Tài liệu đồ án về môn học chi tiết máy

SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Mục lục Trang Lời nói đầu ................................................................................................. 4 Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền ....................................... 5 I. Chọn động cơ điên ............................................................................ 5 II. Phân phối tỉ số truyền ....................................................................... 7 III. Lập bảng đặc tính............................................................................ 7 Phần 2: Thiết kế các bộ truyền .................................................................. 9 a. Thiết kế Xích ống con lăn .................................................................. 9 b. Thiết kế Bánh răng – Trục vít .......................................................... 13 I. Thiết kế Bánh răng trụ răng thẳng .................................................. 13 II. Thiết kế Trục vít – bánh vít............................................................ 19 Phần 3: Thiết kế trục ............................................................................... 25 I. Thông số kĩ thuât ............................................................................ 25 II. Chọn vật liệu.................................................................................. 25 III. Tính sơ bộ đường kính trục ............................................................ 26 IV. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực .................... 26 V. Biểu đồ mômen ............................................................................. 28 VI. Kiểm nghiêm ................................................................................ 34 Phần 4: Tính toán chọn ổ lăn................................................................... 45 I. Tính toán ổ lăn cho trục I ................................................................. 45 II. Tính toán ổ lăn cho trục II ............................................................... 46 III. Tính toán ổ lăn cho trục III .............................................................. 50 Phần 5: Thiết kế kết cấu và dung sai lắp ghép ........................................ 52 I. Kết cấu vỏ hộp ................................................................................ 52 II. Kết cấu một số chi tiết .................................................................... 53 III. Bảng dung sai lắp ghép ................................................................. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 57 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 1 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Sinh viên thực hiện : Đinh Ngọc Hân MSSV : 20900775 Lớp : CK09CD1 ĐỀ TÀI Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Phương án số: 5 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 2 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1. Động cơ điện 3 pha không đồng bộ 2. Nối trục đàn hồi 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 4. Bộ truyền xích ống con lăn 5. Băng tải. Số liệu thiết kế: Lực vòng trên băng tải : F = 18000 (N) Vận tốc băng tải : v = 1,2 (m/s) Đường kính tang dẫn : D = 400 (mm) Thời gian phục vụ : L = 7 (năm) Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ. (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T1 = T T2 = 0,7T t1 = 45s t2 = 44s Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 3 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Lời nói đầu Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển như vũ bão. Và là cơ sở để học nhưng môn như dao cắt, công nghệ… Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế. Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt, bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hướng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất cao và được ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời. Băng tải là một loại máy thường được sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu như : than đá, cát, sỏi, thóc… Băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải. Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít . Ưu nhược điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhưng băng tải còn có một số hạn chế như: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 240), không vận chuyển được theo hướng đường cong. Để làm quen với việc đó em được giao Thiết kế dẫn động băng tải(xích tải), với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè. Em đã hoàn thành được đồ án được giao. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn Thiết kế máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Phan Tấn Tùng. Hồ Chí Minh, Ngày 25 tháng 5 năm 2012 Sinh viên Đinh Ngọc Hân Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 4 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng PHẦN 1: Chọn công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống I. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN: 1. Chọn hiệu suất của hệ thống:  Hiệu suất chung của hệ thống: 3 𝜂𝑐ℎ = 𝜂𝑥 𝜂𝑏𝑟 𝜂𝑡𝑣 𝜂𝑛𝑡 𝜂𝑜𝑙  Trong đó: 𝜂𝑥 = 0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn 𝜂𝑏𝑟 = 0,97 : Hiệu suất bánh răng trụ răng thẳng 𝜂𝑡𝑣 = 0,93 : Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít (𝑧1 = 4) 𝜂𝑛𝑡 = 0,99 : Hiệu suất nối trục đàn hồi 𝜂𝑜𝑙 = 0,99 : Hiệu suất ổ lăn  Ta được: 𝜂𝑐ℎ = 0,93.0,97.0,93.0,99.0,993 = 0,81 2. Tính công suất đẳng trị (công suất tính toán):  Công suất tính toán: 𝑇1 2 𝑇2 2 √( ) . 𝑡1 + ( 𝑇 ) . 𝑡2 𝑃𝑡 = 𝑃𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑇 𝑡1 + 𝑡2 𝑇1 2 𝑇2 2 𝐹. 𝑣 √( 𝑇 ) . 𝑡1 + ( 𝑇 ) . 𝑡2 = 1000 𝑡1 + 𝑡2 T 2 0,7T 2 18000.1,2 √(T) . 45 + ( T ) . 