Thiết Kế Hệ Thống Vít Tải Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Đồ án toán học nghiên cứu thiết kế máy mmh prmd310523 bảng thuyết minh kết quả tính toán thiết kế, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự

• Tác giả: Nguyễn Đại Phúc
• Người hướng dẫn: GVHD: Dương Đăng Danh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Vít Tải
• Loại tài liệu: Đồ Án Thiết Kế Máy
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. Phần I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC
• 2. Phần II: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
• 3. Phần III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI
• 4. Phần IV: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
• 5. Phần V: KHỚP NỐI TRỤC
• 6. Phần VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
• 7. Phần VII: CHỌN Ổ LĂN
• 8. Phần VIII: DUNG SAI
• 9. PHẦN IX: VỎ HỘP
• 10. Phần X: MỘT SỐ CHI TIẾT PHỤ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Thiết Kế Hệ Thống Vít Tải Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP

Thiết kế hệ thống vít tải là một phần quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy. Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn áp dụng vào thực tiễn. Hệ thống vít tải được sử dụng rộng rãi trong vận chuyển vật liệu rời, đặc biệt là trong ngành xây dựng và chế biến thực phẩm.

1.1. Khái niệm về Vít Tải và Ứng Dụng

Vít tải là thiết bị cơ khí dùng để vận chuyển vật liệu rời theo chiều nghiêng hoặc ngang. Chúng thường được sử dụng trong các nhà máy chế biến thực phẩm, khai thác khoáng sản và xây dựng. Hệ thống này giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình vận chuyển.

1.2. Lợi ích của Hệ Thống Vít Tải

Hệ thống vít tải mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu chi phí lao động, tăng hiệu suất làm việc và đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển. Ngoài ra, việc thiết kế hợp lý còn giúp tối ưu hóa không gian và giảm thiểu tiếng ồn trong môi trường làm việc.

II. Thách thức trong Thiết Kế Hệ Thống Vít Tải

Thiết kế hệ thống vít tải không chỉ đơn thuần là việc lựa chọn vật liệu và kích thước. Các kỹ sư phải đối mặt với nhiều thách thức như tính toán công suất, lựa chọn động cơ phù hợp và đảm bảo độ bền cho các bộ phận. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.

2.1. Tính Toán Công Suất và Tốc Độ Trục

Công suất và tốc độ trục là hai yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống vít tải. Việc tính toán chính xác giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Công thức tính công suất thường dựa trên các thông số như đường kính vít tải và chiều dài vận chuyển.

2.2. Lựa Chọn Động Cơ Phù Hợp

Lựa chọn động cơ là một trong những bước quan trọng trong thiết kế hệ thống vít tải. Động cơ cần phải có công suất đủ lớn để đáp ứng yêu cầu vận chuyển, đồng thời phải đảm bảo hiệu suất cao và độ bền trong quá trình hoạt động.

III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Vít Tải Hiệu Quả

Để thiết kế hệ thống vít tải hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và tính toán giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu sai sót trong quá trình thi công.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng

Phần mềm mô phỏng giúp các kỹ sư kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi thực hiện. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí phát sinh trong quá trình thi công.

3.2. Tính Toán Các Thông Số Kỹ Thuật

Việc tính toán các thông số kỹ thuật như lực căng đai, mô men xoắn và ứng suất là rất quan trọng. Những thông số này giúp đảm bảo rằng hệ thống hoạt động ổn định và bền bỉ trong suốt thời gian sử dụng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Hệ Thống Vít Tải

Hệ thống vít tải được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, sinh viên có cơ hội thực hành và nghiên cứu các ứng dụng thực tiễn của hệ thống này trong các dự án cụ thể.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Xây Dựng

Trong ngành xây dựng, vít tải được sử dụng để vận chuyển vật liệu như cát, đá và xi măng. Hệ thống này giúp tăng tốc độ thi công và giảm thiểu chi phí lao động.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Chế Biến Thực Phẩm

Trong ngành chế biến thực phẩm, vít tải giúp vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm một cách an toàn và hiệu quả. Điều này đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiết kiệm thời gian trong quy trình sản xuất.

