Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Lời Nói Đầu
Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí. Môn học
này không 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 còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên
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 quá trình tính toán và thiết kế
các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã sử dụng và tra cứu một số những tài liệu sau:
-Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 và 2 .
Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biết
còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các Trang 1 Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải
môn có liên quan song bài làm của sinh viên chúng em không thể tránh khỏi những
sai sót. Kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong
bộ môn giúp cho những sinh viên như chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập.
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
ĐỀ SỐ 3: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Thông 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 ngoài: 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 P.t P = 1 yc 7
Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác
Pyc : Công suất trên trục động cơ F.v 670.1,33 Trang 2 Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải P V W
Hiệu suất của bộ truyền: n = nỏ|.nk„. Iìd.iìbr (1) „ , . 2.3 Tra bảng 19 L J 1 ta có:
Hiệu suất của một cặp ổ lăn : 1oi = 0,99
Hiệu suất của bộ đai : nd =0,96
Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : hbr = 0,97
Hiệu suất của khớp nối: Ikn = 1 Thay số vào (1) ta có: r = m = r r 1 r Oii
br = 0,99 .0,96.0,97.1 = 0,9 3
Vậy công suất yêu cầu trên trục động cơ là : Pct 0,89 099kW P^ = 9 1.1.2.
Xác định sô vòng quay của động cơ
Trên trục công tác ta có:
niv = 600001V = = 600004 33 = 66,88 K.D ^.380 Trang 3 Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải n n« U dc (sb) — sb Trong đó : u u sb - ud h (2) Tra bảng B 24 [
ta chọn được tỉ số truyền sơ bộ của: I ]
Truyền động đai: ud =3
Truyền động bánh răng trụ: uh — 4 (hộp giảm tốc một cấp) Thay số vào (2) ta có: u — u — sb duh 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 Kiểu động cơ P ( đc (KW) d(mm)
7dc v / Phì 4A80B6Y3 1,1 22 920 P1.3 Tra bảng phụ lục [
238 I ] ta có động cơ điện 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: Trang 4 Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải
ndc = 920(v/p) nct = 66,88(v/ph)
Tỉ số truyền chung của hệ thống là : ndc 920 ______ Uch = T7 = = 13,76 6688 n^^\iOo,oo
1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ = u d, 11 .920„ 13,76 ' nct 66,68
Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong ubr = 4 44 1.3.
Tính các thông số trên các trục 1.3.1.Số vòng quay
Theo tính toán ở trên ta có: ndc = 920(vg/ph)
Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là: ud = 3,44 Trang 5 Đồ án chi tiết máy
Đề 3: Thiết kế hệ dẫn động băng tải ndc 920 267 44 (V/ h c ' P ) Uj 3,44 n 267,44 nn = = —2— = 66,86 v/ph u 4 br
Số vòng quay thực của trục công tác là: nTT 66,86 ______ , , nct = = —-— = 66,86 v/ph u 1 kn 1.3.2. Công suất
Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 0,99( KW )
Công suất trên trục II là : Pct PII =
0,89 n»|. ’ìkn = 1 kW 0991
Công suất trên trục I là : £ Pll 1 P = .£. = o = 1,04kw n 0,99 0l-hbr ‘0,97
Công suất thực của động cơ là: Pj 1,04 P đ o
đ*c = —^- = = 1,09 kW hd‘ J 0,99.0,96 n Trang 6 1.3.3.
Mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn trên trục I là : «„_fiPi 1,04
TỊ = 9,55.106. ni = 9,55.106. 26744 = 37137 N.mm
Mômen xoắn trên trục II là : Pn 1
TJJ = 9,55.106. n^ = 9,55.106.6686 = 142836 N. mm
Mômen xoắn trên trục công tác là: _ Pct 0,89 T 6
ct = 9,55.10 .— = 9,55. 11/’.^— = 127086 N. mm nct 66,88
Mômen xoắn thực trên trục động cơ là : 109 T 6 6 đc
đc = 9,55.10 .— = 9,55.10 . = 11315 N. mm nđC 920
1.3.4Bảng thông số động học Thông số/Trục Động Cơ I II Công Tác U u = 3,44 Uhr =4 u„=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
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt: Thông số yêu cầu:
Công suất trên trục chủ động: P = P (kW) 1 dc = 1,09
Mô men xoắn trên trục chủ động: T (N .mm) 1 = Tdc = 11315
Số vòng quay trên trục chủ động: n (vg ph) 1 = ndc = 920 /
Tỉ số truyền bộ truyền đai: u = ud = 3,44
Góc nghiêng bộ truyền ngoài: p = 180° 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) i/T = (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 : 7ĩ.d .140.920 1.n1 - v =
=" 7’ — = 6,74(m / 5) < v
= 25(m / 5) ^ Thỏa mãn 60000 60000 max v 7 d2 = u d
. 1.(1 - £) = u d . 1.(1 - 0,015) = =
3,44.140.0,985 474,38(mm)
Trong đó hệ số trượt £ = 0,01 - 0,02, ta chọn £ = 0,015.
