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.
122 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 7636 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải - Phương án: 15, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
NHẬN XÉT CỦA
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………......................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA
GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN.
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………....................................................................................................................................................................
…………………………………………………………………………………….........................
MỤC LỤC
PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI 6
PHẦN II : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 7
1. Chọn động cơ 7
2. Phân phối tỉ số truyền 8
PHẦN III : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
1. Chọn dạng đai 10
2. Tính đường kính bánh đai nhỏ 10
3. Tính đường kính bánh đai lớn 10
4. Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l 11
5. Tính góc ôm đai nhỏ 12 6. Tính số đai z 12
7. Kích thước chủ yếu của bánh đai 13
8. Lực tác dụng lên trục Fr và lực căng ban đầu Fo 13
9. Xác định các thông số của bộ truyền đai bằng Inventor………………………14
PHẦN IV : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 19
1. Tính toán cấp chậm 19
2. tính toán cấp nhanh 34
PHẦN V : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 44
1. Thiết kế trục 44
2. tính then 86
PHẦN VI : CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI TRỤC 105
1. Chọn ổ lăn 105
2. Khớp nối trục 116
PHẦN VII : THIẾT KẾ VỎ HỘP…………………………………………………..118
1.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 118
PHẦN VIII : BÔI TRƠN BÁNH RĂNG 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………….120
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 Nguyễn Mạnh Tiến , 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:
Phan Văn Thắng
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
Phương án: 15
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 = 9000N
Vận tốc xích tải: v = 0.9 m/s
Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 11
Bước xích tải: p = 110 mm
Thời gian phục vụ: L = 6 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;
t1= 36s ; t2 = 15s
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:
P = = = 8,1 (kw) 3.4
Công suất tương đương:
Ptđ
Với:
Thay số vào ta được:
Ptđ = 7,87 (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 :
η = ηd.ηbr2.ηol6.ηkn = 0,84 = 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 = 65.45 = 2925 (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)
K160M2
11
2935
0,87
6,3
2,1
0,9
110
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)
Với lược đồ dẫn động như đề cho và dựa vào (Bảng 3.1 trang 43-sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí), ta chọn:
=> Unh= 5,23; Uch= 3,06
Công suất trên các trục:
Số vòng quay trên các trục:
Mômen xoắn trên các trục:
Bảng thông số
Trục
Thông số
Động cơ
I
II
III
Tỉ số truyền
4
5,23
3,06
1
Công suất (kW)
11
8,782
8,364
7,949
Số vòng quay (vg/ph)
2935
734
140
46
Mômen T (Nmm)
35792
114262
570544
1650282
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
ta chọn loại đai là đai hình thang thường loại Ƃ, ta chọn như sau:
(L = 800-6300, d1 = 140-280, =360)
Thông số cơ bản của bánh đai
Loại đai
Kích thước mặt cắt, (mm)
Diện tích
A1 (mm2)
bt
b
H
y0
Thang, Ƃ
14
17
10,5
4,0
138
2. tính đường kính bánh đai nhỏ
trang 152[1]
Với dmin = 140 mm cho trong bảng 4.3[1]
Theo tiêu chuẩn chọn
Vận tốc dài của đai:
Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc cho phép: vmax = 25m/s
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 chọn
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 có sai số của bộ truyền vậy các thông số bánh đai được thỏa mãn
4. Xác định khoảng cách trục và chiều dài đai
4.1 Chiều dài đai L
Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a = d2 = 630mm, theo công thức (4.4) chiều dài
đai
= 2589mm
Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn l = 2700
Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây theo 4.15 i = v/l = 24,59/2,7 = 9,1/s < 10/s
4.2 Khoảng cách trục a
Xác định lại khoảng cách trục
Với
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(=11kW)
Kđ : Hệ số tải trọng động
Theo bảng 4.7 kđ = 1,25
: công suất cho phép
Theo bảng 4.19 [po] = 4kw
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm
Với ∝ = 134°, = 0,87(Bảng 4.15)
C1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai
Theo bảng 4.16 chọn C1 = 1
Cu : hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền
Theo bảng 4.17 với u = 4, Cu = 1,14
Cz : Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng
Pđc/[P0] = 11/4 = 2,75 do đó Cz = 0,95
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 ta có
t = 19mm e = 12,5mm mm
thay số vào ta được:
B = (4 – 1 ).19 + 2.12,5 = 82mm
7.2 Đường kính ngoài hai bánh đai:
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
Theo bảng 4.7 chọn Kd = 1,25, = 0,87 (đã tính ở trên)
Fv : lực căng do lực li tâm sinh ra.