V. Kết Luận và Tương Lai của Hệ Thống Vít Tải

Hệ thống vít tải đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Với sự phát triển của công nghệ, thiết kế và ứng dụng của hệ thống này sẽ ngày càng được cải tiến, mang lại hiệu quả cao hơn cho người sử dụng.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ

Công nghệ mới như tự động hóa và IoT đang được áp dụng trong thiết kế hệ thống vít tải. Điều này giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

5.2. Tương Lai Của Ngành Cơ Khí

Ngành cơ khí sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại. Việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống vít tải sẽ góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY MMH: PRMD310523 BẢNG THUYẾT MINH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỀ/ P. ĐIỂM PB: ……………… GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH SVTH: NGUYỄN ĐẠI PHÚC NHÓM: 1 TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023 Mục Lục ĐỀ BÀI. 5 Phần I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC.

Tốc độ trục công tác:. Công suất của vít tải tính theo công thức. 7 Phần II: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. Chọn động cơ điện.

Bảng phân phối tỉ số truyền. Bảng thông số. 8 Phần III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI. Thông số đầu vào.

Chọn loại đai và tiết diện đai. Xác định các thông số bộ truyền. Xác định số dây đai. Xác định lực căng đai, lực tác dụng lên trục.

Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai. 12 Phần IV: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG. Thông số đầu vào:. Các bước tính toán: .1 Chọn vật liệu bánh răng: .2 Xác định ứng suất cho phép: .3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: .4 Xác định các thông số ăn khớp .5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: .6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: .7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:.

Tính lực tác dụng khi ăn khớp [2] :. Tổng kết các thông số bộ truyền bánh răng. 20 Phần V: KHỚP NỐI TRỤC. Thông số đầu vào:.

Trình tự thực hiện:. Phân tích lực tác dụng lên khớp nối:. 22 Phần VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC. Chọn vật liệu trục:.

Tải trọng tác dụng lên trục:. Tính sơ bộ đường kính trục:. Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:. Ngoại lực từ các bộ truyền tác dụng lên trục và hình vẽ.

Ngoại lực từ các bộ truyền tác dụng lên trục:. Nội lực phát sinh trong trục:. Xác định đường kính các đoạn trục. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh:. Error! Bookmark not defined. Phần VII: CHỌN Ổ LĂN.

Error! Bookmark not defined. Thông số đầu vào. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.

Error! Bookmark not defined. Thông số đầu vào. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.

Phần VIII: DUNG SAI. 43 PHẦN IX: VỎ HỘP. 45 Phần X: MỘT SỐ CHI TIẾT PHỤ. Chốt định vị:.

Nút tháo dầu: Chức năng: sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ thảo dầu. Lúc làm việc lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu. Que thăm dầu: Chức năng: khi vận tốc bánh răng được ngâm trong dầu.

Chiều cao mức dầu trong hộp được kiểm tra qua thiết bị chỉ dầu là que thăm dầu. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 51 Trường ĐHSPKT TP.HCM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: PRMD310523 Khoa: Cơ khí Chế tạo máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÍT TẢI Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Đề số: 01 -- Phương án: 04 SVTH: NGUYỄN ĐẠI PHÚC MSSV: 21146294 GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH Chữ ký: Ngày nhận đề: 29/02/2024 Ngày bảo vệ: ĐỀ BÀI Số liệu cho trước: STT Tên gọi Giá trị 1 Loại vật liệu vận chuyển Tro xỉ 2 Năng suất Q (tấn/giờ) 35 3 Đường kính vít tải D (m) 0,32 4 Chiều dài vận chuyển L (m) 12 5 Góc nghiêng vận chuyển 𝜆 (độ) 20 Phần I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC 1. Tốc độ trục công tác: Theo tài liệu [2], 12.1 ta có được công thức tính năng suất của vít tải: 𝜋𝐷 2 Q = 60 S.

D(m): đường kính vít tải. K: Hệ số phụ thuộc vào bước vít và trục vít, trong điều kiện bình thường lấy K= 1. n(v/ph): Số vòng quay trục vít. 𝜌: Khối lượng riêng vật liệu, tra bảng 2.

𝜓: Hệ số điền đầy tra bảng 2. c: Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng() của vít tải, tra bảng 2. Từ công thức 12. Công suất của vít tải tính theo công thức.12 = (4 + sin (20)) = 4,97 (kW) 367 Trong đó: Q(tấn/h): Năng suất vít tải L(m): Chiều dài vít tải ω: Hệ số cản chuyển động của vật liệu, tra bảng 2.

