Đồ án chi tiết máy đề 2 thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

 
Đồ án chi tiết máy 
 

Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải
 
GVHD: Trịnh Đồng Tính 
SV: Nguyễn Văn Đồn  

 
 

 Trang 1 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

Lời Nói Đầu
 
Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một mơn học cơ bản của ngành cơ khí. Mơn học 
này khơng những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với 
các kiến thức đã được học, mà nó cịn là cơ sở rất quan trọng của các mơn chun 
ngành sẽ được học sau này. 
Đề tài mà em được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có bộ hộp giảm tốc  
bánh răng trụ răng nghiêng và bộ truyền đai .Trong q trình tính tốn và thiết kế 

các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã sử dụng và tra cứu một số những tài liệu 
sau: 
-Chi tiết máy tập 1 và 2  của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp. 
-Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 và 2 của PGS.TS Trịnh Chất và 
TS Lê Văn Uyển. 
Do là lần đầu làm quen với cơng việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biết 
cịn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các 
mơn có liên quan song bài làm của sinh viên chúng em khơng thể tránh khỏi những 
sai sót. Kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cơ trong 
bộ mơn giúp cho những sinh viên như chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập. 
Cuối  cùng  em  xin  chân  thành  cảm  ơn  các  thầy  trong  bộ  môn,  đặc  biệt  là  thầy 
Trịnh Đồng Tính đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em có thể hồn thành 
tốt nhiệm vụ được giao .Em xin chân  thành cảm ơn! 
 

Sinh viên : Nguyễn Văn Đồn 

 
 

 Trang 2 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
ĐỀ SỐ 2: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Thơng số đầu vào :  1. Lực kéo băng tải     

F = 670N 

                                 2. Vận tốc băng tải  

 

v = 1,33 m/s 

 

 

              3. Đường kính tang 

 

D = 380 mm 

 

 

              4. Thời hạn phục vụ     

Lh =7500 giờ  

 

 

              5. Số ca làm việc:  

Số ca =2 ca  

 

 

             6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngồi: 180o 

 

 

              7. Đặc tính làm việc: va đập vừa  

 

 
PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 
1.1.Chọn động cơ điện
1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ   
                                    Pyc 

Pct



       

Trong đó   Pct : Cơng suất trên một trục cơng tác  
 
 

 Trang 3 


Đồ án chi tiết máy 

 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

            Pyc : Công suất trên trục động cơ 
P =

F. v
670.1,33
=
= 0,89 kW  
1000
1000

Hiệu suất của bộ truyền: 
 

 

 

Tra bảng  

  η = η . η . η . η  

(1) 

2.3
 I   ta có: 
19

Hiệu suất của một cặp ổ lăn :    
Hiệu suất của bộ đai :  

ol = 0,99 

          η =0,96 

 

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :   η
Hiệu suất của khớp nối:    

 

= 0,97 

kn  1 

Thay số vào (1) ta có: 

3
                     i  ol .kn .d .br = 0,993.0,96.0,97.1 = 0,9 

Vậy cơng suất u cầu trên trục động cơ là : 
P =

P
0,89
=
= 0,99kW 
η
0,9

1.1.2.Xác định số vịng quay của động cơ 
Trên trục cơng tác ta có: 
nlv = 

 
 

60000.v
60000.1,33
 66,88                                  
=  
 .380
.D
 Trang 4 


Đồ án chi tiết máy 

  ndc ( sb )

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

 nct .usb                             

Trong đó :  usb  ud u h  
Tra bảng  B

 

 

 

(2) 

 

2.4
 I   ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của: 
21

Truyền động đai:        u =3 
Truyền động bánh răng trụ:  uh  4 (hộp giảm tốc một cấp) 
Thay số vào (2) ta có: 
                              usb  ud uh   3.4= 12 
 Suy ra :  ndc( sb)  nct .usb  66,88.12 = 802,56 (v/ph) 
 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndc =750(v/ph) 

