Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH

• Bộ truyền xích con lăn nột dãy, với:

-Số vòng quay bánh dẫn:

2.2 Tính toán bộ truyền xích:

Chúng tôi chọn xích con lăn một dãy với tải trọng va đập nhẹ và bôi trơn nhỏ giọt Thiết bị hoạt động theo chế độ 2 ca, với trục đĩa xích có thể điều chỉnh Đường nối tâm trục được thiết kế nghiêng với phương ngang một góc 20 độ, và khoảng cách trục được lựa chọn một cách hợp lý.

2.2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:

• Theo bảng 5.4, với chọn số răng đĩa nhỏ do đó số răng đĩa lớn:

• Theo công thức 5.3, công suất tính toán:

, P lần lượt là công suất tính toán, công suất truyền, kW

– hệ số vòng quay.Theo công thức 5.4: k được tính từ các hệ số thành phần cho trong bảng 5.6, với:

: hệ số tải trọng động: dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền tương đối êm

: hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục:

: hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền: đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường nằm ngang một góc

: hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: trục điều chỉnh được

: hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn nhỏ giọt

: hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc 2 ca

• Theo bảng 5.5 với , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích thỏa mãn điều kiện bền mòn:

• Theo công thức 5.12 số mắt xích:

• Chọn số mắt xích chẵn

• Tính lại khoảng cách trụt: Theo công thức 5.13:

• Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:

• Số lần va đập của xích: Theo công thức 5.14:

2.2.3 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:

• Kiểm tra xích theo hệ số an toàn: Theo công thức 5.15:

Tải trọng phá hỏng , khối lượng 1 mét xích (Theo bảng 5.2) Tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa:

Lực căng do lực ly tâm gây nên:

Lực căng ban đầu của xích: (với : bộ truyền nghiêng 1 góc < 40°)

• Theo bảng 5.10 với , Vậy : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

• Theo công thức 5.17 và bảng 13.4:

• Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4

• Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18:

- Trong đó với ; (xích 1 dãy), lực đập va đập trên 1 dãy xích theo công thức 5.19:

Sử dụng thép 45 tôi giúp cải thiện độ rắn đạt HB210, đảm bảo ứng suất tiếp xúc phù hợp và độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 Tương tự, với cùng loại vật liệu và quy trình nhiệt luyện.

2.2.5 Xác định lực tác dụng lên trục:

- Trong đó đối với bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 20°,

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

• Thời gian phục vụ L: 6 năm

• Quay một chiều, tải trọng tĩnh, làm việc 2 ca (1 năm làm việc 340 ngày, một ca làm việc8 giờ)

• Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng):

• Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng):

Do không có yêu cầu đặc biệt nào và nhằm thống nhất hóa trong thiết kế, chúng ta đã chọn loại vật liệu hai cấp cho bánh răng giống nhau theo bảng 6.1.

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 có ,

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 có ,

3.3 Xác định ứng suất cho phép:

• Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB180 350, ; ; ;

Khi chọn độ rắn cho bánh nhỏ và bánh lớn, cần xem xét ứng suất tiếp xúc cho phép cùng với ứng suất uốn cho phép tương 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:

• Theo công thức 6.7, số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: do đó do đó do đó do đó

Momen xoắn (Nmm) 129270,25 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 hưởng của thời hạn phục vự và chế độ tải trọng của bộ truyền

• Theo công thức 6.1a và 6.2a, ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn c ho phép:

, : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn tra bảng 6.2

: hệ số xét ảnh hưởng đặt tải, khi đặt tải một phía (bộ truyền quya một chiều)

• Với bộ truyền cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo công thức 6.12, ứng suất tiếp xúc cho phép:

• Với bộ truyền cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra đều lớn hơn nên , do đó

• Theo công thức 6.10 và 6.11, ứng suất quá tải cho phép:

3.4 Tính toán cặp bánh răng cấp nhanh:

3.4.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng, với răng nghiêng theo bảng 6.5

Hệ số này phản ánh sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tiếp xúc tải Hệ số được xác định theo công thức 6.16 và được trình bày trong bảng 6.7 (sơ đồ 2).

