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 cơng suất đẳng trị (cơng suất tính tốn) :
Cơng suất tính tốn:
Cơng suất cần thiết trên động cơ:
Xác định số vịng 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 cơng suất Pdc=15(kW) với số vịng 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 tốn cơng suất trên trục
Tính tốn số vịng quay các trục:
SVTH: Phạm Minh Hữu
4
Đồ án Chi tiết máy
GVHD: D ương Đăng Danh
Tính tốn momen xoắn trên các trục
Thơng số
Trục
Cơng 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 TOÁN 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
+ Soá 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 bị 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 lieäu [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 tơi cải thiện
SVTH: Phạm Minh Hữu
; do đó:
12
Đồ án Chi tiết máy
vì
GVHD: D ương Đăng Danh
khơng 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 thơng số hình học của bộ truyền.
-
Đường kính vịng chia(mm)
-
Đường kính vịng đỉnh(mm)
-
Đường kính vịng đáy
-
Đường kính vịng 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 tốn được xác định bởi cơng 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 cơng 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 cơng 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 cơng 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 tốn:
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 vịng chia(mm)
-
Đường kính vịng đỉnh(mm)
SVTH: Phạm Minh Hữu
20
, chọn
Đồ án Chi tiết máy
-
Đường kính vịng đáy
-
Đường kính vịng lăn:
-
Chiều rộng vành khăn: (mm)
GVHD: D ương Đăng Danh
Vận tốc vịng 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 tốn được xác định bởi cơng 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 cơng 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 cơng 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 cơng 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 tốn:
Vậy độ bền uốn được thoả.
Bảng kết quả tính :
Các thơng 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