1.1.3.Chọn động cơ  
           Từ Pyc = 0,99kW  & ndc =750 v/ph 
Tra bảng phụ lục 

P1.3
 I   ta có động cơ điện  
238

Kiểu động cơ 

Pđc (KW) 

d(mm) 

dc (v / ph)  

4A80B6Y3 

1,1 

22 

920 

 
1.2.Phân phối tỉ số truyền

 
 

 Trang 5 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống
Theo tính tốn ở trên ta có: 

ndc  920(v/p) 
nct    = 66,88(v/ph) 
      Tỉ số truyền chung của hệ thống là :                            
u

=

n
n

=

920
= 13,76 
66,88

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ
                                        uch 

n dc

920

 13, 76  
n ct     66, 68

    Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong   ubr  = 4 
u =

u
u

=

13,76
= 3,44 
4

 
1.3.Tính các thơng số trên các trục
1.3.1.Số vịng quay
Theo tính tốn ở trên ta có:  ndc = 920(vg/ph) 
Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là:  u = 3,44 

 
 

 Trang 6 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

n =

n
920
=
= 267,44 (v/ph ) 
u
3,44

n =

n
267,44
=
= 66,86 v/ph 
u
4

Số vịng quay thực của trục cơng tác là:  
n =

n
u

=

66,86

= 66,86 v/ph 
1

1.3.2.Cơng suất
Cơng suất trên trục cơng tác (tính ở trên) là: Pct = 0,99( K W ) 
Cơng suất trên trục II là :  
P =

P
η .η

=

0,89
= 1 kW 
0,99. 1

                  
 Công suất trên trục I là  :  
P =

P
η .η

=

1
= 1,04kw 
0,99. 0,97

 Công suất thực của động cơ là:  
Pđ∗ =

P
η .η

=
.

1,04
= 1,09 kW 
0,99.0,96

 
 
 
 

 Trang 7 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục
           
          Mômen xoắn trên trục I là : 
T = 9,55. 10 .

P
1,04
= 9,55. 10 .
= 37137 N. mm 
η
267,44

Mômen xoắn trên trục II là :  
T = 9,55. 10 .

P
1
= 9,55. 10 .
= 142836 N. mm 
n
66,86

                     
           Mômen xoắn trên trục công tác là: 
               
T = 9,55. 10 .

P
0,89
= 9,55. 10 .
= 127086 N. mm 
n
66,88

           Mômen xoắn thực trên trục động cơ là : 

Tđ = 9,55. 10 .

Pđ
1,09
= 9,55. 10 .
= 11315 N. mm 
nđ
920

 
 
 
 

 
 

 Trang 8 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

 
 
1.3.4Bảng thông số động học
 
Thông 
số/Trục 

U 

Động Cơ 

I 

U d  3, 44  

U br =4 

Công Tác 
U kn =1 

n(v/ph) 

920 

267,44 

66,86 

66,88 

P(KW) 

1,09 

1,04 

1 

0,89 

T(N.mm) 

11315 

37137 

142836 

127086 

 
 
 
 

 
 

II 

 Trang 9 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI

Tính tốn thiết kế bộ truyền đai dẹt:
Thơng số u cầu: 
Cơng suất trên trục chủ động:  P1  Pdc  1,09  kW   
Mô men xoắn trên trục chủ động:  T1  Tdc  11315  N .mm   
Số vòng quay trên trục chủ động:  n1  ndc  920  vg / ph   
Tỉ số truyền bộ truyền đai:  u  ud  3,44  
Góc nghiêng bộ truyền ngồi:    180o  
2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai. 
Chọn đai vải cao su. 
2.2.Chọn đường kính hai đai 

d1   5,2  6, 4  . 3 T1   5, 2  6, 4  3 11315  116,74  143,68  mm   

Chọn  d1  theo tiêu chuẩn ta được  d1  140  mm   
Kiểm tra về vận tốc đai : 

