Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
------------------------------------

A.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG
I. Chọn động cơ:
Thông số đầu vào:
1.Lực kéo băng tải

F = 600 (N)

2. Vận tốc băng tải

v = 0.83(m/s)

3. Đường kính tang D = 350 (mm)
4. Thời gian phục vụ lh = 18000 giờ
5. Số ca làm việc

số ca = 2 ca

6. Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngoài: 0o
7. Đặc tính làm việc va đập nhẹ
1.Công suất làm việc :
2.Hiệu suất hệ dẫn động:
•
•
•
•
•
•

o
Trong đó,tra bảng 2.3[1] tr19 ta được:
Hiệu suất bộ truyền trục vít : với
Hiệu suất bộ truyền xích để hở:
Hiệu suất ổ lăn:
Hiệu suất khớp nối

1
Đồ ánchi tiết máy


3.Công suất cần thiết trên trục động cơ
4.Số vòng quay trên trục công tác:

5.Chọn tỉ số truyền sơ bộ
Theo bảng 2.4[1] tr 21
Tỉ số truyền bộ truyền xích: …5
Tỉ số truyền bộ truyền trục vít

6.Số vòng quay trên trục động cơ:
7.Tính vòng quay đồng bộ của động cơ:
‘Chọn :
8.Chọn động cơ:
Tra bảng phụ lục trong tài liệu [1] chọn động cơ thỏa mãn

II,Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền của hệ:

Chọn sơ bộ :

= = 10,16

2
Đồ ánchi tiết máy


III.Tính toán các thông số trên các trục hệ dẫn động
1.Các thông số trên trục:
• Công suất trên trục công tác :
• Công suất trên trục II
•

Công suất trên trục I

•

Công suất trên trục của động cơ:

•
•

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:



Mô men xoắn trên trục động cơ:



Mô men xoắn trên trục I:



Mô men xoắn trên trục II:



Mô men xoắn trên trục công tác:
Trục:
Thông số

Động cơ

Trục I

Trục II

Trục công tác

P(KW)

0,70

0,69

0,55

0,50

n(v/ph)

920

920

90,55

45,28

T(N.mm)

7266,30

7126,50

58039,67

105454,95

3
Đồ ánchi tiết máy

B.THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
I.Tính toán thiết kế bộ truyền xích:
Thông số yêu cầu:
1.Chọn loại xích:
Chọn loại xích ống con lăn.
2.Chọn số răng đĩa xích:
Chọn

Vậy chọn
-Tỉ số truyền thực tế :

-Sai lệch tỉ số truyền: 0%
3.Xác định bước xích:
Bước xích p đước tra bảng 5.5[1] tr 81 với điều kiện: trong đó:

Ta có :
Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn,có số răng và vận tốc vòng
đĩa xích nhỏ là

Do vậy ta tính được:
: Hệ số răng
Hệ số vòng quay:

4
Đồ ánchi tiết máy




trong đó:

: Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: Tra bảng 5.6[1]tr 82
Với , ta được 1

Chọn ta được
: Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: Tra bảng 5.6[1]tr
82(Vị trí trục được điều chỉnh bằng đĩa căng hoặc con lăn căng xích)
:: Tra bảng 5.6[1]tr 82 ta được
: Hệ số tải trọng động : Tra bảng 5.6[1]tr 82 ta được ,3(Chế độ làm việc va
đập vừa)
-Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền Tra bảng 5.6[1]tr 82 với số ca
làm việc là 2 ta được =1,25

Công suất tính toán:
Tra bảng 5.5[1]tr 81 với điều kiên:
Ta được:
Bước xích : p=38,1(mm) >31,75(mm) chọn xích 2 dãy
: Hệ số tải trọng động : Tra bảng 5.6[1]tr 82 ta được ,7

Pd= /= = = 6,6 (kw)
Tra bảng 5.5[1]tr 81 với điều kiên:
Ta được:





Bước xích : p=31,75(mm)

Đường kính chốt:
Chiều dài ống:B=27,46(mm)
Công suất cho phép :[P]=5,83 (Kw)

5
Đồ ánchi tiết máy


4.Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
Chọn sơ bộ : a=(30…50).p=(30…50).31,75=(952,5…1587,5)(mm)
Chọn a= 1000
Số mắt xích :

Lấy x=100
Tính lại khoảng cách trục:

984,08Để xích không quá căng thì cần giảm a một lượng:
=0,003.984,08=2,95(mm)
Do đó:a=
Số lần va đập của xích i:
Tra bảng 5.9[1] tr 85 với loại xích ống con lăn,bước xích p = 31,75(mm)
Số lần va đập cho phép của xích:[i]=25

