Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY
Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn đảm bảo yêu cầu công suất trên trục là
4kw số vòng quay trên trục thùng trộn là 52 vòng/phút, thời gian phục vụ là 7
năm, quay một chiều, làm việc một ca, tải trọng va đập nhẹ (một năm làm việc
300 ngày, một ca 8 giờ). Chế độ tải trọng cho như hình sau:
T1=T, T2=0,9T, t1=48, t2=15
Để thỏa mãn yêu cầu trên ta sử dụng hộp giảm tốc
đồng trục làm giảm vận tốc từ động cơ vào trục
thùng trộn. Hộp giảm tốc này có đặc điểm là đường
tâm của trục và và trục ra là trùng nhau. Do đó có
thể giảm bớt chiều dài hộp giảm tốc, giúp cho việc
bố trí cơ cấu gọn gàng. Tuy nhiên khi sử dụng hộp
giảm tốc đồng trục ta nên chú ý đến một số khuyết
điểm của nó:
Khả năng tải của cấp nhanh
không dùng hết vì tải trọng
tác dụng vào cấp chậm lớn
hơn cấp nhanh trong khi
khoảng cách của hai trục
bằng nhau.
Phải bố trí các ổ của các trục
đồng tâm bên trong hộp
giảm tốc, làm phức tạp kết
cấu gối đỡ và gây khó khăn cho việc bôi trơn các ổ này.
Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn nên muốn đảm bảo
trục đủ bền và đủ cứng phải tăng đường kính trục
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 1 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
2.1 Chọn động cơ điện
2.1.1 Ý nghĩa của việc chọn động cơ.
Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là
giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Trong trường hợp dùng
hộp giảm tốc và động cơ biệt lập, việc chọn đúng loại động cơ ảnh hưởng rất
nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài
hộp. Do đó việc chọn động cơ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn. Nếu chọn đúng
động cơ thì động cơ có tính năng làm việc phù hợp với yêu cầu truyền động của
máy, phù hợp với môi trường bên ngoài, vận hành được an toàn và ổn định. Nếu
chọn công suất động cơ nhỏ hơn công suất phụ tải yêu cầu thì động cơ luôn làm
việc quá tải, nhiệt độ tăng quá nhiệt độ phát nóng cho phép. Động cơ chóng
hỏng. Nhưng nếu chọn công suất động cơ quá lớn thì sẽ làm tăng vốn đầu tư,
khuôn khổ cồng kềnh, động cơ luôn làm việc non tải, hiệu suất động cơ sẽ thấp.
khi chọn động cơ điện sao cho có thể lợi dụng được toàn bộ công suất động cơ.
Khi làm việc nó phải thỏa mãn ba điều kiện:
+ Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép
+ Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn
+ Có mômen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu của phụ
tải khi mới khởi động.
2.1.2 Chọn loại và kiểu động cơ
Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng hai loại động cơ đó là:
+ Động cơ một chiều
+ Động cơ xoay chiều
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 2 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
Thông thường động cơ xoay chiều thường được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp vì có sức bền làm việc cao, moment khởi động lớn. Bên cạnh đó động cơ
một chiều có thể điều chỉnh êm tốc độ trong phạm vi rộng, động cơ bảo đảm
khởi động êm, hãm và đổi chiều dễ dàng. Nhưng giá thành đắt, khối lượng sữa
chữa lớn và mau hỏng hơn động cơ xoay chiều và phải tăng thêm vốn đầu tư để
đặt các thiết bị chỉnh lưu.
Từ những ưu điểm trên ta chọn động cơ điện xoay chiều
2.2 Tính toán và phân phối tỷ số truyền
2.2.1 Chọn động cơ điện
Để chọn động cơ điện ta cần tính công suất cần thiết. Nếu gọi p là công suất trên
trục ,η là công suất chung, Nct là công suất cần thiết, thì
Nct =
p
η
[2.1]
Trong đó η = η η 2η 4η
1 2 3 4
η1 = 0.96- hiệu suất bộ truyền xích
η 2 = 0.97- hiệu suất bộ truyền bánh răng
η3 = 0.995- hiệu suất của một cặp ổ lăn
η 4 = 1- hiệu suất khớp nối
Nct =
p
η
=
4
= 4,5kw
2
4
0,96.0,97 .0,995 .1
Cần phải chọn động cơ điện có công suất lớn hơn Nct.Trong tiêu chuẩn có nhiều
loại động cơ điện thõa mãn điều kiện này.
Chọn sơ bộ loại động cơ che kín quạt gió ( theo bảng 2P- TL2) ký hiệu A02-42-2
công suất định mức 5,5kw, có số vòng quay là 2910vg/ph, A02-42-4 công suất
định mức 5,5kw, có số vòng quay là 1450vg/ph, A02-51-6, công suất định mức
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 3 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
5,5kw, có số vòng quay là 970vg/ph. Nếu chọn động cơ điện có số vòng quay
lớn thì tỷ số truyền động chung tăng, dẫn đến việc tăng khuôn khổ, kích thước
của máy và giá thành của thiết bị cũng tăng theo (trừ động cơ điện). Nhưng động
cơ có số vòng quay lớn thì giá thành hạ hơn và ngược lại. Nếu chọn số vòng
quay thấp thì tỷ số truyền động chung nhỏ do đó khuôn khổ của máy giảm và giá
thành hạ. Vì vậy cần tiến hành tính toán cụ thể để chọn động cơ điện có số vòng
quay sao cho giá thành của hệ thống dẫn động thùng trộn là nhỏ nhất. Đây là một
việc làm rất cần thiết trong đời sống kinh tế hiện nay.
