BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI Đề số: 02 -- Phương án: 06 GVHD: Nguyễn Văn Đoàn SVTH: Trần Thảo Hưng MSSV: 20146344 Mã môn học: PRMD310529 Ngày nhận đề: 6/9/2022 TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Điều kiện làm việc: -Tải trọng không đổi, quay một chiều -Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca) - Sai số tỉ số truyền hệ thống |∆∆ //| ≤ 5% Số liệu cho trước: STT Tên gọi Giá trị 1 Loại vật liệu vận chuyển Than nhỏ 2 Năng suấất Q (tấấn/giờ) 120 3 Chiềều dài băng tải L (m) 40 4 Chiềều rộng băng tải B (mm) 1200 5 Đường kính tang dấẫn động D (mm) 250 6 V ận tốấc băng tải v (m/s) 1,55 Thuyết minh tính toán PHẦN 01: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC a) Công suất trên tang dẫn băng tải được tính theo công thức: b)Tốc độ quay tang dẫn động băng tải được tính theo công thức: PHẦN 02: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN a) Chọn động cơ điện: Với công suất và tốc độ trục công tác đã xác định ở phần 1, cụ thể là Ptai= 3,88(kW) và ntai= 118,41(v/ph), phần này sẽ tính toán chọn động cơ phù hợp *Hiệu suất dẫn động của hệ thống: Với:+Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (kín): +Hiệu suất ổ lăn: +Hiệu suất bộ truyền đai (hở) : +Hiệu suất nối trục : *Công suất cần thiết trên trục động cơ (2.8 trang 19[1]): *Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền đai thang và hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng 1 cấp, theo bảng 2.4[1] ta sơ bộ chọn: Un=Uđ= (3÷5) Uh=Ubr=(3÷5) +Tỉ số truyền chung sơ bộ: usb=Uđ×Uh=(9÷25) +Số vòng quay sơ bộ: nsb=nlv×ut= nlv×usb=118,41×(9÷25)= (1065,69÷2960,25)(v/ph) Ta có : nsb=(1500÷3000)(v/ph) Ta chọn nsb=1500(v/ph) Điều kiện để chọn động cơ theo (2.19) trang 22[1]: Chọn động cơ 132S4A; Pdc=5,5(kW); ndb=1500(v/ph), ndc=1425(v/ph) *Tính lại tỉ số truyền chung: b) Phân phối lại tỉ số truyền cho bộ truyền trong : Chọn uh=ubr= 4 Chọn uh= 4 và uđ= 3,01 Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền tính toán: u = uđ×uh=4×3,01=12,04 Vậy uh =4 và uđ= 3,01 thoả mãn sai số cho phép. *Tính số vòng quay trên các trục: Trục I: Trục II: Trục III: *Tính công suất trên các trục: Trục II: Trục I: *Tính công suất trên các trục: Trục động cơ: Trục I: Trục II: Trục làm việc: c)Bảng tóm tắt thông số: Trục Thông Động cơ Trục I Trục II Trục III Số Công 4,34 4,08 3,92 3,88 suất(kW) Tỷ số truyền uđ= 3,01 uh= 4 ukn= 1 Tốc độ 1425 473,42 118,36 118,41 quay(v/ph) Moment 29085 82303 316289 312929 T(N.mm) PHẦN 03: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI 1.Thông số đầu vào : ⁃ Công suất trên trục dẫn = 4,34 kW ⁃ Tốc độ quay trên trục dẫn = 1425 v/ph ⁃ TST cho bộ truyền đai = 3,01 2.Trình tự thực hiện: ⁃ Chọn loại đai và tiết diện Dựa vào công suất và tốc độ ta chọn loại đai thang thường tiết diện loại A , ta tra bảng (Hình 4.1 ở tài liệu [1]) ⁃ Chọn đường kính 2 bánh đai Đường kính đai nhỏ d1: Chọn d1 = 1,2×dmin = 1,2 × 100= 120 (mm) Vì đường kính hộp giảm tốc lớn nên chọn d1 = 120 mm Vận tốc bánh đai dẫn Đường kính đai lớn d2 Chọn hệ số trượt: ε = 0,02, đường kính đai bị dẫn: Chọn � 2 theo tiêu chuẩn (bảng 4.21[1]) lấy �2 = 355 mm Tỉ số truyền thực tế ⁃ Xác định khoảng cách trục a Theo tỉ số truyền u = 3,01 và bảng 4.14[1] ta tính được sơ bộ a: Kiểm tra a theo điều kiện: ⁃ Tính chiều dài L (công thức (4.13 trang[1]) Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: số vòng chạy của đai trong một giây ⁃ Tính chính xác ở khoảng cách trục (công thức (4.6) [1]) ⁃ Kiểm tra điều kiện góc ôm >120 độ (công thức (4.7) [1]) ⁃ Tính số đai (công thức (4.19[1] ta chọn P0=3,12 Kđ : Hệ số tải tr ọng độ ng , bảng 4.
Dùng động cơ điện 1 chiều, làm việc 2 ca, ta chọn K đ = 1,35 Cα: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1, bảng 4.Với Cl: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, bảng 4.16[1] C u : Hệ số ảnh hưởng đến hệ số truyền, bảng 4.17[1],ta chọn C z : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều t ải trọn g cho các dây đai, bản g 4.18[1] ⁃ Chiều rộng bánh đai (công thức 4.17[1]) Ta có : H = 12,5, h0 = 3,3, t = 15, e = 10 � = (� − 1) � + 2� = (2 − 1)× 1 5 + 2×10= 35� � ⁃ Tính lực tác dụng lên trục (công thức 4.21 [1]) Lực căng trên một đai: Trong đó: l ực căng do lực ly tâm sinh ra: Fv=qm ×v2=0,105 2 = 8,41(� ) Lực tác dụng lên trục: 3.Tổng hợp các thông số bộ truyền đai: Ký Thông số Giá trị Đơn vị hiệu Công suất trên trục 4,34 (kW) dẫn Tốc độ quay trục 1425 (vòng/phút) dẫn Tỉ số truyền 3,02 Đai thang Loại đai và tiết diện thường đai Tiết diện loại A Đường kính bánh 120 đai nhỏ Đường kính bánh 355 đai lớn Số đai 2 Khoảng cách trục 304,25 Góc ôm bánh đai 135,97 nhỏ Lực căng ban đầu 298,58 Lực tác dụng lên 1107,05 trục PHẦN 04:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1.Thông số đầu vào: Số vòng quay motor: nđc = 1425 (vòng/phút) Số vòng quay trên trục công tác: nlv = 118,41 (vòng/phút) Công suất trên trục dẫn: P = P1 = 4,08 kW Số vòng quay trên trục dẫn: n = n1 = 473,42 (vòng/phút) Số vòng quay trên trục bị dẫn: n2 = 118,36 (vòng/phút) Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: u = ubr = 4 Tuổi thọ bộ truyền: LH = Moment xoắn trên trục dẫn: T = T1 = 82303 N.mm Tỷ số truyền bộ truyền ngoài: Utt = 3,02 1.Chọn vật liệu: Vật Nhiệt Độ Giới Giới liệu luyện cứng hạn hạn bền chảy (HB) Sb Sch (MPa) (MPa) (MPa (MPa) (MPa) ) BR dẫn Thép Tôi cải 245 850 580 495,64 1624 464 thiện BR bị Thép Tôi cải 230 750 450 495,64 1260 360 dẫn thiện 1.Xác định ứng suất cho phép: H1 : BR dẫn H2 : BR bị dẫn H lim F lim + BR dẫn: H lim1 F lim1 + BR bị dẫn: H lim2 F lim2 - Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc, SH = 1,1 (Tra bảng 6.2) - Hệ số an toàn khi tính về uốn, SF = 1,75 (Tra bảng 6.2) - Bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, uốn (HB 350): mH = 6, mF = 6 KFL =, Trong đó: NFO = KHL =, Trong đó: NHO = NFE = NHE = LH + BR dẫn: + BR bị dẫn: Do vậy ta có: Do là bánh răng trụ răng nghiêng nên: Ứng suất cho phép khi quá tải: 1.Xác định sơ bộ khoảng cách trục, aw: Chọn (Khoảng cách trục định trước) Trong đó: - Moment xoắn trên trục chủ động, - Tỉ số truyền, - Ứng suất tiếp súc cho phép, - Hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng, ( tra bảng 6.5) - Hệ số chiều rộng vành răng, - - Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, (tra bảng 6.Xác định các thông số ăn khớp: 1. Xác định mô đun (mm) Chọn ( theo tiêu chuẩn bảng 6. Xác định số răng bánh dẫn - Chọn góc nghiêng răng: Chọn Chọn 3. Xác định số răng bánh bị dẫn Chọn 4.
Tính lại góc nghiên răng 5. Tính lại khoảng cách trục 6. Tính sai lệch tỉ số truyền hệ thống - Tỉ số truyền thực tế bộ truyền BR: - Sai lệch tỉ số truyền bộ truyền BR: 1.Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền hệ thống: - Sai lệch tỉ số truyền hệ thống: Trong đó: 1.Kiểm nghiệm bền: I. Kiểm nghiệm răng – bền tiếp xúc Trong đó : tra bảng 6.15) ( hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và 2, tra bảng 6.17 ) (hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp ) Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Trong đó: +v=1,34m/s =>Zv=1 +Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8.Khi đó, cần gia công đạt độ nhám : Ra=2,5…1,25.=>ZR=0,95 +Với da<700mm=>KxH=1 Trường hợp< , kiểm tra điều kiện: I.
Kiểm nghiệm răng – bền uốn = Trong đó: - Hệ số kể đến sự trùng hợp khớp của răng, - Hệ số kể đến độ nghiên của răng, - Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, ( tra bảng 6.18) - Hệ số tải trọng khi tính về uốn, ( tra bảng 6.14) Với ( tra bảng 6. Kiểm nghiệm răng – trường hợp quá tải Trong đó: kqt = 1 1.Tính lực tác dụng khi ăn khớp: - Lực vòng: - Lực hướng tâm: - Lực dọc trục: 1.Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền bánh răng: Thông số Ký Giá trị Đơn vị hiệu Công suất trục bánh răng dẫn P1 4,08 (kW) Tốc độ quay của trục dẫn 473,42 (vòng/phút) Mô men xoắn trên trục dẫn T 82303 (N.mm) Tỉ số truyền u 4 Thời gian làm việc 18000 (giờ) Khoảng cách trục 152 (mm) Mô đun pháp/ Mô đun m 2 (mm) Tỉ số truyền 4 Chiều rộng vành răng b 54 (mm) Góc nghiêng 16,26 (độ) Góc ăn khớp 20,76 (độ) Số bánh răng nhỏ 26 (răng) Số bánh răng lớn 104 (răng) Đường kính vòng lăn bánh 54 (mm) nhỏ Đường kính vòng lăn bánh lớn 217 (mm) Đường kính vòng đỉnh bánh 58 (mm) nhỏ Đường kính vòng đỉnh bánh 221 (mm) lớn Đường kính vòng đáy nhỏ 49 (mm) Đường kính vòng đáy lớn 212 (mm) Ứng suất tiếp xúc trên mặt 473,42 (MPa) răng Lực tác dụng khi ăn khớp Lực vòng 3048,26 (N) Lực hướng tâm 1206,6 (N) Lực dọc trục 889,06 (N) PHẦN 05: KHỚP NỐI TRỤC - Tính toán : Trong đó: Vì khớp nối nằm trên trục 2 nên lấy moment của trục 2: Tra bảng 9.1 Hệ số an toàn làm việc [8]: - Từ moment xoắn ta có các kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi: T, d D L l Z B Nm 1000 63 21 12 14 110 16 8 2850 6 70 40 36 40 0 0 0 0 - Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi: 18 M12 25 80 42 20 36 2 - Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi: Trong đó: - Điều kiện sức bền của chốt: Trong đó: - Phân tích lực tác dụng của khớp nối: Lực vòng của khớp nối: Trong đó: => Lực hướng tâm của khớp nối: PHẦN 06:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 1.
