Xem mẫu

  1. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải      ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  ĐỀ SỐ 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI   Trang 1
  2. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Thông số đầu vào :  1. Lực kéo băng tải      F = 1500 N                                   2. Vận tốc băng tải      v =0,94 m/s                    3. Đường kính tang    D = 270 mm                    4. Thời hạn phục vụ      Lh= 18000 giờ                     5. Số ca làm việc:     Số ca = 3 ca                    6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 60o      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  Pct Pyc     Trong đó   Pct : Công suất trên một trục công tác     Pyc : Công suất trên trục động cơ  F. v 1500.0,94 P = = = 1,41 kW   1000 1000 Hiệu suất của bộ truyền:        η = η .η .η .η   (1)  2.3 Tra bảng    I   ta có:  19 Hiệu suất của một cặp ổ lăn :    ol = 0,99  Hiệu suất của bộ đai :    η =0,96  Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :  η = 0,97  Hiệu suất của khớp nối:       kn  1  Thay số vào (1) ta có:    Trang 2
  3. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    3   i  ol .kn .x .brt = 0,993.0,96.0,97.1 = 0,9  Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là :  P 1,41 P = = = 1,57kW η 0,9     1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ  Trên trục công tác ta có:  60000.v 60000.0,94 nlv =  =  66,53   .D  .270 ndc ( sb )  nct .usb   Trong đó : usb  ud uh           (2)  2.4 Tra bảng  B  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  66,53.12 = 798,56 (v/ph)   Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndc =750 (v/ph)  1.1.3.Chọn động cơ             Từ Pyc = 1,57  kW  & ndc =750 v/ph  P1.3 Tra bảng phụ lục   I   ta có động cơ điện   238           Trang 3
  4. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Kiểu động cơ  Pđc (KW)   dc (v / ph )   4A112MA8Y3  2,2  705    1.2.Phân phối tỉ số truyền 1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống Theo tính toán ở trên ta có:  ndc  705 (v/p)  nct   = 66,53(v/ph)        Tỉ số truyền chung của hệ thống là :  n 705 u = = = 10,6  n 66,53 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ n dc 705 uch    10,6   n ct     66,53     Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong   u br  = 4  u 10,6 u = = = 2,65  u 4   1.3.Tính các thông số trên các trục 1.3.1.Số vòng quay Theo tính toán ở trên ta có:  ndc = 705(vg/ph)  Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là:  u = 2,65  n 705 n = = = 266 (v/ph )  u 2,65 n 266 n = = = 66,5 v/ph  u 4   Trang 4
  5. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Số vòng quay thực của trục công tác là:   n 66,5 n = = = 66,5 v/ph  u 1   1.3.2.Công suất Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,41( KW )  Công suất trên trục II là :  P 1,41 P = = = 1,42 kW  η .η .    Công suất trên trục I là  :  P 1,42 P = = = 1,48 kw  η .η 0,99.  Công suất thực của động cơ là:   ∗ P 1,48 Pđ = = = 1,56 kW  η .η . 0,99.0,96     1.3.3.Mômen xoắn trên các trục             Mômen xoắn trên trục I là :  P 1,48 T = 9,55. 10 . = 9,55. 10 . = 53135 N. mm  η 266 Mômen xoắn trên trục II là :  P 1,42 T = 9,55. 10 . = 9,55. 10 . = 203925 N. mm  n 66,5              Mômen xoắn trên trục công tác là:    Trang 5
  6. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải      P 1,41 T = 9,55. 10 . = 9,55. 10 . = 202489 N. mm  n 66,5              Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :  Pđ 1,56 Tđ = 9,55. 10 . = 9,55. 10 . = 21132 N. mm  nđ 705             1.3.4Bảng thông số động học   Thông  Động Cơ  I  II  Công Tác  số/Trục  U  U d  2, 65   U br =4  U kn =1  n(v/ph)  705  266  66,5  66,5  P(KW)  2,2  1,48  1,42  1,41  T(N.mm)  21132  53135  203925   202489                        Trang 6
