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
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
Pyc
Pct
Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác
Pyc : Công suất trên trục động cơ
P =
Hiệu suất của bộ truyền:
Tra bảng
F. v
1500.0,94
=
= 1,41 kW
1000
1000
(1)
η = η .η .η .η
2.3
I ta có:
19
ol = 0,99
Hiệu suất của một cặp ổ lăn :
Hiệu suất của bộ đai :
η =0,96
Hiệu suất của bộ truyền bánh răng :
η
= 0,97
kn 1
Hiệu suất của khớp nối:
Thay số vào (1) ta có:
Trang 2
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
i ol3 .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
0,9
η
1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ
Trên trục công tác ta có:
nlv =
60000.v
60000.0,94
66,53
=
.270
.D
ndc ( sb ) nct .usb
Trong đó : usb ud uh
Tra bảng B
(2)
2.4
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
Tra bảng phụ lục
P1.3
I ta có động cơ điện
238
Trang 3
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 :
u
n
n
=
=
1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ
uch
705
= 10,6
66,53
n dc
705
10,6
66,53
n ct
Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong u br = 4
u =
u
u
=
1.3.Tính các thông số trên các trục
10,6
= 2,65
4
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 )
2,65
u
n =
n
266
=
= 66,5 v/ph
u
4
Trang 4
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 =
1.3.2.Công suất
n
u
=
66,5
= 66,5 v/ph
1
Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,41( KW )
Công suất trên trục II là :
P =
Công suất trên trục I là :
P =
P
η .η
=
1,41
= 1,42 kW
.
P
η .η
=
1,42
= 1,48 kw
0,99.
Công suất thực của động cơ là:
Pđ∗ =
P
η .η
.
=
1,48
= 1,56 kW
0,99.0,96
1.3.3.Mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn trên trục I là :
T = 9,55. 10 .
1,48
P
= 9,55. 10 .
= 53135 N. mm
266
η
Mômen xoắn trên trục II là :
T = 9,55. 10 .
P
1,42
= 9,55. 10 .
= 203925 N. mm
n
66,5
Mômen xoắn trên trục công tác là:
Trang 5
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
T = 9,55. 10 .
P
1,41
= 9,55. 10 .
= 202489 N. mm
n
66,5
Mômen xoắn thực trên trục động cơ là :
Tđ = 9,55. 10 .
1,56
Pđ
= 9,55. 10 .
= 21132 N. mm
705
nđ
1.3.4Bảng thông số động học
Thông
số/Trục
U
Động Cơ
I
II
U br =4
U d 2, 65
Công Tác
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
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
Chọn d1 theo tiêu chuẩn theo bảng: B
4.21
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
5,9 m vmax 25 m thỏa mãn.
s
s
60 000
Xác định d 2 : d 2 U .d1. 1 2, 65.160. 1 0,02 415,52 mm
v
60 000
: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
Tỷ số truyền thực: U t
d2
400
2,55
d1 . 1 160. 1 0, 02
Sai lệch tỷ số truyền : U
Ut U
2,55 2, 65
.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
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
2
Trang 7
Đồ Án Chi Tiết Máy
Dựa vào bảng B
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
4.13
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
Thỏa mãn.
s
Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ:
1 180 57.
d 2 d1
400 160
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 :
A b.
Ft .K d
[ F ]
Trong đó :
Ft : lực vòng
Ft
1000.1,56
264, 41 (N)
5,9
K d : hệ số tải trọng động. Tra bảng B
4.7
[1] ta được : K d 1, 2
55
: chiều dày đai được xác định theo
ta chọn [
d1
]max
d1
tra bảng B
4.8
[1] với loại đai vải cao su
55
1
40
Do vậy :
d1 .[
Tra bảng B
d1
]max 160.
1
4 (mm)
40
4.1
[1] ta dùng loại đai b 800 và b 820 không có lớp lót, chiều dày đai
51
3, 75 (mm) , d min
180
140
Kiểm tra : d1 160 d min
Thỏa mãn
Ứng suất cho phép :
Trang 8
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
[ F ] [ F ]0 C Cv C
[ ]0 K1
K 2
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)
Tra bảng B
k1 2,3
4.9
[1] với 0 1, 6 (Mpa) ta được
56
k2 9,0
[ ]0 K1
K 2
9, 0.3, 75
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
B
4.12
[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:
b
Ft K t
264, 41.1, 0
34, 48 (mm)
[ F ] 2, 045.3, 75
Chiều rộng bánh đai B:
Tra bảng B
4.1
[1] với b=40 (mm) tra bảng B21.16 ta có B=50 (mm)
51
Trang 9
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:
Fr 2 F0 .sin(
1
2
) 2.244, 5.sin(
164,80
) 484, 70 (N)
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
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
Tra bảng B
6.1
[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]
H0 lim
[ H ] S Z R Z v K xH K HL
H
, trong đó:
0
[ ] F lim Y Y K K
R S
xF
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
bảng B
6.2
[1] với:
94
Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75
Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75
0
H lim , F0 lim - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:
Trang 11
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 )
tải
KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ
trọng của bộ truyền:
K HL mH
K mF
FL
có
NH 0
N HE
NF0
N FE
, trong đó:
mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng
HB<350 => 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
2,4
2,4
N HO1 30.H HB
16, 26.106
1 30.245
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
266
n1
.18500 73,81.106
N HE 2 N FE 2 60.c.n2 .t 60.c. .t 60.1.
