PHẦN MỞ ĐẦU Hệ thống dẫn động băng tải là hệ thống cơ khí được dùng để vận chuyển hàng hoá, vật liệu, vật tư,… từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước. Hệ thống dẫn động băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến vận chuyển các loại vật liệu từ nhẹ cho đến nặng và cồng kềnh, cho phép vận chuyển một cách nhanh chóng và hiệu quả. Trong phạm vi đồ án này, băng tải được nối với xích tải. Chuyển động quay của xích tải được truyền động từ động cơ điện thông qua một hộp giảm tốc.
Bộ truyền động được sử dụng trong hộp giảm tốc này là bộ truyền bánh răng trụ 2 cấp với trục đầu vào được nối với động cơ điện thông qua nối trục đàn hồi, trục đầu ra được nối với bộ truyền xích. 5 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ Đồ án thiết kế máy giúp chúng ta tìm hiểu về việc thiết kế hộp giảm tốc và củng cố các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật,… vì vậy sinh viên có thể có cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế Cơ khí. Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện, các sinh viên có thể rèn luyện và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, một kỹ năng rất quan trọng và cần thiết cho công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Trọng Hỷ, các thầy cô trong khoa Cơ Khí đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức còn hạn hep, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô. Kính chúc quý thầy cô sức khoẻ và hạnh phúc. Sinh viện thực hiện Võ Mai Anh Huy 6 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ PHẦN 1. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.
Xác định công suất của động cơ - Công suất trên trục động cơ điện được tính theo công thức: 𝑃𝑡 𝑃𝑐𝑡 = η - Trong đó: + 𝑃𝑐𝑡 (𝑘𝑊): Công suất cần thiết trên trục động cơ + 𝑃𝑡 (𝑘𝑊): Công suất tính toán trên trục máy công tác Trường hợp ở đề 9 là trường hợp tải trọng thay đổi, nên công suất tính toán trên trục máy công tác được tính theo công thức: 𝑇1 2 𝑇2 2 ( √ 𝑇 ) × 𝑡1 + ( ) × 𝑡2 𝑃𝑡 = 𝑃𝑡đ = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑇 𝑡1 + 𝑡2 Với công suất của băng tải: 𝐹 × 𝑣 4600 × 1,29 𝑃𝑚𝑎𝑥 = = = 5,93 (𝑘𝑊) 1000 1000 Ta có 𝑡1 = 57 (𝑔𝑖â𝑦), 𝑡2 = 54 (𝑔𝑖â𝑦), 𝑇1 = 𝑇 , 𝑇2 = 0,8𝑇 1 × 57 + 0,82 × 54 ⟹ 𝑃𝑡 = 𝑃𝑡đ = 5,93 × √ ≈ 5,39 (𝑘𝑊) 57 + 54 + 𝜂 = 𝜂𝑘𝑛 × 𝜂𝑏𝑟1 × 𝜂𝑏𝑟2 × 𝜂𝑥 × 𝜂𝑜𝑙 4 : hiệu suất truyền động Theo bảng 2.3 trang 19 tài liệu [1], ta có: 𝜂𝑘𝑛 = 0,99 : Hiệu suất nối trục đàn hồi 𝜂𝑏𝑟1 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng được che kín (0,96 ÷ 0,98) 𝜂𝑏𝑟2 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng được che kín (0,96 ÷ 0,98) 7 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ 𝜂𝑥 = 0,91 : Hiệu suất bộ truyền xích để hở (0,90 ÷ 0,93) 𝜂𝑜𝑙 = 0,99 : hiệu suất ổ lăn (0,99 ÷ 0,995) ⇒ 𝜂 = 0,99 × 0,97 × 0,97 × 0,91 × 0,994 ≈ 0,81 - Vì vậy, công suất của động cơ điện: 𝑃𝑡 5,39 𝑃𝑐𝑡 = = ≈ 6,65 (𝑘𝑊) η 0,81 1. Chọn động cơ điện - Xác định tỉ số truyền của hệ: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ𝑔𝑡 × 𝑢𝑥 + Theo bảng 2.4 trang 21 tài liệu [1], ta có: 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 8 : tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp (8 ÷ 40) 𝑢𝑥 = 3 : tỉ số truyền của bộ truyền xích (2 ÷ 5) ⟹ 𝑢𝑐ℎ = 8 × 3 = 24 - Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 × 𝑢𝑐ℎ + Trong đó, Số vòng quay của trục máy công tác: 60000 × 𝑣 60000 × 1,29 𝑛𝑙𝑣 = = ≈ 54,75 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝜋×𝐷 𝜋 × 450 ⟹ 𝑛𝑠𝑏 = 54,75 × 24 ≈ 1314 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) - Dựa vào bảng