TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY BÀI TẬP LỚN CHI TIẾT MÁY SVTH : BÙI MINH HOÀNG LỚP : CK10CTM3 MSSV : 21001084 Đ Ề SỐ 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Hệ thống dẫn động băng tải gồm : 1-Động cơ điện ; 2-Nối trục đàn hồi ; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 4-Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Bộ phận công tắc – Băng tải Số liệu thiết kế : phương án 3 Lực vòng trên băng tải, F: 3000 N Vận tốc băng tải, v: 3.55 m/s Đường kính tang dẫn của băng tải, D: 500 mm Thời gian phục vụ, L: 4 ( năm ) Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ ( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ngày làm việc 8 giờ ) Chế độ tải: =T ; = 0,7T = 30 s ; = 36 s Sai số vòng trục máy công tắc so với yêu cầu 5% Yêu cầu: Bài tập lớn số 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Bài làm: I. Xác định công suất bộ phận công tác là băng tải : = = = 10,65 kW 2. Xác dịnh công suất tương đương: = = = = 0,8496 Pmax Suy ra = 0,8496. Hiệu suất chung của hệ thống truyền động: Trong đó: Hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi.
= 0,96 Hiệu suất hộp giảm tốc bánh răng trụ thẳng 1 cấp. Hiệu suất bộ truyền xích. Hiệu suất ổ lăn Vậy ta được: = 1. Công suất cần thiết của động cơ: = = = 10,44 kW 5.
Số vòng quay trục công tác: = = = 135,6 vòng/phút 136 vòng/phút 6. Tính toán số vòng quay sơ bộ của động cơ: Chọn tỉ số truyền (Tra bảng 3.2- trang 88/Cơ sở thi ết kế máy-Nguyễn Hữu Lộc) Hộp giảm tốc 1 cấp: ur = 3,5 Bộ truyền xích : ux = 2 Tỉ số truyền của khớp nối trục dàn hồi : uk = 1 Tỉ số truyền sơ bộ : uch = ur. 1 = 7 Vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nct. Chọn động cơ: Dựa vào phụ lục bảng P1.3/trang 237 sách “Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí Tập Một” của “ Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ”, ta chọn động cơ 4A160S6Y3, có công suất Pđc = 11,0 kW và số vòng quay của trục chính là 970 (vòng/phút).
Phân phối tỷ số truyền: -Xác định tỉ số truyền của hệ thống: = 7,13 - Phân phối tỉ số truyền: uch = ur.uk - Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp : ur = 3,5 Tỉ số truyền của khớp nồi trục đàn hồi là: uk = 1 - Tỉ số của bộ truyền xích là: ux = = 2,037 III. Tính toán và lập bảng đặc tính theo mẫu: Trục của xích tải: Trục 3 Trục bánh răng cấp chậm: Trục 2 Trục bánh răng cấp nhanh: Trục 1 Trục động cơ: Trục dc Công suất trên các trục: P3 = Plv = 10,65 kW P2 = = = 11,567 kW P1 = = = 12,171 kW Pdc = = = 12,171 kW Số vòng quay của các trục: ndc = 970 vòng/phút n1 = = = 970 vòng/phút n2 = = = 277,14 vòng/phút n3 = = = 136 vòng/phút Mômen trên các trục: Bảng đặc tính: Trục Động cơ 1 2 3 Thông số Công Suất P; (kW) 12,171 12,171 11,567 10,65 Tỷ số truyền u 1 3,5 2,037 Số vòng quay n (vg/ph) 970 970 277,14 136 Momen xoắn T (Nmm) Bài tập lớn số 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN Bài làm: Các thông số ban đầu: Công suất bộ truyền: P = 11,567 kW Tỷ số truyền: ux = 2,037 Số vòng quay bánh dẫn: n1 = 136 vòng/phút Môment xoắn: T = 398588,62 N.mm Làm việc hai ca, tải trọng va đập nhẹ, bộ truyền ngoài bôi trơn định kỳ Trình tự tính toán: 1. Chọn loại xích là xích ống con lăn 2. Chọn số răng đĩa xích dẫn: z1 = 29 - 2ux = 29 – 2.
