ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ CƠ KHÍ ------------------ BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S LÊ XUÂN HƯNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN XUÂN HUY K155520103172 Thái Nguyên 2018 ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo định hướng Xã Hội Chủ Nghĩa trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng. Các hệ thống máy móc đang ngày càng từng bước thay thế sức lao động của con người. Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thế đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa Cơ khí – Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên, chúng em thấy được tầm quan trọng của những kiến thức mà mình được tiếp thu từ thầy cô giảng dạy.
Việc thiết kế Đồ án hoặc hoàn thành bài tập lớn là một công việc rất quan trọng trong quá trình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và đúc kết được những kiến thức cơ bản của môn học. Trong đó, môn học Chi tiết máy là một môn khoa học cơ sở nghiên cứu về phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy thiết kế Đồ án môn học Chi tiết máy là công việc quan trọng và rất cần thiết. Đề tài thiết kế của chúng em được thầy giáo Th.S Lê Xuân Hưng giao cho là thiết kế trạm dẫn động dùng cho xích tải, dùng hộp giảm tốc côn-trụ hai cấp. Với những kiến thức đã học trên lớp, các tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn chúng em đã hoàn thành được đồ án này.
Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn Thiết kế cơ khí để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn cũng như kiến thức về môn học này. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ chúng em đặc biệt là thầy hướng dẫn Th.S Lê Xuân Hưng. Giảng viên hướng dẫn Thái Nguyên, ngày 01 tháng 01 năm 2019 Sinh viên Lê Xuân Hưng Nguyễn Xuân Huy 1 Đồ án môn học Chi tiết máy Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.
Chọn động cơ điện 1. Chọn loại và kiểu động cơ Động cơ điện có nhiều kiểu loại, nhưng dùng trong hộp giảm tốc thì ta phải tính toán và chọn lựa sao cho phù hợp nhất để vừa thỏa mãn cả hai yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Dưới đây sẽ trình bày về một số loại động cơ và cách chọn. Động cơ điện một chiều Dùng dòng điện 1 chiều để làm việc (kích từ mắc song song, nối tiếp hoặc hỗn hợp), hoặc dùng dòng điện một chiều điều chỉnh được (Hệ thống máy phát – động cơ).
Ưu điểm của loại này là cho phép thay đổi trị số của moomen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng. Ngoài ra dùng động cơ điện một chiều khi khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó thích hợp dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm. Nhược điểm của chúng là đắt, riêng loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và phải tăng thêm chi phí đầu tư để lắp các thiết bị chỉnh lưu. Động cơ điện không đồng bộ 1 pha Thường dùng cho các thiết bị máy móc phục vụ cho các sinh hoạt hằng ngày vì công suất của các loại động cơ này không lớn lắm.
Do vậy không thích hợp để làm việc trong điều kiện cần công suất lớn như hộp giảm tốc. Động cơ điện xoay chiều ba pha Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha. Chúng gồm hai loại là: Động cơ ba pha đồng bộ và không đồng bộ. - Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế không điều chỉnh được.
So với động cơ ba pha không đồng bộ, động cơ ba pha đồng bộ có ưu diểm là hiệu suất và hệ số công suất cosφ cao, hệ số quá tải lớn nhưng có nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp, giá thành tương đối cao vì phải có thiết bị phụ để khởi động động cơ. Vì vậy động cơ ba pha đồng bộ được sử dụng trong những trường hợp hiệu suất động cơ và trị số cosφ có vai trò quyết định (như trong các trường hợp yêu cầu công suất lớn trên 100kW, không cần điều chỉnh vận tốc, lại ít phải mở máy và dừng máy). - Động cơ ba pha không đồng bộ gồm hai kiểu: Rôto dây cuốn và Rôto lồng sóc. Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ nhưng cosφ thấp, giá thành cao, kích thước lớn và vận hành phức tạp, dùng khi cần điều chỉnh trong một phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của máy.
2 ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha mà không cần biến đổi dòng. Nhược điểm của nó là hiệu suất và hệ số công suất cosφ thấp hơn so với động cơ ba đồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn). Nhưng nhờ có ưu điểm cơ bản trên mà động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc được lựa chọn sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp. Để dẫn các thiết bị vận chuyển, bang tải, xích tải, thùng trộn,… nên sử dụng loại động cơ này.