4
u
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
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
H0 lim1
560
[
]
Z R Z v K xH K HL1
.1.1 509,10MPa )
H1
SH 1
1,1
0
530
.1.1 481,82( MPa )
[ H 2 ] H lim 2 Z R Z v K xH K HL 2
SH 2
1,1
0
[ ] F lim1 Y Y K K 441 .1.1 252( MPa )
R S
xF
FL1
F1
1, 75
SF1
F0 lim2
414
[
]
YRYS K xF K FL 2
.1.1 236,57( MPa )
F2
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 )
ch 2
F 2 max
3.2.3. Xác định chiều dài côn ngoài
Theo công thức (6.15a):
Re K R u 2 1 . 3
T1 .K H
Kbe .(1 Kbe ).u. H
2
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
=>
0, 25.4
K be .u
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
khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng B
Trang 13
6.21
[1] với
113
Đồ Án Chi Tiết Máy
-
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Kbe .u
0,57
2 Kbe
-Sơ đồ bố trí là sơ đồ I
- HB <350
-Loại răng thẳng
-Ta được
K H 1,12
K F 1, 24
Do vậy Re K R u 2 1 . 3
T1.K H
Kbe .(1 Kbe ).u. H
2
50. 4 2 1 3
53132.1,12
144
0, 25(1 0, 25).4.481,82 2
3.4 Xác định các thông số ăn khớp.
3.4.1 Đường kính vòng chia ngoài
d e1
2.Re
1 u2
Tra bảng B
2.144
1 42
69,85 (mm)
6.22
[1] với d e1 =69,85 và tỉ số truyền là u=4 . ta được số răng Z p1 17
114
Ta có HB<350 => Z1=1,6.17=27.2 chọn Z1=27
Đường kính vòng trung bình và môdun trung bình
d m1 (1 0,5.K be ).d e1 (1 0,5.0, 25)69,85 61,12 (mm)
mtm = dm1/Z1 = 61,12/27 = 2,26
Môdun vòng ngoài
Mte =
m tm
2, 26
=
2,58 (mm)
1 – 0,5.K be 1 – 0,5.0, 25
6.8
[1] chọn M te theo tiêu chuẩn M te =2,5(mm)
99
Môdun vòng trung bình M tm (1 0,5.K be ) mte (1 0,5.0, 25).2,5 2,19 (mm)
d
61,12
3.4.2 Xác định số răng : Z1 m1
27, 91 chọn Z1 =27
mtm
2,19
Tra bảng B
Z 2 u.Z1 4.27 108
Suy ra tỉ số truyền thực tế :
ΔU =
u =
Z
108
=
=4
Z
27
4−4
u −u
. 100% =
. 100% = 0%
4
u
Trang 14
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Vì U =0%< 4% , suy ra thoả mãn.
3.4.3
Xác định góc côn
1 arctg (27 / 108) 14, 04 o
2 90 14, 04 75,96
3.4.4 xác định hệ số dịch chỉnh :
Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều:
X1 X 2 0
Tra bảng B
6.20
[1] với Z1 =27 ; U t =4 , ta được x1=0,36 ; x1=-x2=0,36
112
3.4.5 xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :
Đường kính trung bình
d m1 mtm .Z1 2,19.27 59,13 mm
d m 2 mtm .Z 2 2,19.108 236,52 mm
Chiều dài côn ngoài :
Re
mte
2, 5
. Z12 Z 2 2
27 2 1082 139,15 (mm)
2
2
3.5. Xác định các hệ số và một số thông số động học
Tỷ số truyền thực tế: ut= 4
Vận tốc trung bình của bánh răng:
v=
πd n
3,14.59,13.266
=
0,82 (m/s)
60000
60000
Với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 0,82(m/s) tra bảng
xác của vbộ truyền là: CCX=9.
Tra phụ lục 2.3/250[1], với: + CCX=9
+HB<350
+v= 0,82(m/s)
Nội suy tuyến tính ta được:
KHv= 1,01
KFv= 1,03
Trang 15
.
[1] ta đựoc cấp chính
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<350 , v= 0,82(m/s) <5 m/s; suy ra ZV = 1.
với dm2 = 237(mm)< 700mm suy ra KxH=1
Chọn YR= 1
YS= 1,08- 0,0695.ln(m)= 1,08-0,0695.ln(3)= 1,0036
Do bộ truyền bánh răng là bánh răng côn răng thẳng nên
K H =1
K F =1
Hệ số tập trung tải trọng: K H = 1,12;
K F
=1,24(chọn ở mục 2.3).
3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng.
3.6.1.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
H Z M .Z H .Z .
2.T1.K H . u 2t 1
0,85b .ut .d m12
[ H ].
ZM –Hệ số xét đến cơ tính của vật liệu bánh răng
Bảng 6.5-T96: ZM= 274[MPa]1/3.
ZH –hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc tra bảng B
6.12
[1] Với x1+x2=0 và được
106
suy ra ZH=1.76
Zε-hệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng :
Z
4
.
3
và hệ số trùng khớp ngang εα có thể tính gần đúng theo công thức:
Suy ra:
ε = 1,88 − 3,2
1
1
+
Z
Z
= 1,88 − 3,2
Trang 16
1
1
+
27 108
= 1,73
=
Đồ Án Chi Tiết Máy
Z
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
4
4 1, 73
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:
H 274.1, 76.0,87.