2,037 = 24,926 răng chọn 25 răng (nên chọn số răng là lẻ để đĩa mòn đều hơn , tăng khả năng sử dụng). Tính số răng đĩa xích lớn: z2 = z1.2,037 = 50,925 răng chọn z2 = 51 < zmax= 120 răng 4. Hệ số điều kiện sử dụng xích: K = Kr.1,12 = 2,184 Trong đó: Kr = 1,3 va đập nhẹ Ka = 1 xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục Ko = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí trục truyền (nằm ngang). Kdc = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng năng điều chỉnh lực căng xích( không điều chỉnh được) Kb = 1,5 hệ số xét đến điều kiện bôi trơn( bôi trơn định kỳ).
Klv = 1,12 hệ số xét đến chế độ làm việc( làm việc 2 ca). Tính công suất tính toán Pt Tra bảng (5.4) theo cột n01 = 200 vòng/phút Hệ số răng đĩa dẫn: Xích một dãy nên chọn: Kx = 1. Ta chọn bước xích pc = 44,45 mm 6. Xác định số vòng quay tới hạn( bảng 5.2) Số vòng quay giới hạn tương ứng với bước xích pc = 44,45mm là nth = 400 vòng/phút nên thỏa điều kiện n1 < nth.
Xác định vận tốc trung bình của xích (theo công thức 5.10) v = = = 2,52 m/s Lực vòng có ích: 8. Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc (theo công thức 5.26) Trong đó được chọn theo bảng 5.3, pc = 44,45mm và n1 = 136vòng/phút (chọn cột 200 vòng/phút) ta được = 26 Mpa. Do ta chọn pc = 44,45 mm nên điều kiện được thỏa. Chọn khoảng cách trục sơ bộ: a = (3040).44,45 = 1778 mm Số mắc xích X (theo công thức 5.8): Ta chọn X = 120 mắc xích.
Tính chiều dài khoảng cách trục theo công thức 5.9: Ta chọn a = 1692 mm (giảm khoảng cách trục (0,0020,004)a ). Số lần va đập xích trong 1 giây: Theo bảng 5.6 với bước xích pc = 44,45 mm ta có =12 Kiểm tra xích theo hệ số an toàn (theo công thức 5.28): Tra theo bảng 5.10 sách Trịnh Chất- Lê Văn Uyển với bước xích pc = 44,45 mm và số vòng quay là n = 200 vòng/phút. Tải trọng phá hủy Q = 172,4 kN =172400 N (tra bảng 5.2 sách Trịnh Chất- Lê Văn Uyển với bước xích pc = 44,45 mm). Lực trên nhánh căng F1 F = 4590,08 N Lực căng do lực ly tâm gây nên (xác định theo công thức 5.56): Lực căng ban đầu (xác định theo công thức 5.
Tính lực tác dụng lên trục (theo công thức 5.15 là hệ số trọng lượng của xích( xích nằm ngang) Ft = 4590,08 là lực vòng 12. Đường kính đĩa xích: Bánh xích dẫn: Bánh xích bị dẫn: Bài tập lớn số 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ Bài làm: Số liệu ban đầu: Công suất truyền: P1 = 12,171 kW. mooment xoắn cực đại: T1 = 119827,89 N. Số vòng quay trục dẫn: n1 = 970 vòng/phút.
Số vòng quay trục bị dẫn: n2 = 277,14 vòng/phút. Tỷ số truyền: u = 3,5. Thời gian làm việc: L = 4 năm, làm việc 2 ca/ngày. Tổng thời gian làm việc: Lh = 4.
Chọn vật liệu: - Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, độ rắn HB1 250 HB. Giới hạn bền , giới hạn chảy -Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện, chọn HB1 = HB2 + (1015)HB nên có độ rắn HB2 235 HB. Giới hạn bền , giới hạn chảy 2. Ứng suất cho phép: a.
