể chọn sơ bộ a = d2 = 630(mm)

a

2.( 180 + 630 )


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

2.4

Tính chiều dài sơ bộ theo khoảng cách trục a

Theo tiêu chuẩn lấy L=2500(mm)
Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

2.5

Xác định chính xác khoảng cách trục a theo L = 2500mm.

Trong đó:

(2)
Kiểm tra điều kiện : 446 mm
(1))
2.6

Kiểm nghiệm góc ôm

569,72 mm

1620 mm ( thỏa mãn điều kiện

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Thỏa mãn
Vì

=> thỏa mãn điều kiện không trượt trơn. (đối với đai sợi tổng

hợp)
2.7

Xác định số đai cần thiết
Số đai được xác định theo điều kiện tránh xa trượt trơn giữa hai đai và

bánh đai.
Số dây đai được xác định theo công thức 4.16 -[1]

- kd = 1,25 tra bảng 4.7 trang 55
- Theo bảng (4.19) tài liệu [1] trang 62 ta chọn: [P0] = 4,61 kW
- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai
(Trang 57-[1]

)

- Hệ số xét đến ảnh hưởng đến tỷ số truyền u
Cu = 1,14 vì u = 3,54 > 3
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các
dây đai Cz ,tra bảng 4.18-[1] trang 61 ta chọn: Cz=0,95

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Ta chọn Z = 3 đai
2.8

Định kích thước chủ yếu của bánh đai
- Chiều rộng bánh đai:
Theo công thức (4.17) Tài liệu [1]

Theo bảng 4.21 ta có : t = 19, e = 12,5

- Đường kính vòng ngoài của bánh đai.
Theo công thức (4.18) tài liệu [1] :
+ Đường kính vòng ngoài của bánh đai dẫn:
da1 = d1 + 2h0 = 180 + 2.4,2 = 188,4 mm
+ Đường kính vòng ngoài của bánh bị dẫn:
da2 = d2 + 2h0 = 630 +2.4,2 = 638,4 mm
2.9 Lực căng đai.
Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức 4.19-[1] trang 63.

Trong đó: Fv = qm.v2 -lực căng do lực quán tính li tâm sinh ra (qm tra
bảng 4.22- [1] )
Lực tác dụng lên trục:
Fr=2.F0.z.sin( /2)


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Với:

Fr 3.289,75.sin(

)

1606,16 N

Bảng 2 : Các thông số bộ truyền đai
Giá trị

Thông số
Đường kính bánh đai,mm
Đường kính vòng ngoài bánh đai,mm
Chiều rộng bánh đai,mm

Bánh đai nhỏ

Bánh đai lớn

d1 = 180

d2 = 630

da1=188,4

da2=638,4
B=63

Số đai

z=3 đai

Chiều dài dây đai,mm

l=2500

Khoảng cách trục, mm

a=569,72

Góc ôm trên bánh đai nhỏ

α1=1350

Lực tác dụng lên trục,N

CHƯƠNG 3

Fr=1606,16

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện
Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh
răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350. Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn
của răng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng
10

15 HB

HB1 = HB2 + (10

15)HB


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

+ Bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ thép 45 thường hóa, theo bảng 6.1-[1] ta có
các thông số của thép như sau:
- Giới hạn bền kéo:
- Giới hạn chảy:
- Độ rắn: HB = 170 217 (chọn HB1 = 190)
+ Bánh răng trụ răng nghiêng lớn thép 45 thường hóa, theo bảng 6.1-[1] ta có
các thông số của thép như sau:
- Giới hạn bền kéo:
- Giới hạn chảy:
- Độ rắn: HB = 170

217 (chọn HB2 = 180).

3.1.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền
cấp nhanh
 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép(sơ bộ).

Ứng suất tiếp xúc cho phép
Trong đó:

=2.HB+ 70 (MPa)
Tra bảng 6.2 - [1] được
- Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian

phục vụ
+ Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

( Theo công thức 6.7 - [1])

Trong đó :

;

;
với Lh = 320.6.2.8 = 30720 h

(ch
u kỳ)
(chu kỳ)

+ Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ

Ta có
Do đó hệ số

của cả hai bánh răng đều bằng 1.

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ

Ứng suất tiếp xúc cho phép của cả 2 bánh răng nghiêng.

<1,25
 Ứng suất uốn cho phép(sơ bộ).

Ứng suất uốn cho phép
Trong đó:

- Ứng suất uốn cho phép đối với số chu kỳ cơ sở.
(MPa)
Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.

=1

- Hệ số tuổi thọ, chế độ tải trọng của bộ truyền.
; mF =6 - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn.
=1,75 - Hệ số an toàn khi tính về uốn.Tra bảng 6.2 tài liệu [1]


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn( Bánh răng 2)

chu kì
(chu kỳ)
Vậy cả

và

( Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương) đều lớn hơn

( Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn), do đó
+ Giới hạn mỏi uốn của bánh răng lớn:

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh nhỏ:

•

Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

3.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục aw.
+ Theo công thức 6.15a - [1] :

+Ka : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng.
Theo bảng 6.5 - [1] (tập 1 trang 96 ) với cặp bánh răng, răng nghiêng thép –
thép Ka=43
+

: Momen xoắn trên trục chủ động

+

ứng suất tiếp xúc cho phép

+

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng khi tính về tiếp xúc.Trị số tra bảng 6.7-[1]


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

+

Hệ số. Tra bảng 6.6 -[1] chọn

=0,4

+ Theo công thức 6.16-[1] :
Dựa vào

và độ cứng HB theo bảng 6.7-[1] nội suy được:

Thay các giá trị vào công thức

Theo tiêu chuẩn SEV229-75 ( Trang 99-[1] ), chọn
3.1.4 Xác định các thông số ăn khớp
 Xác định modun
- Theo công thức 6.17-[1], môđun sơ bộ:

Theo bảng 6.8-[1] chọn môđun pháp mn=2,5 mm
 Xác định số răng, góc nghiêng

-Góc nghiêng :
+ Theo công thức 6.31-[1] ta có số răng bánh nhỏ:


Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

.
Vậy chọn z1=30 răng
+ Số bánh răng lớn: z2=z1.u1=30.3,58=107,4. Lấy z2=107 răng.

- Do đó tỉ số truyền thực

.

- Sai số tỉ số truyền:

(thỏa

mãn).
- Góc nghiêng răng:

3.1.5 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
răng
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ. ( Tính theo công thức bảng 6.11-[1] )

- Vận tốc của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức ( 3-17)

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn
- Với vận tốc này theo bảng 6.13 - [1] có thể chọn cấp chính xác 9

Đồ án môn học: Chi Tiết Máy

3.1.6

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33-[1] ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ
chuyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

 Xác định ứng suất tiếp xúc của cặp bánh răng

- ZM hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng. Trị số tra bảng 6.5[1] ta được bánh răng nhỏ có: ZM = 274

- ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Ở đây

- Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

Với
Thay
-

và

vào ta được kết quả

hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
- hệ số trùng khớp dọc, tính theo công thức 6.37-[1]

-

- Chiều rộng vành răng, trị số tính theo công thức