Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC31.1. Chọn động cơ điện31.2 Phân phối tỷ số truyền41.3. Tính các thông số trên các trục.51.4. Bảng thông số động học6CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN72.1. Thiết kế bộ truyền đai72.1.1 Chọn loại đai và xác định kích thước đai72.1.2 Xác định kích thước và thông số bộ truyền đai72.1.3 Xác định lực tác dụng lên trục102.1.4 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai:112.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng122.2.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép122.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản152.2.3. Tính kiểm nghiệm182.2.4 Lực ăn khớp trên bánh răng222.2.5 Tổng hợp kết quả tính22CHƯƠNG III: CHỌN KHỚP NỐI, TÍNH TRỤC, THEN VÀ Ổ LĂN233.1 Chọn khớp nối233.2 Lực tác dụng lên trục, khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực253.2.1 Sơ đồ đặt lực chung và giá trị lực, momen xoắn253.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục263.2.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực273.3 Tính toán thiết kế cụm trục 1283.3.1 Thiết kế trục283.3.2 Tính chọn then293.3.3 Tính chọn ổ lăn303.3.4 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục313.4 Thiết kế cụm trục 2323.4.1 Thiết kế trục323.4.2 Tính chọn then cho trục343.4.3 Tính kiểm nghiệm độ bền tĩnh và mỏi363.4.4 Tính chọn ổ lăn393.4.5 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục44CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU454.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc454.2 Kết cấu bánh răng474.2.1 Kết cấu bánh răng474.2.2 Bánh răng liền trục( trên trục 1)474.2.3 Lựa chọn kích thước các phần tử474.3. Kết cấu nắp ổ và các chi tiết khác484.3.1. Kết cấu nắp ổ484.3.2.Các chi tiết khác49CHƯƠNG 5: BÔI TRƠN, LẮP GHÉP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP535.1 Bôi trơn535.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc535.1.2 Bôi trơn ổ lăn535.2 Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép545.3. Điều chỉnh sự ăn khớp55

Mục lục

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 3

1.1 Chọn động cơ điện 3

1.2 Phân phối tỷ số truyền 4

1.3 Tính các thông số trên các trục 5

1.4 Bảng thông số động học 6

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 7

2.1 Thiết kế bộ truyền đai 7

2.1.1 Chọn loại đai và xác định kích thước đai 7

2.1.2 Xác định kích thước và thông số bộ truyền đai 7

2.1.3 Xác định lực tác dụng lên trục 10

2.1.4 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai: 11

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 12

2.2.1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép 12

2.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản 15

2.2.3 Tính kiểm nghiệm 18

2.2.4 Lực ăn khớp trên bánh răng 22

2.2.5 Tổng hợp kết quả tính 22

CHƯƠNG III: CHỌN KHỚP NỐI, TÍNH TRỤC, THEN VÀ Ổ LĂN 23

3.1 Chọn khớp nối 23

3.2 Lực tác dụng lên trục, khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực 25

3.2.1 Sơ đồ đặt lực chung và giá trị lực, momen xoắn 25

3.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục 26

3.2.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực 27

3.3 Tính toán thiết kế cụm trục 1 28

3.3.1 Thiết kế trục 28

3.3.2 Tính chọn then 29

3.3.3 Tính chọn ổ lăn 30

3.3.4 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục 31

3.4 Thiết kế cụm trục 2 32

3.4.1 Thiết kế trục 32

3.4.2 Tính chọn then cho trục 34

3.4.3 Tính kiểm nghiệm độ bền tĩnh và mỏi 36

3.4.4 Tính chọn ổ lăn 39

3.4.5 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục 44

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU 45

4.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc 45

4.2 Kết cấu bánh răng 47

4.2.1 Kết cấu bánh răng 47

4.2.2 Bánh răng liền trục( trên trục 1) 47

4.2.3 Lựa chọn kích thước các phần tử 47

4.3 Kết cấu nắp ổ và các chi tiết khác 48

4.3.1 Kết cấu nắp ổ 48

4.3.2.Các chi tiết khác 49

CHƯƠNG 5: BÔI TRƠN, LẮP GHÉP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP 53