P.13 trang 236 tài liệu [1], với công suất trên trục của động cơ điện 𝑃𝑐𝑡 ≈ 6,65 (𝑘𝑊 ) và số vòng quay sơ bộ của động cơ 𝑛𝑠𝑏 ≈ 1314 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡), và thông số 𝑃đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 ≈ 6,65 (𝑘𝑊 ) của động cơ điện phải thoã mãn: { 𝑛đ𝑐 ≈ 𝑛𝑠𝑏 ≈ 1314 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 8 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ + Vậy nên, ta chọn kiểu động cơ 4𝐴132𝑆4𝑌3 với thông số: Kiểu động cơ Công suất (𝑘𝑊) Vận tốc quay (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 4𝐴132𝑆4𝑌3 7,5 1455 1. Phân phối tỉ số truyền - Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động: 𝑛đ𝑐 1455 𝑢𝑐ℎ = = ≈ 26,58 𝑛𝑙𝑣 54,75 - Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ phân đôi cấp nhanh, tra bảng 3.1 trang 43 tài liệu [1], ứng với 𝑢ℎ𝑔𝑡 = 8, ta chọn 𝑢1 = 3,08 và 𝑢2 = 2,6 - Vậy tỉ số truyền của bộ truyền xích là: 𝑢𝑐ℎ 26,58 𝑢𝑥 = = = 3,32 𝑢ℎ𝑔𝑡 8 1. Lập bảng đặc tính của động cơ - Tính công suất trên các trục: 𝑃𝑚𝑎𝑥 5,93 𝑃4 = = ≈ 5,99 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 0,99 𝑃4 5,99 𝑃3 = = ≈ 6,58 (𝑘𝑊) 𝜂𝑥 0,91 𝑃3 6,58 𝑃2 = = ≈ 6,85 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 × 𝜂𝑏𝑟1 0,99 × 0,97 𝑃2 6,85 𝑃1 = = ≈ 7,21 (𝑘𝑊) 𝜂𝑜𝑙 2 × 𝜂𝑏𝑟2 0,992 × 0,97 𝑃1 7,21 𝑃đ𝑐 = = ≈ 7,28 (𝑘𝑊) 𝜂𝑘𝑛 0,99 - Tính số vòng quay trên các trục: 𝑛đ𝑐 = 1455 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 9 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ 𝑛1 = 𝑛đ𝑐 = 1455 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 𝑛1 1455 𝑛2 = = ≈ 472,4 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 𝑢1 3,08 𝑛2 472,4 𝑛3 = = ≈ 181,69 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 𝑢2 2,6 𝑛3 181,69 𝑛4 = = ≈ 54,73 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) 𝑢𝑥 3,32 - Tính momen xoắn trên các trục: 𝑃đ𝑐 7,28 𝑇đ𝑐 = 9,55 × 106 × = 9,55 × 106 × ≈ 47782,82 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛đ𝑐 1455 𝑃1 7,2148 𝑇1 = 9,55 × 106 × = 9,55 × 106 × ≈ 47323,37 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛1 1455 𝑃2 6,85 𝑇2 = 9,55 × 106 × = 9,55 × 106 × ≈ 138479,04 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛2 472,4 𝑃3 6,58 𝑇3 = 9,55 × 106 × = 9,55 × 106 × ≈ 345858,33 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛3 181,69 𝑃4 5,99 𝑇4 = 9,55 × 106 × = 9,55 × 106 × ≈ 1045212,86 (𝑁𝑚𝑚) 𝑛4 54,73 * Bảng đặc tính của động cơ điện: Trục Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV Thông số Công suất (𝑘𝑊) 7,28 7,21 6,85 6,58 5,99 Tỉ số truyền 1 3,08 2,6 3,32 Momen xoắn (𝑁𝑚𝑚) 47782,82 47323,37 138479,04 345858,33 1045212,86 Số vòng quay (𝑣𝑔/𝑝ℎ) 1455 1455 472,4 181,69 54,73 10 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ PHẦN 2.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 2. Tính toán bộ truyền xích 2. Chọn loại xích - Công suất trên đĩa xích dẫn của bộ truyền xích chính là công suất trên trục III 𝑃3 ≈ 6,58 (𝑘𝑊) với số vòng quay của đĩa xích dẫn là 𝑛3 = 181,69 (𝑉ò𝑛𝑔 /𝑝ℎú𝑡) ⇒ Vì số vòng quay thấp, tải trọng nhỏ nên ta chọn loại xích ống - con lăn. Chọn số răng đĩa xích - Số răng của đĩa xích được xác định theo công thức: 𝑧1 = 29 − 2 × 𝑢𝑥 = 29 − 2 × 3,32 ≈ 22,36 (𝑟ă𝑛𝑔) ⇒ Chọn 𝑧1 = 23 (𝑟ă𝑛𝑔) - Từ số răng đĩa xích nhỏ, ta xác định được số răng đĩa xích lớn theo công thức: 𝑧2 = 𝑢𝑥 × 𝑧1 = 3,32 × 23 ≈ 76,36 (𝑟ă𝑛𝑔) ⇒ Chọn 𝑧2 = 77 (𝑟ă𝑛𝑔) 𝑧1 = 23 𝑟ă𝑛𝑔 > 19 𝑟ă𝑛𝑔 Ta có { 𝑧2 = 77 𝑟ă𝑛𝑔 < 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 120 𝑟ă𝑛𝑔 (Đố𝑖 𝑣ớ𝑖 𝑥í𝑐ℎ ố𝑛𝑔 − 𝑐𝑜𝑛 𝑙ă𝑛) ⇒ 𝑧1 và 𝑧2 thoả điều kiện.
