Đồ án chi tiết máy CK11-24-01: Thiết kế hệ dẫn động băng tải (Đỗ Việt Hoàng - Đại học Thái Bình)

Đồ án chi tiết máy hệ dẫn động băng tải đề số CK11 24 01. Thiết kế hệ thống truyền động băng tải chi tiết, đầy đủ bản vẽ và thuyết minh.

• Tác giả: Đỗ Việt Hoàng
• Người hướng dẫn: Trần Thế Quang
• Trường học: Trường Đại Học Thái Bình
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Sở
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Dẫn Động Băng Tải
• Loại tài liệu: Đồ án chi tiết máy
• Địa điểm: Thái Bình

Mục lục chi tiết

• Lời Nói Đầu
• Mục lục
• PHỤ LỤC ML13
• 1. Chương 1: Tính toán động học
• 1.1. Phân phối tỷ số truyền
• 1.2. Tính toán thông số trên các trục
• 1.3. Bảng tổng hợp kết quả
• 2. Chương 2 : Thiết kế các bộ truyền
• 2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng (hoặc bộ truyền trục vít)
• 2.2. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép
• 2.3. Xác định các thông số của bộ truyền
• 2.4. Tính kiểm nghiệm
• 2.5. Phân tích và tính lực ăn khớp
• 2.6. Tổng hợp kết quả tính toán
• 2.7. Thiết kế bộ truyền xích
• 2.8. Chọn loại xích
• 2.9. Xác định các kích thước và thông số bộ truyền
• 2.10. Tính lực tác dụng lên trục
• 2.11. Tổng hợp kết quả tính toán
• 3. Chương 3: Chọn khớp nối, tính trục, then và ổ lăn
• 3.1. Chọn khớp nối
• 3.2. Lực tác dụng lên trục và khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực
• 3.3. Sơ đồ phân tích lực chung và giá trị lực / mômen xoắn
• 3.4. Tính sơ bộ đường kính trục
• 3.5. Xác định khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực
• 3.6. Tính toán thiết kế cụm trục 1
• 3.7. Thiết kế trục
• 3.8. Tính chọn then
• 3.9. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tính và mỏi (nếu được yêu cầu tính chi tiết)
• 3.10. Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục
• 3.11. Tính toán thiết kế cụm trục 2
• 3.12. Thiết kế trục
• 3.13. Tính chọn then
• 3.14. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tính và mỏi (nếu được yêu cầu tính chi tiết)
• 3.15. Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục
• 4. Chương 4: Thiết kế kết cấu
• 4.1. Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc
• 4.2. Kết cấu bánh răng
• 4.3. Kết cấu nắp ổ, cốc lót
• 5. Chương 5: Bôi trơn, lắp ghép và điều chỉnh ăn khớp
• 5.1. Bôi trơn hộp giảm tốc
• 5.2. Bảng kê kiếu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép
• 5.3. Điều chỉnh ăn khớp

Tóm tắt

I. Tổng Quan Đồ Án Chi Tiết Máy Hệ Dẫn Động Băng Tải

Thiết kế đồ án chi tiết máy là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Môn học này cung cấp cái nhìn thực tế về các kiến thức đã học và là nền tảng cho các môn chuyên ngành. Hệ dẫn động băng tải là một trong những đề tài phổ biến, bao gồm các bộ phận như hộp giảm tốc bánh răng, bộ truyền đai hoặc xích. Việc thiết kế hệ dẫn động băng tải đòi hỏi sinh viên phải áp dụng kiến thức về chi tiết máy, thiết kế cơ khí, và tính toán thiết kế để tạo ra một hệ thống hoạt động hiệu quả và bền bỉ. Trong quá trình thiết kế, sinh viên cần tham khảo các tài liệu chuyên ngành như "Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí" của Trịnh Chất, Lê Văn Uyển và "Chi tiết máy" của Nguyễn Trọng Hiệp. Các kiến thức về dung sai và lắp ghép cũng rất quan trọng để đảm bảo các chi tiết hoạt động chính xác. Mục tiêu của đồ án là tạo ra bản thiết kế hệ dẫn động băng tải hoàn chỉnh, bao gồm các bản vẽ kỹ thuật và thuyết minh chi tiết về nguyên lý hoạt động, tính toán các thông số kỹ thuật và lựa chọn vật liệu chế tạo.