  7. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải        II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI. Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt.  P  Pdc*  1,56  KW   T  Tdc  21132  N .mm    Các thông số yêu cầu: n  ndc  705 v p        60  U d  2,65    2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.  Chọn đai vải cao su  2.2.Chọn đường kính hai đai:  d1  và d 2   4.21 Chọn  d1 theo tiêu chuẩn theo bảng: B 1 : 63   d1=(5,2  6,4) 3  =(5,2  6,4) 3 21132  =(143,8  176,94)  chọn d=160 mm   Kiểm tra vận tốc đai:   .d1.n 3,14.160.705 v 60 000  60 000  s    5,9 m  vmax  25 m  thỏa mãn.  s Xác định  d 2 :  d 2  U .d1. 1     2, 65.160. 1  0,02   415,52  mm     :Hệ số trượt,với    0, 01  0, 02  Chọn    0, 02   4.26 Tra bảng  B 1 ta chọn  d 2  theo tiêu chuẩn: d2  400  mm    63 d2 400 Tỷ số truyền thực: U t    2,55   d1 . 1    160. 1  0, 02  Ut  U 2,55  2, 65 Sai lệch tỷ số truyền : U  .100%  .100%  3, 77%  4%   U 2, 65     Thỏa mãn.    2.3.Xác định khoảng cách trục a.  Khoảng cách trục  a  (1,5  2)(d1  d2 )  (1,5  2)  400  160  (840 1120)   Vậy :chọn asb  900   2 d  d d  d  Chiều dài đai :  L  2.asb   . 1 2  2 1   2 4.asb 2 160  400  400  160  L  2.900  3,14.   2695  mm    2 4.900   Trang 7
  8. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    4.13 Dựa vào bảng B 1 ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L  2800  mm   59 Số vòng chạy của đai trong 1 s  . i  v  5, 9  2,1  1   imax   3  5  1 s       L 2800 s  Thỏa mãn.  Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ:  d 2  d1 400  160 1  180  57.  180  57.  164,8  150 a  900   Suy ra thỏa mãn 2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai Diện tích đai :    Ft .K d A  b.    [ F ] Trong đó :  Ft  : lực vòng  1000.1,56 Ft   264, 41 (N)   5,9 4.7 K d : hệ số tải trọng động. Tra bảng  B [1]  ta được :  K d  1, 2   55  4.8  : chiều dày đai được xác định theo   tra bảng  B [1]  với loại đai vải cao su  d1 55  1 ta chọn  [ ]max    d1 40 Do vậy :    1   d1 .[ ]max  160.  4 (mm)   d1 40 4.1 Tra bảng  B [1]  ta dùng loại đai  b  800  và  b  820 không có lớp lót, chiều dày đai  51 180   3, 75 (mm) ,  d min    140 Kiểm tra :  d1  160  d min    Thỏa mãn  Ứng suất cho phép :     Trang 8
  9. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    [ F ]  [ F ]0 C Cv C   K 2 [ ]0  K1    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)   4.9 k1  2,3 Tra bảng  B [1]  với   0  1, 6 (Mpa)  ta được     56 k2  9,0 K 2 9, 0.3, 75 [ ]0  K1   2,3   2, 089 (Mpa)   d1 160 C : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm  1   C  1  0, 003(1800  1 )  1  0, 003(1800  164,80 )  0,954   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, 01.5, 92  1)  1,026   C0 : hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng  4.12 B [1]  với góc nghiêng của bộ truyền    600  ta được  C0  1   57 Do vậy :   [ F ]  [ F ]0 C CvC  2, 089.0, 954.1, 026.1  2, 045 (Mpa)   Chiều rộng đai:  Ft K t 264, 41.1, 0 b   34, 48 (mm)   [ F ] 2, 045.3, 75 Chiều rộng bánh đai B:  4.1 Tra bảng  B [1]  với b=40 (mm) tra bảng B21.16 ta có B=50 (mm)  51   Trang 9
  10. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu :  F0   0 . .b  1, 6.3, 75.40  244,5(N)   Lực tác dụng lên trục:  1 164,80 Fr  2 F0 .sin( )  2.244, 5.sin( )  484, 70 (N)   2 2 2.6 Bảng thông số Thông số  Ký hiệu  Giá trị  Loại đai  b-800    Đường kính bánh đai nhỏ  d1   160(mm)  Đường kính bánh đai lớn  d2   400 (mm)  Chiều rộng đai  b  34,48(mm)  Chiều dày đai    3,75 (mm)  Chiều rộng bánh đai  B  50 (mm)  Chiều dài đai  L  2800 (mm)  Khoảng cách trục  a  900 (mm)  Góc ôm bánh đai nhỏ  1   164,80   Lực căng ban đầu  F0   244,5 (N)  Lực tác dụng lên trục  Fr   484,70 (N)          PHẦN 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG Thông số đầu vào:                  P = PI= 1,48(kW)                 T1= TI=53135(Nmm)    Trang 10