Tổng kết 𝑃𝑙𝑣 = 4,97 (𝑘𝑊) 𝑛𝑙𝑣 = 154,98 (𝑣/𝑝ℎú𝑡) Phần II: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1. Chọn động cơ điện Với công suất và tốc độ trục công tác đã tính ở phần 1, cụ thể là nlv=154,98 (v/ph) và Plv=Pt = 4,97(kW). Phần này sẽ tính toán để chọn động cơ phù hợp. Hiệu suất dẫn động của hệ thống: η = ηk.0,95=0,89 Công suất cần thiết trên trục động cơ: P𝑡 4,97 Pctđc= = = 5,59 (kW) η 0,89 Chọn tỉ số truyền sơ bộ gồm: phần tỉ số truyền ngoài Uđ = 3 tỉ số truyền trong hộp giảm tốc Uh = Ubr = 3,15 Tỉ số truyền sơ bộ tính theo công thức: usb = ux.uh = 9,45 Số vòng quay sơ bộ động cơ theo công thức: nsb = usb.154,98= 1464,58 (v/ph) Chọn số vòng quay đồng bộ: 𝑛đ𝑏 = 1500(v/ph) Chọn động cơ theo tài liệu tham khảo: chọn động cơ M2QA 132M4A có công suất Pđc=7,5 kW và nđc = 1430 vòng/phút.

Bảng phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của hệ thống: 𝑛 1430 uch = đ𝑐 = = 9,23 𝑛𝑙𝑣 154,98 Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc 1 cấp theo bảng 3.0,995 𝑃 5,31 - Pctdc = 1 = =5,59 (kW) 𝜂đ 0,95 Số vòng quay trên các trục: - Trục 01: n1 = nđc/ uđ = 1430 / 2,93 = 488,19 (v/ph) - Trục 02: n2 = n1 / ubr = 488,19 / 3,15 = 154,98 (v/ph) - Trục làm việc : nlv = n2 = 154,98 (v/ph) Tính mômen trên các trục: 9,55×106 𝑃đ𝑐 9,55×106 .4,99 -Trục công tác: Tct = = = 307733 (N. Bảng thông số Trục Trục công tác Động cơ Trục 1 Trục 2 Thông số (trục làm việc) Công suất P, kW 5,59 5,31 5,07 4,99 Tỉ số truyền u 𝑢đ = 2,93 𝑢𝑏𝑟 = 3,15 uk = 1 Số vòng quay n, vg/ph 1430 488,19 154,98 154,98 Mômen xoắn T, N.mm 37311 103827 312404 307733 Phần III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI 1. Thông số đầu vào Công suất trên bánh đai dẫn P = 5,59 (kW) Tốc độ quay của bánh đai dẫn n = 1430 (vòng/phút) Tỉ số truyền u = 2,93 2. Chọn loại đai và tiết diện đai Theo đồ thị hình 4.1 [2] ta chọn loại B Đường kính tối thiểu bánh đai dẫn: 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 140 𝑚𝑚 Chiều cao đai: ℎ = 10,5 𝑚𝑚 Diện tích tiết diện đai: 𝐴 = 138 𝑚𝑚2 3.

Xác định các thông số bộ truyền Theo bảng chọn đường kính bánh đai dẫn 𝑑1 = 180 (𝑚𝑚) π.1430 Vận tốc đai [2] 𝑣1 = = = 13,48 (m/s) < 𝑣𝑚𝑎𝑥 60.21 chọn đường kính 𝑑2 = 500 𝑚𝑚 Tỉ số truyền thực tế [2]: 𝑑2 500 𝑢𝑡𝑡 = = = 2,83 (1 − 𝜀). 180 Sơ bộ chọn khoảng cách trục a theo bảng dựa theo tỉ số truyền u = 2,93 và đường kính bánh đai bị dẫn 𝑑2 = 500 𝑚𝑚. Ta tính được: 𝑎 = 1.500 = 500 𝑚𝑚 Kiểm tra a theo điều kiện [2]: 0,55. (180 + 500) 384,5 ≤ 𝑎 ≤ 1360 Vậy 𝑎 = 500 𝑚𝑚 thỏa mãn điều kiện Chiều dài đai L được tính theo công thức 4.560 Chọn theo tiêu chuẩn chiều dài đai 𝐿 = 2120 𝑚𝑚 (bảng 4.13) [2] Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây 𝑣 13,48 𝑖= = = 6,36 ≤ [𝑖] = 10 𝑙 2 Tính lại khoảng cách trục a chính xác theo công thức 4.