2.53135.1,13. 42 1
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%
481,82
H
Đủ bền và Thỏa mãn
3.6.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn .
Công thức :
F1
F
2
2.T1. .K F .Y .Y .YF 1
0,85.b .dm1.mtm
F YF
1
YF1
2
F 1
[ F2 ]
[ 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
Y =
1
1
=
= 0,58
ε
1,73
Trang 17
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
ZV 1
Z1
27
27,83
cos1 cos14,04 o
ZV 2
108
Z2
445,18
cos 2 cos75,96 o
.Tra bảng: B
6.18
1 ,với hệ số dịch chỉnh
109
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:
σ
=
2.T1.K F .Y .Y .YF 1
0,85b.d m1.mtm
σ
=
2.53135.1, 28.0,58.3, 45
70, 65
0,85.35.59,13.2,19
70,65.3,53
= 72,29
3,45
Do : F1=70,65MPa< [F1] =252Mpa;
F2=72,29MPa < [F2] = 237 Mpa
Do vậy bánh răng đảm bảo điều kiện bền về uốn.
3.6.3.Kiểm nghiệm về quá tải:
Hmax H K qt H
max
Fmax1 K qt . F 1 F 1 max
Fmax2 K qt . F 2 F 2 max
Kqt – Hệ số quá tải:
Trang 18
Đồ Án Chi Tiết Máy
K qt
Do vậy:
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Tmax Tmax
2, 2
T
Tdn
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
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
2
75,96
he
Chiều cao răng ngoài
he = 2htemte + c ; mte = 2,5
hte = cosβ = 1 (mm); c = 0,2mte = 0,5
(mm)
→ he = 2×1×2,5 + 0,5 = 5,5 (mm)
Chiều cao đầu răng ngoài
hea
hae1 = (hte + xn1cosβ)mte = 3,45 (mm)
xn1 = x1 = 0,38
hae2 = 2htemte – hae1 = 1,55 (mm)
h fe1
2,05
h fe 2
3,95
Đường kính đỉnh răng
d ea1
74,19
ngoài
d ea 2
270,80
Góc chia côn
Chiều cao chân răng ngoài
Trang 20
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
4.1 Tính toán khớp nối
Thông số đầu vào:
Mô men cần truyền: T = TII =203925 (N.mm)
4.1.1 Chọn khớp nối:
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:
Ta chọn khớp theo điều kiện:
Tt Tkncf
cf
dt d kn
Trong đó:
d sb
3
TII
203925
3
40,81
0, 2
0, 2.15
Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:
k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. Tra bảng
B
16.1
2 ta lấy k = 1,2
58
T – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục:
T = TII = 203925(N.mm)
Do vậy:
Tt = k.T = 1,2.203925= 244710 (N.mm)
16.10a
Tra bảng B
2 với điều kiện:
68
Tt 244710( N .mm) Tkncf
cf
dt 32( mm) d kn
Ta được các thông số khớp nối như sau:
Tkncf 250( N .m )
cf
d kn 32( mm )
Z 6
D 105( mm )
0
16.10b
Tra bảng B
2 với: Tkncf 250( N .m ) ta được:
69
l
34(
mm)
1
l3 28(mm )
d 14( mm)
0
4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối
a. Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:
d
2.k .T
d , trong đó:
Z .D0 .d 0 .l3
d - Ứng suất dập cho phép của vòng cao su. Ta lấy d (2 4)MPa ;
Trang 21
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:
d
2.k .T
2.1, 2.203925
1,98( MPa) d
Z .D0 .d 0 .l3
6.105.14.28
b. Điều kiện bền của chốt:
u
k .T .l1
u , trong đó:
0,1.d 03 .D0 .Z
u - Ứng suất cho phép của chốt. Ta lấy u (60 80)MPa;
Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:
u
k .T .l1
1, 2.203925.34
48,12( MPa) u
3
0,1.d 0 .D0 .Z 0,1.14 3.105.6
4.1.3 Lực tác dụng lên trục
Ta có: Fkn (0,1 0,3) Ft ; lấy Fkn 0, 2 Ft trong đó:
2T 2.203925
3884, 29( N )
Do
105
Fkn 0, 2 Ft 0, 2.3884, 29 776,86( N )
Ft
4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:
Thông số
Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được
Đường kính lớn nhất có thể của trục nối
Số chốt
Đường kính vòng tâm chốt
Chiều dài phần tử đàn hồi
Chiều dài đoạn công xôn của chốt
Đường kính của chốt đàn hồi
Ký hiệu
cf
kn
T
d kncf
Z
D0
l3
l1
d0
Giá trị
250 (N.m)
32 (mm)
6
105 (mm)
28 (mm)
34 (mm)
14 (mm)
4.2. Thiết kế trục
4.2.1 Chọn vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có σb = 600 MPa, ứng suất xoắn cho phép
[τ] = 12 ÷ 30 Mpa.
4.2.2 Xác định lực tác dụng
b. Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:
Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền đai: Fd = 484,70 (N)(N)
Lực tác dụng lên trục từ khớp nối: Fkn = 776,86 (N)
Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:
Trang 22
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
- Lực vòng: Ft1 Ft 2
2TI 2.53135
1797, 22 (N)
d m1
59,13
- Lực hướng tâm
Fr 1 Fr 2 Ft1. tan .cos1 1797, 22.tan 20.cos14, 04 634,59
- Lực dọc trục
Fa1 Fa 2 Ft1. tan .cos 2 1797, 22.tan 20.cos75, 96 158,96( N )
4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục
- Với trục I: d sb1 3
TI
, trong đó:
0, 2.
TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =53135(N.mm)
[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta
chọn [τ] = 15 (MPa)
53135
d sb1 3
26, 07(mm)
0, 2.15
- Với trục II: dsb 2 3
TII
0, 2.
TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 203925 (N.mm)
[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc ta
chọn [τ] = 25 (MPa)
203925
d sb 2 3
34, 42 (mm)
0, 2.25
d sb1 30(mm)
d sb 2 35(mm)
Ta chọn:
4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
a. Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục
Tra bảng B
d 30(mm)
10.2
1 với: 1
189
d 2 35(mm)
b01 19(mm)
b02 21(mm)
Ta được chiều rộng ổ lăn trên các trục:
b. Xác định khoảng cách trục
Trục I:
Tra bảng B
10.3
1 ta được:
189
4.3.Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Trang 23
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Bánh răng côn
- trên trục I:
lm13 1, 2 1, 4 d1 (1, 2...1, 4)30 36 42
Chọn Lm13 40 mm
- trên trục II
lm 23 1, 2 1, 4 d 2 (1, 2...1, 4)35 42 49
Do đó chọn lm 23 45(mm )
Giả sử có bánh răng trụ
- bánh răng trụ : +trên trục II lm 22 (1, 2..1, 4) d 2 (1, 2..1, 4).35 42..52,5(mm )
Do đó chọn lm 22 50 mm
+ khớp đàn hồi : lm12 1, 2..2,5 d1 1, 2..2, 5 30 36..75 mm
Do đó chọn lm12 45 mm
+ Đĩa xích : lm31 1, 2..1,5 d 2 1, 2..2, 5 35 42..52,5 mm
Do đó chọn lm31 45 mm
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Các kích thước khác liên quan đến chiều dài trục, chọn theo bảng B
10.3
1
189
-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay: k1=8 mm;
-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=5 mm;
-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15mm;
-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm
Suy ra l12 lc12 0,5 lm12 b01 k3 hn 0,5 45 19 15 20 67 mm
Chọn 70mm l11 2,5..3 d1 (2,5..3).30 75..90mm
Do đó Chọn l11 80mm
Trang 24
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
l13 l11 k1 k 2 lm13 0,5 b01 b13 .cos1 80 8 5 40 0,5 19 40.cos14, 04 132,98mm
Chọn l12 133mm
Trục II
l22 0,5 lm 22 b02 k1 k 2 0,5 50 21 5 8 48,5mm
Chọn l22 50mm
l23 l22 0, 5 lm 22 b13 .cos 2 k1 50 0,5 50 43.cos 75,96 8 88mm
l21 lm 22 lm 23 b02 3k1 2 k2 50 45 21 3.8 2.5 150 mm
lc 31 0,5 lm 31 b02 k3 hn 0,5 45 21 15 20 70mm
Trang 25
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Trang 26
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
4.2.5 Xác định các lực tác dụng lên gối đỡ
Thông số đầu vào:
- Lực tác dụng lên trục I từ khớp nối: Fkn = 776,86 (N)
- Lực tác dụng lên trục II từ bộ truyền đai: Fd = 484,70 (N)
- Lực tác dụng lên bánh răng: Ft = Ft1 = Ft2 = 1797,22(N)
Fr = Fr1 = Fr2 = 634,59 (N)
Fa = Fa1 = Fa2 =158,96 (N)
Trục II:
Fi 0
Từ hệ phương trình cân bằng lực:
M i Fi .li 0
Trang 27
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Trong đó:
Fi – Lực thành phần
Mi – Mômen uốn
li – Cánh tay đòn
Ta có :
F
ky
FY 20 Fr 2 FY 21 0
M
Fr 2 .l22 Fy 21.l23 Fa .
0
x
Fy 21
dm2
0
2
634, 59.50 158, 96.
88
236,52
2
574,18 N
Fy 20 Fy 21 Fr 2 574,18 634,59 60,41N
0
M y Ft 2.l22 Fx 21.l23 Fkn .l21 0
F F F F F 0
t2
x 21
x 20
kn
kx
Fkn .150 Ft 2 .50 776,86.150 1797, 22.50
303, 05( N )
88
88
Ft 2 Fx 21 Fkn 1797, 22 303, 05 776,86 1323, 41( N )
Fx 21
Fx 20
4.5 Tính thiết kế trục
4.5.1. Tính sơ bộ trục I
+Với d1sb= 30mm. Ta chọn đường kính các đoạn trục:
-Tại tiết diện lắp bánh răng:
d22=21 mm
-Tại tiết diện lắp ổ lăn:
d20=d21=25mm
-Tại tiết diện lắp khớp :
d23 =21mm
+Chọn then:
Trên trục I then được lắp tại vị trí bánh răng (vị trí 1) và khớp nối (vị trí 4)
Tra bảng 9.1a [173/TL1] với d1 = d4 = 21 mm ta chọn then có:
b 8mm
h 7mm
t 4mm
1
Trang 28
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
4.5.2.Tính chi tiết trục II
Mômen uốn tổng và mômen tương đương MjMtđj ứng với các tiết diện j đươc tính
theo công thức:
=
đ
=
+
+ 0,75
M
=0
M
= √0 + 48165 = 48165(Nmm)
M
= √21819 + 66171 = 69675(Nmm)
M
=0
Mđ
Mđ
Mđ
Mđ
=
0,75. 203925 = 176604 (Nmm)
=
48165 + 0,75. 203925 = 183054,42 (Nmm)
=
69675 + 0,75. 203925 = 189852(Nmm)
=
0,75. T =
0,75. 0 = 0 (Nmm)s
Sơ đồ mômen lực tác dụng lên trục 2:
Trang 29
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Trang 30
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
-Đường kính trục tại các tiết diện tương ứng khi tính sơ bộ.