qm : khối lượng trên 1m chiều dài đai tra bảng 4.22 ta được
qm = 0,178 kg/m
Fv = 0,178.24,592 = 107,63 kgm/s2
Lực tác dụng lên trục: trục được tính như sau:
9. Xác định các thông số của bộ truyền đai bằng inventor:
Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design V-Belts Component Generator
Chuyển sang tab Calculation để tính toán các thông số của bộ truyền đai. Chọn Design number of belts để tính số đai. Nhập các thông số P = 11kw và v = 2935 vg/ph cho kết quả tính toán số đai là z =8.
Sau khi tính được số đai ta quay lại Tab Design để thiết kế pully.
Nhập đường kính pully D = 160mm, số đai. Các thông số khác của pully được cập nhật từ thư viện khi ta chọn loại đai. Pully số 2 thiết kế dựa vào tỉ số truyền. Nhập tỉ số truyền u=4 các thông số của pully số 2 được cập nhật.
Sau khi tính toán sơ bộ xong ta kiểm bền bộ truyền đai. Chuyển Tab Calculation ta chọn Strength Check. Máy tính thông báo bộ truyền đai đạt yêu cầu. Ta thu được các kết quả như sau:
Bảng 2.1: các thông số bộ truyền đai thangSummaryProject
Project Info
Summary
Project
Status
Belt Properties
Display name
V-Belt ANSI/RMA IP-20
Size
A128
Number of belts
z
8.000 ul
Wedge angle
α
40.00 deg
Width
b
12.700 mm
Height
h
7.938 mm
Datum width
bw
10.617 mm
Datum length
Ld
3284.220 mm
External length
Le
3301.073 mm
Internal length
Li
3251.200 mm
Length correction factor
c3
1.150 ul
External line offset
Hw
2.682 mm
Pitch line offset
a
3.175 mm
Minimum recommended pulley datum diameter
Dwmin
76.200 mm
Maximum flex frequency
fmax
60.000 Hz
Maximum belt speed
vmax
30.480 mps
Specific mass
m
0.104 kg/m
Base power rating
PRB
6.456 kW
Grooved Pulley 1 Properties
Display name
Grooved Pulley
Size
Custom
Type of pulley
DriveR
Datum diameter
Dd
160.000 mm
Pitch Diameter
Dp
166.350 mm
Datum width
bw
10.617 mm
Groove angle
α
34.00 deg
Height
c
4.200 mm
Groove depth
h
16.000 mm
Radius External
R1
0.000 mm
Radius Internal
R2
0.000 mm
X coordinate
x
-100.000 mm
Y coordinate
y
0.000 mm
Span length
Lf
933.666 mm
Number of grooves
ng
8.000 ul
Distance from edge
Se
12.500 mm
Distance between grooves
Sg
19.000 mm
Power ratio
Px
1.000 ul
Power
P
11.000 kW
Torque
T
35.790 N m
Speed
n
2935.000 rpm
Arc of contact
β
150.07 deg
Force on input
F1
1278.497 N
Force on output
F2
848.206 N
Resultant axle load
Fr
2057.596 N
Static tensioning force
Fv
2054.595 N
Friction factor
fg
0.350 ul
Grooved Pulley 2 Properties
Display name
Grooved Pulley
Size
Custom
Type of pulley
DriveN
Datum diameter
Dd
659.050 mm
Pitch Diameter
Dp
665.400 mm
Datum width
bw
10.617 mm
Groove angle
α
34.00 deg
Height
c
4.200 mm
Groove depth
h
16.000 mm
Radius External
R1
0.000 mm
Radius Internal
R2
0.000 mm
X coordinate
x
866.434 mm
Y coordinate
y
0.000 mm
Center distance
C
966.434 mm
Span length
Lf
933.666 mm
Number of grooves
ng
8.000 ul
Distance from edge
Se
12.500 mm
Distance between grooves
Sg
19.000 mm
Power ratio
Px
