Đồ án: ctm ngô xuân long

Đồ án nghiên cứu ctm ngô xuân long, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Ngô Xuân Long
• Người hướng dẫn: Nguyễn Xuân Hòa
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Gtvt
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải
• Loại tài liệu: Đồ án chi tiết máy
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Đồ án Thiết kế Hệ thống Dẫn động Xích Tải của Ngô Xuân Long

Đồ án chi tiết máy của sinh viên Ngô Xuân Long, lớp 69DCMX21 từ Trường Đại học Công nghệ GTVT, tập trung vào thiết kế hệ thống dẫn động xích tải hiện đại. Đây là một dự án học thuật toàn diện, được hướng dẫn bởi Th.S Nguyễn Xuân Hòa, nhằm ứng dụng các kiến thức cơ khí vào thực tế sản xuất. Hệ thống này gồm 5 thành phần chính: động cơ điện 3 pha, bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, nối trục đàn hồi và xích tải. Với lực vòng 9000N và vận tốc 1,2 m/s, đồ án thể hiện khả năng tính toán và thiết kế máy móc chuyên nghiệp trong lĩnh vực cơ khí hiện đại.

1.1. Mục đích và ý nghĩa của đồ án

Đồ án Ngô Xuân Long có mục đích giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức, áp dụng lý thuyết vào thực tiễn sản xuất cơ khí. Đây là cơ hội để rèn luyện kỹ năng thiết kế và làm quen với công việc chuyên môn trong ngành cơ khí. Thời gian phục vụ 4 năm với chế độ làm việc 2 ca/ngày cho thấy tính chuyên dụng của hệ thống này trong ứng dụng công nghiệp thực tế.

1.2. Các thành phần chính của hệ thống

Hệ thống dẫn động xích tải bao gồm động cơ điện không đồng bộ, bộ truyền đai, hộp giảm tốc hai cấp với bánh răng trụ (cấp nhanh có răng nghiêng, cấp chậm có răng thẳng), nối trục đàn hồi và xích tải với 9 răng. Mỗi thành phần được tính toán chi tiết để đảm bảo độ bền, hiệu suất tối ưu và tuổi thọ máy dài lâu theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

II. Quy trình Tính toán Chọn Động cơ và Phân phối Tỉ số Truyền

Phần I của đồ án tập trung vào việc tính toán chọn động cơ điện phù hợp với yêu cầu công suất. Quá trình này bao gồm xác định hiệu suất hệ thống dựa trên các thành phần như bộ truyền đai (ηđ = 0,96), bánh răng, ổ lăn và nối trục đàn hồi. Tiếp đó, sinh viên tính toán công suất động cơ cần thiết, xác định số vòng quay sơ bộ và chọn động cơ điện phù hợp từ bảng thông số tiêu chuẩn. Cuối cùng, phân phối tỉ số truyền giữa các cấp truyền được lập bảng đặc tính chi tiết, tính công suất trên trục, số vòng quay và momen xoắn từng trục.

2.1. Xác định hiệu suất và chọn động cơ điện

Hiệu suất tổng của hệ thống được tính bằng tích các hiệu suất thành phần (η = ηđ × ηbr1 × ηbr2 × ηkn × ηol4). Dựa trên lực 9000N và vận tốc 1,2 m/s, công suất động cơ được xác định. Sau đó, động cơ điện 3 pha được chọn từ bảng thông số chuẩn, đáp ứng công suất tính toán và phù hợp với điều kiện vận hành.

2.2. Lập bảng đặc tính và tính toán các trục

Bảng đặc tính liệt kê chi tiết công suất từng trục, số vòng quay theo tỉ số truyền và momen xoắn tương ứng. Với t1=14, t2=11, t3=16 giây và T1=T, T2=0,8T, T3=0,7T, các tỉ số được phân phối hợp lý giữa cấp nhanh và cấp chậm để tối ưu hiệu suất và độ bền hệ thống.

III. Thiết kế Chi tiết các Bộ truyền và Trục của Hệ thống

Phần II của đồ án đi sâu vào tính toán thiết kế chi tiết máy, bao gồm bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng (hai cấp) và các chi tiết trục-ổ-nối trục. Đối với bộ truyền đai, quy trình tính toán bao gồm chọn đường kính bánh đai nhỏ, xác định hệ số trượt, tính khoảng cách trục, chiều dài đai, góc ôm, số đai cần thiết, lực căng ban đầu và kiểm tra tuổi thọ đai. Đối với bánh răng, cấp nhanh sử dụng răng nghiêng (ưu điểm độ im êm), cấp chậm sử dụng răng thẳng (độ bền cao). Mỗi cấp được kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn để đảm bảo an toàn.

3.1. Tính toán bộ truyền đai thang

Bộ truyền đai được thiết kế với modul phù hợp, số đai tối ưu dựa trên công suất truyền. Tính toán lực tác dụng lên trục, hệ số ma sát giữa đai và bánh đai, ứng suất trong đai để tránh trượt và đảm bảo tuổi thọ. Kiểm tra khả năng chịu tải động theo thời gian làm việc 4 năm, 2 ca/ngày.

3.2. Kiểm nghiệm bánh răng và các chi tiết phụ

Cấp nhanh (răng nghiêng) và cấp chậm (răng thẳng) được kiểm nghiệm ứng suất tiếp (contact stress) và ứng suất uốn (bending stress) theo tiêu chuẩn ISO. Thiết kế vỏ hộp, vòng chắn dầu, chốt định vị, bu lông đảm bảo kín dầu, chịu lực và dễ bảo trì. Chọn ổ lăn phù hợp với tải động từng vị trí.

IV. Chọn Dung sai Lắp ghép và Kết luận Đồ án

Phần III của đồ án Ngô Xuân Long tập trung vào chọn dung sai lắp ghép (tolerances and fits) cho các chi tiết máy, đảm bảo tính chính xác trong gia công và lắp ráp. Các dung sai được chọn theo tiêu chuẩn ISO, phù hợp với tính chất tải trọng, vật liệu và điều kiện làm việc. Dung sai chặt (tight fits) được áp dụng cho các kết nối chịu tải, dung sai lỏng (loose fits) cho các chi tiết cần dễ tháo lắp. Kết quả đồ án là một hệ thống dẫn động hoàn chỉnh, sẵn sàng chế tạo theo bản vẽ kỹ thuật chi tiết, với mỗi chi tiết được tính toán dựa trên tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành trong công nghiệp cơ khí.

4.1. Chọn dung sai lắp ghép theo ISO

Dung sai lắp ghép (H7/p6, H7/h6, v.v.) được chọn dựa trên chức năng chi tiết, vật liệu (thép, gang) và điều kiện môi trường. Lắp ghép trục-ổ yêu cầu dung sai chặt để chịu momen xoắn, lắp ghép bánh đai-trục có dung sai nhẹ để dễ tháo thay thế. Bảng dung sai chi tiết được lập toàn bộ cho các trục, bánh, ổ, nối trục theo tiêu chuẩn ISO 286.

4.2. Giá trị thực tiễn và ứng dụng của đồ án

Đồ án của Ngô Xuân Long là một tài liệu tham khảo quý giá cho sinh viên cơ khí, cung cấp quy trình thiết kế hệ thống dẫn động từ A đến Z. Kết quả có thể ứng dụng trực tiếp trong sản xuất cơ khí thực tế, chế tạo máy công nghiệp, hoặc làm cơ sở cho các dự án nâng cấp hệ thống. Tài liệu giúp đẩy nhanh quá trình làm việc cho các kỹ sư mới tốt nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI GVHD : NGUYỄN XUÂN HÒA SV : NGÔ XUÂN LONG LỚP : 69DCMX21 MÃ SV : 69DCCK28745 HÀ NỘI - NĂM 2021 1 Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU.6 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN. TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ. Chọn hiệu suất của hệ thống. Tính công suất động cơ.

Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH.

Tính toán công suất trên trục. Tính toán số vòng quay các trục. Tính Monen xoắn trên các trục.10 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI.

Thiết kế bộ truyền đai. Chọn đường kính bánh đai nhỏ. Chọn hệ số trượt và tính d2. Tính khoảng cách trục a và chiều dài đai.

