Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

Đồ án chi tiết máy

Mục lục

1


Đồ án chi tiết máy

PHẦN 1: TÍNH ĐỘNG HỌC
Chọn động cơ

I.
•

Thông số đầu vào :
1.

Lực kéo băng tải :

2.

Vận tốc băng tải :

3.

Đường kính tang: D = 215 ( mm )

4.

Thời gian làm việc:

lh = 12500 ( giờ )

5.

Số ca làm việc:

soca = 3 ( ca )

6.

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài:
( độ )

7.

Đặc tính làm việc:

1.

Công suất làm việc

2.

Hiệu suất dẫn động
-

2F = 3300 ( N )
v = 1.34 (m/s)

va đập vừa

Tra bảng ta được:
+ Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn :
+ Hiệu suất bộ truyền xích để hở :
+ Hiệu suất một cặp ổ lăn :
+ Hiệu suất khớp nối :



3.

Hiệu suất hệ thông :

Công suất cần thiết của động cơ

2

@ = 45


Đồ án chi tiết máy

4.

Số vòng quay của trục công tác

5.

Tỉ số truyền sơ bộ của hệ dẫn động

-

Tra bảng số liệu, ta chọn :
+ Tỉ số truyền hộp giảm tốc răng côn :
+ Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài :



Tỉ số truyền sơ bộ :

6.

Số vòng quay trên trục động cơ

7.

Chọn động cơ

II.

1.

-

Số hiệu động cơ :

4A132M8Y3

-

Công suất danh nghĩa :

-

Số vòng quay thực :

-

Hệ số quá tải :

-

Khối lượng động cơ :

mđc=93 kg

-

Đường kính động cơ :

dđc=38 (mm)

Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền
trong hệ thống
Tỉ số truyền chung thực tế

3


Đồ án chi tiết máy

Với nđc : số vòng quay thực tế của động cơ
nlv: số vòng quay trục công tác

2.

Phân phối tỉ số truyền
Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc : uh=3
Mà : (với ung là tỉ số truyền của bộ trục xích )

Tính các thông số trên trục

III.
1.

2.

Số vòng quay trên các trục
-

Số vòng quay trên trục động cơ :

-

Số vòng quay trên trục I :

-

Số vòng quay trên trục II :

-

Số vòng quay trên trục công tác:

Tính công suất trên các trục
-

Công suất trên trục công tác :

-

Công suất trên trục II :

-

Công suất trên trục I :

-

Công suất trên trục động cơ :

4


Đồ án chi tiết máy
3.

Tính momen xoắn trên các trục

-

Momen xoắn trên trục động cơ:

-

Momen xoắn trên trục I :

-

Momen xoắn trên trục II:

-

Momne xoắn trên trục công tác

5


Đồ án chi tiết máy
IV.

Lập bảng các thông số động học
Trục
Trục
động cơ

Trục I

Trục II

Trục

công tác

Thông số
Tỉ số truyền - u

1

3

2.01

Vận tốc quay – n
(v/ph)

716

716

238.67

118.74

Công suất – P
(kW)

5.158

5.056

4.855

2.211

Momen xoắn – T
(Nmm)

68797.3
5

67436.87

97132.5
5

177825.9
2

6


Đồ án chi tiết máy

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ
TRUYỀN
Tính toán thiết kế bộ truyền xích

I.

Dữ liệu đầu vào

Thông số

Kí
hiệu
chun
g

Kí
hiệu

Đơn
vị

Giá trị

Tỉ số truyền

u

ung

-

2.01

Vận tốc quay trục
chủ động

n1

n1

v/ph

238.67

Công suất cần
truyền (trên trục
chủ động )

P1

P1

kW

2.427

Momen xoắn trên
trục chủ động

T1

T1

Nm
m

97132.5
5

Số ca làm việc

Soca

ca

3

Góc nghiêng đường
nối tâm bộ truyền
ngoài

@

Độ

45

Chế độ làm việc

-

-

-

1.

-

Ghi
chú

Va đập
vừa

Chọn loại xích
Chọn loại xích ống - con lăn.

2.
2.1.

