ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: NGUYỄN NGỌC HUỆ MỤC LỤC Lời nói đầu I TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG II CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN III TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY Tính toán truyền xích Tính truyền hộp giảm tốc Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên truyền tính giá trị lực Tính toán thiết kế trục then Chọn ổ lăn nối trục 10 Thiết kế vỏ hộp chi tiết phụ 11 Chọn dầu bôi trơn bảng dung sai lắp ghép .12 Tài liệu tham khảo 13 SVTH: ĐÀO MINH QUỐC Trang ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: NGUYỄN NGỌC HUỆ LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy đồ án quan trọng sinh viên ngành khí chế tạo máy Đồ án đúc kết kiến thức sinh viên vẽ kĩ thuật,sức bền vật liệu,dung sai lắp ghép sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực đồ án cách khoa học tạo sở cho đồ án Hộp giảm tốc cấu sử dụng rộng rãi ngành khí nói riêng công nghiệp nói chung Trong môi trường công nghiệp hóa,hiện đại ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc cho tiết kiệm mà đáp ứng độ bền quan trọng Được phân công Thầy, em thực đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải để ôn lại kiến thức để tổng hợp lý thuyết học vào hệ thống khí hoàn chỉnh Trong trình thực đồ án chắn gặp nhiều sai sót, kính mong nhận nhận xét quý báu thầy Em xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này! SVTH: ĐÀO MINH QUỐC lớp: CĐCK 37B Trang ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: NGUYỄN NGỌC HUỆ NỘI DUNG THUYẾT MINH I Tìm hiểu hệ thống truyền động thùng trộn máy; 1- Động điện pha không đồng bộ; -Nối trụ đàn hồi ; 3- Hộp giảm tốc bánh trụ cấp đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống lăn; 5- thùng trộn; Số liệu thiết kế: Công suất thùng trộn, P = 4,5 kW ; Số vòng quay trục thùng trộn, n = 45(v/ph); Thời gian phục vụ , L = năm; quay chiều , làm việc ca , tải va đập nhẹ làm việc 300 ngày, ca làm việc ) Chế độ tải T1= T ; T2 = 0.8T (1 năm t1 = 15 giây ; t2 = 36 giây Đặc điểm hộp giảm tốc hai cấp đồng trục; + ưu điểm: kích thước hộp có chiều dài nhỏ nên giảm trọng lượng, có kết cấu gọn so với loại hộp giảm tốc hai cấp khác trang + nhược điểm: _ có khả tải cấp nhanh chưa dùng hết _ hạn chế khả cọn phương án bố trí có trục đầu vào , trục đầu _ kết cấu ổ phức tạp có ổ đỡ bên vỏ hộp _ trục trung gian lớn khoảng cách ổ lớn _ kích thước chiều rộng lớn II chọn động phân bố tỷ số truyền cho hệ thống truyền động Công suất tương đương trục thùng trộn; Ptd = P = 4,5 = 3,88 kw Hiệu suất chung hệ thống truyền động ηch = ηbr1 ηbr2 ηx η4ol Theo bảng 3.3 [1] ta chọn ηbr1 = ηbr2 = 0,97; ηx = 0,93; ηol = 0,99 => ηch =0,97.0,97.0,93.0.994 = 0.84 Công suất cần thiết động Pdc = = = 8,08 kw Tỷ số truyền chung: Uch = u1.u2.ux = Trang Dựa vào phụ lục P1.3 [2] ta chọn động có công suất Pdc = 11 kw với số vòng quay phân bố tỷ số truyền hệ thống truyền động sau: Động Số vòng quay động cơ, (vg/ph) Tỷ số Tỷ số truyền truyền chung, uch hộp giảm tốc, uh Bộ truyền Bộ truyền bánh bánh răng, răng, u2 u1 Bộ truyền xích, ux 4A132M2Y3 2907 52,85 16 4 3,3 4A132M4Y3 1458 26,51 9,92 3,15 3,15 2,67 4A160S6Y3 970 17,63 6,25 2,5 2,5 2,82 4A160M8Y3 730 13,27 6,25 2,5 2,5 2,12 Chọn động 4A132M4Y3 với đặc tính kỹ thuật sau: Trục Động I II III Công tác Thông số Công suất (kw) 5,24 Tỷ số truyền 5,43 3,15 4,98 4,64 3,15 3,88 2,67 Mômen xoắn (Nmm) 59802 59147 178830 541167 1331791 Số vòng quay (vg/ph) 1458 1458 463 147 55 Trang III Tính toán thiết kế chi tiết máy Tính toán tuyền xích Các thông số đầu vào: P1 =4,64 kw; n1 = 147 vg/ph; u = 2,67; T= 541167 Nm Chọn loại xích ống lăn Số đĩa xích dẫn Z1 = 29 – 2u = 29 -2.2,67 =23,66 => chọn z1 = 24 Z2 = uz1 = 2,67.24 = 64,08 => z2 = 64 Các hệ số điều kiện sử dụng: K = KrKaKoKdcKbK1v = 1.1.1.1.1.1 = Với Kr = 1; dẫn động động điện tải trọng tác dụng lên truyền tương đối êm Ka = 1; a = (3050)pc Ko = 1; đương nối tâm hai đĩa xích hợp với đường nằm ngang góc nhỏ 60 Kdc = 1; truc điều chỉnh Kb = 1; bôi trơn nhỏ giọt K1v = 1; làm việc ca Kn = = =1,36 Kz = = 1,04 Kx = 1; chọn xích dây Trang Công suất tính toán: Pt = = = 6,562 kw Theo bảng 5.4 [1], ta chọn bước xích pc = 31,75 mm Theo bảng 5.2 [1], số vong quay giới hạn nth = 600vg/ph nên điều kiện n < nth Vận tốc trung bình xích; V = = =1,87 m/s Lực vòng có ích: Ft = = = 2481,28 N Kiểm nghiệm bước xích : Pc 600 = 600 = 1454619,66 Do bước xích pc = 31,75mm nên điều kiện thỏa mãn Chọn khoảng cách trục sơ bộ: a = 40pc = 40.31,75 = 1270 mm Số mắt xích: X = + + = + + =125 Chọn X = 126 mắt xích Chiều dài xích: L = pc X = 31,75.126 = 4000,5mm Tính xác khoảng cách trục: a = 0,25pc= 162,87 mm chọn a = 164 mm ( giảm khoảng cách trục (0,002 0,004)a) Theo bảng 5.6 [1] với bước xích pc = 31,75mm ta chọn [i] = 16 Trang Số lần va đập giây: i = = = 1,87 < [i] =16 tải trọng phá hủy: Q = 88,5 kN Lực nhánh căng F1 Ft =4454,54 N Lực căng lực ly tâm gây nên: Fv = qm v2 = 3,8.1,872 = 13,29 N Lực căng ban đầu xích: F0 = Kf aqm g = 6.1,282.3,8.9,81= 286,74 N Hệ số an toàn: S = = =18,61 > [s] = (7,89,4) Lực tác dụng lên trục: Fr = Km Ft = 1,15.4454,54 =5122,72 Đường kính đĩa xích: d1 = = = 242,55 mm d2 = = = 646,81 mm dal = d1 + 0,7pc = 264,81 mm da2 = d2 + 0,7pc = 669,03 mm tính toán truyền hộp giảm tốc a/ chọn vật liệu xác định ứng xuất cho phép: yêu cầu đặc biệt theo quan điểm thống thiết kế, ta chọn vât lệu cấp bánh sau Ta chọn vật liệu thép 45 cải thiện Độ rắn trung bình bánh dẫn HB1 = 250 Độ rắn trung bình bánh bị dẫn HB2 = 235 Trang Giới hạn mỏi tiếp xúc uống bánh răng: OH lim1 = 2HB1 + 70 =2.250 + 70 = 570 MPa OH lim2 = 2HB2 + 70 =2.235 + 70 = 540 MPa OF lim1 = 1,8HB1 = 1,8.250 = 450 MPa OF lim2 = 1,8HB2 = 1,8.235 = 423 MPa Số chu kỳ làm việc sở: NHO1 = 30HB12,4 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kỳ NHO2 = 30HB22,4 = 30.2352,4 = 1,47.107 chu kỳ NFO1 = NFO2 = 5.106 Số chu kỳ làm việc tương đương NHE1 = 60c ni ti = 60.1.1458.14400 = 4,9.108 chu kỳ NHE2 = = 1,7.108 chu kỳ NFE1 = 60c ni ti = 60.1.1458.14400 = 3,6.107 chu kỳ NFE2 = = 3,1.107 chu kỳ Vì NHE > NHO ; NFE > NFO nên KKL = KFL = ứng suất tiếp cho phép: H ]= OH lim => H1 ] = = 55,60 MPa H2 H2 ] = = 52,68 MPa ] = 0,45 (H1 ] + H2 ]) = 408,68 MPa < H2 ] =48,72 MPa Trang =>H ] = 52,68 MPa ứng suất uống cho phép: F ] = OH lim =>F1 ] = = 257,14 MPa F2 ] = = 241,71 MPa b/ tính toán cặp bánh cấp chậm: thông số cho trước: T2 = 178830Nmm; n2 = 463 vg/ph; u2 = 3,15 chọn ѱba2 = 0.4 Khi ѱbd2 = ѱba2 (u2 +1) = 0,83 theo bảng 6.4 [1], ta chọn KHß =1,03; KFß =1,05 khoảng cách trục: aw2 = 43(u2 + 1) = 43(3,15+1) = 22305,93 mm theo tiêu chuẩn , ta chọn: aw = 22306 mm Môđun răng: mn = (0,010,002)aw2 = 1,63,2mm Theo tiêu chuẩn ,ta chọn mn = 3mm Từ điều kiện: 80 200 Suy z3 3367,19 z3 3548,42 Chọn z3 = 3548 => z4 = 3548.3,15 = 11176,2 => chọn z4 = 1118 Góc nghiêng răng: = arcos =13,430 Tỷ số truyền: u2 = = = 0,31 Trang 10 Các thông số hình học chủ yếu truyền bánh Đường kính vòng chia: d3 = = = 10943,24 mm; d4 = 3448,29 mm Đường kính vòng đỉnh: da3 = d + = 10949,40 mm; da4 = 3454,45 mm Đường kính vòng chân: df3 = d3 – = 10941,68 mm; df4 = 13446,73 mm Khoảng cách trục: aw2 = = 22707,24 mm Chiều rộng vành răng: b4 = ѱba2 aw2 = 22707,24.0,4 = 9084,89 mm b3 = + = 9084,89 + = 9089,89 mm vận tốc vòng bánh răng: v = = = 265,15 m/s theo bảng 6.3 [1],ta chọn cấp xác với vgh = m/s chọn hệ số tải trọng động KHV = 1,03 ; KFV = 1,1 Xác định mômem tương đương bán kính tiết diện công thức: M= = d= Sau từ yêu cầu độ bền, lắp phép công nghệ ta chọn đường kính trục bảng sau ; Tiết diện 12 10 13 11 20 22 23 21 30 32 31 33 M 24030 50638 0 43203 214406 0 267869 420086 51223 56579 72028 0 160784 264490 0 539815 629379 468664 d (tính) 19,4 20,1 21,8 0 28,4 33,6 0 42,6 44,8 40,6 d (chọn) 20 25 28 25 35 40 40 35 40 55 50 45 Theo yêu cầu công nghệ lắp ráp , dựa vao bảng 9.10 ta chọn then tiết diện sau Tiết diện 12 13 22 23 32 33 d 20 28 40 40 55 45 bxh 6x6 6x6 12x8 12x8 14x9 14x9 3,5 3,5 5 5,5 5,5 2,8 2,8 3,3 3,3 3,8 3,8 Kiểm nghiệm độ bền trục: Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng , đo = ; = Trang 19 Với W = Vì trục quay chiều nên ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đo : = = Với = = (0,4 0,5) = 270 MPa = (0.22 0,25) = 150 MPa Theo bảng 10.8 , ta chọn = 1,75 ; = 1,5 Theo bảng 2.9 , tra hệ số : Theo bảng 10.3 , ta tra hệ số Hệ số an toàn tính theo công thức : s = Với ; Trục thỏa điều kiện bền mỏi : Tiết d, Diện mm W, S 12 20 642 1428 20,71 10 25 1534 3068 13,15 9,64 13 28 1930 4085 26,24 7,24 23 40 5364 11648 39,97 7,68 32 55 50 33 45 3095 2454 1655 8,74 31 1461 1227 7611 MPa 18,32 MPa 34,23 11,02 16,34 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,8 0,89 0,89 0,89 10,6 5,35 0,81 3,40 0,76 6,82 0,78 3,79 4,70 Kết cho thấy tiết diện nguy hiểm trục bảo an toàn mỏi, Kiểm nghiệm độ bền them; 4,25 4,25 9,12 6,94 12,1 10,4 4,90 8,61 7,00 4,70 3,23 5,35 3,39 4,70 Với tải trọng va đập nhẹ :MPa ; 90 MPa Điều kiện bền dập cắt them : Trang 20 Tiết diện 12 13 22 23 32 33 T,Nmm 59147 59147 178830 178830 541167 541167 d,mm 20 28 40 40 55 45 bxh 6x6 6x6 12x8 12x8 14x9 14x9 3,5 3,5 5 5,5 5,5 25 