Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Tại Đại Học Bách Khoa TPHCM
Trường đại học
Đại Học Bách Khoa TPHCMNgười đăng
Ẩn danh
56
3
0
Phí lưu trữ
30.000 VNĐMục lục chi tiết
Tóm tắt
I. Tổng Quan Đồ Án Thiết Kế Băng Tải Tại ĐH Bách Khoa
Chủ đề Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Tại Đại Học Bách Khoa TPHCM là một trong những đề tài cốt lõi, phản ánh rõ nét năng lực của sinh viên ngành Cơ khí. Đây không chỉ là một bài tập lớn mà còn là một dự án tổng hợp, yêu cầu vận dụng kiến thức từ nhiều môn học nền tảng như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, và Vẽ kỹ thuật. Thông qua việc thực hiện các đồ án này, sinh viên được rèn luyện kỹ năng phân tích, tính toán và lựa chọn các cụm chi tiết máy tiêu chuẩn để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Các tài liệu khoa Cơ khí Bách Khoa và giáo trình thiết kế máy đóng vai trò là kim chỉ nam, cung cấp cơ sở lý thuyết vững chắc cho quá trình thiết kế. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một bản thuyết minh đồ án băng tải chi tiết và bộ bản vẽ kỹ thuật băng tải đạt tiêu chuẩn, sẵn sàng cho việc chế tạo và ứng dụng thực tế.
1.1. Vai trò của đồ án môn học chi tiết máy trong đào tạo
Đồ án môn học chi tiết máy là cột mốc quan trọng, đánh dấu sự chuyển đổi từ lý thuyết sang thực hành của sinh viên kỹ thuật. Nó là một bài kiểm tra toàn diện, đòi hỏi sinh viên phải hệ thống hóa kiến thức đã học để giải quyết một bài toán kỹ thuật cụ thể. Mục tiêu chính là thiết kế một hệ thống cơ khí, mà ở đây là hệ dẫn động cho băng tải công nghiệp, từ các thông số đầu vào cho trước. Quá trình này giúp sinh viên hiểu sâu sắc về mối liên kết giữa các chi tiết, từ việc chọn động cơ, thiết kế bộ truyền, tính toán trục và ổ lăn, cho đến việc lựa chọn vật liệu và dung sai lắp ghép. Đây là bước đệm không thể thiếu, chuẩn bị cho các đồ án phức tạp hơn và cuối cùng là luận văn tốt nghiệp ngành cơ khí, nơi các yêu cầu về tính sáng tạo và tối ưu hóa được đặt lên hàng đầu.
1.2. Phân tích kết cấu cơ khí và nguyên lý máy cơ bản
Một hệ thống dẫn động băng tải tiêu chuẩn, như được mô tả trong đồ án, bao gồm các thành phần chính: Động cơ điện, khớp nối, hộp giảm tốc bánh răng, bộ truyền ngoài (bộ truyền xích hoặc bộ truyền đai), và cụm băng tải. Về nguyên lý máy, động cơ cung cấp momen xoắn ban đầu với tốc độ cao. Momen này được truyền qua khớp nối đến hộp giảm tốc, nơi tốc độ quay được giảm xuống và momen xoắn được tăng lên theo một tỷ số truyền xác định. Sau đó, năng lượng tiếp tục được truyền qua bộ truyền xích đến tang chủ động của băng tải, làm cho băng tải chuyển động để vận chuyển vật liệu. Việc hiểu rõ kết cấu cơ khí và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận là yêu cầu tiên quyết để có thể bắt đầu quá trình tính toán và thiết kế chi tiết.
II. Phân Tích Yêu Cầu Thiết Kế Băng Tải Phương Án 14
Quá trình thiết kế hệ thống dẫn động băng tải bắt đầu bằng việc phân tích các thông số đầu vào cụ thể. Trong đồ án mẫu tại Đại học Bách Khoa TPHCM, sinh viên Nguyễn Quốc Hiếu thực hiện theo phương án 14 của đề 20. Các dữ liệu này không phải là những con số ngẫu nhiên, mà chúng mô phỏng một bài toán thực tế trong sản xuất công nghiệp. Việc phân tích chính xác các yêu cầu về tải trọng, vận tốc, và chế độ làm việc là bước nền tảng quyết định toàn bộ hướng đi của đồ án. Từ đây, các quyết định quan trọng như lựa chọn công suất động cơ, phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền, và xác định các thông số then chốt cho việc tính toán hệ dẫn động cơ khí sẽ được thực hiện. Sai sót ở giai đoạn này có thể dẫn đến một hệ thống không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật hoặc lãng phí về vật liệu và năng lượng.
