Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn - Đại học Bách Khoa TP.HCM
Hướng dẫn thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn chi tiết. Bao gồm các bước tính toán, phân tích và lựa chọn bộ truyền động, hộp giảm tốc.
Trường đại học
Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh - Trường Đại học Bách KhoaChuyên ngành
Cơ khíNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Đồ án môn họcPhí lưu trữ
30 PointMục lục chi tiết
Tóm tắt
I. Tổng Quan Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Thùng Trộn
Trong cuộc sống hàng ngày, hệ thống truyền động cơ khí có vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống. Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động giúp sinh viên làm quen với các hệ thống này. Đồ án là môn học không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí, cung cấp kiến thức cơ sở về kết cấu máy. Nó giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức các môn như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Vẽ cơ khí, từ đó cho một cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế cơ khí. Quá trình thực hiện giúp sinh viên bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCAD, rất cần thiết đối với kỹ sư cơ khí.
1.1. Sơ Đồ Hệ Thống Dẫn Động Thùng Trộn Bê Tông
Hệ thống dẫn động thùng trộn bao gồm: động cơ điện 3 pha không đồng bộ, nối trục đàn hồi, hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng hai cấp đồng trục, bộ truyền xích ống con lăn và thùng trộn. Sơ đồ này mô tả chi tiết các thành phần chính và mối quan hệ giữa chúng trong hệ thống truyền động cơ khí cho thùng trộn.
1.2. Phân Tích Sơ Đồ Tải Trọng và Các Thông Số Thiết Kế
Sơ đồ tải trọng bao gồm các thông số thiết kế quan trọng như công suất trên trục thùng trộn (P = 8 kW), số vòng quay trên trục thùng trộn (n = 55 vòng/phút), chế độ quay một chiều, tải va đập nhẹ và thời gian phục vụ (L = 6 năm). Chế độ tải T1 = T và T2 = 0.9T với t1 = 49s và t2 = 36s. Những thông số này rất cần thiết để tính toán và chọn lựa các thành phần phù hợp cho thiết kế hệ thống dẫn động.
II. Cách Chọn Động Cơ Phân Phối Tỷ Số Truyền Hiệu Quả
Công suất tương đương trên trục thùng trộn là 7.67 kW. Hiệu suất chung của hệ thống truyền động cơ khí là 0.84. Công suất cần thiết của động cơ là 9.13 kW. Tỷ số truyền chung được tính toán và lựa chọn động cơ 4A132M4Y3 với công suất 11 kW và phân bố tỷ số truyền phù hợp. Việc lựa chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền hợp lý giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động.
2.1. Bảng Thông Số Động Cơ Tỷ Số Truyền Chi Tiết
Bảng thông số động cơ 4A132M4Y3 (1458 vòng/phút) cung cấp các thông tin kỹ thuật như công suất (9.13 kW), tỷ số truyền (3.15), mô men xoắn (59802 Nmm) và số vòng quay. Bảng này giúp xác định các thông số quan trọng để tính toán thiết kế hệ thống dẫn động.
2.2. Phân Tích Đặc Tính Kỹ Thuật Của Động Cơ Điện 3 Pha
Phân tích đặc tính kỹ thuật của động cơ điện 3 pha (công suất, tỷ số truyền, mô men xoắn) giúp lựa chọn động cơ phù hợp với yêu cầu tải của thùng trộn. Việc này đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và hiệu quả trong quá trình truyền động cơ khí.
III. Tính Toán Chi Tiết Thiết Kế Bộ Truyền Động Xích
Tính toán bộ truyền động cơ khí xích với các thông số đầu vào P1 = 8.33 kW, n1 = 147 vòng/phút, u = 2.67, T = 541167 Nmm. Các hệ số điều kiện sử dụng được xác định và công suất tính toán là 11.78 kW. Kiểm nghiệm bước xích đảm bảo điều kiện hoạt động. Số mắt xích và khoảng cách trục được tính toán chính xác.
3.1. Xác Định Các Hệ Số Điều Kiện Sử Dụng Bộ Truyền Xích
Các hệ số điều kiện sử dụng (Kr, Ka, Ko, Kdc, Kb, Klv) được xác định dựa trên loại động cơ, tải trọng và điều kiện làm việc của bộ truyền xích. Các hệ số này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền động và độ bền của xích.