36 40 63 56 63 ,MPa 94,64 46,94 74,51 47,31 100,40 109,08 ,MPa 39,43 15,43 37,26 11,83 25,10 27,27 Kết cho thấy tất mối ghép then đảm bảo độ bền dập độ bền cắt chọn ổ lăn a/ Trục I Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ: 200 N 1125 N Lực dọc trục : 366 N Theo phụ lục 9.4 , ta chọn ổ côn cở nhẹ với ký hiệu 7205 có C = 24000N, góc tiếp xúc Kiểm nghiệm khả tải động ổ: Trang Theo bảng 11.3 , hệ số tải trọng dọc trục : e = 1,5tg = = 0,36 Lực dọc trục lực hướng tâm sinh : N Vì theo bảng 11,5 , ta xác định tải trọng dọc trục tính toán : N + 366 = 426 N Hệ số : = 1,3 (bảng 11,2 ) =1 V = (vòng quay) Vì : Suy X = 1; Y = Suy N Suy X = 0,4; Y = 0,4cotg = 1,66 Suy N Do đó, ta chọn ổ theo ổ tải trọng tác dụng lớn Tải trọng tương đương: 1449 N Với ổ đũa côn m = 10/3 Khả tải động ổ Trang 22 Trang 21 Với L = 60 n=60.1458.14400.=1259,712 triệu vòng Như vậy, ổ chọn đảm bảo khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: Theo bảng 11.6 với ổ đũa côn: Suy = 1700 N Do đó, ổ chọn đảm bảo khả tải tĩnh b/ Trục II Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ: 901 N 3515 N Lực dọc trục : 1107366 = 741 N Theo phụ lục 9.4 , ta chọn ổ côn cở nhẹ với ký hiệu 7207 có C = 38000N, góc tiếp xúc Kiểm nghiệm khả tải động ổ: Theo bảng 11.3 , hệ số tải trọng dọc trục : e = 1,5tg = = 0,37 Lực dọc trục lực hướng tâm sinh : Trang 23 N Vì theo bảng 11,5 , ta xác định tải trọng dọc trục tính toán : N = 338 N Hệ số : = 1,3 (bảng 11,2 ) =1 V = (vòng quay) Vì : Suy X = 0,4; Y = 0,4cotg = 1,604 Suy N Suy X = 1; Y = Suy N Do đó, ta chọn ổ theo ổ tải trọng tác dụng lớn Tải trọng tương đương: 4390 N Với ổ đũa côn m = 10/3 Khả tải động ổ : Trang 24 Với L = 60 n=60.463.14400.=400,032 triệu vòng Như vậy, ổ chọn đảm bảo khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: Theo bảng 11.6 với ổ đũa côn: Suy = 26000 N Do đó, ổ chọn đảm bảo khả tải tĩnh c/ Trục III Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ: 2663 N 8491 N Lực dọc trục : 1107 N Theo phụ lục 9.4 , ta chọn ổ bị đở chặc với ký hiệu 36210 có C = 43200N, góc tiếp xúc Kiểm nghiệm khả tải động ổ: Theo bảng 11.3 , hệ số tải trọng dọc trục : e = 0,68 Lực dọc trục lực hướng tâm sinh : N Trang 25 Vì theo bảng 11,5 , ta xác định tải trọng dọc trục tính toán : N = 6881 N Hệ số : = 1,3 (bảng 11,2 ) =1 V = (vòng quay) Vì : Suy X = 0,41; Y = 0,87 Suy N Suy X = 0,41; Y = 0,87 Suy N Do đó, ta chọn ổ theo ổ tải trọng tác dụng lớn Tải trọng tương đương: 10616 N Với ổ đũa côn m = Khả tải động ổ : Với L = 60 n=60.147.7200.=63,504 triệu vòng Như vậy, ổ chọn đảm bảo khả tải động Kiểm nghiệm khả tải tĩnh: Theo bảng 11.6 với ổ bi đở chặn: Suy = 27000 N Trang 26 Do đó, ổ chọn đảm bảo khả tải tĩnh Thiết kế vỏ hộp chi tiết phụ: a/ Vỏ hộp: + Chiều dày thân hộp : + Chiều dày nắp hộp : + Chiều dày gân tăng cứng :e = mm + Bu lông : M16 + Bu lông cạnh ổ :M12 + Bu lông ghép bích nắp thân : M10 + Vít ghép nắp ổ : M8 + Vít ghép nắp cửa thăm : M6 + Chiều dày bích thân hộp : + Chiều dày bích nắp hộp : + Bề rộng bích nắp thân : + Chiều dày đế hộp : + Chiều