•

Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích
Chọn số răng đĩa xích
Số răng đĩa xích nhỏ :
7


Đồ án chi tiết máy

•

Chọn

Số răng đĩa xích lớn :


Chọn

•

Tỉ số truyền thực tế :

•

Sai lệch tỉ số truyền :

Xác định bước xích

2.2.
•

Điều kiện để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền:
Trong đó:


P là công suất cần truyền :



là hệ số răng :



là hệ số vòng quay :

. Chọn




Với :

+ là hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền. Lấy

+ là hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và
chiều dài xích, chọn a = (30...50)p, suy ra
+ là hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực
căng xích.
Lấy
+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn. Lấy
+ là hệ số tải trọng động. Lấy
+ là hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ
truyền. Lấy


8


Đồ án chi tiết máy
Tra bảng 5.5 ta lấy :
Tra bảng 5.8 ta lấy :

2.3.
•

Xác định khoảng cách trục và số mắt xích
Khoảng cách trục nhỏ nhất bị giới hạn bởi khe hở nhỏ nhất

giữa các đĩa xích
(30...50 mm) :

•

Mặt khác để tránh lực căng quá lớn do trọng lượng bản
thân xích gây ra thì khoảng cách trục lại không nên quá
lớn :

•

Khi thiết kế thường chọn sơ bộ:

•

Số mắt xích :


•

Chiều dài xích :

•

Tính lại khoảng cách trục :

•

Để xích không quá căng thì cần giảm a một lượng

•

Do đó khoảng cách trục: (mm)

•

Kiểm nghiệm số lần va đập i của xích trong một giây:
Với là số lần va đập cho phép của xích, tra bảng 5.9

3.
3.1.

Kiểm nghiệm xích về độ bền
Kiểm nghiệm xích về độ bền theo hệ số an toàn

9


Đồ án chi tiết máy

Trong đó :
•

Q là tải trọng phá hỏng ( N). Tra bảng 5.2

•

là hệ số tải trọng động. Với chế độ làm việc bình
thường ta lấy

•

là lực vòng; . Với P là công suất bộ truyền và là
vận tốc ;



•

là lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh
ra;
Với : là hệ số phụ thuộc độ võng của xích và vị
trí bộ truyền; lấy
là khối lượng một mét xích.Tra bảng
5.2
là khoảng cách trục.


•

•

là lực căng do lực li tâm sinh ra.
là hệ số an toàn cho phép; tra bảng 5.10



3.2.

Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc:

Trong đó :
10


Đồ án chi tiết máy
•

là hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ
thuộc Z. Lấy 0.42

•

là lực vòng;

•

là hệ số tải trọng động. Tra bảng 5.9 lấy

•

là hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy. Lấy

•

là lực va đập trên m dãy xích.

•

là mô đun đàn hồi.

•

A là diện tích chiếu của bản lề. Tra bảng 5.12 lấy

•

là ứng suất tiếp xúc cho phép

Như vậy dung thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ
được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo độ bền tiếp
xúc cho răng đĩa.

4.

4.1.

Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng
lên trục
Xác định các thông số của đĩa xích

•

Đường kính vòng chia :

•

Đường kính vòng đỉnh:

•

Đường kính con lăn: (tra theo bảng 5.2 )

•

Bán kính đáy:

•

Đường kính vòng chân (vòng đáy) răng:

4.2.

Xác định lực tác dụng lên trục
Trong đó là hệ số kể đến trọng lượng xích.

11


Đồ án chi tiết máy

5.

Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích
Tên gọi

Kí
hiệu

Giá trị

Đơn vị

Ghi
chú

Loại xích

-

-

-

Xích
con lăn

Số dãy xích

m

1

-

Bước xích

19.05

mm

Số mắt xích

118

-

Chiều dài xích

2247.9

mm

Khoảng cách trục

755.63

mm

Số răng đĩa xích nhỏ

25

Răng

Số răng đĩa xích lớn

51

Răng

Tỉ số truyền

2.04

-

Vật liệu đĩa xích

Thép
45

-

Đường kính vòng chia đĩa
xích nhỏ

151.99

mm

Đường kính vòng chia đĩa
xích lớn

309.45

mm

Đường kính vòng đỉnh đĩa
xích nhỏ

160.32

mm

Đường kính vòng đỉnh đĩa
xích lớn

318.39

mm

Bán kính đáy

10.055

mm

Đường kính vòng chân
đĩa xích nhỏ

131.88

mm

Đường kính vòng chân
đĩa xích lớn

289.34

mm

Lực tác dụng lên trục

1348.3
4

N

12


Đồ án chi tiết máy

13


Đồ án chi tiết máy
II.

TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN
RĂNG THẲNG

Dữ liệu đầu vào
Thông số

Kí hiệu
chung

Kí
hiệu

Giá trị

Tỉ số truyền

3

Vận tốc quay trục chủ
động

716

Vận tốc quay trục bị
động

238.67

Công suất trên trục chủ
động

5.056

Công suất trên trục bị
động

4.855

Mô men xoắn trên trục
chủ động

67438.
87

Mô men xoắn trên trục
bị động

97132.
55

Thời gian phục vụ

12500

1.

Chọn vật liệu

Tra bảng 6.1Tr92 [1], ta chọn:
•

•

Vật liệu làm bánh răng 1 ( bánh răng chủ động )
-

Nhãn hiệu thép : C45

-

Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện

-

Độ rắn :

-

Giới hạn bền :

-

Giới hạn chảy :

Vật liệu làm bánh răng 2 (bánh răng bị động)
-

Nhãn hiệu thép : C45
14

Đơn
vị


Đồ án chi tiết máy

2.

-

Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện

-

Độ rắn :

-

Giới hạn bền :

-

Giới hạn chảy :

Xác định ứng suất cho phép
Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho
phép

2.1.

•

Ứng suất tiếp xúc cho phép

•

Ứng suất uốn cho phép :

Trong đó :
-

và lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng
suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở. Tra bảng 6.2
lấy

-

, là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn. Tra
bảng 6.2

-

là hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.
, là hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian
phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.

15


Đồ án chi tiết máy
Ở đây :


, là bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc
và uốn.
khi độ rắn mặt răng



là số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
tiếp xúc





là số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
uốn.





, là số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.
Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh :

;



2.2.

Xác định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép khi
quá tải

•

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :

•

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải :

3.

Tính toán thiết kế
3.1.

•

Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền

Chiều dài côn ngoài :

Trong đó :

16


Đồ án chi tiết máy
-

là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm răng và loại
răng.
là hệ số chiều rộng vành răng. nên chọn

-

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng bánh răng côn. Tra bảng 6.21
lấy

-

là momen xoắn trên trục chủ động

-

là ứng suất tiếp xúc cho phép.


•

Đường kính chia ngoài của bánh côn chủ động :

Xác định thông số ăn khớp

3.2.

3.2.1.

Xác định số răng sơ bộ ( bánh răng nhỏ )

•

Từ và tỉ số truyền . Tra bảng 6.22 lấy

•

Có

•

Dựa vào bảng 6.20 chọn hệ số dịch chỉnh đối xứng :
3.2.2.

Tính đường kính trung bình và mô đun trung
bình

•

Đường kính trung bình :

•

Mô đun trung bình :

3.2.3.

Xác định mô đun, bánh răng lớn, nhỏ

•
•

Từ bảng 6.8 chọn mô đun tiêu chuẩn :

•

Tính lại mô đun trung bình :
17

Đồ án chi tiết máy
•

Số răng bánh nhỏ :

•

Số răng bánh lớn :


Tính lại tỉ số truyền thực :
3.2.4.

•

Xác định góc côn chia

Góc côn chia :

3.2.5.

Xác định một số thông số của bộ truyền bánh
răng

•

Chiều dài côn ngoài:

•

Đường kính chia ngoài của bánh răng côn lớn

•

Đường kính trung bình bánh nhỏ tính lại:

Xác định độ bền tiếp xúc

3.3.
•

Ứng suất tiếp xúc :

Trong đó :
-

- hệ số kể đến vật liệu của bánh răng ăn khớp. Tra
bảng 6.5 lấy

-

- hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Tra bảng
6.12 lấy

-

- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
ở đây là hệ số trùng khớp ngang

-


18


Đồ án chi tiết máy
-

là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.