Ở đây ta chọn động cơ A02-42-4 công suất động cơ Pdc= 5,5kw, có số vòng
quay là ndc= 1450vg/ph.
2.2.2 Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền động chung
n
1450
i = i i ix = dc =
= 27,88
nh ch
n
52
t
Trong đó
[2.2]
n số vòng quay của động cơ
dc
n =52 số vòng quay của thùng trộn
t
i tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh
nh
i tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp chậm
ch
ix tỷ số truyền của bộ truyền xích
Ta chọn ix = 4 theo bảng 3.2 [1]
i 27,88
⇒u =i i = =
= 6,97
nh ch i
4
x
Để tạo điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng
phương pháp ngâm dầu ta lấy:
i = i = u = 2,64
nh ch
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 4 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Thử lại số vòng quay của trục thùng trộn: n =
Đề số:4 Phương án số12
1450
= 52vg / ph đúng với
2,64.2,64.4
yêu cầu đặt ra.
2.3 Kiểm tra điều kiện mở máy và quá tải của động cơ đã chọn
- Mômen định mức của động cơ
p
5,5
T
= 9550 dmdc = 9550
= 36,22 Nm
dmdc
n
1450
dc
Trong đó
p
công suất định mức của động cơ
dmdc
n
dc
số vòng quay của động cơ.
- Mômen mở máy của động cơ
Tmm = 1,4T
= 50,08 Nm
dmdc
- Mômen lớn nhất trên trục động cơ
Tmax = 2,2T
= 79,684 Nm
dmdc
- Mômen nhỏ nhất trên trục động cơ
T
= 0,5T
= 18,11Nm
min
dcdm
- Mômen cho phép của động cơ
Tcp = 0,81Tmax = 64,54 Nm
- Mômen cản của động cơ
p
Tcan = 9550 lv = 29,76 Nm
n η
dc
- Mômen quá tải cực đại của động cơ
Tmax qt = 1, 4Tcan = 41,66
Như vậy ta có:
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 5 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
p
= 5,5kw > Nct = 4,5kw
dmdc
Tcan = 29,76 Nm < Tmm = 50,08 Nm
Tmax qt = 41,66 Nm < Tcp = 64,54 Nm
Kết Luận: Động cơ đã chọn thỏa mãn các điều kiện làm việc của hệ thống.
Đảm bảo vận hành hệ thống dẫn động thùng trộn tốt.
2.4 Xác định các thông số động học và lực học trên các trục
2.4.1 Tính toán tốc độ quay của trục
n = 1450(vg / ph)
dc
n
n = dc = 1450(vg / ph)
1 η
4
n
1450
= 549,24(vg / ph)
n = 1 =
2 i
2,64
nh
n
549, 24
= 208,04(vg / ph)
n = 2 =
3 i
2,64
ch
Trong đó
ndc số vòng quay của động cơ
n số vòng quay của trục 1
1
n2 số vòng quay của trục 2
n3 số vòng quay của trục 3
2.4.2 Tính công suất trên các trục
-Công suất danh nghĩa trên trục động cơ
pdc = N ct = 4,5kw
-Công suất danh nghĩa trên trục 1
p1 = pdcη3η 4 = 4,5.0,995 = 4, 48kw
-Công suất danh nghĩa trên trục 2
p2 = p1η 2η3 = 4, 48.0,995.0,97 = 4,32kw
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 6 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
-Công suất danh nghĩa trên trục 3
p3 = p2η 2η3 = 4,32.0,995.0,97 = 4,17 kw
2.4.3 Tính mômen xoắn trên các trục
Tdc = 9550
N ct
4,5
= 9550
= 29,64 Nm
ndc
1450
T1 = 9550
p1
4,48
= 9550
= 29,50 Nm
n1
1450
T2 = 9550
p2
4,32
= 9550
= 75,11Nm
n2
549,24
T3 = 9550
p3
4,17
= 9550
= 191,05 Nm
n3
208,44
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 7 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục tính được của hệ thống
Thông số
Trục
Tỉ số truyền
Trục động cơ
1
Tốc độ quay
Công suất
Mômen xoắn
(vg/ph)
(kw)
(Nm)
1450
4,5
29,64
1450
4,48
29,50
549,24
4,32
75,11
208,44
4,17
191,05
Trục 1
2,64
Trục 2
Trục 3
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
2,64
Trang 8 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG XÍCH
3.1 Tìm hiểu và chọn truyền động xích
Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ sự
ăn khớp giữa các mắt xích với răng của đĩa xích. So với bộ truyền đai bộ
truyền xích cơ những ưu điểm sau:
- Không có hiện tượng trượt, hiệu suất cao hơn, có thể làm việc khi có quá
tải đột ngột
- Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn
- Kích thứơc bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền cùng công suất và
số vòng quay.
