TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ (ME3139) Học kỳ I/ Năm học 2021-2022 ĐỀ TÀI ĐỀ SỐ 14: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phƣơng án số: 18 Sinh viên thực hiện: HUỲNH VĂN NIN MSSV: 1914572 Ngƣời hƣớng dẫn: Gv. VŨ NHƢ PHAN THIỆN Ký tên: Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ: TP. HỒ CHÍ MINH 11/2021 0 0 SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 2 0 0 SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 3 0 0 SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 4 0 0 SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 5 0 0 MỤC LỤC PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƢƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN .7 PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI THANG .13 PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC .15 PHẦN 4: KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU.28 PHẦN 5: THIẾT KẾ TRỤC .29 PHẦN 6: THIẾT KẾ THEN .38 PHẦN 7: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC .42 PHẦN 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ .47 PHẦN 9: CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 6 0 0 PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƢƠNG PHÁN – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1. Phân tích phƣơng án: • Bảng số liệu: Phƣơng án 18 Công suất trên trục thùng trộn P, kW 6,5 Số vòng quay trên trục thùng trộn n, v/ph 50 Thời gian phục vụ L, năm 7 Số ngày làm/năm , ngày 240 Số ca làm trong ngày, ca 1 , giây 20 , giây 13 T 0,7T SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 7 0 0 1.
Xác định công suất cần thiết: • Hiệu suất truyền động toàn bộ hệ thống: Trong đó hiệu suất các bộ truyền ta chọn từ Bảng 2.3/19 Tài liệu [I]: : hiệu suất bộ truyền đai thang. : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng côn. : hiệu suất khớp nối.
• Ta đƣợc: • Hệ thống truyền động băng tải làm việc với sơ đồ tải trọng nhƣ sau: • Theo công thức 2.13, công suất tƣơng đƣơng: √( ) ( ) √ SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 8 0 0 • Công suất cần thiết của động cơ : 1. Xác định số vòng quay đồng bộ của động cơ: • Số vòng quay trên trục công tác: • Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động: - Trong đó: : Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp. : Tỉ số truyền bộ truyền động đai thang. • Dựa vào Bảng 2.4/21 Tài liệu [I] chọn và ta đƣợc: • Số vòng quay sơ bộ của động cơ: 1.
Chọn động cơ: • Dựa vào công suất cần thiết tính đƣợc và số vòng quay đồng bộ của động cơ. Động cơ đƣợc chọn phải có công suất và số vòng quay động cơ thỏa mãn điều kiện: • Ta chọn động cơ 4A. Động cơ 4A đƣợc chế tạo theo GOST 19523-74 thay thế các động cơ cũ A2, A01 và AO2 nói chung có khối lƣợng nhẹ hơn khoảng 18% so với A2 và A02, cũng đồng thời nhẹ hơn so với DK và K. Mặt khác có phạm vi công suất lớn hơn và số vòng quay đồng bộ rộng hơn so với DK và K.
• Dựa vào Bảng 1.3/237 Phụ lục Tài liệu [Ⅱ] ta chọn động cơ 4A132S4Y3 có các thông số nhƣ sau: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 9 0 0 Công suất Vận tốc quay TK Tmax Ký hiệu cos Pdm(kW) nđc(v/ph) Tdn Tdn 4A132S4Y3 7,5 1455 87,5 0,86 2 2,2 1. Phân bố tỉ số truyền: • Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền động: - Trong đó: : Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ cấp nhanh. : Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc bánh răng trụ cấp chậm. • Ta có: • Dựa vào Bảng 2.4/21 Tài liệu [I] chọn ,56.
• Tỉ số truyền bộ truyền động hộp giảm tốc: • Phân bố tỉ số truyền trong hộp giảm tốc: • Chọn tỉ số truyền giữa cặp bánh răng trụ cấp nhanh và cặp bánh răng trụ cấp chậm: • Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm: √ √ • Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp nhanh: • Tỉ số truyền cuối cùng của bộ truyền đai: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 10 0 0 1. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ SỐ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC: • Tính công suất trên các trục: • Tính số vòng quay trên các trục: • Tính momen xoắn trên các trục: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 11 0 0 • Bảng thông số tính toán: Động cơ 1 2 3 Trục máy công Trục tác Thông số 6,5 Công suất (kW) 3,58 3,25 2,5 1 Tỉ số truyền 1455 Số vòng quay (vg/ph) Momen xoắn (Nmm) SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 12 0 0 PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 2. Thông số cơ bản: • Công suất: • Số vòng quay bánh dẫn: • Tỉ số truyền: 2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang: • Theo hình 4.1, với công suất và số vòng quay nhƣ trên ta chọn đai tiết diện .13, chọn đƣờng kính bánh đai nhỏ.