2.1. Xác định thông số kỹ thuật đầu vào của hệ thống
Theo đề tài được giao, các thông số chính của phương án 14 bao gồm: Lực vòng trên băng tải F = 25500 N, vận tốc băng tải v = 0.38 m/s, và đường kính tang dẫn D = 400 mm. Chế độ làm việc được quy định với thời gian phục vụ là 5 năm, mỗi năm làm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca. Đây là những dữ liệu cốt lõi để tính toán công suất cần thiết trên trục công tác (trục tang dẫn). Công thức tính công suất trên trục công tác được áp dụng: P_ct = (F * v) / 1000. Thay số liệu vào, ta có: P_ct = (25500 * 0.38) / 1000 = 9.69 kW. Con số này là cơ sở để thực hiện các bước tính toán tiếp theo, bao gồm cả việc xác định hiệu suất toàn hệ thống.
2.2. Phương pháp chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
Để chọn động cơ cho băng tải, trước hết cần xác định công suất yêu cầu của động cơ. Công suất này được tính bằng cách lấy công suất trên trục công tác chia cho hiệu suất chung của toàn hệ thống. Hiệu suất chung (η_chung) là tích của hiệu suất các bộ phận: khớp nối, ổ lăn, bộ truyền xích, và các cấp trong hộp giảm tốc bánh răng. Trong đồ án, hiệu suất chung được tính toán là 0.7228. Từ đó, công suất cần thiết của động cơ là P_dc = 9.69 / 0.7228 ≈ 11.34 kW (sau khi nhân hệ số tải trọng). Dựa trên giá trị này, động cơ 4A160S2Y3 có công suất 15 kW được lựa chọn để đảm bảo dự trữ. Tiếp theo, tỷ số truyền chung của hệ thống được xác định bằng cách lấy số vòng quay của động cơ (2930 vg/ph) chia cho số vòng quay của trục công tác (18.14 vg/ph), cho ra u_chung ≈ 161.52. Tỷ số truyền này sau đó được phân phối hợp lý cho hộp giảm tốc và bộ truyền xích bên ngoài.
III. Hướng Dẫn Thiết Kế Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Trục Vít
Hộp giảm tốc là trái tim của hệ thống dẫn động, có nhiệm vụ biến đổi momen và tốc độ quay từ động cơ cho phù hợp với yêu cầu của cơ cấu công tác. Trong khuôn khổ đồ án thiết kế hệ thống dẫn động băng tải tại Bách Khoa, việc tính toán và thiết kế chi tiết hộp giảm tốc chiếm phần lớn khối lượng công việc. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác cao trong việc lựa chọn vật liệu, xác định các thông số hình học của bộ truyền, kiểm nghiệm độ bền cho các chi tiết chịu lực chính như bánh răng, trục vít. Đồng thời, việc tính toán thiết kế trục và then cũng phải được thực hiện song song để đảm bảo khả năng truyền tải momen và chịu đựng các ứng suất uốn, xoắn phát sinh trong quá trình làm việc. Mỗi bước tính toán đều phải dựa trên các tiêu chuẩn và công thức trong giáo trình thiết kế máy.
3.1. Tính toán thiết kế bộ truyền cấp nhanh Bánh răng trụ
Bộ truyền cấp nhanh trong hộp giảm tốc thường là bộ truyền bánh răng trụ, có thể là răng thẳng hoặc răng nghiêng. Trong đồ án này, bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng được lựa chọn do khả năng làm việc êm, tải trọng phân bố đều hơn. Quá trình thiết kế bắt đầu bằng việc chọn vật liệu, thường là thép C45 tôi cải thiện. Sau đó, ứng suất cho phép được xác định dựa trên độ bền mỏi tiếp xúc và độ bền uốn. Các thông số hình học cơ bản như mô-đun, số răng, góc nghiêng, khoảng cách trục được tính toán sơ bộ và sau đó chuẩn hóa theo tiêu chuẩn. Cuối cùng, bước quan trọng nhất là kiểm nghiệm độ bền. Bánh răng phải được kiểm nghiệm theo hai chỉ tiêu: bền tiếp xúc (chống tróc rỗ bề mặt) và bền uốn (chống gãy răng). Các lực tác dụng lên trục (lực vòng, lực hướng tâm, lực dọc trục) cũng được tính toán từ đây để phục vụ cho việc thiết kế trục.
