Thiết kế dẫn động băng tải

Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 1 Lời nói đầu N−ớc ta đang trên con đ−ờng tiến lên công nghiệp hoá - Hiện đại hoá với đ−ờng lối xây dựng chủ nghĩa xã hội. Đảng ta đã đề ra 3 cuộc cách mạng, trong đó cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật là then chốt để tạo ra của cải cho xã hội. Do đó phải −u tiên công nghiệp nặng một cách hợp lý. Trong giai đoạn công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất n−ớc, con ng−ời không thể thiếu máy móc bởi vì nó là một ph−ơng tiện từ tr−ớc đến nay đã giúp đỡ con ng−ời giải quyết đ−ợc nhiều vấn đề mà con ng−ời không có khả năng làm việc đ−ợc. Hiện là một sinh viên đang theo học tại tr−ờng đ−ợc trang bị những kiến thức cấn thiết về lý thuyết lẫn tay nghề. Để sau này với vốn kiến thức đã đ−ợc trang bị em có thể góp một phần nhỏ bé để làm giầu cho đất n−ớc. Thời gian vừa qua em đ−ợc giao đề tài: “Thiết kế dẫn động băng tải”. Sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo h−ớng dẫn và các thầy trong khoa cùng các bạn đồng nghiệp và sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đề tài. Tuy nhiên trong quá trình làm việc mặc dù đã cố gắng hết sức nh−ng do trình độ có hạn và còn ít kinh nghiệm nên không thể tránh sai sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy cô để đề tài của em đ−ợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Hải D−ơng, ngày….tháng ....năm 2008 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 2 Nhận xét của giáo viên h−ớng dẫn ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Hải D−ơng, ngày….tháng ....năm 2008 Giáo viên h−ớng dẫn Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 3 Đồ án môn học chi tiết máy Đề số: 10 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 tr−ớc 1 Lực kéo băng tải F 7800 N 2 Vận tốc băng tải V 0,85 m/s 3 Đ−ờng kính băng tải D 320 mm 4 Thời gian phục vụ Th 15500 Giờ 5 Góc nghiêng của đai so với ph−ơng ngang α 20 độ 6 Đặc tính làm việc: êm Khối l−ợng thiết kế 1 01 Bản vẽ lắp hộp giảm tốc trên phần mềm Autocad 2 01 Bản vẽ chế tạo chi tiết: Bánh răng số 2 3 01 Bản thuyết minh Sinh viên thiết kế: Lê Văn Hiếu_Lớp CĐK5LC Giáo viên h−ớng dẫn: Nguyễn Văn Huyến Nguyễn Tiền Phong Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 4 Mục lục Lời nói đầu ...................................................................................................... 1 Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền ...................... 6 1.1. Công suất cần thiết ................................................................................... 6 1.2. Tính số vòng quay trên trục của tang ....................................................... 6 1.3. Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ ..................................................... 7 1.4. Chọn động cơ ........................................................................................... 7 1.5. Phân phối tỷ số truyền.............................................................................. 7 1.6. Công suất động cơ trên các trục ............................................................... 8 1.7. Tốc độ quay trên các trục ......................................................................... 8 1.8. Xác định mômen xoắn trên các trục ........................................................ 8 Phần II: Tính toán bộ truyền đai ..................................................... 10 2.1. Chọn loại đai .......................................................................................... 10 2.2. Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai................... 10 2.2.1. Xác định đ−ờng kính bánh đai nhỏ D1............................................ 10 2.2.2. Xác định đ−ờng kính bánh đai lớn D2............................................. 10 2.2.3. Xác định tiết diện đai ...................................................................... 11 2.3. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A ............................................................. 11 2.4. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ A..................................... 11 2.5. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L=2800mm .................... 12 2.6. Kiểm nghiệm góc ôm............................................................................. 12 2.7. Xác định số đai cần thiết ........................................................................ 12 2.8. Định các kích th−ớc chủ yếu của bánh đai............................................. 13 2.9. Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục...................................... 13 Phần III: Thiết kế Bộ truyền bánh răng ....................................... 15 3.1. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng........................................ 15 3.1.1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện ................................................... 15 3.1.2. Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh .................................................................................................. 