với =50N/mm2 tra bảng 10.5/195
-Tại tiết diện lắp khớp nối:
d
-Tại tiết diện lắp ổ lăn:
đ
=
, .[ ]
=
= 32,81mm
, .
d
=
Mđ
=
0,1. [σ]
183,054
= 33,20 mm
0,1.50
d
=
Mđ
=
0,1. [σ]
189852
= 33,61 mm
0,1.50
-Tại tiết diện bánh răng:
-Tại tiết diện lắp ổ lăn:
d
=
Mđ
=
0,1. [σ]
0
= 0 mm
0,1.50
Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép:
Suy ra ta chọn được:
Tại tiết diện lắp bánh răng: d22= 40 mm
Tai tiết diện lắp ổ lăn :d23= d21 =35 mm
Tại tiết diện lắp bộ truyền ngoài d20=30mm
Sơ đồ trục 2 tại các tiết diện :
Trang 31
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Chọn then:
+Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đảm bảo tính
công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục.
Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như sau:
Tiết
Đường
Kích thước tiết Chiều sâu
Bán kính góc lượn của
diện
kính trục
diện
rãnh then
rãnh
t1
t2
Nhỏ nhất
Lớn nhất
4
2,8
0,25
0,4
5
3,3
0,25
0,4
b
2-0
30
8
2-2
40
12
h
7
8
+Kiểm nghiệm độ bền của then:
Chọn số then bằng 1 tại các vị trí lắp bánh răng và bộ truyền ngoài.
a. Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)
-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then. Chọn lt=(0,8…0,9)lm22=
(0,8…0,9).50 =40…45 mm. chọn lt =45 mm
Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được
d 100MPa
c 20...30MPa
Công thức (9.1) ta có:
σ =
2T
2.203925
=
= 75,53 MPa < 100
dl (h − t ) 40.45. (8 − 5)
Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2):
Trang 32
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
τ =
2.203925
2T
=
= 21,38 MPa < [τ ]
dl b 40.45.12
b. Tại tiết diện 2-0 (tiết diện lắp bộ truyền ngoài)
-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then. Chọn
lt=(0,8…0,9)lmc2=(0,8…0,9)60 = 48…54 mm. chọn lt=50mm
Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được
d 100MPa
c 20...30MPa
Công thức (9.1) ta có:
=>thỏa mãn
σ =
2.203925
2T
=
= 90,63 MPa < 100
dl (h − t ) 30.50. (7 − 4)
Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2):
τ =
=>thỏa mãn
2T
2.203925
=
= 29,13 < [τ ]
dl b
30.50.8
4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.
Với thép 45 có: b 600 MPa , 1 0,436. b 0, 436.600 261,6 MPa
1 0,58. 1 0,58.261,6 151,728MPa và theo bảng 10.7 ta có:
0,05 , 0
Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng. ta có :
aj max j
Mj
Wj
và
Nên: aj max j
mj 0
Mj
Wj
; với W j
.d 3j
32
bt1 .d j t1
2
2.d j
(trục có một rãnh then)
Mj
.d
32
3
j
b.t1 .d j t1
2
2.d j
Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động. ta có :
Trang 33
Đồ Án Chi Tiết Máy
mj aj
max j
2
mj aj
nên
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Tj
2.Woj
max j
2
với W0 j
Tj
2.Woj
.d 3j
16
bt1 .d j t1
2
2.d j
Tj
.d 3j bt1 .d j t1 2
2.
16
2.d j
Với các thông số của then, kích thước trục tại các vị trí nguy hiểm.Ta có:
Tiết
Đường
diện
kính trục b*h
t1
W
W0
a
a
2-0
30
8*7
4
2288,84
4938,21
0
20,64
2-1
35
0
0
4207,11
12560
11,45
8,12
2-2
40
12*8
5
5361,25
11641,25 13
8,76
Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục.
Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục I ta thấy các tiết diện nguy
hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm
bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện
sau:
s s .s / s 2 s 2 s
Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5...2,5
s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp,
được tính theo công thức sau:
Trong đó :-1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng a, avà m, m
là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét .
Chọn sơ bộ kiểu lắp
K
2, 75
K
H7
10 11
theo bảng B
1 ta có
r6
198
2, 05
Trang 34
Đồ Án Chi Tiết Máy
Ứng suất uốn biên :
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
a
Ứng suất xoắn biên a
M
Wu
Mo
2.Wx
Hệ số an toàn tính riêng về ứng suất uốn là : s
1
K
. m
. a
Hệ số an toàn tính riêng về ứng suất xoắn là
;
1
K
. m
. a
Trong đó 1 - hệ số bề mặt
0, 05
10 7
tra bảng B
1 với b 600 MPa
197
0
Hệ số an toàn tổng s s .s / s 2 s 2 s
Mặt
cắt
W
Wo
a
m
S
a
m
S
S
2-0
2288,84 4938,21
0
0
10^6
20,64
20,64
3,6
3,6
2-1
4207,11 12560
11,45
0
8,3
8,12
8,12
9,11
6,14
2-2
5361,25 11641,25 13
0
7,3
8,76
8,76
8,45
6,19
PHẦN 5. TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN
5.1. Chọn ổ lăn cho trục I
Để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp nhất. chọn ổ bi đỡ chặn .Chọn kết cấu ổ
lăn theo khả năng tải động.Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d= 25 mm.