3.2. Tính toán thiết kế bộ truyền cấp chậm Trục vít
Bộ truyền trục vít - bánh vít được sử dụng cho cấp chậm vì khả năng tạo ra tỷ số truyền lớn trong một không gian nhỏ gọn. Vật liệu cho trục vít thường là thép C45 tôi cứng bề mặt, trong khi bánh vít làm từ đồng thanh thiếc để giảm ma sát và chống mài mòn. Việc tính toán bắt đầu bằng việc chọn số mối ren cho trục vít (Z1) và tính số răng bánh vít (Z2) dựa trên tỉ số truyền yêu cầu. Các thông số hình học như mô-đun, hệ số đường kính (q), và khoảng cách trục được xác định. Một yếu tố quan trọng đặc thù của bộ truyền này là tính toán nhiệt. Do có vận tốc trượt lớn, bộ truyền sinh nhiệt đáng kể và cần được kiểm tra để đảm bảo nhiệt độ làm việc không vượt quá giới hạn cho phép. Tương tự như bộ truyền bánh răng, độ bền tiếp xúc, độ bền uốn của răng bánh vít và độ bền cứng của trục vít cũng phải được kiểm nghiệm cẩn thận.
IV. Phương Pháp Chọn Các Chi Tiết Máy Và Bộ Truyền Ngoài
Hoàn thiện thiết kế hệ thống dẫn động băng tải không chỉ dừng lại ở hộp giảm tốc. Các chi tiết máy tiêu chuẩn và bộ truyền bên ngoài đóng vai trò kết nối và đảm bảo sự vận hành ổn định cho toàn bộ hệ thống. Việc lựa chọn các chi tiết này phải dựa trên các thông số đã được tính toán từ các bước trước, như momen xoắn, số vòng quay, và lực tác dụng lên các trục. Quá trình này bao gồm việc tính toán bộ truyền xích, lựa chọn ổ lăn phù hợp với từng vị trí trục, và thiết kế các chi tiết phụ như vỏ hộp, nắp ổ, que thăm dầu. Mỗi lựa chọn đều phải được luận giải rõ ràng trong bản thuyết minh đồ án băng tải, thể hiện sự am hiểu của người thiết kế về chức năng và điều kiện làm việc của từng chi tiết.
4.1. Lựa chọn và kiểm nghiệm bền cho bộ truyền xích
Bộ truyền xích ống con lăn được chọn để truyền chuyển động từ trục ra của hộp giảm tốc đến tang dẫn động băng tải. Việc thiết kế bắt đầu bằng việc chọn số răng đĩa xích dẫn (Z1), thường từ 23-29 răng. Số răng đĩa bị dẫn (Z2) được tính theo tỉ số truyền. Bước xích (p) được chọn sơ bộ dựa trên công suất tính toán và số vòng quay. Sau khi có các thông số cơ bản, khoảng cách trục và số mắt xích được xác định. Bước kiểm nghiệm là rất quan trọng, bao gồm kiểm tra độ bền mòn của xích theo áp suất cho phép và kiểm tra hệ số an toàn theo tải trọng phá hỏng. Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích cũng được tính toán để phục vụ cho việc kiểm nghiệm bền trục.
4.2. Tính toán và chọn ổ lăn cho các trục trong hệ thống
Ổ lăn là chi tiết máy quan trọng, có nhiệm vụ đỡ các trục quay và chịu lực tác dụng từ các bộ truyền. Việc chọn ổ lăn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đường kính ngõng trục, số vòng quay, độ lớn và phương của lực (hướng tâm, dọc trục). Trong đồ án, các loại ổ được sử dụng đa dạng: ổ bi đỡ chặn cho trục vào, cặp ổ đũa côn cho trục trung gian (trục vít) và trục ra để chịu tải trọng hướng tâm và dọc trục lớn. Quy trình tính toán bao gồm việc xác định tải trọng động quy ước tác dụng lên từng ổ, sau đó tính toán khả năng tải động yêu cầu dựa trên tuổi thọ làm việc định trước (ví dụ 24000 giờ). Cuối cùng, một loại ổ tiêu chuẩn có khả năng tải động lớn hơn giá trị yêu cầu sẽ được chọn từ catalog. Khả năng tải tĩnh cũng cần được kiểm nghiệm để đảm bảo ổ không bị biến dạng dẻo khi quá tải.
