THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
ĐỀ SỐ: V
THIẾT KẾ HỆ DẨN ĐỘNG BĂNG TẢI
SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: GHI CHÚ
- Lực kéo băng tải: P= 2750 N 1. Nối trục đàn hồi
- Vận tốc băng tải: V= 0,7 m/s 2. Động cơ điện
- Đường kính tang: D= 290 mm 3. Hộp giảm tốc
- Đặc tính tải trọng: Tải trọng không đổi, êm 4. Băng tải
- Thời gian phục vụ: T= 5,5 năm 5. Bộ truyền xích
Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 21 giờ
Làm việc một chiều.
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC 3
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 6
1.1. Chọn động cơ ................................................................................................................. 6
1.2. Phân phối tỷ số truyền ................................................................................................................. 7
1.3. Bảng đặc trị ................................................................................................................. 7
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ TRUYỀN XÍCH 8
2.1. Chọn loại xích.................................................................................................................. 8
2.2. Xác định thông số bộ truyền................................................................................................................. 8
2.3. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền................................................................................................................. 9
2.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền xích................................................................................................................ 10
2.5. Thông số bộ truyền xích................................................................................................................ 11
PHẦN 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN BÊN TRONG HỘP GIẢM TỐC..13
3.1. CẶP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP CHẬM............................................................................................................... 13
3.1.1. Chọn vật liệu.................................................................................................... 13
3.1.2. Xác định ứng suất cho phép.............................................................................13
3.1.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục.....................................................................14
3.1.4. Xác định các thông số ăn khớp........................................................................15
3.1.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.............................................................15
3.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn....................................................................16
3.1.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải...........................................................................17
3.2. CẶP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH............................................................................................................... 19
3.2.1. Chọn vật liệu....................................................................................................19
3.2.2. Xác định ứng suất cho phép.............................................................................19
3.2.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục.....................................................................20
3.2.4. Xác định các thông số ăn khớp........................................................................20
3.2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.............................................................21
3.2.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn....................................................................22
3.2.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải...........................................................................23
3.3. BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGÂM DẦU............................................................................................................... 25
PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN............................................................................................................... 25
4.1. Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục............................................................................................................... 25
4.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặc lực............................................................................................................... 25
4.3. Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền............................................................................................................... 26
4.4. Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục............................................................................................................... 27
4.5. Chọn và kiểm nghiệm then............................................................................................................... 32
4.6. Kiểm nghiệm độ bền trục............................................................................................................... 33
PHẦN 5: TÍNH TOÁN NỐI TRỤC VÀ Ổ LĂN............................................................................................................... 35
5.1. Tính toán nối trục..................................................................................................... 35
5.2. Tính toán ổ lăn..................................................................................................... 35
PHẦN 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ..................................................................................................... 41
6.1. Thiết kế vỏ hộp.......................................................................................................... 41
6.2. Các chi tiết khác.......................................................................................................... 43
PHẦN 7: BÔI TRƠN VÀ CHE KÍN HỘP GIẢM TỐC 47
7.1. Bôi trơn hộp giảm tốc..................................................................................................... 47
7.2. Bôi trơn và che kín bộ phận ổ..................................................................................................... 47
PHẦN 8: LỰA CHỌN KIỂU LẮP CHO CÁC MỐI GHÉP, GIẢI CHUỖI KÍCH THƯỚC ĐỂ XÂY DỰNG BẢN VẼ CHẾ TẠO TRỤC 49
8.1. Lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép..................................................................................................... 49
8.2. Giải chuỗi kích thước để xây dựng bản vẽ chế tạo..................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải thiện những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án Cơ Sở Thiết Kế Máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại kiến thức đã học trong các môn học như Vẽ kỹ thuật, Cơ sở thiết kế máy, Cơ lý thuyết, Sức bền vật liệu,.... và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí. Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như: bánh răng, ổ lăn,.... Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng Vẽ cơ khí đây là điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.
PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ
1.1.1. Chọn hiệu suất của hệ thống.
- Hiệu suất truyền động.
== 0,99.0,97.0,96,0,9944.0,95 = 0,855
Với:
= 0,99: hiệu suất nối trục đàn hồi.
= 0,97: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1.
= 0,96: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2
= 0,994: hiệu suất ổ lăn
= 0,95: hiệu suất của bộ truyền xích ống con lăn
1.1.2. Tính công suất cần thiết.
- Công suất trên băng tải: Nlv = Pv/1000 = 2750*0,7/1000 = 1,925 kW
- Công suất cần thiết của động cơ điện: Nct = Nlv/ = 1,925/0,855 = 2,251 kW
1.1.3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ.