Thỏa mãn
5.Kiểm nghiệm xích về độ bền:
Q-Tải trọng phá hỏng:Tra bảng 5.2[1]tr 78 với p=31,75(mm) ta được:
•
•

Q=177000(N)

Khối lượng 1 mét xích: q=7,3(Kg)

-Hệ số tải trọng động:

6
Đồ ánchi tiết máy


Do chế độ làm việc trung bình

Trong đó:

Hệ số an toàn cho phép:Tra bảng 5.10[1]tr 86 với p = 31,75 (mm);
ta được [s] = 7
Do vậy:

Thỏa mãn.
6.Xác định các thông số của đĩa xích:
*Đường kính vòng chia:

*Đường kính đỉnh răng:

*Bán kính đáy:

với ta được:

7
Đồ ánchi tiết máy

*Đường kính chân răng:

Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc:

Trong đó:
Kđ là hệ số tải trọng động kđ=1,7
A-Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng 5.12[1] tr 87 với p=31,75(mm)
A=446 ()

,7
E-Môdun đàn hồi :

Lực va đập trên m dãy xích:

Vậy chọn vật liệu Thép C45 (Tôi,ram)
7.Xác định lực dọc trục:
Trong đó:

8
Đồ ánchi tiết máy


8.Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích:

Thông số

Kí hiệu

Giá trị

1.

Loại xích

-------

Xích ống con lăn

2.

Bước xích

p

31,75mm)

3.

Số mắt xích

x

100

4.

Chiều dài xích

L

5.

Khoảng cách trục

a

6.

Số răng đĩa xích nhỏ

25

7.

Số răng đĩa xích lớn

50

8.

Vật liệu đĩa xích

9.

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ

(mm)

10.

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn

505 (mm)

11.

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ

(mm)

12.

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn

(mm)

13.

Bán kính đáy

14.

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ

(mm)

15.

Đường kính chân răng đĩa xích lớn

(mm)

16.

Lực tác dụng dọc trục

----

r

981,13(mm)

Thép C45(Tôi,ram)

9,62 (mm)

(N)

9
Đồ ánchi tiết máy


II.Thiết kế bộ truyền trục vít:
1.Thông số yêu cầu:
2.Chọn vật liệu:
Tính sơ bộ vận tốc trượt: Theo công thức 7.1[1]

Chọn vật liệu là đồng thanh nhôm sắt:5-9-4
Theo bảng 7.1[1]

Tra bảng: 7.2[1] Chọn vật liệu là thép C45 tôi đến độ cứng 50HRC.Bề mặt ren
được mài,đánh bóng.
Tra bảng ta được:
Ứng suất tiếp xúc cho phép :
3.Xác định ứng suất cho phép:
Bộ truyền làm việc một chiều:
=0,25.400+0.08.200=145(Mpa)
Hệ số tuổi thọ:

Trong đó:

Do đó theo công thức 7.6[1]

Từ công thức 7.14[1]
10
Đồ ánchi tiết máy


Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải :

4.Tính toán thiết kế bộ truyền
a.Tính toán thiết kế
Với tỉ số truyền
Tính sơ bộ q. Ta có
Vậy chọn Hệ số đường kính q=8 tra bảng 7.3[1]

Theo công thức 7.16[1]
Hệ số tải trọng

Chọn
Môdun của trục vít là (c.t7.17[1]):
chọn theo bảng B[7.3]tr150
Lấy m =10
Tính chính xác lại

Hệ số dịch chỉnh:

11
Đồ ánchi tiết máy


b. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc:
Tính chính xác vận tốc trượt:

Trong đó

Hệ số tải trọng

•
•
•

Tải trọng tĩnh
Tra bảng 7.6[1] chọn cấp chính xác bộ truyền là 8
Tra bảng 7.7[1] hệ số tải trọng động

Tra bảng 7.2 tr148
Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng bánh vít:

Thỏa mãn
Vậy không cần chọn lại vật liệu.
Hiệu suất bộ truyền trục vít (ct 7.22[1]):

12
Đồ ánchi tiết máy


c.Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn:

Trong đó:

Tra bảng 7.8[1]
Vậy ứng suất sinh ra là:

Tính toán nhiệt truyền động trục vít:
Ta có nhiệt độ dầu trong hộp phải thỏa mãn điều kiện 7.29[1]:
1000(1 −η ) P
1 ≤ t 
t = to +
d
Kt A(1 +ψ ) β  d 
Trong đó:
o
• [td]: nhiệt độ cao nhất của dầu. Do trục vít đặt dưới bánh vít nên [td] = 90
• to: nhiệt độ môi trường xung quanh; to=200C
2
• A: diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc, m :
A = A1 +A2 `
Với:

- A1: diện tích bề mặt hộp giảm tốc không có gân:
A120 = 20.1952 = 760500(mm2) = 0,76(m2)
13
Đồ ánchi tiết máy


A2: din tớch tớnh toỏn ca b mt gõn:
A2 = 0,15A1 = 0,15.0,76 = 0,12(m2)

-






Kt: h s ta nhit. Chn Kt = 13 W/(m2 oC)


: h s k n s thoỏt nhit qua ỏy hp xung b mỏy, ly =0,25
Vy khụng cn chn li vt liu.
Hiu sut b truyn trc vớt (ct 7.22[1]):



: h s k n s gim nhit sinh ra trong 1 n v thi gian do ti trng

ngt quóng
Do ti trng khụng i nờn =1.
Suy ra:

Không thỏa mãn điều kiện về nhiệt, cần dùng biện pháp làm

nguội nhân tạo bằng quạt.
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc:
Trong đó:
P=

P2 5,85
=
= 7,31(kW )

0,8

P - Công suất trên trục vít:
Ktq - Hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp đợc quạt: Tra bảng
157[1] với số vòng quay của quạt nq=750 (vg/ph) => Ktq=17
Thay vào ta có:

d. Xỏc nh cỏc kớch thc b truyn
Khong cỏch trc
14
ỏnchi tit mỏy


Moodun

m =10

Hệ số đường kính q= 8
Tỉ số truyền

u =15,84

Số ren trục vít
Số ren bánh vít
Hệ số dịch chỉnh

x= 0

Chiều dài phần cắt ren trục vít
(8 + 0,06 .31).10 = 98,6
Chọn = 100 (mm)
Đường kính vòng chia:
d1 = q.m = 8.10 = 80(mm)

d 2 = m.Z 2 = 10.31 = 310(mm)

Đường kính vòng đỉnh:
 d a1 = d1 + 2m = 80 + 2.10 = 100( mm)

 d a 2 = m( Z 2 + 2 + 2.x) = 10(31 + 2 + 2.0) = 330( mm)

Đường kính vòng đáy:
 d f 1 = d1 − 2, 4m = 80 − 2, 4.10 = 56( mm)

 d f 2 = m( Z 2 − 2, 4 + 2.x) = 10(31 − 2, 4 + 2.0) = 286( mm)

Góc ôm:



b2
75


δ = arcsin 
= 52,14o
÷ = arcsin 
÷
 100 − 0,5.10 
 d a1 − 0,5.m 

5.Tính lực tác dụng lên trục
Lực vòng trên bánh vít có trị số bằng lực dọc trục trên trục vít
15
Đồ ánchi tiết máy


Lực vòng trên trục vít có trị số bằng lực dọc trục trên bánh vít

Lực hướng tâm trên trục vítcó trị số bằng lực hướng tâm trên bánh vít

Góc ăn khớp

6.Bảng thông số
Thông số cơ bản
Số ren trục vít

Số răng bánh vít

2
31
16

Đồ ánchi tiết máy


Tỉ số truyền thực tế
Môdun
Hệ số đường kính
Hệ số dịch chỉnh
Góc vít
Vận tốc trượt
Hiệu suất bộ truyền
Mô men xoắn trên trục bánh vít
Cấp chính xác
Thông số hình học
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia trục vít
Đường kính vòng chia bánh vít
Đường kính vòng đỉnh trục vít
Đường kính vòng đỉnh bánh vít
Đường kính vòng đáy trục vít
Đường kính vòng đáy bánh vít
Chiều dài phần cắt ren trục vít
Chiều rộng bánh vít
Góc ôm

u
m
q
x
hs

15,84
10
8
0
14,04
4,18
81,4
914212
8
195
80
310
100
330
56
286
100
75
52,14

mm
mm
rad
m/s

%
Nmm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Độ

C.Tính toán thiết kế trục
I.Tính chọn khớp nối
Thông số đầu vào:
Mômen cần truyền :
Đường kính trục động cơ
1.Chọn khớp nối:
Ta sử dung khớp nối vòng đàn hồi đẻ nối trục
Chọn khớp nối theo điều kiện:
Trong đó - Đường kính trục cần nối

17
Đồ ánchi tiết máy


–Mômen xoắn tính toán
k-Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1[2] tr 58 lấy k = 1,2
T- Momen xoắn danh nghĩa trên trục:

Do vậy
Tra bảng 16.10a[2] tr 68 với điều kiện

Ta được:

Tra bảng 16.10b[2] tr 69 với

2.Kiểm nghiệm khớp nối
Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
a)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:

Thỏa mãn.
b)Điều kiện bền của chốt:

Trong đó:

18
Đồ ánchi tiết máy


[]- Ứng suất uốn cho phép của chôt.Ta lấy []=(60) MPa;
Do vậy,ứng suất sinh ra trên chốt:

Thỏa mãn.
3.Lực tác dụng lên trục
Ta có

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:
Thông số

Kí hiệu

Giá trị

Môment xoắn lớn nhất có thể truyền được

250(N.m)

Đường kính lớn nhất có thể của nối trục

40 (mm)

Số chốt

Z

6

Đường kính vòng tâm chốt

105 (mm)

Chiều dài phần tử đàn hồi

28 (mm)

Chiều dài đoạn công xôn của chốt

34 (mm)

Đường kính của chôt đàn hồi

14 (mm)

19
Đồ ánchi tiết máy


II.Xác định lực và sơ đồ phân bố lực tác dụng lên trục:
1.Sơ đồ phân bố lực chung:





Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích
Lực tác dụng từ khớp nối
Lực tác dụng lên trục từ trục vít :

20
Đồ ánchi tiết máy


2.Xác định sơ bộ đường kính trục

Theo công thức 10.9[1] tr 188

Trong đó:
T- Môment xoắn , Nmm
-Ứng suất xoắn cho phép,Mpa Lấy =15 Mpa
Trục I( Trục vít):

Chọn d1 = 30 mm
Trục II( Trục bánh vít):

21
Đồ ánchi tiết máy


Chọn

Chiều rộng ổ lăn bo theo bảng

10.2
[1]
189

ta có:

boI = 19(mm)
 d I = 30mm
⇒


d
=
55

mm
 II
boII = 29(mm)
•

Chiều dài mayo bánh đai:
lm12 = (1, 2 ÷ 1, 5) d I = (1, 2 ÷ 1, 5).30 = (36 ÷ 45)( mm)

lm12 = 40(mm)

•

=>
Chiều dài mayơ bánh vít .(c.t.10.11[1] tr 189)

Chọn
•

Chiều rộng may ơ nửa khớp nối của vòng đàn hồi:

Chọn

•

Theo bảng

10.3
[1]
189

ta có:

- Khoảng cách từ mặt nút của bánh vít đến thành trong của hộp k1=10
- Khoảng cách từ mặt nút ổ đến thành trong của hộp: k2 = 10
- Khoảng cách từ mặt nút của bánh vít đến lắp ổ: k3 =10,5
- Chiều cao lắp ổ và đầu bu lông: hn =20
•

Xét trục I
= 0,5(+ ) +
22

Đồ ánchi tiết máy


= 0,5 (40 + 19) + 10,5 + 20 =60 (mm)
=(0,9 1) = (0,9 1).340 =306
Chọn
= 165(mm)
Xuất phát từ yêu cầu về độ bền , lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các
đọan trục như sau :
dkn = 38 (mm)
dol = 40 (mm)
dv = 48 (mm)
•

Xét trục II .
Ta có

•

Bảng tóm tắt lực tác dụng lên trục và kích thước các đoạn trục.

Thông số

Trục I

Trục II

23
Đồ ánchi tiết máy


Lực

Momen

= 72710

= 914212 (N)

Chiều dài
mayo
= 60 (mm)
Chiều dài
đoạn trục
= 165(mm)

24
Đồ ánchi tiết máy

4.Tính cho trục 2

a)Xác định các phản lực tại các gối đỡ.
Chọn hệ tọa độ hình vẽ.
Xét trong mặt phẳng xOy


∑ Fx = Flx 20 − Ft 2 + Flx 21 − Fx = 0


∑ Fy = Fl y 20 + Fr 2 + Fly 21 = 0

2
310
∑ M x = Fr 2 .75 + Fa 2 . 2 + Fly 21.150 = 0


2167,8.75 + 1721.230
⇒ Fly 21 = −
= −2862, 27( N )
150
⇒ Fly 20 = − Fly 21 − Fr 2 = 694, 46( N )

∑M

2
y

= Ft 2 .75 − Flx 21.150 + Fx .230

5898.75 + 278, 8.230
= 3376, 49( N )
150
= Ft 2 − Flx 21 + Fx = 5898 − 3376, 49 − 278,8 = 2800,31( N )

Flx 21 =
Flx 20

c)Vẽ biểu đồ môment:
25
Đồ ánchi tiết máy