Do vậy trong đề tài thiết kế này ta cũng chọn động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc. Chọn công suất động cơ Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn nhiệt độ cho phép. Để đảm bảo điều kiện đó phải thỏa mãn yêu cầu sau: 𝑃 ≥𝑃 (kW) (1.1) Trong đó: 𝑃 là công suất định mức của động cơ; 𝑃 là công suất đẳng trị trên trục động cơ, được xác định như sau: -Trường hợp tải không đổi: 𝑃 ≥𝑃 (1.2) Trong đó: 𝑃 là công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ: Plvct 𝑃 = (kW) (1.3) Với: 𝑃 là giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác. 𝜂 Hiệu suất chung của toàn hệ thống, trong trường hợp mắc nối tiếp thì • 𝜂 = 𝜂.
là hiệu suất các bộ truyền và các cặp ổ lăn trong hệ thống dẫn động. Tra theo bảng 2.3 [1] ta chọn trị số hiệu suất như sau: + Bộ truyền đai (để hở một bộ) : 𝜂 = 0,96 + Bộ truyền bánh răng côn (được che kín một bộ) : 𝜂 = 0,96 + Bộ truyền bánh răng trụ (được che kín một bộ) : 𝜂 = 0,97 + Ổ lăn (4 cặp ổ) : 𝜂 = 0,99 + Khớp nối : 𝜂 =1 Thay vào công thức (1.1= 0,86 • Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác được xác định theo: Ft .5) 1000 Với : 𝐹 là lực vòng trên xích tải, đã cho 𝐹 = 6000 (N) 3 Đồ án môn học Chi tiết máy 𝑣 là vận tốc vòng của xích tải, đã cho 𝑣 = 1,7 (m/s) 6000. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị : 3000, 1500, 1000, 750, 600 và 500 (v/ph). Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thước khuôn khổ và giá thành của động cơ tăng (vì số đôi cực từ lớn).
Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng quay cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tỉ số truyền của toàn hệ thống tăng, dẫn đến kích thước và giá thành của các bộ truyền tăng lên. Vì vậy cần phải chọn số vòng quay của động cơ hợp lý. - Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) được xác định theo công thức: 60 f 𝑛 (1.6) p Trong đó : f - Tần số của động cơ xoay chiều (Hz) ( f = 50Hz ) p - Số đôi cực từ ( p = 1; 2; 3; 4; 5; 6 ) Chọn p = 2 , ta có số vòng quay đồng bộ của động cơ: 60.50 𝑛 1500(v/ph) 2 - Tính số vòng quay của trục công tác, ứng với hệ dẫn động xích tải: 60. p Với: -là vận tốc vòng của xích tải, đã cho 1,7 (m/s) z - là số răng đĩa xích tải, đã cho z = 40 p - là bước xích tải, đã cho p = 38,1 (mm) 60.38,1 - Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống 𝑢 được xác định theo công thức: ndb 𝑢 = (1.8) nct Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là 1500 (v/ph).
Khi đó tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là: ndb 1500 (1.8) => 𝑢 = = = 22,41 nct 66,93 4 ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Theo Bảng 1.2 [2]: Tỉ số truyền nên dùng của các truyền động: - Hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ: 𝑢 = (8 ÷ 31,5) - Bộ truyền đai: 𝑢 = (1,5 ÷ 4) Tỉ số truyền nên dùng của cả hệ thống là: 𝑢 = 𝑢. Chọn động cơ thực tế Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện (1. Căn cứ vào điều kiện trên, ta tiến hành tra theo bảng P1.3 [1] để tìm ra các thông số kỹ thuật của động cơ là: Bảng 1.1: Thông số động cơ Công suất Vận tốc quay 𝑇 𝑇 Kiểu động cơ Cos𝜑 𝜂% (kW) (v/ph) 𝑇 𝑇 4A160S4Y3 15 1460 0,88 89 2,2 1,4 1. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ a.
Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ì của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ.9) Trong đó: * 𝑃 – Công suất mở máy của động cơ (kW) 𝑃 = .