44 = 1000 89 = 18,68 (𝑘𝑊)  Công suất cần thiết trên trục động cơ: 𝑃𝑐𝑡 = 𝑃𝑡 18,68 = = 23,06 (𝑘𝑊) 𝜂𝑐ℎ 0,81 3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:  Số vòng quay của trục công tác: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 5 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 𝑛𝑙𝑣 = 60000. 𝑣 60000.1,2 = = 57,3 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝜋. 𝐷 𝜋. 400  Tỉ số truyền :  Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trục vít: 𝑢ℎ = 25  Chọn sơ bộ tỉ số truyền của ộ truyền xích ống con lăn: 𝑢𝑥 = 2  Tỉ số truyền chung sơ bộ: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ . 𝑢𝑥 = 25.2 = 50  Số vòng quay sơ bộ của động cơ: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 . 𝑢𝑐ℎ = 57,3.50 = 2865 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 4. Chọn động cơ điện: Dựa vào Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ 4A và việc tính toán sơ bộ. Ta chọn động cơ 4A180M2Y3 có các thông số: Kiểu động cơ Đường kính trục ra Công suất (kW) Vận tốc quay (vp/ph) cos 𝜂% 4A180M2Y3 48 30 2943 0,92 90,5 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇𝑘 𝑇𝑑𝑛 𝑇𝑑𝑛 2,2 1,4 II. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN  Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động: 𝑛𝑑𝑐 2943 𝑢𝑐ℎ = = = 51,36 𝑛𝑙𝑣 57,3  Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc 𝑢ℎ = 24 𝑢𝑐ℎ 51,36  𝑢𝑥 = = = 2,14 𝑢ℎ 24  Chọn tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh: 𝑢1 = 2  Tỉ số truyền của trục vít – bánh vít: 𝑢ℎ 24 𝑢2 = = = 12 𝑢1 2 III. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 6 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Trục 1 Trục 2 Trục 3 1. Tính toán công suất trên trục: 𝑃3 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 21,6 = = 23,23 (𝑘𝑊 ) 𝜂𝑥 0,93 𝑃2 = 𝑃3 23,23 = = 25,23 (𝑘𝑊 ) 𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑡𝑣 0,99.0,93 𝑃1 = 𝑃2 25,23 = = 26,27 (𝑘𝑊 ) 𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑏𝑟 0,99.0,97 2. Tính toán số vòng quay các trục: 𝑛1 = 𝑛𝑑𝑐 = 2943(𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝑛2 = 𝑛1 2943 = = 1375,2 (𝑣ò𝑛𝑔⁄𝑝ℎú𝑡 ) 𝑢1 2,14 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 7 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 𝑛3 = 𝑛2 1375,2 = = 122,625 (𝑣ò𝑛𝑔⁄𝑝ℎú𝑡 ) 𝑢2 12 3. Tính toán momen xoắn trên các trục: 𝑃1 26,27 𝑇1 = 9,55. 106 . = 9,55. 106 . = 85245,8 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛1 2943 𝑇2 = 9,55. 106 . 𝑃2 25,23 = 9,55. 106 . = 163472,1 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛2 1471,5 𝑇3 = 9,55. 106 . 𝑃3 23,23 = 9,55. 106 . = 1809145,8 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛3 122,625 𝑇𝑐𝑡 = 9,55. 106 . 𝑃𝑐𝑡 21,6 = 9,55. 