Ứng suất tiếp xúc: - Ứng suất tiếp xúc cho phép : - Số chu kỳ tương đương: Vì mỗi vòng quay răng chỉ ăn khớp một lần nên c = 1 chu kỳ chu kỳ - Số chu kỳ cơ sở: chu kỳ chu kỳ Vì NHE1 > N0H1; NHE2 > N0H2 nên KHL1 = KHL2 = 1.13/ trang 220 sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” của Nguyễn Hữu Lộc, giới hạn mỏi tiếp xúc các bánh răng xác định như sau : Suy ra : Khi tôi cải thiện SH = 1,1 ( theo bảng 6.13/ trang 220 sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” của Nguyễn Hữu Lộc). - Ứng suất tiếp cho phép: Do tính bánh răng nghiêng ta chọn Nhưng nên ta chọn b. Ứng suất uốn: - Ứng suất uốn: - Số chu kỳ tương đương: Vì mỗi vòng quay răng chỉ ăn khớp một lần nên c = 1 chu kỳ chu kỳ - Số ch kỳ cơ sở: chu kỳ Vì nên - Theo bả ng 6.13/ trang 220 sách “Cơ ởS ế tếK Máy”ủ c a Nguy Thi ễ nữ H u Lộ c, giớ iạh n ỏm iếti p xúc các bánh răng xácị đ nh ư nh sau : Suy ra: Theo bả ng 6.13/ trang 220 sách “Cơ ởS Thi ế tếK Máy”ủ c a Nguy ễ nữ H u Lộ c ta chọ n FS = 1,75 - Ứng suất tiếp cho phép: 3. Khoảng cách trục: Trong đó: ψ ba = 0,4 (theo bảng 6.15/ trang 228 sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” của Nguyễn Hữu Lộc, do các bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên : ψba = 0,3 ÷ 0,5) KHβ = 1,03 (tra theo bảng 6.4 trang 208 sách “Cơ Sở Thiết Kế Máy” của Nguyễn Hữu Lộc).4 ứng với và độ cứng HB < 350 nên ta chọn KHβ = 1,03 Vậy ta có khoảng cách trục : Theo tiêu chuẩn ta chọn aw = 160 mm 4.
Xác định các thông số bánh răng: - Môđun răng mn = (0,010,02) aw = 1,63,2 mm (do HB1,HB2 < 350) Theo tiêu chuẩn ta chọn mn = 3 mm. - Số răng trên bánh nhỏ: Nhưng vì nên , ta chọn z1 = 23 răng z2 = z1.3,5 = 80,5 răng ta chọn z2 = 81 răng. - Góc nghiêng răng: - Bước pháp : pn = β.π = 0,704 mm - Bước ngang : pt = pn .cos12,838o = 0,686 mm - Modun pháp : mn = 3mm. - Modun ngang : mt = mn /cosβ = 3/cos12,838o = 2,925 mm - Bề rộng răng: Bánh bị dẫn: Bánh dẫn: - Đường kính vòng chia : - Đường kính vòng đỉnh : - Đường kính vòng chân : - Tỷ số truyền sau khi chọn răng: - Kiểm tra lại tỷ số truyền thực tế: - Vận tốc vòng bánh răng : Theo bả ng 6.3/ trang 203 sách “Cơ Sở Thiế t K ế Máy”ủc a Nguy ễ n Hữ u Lộ c, ta chọ n cấ p chính xác 9 ớv ighv = 6m/s.
Kiểm tra ứng suất: a. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: - Xác định chính xác ứng suất cho phép: Trong đó : ( theo mụ c 2. ZR = 0,95 hệ số xét đến độ nhám. Zv = 0,966 hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (do HB < 350 nên Zv = 0,85.
Kl = 1 hệ số xét đến điều kiện bôi trơn ( thường lấy bằng 1).