1.1. Giới thiệu về Hệ dẫn động băng tải và ứng dụng thực tế

Hệ dẫn động băng tải là một hệ thống cơ khí dùng để vận chuyển vật liệu từ điểm này đến điểm khác một cách liên tục. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như khai thác mỏ, sản xuất, chế biến thực phẩm và logistics. Ưu điểm của băng tải là khả năng vận chuyển khối lượng lớn vật liệu, tiết kiệm nhân công và tăng năng suất. Hệ dẫn động băng tải thường bao gồm các thành phần chính như động cơ, hộp giảm tốc, bộ truyền động (xích hoặc đai), tang chủ động, tang bị động, con lăn đỡ và dây băng tải. Hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào việc lựa chọn và tính toán chính xác các thành phần này.

1.2. Các thành phần chính của hệ dẫn động băng tải và chức năng

Các thành phần chính của hệ dẫn động băng tải bao gồm: Động cơ: Cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Hộp giảm tốc: Giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn từ động cơ truyền đến tang chủ động. Bộ truyền động (Bộ truyền xích, Bộ truyền đai): Truyền động từ trục của hộp giảm tốc đến tang chủ động. Tang chủ động: Tạo lực kéo cho dây băng tải. Tang bị động: Đổi hướng di chuyển của dây băng tải. Con lăn đỡ: Hỗ trợ dây băng tải và giảm ma sát. Dây băng tải: Chịu tải và vận chuyển vật liệu. Mỗi thành phần đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru và hiệu quả.

II. Phân Tích Yêu Cầu Thiết Kế Hệ Dẫn Động Băng Tải Chi Tiết

Để thiết kế một hệ dẫn động băng tải hiệu quả, cần xác định rõ các yêu cầu kỹ thuật và thông số đầu vào. Các thông số quan trọng bao gồm: lực kéo băng tải (F), vận tốc băng tải (v), bước xích tải (P), thời gian phục vụ (lh), số ca làm việc, số răng đĩa xích tải (z), đặc tính làm việc (êm, ồn), và yêu cầu tính chi tiết của các bộ phận. Dựa trên các thông số này, kỹ sư thiết kế có thể lựa chọn động cơ phù hợp, tính toán tỷ số truyền của hộp giảm tốc và bộ truyền động, và chọn vật liệu chế tạo các chi tiết. Việc phân tích kỹ các yêu cầu thiết kế giúp đảm bảo hệ thống đáp ứng được các yêu cầu về hiệu suất, độ bền và an toàn trong quá trình vận hành.

2.1. Xác định lực kéo vận tốc và thông số kỹ thuật băng tải chi tiết

Lực kéo băng tải (F) là lực cần thiết để kéo vật liệu trên băng tải và vượt qua lực ma sát. Vận tốc băng tải (v) xác định tốc độ di chuyển của vật liệu. Bước xích tải (P) và số răng đĩa xích tải (z) ảnh hưởng đến tỷ số truyền và khả năng chịu tải của bộ truyền xích. Thời gian phục vụ (lh) và số ca làm việc ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ bền của hệ thống. Xác định chính xác các thông số này là bước đầu tiên quan trọng trong quá trình thiết kế.

2.2. Ảnh hưởng của số ca làm việc yêu cầu độ êm và chi tiết trục

Số ca làm việc ảnh hưởng đến chế độ bôi trơn và bảo trì của hệ thống. Yêu cầu về độ êm ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại bộ truyền động và vật liệu giảm chấn. Yêu cầu tính chi tiết của trục ảnh hưởng đến phương pháp tính toán và kiểm tra độ bền của trục. Tất cả các yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và bền bỉ.