 .d1.n1

 .140.920

 6,74  m / s   <  vmax  25  m / s     Thỏa mãn 
60000
60000
d 2  u.d1.1     u.d1.1  0,015  3,44.140.0,985  474,38  mm   
v



Trong đó hệ số trượt    0,01  0,02 , ta chọn    0,015 . 
Chọn  d 2  450  mm   

 
 

 Trang 10 


Đồ án chi tiết máy 

Tỉ số truyền thực tế :  ut 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

d2
450

 3,31  
d1 1    140.1  0,015

Sai lệch tỉ số truyền : 
u |

ut  u
3,31  3,44
| .100% |
| .100%  3,38%  < 4%   Thỏa mãn. 
u
3,44

2.3.Xác định khoảng cách trục a. 
Khoảng cách trục : 
a  1,5  2,0  d1  d 2   1,5  2,0  .140  450    885  1180  mm   
Chọn a = 900 (mm) 
Chiều dài đai : 
2

2

d  d 2  d 2  d1 
140  450  450  140 
L  2.a   . 1

 2.900   .

 2752,99  
2
4.a
2
4.900
 
Dựa vào bảng B

4.13
1 ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L  2800  mm  
59

Số vòng chạy của đai trong 1 s  . i  v  6, 74  0, 0024  1   imax   3  5   1 s   
L 2800

s

 Thỏa mãn. 

Xác định góc ơm trên bánh đai nhỏ: 
1  180  57.

d 2  d1
450  140
 180  57.
 160, 37  150
a
900
 

 

Suy ra thỏa mãn

 
 

 Trang 11 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Diện tích đai : 
 
A  b. 

Ft .K d
 
[ F ]

Trong đó : 
Ft  : lực vịng 
Ft 

1000.P 1000.1, 09

 161, 72 (N)  
v
6, 74

K d : hệ số tải trọng động. Tra bảng  B

 : chiều dày đai được xác định theo 

su ta chọn  [


d1

]max 

4.7
[1]  ta được :  K d  1, 2  
55


d1

 tra bảng  B

4.8
[1]  với loại đai vải cao 
55

1
 
40

Do vậy :  
  d1.[

Tra bảng  B


d1

]max  140.

1
 3,5 (mm)  
40

4.1
[1]  ta dùng loại đai BKHJI65 và BKHJI65-2 khơng có lớp lót , chiều 
51

dày đai    3,5 (mm) ,  dmin 

180
 
140

Kiểm tra :  d1  140  d min  
 Thỏa mãn 
Ứng suất cho phép :  
 
 

 Trang 12 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

[ F ]  [ F ]0C CvC
[ ]0  K1 

 

K 2

 
d1

Trong đó: 
K1  và  K 2  là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu   0  và loại đai 

Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền    600 và định kỳ điều chỉnh khoảng cách 
trục    0  1, 6 (Mpa)  
Tra bảng  B

4.9
 k  2,3
[1]  với   0  1, 6 (Mpa)  ta được   1
 
56
 k2  9, 0

[ ]0  K1 

K 2
9, 0.3,5
 2,3 
 2, 075 (Mpa)  
d1
140

C : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ơm  1  

C  1  0, 003(1800  1 )  1  0, 003(1800  160,370 )  0,94  
CV : hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bán của đai trên bánh đai 

CV  1  kV (0, 01V 2  1)  

Do sử dụng đai vải cao su   kV  0, 04  
CV  1  0, 04(0, 01.10, 402  1)  0.997  
C0 : hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng 

B

 
 

4.12
[1]  với góc nghiêng của bộ truyền    600  ta được  C0  1  
57

 Trang 13 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

Do vậy :  
[ F ]  [ F ]0C Cv C  2, 075.0,94.0,997.1  1,945(Mpa)  