3.4.2 Xác định các thông số ăn khớp:

• Theo công thức 6.17, xác định modun:

• Theo bảng 6.8, chọn modun pháp

• Chọn sơ bộ , do đó

• Theo công thức 6.31, số răng bánh nhỏ:

• Số răng bánh lớn: Lấy

• Do đó tỉ số truyền thực sẽ là

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

• Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, xác định theo công thức 6.34:

+ Theo công thức 6.35, góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:

: hệ số trùng khớp của răng, theo công thức 6.36b:

+ Với : hệ số trùng khớp ngang, xác định theo công thức 6.38b:

+ Với : hệ số trùng khớp dọc, xác định theo công thức 6.37:

+ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, được xác định theo công thức 6.39:

: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều gữa các đôi răng đồng thời ăn khớp

+ Theo công thức 6.40, vận tốc vòng:

+ Theo bảng 6.13, dùng cấp chính xác bộ truyền là 9 Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 và , ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp, xác định theo công thức 6.41:

Trị số ảnh hưởng của sai số ăn khớp được trình bày trong bảng 6.15, trong khi hệ số liên quan đến sai lệch bước răng được thể hiện trong bảng 6.16 Đối với cấp chính xác, mức làm việc êm đạt giá trị 9.

• Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33, ta được:

• Theo công thức 6.1 và 6.1a, , trong đó: ; ;

• Do đó cần tăng thêm khoảng cách trục và tiến hành kiểm nghiệm lại Kết quả tính lại thỏa mãn với điều kiện độ bền tiếp xúc như sau:

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

• Theo công thức 6.43, để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng:

- Trong đó: : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng nghiêng

: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đương

+ Với ; ; ; theo bảng 6.18 ta được và

: hệ số tải trọng khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.45:

+ Với : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, theo bảng 6.7 ta chọn

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, theo bảng 6.14 ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.46:

+ Với ; trong đó (theo bảng 6.15), (theo bảng 6.16)

• Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, theo công thức 6.48, ứng suất tiếp xúc cực đại:

• Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tỉnh mặt lượn chân răng, the o công thức 6.49, ứngsuất uốn cực đại, với là hệ số quá tải:

3.5 Tính toán cặp bánh răng cấp chậm:

Các thông số và kích thước bộ truyền

Modun pháp Chiều rộng vành răng

Tỉ số truyền Góc nghiêng của răng

Hệ số dịch chỉnh Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh răng Đường kính đáy răng

3.5.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng, với răng thẳng theo bảng 6.5

Hệ số này phản ánh sự phân bố tải trọng không đồng đều trên chiều rộng vành răng khi tiếp xúc tải Hệ số được xác định theo công thức 6.16 và được trình bày trong bảng 6.7 (sơ đồ 2).

3.5.2 Xác định các thông số ăn khớp:

• Theo công thức 6.17, xác định modun:

• Theo bảng 6.8, chọn modun pháp

• Theo công thức 6.19, số răng bánh nhỏ:

• Số răng bánh lớn: Lấy

• Do đó tỉ số truyền thực sẽ là

• Lấy , do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 153,75 mm lên 155 mm

• Theo công thức 6.22, hệ số dịch tâm:

• Theo công thức 6.23 ta có:

• Theo bảng 6.10a tra được , do đó theo công thức 6.24 hệ số giảm đỉnh răng:

• Theo công thức 6.25, tổng hệ số dịch chỉnh:

• Theo công thức 6.26, hệ số dịch chỉnh bánh 1 và bánh 2:

• Theo công thức 6.27, góc ăn khớp: do đó

3.5.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

• Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, xác định theo công thức 6.34:

Theo công thức 6.36a, hệ số trùng khớp của răng:

+ Với : hệ số trùng khớp ngang, xác định theo công thức 6.38b:

+ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, được xác định theo công thức 6.39:

: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều gữa các đôi răng đồng thời ăn khớp

+ Theo công thức 6.40, vận tốc vòng:

+ Theo bảng 6.13, dùng cấp chính xác bộ truyền là 9 Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 và , ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp, xác định theo công thức 6.41:

Hệ số ảnh hưởng của sai số ăn khớp được thể hiện trong bảng 6.15, trong khi hệ số ảnh hưởng của sai lệch bước răng được trình bày trong bảng 6.16 Đối với cấp chính xác mức làm việc êm, giá trị là 9.