2.3. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài α 30

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài (α) ảnh hưởng đến lực tác dụng lên các ổ đỡ và khả năng tự căng của bộ truyền đai hoặc xích. Góc nghiêng này cần được xem xét trong quá trình tính toán và thiết kế để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

III. Phương Pháp Tính Toán Động Học Hệ Dẫn Động Băng Tải Hiệu Quả

Tính toán động học là bước quan trọng để xác định các thông số hoạt động của hệ dẫn động. Đầu tiên, cần chọn động cơ điện phù hợp dựa trên công suất yêu cầu và tốc độ làm việc. Sau đó, tính toán hiệu suất của các bộ phận như bộ truyền xích, bộ truyền bánh răng, ổ lăn và khớp nối. Từ đó, xác định công suất cần thiết trên trục động cơ. Tiếp theo, tính toán số vòng quay trên trục công tác và tỷ số truyền sơ bộ của các bộ truyền. Cuối cùng, phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền và tính toán các thông số trên từng trục như công suất, số vòng quay và mô-men xoắn. Các kết quả tính toán này sẽ là cơ sở để thiết kế các bộ phận của hệ dẫn động.

3.1. Lựa chọn động cơ điện và tính công suất làm việc chi tiết

Việc lựa chọn động cơ điện cần dựa trên công suất làm việc (Pmct) và tốc độ yêu cầu của băng tải. Công suất làm việc được tính bằng công thức Pmct = (F x v) / 1000, trong đó F là lực kéo băng tải và v là vận tốc băng tải. Cần chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất làm việc một chút để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc là lựa chọn phổ biến vì tính bền, giá thành hợp lý.

3.2. Xác định tỉ số truyền chung và phân phối cho các bộ truyền

Tỷ số truyền chung (Uc) của hệ dẫn động được tính bằng Uc = ndc / nlv, trong đó ndc là số vòng quay của động cơ và nlv là số vòng quay trên trục công tác. Tỷ số truyền chung này sau đó được phân phối cho các bộ truyền (xích, bánh răng) sao cho phù hợp với đặc tính của từng bộ truyền và đảm bảo hiệu suất cao nhất.

3.3. Tính toán công suất số vòng quay momen xoắn trên từng trục

Sau khi phân phối tỉ số truyền, cần tính toán công suất (P), số vòng quay (n) và mô-men xoắn (T) trên từng trục của hệ dẫn động. Công thức tính mô-men xoắn là T = (9.55 x 10^6 x P) / n. Các thông số này sẽ được sử dụng để thiết kế trục, chọn ổ lăn và tính toán độ bền của các chi tiết.

IV. Thiết Kế Chi Tiết Bộ Truyền Xích Chọn Loại Xích Thông Số

Thiết kế bộ truyền xích bao gồm việc chọn loại xích phù hợp, xác định các kích thước và thông số của bộ truyền, và tính toán lực tác dụng lên trục. Việc chọn loại xích cần dựa trên điều kiện làm việc (êm, ồn), tải trọng và tốc độ. Xích ống con lăn thường được sử dụng vì có độ bền cao và hoạt động êm ái. Sau khi chọn loại xích, cần xác định số răng đĩa xích (Z1, Z2), bước xích (P), khoảng cách trục (a) và số mắt xích (x). Cuối cùng, tính toán lực tác dụng lên trục để kiểm tra độ bền của trục và ổ lăn.

4.1. Lựa chọn loại xích số răng đĩa xích phù hợp theo yêu cầu

Việc lựa chọn loại xích cần dựa trên các yếu tố như công suất truyền, tốc độ, điều kiện làm việc và yêu cầu về độ êm. Số răng đĩa xích (Z1, Z2) cần được chọn sao cho đảm bảo tỷ số truyền yêu cầu và tránh hiện tượng nhảy xích.

4.2. Xác định bước xích khoảng cách trục và số mắt xích chi tiết

Bước xích (P) là khoảng cách giữa hai chốt xích liên tiếp. Khoảng cách trục (a) là khoảng cách giữa tâm của hai đĩa xích. Số mắt xích (x) là số lượng mắt xích trên toàn bộ xích. Các thông số này cần được tính toán chính xác để đảm bảo xích hoạt động trơn tru và không bị quá căng hoặc quá chùng.