106 . = 3600000 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛ct 57,3 BẢNG ĐẶC TÍNH: Công suất P (kW) Tỉ số truyền u Số vòng quay n (vòng/phút) Moment xoắn T (Nmm) Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục công tác 26,54 26,27 25,23 23,23 21,6 1 2 12 2,14 2943 2943 1471,5 122,625 57,3 86122 85245,8 163472,1 1809145,8 3600000 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 8 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng PHẦN 2a: Tính toán bộ truyền hở Bộ truyền xích ống con lăn I. Thông số kĩ thuật thiết kế bộ truyền xích ống con lăn:  Công suất bộ truyền : 𝑃 = 23,23 (𝑘𝑊)  Tỉ số truyền : 𝑢𝑥 = 2,14  Số vòng quay bánh dẫn : 𝑛1 = 122,625 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)  Moment xoắn : 𝑇 = 1809145,8 (𝑁𝑚𝑚)  Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ. II. Thiết kế bộ truyền: 1. Xích chọn là xích ống con lăn. 2. Chọn số răng của đĩa xích dẫn: 𝑧1 = 29 − 2𝑢𝑥 = 29 − 2.2,14 = 24,72 Chọn 𝑧1 = 25 𝑟ă𝑛𝑔 3. Chọn số răng của đĩa bị dẫn: 𝑧2 = 𝑢𝑥 𝑧1 = 2,14.25 = 53,5 Chọn 𝑧2 = 54 𝑟ă𝑛𝑔 Tính lại tỉ số truyền: 𝑢𝑥 = 2,16 (∆𝑢 = 1%) 4. Hệ số điều kiện sử dụng xích 𝑲: 𝐾 = 𝐾𝑟 𝐾𝑎 𝐾𝑜 𝐾𝑑𝑐 𝐾𝑏 𝐾𝑙𝑣  𝐾𝑟 = 1,2 : Hệ số tải trọng động (tải trọng va đập nhẹ)  𝐾𝑎 = 1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục (Chọn 𝑎 = 40𝑝𝑐 )  𝐾𝑜 = 1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bộ trí bộ truyền (bố trí nằm ngang)  𝐾𝑑𝑐 = 1 : Hệ số xét đén ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích (trục đĩa xích điều chỉnh được)  𝐾𝑏 = 1 : Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn (bôi trơn nhỏ giọt)  𝐾𝑙𝑣 = 1,12 : Hệ số xét đến chế độ làm việc (làm việc hai ca) ⟹ 𝐾 = 1,2.1.1.1.1.1,12 = 1,44 5. Công suất tính toán: 𝑃𝑡 = 𝐾. 𝐾𝑧 𝐾𝑛 𝑃1 𝐾𝑥 Chọn 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)  𝐾𝑛 = 𝑛01 ⁄𝑛1 = 200⁄122,625 = 1,631 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 9 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng  𝐾𝑧 = 25⁄𝑧1 = 25⁄25 = 1  𝐾𝑥 = 1,7 (Chọn xích hai dãy) 1,44.1.1,631.23,23 ⟹ 𝑃𝑡 = = 32,09 (𝑘𝑊) 1,7 Theo bảng 5.4 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc) và theo cột 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) ta chọn bước xích: 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) 6. Kiểm tra số vòng quay tới hạn: Tương ứng với bước xích 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚), số vòng quay tới hạn 𝑛𝑡ℎ = 500 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) nên ta thoả mãn 𝑛1 < 𝑛𝑡ℎ . 7. Kiểm ta bước xích 𝒑𝒄 : Theo bảng 5.3 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc) ta chọn [𝑝0 ] = 29 (𝑀𝑝𝑎). Ta có: 3 𝑝𝑐 ≥ 600√ 3 𝑃1 𝐾 23,23.1,44 = 600 √ = 36,3 (𝑚𝑚) 𝑧1 𝑛1 [𝑝0 ]𝐾𝑥 25.122,625.29.1,7 Do 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) nên điều kiện được thoả. 8. Tính toán các công thức:  Vận tốc trung bình 𝜋. 𝐷. 𝑛1 𝑛1. 𝑧1 . 𝑝𝑐 122,625.25.38,1 𝑣= = = = 1,95 (𝑚/𝑠) 60000 60000 60000  Lực vòng có ích: 1000. 𝑃1 1000.23,23 𝐹𝑡 = = = 11912,8 (𝑁) 𝑣 1,95  Chọn khoảng cách trục sơ bộ: 𝑎 = (30 ÷ 50)𝑝𝑐 = 40. 𝑝𝑐 = 40.38,1 = 1524 (𝑚𝑚)  Số mắt xích: 2𝑎 𝑧1 + 𝑧2 𝑧2 − 𝑧1 2 𝑝𝑐 ) . 𝑋= + +( 𝑝𝑐 2 2𝜋 𝑎 2.1524 25 + 54 54 − 25 2 38,1 ) . = + +( = 120,89 38,1 2 2𝜋 1524 Chọn 𝑋 = 122 mắt xích.  Chiều dài xích: 𝐿 = 𝑝𝑐 . 