- Số vòng quay trêm trục công tác: nlv = 60.1000.v/.D = 60.1000.0,7/.290 = 46 (v/p)
- Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống
ichung = ih.ix = 12.3 = 36
Với ih = 12 : tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp
ix = 3 : tỷ số truyền của bộ truyền xích
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ.
Nsb = nlv.ichung = 36.46 = 1656 (v/p)
1.1.4. Chọn động cơ điện.
- Động cơ điện có thông số phải thỏa mãn:
- Tra bảng P1.3 của Tài liệu [1] ta chọn được động cơ có thông số như sau
Kiểu động cơ |
Công suất |
Vận tốc quay vg/ph |
Cosφ |
η% |
Mmax/Mdn |
Mm/Mdn |
4AX90L4Y3 |
3 |
1420 |
0.83 |
82 |
2.2 |
2,0 |
1.2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.
- Tỷ số truyền chung của hệ dẩn động.
Ichung = nđc/nlv = 1420/46 = 30,87
- Với tỷ số truyền của bộ truyền ngoài là: ingoài = ix = 2,5
Tỷ số truyền của hộp: ihộp = = 12,348
Tỷ số truyền cấp nhanh: inhanh = ibr1 = 3,51
Tỷ số truyền cấp chậm: ichậm = ibr2 = 3,51
1.3. BẲNG ĐẶC TRỊ.
- Tính toán số vòng quay trên các trục.
nI = = = 1420 (vòng/phút)
nII = = = 405 (vòng/phút)
nIII = = = 115 (vòng/phút)
- Phân phối công suất trên các trục.
NI = Nđộng cơ.ηcặp ổ.ηkhớp nối = 3*0,994*0,99 = 2,952 kW
NII = NI.ηcặp ổ.ηbr1 = 2,952*0,994*0,97 = 2,846 kW
NIII = NII.ηcặp ổ.ηbr2 = 2,846*0,994*0,96 = 2,716 kW
Nlv = NIII.ηcặp ổ.ηx = 2,716*0,994*0,95 = 2,565
- Tính toán momen xoắn trên các trục
Tlv = = = 532516,3 N.mm
TIII = = = 225546,1 N.mm
TII = = = 67109,4 N.mm
TI = = = 19853,2 N.mm
Tđộng cơ = = = 20176,1 N.mm
BẢNG THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ
Trục Thông số |
Trục động cơ |
Trục I |
Trục II |
Trục III |
Trục công tác |
|||||
Tỷ số truyền |
|
ikhớp nối = 1 |
ibr1 = 3,51 |
ibr2 = 3,51 |
ix = 2,5 |
|
||||
Vận tốc quay |
1420 |
1420 |
405 |
115 |
46 |
|||||
Công suất |
3 |
2,952 |
2,846 |
2,716 |
2,565 |
|||||
Momen xoắn |
20176,1 |
19853,2 |
67109,4 |
225546,1 |
532516,3 |
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ
TRUYỀN XÍCH
Công suất, kW |
Tỷ số truyền |
Số vòng quay,v/p |
Momen xoắn, N.mm |
2,716 |
2,5 |
115 |
225546,1 |
2.1. Chọn loại xích.
- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta chọn loại xích ống con lăn
2.2. Xác định thống số bộ truyền
- Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:
Z1 = 29 – 2*ix = 29-2*2,5 = 24 (răng), Chọn Z1 = 25 (răng)
- Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức:
Z2 = ix*Z1 = 2,5*25 = 62,5 (răng), Chọn Z2 = 63 (răng) (Z2 ≤ Zmax = 120 )
- Công thức tính toán: Pt = P*K*Kz*Kn/Kx
Trong đó:
- Kz: hệ số số răng : Kz = 25/Z1 = 25/25 = 1
- Kn: hệ số số vòng quay: Kn = 200/n = 200/115 = 1,74
- Kx: hệ số xét đến số dãy xích: chọn 2 dãy xích: Kx = 1,7
- K = K0*Ka*Kdc*Kđ*Kc*Kbt = 1,45
Với: K0 = 1 (không có yêu cầu về đọ nghiêng đường tâm xích)
Ka = 1 (chọn a=40p)
Kđc = 1 (trục đĩa xích điều chỉnh được)
Kđ = 1 (tải trọng không đổi, làm việc êm)
Kc= 1,45 (àm việc 3 ca)
Kbt= 1 (bôi trơn nhỏ giọt)
Công suất tính toán : Pt = P*K*Kz*Kn/Kx= 4,031 kW
Tra bảng 5.5 tài liệu: [1], tra theo cột n01 = 200 vòng/phút.
