Đồ án Thiết kế hệ dẫn động xích tải

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN. …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………….................................................................................................................................................................... LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo. Xích tải là một trong các phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hệ thống dẫn động xích tải sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của Thầy, nhóm chúng em thực hiện đồ án Thiết kế hệ dẫn động xích tải để ôn lại kiến thức và để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh. Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy. Xin cám ơn các thầy hứơng dẫn và các thầy trong Khoa Cơ khí đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này! SVTH: Nguyễn Văn Tiến Bùi Văn Tiến Bùi Xuân Toàn Nguyễn Trọng Tín THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án: 12
Động cơ điện Bộ truyền đai thang Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục Nối trục đàn hồi Xích tải Số liệu thiết kế: Lực vòng trên xích tải: F = 3500N Vận tốc xích tải: v = 1,25 m/s Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 11 Bước xích tải: p = 110 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, 1ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T1 = T; T2 = 0,9T; T3 = 0,75T t1= 15s ; t2 = 48s ; t3 = 12s MỤC LỤC PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI 6 PHẦN II : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 9 1. Chọn động cơ 9 2. Phân phối tỉ số truyền 10 PHẦN III : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 1. Chọn dạng đai 12 2. Tính đường kính bánh đai nhỏ 12 3. Tính đường kính bánh đai lớn 12 4. Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l 13 5. Tính góc ôm đai nhỏ 14 6. Tính số đai z 14 7. Kích thước chủ yếu của bánh đai 15 8. Lực tác dụng lên trục Fr và lực căng ban đầu Fo 15 9. Đánh giá đai 16 10. Tuổi thọ đai 16 PHẦN IV : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 17 1. Tính toán cấp chậm 17 2. tính toán cấp nhanh 23 PHẦN V : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 30 1. Thiết kế trục 30 2. tính then 44 PHẦN VI : CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI TRỤC 51 1. Chọn ổ lăn 51 2. Khớp nối trục 54 PHẦN VII : THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 55 1.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 55 2.Các chi tiết phụ 56 3. Dung sai lắp ghép 58 PHẦN VIII : XÍCH TẢI 59 PHẦN I: TÌM HIỂU VỀ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH` TẢI Xích tải là một loại của bộ truyền xích nó được sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống và trong sản xuất với hiệu suất cao, không sảy ra hiện tượng trượt, khả năng tải cao, có thể chịu được quá tải khi làm việc chính vì thế nó rất được ưa chuộn trong các băng chuyền trong sản xuất. Dưới đây là hình ảnh về ứng dụng xích tải trong sản xuất: Phần II: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền. Chọn động cơ 1.1. Xác định tải trọng tương đương Công suất ứng với tải lớn nhất:

(kW) 3.4
Công suất tương đương: Ptđ
Với:
Thay số vào ta được: Ptđ
(kW) 1.2. Xác định công suất cần thiết Hiệu suất bộ truyền theo bảng 3.3
Chọn: - Hiệu suất của bộ truyền đai (để hở):
- Hiệu suất của cặp bánh răng trụ (được che kín):
- Hiệu suất của cặp ổ lăn:
- Hiệu suất của khớp nối trục:
- Hiệu suất của toàn bộ hệ thống
:
3.12

=84% Công suất cần thiết:
(kW) 3.11
Số vòng quay của xích tải khi làm việc:
vòng/phút 5.10
Chọn tỉ số truyền sơ bộ hệ thống utsb = uhsb.uđsb 2.15
Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ nsb = utsb.nlv = 48.62 = 2976 (vòng/phút) 2.18[2] Chọn động cơ có số vòng quay đồng bộ nđb = 3000 (vòng/phút) (2p = 2 ) Động cơ loại K chế tạo trong nước, dễ tìm, giá thành không cao. Dựa vào bảng p1.1[2]: các thông số kĩ thuật của động cơ loại K. Ta chọn được động cơ với các thông số sau: Kiểu động cơ  Công suất  Vận tốc quay 
% 

 cos
 Khối lượng (Kg)   K123M2  5,5  2900  85  7.0  2,2  0,93  73   2. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền chung:
Mà ut = ud.uh Với ud là tỉ số truyền của đai uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc Chọn
uh = u1.u2 ( u1,u2 là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm) Đối với hộp giảm tốc đồng trục, dể sử dụng hết khả năng tải của cặp bánh răng cấp nhanh ta chọn u1 theo công thức: u1 =
3.21[1] giá trị
thông thường bằng 1,5 hoặc 1,6 ở đây ta chọn bằng 1,5 suy ra u1 =
; u2 =
Công suất trên các trục:



Số vòng quay trên các trục:


n4 =
Mômen xoắn trên các trục:




 Bảng thông số Trục Thông số  Động cơ  I  II  III  IV   Tỷ số truyền  4  3,57  3,27  1   Công suất (kW)  5.5  5,454  5,18  4,93  4,88   Số vòng quay (vg/ph)  2900  725  203  62,1  62,1   Mômen T (Nmm)  15412  71842  243690  758156  750467   Phần III: Tính toán, thiết kế bộ truyền đai thang. 1. Chọn dạng đai: Các thông số của động cơ và tỷ số của bộ truyền đai:


Theo sơ đồ hình 4.2[1] ta chọn loại đai là đai hình thang thường loại A, ta chọn như sau: (L = 560 - 4000, d1 = 100 - 200, T = 40-190,
=360) Thông số cơ bản của bánh đai Loại đai  Kích thước mặt cắt, (mm)  Diện tích A1 (mm2)    bt  b  H  y0    Thang, A
 11  13  8  2,8  81   2. tính đường kính bánh đai nhỏ
trang 152[1] Với dmin = 100 mm cho trong bảng 4.3[1] Theo tiêu chuẩn chọn
trường hợp Vận tốc dài của đai:
Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc cho phép:
3. đường kính bánh đai lớn Do sự trượt đàn hồi giữa đai và bánh đai nên
và giữa chúng có liên hệ
4.9[1] Trong đó
là hệ số trượt tương đối, thường
= 0,01
0,02 ta chon

Đường kính bánh đai lớn

Theo tiêu chuẩn trong bảng 4.21[1] của bánh đai hình thang ta chọn
-Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là:
= ud Không co sai số của bộ truyền vậy các thông số bánh đai được thỏa 4. Xác định khoảng cách trục
và chiều dài đai
4.1 Chọn khoảng cách trục
.
trang 153[1]

Theo tiêu chuẩn ta chọn a = 600mm 4.2 Chiều dài đai L
4.4[1]
Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240mm Xácđịnh lạikhoảng cách trục

4.5a[1] Với



Vậy a =600mm được chọn thõa 5. Tính góc ôm đai nhỏ Vì góc ôm bánh đai nhỏ trong trường hợp này luôn nhỏ hơn góc ôm bánh đai lớn nên nếu góc ôm bánh đai nhỏ thõa thì góc ôm bánh đai lớn cũng được thõa
Vì

thỏa mãn điều kiện không trượt trơn. 6. Tính số đai z Ta có:
Với:
: công suất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất động cơ, kW(
=5,5kW)
: công suất có ích cho phép được xác định theo đồ thị hình 4.21[1] [po] = 3,05kw
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc
=1 – 0,05(0,01
– 1) = 1 – 0,05(0,0118,982 -1) = 0,87 trang 151[1]
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm
=
4.53[1]
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, chọn
( tra bảng 4.9 [1])
: hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L
trang 152 Với L0 là chiều dài thực nghiệm L0 = 1700mm
: hệ số ảnh hưởng đến sự phân bố không đều của tải trọng giữa các dây đai Z  2
3  4
6  Z >6   Cz  0,95  0,9  0,85   Chọn Cz = 0,9 Cr : Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng, theo bảng 4.8[1] Chọn Cr = 0,7 do cơ cvau61 phải làm việc 2 ca nên Cr = 0,7 – 0,1 = 0,6 Thay các thông số vào ta có:

chọn
7. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 7.1 Chiều rộng bánh đai Chiều rộng bánh đai:
4.17[2] Với t và e tra bảng 4.21[2] t = 15mm e = 10mm
mm thay số vào ta được: B = (4 – 1 ).15 + 2.10 = 65mm 7.2 Đường kính ngoài hai bánh đai:
4.18[2]


8. Lực tác dụng lên trục Fr, và lực căng ban đầu Fo. Lực căng trên 1 đai:
Với Kd : hệ số tải trọng động tra bảng 4.7[2] với loại truyền động xích tải lam việc 1ca ta chọn Kd = 1,25 trường hợp này làm việc 2 ca nên Kd = 1,25 + 0,15 = 1,4
= 0,91 (đã tính ở trên) Fv : lực căng do lực li tâm sinh ra.
4.20[2] qm : khối lượng trên 1m chiều dài đai tra bảng 4.22[2] ta được qm = 0,105 kg/m
Fv = 0,105.18,982 = 37,83 kgm/s2
Lực tác dụng lên trục: trục được tính như sau:
9. Đánh giá đai Để đảm bảo cho đai hoạt động có lợi nhất (khả năng tải tương đối lớn , không sảy ra hiện tượng trượt trơn và hiệu suất truyền động cao nhất), công suất trên bánh đai chủ động phải đảm bảo:
8.23[3] Với
Suy ra
Vậy bộ truyền bánh đai được thõa. 10. Tuổi thọ đai Lực vòng có ích:
4.9[2] Hệ số ma sát tương đương: Từ công thức
4.31[1] Suy ra
Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn:
4.1[1] Ứng suất lớn nhất trong mỗi đai:
Với -
: ứng suất do lực căng ban đầu gây ra,
ta chọn
-
: ứng suất có ích
-
: ứng suất do lực căng phụ gây nên