Chọn d2 = 450 (mm)
Tỉ số truyền thực tế : u = ——2—r = . = t Z 450 3,31
' d (1 - s) 140.(1 - 0,015) 1
Sai lệch tỉ số truyền :
\u =| u ‘! | .100% =| 3,31 - 3,44 | .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 + d2) = (1,5 + 2,0).(140 + 450) = ( + 885 1180) (mm) Chọn a = 900 (mm) Chiều dài đai : T . . _d + 2
d . (d2 - d1 )2 140 + 450 , (450 -140)2
L = 2.a + ^ 2752,99 .-i 2 + \ 17 = 2.900 + 7Ĩ. +^= 2 4.a 2 4.900
Dựa vào bảng B 4£ [ ]
1 ta chọn L theo tiêu chuẩn :Chọn L = 2800 59 (mm)
Số vòng chạy của đai trong1( 5). V _ 6,74 i + ) L ~2800
=0'0024 [ 7 r i™ =( 3 5)(15 = ^ Thỏa mãn.
Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ: 1 450 J40
a = 180° - 57°. d = 180° - 57°. = 160,37° > 150 Ỵ 2 d ° 1 a 900 Suy ra thỏa mãn
2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai Diện tích đai : F„K, A = bỏ = \ [Ơ-F ] Trong đó : Ft : lực vòng
F __ 1000P = Ị 000 - 1 , 09 = 16 2 (N) t v 6,74
Kd: hệ số tải trọng động. Tra bảng B 47 [1] ta được : Kd = 1,2
ỏ: chiều dày đai được xác định theo ỏ tra bảng B 4j[1] với loại đai vải cao su ta chọn [ ] = - ỏ 1 d1 max 40 Do vậy : ỏ 1 ỏ< 140 3,5 (mm) d 1.[ d u = .d0 =
Tra bảng B 4j-[1] ta dùng loại đai BKHJI65 và BKHJI65-2 không có lớp
lót , chiều dày đai ỏ = 3,5 (mm), dmin = 180 140
Kiểm tra : d1 = 140 > dmin ■=> Thỏa mãn Ứng suất cho phép : K [ 2 Ỏ ^1O = K d 1 Trong đó:
K1 và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu ơ và loại đai
Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền p < 600 và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục ^ 1,6 (Mpa) ơ =
Tra bảng B 469[1] với = 2,3
ơ0 = 1,6 (Mpa) ta được 'ki * k2 = 9,0 [ơ-] 2 90'3’5 0 = K - K ^ = 2,3 - = 2,075 (Mpa) 01 d1 140 v p 7
C : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm a a1 C 0 0 0
a = 1 - 0,003(180 - a1) = 1 - 0,003(180 -160,37 ) = 0,94
CV: hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bán của đai trên bánh đai C 2
V = 1 - kv (0,01V -1)
Do sử dụng đai vải cao su ^ kV = 0,04
CV = 1 - 0,04(0,01.10,40 -1) = 0.997 2
C0: hệ số kể đến vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng 4.12 57
[1] với góc nghiêng của bộ truyền p < 600 ta được C0 = 1 Do vậy :
[ơ> ] = [aF ]ữCaCvCe = 2,075.0,94.0,997.1 = 1,945(Mpa) Chiều rộng đai: I F-K- 161,72.1,0 b =—- = 23,75(mm)
[Ơ-F ]£ 1,945.3,5 Chiều rộng bánh đai B:
Tra bảng B4.1[1] với b=25(mm) tra bảng B ta có B=32 (mm) ^^ậ^ 51 164
2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu :
F0 = Ơ0F.b = 1,945.3,5.25 = 170,19(N) Lực tác dụng lên trục: Fr = F
2 0.sm(^) = 2.170,19.sin(160237 ) = 355,40 (N) 2.6 Bảng thông số Thông 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) Chiều dày đai õ 3,5 (mm) Chiều rộng bánh đai B 32 (mm) Chiều dài đai L 2800 (mm) Khoảng cách trục a 900 (mm) Góc ôm bánh đai nhỏ a1 160,37 Lực căng ban đầu F 170,19 (N) Lực tác dụng lên trục F 355,40 (N)
PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG
Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Thông 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
Tra bảng B 692-[1], ta chọn:
Vật liệu bánh răng lớn: • Nhãn hiệu thép: 45
• Chế độ nhiệt luyện: Thường hóa