Trang 35
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Tra phụ lục 2.12/264 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa côn có kí hiệu 7305 có các thông
số sau :
d= 25mm ; D=62 mm; 13,50
C= 29,6 kN ; C0 =20,9 kN.
5.2.Chọn ổ lăn cho trục II
5.2.1.Chọn loại ổ lăn
Phản lực hướng tâm lên các ổ là :
+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng
F
=
F +F
F
=
F
=
60,41 + 1323,41 = 1324,79 N
+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng
+F
Lực dọc trục: Fa1 =158,96N
=
574,18 + 303,05 = 763,82 N
Do yêu cầu độ cứng cao, độ chính xác giữa vị trí trục và bánh răng côn chọn ổ đũa
côn 1 dãy .tra bảng P2.11 và dựa vào đường kính ngõng trục là d=40mm ta chọn sơ
bộ đũa côn cỡ trung
5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn
Đường kính trục tại chỗ lắp ổ: d= 35 mm.
Tra phụ lục 2.12/264 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đũa côn có kí hiệu 7307 có các thông
số sau :
d= 35mm ; D=80 mm; 12
C= 48,1 kN ; C0 =35,3 kN.
5.2.3.Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn
Bố trí dạng chữ O
Trang 36
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Tính và kiểm nghiệm khả năng tải trọng của ổ
Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn e 1,5.tan 1, 5.tan12 0,32
Theo 11.7 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ
Fs 0 0,83.e.Fr 0 0,83.0,32.1324, 79 352,66 N
Fs1 0,83.e.Fr1 0,83.0,32.649,25 172, 44 N
F
FS 1 Fat =-172,44 +158,96 = -13,48 (N) <Fs0 nên Fa0 =352,66 N
F
FS 0 Fat = 352,66 + 158,96 = 511,62 (N) > Fs1 nên Fa1 = 511,62 N
ao
a1
5.2.5. Tính tỷ số
+Xét Fa0 / V. Fr0 = 352,66 /1.1324,79= 0,27< e
Suy ra , tra bảng 11.4/216 ta chọn được :
X0 = 1
Y0 = 0
+Xét Fa1 / V. Fr1 = 511,62/1.763,82 = 0,66> e
Nội Suy ra ta được : X1 = 0,4
Y1 =0,4.cotan 12=1,88
5.2.6. Tính tải trọng quy ước, tải trọng tương đương của ổ bi đỡ chặn.
Q0 = ( X0.V.Fr0 + Y0.F0a ) kt .kd =(1.1.1324,79+0.352,66).1.1=1324,79 ( N)
Q1 = ( X1.V.Fr1 + Y1.F1a ) kt .kd =(0,4.1.763,82 1,88.511,62).1.1=1267,37 (N)
Tải quy ước Q = max(Q0 , Q1 )= 1267,37 N
5.2.7. Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động
Trang 37
Đồ Án Chi Tiết Máy
Ta có:
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Cd Q.m L
Với :
m: bậc của đường cong mỏi, m=10/3 do tiếp xuc điểm ;
L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ. Với Lh= 18500 giờ
Tuổi thọ của ổ lăn:
L = Lh.n1.60.10-6 = 18500. 266. 60. 10-6 = 295,26 (triệu vòng)
Q = 1551,42 N
10
Cd = 1551, 42 3 295, 26 8546,55N < C = 61kN
Thoả mãn điều kiện tải động.
5.2.8.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh
Q0 X 0 .Fr 1 Y0 .Fa1
X 0 0, 5
Y0 0, 22.cotan 1, 03
Tra bảng 11.6 ta được
Qt1 X 0 .Fr1 Y0 .Fa1 0,5.763,82 1, 03.511, 62 908,88
Qt 0 X 0 .Fr 0 Y0 .Fa 0 0,5.1324, 79 1, 03.352, 66 1025, 63
Qmax Max Qt 0 , Qt1 Qto
Qt max Q1 , Qt 0 Q1 1551, 42 <
Co=46kN
Thỏa mãn tải tĩnh.
PHẦN 6: KẾT CẤU VỎ HỘP
6.1.VỎ HỘP
6.1.1Tính kết cấu của vỏ hộp
Chỉ tiêu của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ.Chọn vật liệu để đúc hộp
giảm tốc là gang xám có kí hiệu là GX15-32.
Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục.
6.1.2 Kết cấu nắp hộp
Trang 38
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.
Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :
Chiều dày:
Tên gọi
Thân hộp, δ
Tính toán
δ = 0,03Re + 3 = 0,03.139,5 + 3 = 7,2 (mm)
Chọn δ = 8 (mm)
δ1 = 0,9.7 = 0,9.8 = 7,2 (mm) chọn 1 7
e = (0,8÷1)δ = 5,6÷ 7 mm Chọn e = 8 (mm)
h< 58 mm = 5. =5.7=35
khoảng 20
Nắp hộp, δ1
Gân tăng cứng:
Chiều dày, e
Chiều cao, h
Độ dốc
Đường kính:
Bulông nền, d1
d1> 0,04a + 10 = 0,04.130 + 10 = 15,2 (mm)
Chọn d1 = 16 (mm)
d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm chọn d2 = 12(mm)
d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm chọn d3 = 10 (mm)
d2 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)
d2 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d2 = 6 (mm)
Bulông cạnh ổ, d2
Bulông ghép bích nắp và thân, d3
Vít ghép nắp ổ, d4
Vít ghép nắp của thăm, d5
Mặt bích ghép nắp và thân:
Chiều dày bích thân hộp, S3
Chiều dày bích nắp hộp, S4
Chiều rộng bích nắp và thân, K3
Kích thước gối trục:
Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, D3, D2
S3 = (1,4÷1,8)d3 = 14÷18 mm chọn S3 = 16(mm)
S4 = (0,9÷1)S3 = 15,3÷17 mm chọn S4 = 16 (mm)
K3 = K2 - (3÷5) = 38- (3÷5)= 34÷36 mm
chọn K3 = 35 (mm)
Trục I: D2 = 85 (mm), D3 = 110(mm)
Trục II: D2 = 110(mm), D3 = 135 (mm)
K2 = E2+R2+(3÷5)=19+16+3=38 (mm)
Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ, K2
Tâm lỗ bulông cạnh ổ, E2 và C (k là
E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19 (mm)
khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ) R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16 (mm)
Chiều cao, h
Chọn h = 45 (mm)
Mặt đế hộp:
Chiều dày: khi không có phần lồi S1
khi có phần lồi: Dd, S1 và S2
Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q
Khe hở giữa các chi tiết:
Giữa bánh răng với thành trong hộp
Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp
Giữa mặt bên của các bánh răng với
Nhau
Số lượng bulông nền, Z
Chọn S1 = (1,3 1,8)d1 =(20,8 24) chọn =S1
=24(mm)
S2=(1,0 1,1)d2=(16 17,6) chọn S2=17 (mm)
K1 = 3d1 = 3.16=48 (mm),
q ≥ K1 + 2δ =48+2.7= 62 (mm)
Δ ≥ (1÷1,2)δ = (1 1,2).7=(7÷8,4) chọn Δ = 8 (mm)
Δ1 ≥ (3÷5)δ = (3 5).7=(21÷35) chọn Δ = 30 (mm)
Δ2 =7 chọn 2=8 (mm)
Z=4
Trang 39
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
6.2.2 .Kết cấu nắp ổ và cốc lót
6.2.2.1 Nắp ổ
Đường kính nắp ổ được xác định theo công thức :
D3 D 4.4 d 4
D2 D 1.6 2 d 4
D3
D2
D4
Trong đó D là đường kính lắp ổ lăn
Căn cứ vào bảng
18.2
2 ta có:
88
Vị trí
D mm
D2 mm
D3 mm
D4 mm
d4 mm
Z
h
Trục I
72
85
110
65
M8
4
10
Trục II
90
110
135
85
M8
4
10
6.2.3.Cửa thăm
Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên
đỉnh hộp có làm cửa thăm.Dựa vào bảng B
18.5
2 ta chọn được kích thước cửa thăm
92
như hình vẽ sau:
A
B
A1
B1
C
C1
K
R
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
100
75
150
100
125
-
`
Trang 40
87
12
Vít
Số
(mm)
lượng
M8×22
4
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
6.2.4.Nút thông hơi
Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên.Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên
trong và ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi.Nút thông hơi thường được lắp trên
nắp cửa thăm. Tra bảng B
A
B
C
D
E
18.6
2 ta có kích thước nút thông hơi
93
G
H
I
K
L
M
N
O
P
M27×2 15 30 15 45 36 32
6
4
10
8
22
6
32 18 36 32
Trang 41
Q
R
S
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
6.2.5.Nút tháo dầu
Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp, bị bẩn (do bụi bặm và do hạt
mài), hoặc bị biết chất, do đó cần phải thay dầu mới.Để thay dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ
tháo dầu.Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu. Dựa vào bảng B
18.7
2 ta
93
có kích thước nút tháo dầu
D
b
M20×2 15
m
f
L
c
q
D
S
Do
9
3
28
2,5
17,8
30
22
25,4
6.2.6.Kiểm tra mức dầu
Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình
vẽ.
30
12
6
12
18
6
Trang 42
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
6.2.7.Chốt định vị.
Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở
thân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và
thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ các
chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ.
Thông số kĩ thuật của chốt định vị là
d=4
c=0,6
l=38
6.2.8.Ống lót và lắp ổ
Ống lót được dùng để đỡ ổ lăn, để thuận tiện khi lắp và điều chỉnh bộ phận ổ đồng
thời trái cho ổ khỏi bụi băm, chất bẩn ống lót được làm bằng vật liệu GX15-32 ta
chọn kích thước của ống lót như sau.
