Tiểu luận đồ án thiết kế hệ thống động thùng trộn phương án số 18

Phân tích phương án 18 bắt đầu bằng việc xác định công suất cần thiết của động cơ. Các thông số đầu vào bao gồm công suất trên trục thùng trộn, số vòng quay, thời gian hoạt động và hiệu suất của từng bộ phận truyền động. Hiệu suất hệ thống được tính toán dựa trên các giá trị hiệu suất riêng lẻ của bộ truyền đai thang, bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, bộ truyền bánh răng trụ răng côn và khớp nối, được tham khảo từ tài liệu [I]. Công suất tương đương được tính theo công thức 2.13, từ đó suy ra công suất cần thiết của động cơ. Mục tiêu tối ưu hóa là chọn động cơ có công suất vừa đủ, tránh lãng phí năng lượng. Việc lựa chọn động cơ 4A132S4Y3 dựa trên thông số công suất và tốc độ quay đồng bộ, đảm bảo hiệu quả kinh tế và khả năng vận hành của hệ thống. Số vòng quay đồng bộ của động cơ được tính toán dựa trên số vòng quay trên trục công tác và tỉ số truyền chung của hệ thống. Tỉ số truyền chung được phân chia hợp lý giữa hộp giảm tốc và bộ truyền đai thang để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Sau khi xác định được công suất và số vòng quay cần thiết, bước tiếp theo là lựa chọn động cơ phù hợp. Động cơ điện 4A132S4Y3 được lựa chọn, dựa trên các thông số kỹ thuật như công suất (7.5 kW) và tốc độ quay (1455 v/ph). Việc lựa chọn này dựa trên sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí. Tiếp theo, phân bố tỉ số truyền được tính toán cẩn thận để đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu của toàn hệ thống. Tỉ số truyền chung được phân bổ giữa hộp giảm tốc và bộ truyền đai thang. Hộp giảm tốc có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ quay và momen xoắn, đảm bảo sự hoạt động trơn tru của thùng trộn. Thiết kế hệ thống động này đòi hỏi sự tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả và độ bền của hệ thống. Giải pháp thiết kế được chọn cần phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của dự án.

Thiết kế bộ truyền đai thang là một phần quan trọng trong hệ thống dẫn động thùng trộn. Phần này trình bày chi tiết quá trình tính toán các thông số của bộ truyền đai thang, bao gồm công suất truyền, số vòng quay bánh dẫn, tỉ số truyền, vận tốc đai, đường kính bánh đai, chiều dài đai, và số lượng đai cần thiết. Các công thức tính toán được sử dụng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của thiết kế. Việc lựa chọn vật liệu và kích thước đai dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và bảng tra cứu. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của đai như lực căng, góc ôm, và điều kiện làm việc cũng được thực hiện. Mục tiêu chính là đảm bảo khả năng truyền tải công suất một cách hiệu quả và bền vững. Giải pháp thiết kế được trình bày một cách logic và rõ ràng, giúp người đọc dễ dàng hiểu được quá trình thiết kế và các quyết định được đưa ra.

Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bao gồm hai bộ truyền: bộ truyền bánh răng côn và bộ truyền bánh răng nghiêng. Mỗi bộ truyền đều được tính toán kỹ lưỡng về độ bền tiếp xúc và uốn. Việc chọn vật liệu, thép 45, được thực hiện dựa trên độ bền và khả năng chịu tải. Quá trình tính toán bao gồm xác định ứng suất cho phép, số chu kỳ thay đổi ứng suất, và kiểm tra các điều kiện độ bền. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền như tải trọng, tốc độ quay, và chất lượng bôi trơn cũng được thực hiện. Mục tiêu là đảm bảo độ bền và độ tin cậy của bộ truyền trong suốt quá trình hoạt động. Các công thức và phương pháp tính toán được sử dụng để xác định các thông số hình học của bánh răng, đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa các bánh răng. Thiết kế đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hộp giảm tốc.