1.000 ul
Power
P
10.753 kW
Torque
T
140.295 N m
Speed
n
731.894 rpm
Theoretical transmission ratio
iT
4.000 ul
Transmission ratio
i
4.010 ul
Arc of contact
β
209.93 deg
Force on input
F1
848.206 N
Force on output
F2
1278.497 N
Resultant axle load
Fr
2057.596 N
Static tensioning force
Fv
2054.595 N
Friction factor
fg
0.350 ul
Strength check
Power
P
11.000 kW
Torque
T
35.790 N m
Speed
n
2935.000 rpm
Efficiency torque factor
ηt
0.980 ul
Efficiency
η
0.978 ul
Belt slip
s
0.003 ul
Arc of contact correction factor
c1
0.923 ul
Service factor
c2
1.400 ul
Resultant service factor
cPR
4.486 ul
Length correction factor
c3
1.150 ul
Number of belts correction factor
c4
0.900 ul
Number of pulleys correction factor
c5
1.000 ul
Modify friction with speed factor
fmod
0.012 s/m
Tension factor
k1
1.300 ul
Belt Speed
v
25.564 mps
Belt flex frequency
fb
15.568 Hz
Number of belts required
zer
2.496 ul
Effective pull
Fp
430.292 N
Centrifugal force
Fc
544.625 N
Belt installation tension
Ft
132.919 N
Maximum tension in belt span
Ftmax
159.812 N
Status
Phần IV :Thiết kế bộ truyền bánh răng.
1. Tính toán cấp nhanh (bánh răng nghiêng)
1.1 Chọn vật liệu:
Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ, hai cấp, chịu công suất tương đối lớn (),nên cần chọn vật liệu nhóm II.Bánh răng được tôi thể tích, tôi bề mặt, thấm cacbon,thấm nitơ.Do độ rắn cao nên phải cắt răng trước khi nhiệt luyện, sau khi nhiệt luyện phải dùng các nguyên công tu sửa đắt tiền như mài, mài nghiền v.v..Răng chạy mòn rất kém nên phải nâng cao độ chính xác chế tạo, nâng cao độ của trục và ổ.Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau
Bánh nhỏ : Thép 40X thấm cacbon đạt độ rắn
Bánh lớn: Thép 40X thấm cacbon đạt độ rắn
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:
Sơ bộ chọn 6.33[1]
Trong đó:
-ứng suất tiếp xúc cho phép, .
- ứng suất tiếp xúc cho phép tương ứng số chu kì cơ sở
Theo bảng 6.2 với thép 40X thấm nitơ đat đọ rắn bề mặt HRC 55…67
ứng tiếp xúc cho phép tương ứng số chu kì cơ sở bánh nhỏ
= 23.HRC = 23.55 = 1265(Mpa)
ứng tiếp xúc cho phép tương ứng số chu kì cơ sở bánh lớn
= 23.HRC = 23.55 = 1265 (MPa)
SH - Hệ số an toàn tra bảng 6.2
SH = 1,2
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 ăn 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
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 = chu kì
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 = 30.5502,4 =11,3.10 chu kì số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc của bánh lớn:
NHO2 = 30.5502,4 =11,3.10 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 = 4.10 chu kì .
Vì NHE1 > NHO1 NFE1 > NFO1
NHE2 NFO2
Nên KHL1 = KFL1 = KFL2 = 1, KHL2 = 1,02
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 có ứng suất tiếp xúc cho phép bé hơn 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 6.2 ta được:
= 1,55
- giới hạn mỏi uốn tra bảng 6.13 ta được:
= 750 (MPa)
= 750 (