• Độ rắn: HB :170 + T 217 a chọn HB2=180
• Giới hạn bền ơb2=600 (MPa)
• Giới hạn chảy ơch2=340 (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= 190
• Giới hạn bền ơb1=750 (MPa)
• Giới hạn chảy ơch1=450 (MPa)
3.2 Xác định ứng suất cho phép
a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: r ^
[^H ] : -^ ZRZvKxHKHL S H < , trong đó:
[aF] : a. m YRYsKxFKFL F R S XF FL S F Chọn sơ bộ:
r' ZRZKXH : 1 '.ỤK : 1
S , SF - Hệ số an toàn khi tính toán về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra H bảng B 62[1]với:
> Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75
> Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75
^Hlim,^Flim- Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: Khm : 2HB + 70 => Khm : 1,8HB : : + Bánh chủ động: " 2 7 50( ) HB ;+ 70 T °:,t MPa
t^Flim1 : 1,8HB1 : 1,8.190 : 342(MPa)
r<,m2 :2HB2 + 70:2.180 + 70:430(MPa) Bánh bị động: ^ H
t^Flim2 : 1,8HB1 : 1,8.180 : 324(MPa) K
- Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ HL,KFL
tải trọng của bộ truyền: N K H * H 0 mH 1 ^NHE , trong đó: K N- m- 0 -----— Ấ NK —
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
N , NFO - Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng HO suất uốn: f NHO = 33H
I NHO = 4.106 ' N 2,4 6
HOI = 30.H^ = 30.190 = 8,3.10 H 2,4 6 f NHO2 = 30. H = 30.180 42 = 7,76.10 N-O1 = N = 4.106
N , NFE - Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải HE
trọng tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t , trong đó: y
c - Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1
n - Vận tốc vòng của bánh răng
ty - tổng số thời gian làm việc của bánh răng
í NHE1 = NFE1 = 60.c.nựY= 60.1.267,44.7500 = 120.35.106 1 M = N_ 267;44 6
2 = 60.c.n h = 60.c. — 4 = 60.1. .7500 = 30.10 HE 2 —E 2 2 L L L u 4 Ta có: NHE > N 1 HO => lấy N 1 HE = N 1 HO => K 1 HL1= 1 NHE2> NHO => lấy N 2 HE = N 2 HO2 => KHL = 1 2 NFE1> NFO => lấy N 1 FE1= NFO => K 1 FL1= 1 NFE2> NFO => lấy N 2 FE2= NFO => K 2 FL2= 1 Đồ án chi tiết máy
Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Do vậy ta có: ơ
[ơH 1 ] = ;2m' Z Z KHK = ^Ể^-.I.I = 409,Ỉ0MPa) R V HIA
n Ỉ S R v XH HL Ỉ Ỉ Ỉ ^° 430 [^H 2] = \
ZRZVKXHKHL = 430.Ỉ.Ỉ = 390,9Ỉ( 2 MPa) 1 SH 2 1, ^°... 342
[^ ] = "' m YYKK = 32 .Ỉ.Ỉ = Ỉ95,43(MPa) Ỉ SFỈ ,/5 ^° 324 [Ơ-F 2] = \ YRY KXFK S FL = 3 24 .Ỉ.Ỉ = Ỉ85,Ỉ4( 2 MPa) -1, 75 [ C T H H 2 ] SF2
Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng => [ơ Ỉ ] + [ CT H ] 2 = => [CTHI M; Y 2 ] = 409 - 10 + 390 . 91 = 400,0ỉ(MPa)
b. Ứng suất cho phép khi quá tải
'[ơ ] 2,8 ax( ,ơ Ỉ260( ) H max = m &M ch 2) = 2,8.450 = MPa
< [Ơ-F I = 0,8^ = 0,8.450 = 360( 1 MPa) >F ]
= 0-8.^.2 = 0,8.340 = 272(MPa)
3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a K u = a ( + 1) 7. với: T , ,2_ Ỉ.KH \[ƠH ] M^b, >a
Ka - hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng: Tra bảng B 65 [Ỉ] => K Ỉ/3 a= 43 MPa . 96 a
T1 - Moment xoắn trên trục chủ động: T = 37Ỉ75 (N.mm) 1
[ƠH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [ƠH] = 400,01 (MPa) u - Tỷ số truyền: u = 4
^ba ^bd - Hệ số chiều rộng vành răng: Trang Ỉ9 Đồ án chi tiết máy
Đề 2: Thiết kế hệ dẫn động băng tải Trang Ỉ9