Với :


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



hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tả
trọng cho các đôi răng đồng thời ăn
khớp;bánh răng côn răng thẳng;



: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng
ăn khớp


ở đây:



với


Cấp chính xác là 8 ( theo bảng 6.13 )


: Đường kính trung bình bánh nhỏ



: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số
ăn khớp. Tra bảng 6.15 lấy



: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch
bước răng bánh 1 và bánh 2. Tra bảng 6.16
lấy



-

b : chiều rộng vành răng.


Chọn




•

Sai số:
3.4.

Xác định độ bền uốn
19


Đồ án chi tiết máy
Điều kiện bền uốn với bánh răng côn:

Trong đó:
•
•

là momen xoắn bánh chủ động (Nmm)
là modun pháp trung bình. Trong trường hợp bánh răng
côn thẳng

•

là chiều rộng vành răng

•

là đường kính trung bình của bánh răng chủ động. (mm)

•

là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Với là hệ số trùng
khớp ngang.

•

: Là hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

•

là hệ số dạng răng. Tra bảng 6.18 với và

•

là hệ số tải trọng khi tính về uốn.
Với :
-

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
vành răng. Tra bảng 6.21 lấy

-

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho
các đôi răng đồng thời ăn khớp. Với bánh răng côn
thẳng

-

+ là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện
trong vùng ăn khớp theo công thức :
Với
: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn
khớp. Tra bảng 6.15 lấy



20


Đồ án chi tiết máy
Vậy ta có :

3.5.

Kiểm nghiệm răng về quá tải
Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải ( thí dụ
như lúc mở máy, hãm máy, …) với hệ số quá tải ,
trong đó là momen xoắn danh nghĩa, là momen
xoắn quá tải.
Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt,
ứng suất tiếp xúc cực đại không được vượt quá một
giá trị cho phép :
Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng
tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại tại
mặt lượn chân răng không được vượt quá một giá trị
cho phép :

4.

Xác định các thông số, kích thước hình học của bộ
truyền
4.1.

Xác định các thông số, các kích thước hình học
của bộ truyền

•

Đường kính vòng chia ngoài:

•

Chiều cao đầu răng ngoài:
Với ,

•

Chiều cao răng ngoài :
21


Đồ án chi tiết máy

•

Chiều cao chân răng ngoài :

•

Đường kính vòng đỉnh răng ngoài:

•

Khoảng cách từ đỉnh côn đến mặt phẳng vòng ngoài đỉnh
răng:

22


Đồ án chi tiết máy
•

Góc chân răng:

•

Góc côn đỉnh:

•

Góc côn đáy:

4.2.

Xác định lực tác dụng lên trục từ các bộ truyền
bánh răng

•

Lực vòng

•

Lực hướng tâm

•

Lực dọc trục

23


Đồ án chi tiết máy
4.3.

Lập bảng thông số của bộ truyền
Thông số

Kí
hiệu
chung

Kí
hiệu

Đơn vị

Giá
trị

Chiều dài côn ngoài
Chiều rộng vành răng
Mô đun vòng ngoài

2.5

Mô đun vòng trung
bình

2.125

Tỉ số truyền (thực)

u

Số răng

răng

34

răng

102
18.43

Góc côn chia

71.57

Góc côn đỉnh
Góc côn đáy
Đường kính vòng chia
ngoài
Đường kính vòng
đỉnh răng ngoài
Chiều cao đầu răng
ngoài
Chiều cao chân răng
ngoài
Khoảng cách từ đỉnh
côn đến mặt phẳng
vòng ngoài đỉnh răng
24


Đồ án chi tiết máy

PHẦN 3: TÍNH THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN Ổ
LĂN
Tính chọn khớp nối

I.

Thông số đầu vào :


Mômen cần truyền:



Đường kính trục động cơ
1.

Chọn khớp nối

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục
Chọn khớp nối theo điều kiện:
Trong đó:


- Đường kính trục cần nối



–Mômen xoắn tính toán



k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 lấy k=1,7
Do vậy:
Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện
Ta được:
Tra bảng 16.10bTr69 [2] với ta được :

2.

Kiểm nghiệm khớp nối

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
2.1.

Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
25