Thiết kế trục 1 bắt đầu bằng việc xác định các thông số ban đầu như momen xoắn và số vòng quay. Vật liệu được chọn là thép C45, với các thông số cơ lý được nêu rõ. Đường kính trục được tính toán dựa trên công thức 10.9, và được chọn theo dãy tiêu chuẩn. Chiều rộng ổ lăn được chọn dựa trên đường kính trục. Các kích thước độ dài trục được tính toán dựa trên các khoảng cách giữa các chi tiết quay và các thông số khác. Lực tác dụng lên trục được phân tích trên hai mặt phẳng Oyz và Oxz. Cuối cùng, đường kính trục được xác định dựa trên momen uốn và momen xoắn. Thiết kế này đảm bảo trục có độ bền và cứng vững cần thiết để chịu được tải trọng trong quá trình vận hành. Mô hình hóa 3D có thể được sử dụng để trực quan hóa thiết kế và kiểm tra tính khả thi.

Thiết kế trục 2 và 3 tương tự như thiết kế trục 1, nhưng với các thông số đầu vào khác nhau. Các bước tính toán cũng được thực hiện tương tự, bao gồm xác định momen xoắn, số vòng quay, lựa chọn vật liệu (thép C45), tính toán đường kính trục, chiều rộng ổ lăn và kích thước độ dài trục. Phân tích lực tác dụng lên trục được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ bền và độ cứng vững của trục. Giải pháp thiết kế được tối ưu hóa để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Việc lựa chọn ổ lăn phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất của trục. Kiểm tra sự phù hợp của thiết kế với các tiêu chuẩn kỹ thuật là bước cuối cùng trong quá trình thiết kế.

Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu trong hộp giảm tốc là rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống. Các điều kiện bôi trơn được kiểm tra kỹ lưỡng, bao gồm chiều cao ngâm dầu của bánh răng côn và bánh răng trụ. Tính toán đảm bảo rằng bánh răng được ngâm đủ dầu để cung cấp bôi trơn hiệu quả và giảm ma sát. Mục tiêu là tránh hiện tượng mài mòn và hư hỏng do thiếu dầu bôi trơn. An toàn hệ thống được đảm bảo bằng việc duy trì mức dầu phù hợp và kiểm tra định kỳ. Việc lựa chọn dầu bôi trơn phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả bôi trơn.

Dung sai lắp ghép đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của hệ thống. Phần này đề cập đến việc chọn dung sai phù hợp cho các chi tiết lắp ghép, đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa các bộ phận. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến dung sai lắp ghép, như vật liệu, phương pháp chế tạo và điều kiện hoạt động. Mục tiêu là giảm thiểu sai số lắp ghép và đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống. Chi phí sản xuất có thể tăng lên nếu yêu cầu độ chính xác cao hơn. Việc lựa chọn dung sai phù hợp đòi hỏi sự cân bằng giữa độ chính xác và chi phí.

Đồ án số 18: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn có giá trị thực tiễn cao. Nó cung cấp một hướng dẫn chi tiết về quy trình thiết kế một hệ thống dẫn động phức tạp. Ứng dụng của đồ án này trải rộng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành cần sử dụng máy trộn như công nghiệp thực phẩm, hóa chất, và dược phẩm. Kết quả thiết kế có thể được sử dụng trực tiếp trong quá trình sản xuất và lắp đặt hệ thống dẫn động thùng trộn. Phân tích chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của hệ thống giúp kỹ sư có thể tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu chi phí. Báo cáo đồ án này cũng phục vụ như một tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. Thực nghiệm hệ thống trong tương lai có thể giúp xác nhận tính chính xác của các kết quả tính toán.

Thiết kế hệ thống động thùng trộn trong đồ án số 18 có thể được cải tiến hơn nữa. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như thiết kế CAD và mô phỏng phần mềm sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu thời gian thiết kế. Kiểm tra hệ thống thông qua các phần mềm mô phỏng sẽ giúp phát hiện và khắc phục các lỗi thiết kế một cách hiệu quả. Tối ưu hóa về hiệu quả năng lượng cũng là một hướng phát triển quan trọng. Việc sử dụng các động cơ tiết kiệm năng lượng và các biện pháp giảm ma sát sẽ giúp giảm chi phí vận hành. Nghiên cứu về vật liệu mới có độ bền cao và trọng lượng nhẹ cũng sẽ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống. PLC và SCADA có thể được tích hợp để tự động hóa và giám sát hoạt động của hệ thống, nâng cao hiệu quả sản xuất.