rộng để hộp : + Khe hở bánh với thành hộp : mm + Khe hở đỉnh bánh lớn với đáy hộp : mm + Số lượng bu lông : z = Trang 27 b/ Vòng phớt: ngăn không cho bụi bặm từ bên ngoại vào bên ngăn dầu mở chảy c/ Vòng chắn đầu: có tác dụng không cho dầu bôi trơn bắn vào ổ bi, ngăn cách cố định ổ bi với bánh d/ Chốt định vị: dung để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép e/ Nút thông hơi: để làm giảm áp suất điều hóa không khí bên bên hộp giảm tốc A M2 B 15 C 30 D 15 E 45 G 36 H 32 I K L 10 M N 22 O P 32 Q 18 R 36 S 32 f/ Nắp cửa thăm :để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để dầu vào bôi trơn vào hộp Trang 28 A 110 B 60 150 100 C 130 K 80 R 15 Vít M6 g/ Que thăm dầu: kiểm tra mức dầu hộp giảm tốc Số lượng vít h/ Nút tháo dầu: dung để xả dầu cũ Chọn dầu bôi trơn: Theo công thức 13.6a[1], ta có: Với độ bề mặt 250HB260HV 441,82 Mpa V = 1,87 m/s Theo đồ thị 13.9 [1], ta chọn dầu bôi trơn có độ nhớt động học v = 64 /s nhiệt độ t = Theo bảng 13.1 [1], ta chọn dầu bôi trơn ISO VG 68 8.Bảng dung sai lắp ghép: + Bánh lắp trục kiểu lắp trung gian: H7/k6 + Vòng ổ lăn lắp lên trục theo hệ thống lỗ, vòng ổ lăn lắp lên vỏ hộp theo hệ thống trục + Thông thường, vòng ổ quay vòng đứng yên, vòng chịu tải tuần hoàn vòng chịu tải cục Vòng lắp có độ dôi với trục, với miền dung sai trục: k6 Vòng lắp có khe hở lắp trung gian với vỏ hộp, với miền dung sai lỗ vỏ hộp: H7 Chi tiết Bánh trục I Bánh trục II Bánh trục III Ổ trục côn I trục I Ổ trục côn I vỏ hộp Ổ trục côn II trục II Ổ trục côn II Mối lắp H7/k6 ES,m +21 EI,m es,m +15 ei,m +2 H7/k6 +25 +18 +2 H7/k6 +30 +21 +2 +15 +2 +18 +2 k6 H7 +30 k6 H7 +30 vỏ hộp Ổ bi đỡ chặn trục III Ổ bi đỡ chặn vỏ hộp Nối trục trục I Đĩa xích trục III k6 H7 +30 H7/k6 H7/k6 +21 +25 0 +18 +2 +15 +18 +2 +2 Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sơ thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [2] Trịnh Chất, Tính toán thiết kế hệ thống dẩn động khí, Tập 2, NXB Giáo dục, 2002 [3] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chi Minh, 2003 [4] Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép, NXB Giáo dục, 2000 [5] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật khí, Tập 2, NXB Giáo dục,2000 [6] Nguyễn Hữu Lộc, Thiết kế khí với AutoCad Mechanical, NXB TP Hồ Chí Minh, 2003 [7] Nguyễn Hữu Lộc, Mô hình hóa sản phẩm khí với Autodesk Inventor, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 ... xác định sơ khoảng cách sau: l12 = mm l12 = 48 mm l12 = 65,5 mm l12 = 45 mm l12 = 19 0 mm l12 = 13 1 mm l12 = 90 mm l12 = 2 51 mm l12 = 217 mm sơ đồ phân tích lực: Trang 14 N; N N N N N N = 7,80 N... 20 Tiết diện 12 13 22 23 32 33 T,Nmm 5 914 7 5 914 7 17 8830 17 8830 5 411 67 5 411 67 d,mm 20 28 40 40 55 45 bxh 6x6 6x6 12 x8 12 x8 14 x9 14 x9 3,5 3,5 5 5,5 5,5 25 36 40 63 56 63 ,MPa 94,64 46,94 74, 51 47, 31. .. NFO2 = 5 .10 6 Số chu kỳ làm việc tương đương NHE1 = 60c ni ti = 60 .1. 1458 .14 400 = 4,9 .10 8 chu kỳ NHE2 = = 1, 7 .10 8 chu kỳ NFE1 = 60c ni ti = 60 .1. 1458 .14 400 = 3,6 .10 7 chu kỳ NFE2 = = 3 ,1. 107 chu