𝑋 = 38,1.122 = 4648,2 (𝑚𝑚)  Tính chính xác khoảng cách trục: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 10 SVTH: Đinh Ngọc Hân 𝑎 = 0,25. 𝑝𝑐 [𝑋 − GVHD: Phan Tấn Tùng 𝑧1 + 𝑧2 𝑧1 + 𝑧2 2 𝑧2 − 𝑧1 2 ) − 8( ) ] + √(𝑋 − 2 2 2𝜋 25 + 54 25 + 54 2 54 − 25 2 √ ) − 8( ) ] 𝑎 = 0,25.38,1 [122 − + (122 − 2 2 2𝜋 𝑎 = 1561,7 (𝑚𝑚) Để bộ truyền xích làm việc có độ chùng bình thường, ta giảm khoảng cách trục a một khoảng ∆𝑎 = (0,002 ÷ 0,004)𝑎 Vậy khoảng cách trục 𝑎 = 1556 (𝑚𝑚) 9. Số lần va đập xích trong một giây: 𝑧1 . 𝑛1 25.122,625 𝑖= = = 1,68 ≤ [𝑖] = 14 15𝑋 15.122 Theo bảng 5.6 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc), với bước xích 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) ta chọn [𝑖] = 14 10. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn: 𝑄 𝐹1 + 𝐹𝑣 + 𝐹0  Tải trọng phá hủy Q tra bảng 5.1 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc), với 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) ⇒ 𝑄 = 127 (𝑘𝑁)  Lực trên nhánh căng 𝐹1 ≈ 𝐹𝑡 = 11912,8 (𝑁)  Lực căng do lực ly tâm gây nên: 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚 . 𝑣 2 = 5,5. 1,952 = 20,9 (𝑁)  Lực căng ban đầu của xích: 𝐹0 = 𝐾𝑓 𝑎𝑞𝑚 𝑔 = 6.1,556.5,5.9,81 = 503,7 (𝑁) 127000 ⇒𝑠= = 10,2 ≥ [𝑠0 ] = 8,5 11912,8 + 20,9 + 503,7 Với [𝑠0 ] là hệ số an toàn cho phép phụ thuộc vào số vòng quay và bước xích tra trong bảng 5.7 (Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc)  Lực tác dụng lên trục: 𝐹𝑟 = 𝐾𝑚 . 𝐹𝑡 = 1,15.11912,8 = 13699,72 (𝑁) Trong đó: 𝐾𝑚 = 1,15: Hệ số trọng lượng xích (Bộ xích đặt nằm ngang) 𝑠= 11. Đường kính đĩa xích:  Bánh xích dẫn: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 11 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 𝑝𝑐 . 𝑧1 38,1.25 = = 303,19 (𝑚𝑚) 𝜋 𝜋 = 𝑑1 + 0,7𝑝𝑐 = 303,19 + 0,7.38,1 = 329,86 (𝑚𝑚) 𝑑1 ≈ 𝑑𝑎1  Bánh bị dẫn: 𝑝𝑐 . 𝑧2 38,1.54 = = 654,89 (𝑚𝑚) 𝜋 𝜋 = 𝑑2 + 0,7𝑝𝑐 = 654,89 + 0,7.38,1 = 681,56 (𝑚𝑚) 𝑑2 ≈ 𝑑𝑎2 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 12 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng PHẦN 2b: Thiết kế Bánh răng – Trục vít I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG Các thông số kĩ thuật :     Công suất bộ truyền Tỉ số truyền Số vòng quay bánh dẫn Moment xoắn : 𝑃1 = 26,27 (𝑘𝑊) :𝑢=2 : 𝑛 = 2943 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) : 𝑇1 = 85245,8 (𝑁𝑚𝑚) 1. Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn: Chọn thép C45 được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13 ta có:  Đối với bánh dẫn: 𝐻𝐵1 = 250 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2𝐻𝐵1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐻1 = 1,1 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 = 1,8𝐻𝐵1 = 1,8.250 = 450 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐹1 = 1,75  Đối với bánh bị dẫn: 𝐻𝐵2 = 228 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2𝐻𝐵2 + 70 = 2.228 + 70 = 526 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐻2 = 1,1 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 = 1,8𝐻𝐵2 = 1,8.228 = 410,4 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐹2 = 1,75 2. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] và ứng suất uốn cho phép [σF ]: a. Số chu kì làm việc cơ sở: 𝑁𝐻𝑂1 = 30 𝐻𝐵12,4 = 30.2502.4 = 1,71.107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑁𝐻𝑂2 = 30 𝐻𝐵22,4 = 30.228 2.4 = 1,37.107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑁𝐹𝑂1 = 𝑁𝐹𝑂2 = 5.106 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì b. Số chu kì làm việc tương đương: Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: 𝑐 = 1 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 13 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Tuổi thọ: 𝐿 ℎ = 7.300.8.2 = 33600 𝑔𝑖ờ 𝑚𝐻 = 6 𝑇𝑖 3 𝑁𝐻𝐸1 = 60𝑐 ∑( ) 𝑛𝑖 𝑡𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇 3 45 0,7𝑇 3 44 ) ] = 60.1.2943.33600 [( ) +( 𝑇 45 + 44 𝑇 45 + 44 = 4. 109 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑁𝐻𝐸2 𝑁𝐻𝐸1 4. 109 = = = 2.109 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑢 2 𝑁𝐹𝐸1 = 60𝑐 ∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )6 𝑛𝑖 𝑡𝑖 𝑇 6 45 0,7𝑇 6 44 ) ] = 60.1.2943.33600 [( ) +( 𝑇 45 + 44 𝑇 45 + 44 = 3,3.109 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑁𝐹𝐸2 = 𝑁𝐹𝐸1 3,3.109 = = 1,65.109 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì 𝑢 2 c. Hệ số tuổi thọ: Do 𝑁𝐻𝐸1 > 𝑁𝐻𝑂1 , 𝑁𝐻𝐸2 > 𝑁𝐻𝑂2 , 𝑁𝐹𝐸1 > 𝑁𝐹𝑂1 , 𝑁𝐹𝐸2 > 𝑁𝐹𝑂2 nên chọn 𝐾𝐻𝐿1 = 𝐾𝐻𝐿2 = 𝐾𝐹𝐿1 = 𝐾𝐹𝐿2 = 1 d. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: 0,9. 𝐾𝐻𝐿1 0,9.1 [𝜎𝐻1 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 570. = 466,36 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐻1 1,1 0,9. 𝐾𝐻𝐿2 0,9.1 [𝜎𝐻2 ] = 𝜎𝑂ℎ𝑙𝑖𝑚2 = 526. = 430,36 𝑀𝑃𝑎 𝑠𝐻2 1,1 𝜎 𝐾 450.1 [𝜎𝐹1 ] = 𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 𝐹𝐶 𝐾𝐹𝐿1 = . 1 = 257,14 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐹1 1,75 𝜎 𝐾 410,4.1 [𝜎𝐹2 ] = 𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 𝐹𝐶 𝐾𝐹𝐿2 = . 1 = 234,51 𝑀𝑝𝑎 𝑠𝐹2 1,75 3. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]: Chọn [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻2 ] = 430,36 𝑀𝑝𝑎 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 14 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 4. Chọn hệ số tải trọng tính: Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0,3. . .0,5, chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0.4 theo tiêu chuẩn. Ta có: 𝜓𝑏𝑎 (𝑢 + 1) 0,4. (2 + 1) = = 0,6 2 2 𝜓𝑏𝑑 = Ứng với 𝜓𝑏𝑑 vừa chọn, tra bảng 6.4(ứng với 𝜓𝑏𝑑 = 0,6 và 𝐻𝐵 < 350) có: 𝐾𝐻𝛽 = 1,01 và 𝐾𝐹𝛽 = 1,02 5. Tính khoảng cách trục: 3 𝑎𝑤 = 50(𝑢 ± 1)√ 𝑇1 𝐾𝐻𝛽 𝜓𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2 𝑢 3 = 50(2 + 1)√ 85245,8.1,01 = 131,5 𝑚𝑚 0,4. 430,362 . 