3.2. Tính Toán Lực Tác Dụng Lên Trục và Kiểm Nghiệm Độ Bền
Lực tác dụng lên trục được tính toán dựa trên lực trên nhánh căng, lực ly tâm và lực căng ban đầu của xích. Kiểm nghiệm độ bền của xích đảm bảo khả năng chịu tải và độ an toàn của hệ thống truyền động cơ khí.
IV. Bí Quyết Tính Toán Thiết Kế Bánh Răng Trong Hộp Giảm Tốc
Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép cho bánh răng. Tính toán cặp bánh răng cấp chậm với các thông số T2 = 178830 Nmm, n2 = 463 vòng/phút, u2 = 3.15. Khoảng cách trục và module răng được tính toán theo tiêu chuẩn. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền động cơ khí bánh răng được xác định.
4.1. Lựa Chọn Vật Liệu và Xác Định Ứng Suất Cho Phép
Vật liệu thép 45 được tôi cải thiện được lựa chọn cho bánh răng. Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của bánh răng được xác định. Ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép được tính toán dựa trên vật liệu và điều kiện làm việc.
4.2. Kiểm Nghiệm Độ Bền Tiếp Xúc và Uốn Của Bánh Răng
Độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của bánh răng được kiểm nghiệm dựa trên ứng suất tiếp và ứng suất uốn. Các thông số này đảm bảo bánh răng hoạt động ổn định và không bị hỏng hóc trong quá trình truyền động cơ khí.
4.3. Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh đồng trục
Ở hộp giảm tốc đồng trục, các thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh giống như cặp cấp chậm, chỉ trừ chiều rộng vành răng. Các thông số liên quan đến lực tác dụng lên bộ truyền và chiều rộng, vành răng cấp nhanh được tính toán.
V. Hướng Dẫn Chọn Nối Trục Đảm Bảo An Toàn và Bền Bỉ
Mô men truyền qua nối trục T = 59802 Nmm. Nối trục đàn hồi được chọn với các thông số kỹ thuật phù hợp. Vật liệu thép 45 được sử dụng với ứng suất uốn và ứng suất dập cho phép. Kiểm tra độ bền dập và điều kiện uốn của nối trục để đảm bảo an toàn và bền bỉ cho hệ thống truyền động cơ khí.
5.1. Tính Toán và Kiểm Tra Độ Bền Của Nối Trục Đàn Hồi
Tính toán và kiểm tra độ bền dập của nối trục đàn hồi đảm bảo khả năng chịu tải và độ an toàn của hệ thống truyền động cơ khí. Điều kiện uốn và bền dập của nối trục phải được thỏa mãn để tránh hỏng hóc.
5.2. Lựa Chọn Vật Liệu Phù Hợp Cho Nối Trục
Vật liệu thép 45 được chọn cho nối trục với các thông số ứng suất phù hợp. Lựa chọn này đảm bảo nối trục có độ bền cao và khả năng chịu tải tốt trong quá trình truyền động cơ khí.
VI. Phương Pháp Tính Thiết Kế Trục Then Độ Chính Xác Cao
Vật liệu chế tạo trục là thép 45 với ứng suất xoắn cho phép. Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực. Sử dụng phương trình mô men và phương trình hình chiếu của các lực để tính phản lực tại các ổ.
6.1. Xác Định Sơ Bộ Đường Kính Trục và Khoảng Cách Gối Đỡ
Đường kính trục được xác định sơ bộ dựa trên mô men xoắn và ứng suất xoắn cho phép. Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực ảnh hưởng đến độ bền và độ cứng của trục trong quá trình truyền động cơ khí.
6.2. Kiểm Nghiệm Độ Bền Trục và Lựa Chọn Then
Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng và ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động. Hệ số an toàn được tính toán để kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục. Then được lựa chọn theo yêu cầu về công nghệ và lắp ráp. Kiểm nghiệm độ bền then đảm bảo khả năng chịu tải và độ an toàn của hệ thống truyền động cơ khí.
16/09/2025