Tính góc ôm đai. Tính số đai. Tính chiều rộng của các đai và đường kính ngoài của các bánh đai. Xác đính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

Tính hệ số ma sát:. Ứng suất trong dây đai. Tính tuổi thọ của đai. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC.

TÍNH TOÁN CẤP NHANH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 16 1. Số chu kì làm việc tương đương:. Hệ số tuổi thọ. Xác định ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép.

Chọn hệ số tải trọng tính:. Tính khoảng cách trục:. Chọn modul răng và số răng. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:.

Tính vận tốc vòng v và chọn cấp chính xác bộ truyền:. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:. Chọn hệ số tải trọng động KHV và KFV. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: 12.

Kiểm nghiệm ứng suất uốn:. TÍNH TOÁN CẤP CHẬM BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG. Số chu kì làm việc tương đương:. Hệ số tuổi thọ:.

Xác định ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép. Chọn hệ số tải trọng tính. Tính khoảng cách trục. Chọn modul răng và số răng.

Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng. Tính vận tốc vòng v và chọn cấp chính xác bộ truyền:. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền. Chọn hệ số tải trọng động KHV và KFV.

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: E. KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN. Xác định sơ bộ đường kính trục.

Xác định khoảng cách giữa cái gối đỡ. Tính Đường Kính Các Trục. Kiểm nghiệm độ bền trục:. TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI.

Xác định các phản lực tác dụng lên ổ và tính sơ bộ ổ. Ổ lăn có số vòng quay n = 607,5 vòngphút > 1 vòngphút nên ta tính toán theo khả năng tải động. Thời gian làm việc tương đương tính bằng triệu vòng quay. Khả năng tải động tính toán của ổ.

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh. Xác định các phản lực tác dụng lên ổ và tính sơ bộ ổ. Ổ lăn có số vòng quay n = 175,1 vòngphút > 1 vòngphút nên ta tính toán theo khả năng tải động. Thời gian làm việc tương đương tính bằng triệu vòng quay.

Khả năng tải động tính toán của ổ. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh. Xác định các phản lực tác dụng lên ổ và tính sơ bộ ổ. Ổ lăn có số vòng quay n = 75,8 v ò ngp hú t > 1 v ò ngp hú t nên ta tính toán theo khả năng tải động.

Thời gian làm việc tương đương tính bằng triệu vòng quay. Khả năng tải động tính toán của ổ.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:. CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI. THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.

Thiết kế vỏ hộp. CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC. Vòng chắn dầu. Chốt định vị.

Vít tách nắp và thân. Que thăm dầu. Thiết kế Bu lông Vòng. Bu lông tách nắp.

57 PHẦN III: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP.58 4 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY ĐỀ 04: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án số: 10 Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ ; 2- Bộ truyền đai thang ; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4-Nối trục đàn hồi ; 5- xích tải Số liệu thiết kế: Lực vòng trên xích tải F, N: 9000 N; Vận tốc xích tải: v= 1,2m/s; Số răng đĩa xích dẫn z: 9; Bước xích p=110 mm; Thời gian phục vụ L, năm: 4; Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ; (1 năm làm việc 230 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) t1= 14; t2=11; t3=16 T1= T; T2= 0,8T; T3= 0,7T Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Xuân Hòa 5 LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên nghành cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mục đích là giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay. Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: “Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải”. Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót.

Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy, giúp em có được những kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất. Em xin chân thành cảm ơn! 6 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN A. TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Chọn hiệu suất của hệ thống  Hiệu suất truyền động η = ηđ ηbr 1 ηbr 2 ηkn ηol4  Trong đó: ηđ = 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền đai; ηbr 1 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng; ηbr 1 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng; ηkn = 0,99 : Hiệu suất truyền của nối trục đàn hồi; ηol = 0,99 : Hiệu suất ổ lăn (có 4 cặp ổ lăn).