2 Ta chọn 𝑎𝑤 = 135 𝑚𝑚 6. Chọn modul răng: 𝑚 = (0.01 ÷ 0.02)𝑎𝑤 = (0,01 ÷ 0,02).135 = 1,35 ÷ 2,7 Theo tiêu chuẩn ta chọn 𝑚 = 2 7. Xác định số răng : Tổng số răng : 𝑧1 + 𝑧2 = 𝑧1 = 2𝑎𝑤 = 135 𝑟ă𝑛𝑔 𝑚 𝑧1 +𝑧2 = 45 𝑟ă𝑛𝑔 𝑢+1 => 𝑧2 = 90 𝑟ă𝑛𝑔 8. Tính lại tỉ số truyền: 𝑧2 90 𝑢= = =2 𝑧1 45 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 15 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:  Đường kính vòng chia: 𝑑1 = 𝑚𝑧1 = 2.45 = 90 𝑚𝑚 𝑑2 = 𝑚𝑧2 = 2.90 = 180 𝑚𝑚  Đường kính vòng đỉnh: 𝑑𝑎1 = 𝑑1 + 2𝑚 = 90 + 2.2 = 94 𝑚𝑚 𝑑𝑎2 = 𝑑2 + 2𝑚 = 180 + 2.2 = 184 𝑚𝑚  Khoảng cách trục: 𝑑1 + 𝑑2 90 + 180 𝑎𝑤 = = = 135 𝑚𝑚 2 2  Chiều rộng vành răng: Bánh bị dẫn: 𝑏2 = 𝜓𝑏𝑎 . 𝑎𝑤 = 0,4.135 = 54 𝑚𝑚 Bánh dẫn : 𝑏1 = 𝑏2 + 5 = 54 + 5 = 59 𝑚𝑚 10.Tính vận tốc vòng v và chọn cấp chính xác bộ truyền 𝑣= 𝜋𝑑1 𝑛 𝜋. 90.2943 = = 13,87 𝑚/𝑠 60000 60000 Tra bảng 6.3 ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 6; 𝑣𝑔ℎ = 15 𝑚/𝑠 11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền: 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 = 2. 𝑇1 2.85245,8 = = 1894,4 𝑁 𝑚𝑧1 2.45 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 = 𝐹𝑡1 . 𝑡𝑎𝑛𝛼 = 1894,4. 𝑡𝑎𝑛200 = 689,5 𝑁 12. Chọn hệ số tải trọng động KHV và KFV : Ta có cấp chính xác là 6 và vận tốc 𝑣 = 13,87 𝑚/𝑠 Tra bảng 6.5 chọn: 𝐾𝐻𝑣 = 1,6 𝐾𝐹𝑣 = 1,88 13. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: 𝑍𝑀 = 275 𝑀𝑃𝑎1/2 𝜀𝛼 = [1,88 − 3,2 ( 𝑍𝜀 = √ 1 1 + )] = 1,77 𝑧1 𝑧2 4−𝜀𝛼 4 − 1,77 =√ = 0,86 3 3 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 16 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 𝑇1 = 85245,8 𝑁𝑚𝑚 𝑍𝐻 = √ 2 2 =√ = 1,76 𝑠𝑖𝑛2𝛼𝜔 𝑠𝑖𝑛(2.200 ) 𝐾𝐻 = 𝐾𝐻𝛽 . 𝐾𝐻𝑣 . 𝐾𝐻𝛼 = 1,01.1,6.1 = 1,616 𝑢=2 𝑑𝑤1 = 90 𝑚𝑚 𝑏𝑤 = 59 𝑚𝑚 => 𝜎𝐻 = = 𝑍𝑀 𝑍𝐻 𝑍𝜀 2𝑇1 𝐾𝐻 (𝑢 + 1) √ 𝑑𝜔1 𝑏𝑤 𝑢 275.1,76.0,86 2.85245,8.1,616. (2 + 1) √ = 387,1 𝑀𝑃𝑎 90 59.2  Ứng suất tiếp xúc cho phép 𝐾𝐻𝐿 𝑍𝑅 𝑍𝑉 𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻 [𝜎𝐻 ] = 𝜎0𝐻 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝐻  Hệ số ảnh hưởng độ nhám bề mặt: 𝑍𝑅 = 0,95  Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng, do 𝐻𝐵 ≤ 350: 𝑍𝑉 = 0,85. 𝑣 0,1 = 0,85. 13,870,1 = 1,106  Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, chọn 𝐾𝑙 = 1  Hệ số ảnh hưởng kích thước răng: 𝐾𝑥𝐻 = √1,05 − => [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ] 𝑑 90 = √1,05 − 4 = 1,02 4 10 10 𝑍𝑅 𝑍𝑉 𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻 0,95.1,106.1.1,02 = 430,36. = 512,47 𝑀𝑝𝑎 0,9 0,9 Ta có 𝝈𝑯 < [𝝈𝑯 ]  Vậy thỏa điều kiện độ bền tiếp xúc. 14. Kiểm nghiệm ứng suất uốn :  Ứng suất uốn cho phép: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 17 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng [𝜎𝐹 ] = 𝜎0𝐹 𝑙𝑖𝑚 𝐾𝐹𝐿 𝑌𝑅 𝑌𝑥 𝑌𝛿 𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹  Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi: 𝑲𝑭𝑪 = 𝟏 khi quay một chiều.  Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám: 𝒀𝑹 = 𝟏 khi phay và mài răng  Hệ số kích thước: 𝑌𝑥 = 1,05 − 0,005𝑚 = 1,05 − 0,005.2 = 1,04  Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất: 𝑌𝛿 = 1,082 − 0,172. 𝑙𝑜𝑔𝑚 = 1,082 − 0,172. 