(180 + 500) 𝜆 =𝐿−𝜋 = 2360 − = 1051,86 2 2 𝑑2 − 𝑑1 500 − 180 ∆= = = 160 2 2 Góc ôm 𝛼1 trên bánh đai nhỏ được tính theo công thức 4. Xác định số dây đai - Số dây đai z được tính theo công thức 4.16 [2]: 𝑃1 𝐾đ 𝑧= = 1,53 [𝑃0 ]𝐶𝛼 𝐶𝑙 𝐶𝑢 𝐶𝑧 → chọn z = 2 Trong đó: 𝑃 Chọn 𝑧𝑠𝑏 = 2 với Z’ = [𝑃1] = 1,00 0 𝐶𝑧 = 0,95 - hệ số kể ảnh hưởng sự phân bố tải trọng kg đều trên các dây đai 𝑃1 = 5,59 (𝑘𝑊 ), - công suất trên bánh đai chủ động Tính toán nội suy: với đai B, 𝑣 = 13,47 𝑚/𝑠, 𝑑1 = 180 công suất cho phép (bảng 4.19 [2]) 15 − 13,47 13,47 − 10 = 4,61 − [𝑃0 ] [𝑃0 ] − 3,38 =>[𝑃0 ] = 5,58(𝑘𝑊 ) 𝐾đ = 1,2 - hệ số tải trọng động (bảng 4.7 [2]) 𝐶𝛼 = 1 − 0,0025(180 − 𝛼1 ) = 0,91, - hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm với 𝛼1 = 143,55° 𝐿 1/6 𝐶𝑙 = ( ) = 1, - hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai [5] với 𝐿0 𝐿0 = 2360 𝑚𝑚 𝐶𝑢 = 1,14 - hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền với u = 2,93 với Z = 2 thì thỏa mãn với điều kiện chọn Z ban đầu - Chiều rộng pulleys (bánh đai) B theo công thức 4.21) [2] - Đường kính ngoài của pulleys (bánh đai) theo công thức 4. Xác định lực căng đai, lực tác dụng lên trục Lực căng do lực li tâm sinh ra theo công thức 4.22 [2]), 𝑚 𝑣 = 13,47 𝑚/𝑠 Lực căng trên 1 đai được tính theo công thức 4.19 [2]: 780𝑃1 𝐾đ 𝐹0 = + 𝐹𝑣 = 245,79 𝑁 𝑣𝐶𝛼 𝑧 Lực tác dụng lên trục theo công thức 4. Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền đai Thông số Ký hiệu Giá trị Unit Công suất trên trục P 5,59 kW dẫn Tốc độ quay trục N 1430 rpm dẫn Tỉ số truyền thực tế 𝑢đ𝑡𝑡 2,83 Loại đai B Tiết diện đai A 138 𝑚𝑚2 Đường kính pulley 𝑑1 180 mm dẫn Đường kình pulley 𝑑2 500 mm bị dẫn Khoảng cách trục A 500,35 mm Góc ôm pulley dẫn 𝛼1 143,55° Độ Số sợi dây đai Z 2 Sợi Lực căng đai 𝐹0 245,79 N Lực tác dụng lên 𝐹𝑟 933,83 N trục Phần IV: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG (BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG) 1.

Thông số đầu vào: - Công suất trên trục bánh dẫn : P1 = 5,31 (kW) - Tốc độ quay trục bánh dẫn : n1 = 488,19 (vòng/phút) - Tỉ số truyền : uh = 3,15 - Momen xoắn trên trục bánh dẫn : T1 = 103827 (N.mm) - Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca) T=5. Các bước tính toán: 2.1 Chọn vật liệu bánh răng: Theo bảng 6.1, chọn vật liệu cho hai bánh răng như sau: Vật liệu Nhiệt luyện Giới hạn Giới hạn Độ cứng bền σb chảy σch (HB) (MPa) (MPa) Bánh răng dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 750 450 192÷240 Bánh răng bị dẫn Thép C45 Tôi cải thiện 750 450 192÷240 2.