Chiều rộng đai: 
b

Ft Kt

161, 72.1, 0

 23, 75(mm)  
[ F ] 1,945.3,5

Chiều rộng bánh đai B: 
Tra bảng  B

4.1
21.6
[1]  với b=25(mm) tra bảng  B
[1] ta có B=32 (mm) 
51
164

2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Lực căng ban đầu : 
F0   0 . .b  1,945.3,5.25  170,19(N)  

Lực tác dụng lên trục: 
Fr  2 F0 .sin(

1
2

)  2.170,19.sin(

160, 37 0
)  355, 40 (N)  
2

2.6 Bảng thơng số
Thơng số 

 
 

Ký hiệu 

Giá trị 
 

Loại đai 

BKHJI65 

Đường kính bánh đai nhỏ 

d1  

140(mm) 

Đường kính bánh đai lớn 

d2  

450 (mm) 

Chiều rộng đai 

b 

25(mm) 

 Trang 14 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

Chiều dày đai 

 

3,5 (mm) 

Chiều rộng bánh đai 

B 

32 (mm) 

Chiều dài đai 

L 

2800 (mm) 

Khoảng cách trục 

a 

900 (mm) 

Góc ơm bánh đai nhỏ 

1  

160,37 

Lực căng ban đầu 

F0  

170,19 (N) 

Lực tác dụng lên trục 

Fr  

355,40 (N) 

 
 
 

 
 

 Trang 15 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Tính tốn bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 
Thơng số đầu vào: 
P=PI= 1,04 (KW) 
T1=TI= 37137(N.mm) 
n1=nI= 267,44 (v/ph) 
u=ubr=4 
Lh=7500 (h)
3.1 Chọn vật liệu bánh răng
6.1
[1] , ta chọn: 
92

 

Tra bảng  B

 

Vật liệu bánh răng lớn: 
 Nhãn hiệu thép:  45 
 Chế độ nhiệt luyện: Thường hóa   

 Độ rắn:  HB :170  217  Ta chọn HB2=180 
 Giới hạn bền σb2=600 (MPa) 
 Giới hạn chảy σch2=340 (MPa) 
Vật liệu bánh răng nhỏ: 






 
 

Nhãn hiệu thép: 45 
Chế độ nhiệt luyện: tơi cải thiện   
Độ rắn: HB=192÷240, ta chọn HB1= 190 
Giới hạn bền σb1=750 (MPa) 
Giới hạn chảy σch1=450 (MPa) 

 Trang 16 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

3.2 Xác định ứng suất cho phép
   a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: 

 H0 lim

[

]

Z R Z v K xH K HL
 H
SH

, trong đó: 

0

[ ]  F lim Y Y K K
R S xF
FL
 F
SF

 

 

 

Chọn sơ bộ: 

 

 

 Z R Z v K xH  1
 

YRYS K xF  1

SH, SF – Hệ số an tồn khi tính tốn về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra 
bảng  B

  

6.2
[1] với: 
94

 Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75 
 Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75 
0
 H lim ,  F0 lim - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: 
0
 H lim  2 HB  70
 
 0
 F lim  1,8HB

 

 

 => 

 

Bánh chủ động:  

 

 H0 lim2  2 HB2  70  2.180  70  430( MPa)
Bánh bị động:   0
 
 F lim2  1,8HB1  1,8.180  324( MPa )

 H0 lim1  2 HB1  70  2.190  70  450(MPa )
 
0
 F lim1  1,8 HB1  1,8.190  342( MPa)

KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ 
tải trọng của bộ truyền: 

 
 

 Trang 17 


Đồ án chi tiết máy 

 

 


 K HL  mH


 K  mF
 FL


  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

NH 0
N HE

, trong đó: 

NF0
N FE

mH,  mF  –  Bậc  của  đường  cong  mỏi  khi  thử  về  ứng  suất  tiếp  xúc.  Do  bánh 
răng có HB<350 => mH = 6 và mF = 6 
NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng 
suất uốn: 
 

 

 

2,4

 N HO  30.H HB
  

6
 N HO  4.10

 