𝑙𝑜𝑔2 = 1,03 Suy ra: [𝜎𝐹1 ] = [𝜎𝐹1 ]𝑌𝑅 𝑌𝑥 𝑌𝛿 𝐾𝐹𝐶 = 257.1.1,04.1,03.1 = 275,3 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐹2 ] = [𝜎𝐹2 ]𝑌𝑅 𝑌𝑥 𝑌𝛿 𝐾𝐹𝐶 = 234,5.1.1,04.1,03.1 = 251,2 𝑀𝑃𝑎  Hệ số dạng răng: 13,2 13,2 𝑌𝐹1 = 3,47 + = 3,47 + = 3,76 𝑧1 45 13,2 13,2 𝑌𝐹2 = 3,47 + = 3,47 + = 3,62 𝑧2 90 Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng(độ bền uốn): [𝜎𝐹1 ] 275,3 = = 73,2 𝑌𝐹1 3,76 [𝜎𝐹2 ] 251,2 = = 69,39 𝑌𝐹2 3,62  Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn là bánh có độ bền thấp hơn  Ứng suất uốn được tính theo: 𝑌𝐹 𝐹𝑡 𝐾𝐹 𝜎𝐹 = 𝑏𝑤 . 𝑚 Hệ số tải trọng tính: 𝐾𝐹 = 𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝑣 𝐾𝐹𝛼 = 1,02.1,88.1 = 1,9176 Ứng suất uốn tính toán: 𝑌𝐹2 𝐹𝑡 𝐾𝐹 3,62.1894,4.1,9176 𝜎𝐹2 = = = 138,2 𝑀𝑃𝑎 𝑏𝑤 . 𝑚 59.2 𝝈𝑭𝟐 < [𝝈𝑭𝟐 ] = 𝟐𝟓𝟏, 𝟐 𝑴𝑷𝒂  Vậy độ bền uốn được thỏa. 15. Bảng thống kê các thông số bộ truyền: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 18 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng Thông số Kích thước Môđun 𝑚 = 2 𝑚𝑚 Khoảng cách trục 𝑎𝑤 = 135 𝑚𝑚 Góc biên dạng ren  𝛼 = 200 Bánh dẫn Số răng 𝑧1 = 45 𝑟ă𝑛𝑔 Đường kính vòng chia 𝑑1 = 90 𝑚𝑚 Đường kính vòng đỉnh 𝑑𝑎1 = 94 𝑚𝑚 Bề rộng vành răng 𝑏1 = 59 𝑚𝑚 Bánh bị dẫn Số răng 𝑧2 = 90 𝑟ă𝑛𝑔 Đường kính vòng chia 𝑑2 = 180 𝑚𝑚 Đường kính vòng đỉnh 𝑑𝑎2 = 184 𝑚𝑚 Bề rộng vành răng 𝑏2 = 54 𝑚𝑚 II. BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM TRỤC VÍT – BÁNH VÍT: Các thông số kĩ thuật :      Công suất trên trục vít : 𝑃1 = 25,23 (𝑘𝑊) Tỉ số truyền : 𝑢 = 12 Số vòng quay trục vít : 𝑛1 = 1471,5 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Moment xoắn trên trục vít : 𝑇1 = 163472,1 (𝑁𝑚𝑚) Moment xoắn trên bánh vít: 𝑇2 = 1809145,8 (𝑁𝑚𝑚) 1. Dự đoán vận tốc trượt 𝒗𝒔 : (3,7 ÷ 4,6)𝑛1 3 (3,7 ÷ 4,6). 1471,5 3 𝑣𝑠 ≈ 𝑇 = √1809145,8 √ 2 105 105 = (6,6 ÷ 8,2) ≈ 8 𝑚/𝑠 Tương ứng vận tốc trượt 𝑣𝑠 = 8 𝑚/𝑠 ta chọn cấp chính xác 7 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải 19 SVTH: Đinh Ngọc Hân GVHD: Phan Tấn Tùng 2. Chọn vật liệu:  Đối với bánh vít: Vì 𝑣𝑠 ≥ 5 𝑚/𝑠 ta chọn vật liệu là đồng thanh không thiếc Br SnP10-1, đúc trong khuôn kim loại với 𝜎𝑐ℎ = 150 𝑀𝑃𝑎, 𝜎𝑏 = 260 𝑀𝑃𝑎.  Đối với trục vít: Chọn vật liệu cho trục vít là thép 40Cr được tôi với độ rắn 45HRC, sau đó được mài và đánh bóng ren vít. 3. Ứng suất cho phép của bánh vít:  Ứng suất tiếp xúc cho phép: [𝜎𝐻 ] = (0,76 ÷ 0,9)𝜎𝑏 𝐾𝐻𝐿 𝐶𝑣 = 112 ÷ 133 ≈ 120 𝑀𝑃𝑎 Trong đó: 𝜎𝑏 = 260 𝑀𝑃𝑎 𝐶𝑣 = 0,8 8 𝐾𝐻𝐿 = √ 107 8 107 =√ = 0,71 𝑁𝐻𝐸 1,54.108 Với 𝑁𝐻𝐸 là chu kỳ làm việc tương đương theo công thức: 𝑁𝐻𝐸 = 60 ∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )4 𝑛𝑖 𝑡𝑖 𝑇 4 45 0,7𝑇 4 44 ) ] = 60.122,625.33600 [( ) +( 𝑇 45 + 44 𝑇 45 + 44 = 1,54.108 𝑐ℎ𝑢 𝑘ỳ  Ứng suất uốn cho phép: 9 [𝜎𝐹 ] = (0,25𝜎𝑐ℎ + 0,08𝜎𝑏 )√ 106 𝑁𝐹𝐸 106 = (0,25.150 + 0,08.260)√ = 33,95 𝑀𝑃𝑎 1,3. 108 9 𝑁𝐹𝐸 – Số chu kì làm việc tương đương xác định theo công thức: 𝑁𝐹𝐸 = 60 ∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải )9 𝑛𝑖 𝑡𝑖 20