Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải: Hướng Dẫn Chi Tiết và Tính Toán

Khám phá đồ án chi tiết máy đề số 1 với phương án 3 thiết kế trạm dẫn động băng tải, cung cấp giải pháp tối ưu cho ngành công nghiệp.

• Tác giả: Bùi Xuân Bách
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Ngọc Hiền
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải
• Loại tài liệu: Đồ Án Chi Tiết Máy

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
• 1.1. Phần tính toán chọn động cơ
• 1.2. Phân phối tỷ số truyền
• 1.3. Các thông số
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
• 2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
• 2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm
• 2.3. Thiết kế bộ truyền xích
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI
• 3.1. Tính trục
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC
• 4.1. Thiết kế ổ lăn
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC
• 5.1. Thiết kế hộp vỏ giảm tốc

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải

Thiết kế trạm dẫn động băng tải là một phần quan trọng trong ngành cơ khí, đặc biệt trong lĩnh vực băng tải công nghiệp. Quá trình này không chỉ yêu cầu kiến thức lý thuyết mà còn cần kinh nghiệm thực tiễn để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống. Việc thiết kế một trạm dẫn động băng tải hiệu quả sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu chi phí vận hành.

1.1. Khái Niệm Về Trạm Dẫn Động Băng Tải

Trạm dẫn động băng tải là hệ thống cơ khí giúp truyền tải vật liệu từ điểm này sang điểm khác. Hệ thống này bao gồm các bộ phận như động cơ, hộp giảm tốc và các bộ truyền động khác.

1.2. Vai Trò Của Băng Tải Trong Sản Xuất

Băng tải đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình sản xuất, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí lao động. Hệ thống này cũng giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận chuyển hàng hóa.

II. Các Vấn Đề Thách Thức Trong Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải

Trong quá trình thiết kế trạm dẫn động băng tải, nhiều thách thức có thể phát sinh. Các vấn đề này bao gồm việc lựa chọn động cơ phù hợp, tính toán tải trọng và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Việc không giải quyết tốt những vấn đề này có thể dẫn đến hỏng hóc và giảm hiệu suất của hệ thống.

2.1. Lựa Chọn Động Cơ Phù Hợp

Việc chọn động cơ có công suất và tốc độ phù hợp là rất quan trọng. Động cơ cần phải đáp ứng được yêu cầu về tải trọng và tốc độ của băng tải để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

2.2. Tính Toán Tải Trọng Và Hiệu Suất

Tính toán tải trọng là một bước quan trọng trong thiết kế. Cần xác định chính xác tải trọng mà băng tải sẽ phải chịu để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.

III. Phương Pháp Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải Hiệu Quả

Để thiết kế một trạm dẫn động băng tải hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp tính toán và thiết kế hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ tính toán sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu sai sót.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng

Phần mềm mô phỏng giúp kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi thực hiện chế tạo. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình sản xuất.

3.2. Tính Toán Các Bộ Truyền Động

Tính toán các bộ truyền động như bánh răng và xích là rất quan trọng. Cần đảm bảo rằng các bộ phận này hoạt động đồng bộ và hiệu quả trong hệ thống.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Trạm Dẫn Động Băng Tải

Trạm dẫn động băng tải được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, chế biến thực phẩm, và vận chuyển hàng hóa. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong thiết kế giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Sản Xuất

Trong ngành sản xuất, băng tải giúp tự động hóa quy trình vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm, từ đó nâng cao năng suất lao động.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Vận Tải

Băng tải cũng được sử dụng trong ngành vận tải để di chuyển hàng hóa từ kho đến các phương tiện vận chuyển, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

V. Kết Luận Về Thiết Kế Trạm Dẫn Động Băng Tải

Thiết kế trạm dẫn động băng tải là một quá trình phức tạp nhưng cần thiết trong ngành cơ khí. Việc áp dụng các phương pháp thiết kế hiện đại và tính toán chính xác sẽ giúp tạo ra những hệ thống băng tải hiệu quả và an toàn.

5.1. Tương Lai Của Thiết Kế Băng Tải

Với sự phát triển của công nghệ, thiết kế băng tải sẽ ngày càng trở nên thông minh và tự động hơn, giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí.

