Đồ án Thiết kế hệ dẫn động băng tải (ĐH sư phạm kĩ thuật Hưng Yên)

Lời nói đầu Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một chuyên nghành chính của sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy , nhăm cung cấp những kiên thức cơ bản để giảI quyết các vấn đề tổng hợp cề công nghệ chế tạo . Sau khi thiết kế đồ án môn học chi tiết máy , sinh viên đươc làm quen với cách sử dụng tài liẹu ,sổ tay , tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh nhưng kiến thức lý thuyết và thực tế sản suất , đôc lạp trong sáng tạo dể giai quyết một vấn đề công nghệ cụ thể. Đồ án môn học chi tiết maý là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức và lắm vững thêm về môn học chi tiết máy và các môn học khác như sức bền vật liệu , dung sai , vẽ kỹ thuật , đồng thời làm quen dần vớ công việc thiết kế và làm đồ án chuản bị cho việc thiết kế và làm đồ án tố nghiệp sau này . Xuát phát từ tầm quan trọng đó , em được nhận đồ án môn học chi tiết máy với việc lập quy trình : thiết kế hệ dẫn động băng tải Do lần đầu tiên làm quen thiết kế vớ khối lượng kiến thưc tổng hợp , còn có những mảng chưa lắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu nhưng không thể tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em rất mong nhận được sự hướng dẫn tận tình và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về kiến thức đã học . Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn , đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Tiền Phong . Đến nay cơ bản em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình , tuy còn nhièu thiếu sót trong quá trình làm đồ án , em kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình . Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên : Nguyễn Bá Ân Đồ án môn học chi tiết máy Đề số: 01 THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI / 1. Động cơ 3. Hộp giảm tốc 2. Bộ truyền đai thang 4.Nối trục 5. Băng tải Số Liệu cho trước 1  Lực kéo băng tải  F  8000  N   2  Vận tốc băng tải  V  0.7  m/s   3  Đường kính băng tải  D  280  mm   4  Thời gian phục vụ  Th  15000  Giờ   5  Góc nghiêng của đai so với phương ngang  (  30  độ   6  Đặc tính làm việc: êm   Khối lượng thiết kế 1  01 Bản vẽ lắp hộp giảm tốc trên phần mềm Autocad   2  01 Bản vẽ chế tạo chi tiết: Trục số 1   3  01 Bản thuyết minh   Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân -Lớp: HK5LC Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tiền Phong Mục lục Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau - Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền. - Phần II: Tính toán bộ truyền đai thang. - Phần III: Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng Thẳng Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng ngiêng - Phần IV: Tính toán và kiểm nghiệm trục. - Phần V: Tính then. - Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục. - Phần VII: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác. - Phần VIII: Bôi trơn hộp giảm tốc. Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.Công suất cần thiết: Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW) Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW). ( là hiệu suất truyền động. Ta có :


Như vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là. N= 5,6(kw) áp dụng công thức :
với : Trong đó (1, (2, (3, (4 được tra bảng (2-1) bảng trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ. (1=0,94: Hiệu suất bộ truyền đai (2=0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (3=0,995: Hiệu suất của một cặp ổ lăn. (4= 1: Hiệu suất của khớp nối .
Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: 2. Tính số vòng quay trên trục của tang: Ta có số vòng quay của trục tang là :

3. Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ: Từ bảng (2-2) Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ là: áp dụng công thức: nSb= nt. ihgt.iđ =48.12,6.2,5 =1512(V/P) Trong đó iđ: là tỷ số truyền của đai thang ihgt: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc iđ và ihgt được tra trong bảng (2-2) bảng tỷ số truyền và ta chọn ihgt=12,6; iđ=2,5 4. Chọn động cơ Động cơ cần chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải không thay đổi nên Động cơ phải có Nđm ( Nct=6,43(KW) Theo bảng 2P (TKCTM) ta chọn được động cơ có số hiệu A02-51-4có thông số kĩ thuật: + Công suất định mức: Nđm=7,5(KW) +Tốc độ quay: nđc=1460 (v/p) 5. Phân phối tỷ số truyền - Với động cơ đã chọn ta có : nđc = 1460vòng/phút Nđc =7,5(KW) Theo công thức tính tỷ số truyền ta có :
( vg/ph) Ta có : ic = ihgt.iđ Trong đó : i
: tỷ số truyền chung ihgt : tỷ số truyền của hộp giảm tốc. iđ : tỷ số truyền của bộ truyền đai. Chọn sơ bộ tỷ số truyền hộp giảm tốc ihgt =12,16 Do đó ta tính đợc :
Khi phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc theo yêu cầu bôi trơn có thể tính theo công thức kinh nghiệm : ihgt=inh.ich=(1,2
1,3)ich2 Trong đó: i
tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc i
tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc
ich=
=
= 3,2
inh= ihgt/ ich=12,6/3.2 =3,8 Phân phối tỷ số truyền như sau: Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : i
= 3,8 Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : ich= 3,2 Tỷ số truyền của bộ truyền đai : iđ= 2,5 6. Công suất động cơ trên các trục : - Công suất động cơ trên trục I (trục dẫn ) là: NI=Nct.
=6,43.0,94= 6 (KW) - Công suất động cơ trên trục II là: NII=N