Tỉ số truyền của bộ truyền xích sau khi tính lại là: 𝑧2 77 𝑢𝑥 = = ≈ 3,35 𝑧1 23 11 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ 2. Xác định bước xích - Xác định hệ số sử dụng 𝑘 theo công thức (5.4) trang 81 tài liệu [1]: 𝑘 = 𝑘0 × 𝑘𝑎 × 𝑘đ𝑐 × 𝑘𝑏𝑡 × 𝑘đ × 𝑘𝑐 +Trong đó 𝑘0 = 1 : Đường nối hai tâm đĩa xích so với phương nằm ngang < 60° 𝑘𝑎 = 1 : Chọn 𝑎 = (30 ÷ 50)𝑝𝑐 𝑘đ𝑐 = 1,25 : Vị trí trục không điều chỉnh được 𝑘𝑏𝑡 = 1,3 : Môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn II - bảng 5.7 tài liệu [1] 𝑘đ = 1,2 : Tải trọng va đập nhẹ (1,2 ÷ 1,5) 𝑘𝑐 = 1,45 : Làm việc 3 ca ⇒ 𝑘 = 1 × 1 × 1,25 × 1,3 × 1,2 × 1,45 = 2,83 - Xác định công suất tính toán theo công thức (5.3) trang 81 tài liệu [1]: 𝑃 × 𝑘 × 𝑘𝑧 × 𝑘𝑛 𝑃𝑡 = 𝑘𝑥 + Trong đó: 𝑃 = 𝑃3 = 6,58 (𝑘𝑊) 𝑧01 25 𝑘𝑧 = = ≈ 1,09 𝑧1 23 𝑛01 200 𝑘𝑛 = = ≈ 1,1 𝑛1 181,69 𝑘𝑥 = 1 : Chọn sơ bộ 1 dãy xích 6,58 × 2,83 × 1,09 × 1,1 ⇒ 𝑃𝑡 = ≈ 22,33 (𝑘𝑊) 1 - Chọn bước xích: + Theo bảng 5.5 trang 81 tài liệu [1], với 𝑛01 = 200 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) thoả mãn điều kiện bền mòn: 𝑃𝑡 < [𝑃] = 34,8 (𝑘𝑊) + Đồng thời theo bảng 5.8 trang 83 tài liệu [1], 𝑝𝑐 = 38,1 (𝑚𝑚) < 𝑝𝑚𝑎𝑥 = 50,8 (𝑚𝑚) 12 Đồ án thiết kế Đề số 9 - Phương án 1 GVHD: Trần Trọng Hỷ 2. Xác định khoảng cách trục và số mắt xích - Khoảng cách trục: 𝑎 = 40 × 𝑝𝑐 = 40 × 38,1 = 1524 (𝑚𝑚 ) - Xác định số mắt xích theo công thức (5.12) trang 85 tài liệu [1]: 2 × 𝑎 𝑧1 + 𝑧2 𝑧2 − 𝑧1 2 𝑝𝑐 2 × 1524 23 + 77 69 − 23 2 38,1 𝑥= + +( ) × = + +( ) × 𝑝𝑐 2 2𝜋 𝑎 38,1 2 2𝜋 1524 ≈ 131,85 + Lấy số mắt xích chẵn 𝑥𝑐 = 132, khoảng cách trục được tính lại theo công thức (5.