5.2. Những Xu Hướng Mới Trong Thiết Kế

Các xu hướng mới trong thiết kế băng tải bao gồm việc sử dụng vật liệu nhẹ và bền hơn, cũng như áp dụng công nghệ IoT để giám sát và điều khiển hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I : Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền I.Phần tính toán chọn động cơ 1. Các thông số cho trước - Lực vòng trên băng tải : 250 (kg) - Vận tốc băng tải : 1,4 (m/s) - Đường kính trong D : 350 (mm) - Chiều rộng băng tải B : 300 (mm) - Thời hạn phục vụ : 7 (năm) - Chiều cao tâm băng : 280 (mm) - Sai số vận tốc cho phép : 5 (%) 2. Các thông số chọn : Tra bảng 2.3 (trang 19 giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1) Ta có: - Hiệu suất của bộ truyền xích : 𝜂x = 0,92 - Hiệu suất một cặp bánh răng trụ răng nghiêng : 𝜂br = 0,97 - Hiệu suất của một cặp ổ lăn : 𝜂ol = 0,993 - Hiệu suất của toàn bộ hệ thống : 𝜂 = η4𝑜𝑙 η3𝑏𝑟 η𝑥 =0,81 3. 𝑣 - Công suất trên trục công tác : Ptrục công tác = F.v = = 3,5 1000 - Do tải trọng bộ truyền thay đổi như hình nên ta phải tính tải trọng tương đương: - - Tải trọng tương đương: P12 .2 - Ptd = (2  4  2) = 2,7 (KW) - Công suất cần thiết tính trên trục động cơ là: Ptd 2,7 - Pct = = = 3,31 ( kW )  0,815 - Vòng quay của trục máy công tác là: 60000.350 = 76 ( vòng/phút ) - Trong đó: - V: là vận tốc băng tải(m/s) - D: là đường kính trong(mm) - Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống được tính theo công thức: - ut = u1 .4 trang 21 ta chọn: - u1 là tỉ số truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp: chọn u1 = 8 - u2 tỉ số bộ truyền động xích: chọn u2 = 2 Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là: ut = u1 .2 =16 Số vòng quay sơ bộ của toàn bộ động cơ là: nsb = nlv.16= 1216 ( vòng/phút ) 4, Chọn động cơ Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay thỏa mãn đồng thời các điều kiện: Pđc > Pct nđc  nsb Tra bảng P1.1 trang 234 sách thiết kế - Chọn được động cơ kiểu : K132M4 - Pđc = 5.Phân phối tỷ số truyền Tính chính xác tỉ số truyền: ut = 1445 = 19,013 76 mà: ut = ux.uh - uh là tỷ số truyền của hộp.

Chọn uh = 8 ut 19,013 - ux là tỉ số truyền của bộ truyền xích, ux =   2,38 uh 8 Tra bảng 3.1(Giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) Chọn uh = 8 ta có u1= 3,08; u2= 2,60 Trong đó: u1 là tỉ số truyền của bánh răng cấp nhanh u2 là tỉ số truyền của bánh răng cấp chậm - Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền: ut = ux.100%=0,015% < 5% 19,013 Thỏa điều kiện về sai số cho phép III. Các thông số * Công suất - Công suất trên trục công tác Pt = Ptct = 2,7( kw ) - Công suất trên trục III là: Pt Pt 2,7 PIII    = 2,96( kw )  ( III  IV )  x .0,99 - Công suất trên trục II là: PIII PIII 2,96 PII     3,18 ( kw )  ( II  III )  ol .0,97 2 2 - Công suất trên trục I là: PII PII 3.0,97 *, Số vòng quay của các trục: nI = ndc = 1445 ( vòng/phút ) n1 1445 nII = = = 469,16 ( vòng/phút ) u1 3,08 n2 469,16 nIII = = =180,45 ( vòng/phút ) u2 2,6 nIII 180,45 nlv =  = 75,82 ( vòng/phút ) ux 2,38 *, Giá trị của momen trên các trục: PI TI =Tdc= 9,55.mm) n4 75,82 Trục Động cơ I II III IV Thông số Tỷ số truyền un = 3,08 uc = 2,6 ux = 2,38 (u) Số vòng quay: n 1445 1445 469,16 180,45 75,82 (v/ph) Công suất: 3,41 3,41 3,18 2,96 2,7 P (kW) Moment xoắn: T 22536,68 22536,68 64730,58 156652,81 340081,77 (N.mm) Chương II : Tính toán thiết kế các bộ truyền I.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG A. Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng ở cấp nhanh: 1.Chọn vật liệu :theo bảng 6.1 Ta chọn vật liệu nhóm I có độ rắn HB < 350: cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn: Bánh răng nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, đạt độ rắn HB = 241÷285 Có: b1  850MPa , ch1  580MPa ,chọn HB 245 Bánh răng lớn :thép 45 tôi cải thiện,đạt độ rắn HB= 192 240 Có: b2  750MPa , ch2  450Mpa ,chọn HB 230 2.Tính ứng suất cho phép: a, Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:  H     H lim .K HL 0  SH  Trong đó: - SH là hệ số an toàn. - ZR là hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt.