  11. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải                   n1= nI=266(vg/ph)                  u = ubr= 4  Lh= 18000 (giờ)  3.1 Chọn vật liệu bánh răng 6.1   Tra bảng  B [1] , ta chọn:  92   Vật liệu bánh răng lớn:   Nhãn hiệu thép:  45   Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện    Độ rắn:  HB :192  240  Ta chọn HB2=230   Giới hạn bền σb2=750 (MPa)   Giới hạn chảy σch2=450 (MPa)  Vật liệu bánh răng nhỏ:   Nhãn hiệu thép: 45   Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện   Độ rắn: HB=192÷240, ta chọn HB1= 245   Giới hạn bền σb1=850 (MPa)   Giới hạn chảy σch1=580 (MPa)  3.2.Xác định ứng suất cho phép 3.2.1.Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] 0   H lim [ H ]  S Z R Z v K xH K HL  H      0 , trong đó:  [ ]   F lim YRYS K xF K FL  F  SF   Chọn sơ bộ:   Z R Z v K xH  1        YRYS K xF  1 SH, SF – Hệ số an toàn khi tính toán về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra  6.2 bảng  B [1] với:  94  Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75   Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75  0 0    H lim ,  F lim - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:    Trang 11
  12. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải     0  H lim  2 HB  70      0    =>   F lim  1,8 HB   0  H lim1  2 HB1  70  2.245  70  560( MPa )   Bánh chủ động:   0    F lim1  1,8 HB1  1,8.245  441( MPa)  0  H lim 2  2 HB2  70  2.230  70  530( MPa )    Bánh bị động:   0    F lim 2  1,8 HB1  1,8.230  414( MPa )    KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ,  xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ  tải   trọng của bộ truyền:   NH 0  K HL  mH  N HE      , trong đó:   K  mF NF0  FL N FE  mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng  có   HB mH = 6 và mF = 6    NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suấtkhi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất    uốn:  2,4  N HO  30.H HB       6    N HO  4.10   N HO1  30.H HB1  30.2452,4  16, 26.106 2,4  2,4 2,4 6      N HO 2  30.H HB 2  30.245  13,97.10    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 vòng quay: c=1    n – Vận tốc vòng của bánh răng    t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng   N HE1  N FE1  60.c.n1 .t  60.1.266.18500  295, 26.106    n 266    N HE 2  N FE 2  60.c.n2 .t  60.c. 1 .t  60.1. .18500  73,81.106  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  Do vậy ta có:    Trang 12
  13. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải     0 560 [ H 1 ]  H lim1 Z R Z v K xH K HL1  .1.1  509,10MPa )  SH 1 1,1  0 530 [ H 2 ]  H lim 2 Z R Z v K xH K HL 2  .1.1  481,82( MPa )  SH 2 1,1    0   [ ]   F lim1 441 YRYS K xF K FL1  .1.1  252( MPa )  F1 SF1 1, 75   0 414 [ F 2 ]  F lim2 YRYS K xF K FL 2  .1.1  236,57( MPa )  SF 2 1, 75 Do đây là bộ truyền bánh răng côn răng thẳng   =>  H  min( H 1 ,  H 2 )  481,82 (MPa)    3.2.2.Ứng suất cho phép khi quá tải [ H ]max  2,8.max( ch1 ,  ch 2 )  2,8.580  1624( MPa )  [ F 1 ]max  0,8. ch1  0,8.580  464( MPa )   [ ]  0,8.  0,8.450  360( MPa )  F 2 max ch 2 3.2.3. Xác định chiều dài côn ngoài     Theo công thức  (6.15a):  T1 .K H  Re  K R  u 2  1 . 3 2   Kbe .(1  Kbe ).u. H  Với   ▪T1 là mômen xoắn trên trục chủ động. T1= TI=53135(N.mm)  ▪[σH] - ứng suất tiếp xúc cho phép;  [σH] = 481,82( MPa).  ▪  KR– hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại bánh răng: Đối với bánh  răng côn răng thẳng làm bằng thép  => K R  50 MPA1 3   U-Tỉ số truyền u=4  K be - Hệ số chiều rộng vành răng : chọn sơ bộ  K be  0, 25   K be .u 0, 25.4 =>   0, 57   2  K be 2  0, 25 KHβ,  KFβ –  Hệ số  kể đến sự  phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng  vành răng  6.21   khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng  B [1]  với   113   Trang 13