Chiều dày:
6 8(mm) , ta chọn 8(mm)
Chiều dày vai
1 và chiều dày bích 2
1 2 8( mm)
Đường kính lỗ lắp ống lót
D ' D 2
6.3.4. Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:
Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp
H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau
Trang 43
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Kiểu lắp
Vị trí lắp
Trục
Trục-vòng trong ổ bi
I
Vỏ-lắp ổ
Trục-bánh răng
Bạc chặn trục I
Khớp nối
ổ lăn
II
Bánh răng
Vỏ và ổ lăn
Then bánh răng
ES m
es m
EI m
ei m
+15
∅25k6
78
∅21
21
∅30
+2
H7
k6
+30
+21
0
+2
H7
k6
+21
+15
0
+2
D8
k6
+98
+15
+65
+2
H7
r6
+21
+15
0
+2
+18
∅35k6
+2
H7
k6
+25
+18
0
+2
∅80H7
+30
∅40
12
N9
h9
Trang 44
0
0
0
-43
-27
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
MỤC LỤC
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………………………………
1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ…………………………………………
1.1.3.Chọn động cơ………………………………………………………………..
1.2.Phân phối tỉ số truyền…………………………………………………………….
1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống……………………………………
1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ………………………………………………..
1.3.Tính các thông số trên các trục……………………………………………………
1.3.1.Số vòng quay…………………………………………………………………
1.3.2.Công suất………………………………………………………........................
1.3.3.Mômen xoắn trên các trục……………………………………………………
1.3.4Bảng thông số động học……………………………………………………….
PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI
2.1.chọn vật liệu bánh răng…………………………………………………………
2.2.xác định ứng suất cho phép…………………………………...........................
2.3.Xác định sơ bộ khoảng cách trục…………………………..........................
2.4.xác định thông số ăn khớp…………………….……………………….………
2.5.xác định các hệ số và thông số hình học………………………… ………….
2.6.kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng………………………… ……………….
2.7.một vài thông số hình học của bánh răng………………………………….
2.8.Tổngkết các thông số của bộ truyền bánh răng…………………………….
PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG.
3.1.Chọn vật liệu bánh răng…………………………………….……………………..
3.2.Xác định ứng suất cho phép………………………………………………………
3.3.Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức sau………………………………..
Trang 45
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
3.4.Xác định các thông số ăn khớp…………………………………………………….
3.4.1. Xác định mô đun pháp………………………………………………………
3.4.2. Xác định số răng …………………….…….….…………………………….
3.4.3. Xác định góc nghiêng của răng……………………………………………..
3.5.Xác định các hệ số và một số thông số động học…………………...…………
3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng ……………………………………………
3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc ………………………………………….
3.6.1 Chiều rộng vành răng……………………………………………………..….
3.6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn…………………………………………………….
3.6.3 Kiểm nghiệm về quá tải ……………………………………………………..
3.7.Một vài thông số hình học của cặp bánh răng…………… ………………….
3.8.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng…………………………
PHẦN 4 : CHỌN KHỚP NỐI & THIẾT KẾ TRỤC
4.1. Chọn khớp nối
4.1.1.Chọn khớp nối …………………………………………….…………………
4.1.2.Chọn vật liệu ……………………………………………………………..…..
4.2.Tính trục …………………………………………………........................................
4.2.1Sơ đồ đặt lực ………………………………………………………………….
4.2.2.Chọn vật liệu chế tạo trục……………………………………………………
4.2.3.Xác định sơ bộ đường kính trục………………………… ................................
4.2.4Chọn sơ bộ ổ lăn………………………………………………………………
4.2.5.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực………………………
4.2.6Tính phản lực và vẽ biểu đồ mô men ………………………………………..
4.2.7.Tính mô men tổng tương đương………………………………………………
4.2.8.Xác định đường kính các đoạn trục…………………… ……………………
4.2.9.Chọn then và kiểm nghiệm độ bền của then…………………….……………
4.2.10.Kiểm nghiêm trục về độ bền mỏi……………………………..…………….
PHẦN 5 : TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN
Trang 46
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
5.1.Chọn loại ổ lăn ………………………………………………… ……………..
5.2.Chọn cấp chính xác ổ lăn ……………………………………… ………………
5.3.Chọn kích thước theo khả năng tải động…………………….. ………………
PHẦN 6: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC
6.1.Tính toán vỏ hộp giảm tốc……………………………………………..………......
6.2.Tính toán kết cấu các chi tiết khác…………………………………………………
6.2.1.Kết cấu bánh răng…………………………………………………………………
6.2.2.Cửa thăm………………………………………………………………..……..
6.2.3.Nút thông hơi………………………………………………............................
6.2.4.Nút tháo dầu …………………………………………………………….…….
6.2.5.Kiểm tra mức dầu ……………………………………………………….…….
6.2.6.Chốt định vị………………………………………………………………..…..
6.2.7.Ống lót và lắp ổ……………………………………………………………..…
6.2.8.Bulông vòng ………………………………….……………………………….
6.3.Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp
6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc.. ………………………..…………………… …
6.3.2.Bôi trơn ngoài hộp ……………………………………………………………
6.3.3.Điểu chỉnh ăn khớp ……………………………………… ..… ……………...
6.4. Bảng thốn kê các kiểu lắp và dung sai.
Mục lục………………………………………….…………………………………… .
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………
Trang 47
Đồ Án Chi Tiết Máy
Đề số 4:Thiết kế hệ dẫn động băng tải
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1,2 –
NXB KH&KT, Hà Nội,2007
2.Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy, tập 1,2 – NXB GD, Hà Nội,2006
3.Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép – NXB GD, Hà Nội, 2004
Trang 48
Phuoc Truong