- ZV là hệ số xét đén ảnh hưởng của vận tốc vòng. - KHL là hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền. - KxH là hệ số xét đén ảnh hưởng của kích thước bánh răng. Chọn sơ bộ ZR.KxH = 1 nên ta có  H     H lim  .KHL 0  SH   Trong đó: -  H lim là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở.

- KHL là hệ số tuổi thọ.2 (Trang 94 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ thông dẫn động cơ khí)  ta có công thức xác định  H lim và SH như sau: H lim = 2. Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn như sau: H lim1 = 2. Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng được xác định như sau: KHL= 6 N HO N HE Số chu kỳ cơ sở NHO được xác định bởi công thức như sau: NHO = 30.107 Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương NHE được xác định như sau: N HE  60. 3 Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay.

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét. - ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét. - ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.10 7  8 8 8   K HL 2  1 Thay số vào ta sẽ xác định được ứng suất cho phép của bánh răng như sau:  H 1   H lim 1. o SH 1,1 Do đây là cặp bánh trụ răng nghiêng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúc cho phép xác định như sau:  H   [ H 1 ]  [ H 2 ]  495.( thoả mãn) 2 Vậy [ H ] = 495,45 (MPa) b, Ứng suất uốn cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:  o F lim  F  .

SF Trong đó:  -  F lim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng. - KFC là hệ số xét đến sự ảnh hưởng của tải đặt. KFC = 1 - YS =hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất. Chọn sơ bộ YR.KxF = 1 Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta có  công thức xác định SF và  H lim như sau: F lim = 1,8.HB và SF =1,75.

Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn như sau: F lim1 = 1,8. Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng nghiêng được xác định như sau: KFL= 6 N FO N FE Mà số chu kỳ cơ sở NFO = 4.106 được xác định cho mọi loại thép. Còn số chu kì thay đổi ứng suất tương đương NFE được xác định như sau: N FE  60.n i m Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. - Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.

- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét. - ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. - mF là bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn ở đây mF = 6.10 6  8 8 8  K FL 2 1 Thay số vào ta sẽ xác định được ứng suất cho phép của bánh răng như sau:  F 1   F lim 1. o SF 1,75  Fo lim 2.

SF 1,75 Ứng suất cho phép khi quá tải :vì HB=241 285 < 350 nên: [H ]max = 2,8.580  464 MPa ; 3, Tính toán các thông số của bộ truyền cấp nhanh: bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: a, Xác định sơ bộ khoảng cách trục: theo (6. ba Trong đó: - T là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục I) - ba = 0,3 theo bảng 6.6 - Với bánh răng nghiêng Ka = 43 theo bảng 6.08+1) = 0,612, do đó theo bảng 6.mm) - [ H ] = 495,45 (MPa) Thay các thông số trên ta được: aw1 >= 43.0,3 => lấy aw1 = 94 mm b, Xác định các thông số ăn khớp: Theo 6,17: m = (0,01÷ 0,02).94 = 0,94  1,88 mm Theo bảng 6.8 chọn modun pháp m = 1,5 mm Chọn sơ bộ  = 100 do đó cos = 0,985, theo 6.31 số răng bánh nhỏ: Z1 = 2.(3,08+1)] = 30,25 Lấy z1 = 30 Số răng bánh lớn: Z2 = un.3,08 = 92,4 , lấy z2 = 92 Do đó tỷ số truyền thực tế là: um = 92/30 = 3,08 cos = m. c, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Theo (6.33), ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc H = ZM.5, ZM = 274Mpa1/3 ; - Theo (6.35) tgb = costtg = cos(20,509). cos  b / sin 2 tw = 2.1,5 ) = 1,38 - Trong đó bw1 =ba. 0,973 = 1,74 - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: dw1= 2aw1/(um + 1) = 2.1445/60000 = 3,48 m/s - Với v = 3,48 m/s theo bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9.14 với cấp chính xác 9 và v < 5 m/s, - KH = 1,16.

94 / 3,08 = 2,8 Trong đó theo bảng 6. 1,065 = 1,32 Thay các giá trị vứa tính được vào (6.33) ta được: ZM = 274 ZH = 1,715 Z  0,76 T1 =22536,68 (N.mm) KH = 1,32 U =3,08 bw1= 28,2 mm dw1 = 46 mm - Ứng suất trên bề mặt làm việc: - H = 274. 46 - Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo 6.1 với v = 3,48 < 5 m/s, Zv = 1; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 – 1,25 m.