Tính công suất động cơ  Công suất tính toán √ ( ) ( ) ( ) √ ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 T1 T T T1 T T t1 + 2 t2 + 3 t3 t1 + 2 t2 + 3 t3 T T T Fv T T T 9000. P t = P tđ = P max = = t1 + t2 + t3 1000 t1 + t2 + t3 100 = 9,06 kW  Công suất cần thiết trên trục động cơ P t 9,06 P ct = = = 10 kW η 0,86 3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ  Số vòng quay của trục công tác 60000.110  Chọn tỉ số truyền u ch = uhgt .2,5 = 20 Trong đó: uhgt = 8 : Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển. 7 u đ = 2,5 : Tỉ số truyền bộ truyền đai thang.

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện Điều kiện chọn động cơ: Pđc ≥ Pct và nđc ≈ nsb Tra phụ lục bảng 1.3 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí- Tập một” của Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta chọn động cơ 4A132M4Y3 Vận tốc Công T max TK Kiểu động cơ quay Cos φ η% suất (kW) T đm T đm (v/ph) 4A160S4Y3 15 1460 0,88 89 2,2 1,4 B. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tỉ Số Truyền chung của hệ nđc 1460 u ch = = = 20 nlv 72,73 Ta chọn uhgt = 8 => Tỉ số truyền của bộ truyền đai thang là: u ch 20 uđ = = = 2,5 uh 8 Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển: u1 = 1,2 u2 u2= √ 8 1,2 = 2,58 u1 = 1,2. LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH 8 1.

Tính toán công suất trên trục P ct 10 P4 = = = 10,1 kW ηol 0,99 P4 10,1 P3 = = = 10,3 kW ηol. Tính toán số vòng quay các trục nđc = 1460 (v/ph) nđc 1460 n1 = = = 584 (v/ph) uđ 2,5 n1 584 n2 = = = 188,4 (v/ph) u1 3,1 n2 188,4 n3 = = = 73 (v/ph) u2 2,58 n3 = n 4 = 73 (v/ph) 3. Tính Monen xoắn trên các trục 9 P đc T đc = 9,55.106 = 1321301,4 Nmm n4  Bảng đặc tính Trục động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục 4 Công suất (kw) 11,45 11 10,7 10,3 10,1 Tỷ số truyền 2,5 3,1 2,58 1 Số vòng 1460 584 188,4 73 73 quay(v/p) Moment xoắn 74895,5 179880 542383,2 1347465,7 1321301,4 Nmm 10 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY A. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI  Sơ đồ bộ truyền đai: a – Khoảng cách giữa hai trục; α1,α2 – góc ôm của hai đai trên bánh nhỏ và bánh lớn; γ – góc giữa hai nhánh dây; d1, d2 – Đường kính bánh đai lớn và đường kính bánh đai nhỏ 1.

Thiết kế bộ truyền đai  Do chế độ làm việc yêu cầu với bộ truyền đai là làm việc ổn định trong 8h. Cho nên đai phải có độ bền phù hợp thêm vào đó vẫn phải bảo đảm yêu cầu về kinh tế là giá thành phải tối thiểu nhất. Cho nên ta lựa chọn được đai thang.  Chọn loại đai và tiết diện đai  Chọn đai thang thường        Đai hình thang thường Đồ thị chọn loại tiết diện đai hình thang  Dựa vào đồ thị,với các thông số: P3 = 11,45 (kW), n3 = 1458 (vòng/phút), ta chọn đai hình thang thường loại Ƃ có các thông số : Kích thước tiết diện (mm) A (mm2) d1 (mm) l (mm) bt b h y0 14 17 10,5 4,0 138 140 – 280 800– 6300 11 2.

Chọn đường kính bánh đai nhỏ Tính toán sơ bộ: d1= 1,2dmin = 1,2*140 = 168mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 160 mm Vận tốc của đai: 3. Chọn hệ số trượt và tính d2 Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối = 0,01 Đường kính bánh đai lớn: d2=u.(1-0,01) = 396 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 400 4. Tính khoảng cách trục a và chiều dài đai Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: - Ta có thể chọn sơ bộ Ta có thể chọn sơ bộ a = 1,1 d2 = 1,1. 400 = 440 mm Chiều dài tính toán của đai: 12 Ta chọn đai có chiều dài: L=1800mm Số vòng chạy của đai trong 1 giây Thỏa điều kiện cho phép.