= 6.0,97 = 5,86 (KW) - Công suất động cơ trên trục III là: NIII = N

= 5,86.0,995 =5,83 (KW) 7. Tốc độ quay trên các trục : - Tốc độ quay trên trục I là:
- Tốc độ quay trên trục II là:
- Tốc độ quay trên trục III là:
8. Xác định momen xoắn trên các trục: Mômen xoắn trên trục động cơ theo công thức (3_53)
Mômen xoắn trên trục I là:
Mômen xoắn trên trục II là:
Mômen xoắn trên trục III là:
Mômen xoắn trên trục công tác là:
( Ta có bảng thông số sau : Bảng 1 : Trục˜ Thông số  Động cơ  I  II  III  Công tác   Công suất N (KW)  6,43  6  5,86  5,83  5,83   Tỉ số truyền i   2,5  3,8  3,2  1   Vân tốc vòng n (v/p)  1460  584  154  48  48   Mômen (Nmm)  42059  98116  363396  1159927  1159927   PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI: Ta có số liệu : Pct=6,43(kw)
nđc=1460(vg/ph) iđ=2,5 Chọn loại đai vải cao su ,làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt. Định đường kính bánh đai nhỏ [ công thức 5-6]

Vận tốc vòng :
nằm trong phạm vi cho phép. Tính đường kính bánh đai lớn Lấy
Ta có n1=584(vg/ph)

Tra bảng 5-1 lấy D2=450 mm ,
mm Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn là:
Sai số về số vòng quay so với yêu cầu
Ta chọn lại đường kính
chiều dài tối thiểu của đai [ công thức (5-9)]
( umax=3
5) Chọn Lmin=8400 mm Tính A theo công thức (5-2):
Kiểm nghiệm A≥2(D1+D2) hay 3674,1 ≥ 2(165+500) (thoả mãn) Chọn A= 3700mm Tính lại chiều dài đai [công thức (5-1)]
5.Góc ôm ỏ1 theo công thức(5-3)
điều kiện (5-11) được thoả mãn 6.Định tiết diện đai : Chiều dài đai được chọn theo tỷ số

Theo bảng (5-3) chọn loại đai vải cao su loại A có chiều dày
Lấy ứng suất căng ban đầu
theo trị số
tra bảng (5-5) tìm được
Các hệ số : ct=0,8 (bảng 5-6) cỏ=0,97 (bảng 5-7) cv=0,79 (bảng 5-8) cb=1 (bảng 5-9) Tính chiều rộng b đai theo công thức (5-13):
Theo bảng (5-4) chọn chiều rộng bánh đai b=50mm 7.Định chiều rộng B bánh đai (bảng 5-10) B=60(mm) 8. Tính lực căng ban đầu s0 [ công thức (5-16)] :
Lực tác dụng lên trục [theo công thức (5-17)]:
Phần III : Thiết kế Bộ truyền bánh răng I. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện : Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350 . Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25
50 HB HB
= HB
+ (25
50)HB Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa (giả thiết đường kính phôi 100
300mm) + Giới hạn bền kéo: (bk = 580N/mm2 + Giới hạn chảy (ch= 290N/mm2 + Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB
=190) Bánh răng lớn thép 35 thường hoá. (giả thiết đường kính phôi 300
500mm) + Giới hạn bền kéo: (bk= 480N/mm2 + Giới hạn chảy (ch= 240N/mm2 + Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB
=160) (với cả bánh răng nhỏ và bánh răng lớn ta chọn phôi là phôi rèn) 2.Xác định ứng suất tiếp xúc , ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh. Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng Ntd=60.u.Th.n Trong đó: n: số vòng quay trong 1phút Th: thời gian làm việc của máy u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1 Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ: Ntd1=60.u.Th .n1=60.1.16500.754 =74,6.107 Số chu kì làm việc của bánh lớn: Ntd2= 60.u.Th .n2=60.1.16500.150,8=15.10
Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N0=107
Ntd1 > N0 Ntd2 > N0 Do đó với cả 2 bánh răng kN’=kN’’=1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
theo bảng (3-9)ta có
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
Để kiểm tra bền ta dùng trị số nhỏ là :
Xác định ứng suất uốn cho phép: Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng
+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:
+ Giới hạn mỏi của bánh răng lớn:
Vì bánh răng quay một chiều nên theo công thức (3-5) có: ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:
ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:
3.Tính khoảng cách trục A : - Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1,45 - Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
Áp dụng CT (3-9):
Trong đó:
= 5 : Tỉ số truyền N=6,135(KW) : công suất trên trục I
Chọn A= 202 (mm) 4. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. -Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức : (3-17) với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn. Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 5. Tính hệ số tải trọng k Vì các bánh răng có độ cứng HB < 350 và tải trọng không đổi nên có: ktt=1. Theo bảng(3-13) tìm được hệ số tải trọng động kđ=1,45 Vậy hệ số tải trọng: k = ktt.kđ= 1. 1,45 = 1,45 Thấy hệ số tải trọng k=1,45 không khác so với hệ số tải trọng sơ bộ ksb=1,45 nên không cần tính lại A 6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng: Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính môđun : Xác định mô đun : m=(0,01
0,02) A
Theo bảng (3-1) chọn m = 3 Tính số răng: Số răng bánh nhỏ: Z
=
=
= 22,4(răng)
Chọn Z
= 24 (răng) Số răng bánh lớn: Z2= Z
.i =24.5= 120 (răng)
chọn Z2 =120 (răng) Chiều rộng bánh răng nhỏ:
Chọn b
= 88 (mm) Chiều rộng bánh răng lớn: Chọn b
=81(mm) 7.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: Theo công thức (3-33) có :
Trong đó: N: Công suất bộ truyền (KW) n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính m : Mô đun Z
: Số răng tương đương trên bánh b,
: Bề rộng và ứng suất tại chân răng y: Hệ số dạng răng Theo bảng (3-18): - Số răng tương đương của bánh nhỏ: Z
= Z = 24 (răng)
Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1=0,429 Số răng tương đương của bánh lớn:
(răng)
Hệ số dạng răng bánh lớn: y2=0,517 Như vậy ứng xuất tại chân răng bánh nhỏ là :
Ta thấy (U1< [(]U1=138,5
thoả mãn - ứng xuất tại chân răng bánh răng lớn là:

(U2< [(]U2=115 N/mm2
Thoả mãn 8.Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột - Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43) +Bánh răng nhỏ
=2,5 .494 =1235 (N/mm
) +Bánh răng lớn
=2,5 .416 =1040 (N/mm
) Với :
=
=

= 412 (N/mm
)
ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh răng lớn - Kiểm ngiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải : + Bánh răng nhỏ
= 0,8.
=0,8.290 = 232(N/mm
)
=
=
= 24,09 (N/mm
)

<
+ Bánh răng lớn
= 0,8.
=0,8.240 = 192(N/mm
)


<
9. Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: Mô đun pháp mn=3 Số răng Z1=24 răng ; Z2=120 răng Góc ăn khớp
Chiều rộng răng: b
= 88 (mm) b
=81(mm) Đường kính vòng chia: dc
= m.z
= 3.24= 72 (mm) dc
= m.z
= 3.120 = 360 (mm) Khoảng cách trục:
Chiều cao răng: h=2,25.m =2,25.3=6,75 (mm) Độ hở hướng tâm : c= 0,25.m = 0,25.3 =0.75 (mm) Đường kính vòng đỉnh răng : D
= dc
+2m
=72+2.3 = 78 (mm) D
= dc
+2m
=360+2.3 = 366 (mm) Đường kính vòng chân răng: D
= dc
- 2m
- 2c =78 - 2.3 – 2.0,75 = 70,5 (mm) D
= dc
- 2m
- 2c =366 - 2.3 -2.0,75 = 358,5 (mm) Bảng3 : Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Thông số  Giá trị   Môđun Số răng Đường kính vòng chia Khoảng cách trục Chiều cao răng Chiều rộng răng Góc ăn khớp Đường kính vòng đỉnh răng Đường kính vòng chân răng  mn=3 Z1=24răng ; Z2=120răng dc1=72mm ; dc2=360 mm A= 202 mm h=6,75mm b
=88 mm b
=81(mm)
De1=78mm; De2=366mm Di1=70,5mm; Di2=358,5mm   10. Lực tác dụng lên trục: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên lực dọc trục Pa = 0 Theo công thức(3-49) : - Lực vòng:
Lực hướng tâm Pr:

II. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng 1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm: Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa (giả thiết đường kính phôi 100
300mm) + Giới hạn bền kéo: (bk = 580N/mm2 + Giới hạn chảy (ch= 290N/mm2 + Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB
=190) Bánh răng lớn thép 35 thường hoá. (giả thiết đường kính phôi 300
500mm) + Giới hạn bền kéo: (bk= 480N/mm2 + Giới hạn chảy (ch= 240N/mm2 + Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB
=160) (Ta chọn phôi chế tạo bánh răng là phôi rèn) 2.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng Ntd=600.u.Th.n Trong đó: n: số vòng quay trong 1phút Th: thời gian làm việc của máy u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1 Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ: Ntd1=60.u.Th .n2=60.1.16500.150,8 =15.107 Số chu kì làm việc của bánh lớn: Ntd2= 60.u.Th .n3=60.1.16500.37,7=3,7.10
Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N0=107
Ntd1 > N0 Ntd2 > N0 Do đó với cả 2 bánh kN’=kN’’=1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
theo bảng (3-9)ta có
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là :
Xác định ứng suất uốn cho phép: Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng
+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ: