Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Thùng Trộn - Phương Án 18

Đồ án nghiên cứu thiết kế đề số 11 phương án 18 thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Long
• Người hướng dẫn: GVHD Nguyễn Văn Thạnh
• Trường học: Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Thùng Trộn
• Loại tài liệu: Đồ án thiết kế
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
• 1.1. Chọn động cơ điện
• 1.2. Phân phối tỉ số truyền
• 1.3. Xác định công xuất , moomen và số vòng quay trên các
• 2. PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
• 2.1. Thiết kế bộ truyền đai
• 2.2. Tính toán bộ truyền bánh răng
• 3. PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC , THEN VÀ CHỌN Ổ LĂN
• 3.1. Tính toán thiết kế trục và then
• 3.2. Tính toán thiết kế
• 3.3. Tính toán thông số và kiểm nghiệm độ bền các trục
• 3.4. Thiết kế then
• 3.5. Chọn nối trục
• 4. PHẦN 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC
• 5. PHẦN 5: CÁC CHI TIẾT PHỤ
• 6. PHẦN 6: BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

Đồ án thiết kế đề số 11 với phương án 18 tập trung vào việc phát triển hệ thống dẫn động thùng trộn. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và vật liệu xây dựng. Việc thiết kế một hệ thống dẫn động hiệu quả không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Đồ án này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các yếu tố cần thiết trong thiết kế, từ việc chọn động cơ đến tính toán các bộ phận truyền động.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của đồ án thiết kế

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế một hệ thống dẫn động thùng trộn hiệu quả, đáp ứng yêu cầu công suất và độ bền. Ý nghĩa của đồ án không chỉ nằm ở việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn mà còn giúp sinh viên nắm vững các kỹ năng thiết kế cơ khí.

1.2. Các thành phần chính trong hệ thống dẫn động

Hệ thống dẫn động thùng trộn bao gồm nhiều thành phần như động cơ, bộ truyền đai, bánh răng và trục. Mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống dẫn động

Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn không chỉ đơn thuần là việc lựa chọn các bộ phận mà còn phải đối mặt với nhiều thách thức. Các vấn đề như tính toán công suất, mô men xoắn và độ bền của các bộ phận là rất quan trọng. Ngoài ra, việc lựa chọn động cơ phù hợp với yêu cầu công suất và tốc độ cũng là một thách thức lớn.

2.1. Tính toán công suất và mô men xoắn

Công suất và mô men xoắn là hai yếu tố quyết định đến hiệu suất của hệ thống dẫn động. Việc tính toán chính xác giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và bền bỉ trong suốt thời gian sử dụng.

2.2. Lựa chọn động cơ phù hợp

Lựa chọn động cơ là một trong những quyết định quan trọng nhất trong thiết kế. Động cơ cần phải đáp ứng được yêu cầu về công suất và tốc độ, đồng thời phải có độ bền cao để chịu được tải trọng trong quá trình hoạt động.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn

Để thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn, cần áp dụng các phương pháp tính toán và thiết kế chi tiết. Các bước này bao gồm việc chọn động cơ, tính toán tỷ số truyền và thiết kế các bộ phận như trục và bánh răng. Mỗi bước đều cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ thống.

3.1. Chọn động cơ điện cho hệ thống

Việc chọn động cơ điện phù hợp là rất quan trọng. Động cơ cần có công suất đủ lớn để đáp ứng yêu cầu của hệ thống dẫn động thùng trộn. Các thông số như hiệu suất và số vòng quay cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

3.2. Tính toán tỷ số truyền

Tỷ số truyền là yếu tố quyết định đến tốc độ và mô men xoắn của hệ thống. Việc tính toán tỷ số truyền chính xác giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định.

3.3. Thiết kế bộ truyền đai và bánh răng

Bộ truyền đai và bánh răng là các thành phần quan trọng trong hệ thống dẫn động. Thiết kế chính xác giúp đảm bảo rằng các bộ phận này hoạt động ăn khớp và hiệu quả trong suốt quá trình sử dụng.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả của đồ án thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn sẽ được áp dụng trong thực tiễn sản xuất. Việc áp dụng các phương pháp thiết kế và tính toán sẽ giúp nâng cao hiệu suất làm việc và giảm thiểu chi phí sản xuất. Các kết quả nghiên cứu cũng sẽ được sử dụng để cải tiến các hệ thống dẫn động trong tương lai.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Hệ thống dẫn động thùng trộn có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và vật liệu xây dựng. Việc áp dụng các thiết kế hiệu quả sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

4.2. Kết quả đạt được từ đồ án

Đồ án đã đạt được nhiều kết quả tích cực trong việc thiết kế và tính toán hệ thống dẫn động. Các thông số kỹ thuật được tính toán chính xác giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống dẫn động thùng trộn

Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn đã cung cấp cái nhìn tổng quan về các yếu tố cần thiết trong thiết kế. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến và ứng dụng mới, giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí sản xuất. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới sẽ là chìa khóa để cải thiện hơn nữa hiệu quả của hệ thống.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ

Công nghệ trong thiết kế hệ thống dẫn động đang ngày càng phát triển. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của hệ thống.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới cho hệ thống dẫn động thùng trộn sẽ là một trong những định hướng quan trọng trong tương lai. Các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỀ SỐ 11- PHƯƠNG ÁN 18 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN LỚP L05 - HK 221 GVHD Nguyễn Văn Thạnh SVTH: Nguyễn Hoàng Long MSSV: 2011552 Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 1 2 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 4 PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN .1 Chọn động cơ điện .2 Phân phối tỉ số truyền .3 Xác định công xuất , moomen và số vòng quay trên các .6 PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY .1 Thiết kế bộ truyền đai .2 Tính toán bộ truyền bánh răng .12 PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC , THEN VÀ CHỌN Ổ LĂN .1 Tính toán thiết kế trục và then.2 Tính toán thiết kế .3 Tính toán thông số và kiểm nghiệm độ bền các trục: .4 Thiết kế then .5 Chọn nối trục: .41 PHẨN 4 : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC. 46 PHẦN 5 : CÁC CHI TIẾT PHỤ. 48 PHẦN 6 : BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP.

52 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 55 3 LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước.

Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí. Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu. Đồ án thiết kế giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí., và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí. Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, các bạn khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long 4 5 ĐỀ SỐ 11: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Số liệu thiết kế của phương án 18:  Công suất trên trục thùng trộn, P(KW): 5,1  Số vòng quay trên trục thùng trộn,n(v/p): 34  Thời gian phục vụ,L(năm) : 4  Quay một chiều, làm việc 4 năm, tải va đập nhẹ.4T 5 PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ điện Hiệu suất chung của hệ thống truyền động:      4 n2 ch d br ol nt brn Trong đó hiệu suất các bộ truyền ta chọn từ Bảng 3.3 của tài liệu [3]: d  0,95 : hiệu suất của bộ truyền đai. br  0,96 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ hai cấp. ol  0,99 : hiệu suất của một cặp ổ lăn (4 cặp ổ lăn).

nt  1 : hiệu suất nối trục đàn hồi brn  0,96 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng nghiên Ta được: ch  0,95.0,962  0,8074 Công suất đẳng trị của động cơ : T T T ( 1 )2.  3,24 kW t1  t2  t3 47  38 58 Công suất cần thiết của động cơ: Ptd 3,24 Pct    4,015 kW ch 0,8074  Xác định số vòng quay đồng bộ: Số vòng quay của trục thùng trộn là n=nlv=34 rpm ndb Tỉ số truyền chung xác định theo công thức: u ch  uhubr  nlv Từ Bảng 3.2 của tài liệu [3] ta chọn sơ bộ tỉ số truyền như sau: uh  12 , ud  3,4 .3,4  40,8 Trong đó : Tỷ số truyền của bộ truyền đai thang : ud = 3,4 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp : uh = 12 Do đó số vòng quay đồng bộ của động cơ: nsb  nlvuch  34.40,8  1387vg / ph Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb  1224vg / ph Động cơ được chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau: Pdc ≥ Pct =4,015 kW ndc ≥ nsb = 1387 vòng/phút 6 Theo Bảng P1.3, Phụ lục của tài liệu [1] với ta chọn động cơ sau có thông số sau: 7 Bảng 1.1 : Thông số động cơ điện Công Vận tốc Hệ số Hiệu suất 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇𝐾 suất quay công suất η 𝑇𝑑𝑛 𝑇𝑑𝑛 (kW) (vòng/phút) cosφ 4A132M4Y3 5,5 1425 0,85 85,5% 2,2 2,0 1.2 Phân phối tỉ số truyền : Tỉ số truyền thực sự: n 1425 uch  dc   41,9 nlv 34  Hộp giảm tốc: Tỉ số truyền được chọn là uh  12,1 u 41,9 ugt  ch   12,1 ud 3,4 2.u  ba 2 Theo bảng 3.1 tài liệu [1] ta có tỷ số truyền u1 = 4,05 u2 = 2,97  Bộ truyền đai thang: uch 41,9 Tỉ số truyền đai thang được tính lại là ud    3, 4 uhgt 12,1 1.3 Xác định công xuất , moomen và số vòng quay trên các : Tính toán công suất trên trục: Trục công tác: P = 4,015 (kW) P 5,1 Trục 3: P3 = = = 5,37 (kW) ηol .ηol 0,962 0,99 P1 6,19 Trục động cơ: Pdc = = = 6,58 (kW) ηol ηđ 0,99.0,95 8 ndc 1425 Trục 1: n1 = = = 419,11 (vòng/phút) uđ 3,4 n1 419,11 Trục 2: n2 = = = 103, 48 (vòng/phút) ubr1 4,05 n2 104,09 Trục 3: n3 = = = 34,84 (vòng/phút) ubr2 2,97 n3 34,84 Trục công tác: nlv = = = 34,84 (vòng/phút) unt 1 Tính momen xoắn các trục: 𝑃𝑑𝑐 6,58 𝑇𝑑𝑐 = 9,55.2 : Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động Trục Trục động cơ Trục I Trục II Trục III Làm việc Thông số Tỉ số truyền u 𝑢đ = 3,4 𝑢𝑛ℎ =4,05 𝑢𝑐ℎ =2,96 u=0,99 Số vòng quay 1425 419,11 103, 48 34,84 34,49 n(vg/ph) Công suất P(kW) 6,58 6,19 5,65 5,37 5,32 Mômen xoắn 44097,54 141047,69 521429,26 1471971,87 1457252,15 T(Nmm) 9 PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế bộ truyền đai Công suất truyền: P=6,58 kW Số vòng quay trục dẫn: n=1425 vg/ph Tỉ số truyền: u=3,4 Moment xoắn: T= 44,09N.m Đai thang, tải trọng tĩnh, quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ 2.1 Chọn đai Theo (hình 4.22 - trang 152-tài liệu [3] ) chọn số hiệu đai là A.1 : Thông số chọn loại đai bp,mm bo,mm h,mm y2,mm A,mm2 Chiều dài T1,Nm d1,mm đai,mm 11 13 8 2.1 Đường kính đai nhỏ Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ 𝑑1 = 180𝑚𝑚 2.2 Vận tốc đai  .3 Chọn hệ số trượt tương đối và tính đường kính bánh đai lớn Ta có :   0, 01 0, 02 d2=d1.3,3 = 605,88 mm Chọn theo dãy tiêu chuẩn ta chọn d2 = 630 mm d2 630 Tỷ số truyền : u    3,5 d1.4 Tính toán khoảng cách trục 2.(630 180) 10,5 1620  a  415,5 10 9 Ta chọn sơ bộ a=d2 = 630 khi ud = 3,4 𝜋(𝑑2 +𝑑1 ) (𝑑2 −𝑑1 )2 𝜋(630+180) (630−180)2 𝐿 = 2𝑎 + + = 2 630 + + = 1930,1 mm 2 4𝑎 2 4 630 Theo tiêu chuẩn từ tài liệu [3] ta chọn L = 2800mm = 2,8m Ta tính chính xác khoảng cách trục : 𝜆 + √𝜆2 − 8∆2 𝑎= 4 (𝑑1 +𝑑2 ) (180+630) Trong đó 𝜆 = 𝐿 − 𝜋 = 2800 − 𝜋 = 1527,65 mm 2 2 (𝑑2 − 𝑑1 ) (630 − 180) ∆= = = 225 2 2 1527,65+√1527,652 −8×2252  𝑎= = 729,11 mm 4 Suy ra a = 729,111 mm .Kiểm nghiệm theo công thức thấy khoảng cách trục thỏa mãn .5 Số vòng chạy i của đại trong 1 giây vi 13, 741 i   4,9075 L 2,8 2.6 Tính góc ôm đai d d 630 180   180  57.7 Các hệ số sử dụng - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai: C  1, 24.(1 e144,82/110 )  0,908 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: C v 1 0,05.13,7412 1)  0,956 - Hế số xét đến ảnh hưởng tỷ số tuyền u: Cu  1,14 vì u=3,12 > 2,5 - Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz, ta chọn sơ bộ bằng 1. - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: Cr=0,9 ( do dao động nhẹ) - Hế số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: 6 6 11 CL    1, 038 12 → Cl = 1 Theo bảng 4.8 của tài liệu [3] với loại đai B có Lo=2240mm, d1min=125mm và vận tốc v=13,741 thì [Po]=2,661.1,1 z= = = 3,1 [P0 ]Cα Cl Cu Cz 2,26.0,95 Ta chọn z=4 đai (thỏa điều kiện chọn ban đầu).8 Định các kích thước chủ yếu của đai: Chiều rộng bánh đai: 𝐵 = (𝑧 − 1)𝑡 + 2𝑒 = (4 − 1)19 + 2.12,5 = 82(𝑚𝑚) Với số đai z = 4 Theo bảng (4.21TL1) ta có t = 19 mm ;e = 12,5 mm Đường kính ngoài: 𝑑𝑛1 = 𝑑1 + 2ℎ0 = 180 + 2 × 4,2 = 188,4 mm 𝑑𝑛2 = 𝑑2 + 2ℎ0 = 630 + 2 × 4,2 = 638,4 mm Với ho= 4,2 tra bảng 4-21/62[TL1] 2.9 Lực căng đai ban đầu: Lực căng do lực li tâm sinh ra : 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚 𝑣 2 = 0,178. 13,432 =32,1 N (với 𝑞𝑚 = 0,178 kg/m bảng 4.1,1 Lực căng trên 1 đai : 𝐹0 = + 𝐹𝑣 = + 32,1 = 140,74N (lực căng 𝑣𝐶𝛼 𝑧 13,43.4 ban đầu đối với đai thang là lực căng trên 1 đai) Lực tác dụng lên trục: 𝛼 144,82 𝐹đ = 2𝐹0 𝑧 sin ( 1) = 2.2 : Thông số bộ truyền đai thang, mm: Thông số Kí hiệu Giá trị Công suất P1 6,19 kW Tỉ số truyền u 3,3 Số vòng quay n 432(vòng/phút) Loại đai Đường kính bánh đai nhỏ d1 180 mm Đường kính bánh đai lớn d2 630 mm Chiều rộng bánh đai B 82 mm Chiều dài đai L 2800 mm Khoảng cách trục a 729,11 mm Góc ôm bánh đai nhỏ 1 144,820 Số đai z 4 Lực căng trên 1 đai 𝐹0 140,74N Lực tác dụng lên trục Fr 1073,29 N 14 CHƯƠNG 3.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 2.2 Tính toán bộ truyền bánh răng 2.