15 3.1.3. Tính khoảng cách trục A................................................................. 17 3.1.4. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng................................................................................................... 17 3.1.5. Tính hệ số tải trọng k ...................................................................... 17 3.1.6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng ....................... 18 3.1.7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng................................................ 18 3.1.8. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột ........... 19 3.1.9. Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.......................................................................................................... 20 3.1.10. Lực tác dụng lên trục .................................................................... 21 3.2. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng...................................... 21 3.2.1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm ........... 21 3.2.2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép ........ 21 3.2.3. Tính khoảng cách sơ bộ trục A ....................................................... 22 Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 5 3.2.4. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng................................................................................................... 23 3.2.5. Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A................ 23 3.2.6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng ....................... 23 3.2.7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng................................................ 24 3.2.8. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột ............ 25 3.2.9. Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng...................................................................................................... 26 3.2.10. Lực tác dụng lên trục .................................................................... 27 Phần IV: Tính toán trục ........................................................................ 28 4.1. Chọn vật liệu cho trục ............................................................................ 28 4.2. Tính sức bền trục .................................................................................... 28 4.2.1. Tính đ−ờng kính sơ bộ của trục....................................................... 28 4.2.2. Tính gần đúng các trục.................................................................... 28 4.2.3. Tính chính xác trục ......................................................................... 35 Phần V: Tính Then...................................................................................... 40 5.1. Tính then lắp trên trục I.......................................................................... 40 5.2. Tính then lắp trên trục II ........................................................................ 40 5.3. Tính then lắp trên trục III ....................................................................... 41 Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục ............................................................. 43 6.1. Chọn ổ lăn .............................................................................................. 43 6.2. Chọn kiểu lắp ổ lăn................................................................................. 45 6.3. Cố định trục theo ph−ơng dọc trục ......................................................... 45 6.4. Che kín ổ lăn .......................................................................................... 45 6.5. Bôi trơn ở lăn. ......................................................................................... 45 Phần VII: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác............... 46 Phần VIII: Nối trục .................................................................................... 47 Phần IX: Bôi trơn hộp giảm tốc......................................................... 48 Lời kết.............................................................................................................. 49 Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 6 Phần I: Chọn động cơ vμ phân phối tỷ số truyền 1.1. Công suất cần thiết Gọi Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW) Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW) η là hiệu suất truyền động. Ta có : → )(63,61000 85,0.7800Pt kw== Nh− vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là. Pt = 6,63(kw) áp dụng công thức : η PtPct = với : Trong đó η1, η2, η3, η4 đ−ợc tra bảng (2.3) bảng trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ. η1=0,96: Hiệu suất bộ truyền đai η2=0,98: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ η3=0,99: Hiệu suất của một cặp ổ lăn. η4= 1: Hiệu suất của khớp nối . → Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: 1.2. Tính số vòng quay trên trục của tang Ta có số vòng quay của trục tang là : → )/(76,50320.14,3 85,0.60000 PVnt == 1000 .Pt VF= 4 4 3 2 21 ... ηηηηη = )(49,7 1.99,0.98,0.96,0 63,6Pct 42 KW== )(49,7Pct KW= D Vnt . .10.60 3 π= nt : Tốc độ quay của trục tang (V/P) V = 0,85 m/s:Vận tốc băng tải D = 320mm: Đ−ờng kính tang tải F=7800 N : Lực kéo băng tải V= 0,85 m/s : Vận tốc băng tải Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 7 1.3. Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ Từ bảng (2.4 sách TK HDĐCK) 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 =50,76.20.2,9 =2944(V/P) Trong đó iđ: là tỷ số truyền của đai thang ihgt: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc iđ và ihgt đ−ợc tra trong bảng (2.4) bảng tỷ số truyền và ta chọn ihgt=20; iđ=2,9 1.4. Chọn động cơ Động cơ cần chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải không thay đổi nên động cơ phải có Pđm ≥ Pct=7,49(KW) Theo bảng P1.3 (TKHDĐCK) ta chọn động cơ có số hiệu 4A112M2Y3 có thông số kĩ thuật: + Công suất định mức: Pđm= 7,5 (KW) + Tốc độ quay: nđc= 2922 (v/p) 1.5. Phân phối tỷ số truyền - Với động cơ đã chọn ta có : nđc = 2922 vòng/phút Pđc = 7,5 (KW) Theo công thức tính tỷ số truyền ta có : 56,5776,50 2922 === t dc c n ni Ta có : ic = ihgt.iđ Trong đó : i c : 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 =20 Do đó ta tính đ−ợc : 878,2 20 56,57 === hgt c d i ii 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=(1,2ữ1,3)ich2 Trong đó: i nh tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 8 i ch tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc → ich= 25,1 hgti = 25,1 20 = 4 → inh= ihgt/ ich=20/4 =5 Phân phối tỷ số truyền nh− sau: Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : inh = 5 Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : ich= 4 Tỷ số truyền của bộ truyền đai : iđ= 2,878 1.6. Công suất động cơ trên các trục - Công suất động cơ trên trục I (trục dẫn) là: PI = Pct.η1= 7,49.0,96 = 7,190 (KW) - Công suất động cơ trên trục II là: PII = PI.η2.η3 = 7,19.0,98.0,99 = 6,976 (KW) - Công suất động cơ trên trục III là: PIII = PII.η2 .η3 = 6,976.0,98.0,99 = 6,768 (KW) - Công suất động cơ trên trục công tác là: PIV = PIII.η3 .η4 = 6,768.0,99.1 = 6,70 (KW) 1.7. Tốc độ quay trên các trục - Tốc độ quay trên trục I là: )/(1015878,2 2922 1 phvi nn d dc === - Tốc độ quay trên trục II là: )/(2035 10151 2 phvi nn nh === - Tốc độ quay trên trục III là: )/(75,504 2032 3 phvi nn ch === 1.8. Xác định mômen xoắn trên các trục Mômen xoắn trên trục động cơ theo công thức: ).(24480 2922 49,7.10.55,9.10.55,9 66 mmN n PM dc ct dc === Mômen xoắn trên trục I là: Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 9 ).(676501015 19,7.10.55,9.10.55,9 6 1 6 1 mmNn PM I === Mômen xoắn trên trục II là: ).(328181203 976,6.10.55,9.10.55,9 6 2 6 2 mmNn PM II === Mômen xoắn trên trục III là: ).(127358475,50 768,6.10.55,9.10.55,9 6 3 6 3 mmNn PM III === Mômen xoắn trên trục công tác là: ).(1260788 75,50 70,6.10.55,9.10.55,9 6 4 6 4 mmNn PM IV === ♦ Ta có bảng thông số sau : Bảng 1: Trục Thông số Động cơ I II III Công tác Công suất P (KW) 7,49 7,190 6,976 6,768 6,70 Tỉ số truyền i 2,878 5 4 1 Vận tốc vòng n(v/p) 2922 1015 203 50,75 50,75 Mômen (N.mm) 24480 67650 328181 1273584 1260788 Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 10 Phần II: Tính toán bộ truyền đai (Hệ dẫn động dùng bộ truyền đai thang) 2.1. Chọn loại đai Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định đ−ợc loại đai, kích th−ớc đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục. Do công suất động cơ Pct = 7,49 KW và iđ= 2,878 < 10 và yêu cầu làm việc êm nên ta hoàn toàn có thể chọn đai thang. Ta nên chọn loại đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc đ−ợc trong điều kiện môi tr−ờng ẩm −ớt (vải cao su ít chịu ảnh h−ởng của nhiệt độ và độ ẩm), lại có sức bền và tính đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ. 2.2. Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 2.2.1. Xác định đ−ờng kính bánh đai nhỏ D1 Từ công thức kiểm nghiệm vận tốc: V d = 1000.60 .. 11 Dn π ≤ V max =(30ữ35)m/s →D1 ≤ 14,3.2922 1000.60.35 = 229 mm Theo bảng (5-14) chọn D1 = 220 mm Kiểm nghiệm vận tốc: )/35/30()/(6,33 60000 14,3.220.2922 max smsmVsmVd ữ=<== 2.2.2. Xác định đ−ờng kính bánh đai lớn D2 Theo công thức(5-4) ta có đ−ờng kính đai lớn: D2=iđ.D1.(1-ε ) Trong đó: iđ hệ số bộ truyền đai :ε Hệ số tr−ợt bộ truyền đai thang lấyε = 0,02 → D2 = 2,878.220.(1-0,02) = 620,5 (mm) Chọn: D2 = 630 (mm) Số vòng quay thực của trục bị dẫn: Tr−ờng Đại Học SPKT H−ng Yên đồ án chi tiết máy Khoa: Khoa Học Cơ Bản Giáo viên h−ớng dẫn : Nguyễn Văn Huyến & Nguyễn Tiền Phong Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hiếu 11 )/(1000 630 220.2922).02,01('2 PVn =−= Kiểm nghiệm: (%)48,1%1001015 10001015 %100 ' 1 21 =−=−=Δ n nn n Sai số nΔ nằm trong phạm vi cho phép (3 ữ5)% 2.2.3. Xác định tiết diện đai Với đ−ờng kính đai nhỏ D1=220 mm, vận tốc đai Vđ =27,5m/s và Pct=7,49 (KW) tra bảng (5-13) ta chọn đai loại Б với các thông số sau (bảng 5-11): Sơ đồ tiết diện đai Kí hiệu Kích th−ớc tiết diện đai a0 h a h0 F (mm2) 14 10,5 17 4,1 138 2.3. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A Theo