5.1 Bôi trơn 53

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc 53

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn 53

5.2 Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 54

5.3 Điều chỉnh sự ăn khớp 55

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

1.1 Chọn động cơ điện

 Công suất yêu cầu của động cơ điện

: vận tốc băng tải (m/s)

η : hiệu suất truyền động

Trong đó : Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ được tratrong bảng (2.3)

: hiệu suất bộ truyền khớp nối trục (nối trục đàn hồi)

: hiệu suất cặp ổ lăn ( với m là số cặp ổ lăn: m=2)

: hiệu suất cặp ổ trượt (với n là số cặp ổ trượt: n=1)

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ làm việc trong điều kiện đểche kín

: hiệu suất bộ truyền đai làm việc trong điều kiện để hở

Trong đó :

: số vòng quay trên trục băng tải

= (vg/ph)

 Tỷ số truyền sơ bộ của hệ dẫn động

: tỉ số truyền sơ bộ của hệ dẫn động :

: tỉ số truyền động sơ bộ hộp giảm tốc bánh răng trụ 1

Số hiệu

động cơ

Côngsuấtdanhnghĩa(kW)

Số vòngquaythực(vg/ph)

Hệ sốquá tải

Khốilượng(kg)

Đườngkính trục(mm)

 Tỷ số truyền thực

1.2 Phân phối tỷ số truyền

tỉ số truyền của bộ truyền đai (tra bảng 2.4) chọn

1.3 Tính các thông số trên các trục

 Công suất trên các trục

hiệu suất từ trục 2 hộp giảm tốc đến trục công tác

: hiệu suất từ trục 1 đến trục 2 hộp giảm tốc

: hiệu suất từ trục động cơ đến trục 1 hộp giảm tốc

 Momen xoắn trên các trục :

II (trục ra)

Trục côngtác(trục làmviệc)

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Thiết kế bộ truyền đai

Thông số đầu vào :

P = Pđc =1,6 kW

T1=Tđc =15592 N.mm

n1 = nđc =980 vg/ph

Góc nghiêng @=300

2.1.1 Chọn loại đai và xác định kích thước đai

Chọn đai thang thường

Diện tíchtiết diệnA

Đườngkínhbánh đainhỏ

Chiều dàigiới hạn l(mm)

1

13

 Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l:

( thỏa mãn hay 3161120)

Chiều dài đai :

Dựa vào bảng 4.13-tr59-T1 ta chọn l theo tiêu chuẩn l=1700 (mm)

Số vòng chạy của đai:

=>  1> min  120 � Vậy  1thỏa mãn.

P C C C C

Trong đó

P- công suất trên trục bánh đai chủ động P=1,6(kW)

đ

=1,1+0,1=1,2 (động cơ nhóm 2 : động cơ không đồng bộ dây quấn, tải trọng tĩnh, số ca làm việc: 2 ca)

P C C C C =

1,6.1, 2

0,76 2,34.0,95.1.1,135.1 

=> chọn z=1

 Các thông số cơ bản của bánh đai

Chiều rộng bánh đai B=(z-1)t =2e

Lực tác dụng lên trục bánh đai

Fr=

0 1

0

160,5 2F z.sin( )=2.199,09.1.sin( )=392

α

,43 N

2.1.4 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai:

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng

Trong đó :

- : hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

- : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

- :hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

- Ứng suất uốn cho phép

: hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ vàchế độ tải trọng của bộ truyền

và chế độ tải trọng của bộ truyền :

Trong đó:

=>

( đối với tất cả các loại thép)

truyền chịu tải trọng tĩnh:

Với: c, n, lần lượt là số lần ăn khớp trong1 vòng quay,số vòngquay và tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

Kiểm tra <1,25 => thỏa mãn

- Ứng suất cho phép khi quá tải

Ứng suất tiếp xúc

Ứng suất uốn

2.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản

 Thông số cơ bản bộ truyền

Xác định sơ bộ khoảng cách trục

aw = Ka.(ubr+1)Trong đó :

rộng vành răng khi tính về tiếp xúc, tra bảng 6.7-tr 98-T1

Bánh răng trụ răng nghiêng nên modun pháp là modun tiêuchuẩn:

- Xác định đường kính vòng lăn của cặp bánh răng:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyềnthỏa mãn điều kiện

Ta có : vận tốc vòng

Tra bảng 6.13 và 6.14-tr107-T1có: cấp chính xác theo vận tốc là 9 và

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng

hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn

với : YR=1 hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chânrăng

với tập trung ứng suất

 Kiểm nghiệm về quá tải

2.2.4 Lực ăn khớp trên bánh răng

3.1 Chọn khớp nối

 Chọn loại khớp nối

Ta sử dụng khớp nối vòng tròn đàn hồi để nối trục

Ta chọn khớp nối theo điều kiện :

cf

t kncf

80

175

110

71

105

42

3

32

Tra bảng 16.10b-tr69-T2 với T= 250 N.m ta được kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

 Lực tác dụng từ khớp nối được xác định theo công thức:

 Các thông số cơ bản của nối trục đàn hồi

Mô men xoắn lớn nhất có thể

Chiều dài đoạn công xôn của

mm

34

3.2 Lực tác dụng lên trục, khoảng cách các gối đỡ

3.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục

Đường kính sơ bộ của trục thứ k :

Trục I:

1 1

T 36665 N.mm [τ] 15 MPa

3.2.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực

Với

1 2

Vậy:

Trục 1: Khoảng chia trên trục I tính từ đai đến gối đỡ

Trên trục I then được lắp tại bánh răng (vị trí 2) và bánh đai (vị trí 3)

Tra bảng 9.1a-Tr173-T1 với: ta chọn then bằng có:

=> Bánh răng 1 là bánh răng liền trục

Tra phụ lục 2.11-tr264-T1, với d=20 mm ta được thông số ổ lăn

đỡ chặn cho 2 gối cỡ nhẹ hẹp với góc tiếp xúc :

b(mm)

- Tại tiết diện 1(ổ lăn):

=>

Xuất phát từ yêu cầu lắp ghép, yêu cầu về công nghệ và độ bền

ta chọn đường kính các đoạn trục như sau:

Lấy chiều dài then:

+Then lắp trên trục tại hai vị trí bánh răng (vị trí 2)

Với bảng B9.5-Tr178-T1 và Tr174[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng êm:

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

3.4.3 Tính kiểm nghiệm độ bền tĩnh và mỏi

 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Áp dụng công thức 10.19-Tr195-T1 ta có:

– Hệ số an toàn cho phép:

– lần lượt là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số

an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

Ta có:

Với:

là giới hạn mỏi và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng:

và

Ta có thép 45, Tôi cải thiện,

– Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j

– Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến

độ bền mỏi

+ – Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi chịu uốn và xoắn:

Tra bảng 10.11-Tr198-T1 với , với kiểu lắp k6 ta tra được :

;

Tại tiết diện 2 : lắp bánh răng có đường kính

Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

Trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động:

Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng: ,

Tại tiết diện 0 và 1 lắp ổ lăn thỏa mãn điều kiện bền mỏi

 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 (khi mở máy):

Đường kính đoạn trục lắp ổ:

Với Fk ngược chiều với Ft2

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Tại vị trí ổ lăn 0:

Tại vị trí ổ lăn 1:

Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh răng trụ):

b.Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ

– Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh, hộp giảm tốc công suất nhỏ: Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn (hình vẽ) là:

Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 0 là:

Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:

Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ:

Ta thấy nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 0

Khả năng tải động của ổ lăn…

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

Tra bảng B11.6-Tr221-T1 cho ổ bi đỡ chặn ta được:

Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

3.4.5 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU

4.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc

Chọn vỏ hộp giảm tốc hàn

phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm

a Chọn bề mặt lắp ghép và thân

phần dưới là thân) thường đi qua đường tâm các trục

b Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Dựa vào bảng 18.1-tr85-T2 ta có bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp( với a=110mm):

Chiều dày gân: e

Chiều cao gân: h

các bánh răng

Chọn: 4

4.2 Kết cấu bánh răng

4.2.1 Kết cấu bánh răng

yếu theo yếu tố công nghệ gia công và phương phápchế tạo phôi bánh răng

4.2.2 Bánh răng liền trục( trên trục 1)

Do đường kính chân răng gần với đường kính trục nên bánh răng phải làm liền với trục

 Ưu điểm:

 Nhược điểm:

cầu về đặc tính làm việc khác nhau

Cần giảm ứng suất do kết cấu trục gây nên:

đủ dẻo để tải trọng phân bố

đều dọc theo chiều dài răng

Đối với bánh răng trụ :

9 mm

momen xoắn từ trục sang bánh răng hoặc ngược lại

ghép để l lớn hơn chiều dài then để vị trí bánh răngtrên trục không bị lệch :

Chiều dày đĩa với bánh răng trụ : C=(0,2~0,3)b

=> C=0,3.44=13,2 mm

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để

đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm

Chọn theo kích thước nắp hộp:

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên.Để giảm áp suất

và điều hòa không khí bên trong và ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi.Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm Tra bảng 18.6-Tr93-T2 ta có kích thước nút thông hơi

15

45

36

18

3632

 Nút tháo dầu

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp, bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc bị biết chất, do đó cần phải thay dầu mới.Để thay dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu.Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu Dựa vào bảng 18.7-Tr93-T2 ta có kích thước nút tháo dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ.

 Lót ổ lăn

Ổ lăn làm việc trung bình và bôi trơn bằng mỡ ta chọn làm kín động gián tiếp bằng vòng phớt

Chi tiết vòng phớt:

và các tạp chất xâm nhập vào ổ, những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và han gỉ

d D a BTrục I

 Chi tiết vòng chắn dầu

Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡbôi trơn với dầu trong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài.Thông số kích thước vòng chắn dầu

 Chốt định vị.

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở thân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước

và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định

vị, nhờ các chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Thông số kĩ thuật của

chốt định vị là: chốt

côn

d=4

c=0,6 và l=40

CHƯƠNG 5: BÔI TRƠN, LẮP GHÉP

VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

5.1 Bôi trơn

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc

Để giảm mất mát công vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ

 Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vận tốc nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu

Với vận tốc vòng của bánh răng trụ răng nghiêng v=1,06 Tra bảng 18.11-Tr100-T2, ta được độ nhớt để bôi trơn là:

Theo bảng 18.13-Tr101-T2 ta chọn được loại dầu AK-15

 Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi do đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn

mòn, ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng ồn

Chất bôi trơn : dầu hoặc mỡ( dựa theo nhiệt độ làm việc

và số vòng quay ổ lăn)

mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời có

khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Ngoài ra mỡ được dùng lâu dài ít chịu ảnh hưởng của nhiệtđộ.

Dầu cơsở

Nhiệtđộ

Độ nhớt độngcủa dầu cơ

400)

Độđậmđặc

 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục cơ bản

việc, ta chọn kiểu lắp trung gian với các vòng không quay

và lắp có độ dôi với các vòng quay

Chọn miền dung sai khi lắp các vòng ổ:

Tra bảng 20-12, 20-13 ta được:

+ Lắp ổ là: k6+ Lắp ổ lên vỏ là: H7

1 Lắp bánh răng lên trục:

Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh răng và ngược lại, tachọn sử dụng then bằng Mối ghép then thường không được lắp lẫn hoàn toàn do rãnh then trên trục thường được phay thường thiếu chính xác Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp

Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp chặt:

2 Dung sai mối ghép then

Tra bảng B20.6-Tr125-T2 với tiết diện then trên các trục ta được

Sai lệch giới hạn của chiều rộng then:

Sai lệch chiều sâu rãnh then:

3.Lắp ghép giữa nắp với ổ và bạc với trục

5.3 Điều chỉnh sự ăn khớp

Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then với bánh lớn

và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịu tải vừa và va đập nhẹ.Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3.Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn

4 Trang web: http://thietkemay.edu.vn

5 Đồ họa kĩ thuật I - Bộ môn hình họa- vẽ kỹ thuật ĐHBK Hà Nội