• Vận tốc đai • Theo công thức 4.2, với , đƣờng kính bánh đai lớn: ( ) ( ) • Theo bảng 4.26, chọn đƣờng kính tiêu chuẩn • Nhƣ vậy tỉ số truyền thực tế ( ) 560/[160.14, chọn sơ bộ khoảng cách trục • Theo công thức 4.4, chiều dài đai: ( ) ( ) ( ) ( ) • Theo bảng 4.13, chọn chiều dai đai tiêu chuẩn:. • Theo công thức 4.15, số vòng chạy của đai trong 1 giây: • Theo công thức 4.6, khoảng cách trục theo chiều dài đai tiêu chuẩn: √ Với: ( ) ( ) ( ) Do đó: • Theo công thức 4.7, góc ôm: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 13 0 0 • Theo công thức 4.16, xác định số đai: - Trong đó: : hệ số tải trọng động, theo bảng 4. : công suất cho phép, với và , theo bảng 4. : hệ số ảnh hƣởng của góc ôm, với , theo bảng 4.
: hệ số ảnh hƣởng của chiều dài đai, với l/ , theo bảng 4. : hệ số ảnh hƣởng của tỉ số truyền, với , theo bảng 4. : hệ số ảnh hƣởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai, với , theo bảng 4.18 Do đó: Lấy • Theo công thức 4.21, chiều rộng bánh đai: ( ) ( ) • Theo công thức 4.21, đƣờng kính ngoài bánh đai: • Theo công thức 4.19, lực căng ban đầu: ( ) - Trong đó: (định kỳ điều chỉnh lực căng), với (bảng 4.22), do đó: Nhƣ vậy: • Theo công thức 4.21, lực tác dụng lên trục: ( ) ( ) SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 14 0 0 PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 3. Thông số kỹ thuật: • Thời gian phục vụ L: 7 năm.
• Quay một chiều, tải trọng tĩnh, làm việc 1 ca (1 năm làm việc 240 ngày, một ca làm việc 8 giờ). • Bộ truyền cấp nhanh (Bộ truyền bánh răng côn): Công suất (kW) 6,43 Số vòng quay (v/ph) 406,42 Tỉ số truyền 3,25 Momen xoắn (Nmm) 151091,24 • Bộ truyền cấp chậm (Bộ truyền bánh răng nghiêng): Công suất (kW) 6,17 Số vòng quay (v/ph) 125,05 Tỉ số truyền 2,5 Momen xoắn (Nmm) 471199,52 3. Tính toán bộ truyền cấp nhanh: 3. Chọn vật liệu: • Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng nhƣ nhau theo bảng 6.1 chọn: - Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241.
- Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192. Xác định ứng suất cho phép: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 15 0 0 • Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB180. • Chọn độ rắn bánh nhỏ ; độ rắn bánh lớn khi đó ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: • Theo công thức 6.5, số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc và uốn: • Theo công thức 6.8, số chu kỳ thay đổi ứng suất tƣơng đƣơng: ∑( ) ( ) do đó ∑( ) ( ) do đó ∑( ) ( ) do đó ∑( ) ( ) do đó - Trong đó: c: số lần ăn khớp trong một vòng quay. t: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
, : hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hƣởng của thời hạn phục vự và chế độ tải trọng của bộ truyền. • Theo công thức 6.2a, ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 16 0 0 - Trong đó: , : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, theo bảng 6. : hệ số xét ảnh hƣởng đặt tải, khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một chiều). • Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng, ta có: ( ) • Theo công thức 6.14, ứng suất quá tải cho phép: 3.
Xác định chiều dài côn ngoài: • Theo công thức 6.52a, chiều dài côn ngoài: √ √ ( ) - Trong đó: ( ) ( ). : hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng, với truyền động bộ truyền răng thẳng bẳng thép : hệ số chiều rộng vành răng. ( ) ( ) : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng côn, với: theo bảng 6. Xác định các thông số ăn khớp: • Theo công thức 6.52b, đƣờng kính chia ngoài của bánh côn chủ động: √ √ • Theo bảng 6.22, ta đƣợc: ; với , • Theo công thức 6.55, đƣờng kính trung bình và modun trung bình: SVTH: HUỲNH VĂN NIN Page 17 0 0 ( ) ( ) • Theo công thức 6.56, modun vòng ngoài: ( ) ( ) • Theo bảng 6.8, lấy trị số tiêu chuẩn , do đó: ( ) ( ) • Số răng bánh lớn.
Lấy • Do đó tỉ số truyền: • Góc côn chia: ( ) ( ) • Theo bảng 6.20, với chọn hệ số dịch chỉnh đều ; • Đƣờng kính trung bình của bánh nhỏ: • Chiều dài côn ngoài: √ √ 3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: • Theo công thức 6.58, ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh răng côn phải thỏa mãn điều kiện sau: √ √ ( ) - Trong đó: ( ) hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6. : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, với , theo bảng 6. : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, đƣợc xác định theo công thức 6.59a: √( ) √( ) + Với : hệ số trùng khớp ngang, tính theo công thức 6.