: là khối lượng riêng của đai (đai vải cao su) -

: môđun đàn hồi của đai,

Z
Tuổi thọ đai:
giờ Trong đó:
: Giới hạn mỏi của đai thang,

: Chỉ số mũ của đường cong mỏi Đối với đai thang

: số vòng chạy của đai trong 1 giây,
(l/s) Vậy trong bảy năm làm việc, số lần thay đai là N =
lần Phần IV :Thiết kế bộ truyền bánh răng. 1. Tính toán cấp chậm. 1.1 Chọn vật liệu: Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ, hai cấp, chịu công suất nhỏ (
), chỉ cần chọn vật liệu nhóm I. Vì nhóm I có độ rắn HB<350, bánh răng được tôi cải thiện. Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn. Dựa theo bảng 3.8 ( [1] ) chọn Thép
loại thép này rất thông dụng , rẻ tiền.Với phương pháp tôi cải thiện tra bảng 6.1, 6.2 ta được các thông số sau: Bánh nhỏ:
Bánh lớn:
1.2 Xác định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép: 1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
6.33[1] Trong đó:
-ứng suất tiếp xúc cho phép,
.
- Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng số chu kì cơ sở
= 2HB + 70
Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng số chu kì cơ sở bánh nhỏ
= 2.250 + 70 = 570
Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng số chu kì cơ sở bánh lớn
= 2.220 + 70 = 510
SH - Hệ số an toàn tra bảng 6.13[1] SH = 1,1 KHL – hệ số tuổi thọ phụ thuộc vào NHE, NHO, NFO, NFE NHE – số chu kì làm việc tương đương của đường mỏi tiếp xúc. NHE =
6.36[1] c – số lần an khớp ở trường hợp này c = 1 T – Mô men xoắn lớn nhất trong các mô men Ti Ti – Mô men xoán ở chế độ làm việc thứ i t
- thời gian làm việc tính bằng giờ ni – số vòng quay t
=
giờ t
=
giờ t
=
giờ Số chu kì làm việc tương đương bánh nhỏ NHE1=
chu kì Số chu kì làm việc tương đương bánh lớn NHE2=
chu kì NFE – số chu kì làm việc tương đương của đường cong mỏi uốn NHE =
Số chu kì làm việc tương đương bánh nhỏ NFE1 =
chu kì Số chu kì làm việc tương đương bánh lớn NFE2 =
NHO - số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc. NHO = 30HB2,4 T220[1] số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc của bánh nhỏ: NHO1 = 30.2502,4 =1,7.10
chu kì số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc của bánh lớn: NHO2 = 30.2202,4 =1,26.10
chu kì NFO - số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi uốn. Đối với tất cả các loại thép thì : NFO = NFO1 = NFO2 = 5.10
chu kì . Vì NHE1 > NHO1 NFE1 > NFO1 NHE2 > NHO2 NFE2 > NFO2 Nên KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 Với : KFL, KHL – Hệ số tuổi thọ Vậy: ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ:
N/mm
ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn :
N/mm
Do bánh lớn co ứng suất tiếp xúc cho phép bé hớn nên ta chọn bánh lớn để tính toán điều kiện tiếp xúc. 1.2.2 Ứng suất uốn cho phép. Răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên ứng suất uốn được tính theo công thức sau:
6.47[1]
: Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi. Ở đây quay một chiều nên
= 1.
- Hệ số an toàn tra bảng 6.13[1] ta được:
= 1,75
- giới hạn mỏi uốn tra bảng 6.13 ta được:
= 1,8HB = 1,8.250 = 450
= 1,8HB = 1,8.220 = 396 Vậy :
N/mm

N/mm
1.3 Các thông số bánh răng. Do các bánh răng không đối xứng các ổ trục nên ta chọn
= 0,3 theo 6.15[1] Với
- hệ số chiều rộng vành răng.
Theo bảng 6.7[2] ta chọn hệ số phân bố không đều của tải trọng

1.3.1 Xác định khoảng cách trục aw Ta xác định độ bền tiếp xúc theo độ bền tiếp xúc của bánh bị dẫn
Theo tiêu chuẩn ta chọn aw = 250 mm 1.3.2 Môđun bánh răng. m =
chọn m = 4 mm theo tiêu chuẩn 1.3.3 Số răng của bánh răng.
răng Số răng bánh dẫn Z1 và bánh bị dẫn Z2: Z1 =
răng Z2 =
răng Tỉ số truyền sau khi chọn răng:
Sai số tỉ số truyền:
Vậy số răng cặp bánh răng được thõa. 1.3.4 Kích thước bộ truyền bánh răng Chiều rộng bánh răng lớn:
Chiều rộng bánh răng nhỏ:
Đường kính vòng chia: d
= Z1.m = 29.4 = 116 mm d
= Z2.m = 96.4 = 384 mm đường kính vòng đỉnh: d
= dw1 + 2.m = 116 + 2.4 = 124 mm d
= dw2 + 2.m = 384 + 2.4 = 392 mm