V. Ứng Dụng CAD CAE Trong Thiết Kế Và Lập Bản Vẽ Băng Tải
Trong bối cảnh kỹ thuật hiện đại, việc hoàn thiện một đồ án môn học chi tiết máy không thể thiếu sự hỗ trợ của các công cụ Thiết kế và Kỹ thuật có sự trợ giúp của máy tính (CAD/CAE). Tại Đại học Bách Khoa TPHCM, sinh viên được yêu cầu phải thành thạo các phần mềm như AutoCAD và SolidWorks. Những công cụ này không chỉ giúp trực quan hóa thiết kế, kiểm tra sự va chạm giữa các chi tiết, mà còn là phương tiện để tạo ra các tài liệu kỹ thuật quan trọng. Việc mô phỏng 3D SolidWorks cho phép xây dựng mô hình số của toàn bộ hệ thống dẫn động, trong khi AutoCAD cơ khí được dùng để xuất các bản vẽ kỹ thuật băng tải chi tiết theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), sẵn sàng cho quá trình gia công và lắp ráp.
5.1. Xây dựng mô hình 3D và mô phỏng lắp ráp bằng SolidWorks
Sau khi hoàn tất các bước tính toán hệ dẫn động cơ khí, việc xây dựng mô hình 3D là bước tiếp theo để hiện thực hóa ý tưởng. Sử dụng phần mềm như SolidWorks, từng chi tiết máy (bánh răng, trục, vỏ hộp, con lăn băng tải, khung sườn băng tải) được dựng hình riêng lẻ với kích thước chính xác. Sau đó, chúng được lắp ráp lại với nhau trong một môi trường Assembly. Quá trình này cho phép người thiết kế kiểm tra trực quan sự ăn khớp giữa các bộ phận, phát hiện các va chạm hình học tiềm ẩn, và đánh giá tính hợp lý của kết cấu cơ khí. Hơn nữa, các công cụ mô phỏng chuyển động (Motion Simulation) trong SolidWorks còn có thể giúp phân tích động học của hệ thống, mang lại cái nhìn sâu sắc hơn về quá trình vận hành trước khi chế tạo thực tế.
5.2. Trình bày bản vẽ kỹ thuật chi tiết theo tiêu chuẩn TCVN
Từ mô hình 3D đã lắp ráp hoàn chỉnh, bước cuối cùng là xuất các bản vẽ kỹ thuật 2D. Đây là tài liệu giao tiếp chính giữa người thiết kế và người thợ gia công. Các bản vẽ này phải được trình bày một cách rõ ràng, đầy đủ và tuân thủ nghiêm ngặt các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về vẽ kỹ thuật. Một bộ hồ sơ bản vẽ hoàn chỉnh thường bao gồm: một bản vẽ lắp chung của toàn bộ hộp giảm tốc và hệ thống, và các bản vẽ chi tiết cho từng bộ phận cần gia công (như trục, bánh răng, vỏ hộp). Trên mỗi bản vẽ chi tiết phải thể hiện đầy đủ các hình chiếu cần thiết, kích thước, dung sai kích thước, dung sai hình học, độ nhám bề mặt và các yêu cầu kỹ thuật khác. Việc sử dụng AutoCAD cơ khí để thực hiện công việc này giúp đảm bảo tính chính xác và chuyên nghiệp cho sản phẩm cuối cùng của đồ án.
09/07/2025
TÀI LIỆU LIÊN QUAN
Bạn đang xem trước tài liệu:
Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động băng tả
THÔNG TIN CHI TIẾT
Trường học: Đại Học Bách Khoa TPHCM
Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Tại Đại Học Bách Khoa TPHCM
Địa điểm: TPHCM
Tài liệu "Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải Tại Đại Học Bách Khoa TPHCM" cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình thiết kế và ứng dụng của hệ thống dẫn động băng tải trong ngành công nghiệp. Nội dung chính của tài liệu bao gồm các nguyên lý cơ bản, các yếu tố cần xem xét trong thiết kế, và những lợi ích mà hệ thống này mang lại cho việc tối ưu hóa quy trình sản xuất. Đặc biệt, tài liệu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn các thành phần phù hợp để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống.
Để mở rộng kiến thức của bạn về chủ đề này, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Tiểu luận đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động băng tải, nơi cung cấp thông tin chi tiết về thiết kế hệ dẫn động băng tải trong các dự án học thuật. Ngoài ra, tài liệu Đồ án thiết kế lớp l13 đề số 9 phương án 1 thiết kế hệ thống dẫn động băng tải sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các phương án thiết kế cụ thể. Cuối cùng, tài liệu Khóa luận tốt nghiệp cơ khí công nghệ tính toán thiết kế máy định lượng than bột kiểu băng tải với năng suất có thể điều chỉnh được từ 0 9 1 5 th trong quy trình sản xuất gạch nung cũng là một nguồn tài liệu quý giá, liên quan đến việc ứng dụng băng tải trong quy trình sản xuất. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về thiết kế và ứng dụng của hệ thống dẫn động băng tải.