ð Ta chọn [P] = 4,8 kW > Pt = 4,031 kW
ð Bước xích: p = 19,05 mm
ð Đường kính chốt: dc = 5,96 mm
ð Chiều dài ống: b= 17,75 mm
Vận tốc trung bình của xích: v = = = 0,913 m/s
Khoảng cách trục sơ bộ: a = 40*p = 40*19,05 = 762 mm
Số mắc xích :
= 124,915 (mắc xích)
Chọn x = 126 (mắc xích)
Xác định lại khoảng cách trục a:
= 772,45 mm
Để tránh xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần giảm bớt 1 lượng:
∆a = (0,002 ... 0,004)a = 1,545 ... 3,9 mm
Chọn a = 770 mm
Số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây: i = = = 1,52
Theo bảng 5.9 tài liệu: [1], ta có số lần va đập i < [i] = 30 (ứng với bước xích 19,05 mm)
2.3. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
- Lực vòng có ích: Ft = 1000P/v = 1000*2,716/0,913 = 2974,81 (N)
- Hệ số an toàn:
Với:
- Q: tra theo bảng 5.2 với 2 dãy xích,tải trọng phá hỏng Q = 72 (kN)
- kđ: hệ số tải trọng động, kđ = 1,2 (với chế độ làm việc trung bình ứng với tải trọng mở máy bằng 150% so với tải trọng danh nghĩa)
- F0 : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
F0 = 9,81*kf*q*a = 9,81*6*3,5*770/1000 = 158,628 (N)
Trong đó,
kf = 6 : hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền.
q = 3,5 (kg): khối lượng 1m xích. Tra bảng 5.2 Tài liệu:[1] Fv : lực căng do lực li tâm sinh ra
Fv = q.v2 = 3,5*(0,913)2 = 2,917 (N)
Từ đó, ta có:
= 19,3 ˃ [s] = 8,2
Hệ số an toàn cho phép [s] tra từ bảng 5.10, tài liệu: [1]
Vậy bộ truyền xích đủ bền.
2.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền xích.
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức:
≤ [ϬH]
Với:
- [ϬH] = 600MPa: Ứng suất tiếp xúc cho phép, tra bảng 5.11 tài liệu [I]
- kr = 0,42: hệ số ảnh hưởng đến số răng đĩa xích ứng với z1 = 25 (răng)
- kđ = 1,2: hệ số tải trọng động.
- kd = 1,7: hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy ( ứng với 2 dãy xích).
- Fvđ : lực va đập trên dãy xích.
Fvđ = 13.10-7.n.p3.m= 13*10-7*115*19,053.1 = 1,03 (N)
- A: diện tích chiếu của bản lề, A = 180 mm2
- E : môđun đàn hồi, với E1 = E2 = 2,1*105 MPa ( do vật liệu con lăn và đĩa xích đều làm bằng thép)
= 210000 (MPa)
Từ đó ta có:
= 476,82 MPa ≤ [ϬH] = 600 MPa
Điều kiện độ bền tiếp xúc thảo mãn
Vậy ta chọn vật liệu chế tạo là thép 45, tôi cải thiện với độ rắn bề mặt HB 210.
2.5. Thông số bộ truyền xích.
- Đường kính vòng chia của đĩa xích:
d1 = = = 152,07 mm
d2 = = = 382,37 mm
- Đường kính vòng đỉnh.
da1 = [0,5 + cotg(п/Z1)]q = [0,5 + cotg(п/25)]*19,05 = 160,4 mm
da2 = [0,5 + cotg(п/Z2)]q = [0,5 + cotg(п/63)]*19,05 = 391,42 mm
- Đường kính vòng đáy:
df1 = d1 – 2r = 152,07 – 2*6,03 = 140,01 mm
df2 = d2 – 2r = 382,37 – 2*6,03 = 370,31 mm
Với bán kính đáy: r = 0,5025d1 + 0,05 = 6,03 mm
Trong đó: d1 = 11,91 mm, tra bảng 5.2 tài liệu: [1]
Lực tác dụng lên trục: Fr = kx*Ft = 1,15*2974,81 = 3421,03 (N)
Với kx = 1,15, ứng với bộ truyền nằm ngang
BẢNG THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH
Tên gọi |
Kí hiệu |
Giá trị |
Đơn vị |
Ghi chú |
Loại xích |
Xích ống con lăn |
|
||
Vật liệu xích |
Théo C45 tôi cải thiện |
|
||
Vật liệu đĩa xích |
Thép C45 |
|
||
Số dãy xích |
|