  14. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    K .u - be  0,57  2  Kbe -Sơ đồ bố trí là sơ đồ I  - HB 
  15. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Vì U =0%
  16. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Với cấp độ chính xác 9, khi đó cần gia công đạt độ nhámRa  =2,5 ...1,25  (m)   ZR =   0,95.  HB
  17. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    4   4  1, 73 Z    0,87   3 3   KH –hệ số tải trọng khi tính toán tiếp xúc  K H  K H  . K H  .K Hv .   K =1,12.1.1,01=1.13  Chiều rộng vành răng  b  K be .Re =0,25.140=35  Thay vào ta được:  2.53135.1,13. 42  1  H  274.1, 76.0,87.  457, 68   0,85.35.4.59,132 Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép ;  Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] được tính theo công thức      H    H .100%  481,82  457, 68 .100%  5%  10%  H  481,82    Đủ bền và Thỏa mãn  3.6.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn . Công thức :  2.T1. .K F .Y .Y .YF 1  F1    F 1    0,85.b .dm1.mtm  F YF F  1 2  [ F2 ] 2 YF1   [ F 1 ],[ F 2 ]   - Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:  [ F1 ]  [ F 1 ].YRYS K xF  252.1, 006.1  252( MPa )        [ F 2 ]  [ F 1 ].YRYS K xF  236,57.1, 006.1  237(MPa)   trong đó  1 1 Y = = = 0,58  ε 1,73   Trang 17
  18. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:  Y  1  Do là bánh răng thẳng  (hệ số kể đến độ nghiêng của răng).  Y F1 , Y F2  - hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 phụ thuộc vào số răng tương đương  Z1 27 ZV 1    27,83   cos1 cos14,04 o Z2 108 ZV 2    445,18   cos 2 cos75,96 o 6.18 .Tra bảng: B 109 1 ,với hệ số dịch chỉnh   X1=  YF1= 3,45; YF2 = 3,53  K F  - hệ số tải trọng khi tính về uốn.  K F  K F  . K F  . K Fv .  K =1,24.1.1,03= 1,28  Vậy:  2.T1.K F .Y .Y .YF 1 2.53135.1, 28.0,58.3, 45 σ =   70, 65 0,85b.d m1.mtm 0,85.35.59,13.2,19   70,65.3,53 σ = = 72,29  3,45 Do :  F1=70,65MPa
  19. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    T T     K qt  max  max  2, 2   T Tdn   Do vậy:   Hmax   H K qt  463, 71 2, 2  687, 79( MPa )   H   1624( MPa ) max        Fmax1  K qt . F 1  2, 2.70, 65  155, 43( MPa)   F 1 max  464( MPa)     Fmax2  K qt . F 2  2, 2.72, 29  159, 04( MPa )   F 2 max  360( MPa)  3.7. Các thông số hình học của cặp bánh răng: - Đường kính vòng chia :  de1  mte .Z1  2,5.27  67, 5(mm)   de 2  mte .Z 2  2,5.108  270(mm) - chiều cao răng ngoài   he  2, 2.mte  2, 2.2,5  5,5(mm )   -chiều cao đầu răng ngoài :  hae1  (hte  X 1 )mte  (1  0,38).2,5  3, 45(mm)    hae 2  (hte  X 2 )mte  (1  0,38).2,5  1,55(mm)   Chiều cao chân răng ngoài   h fe1  hte  hae1  (5,5  3, 45)  2, 05(mm)     h fe 2  hte  hae 2  (5, 5  1,55)  3,95(mm)  Đường kính đỉnh răng ngoài   hae1  d e1  2hae1.cos 1  67, 5  2.3, 45.cos14, 04  74,19  mm      hae 2  d e 2  2hae 2 .cos 2  270  2.1,55.cos75,96  270,80  mm   3.8. Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng   Như vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền:              Trang 19
  20. Đồ Án Chi Tiết Máy                                                                 Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải    Thông số  Kí hiệu  Giá trị  Chiều dài côn ngoài  Re   139,5  Môdun vòng ngoài  mte   2,5  Chiều rộng vành răng  b  35  Tỉ số truyền  ut   4  Góc nghiêng của răng    0  Số răng của bánh răng  Z1   27  Z2   108  Hệ số dịch chỉnh chiều  X1   0,38  cao  X2   -0,38  Đường kính vòng chia  d e1   67,5  ngoài  de 2   270  1   14,04  Góc chia côn  2   75,96  he   he = 2htemte + c ; mte = 2,5  hte = cosβ = 1 (mm); c = 0,2mte = 0,5  Chiều cao răng ngoài  (mm)  → he = 2×1×2,5 + 0,5 = 5,5 (mm)  hae1 = (hte + xn1cosβ)mte = 3,45 (mm)  Chiều cao đầu răng ngoài  hea   xn1 = x1 = 0,38  hae2 = 2htemte – hae1 = 1,55 (mm)  h fe1   2,05  Chiều cao chân răng ngoài  h fe 2   3,95  d ea1   74,19  Đường kính đỉnh răng  ngoài  d ea 2   270,80    Trang 20
nguon tai.lieu . vn