• Theo công thức 6.1 và 6.1a, , trong đó: ; ;

• Ta thấy: vậy điều kiện tiếp xúc được đảm bảo

• Chiều rộng vành răng được tính lại suy từ công thức 6.33:

3.5.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

• Theo công thức 6.43, để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng:

57: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng

: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đươn g

+ Với ; ; ; theo bảng 6.18 ta được và

: hệ số tải trọng khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.45:

+ Với : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, theo bảng 6.7 ta chọn

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, theo bảng 6.14 ta chọn

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn, xác định theo công thức 6.46:

+ Với ; trong đó (theo bảng 6.15), (theo bảng 6.16)

• Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo

3.5.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

• Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, theo công thức 6.48, ứng suất tiếp xúc cực đại:

• Để tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tỉnh mặt lượn chân răng, theo công thức 6.49 , ứngsuất uốn cực đại:

Với : hệ số quá tải.

THIẾT KẾ TRỤC

4.1.1 Các thông số ban đầu:

• Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thường hóa Các thông số:

• Ứng suất xoắn cho phép: Chọn

4.1.3 Chọn sơ bộ đường kính trục:

• Theo công thức 10.9, đường kính trục:

Các thông số và kích thước bộ truyền

Modun pháp Chiều rộng vành răng

Tỉ số truyền Góc nghiêng của răng

Hệ số dịch chỉnh Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh răng Đường kính đáy răng

• Ta chọn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn:

• Do đó theo bảng 10.5, ứng suất cho phép của thép chế tạo trục:

• Theo bảng 10.2, từ đường kính trục ta chọn chiều rộng ổ lăn

4.1.5 Tính toán phát thảo các kích thước độ dài trục:

: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ Chọn

: chiều cao nắp ổ và đầu bulông Chọn

: chiều dài mayơ nửa khớp nối

4.1.6 Lực tác dụng lên các trục:

• Theo Bảng 16.10a Tài liệu [Ⅲ], ta có khớp nối trục vòng đàn hồi, lực tác dụng lên nối trục đàn hồi:

• Lực và momen uốn tác dụng từ bánh răng nghiêng dẫn:

4.1.7 Xác định đường kính trục:

• Momen uốn tổng tại các tiết diện:

• Momen tương đương tại các tiết diện:

: khoảng cách giữa các chi tiết quay Chọn

: khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp Chọn

Chọn : chiều dài mayơ bánh răng trụ răng thẳng

: chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng

• Lực và momen uốn tác dụng từ bánh răng nghiêng bị dẫn:

• Lực tác dụng từ bánh răng thẳng dẫn:

: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ Chọn : chiều cao nắp ổ và đầu bulông Chọn

: chiều dài mayơ đĩa xích

• Lực tác dụng lên bánh răng thẳng bị dẫn:

• Lực tác dụng của bộ truyền xích:

THIẾT KẾ THEN

Theo công thức 10.19, để đảm bảo độ bền mỏi cho kết cấu trục vừa thiết kế, hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm cần thỏa mãn các điều kiện quy định.

: hệ số an toàn cho phép, chọn như vậy khong cần kiểm nghiệm độ cứng của trục

Hệ số an toàn được xác định dựa trên ứng suất pháp và ứng suất tiếp tạc tại tiết diện j, được tính theo công thức 10.20 và 10.21.

Giới hạn uốn của thép Cacbon:

Giới hạn xoắn của thép Cacbon:

+ Vì trục là trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng nên:

Giá trị trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j:

Biên độ ứng suất pháp tại tiết diện j:

+ Với ; : momen cản uốn, được tính theo bảng 10.6, trục có 2 rãnh then: (giá trị b, được tra theo trong bảng 9.1)

Hệ dẫn động xích tải thiết kế để quay 1 chiều nên:

Giá trị ứng suất pháp tại tiết diện j:

+ Với : momen xoắn tại tiết diện j

: momen cản xoắn, được tính theo bảng 10.6, trục có 2 rãnh then:

: hệ số ảnh hưởng của trị số trung bình đến độ bền mỏi, theo bảng 10.7, ta có:

: hệ số được xác định theo các công thức 10.25 và 10.26:

+ Với : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, do trục được gia công bằng tiện đạt độ nhám ứng với giới hạn bền

: hệ số tăng bền bề mặt trục, bề mặt trục được thấm Cacbon

: hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, theo bảng 10.10

: hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn, ứng với rãnh then được cắt bằng dao phay ngón, theo bảng 10.12 ta có:

• Ta lập được bảng kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục như sau:

• Vậy tất cả các hệ số an toàn đều lớn hơn 3 Trục thỏa mãn điều kiện bền mỏi

5.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh:

• Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột

(chẳng hạn khi mở máy) cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Theo công thức 10.27 ta có:

• Vậy các trục thỏa điều kiện độ bền tĩnh

• Thông số của then được chọn theo bảng 9.1

• Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt được xác định theo công thức 9.1 và 9.2:

T: momen xoắn trên trục d: đường kính trục tại tiết diện sử dụng then : chiều dài then

(với là chiều dài mayo) h: chiều cao then

: ứng suất dập cho phép, tải trọng va đập nhẹ

: ứng suất cắt cho phép, tải trọng va đập nhẹ

• Ta có bảng kiểm nghiệm sau:

• Vậy các then thỏa điều kiện.

CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC

• Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải tĩnh

• Lực hướng tâm tác dụng lên các ổ:

• Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cỡ nhẹ 1 dãy, theo Phụ lục bảng P2.11 ta có:

Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) T (mm) ( C (kN) (kN)

6.1.4 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

• Tải trọng quy ước trên ổ:

- Với : hệ số kể đến khi vòng trong quay

: hệ số ảnh hưởng nhiệt độ

: hệ số ảnh hưởng tải trọng, áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, theo bảng 11.3

• Như vậy: nên ta tính toán ổ theo thông số tại C1

• Thời gian làm việc của ổ đũa côn là:

• Theo công thức 11.13, thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay:

Với bậc của đường cong khi thử về ổ lăn đối với ổ đũa

• Tuổi thọ thật sự của ổ:

6.1.5 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

• Theo bảng 11.6, đối với ổ đũa côn ta có:

• Vậy ổ thỏa điều kiện tải tĩnh

• Lực hướng tâm tác dụng lên ổ:

• Ta chọn sơ bộ ổ bi đỡ cỡ trung 1 dãy, theo Phụ lục bảng P2.11 ta có:

Với: : số dãy con lăn

• Theo bảng 11.4 hệ số thực nghiệm

Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) C (kN) (kN)

• Như vậy nên ta tính toán ổ theo thông số tại A2

• Thời gian làm việc của ổ đũa côn là:

Với bậc của đường cong khi thử về ổ lăn đối với ổ bi

• Theo bảng 11.6, đối với ổ bi đỡ ta có:

• Lực hướng tâm tại các vị trí ổ đũa côn:

• Ta chọn sơ bộ ổ bi đỡ cỡ nặng 1 dãy, theo Phụ lục bảng P2.11 ta có:

Với: : số dãy con lăn

• Như vậy nên ta tính toán ổ theo thông số tại A3• Thời gian làm việc của ổ đũa côn là:

Với bậc của đường cong khi thử về ổ lăn đối với ổ bi

• Theo bảng 11.6, đối với ổ bi đỡ ta có:

Số hiệu d (mm) D (mm) B (mm) C (kN) (kN)

6.4 Chọn nối trục vòng đàn hồi:

• Theo bảng 16.10a ta có các thông số nối trục vòng đàn hồi như sau:

6.4.2 Kiểm tra sức bền dập của vòng đàn hồi:

: ứng suất dập cho phép của cao su

: hệ số chế độ làm việc

• Vậy nối trục thỏa sức bền dập

6.4.3 Kiểm tra sức bền của chốt:

: ứng suất cho phép của chốt

• Vậy chốt thỏa điều kiện bền.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải
Tác giả	Huỳnh Văn Ninh
Người hướng dẫn	Gv. Nguyễn Văn Thạnh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Chuyên ngành	Khoa Cơ Khí
Thể loại	Bài Tập Lớn
Năm xuất bản	2021-2022
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,02 MB