- Bộ truyền xích truyền công suất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và bánh
xích, do đó góc ôm không có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai và
đo đó có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích bị dẫn.
Tuy nhiên bộ truyền xích có những nhược điểm là do sự phân bố của các
nhánh xích trên đĩa xích không theo đường tròn mà theo hình đa giác, do đó
khi vào và ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị
mòn gây nên tải trọng động phụ, ồn khi làm việc, có tỷ số truyền tức thời thay
đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh xích thay đổi, cần phải bôi trơn thường
xuyên và phải có bộ phận điều chỉnh xích.
Có 3 loại xích chính là xích ống, xích ống con lăn và xích răng.
Xích ống đơn giản, giá thành hạ và khối lượng giảm vì không dùng con lăn,
nhưng cũng vì thế mà bản lề mòn nhanh. Vì vậy chỉ dùng xích ống đối với
các bộ truyền không quan trọng mặc khác yêu cầu khối lượng nhỏ.
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 9 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
Xích ống con lăn gọi tắt là xích con lăn, về kết cấu giống như xích ống chỉ
khác ngoài ống lắp thêm thêm con lăn, nhờ đó có thể thay thế ma sát trượt
giữa ống và răng đĩa bằng ma sát lăn giữa con lăn và răng đĩa. Kết quả là độ
bền của xích con lăn cao hơn xích ống, chê tạo không phức tạp bằng xích
răng, do đó xích con lăn được dùng khá rộng rải.
Xích răng có khả năng tải lớn, làm việc êm, nhưng chế tạo phức tạp và giá
thành đắt hơn xích con lăn.
Từ những ưu điểm trên và do bộ truyền tải không lớn nên ta chon xích
ống con lăn.
3.2 Chọn số răng đĩa xích
- Chọn số răng của đĩa xích dẫn
z1 = 29 − 2ix = 29 − 2.4 = 21
- Tính số răng đĩa xích bị dẫn
z2 = z1ix = 4.21 = 84
3.3 Xác định bước xích
- Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích
theo công thức (5.22) [1]
k = kd ka k0 kdc kb klv
(3.1)
Trong đó
Kd=1 hệ số tải trọng động
Ka=1 hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục
K0=1,25 hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền
Kdc=1,25 hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng
xích (không có bộ phận căng xích)
Kb=1 hệ số xét đến bôi trơn (nhỏ giọt)
Klv=1 hệ số xét đến chế độ làm việc (1 ca)
⇒ k = 1.1.1.1,25.1,25.1 = 1,56
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 10 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
- Tính công suất tính toán
- Theo công thức (5.25) [1]
pt =
kk z kn p
3
KX
(3.2)
Chọn xích một dãy nên Kx=1
Trong đó
Kz hệ số răng đĩa xích
Kn hệ số vòng quay
P3=4.17kw công suất cần truyền
25 25
=
= 1,19
z
21
1
n
400
kn = 01 =
= 1,92
n
208,44
3
kz =
pt =
kk z kn p
3 = 1,56.1,19.1,92.4,17 = 14,86kw
kx
Dựa vào bảng 5.4 [1] theo cột n01=400vg/ph ta chọn bước xích pc=25,4, đường
kính chốt do=7,95mm, chiều dài ống bo=22,61 và [p]=19.
Dựa vào bảng 5.2 số vòng quay tới hạn ứng với bước xích 25,4mm là
nth=800vg/ph, nên điều kiện n
350.
Đối với các bộ truyền bánh răng hở, làm việc với vận tốc thấp, không có
yêu cầu kích thước phải nhỏ gọn, có thể dùng vật liệu gang.
Chất dẻo thường được dùng trong các bộ truyền bánh răng chịu tải trọng
nhỏ, yêu cầu làm việc ít kêu và cần giảm tải trọng động.
Dựa vào sơ đồ tải trọng và điều kiện làm việc của bộ truyền không phải
làm việc dưới tải trọng lớn và cũng không có điều kiện gì đặc biệt. Ta tiến hành
chọn vật liệu theo các hàm mục tiêu.
- Bền điều
- Kích thước nhỏ nhất
- Giá thành rẻ nhất
- Thuận lợi cho việc gia công cơ khí.
GVHD: Nguyễn Tuấn Hùng
Trang 16 - .
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Đề số:4 Phương án số12
Từ những điều kiện trên ta tiến hành chọn vật liệu cho bánh dẫn và bị dẫn
ta chọn thép 45 - tôi cải thiện với các số liệu cho ở bảng sau.
Tên
Bánh dẫn
σ (Mpa)
Vật liệu
b
Thép 45 - tôi cải thiện
S=100
σ
ch
(Mpa)
HB
850
650
270
750
500
260
Thép 45 - tôi cải thiện
Bánh bị dẫn
100
- Xem thêm -