4.3. Kiểm nghiệm xích về độ bền an toàn và tổng hợp thông số chi tiết

Sau khi chọn và tính toán các thông số của xích, cần kiểm nghiệm xích về độ bền để đảm bảo xích có thể chịu được tải trọng trong quá trình vận hành. Kiểm nghiệm bao gồm tính toán tải trọng phá hỏng, hệ số an toàn và lực căng xích. Cuối cùng, tổng hợp tất cả các thông số của bộ truyền xích để tạo thành một bản thiết kế hoàn chỉnh.

V. Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Trụ Răng Thẳng Cho Băng Tải

Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng bao gồm việc chọn vật liệu bánh răng, xác định ứng suất cho phép, xác định sơ bộ khoảng cách trục, xác định các thông số ăn khớp, và kiểm nghiệm bộ truyền. Việc chọn vật liệu bánh răng cần dựa trên tải trọng, tốc độ và điều kiện làm việc. Ứng suất cho phép được xác định dựa trên vật liệu và thời gian phục vụ. Các thông số ăn khớp bao gồm mô-đun pháp, số răng, góc nghiêng răng và góc ăn khớp. Cuối cùng, kiểm nghiệm bộ truyền về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn để đảm bảo độ bền.

5.1. Chọn vật liệu bánh răng và xác định ứng suất cho phép

Vật liệu bánh răng thường là thép hoặc gang. Ứng suất cho phép được xác định dựa trên giới hạn bền của vật liệu và hệ số an toàn. Cần chọn vật liệu có độ bền cao và chịu mài mòn tốt để đảm bảo tuổi thọ của bánh răng.

5.2. Xác định khoảng cách trục và thông số ăn khớp chi tiết

Khoảng cách trục (aw) là khoảng cách giữa tâm của hai bánh răng. Các thông số ăn khớp bao gồm mô-đun pháp (m), số răng (Z1, Z2), góc nghiêng răng (β) và góc ăn khớp (α). Các thông số này cần được tính toán sao cho đảm bảo sự ăn khớp trơn tru và truyền động hiệu quả.

5.3. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc uốn quá tải bánh răng

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn là bước quan trọng để đảm bảo bánh răng có đủ độ bền. Cần tính toán ứng suất thực tế trên bánh răng và so sánh với ứng suất cho phép. Ngoài ra, cần kiểm nghiệm bánh răng về khả năng chịu quá tải để đảm bảo an toàn trong trường hợp có sự cố.

VI. Tính Toán Thiết Kế Trục Khớp Nối Và Ổ Lăn Chi Tiết

Thiết kế trục, khớp nối và ổ lăn là bước quan trọng để đảm bảo hệ dẫn động hoạt động ổn định và bền bỉ. Việc thiết kế trục bao gồm chọn vật liệu, xác định lực tác dụng, xác định sơ bộ đường kính trục, xác định khoảng cách giữa các gối đỡ, và tính toán chi tiết trục. Khớp nối được sử dụng để nối các trục lại với nhau và truyền mô-men xoắn. Ổ lăn được sử dụng để đỡ trục và giảm ma sát.

6.1. Chọn vật liệu trục khớp nối và Ổ lăn theo tải trọng

Vật liệu trục thường là thép. Vật liệu khớp nối có thể là thép hoặc gang. Ổ lăn có nhiều loại khác nhau, mỗi loại phù hợp với một loại tải trọng và tốc độ khác nhau. Cần chọn vật liệu và loại ổ lăn phù hợp với điều kiện làm việc.

6.2. Xác định lực tác dụng lên trục khớp nối và Ổ lăn

Lực tác dụng lên trục bao gồm lực kéo, lực dọc trục và lực hướng tâm. Lực tác dụng lên khớp nối là mô-men xoắn. Lực tác dụng lên ổ lăn là lực hướng tâm và lực dọc trục. Cần xác định chính xác các lực này để tính toán độ bền của các chi tiết.

6.3. Tính toán đường kính trục Chọn khớp nối và ổ lăn phù hợp

Đường kính trục được tính toán dựa trên mô-men xoắn và ứng suất cho phép. Khớp nối được chọn dựa trên mô-men xoắn và đường kính trục. Ổ lăn được chọn dựa trên tải trọng và tốc độ. Cần chọn các chi tiết có kích thước phù hợp và độ bền cao để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.