2,4
2,4
 N HO1  30.H HB
 8,3.106
1  30.190

2,4
2,4
6
 N HO 2  30.H HB 2  30.180  7, 76.10  

6
 N FO1  N FO2  4.10

NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải 
trọng  tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t∑ , trong đó: 
 

c – Số lần ăn khớp trong 1 vịng quay: c=1 

 

n – Vận tốc vịng của bánh răng 

 

t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng 
 N HE1  N FE1  60.c.n1.t  60.1.267, 44.7500  120.35.106

 
 
n1
267, 44
.7500  30.106
 N HE 2  N FE 2  60.c.n2 .t  60.c. .t  60.1.
u
4


Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1 

 
 

 

 NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1 

 

 NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1 

 

 NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1 

 Trang 18 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

Do vậy ta có: 

 


 H0 lim1
450
[

]

Z R Z v K xH K HL1 
.1.1  409,10MPa )
 H1
S
1,1
H
1



 H0 lim 2
430
[

]

Z R Z v K xH K HL 2 
.1.1  390,91( MPa )
 H2
SH 2
1,1

 

0
[ ]   F lim1 Y Y K K  342 .1.1  195, 43( MPa )
R S
xF
FL1
 F1
SF1
1, 75

0
 F lim2
324

YRYS K xF K FL 2 
.1.1  185,14( MPa )

[ F 2 ]  S
1, 75
F2


Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng =>   H   

 H 1    H 2 

=>   H   

 H 1    H 2 
2

2

  

409,10  390, 91
 400, 01 (MPa) 
2



   b. Ứng suất cho phép khi quá tải 
 

 

[ H ]max  2,8.max( ch1 ,  ch 2 )  2,8.450  1260( MPa )


 
[ F 1 ]max  0,8. ch1  0,8.450  360( MPa )
[ ]  0,8.  0,8.340  272( MPa )
ch 2
 F 2 max

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
aw  K a  u  1 . 3

T1.K H 

 

 

 

Ka  –  hệ  số  phụ  thuộc  vật  liệu  làm  bánh  răng  của  cặp  bánh  răng:  Tra  bảng 

B

6.5
1   
96

[ H ]2 .u. ba

 , với: 

=> Ka= 43 MPa1/3. 

 

T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 37175 (N.mm) 

 

[σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 400,01 (MPa) 

 

u – Tỷ số truyền: u = 4 

 

 ba , bd  – Hệ số chiều rộng vành răng: 

 
 

 Trang 19 


Đồ án chi tiết máy 

  Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải 

6.6
1 với bộ truyền đối xứng, HB < 350 ta chọn được  ba  0, 4  

97

 

Tra bảng  B

 

 bd  0,5 ba (u  1)  0,5.0,3(4  1)  0, 75  

 

KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố khơng đều tải trọng trên chiều rộng vành 

răng   khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng  B

6.7
[1]  với  bd  0, 75  và sơ đồ 
98

bố trí là sơ đồ 6 ta được: 
 K H   1, 03
 

 K F   1, 07

 

Do vậy: 
aw  K a  u  1 . 3

T1.K H 
2

[ H ] .u. ba

 43(4  1) 3

37137.1, 03
 125,57(mm)  
400, 012.4.0,3

Chọn aw = 125 (mm) 
3.4 Xác định các thơng số ăn khớp
   a. Mơ đun pháp 
 

m = (0,01÷0,02)aw = (0,01÷0,02).125 = 1,25÷2,5 (mm) 

 

Tra bảng  B

6.8
[1]  chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2 (mm). 
99

   b. Xác định số răng 
 

Chọn sơ bộ β = 140 => cosβ = 0,970296 

 

Ta có: 

 

 

Z1 

 

 

Z2= u.Z1= 4.24,26= 97,04 , lấy  Z 2  98  

 
 

2.aw cos  2.125.cos140

 24, 26 , lấy Z1= 25 
m(u  1)
2(4  1)

 Trang 20