Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Lời Mở Đầu
Môn học tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là môn học không thể thiếu với
mỗi kỹ sư thuộc lĩnh vực cơ khí.
Nội dung môn học này giúp sinh viên nắm được các vấn đề căn bản trong thiết
kế máy và hệ thống dẫn động. Qua việc được học môn học và quá trình tự mình
hoàn thiện một bản thiết kế hệ dẫn động băng tải em đã hiểu thêm nhiều vấn đề
về cơ sở tính toán, thiết kế, các cách chọn lựa vật liệu, cách gia công và lắp ghép
chi tiết
Đồ án thiết kế còn giúp em có khả năng tự nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn về lĩnh
vực thiết kế máy.
Tuy nhiên nội dung môn học phức tạp, bao hàm lượng kiến thức lớn nên trong
quá trình làm em cũng không thông suốt hết mọi vấn đề và không thể tránh khỏi
những sai sót nên mong quý thầy cô hướng dẫn thêm cho em.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Hồ Ngọc Thế Quang đã tận tình hướng
dẫn, giới thiệu tài liệu và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thiện đồ án này!
Page 1
1
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Phần 1 : TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI CHO HỆ
DẪN ĐỘNG
A. Chọn động cơ điện
 công suất động cơ P
đc
(kW)
 công suất cần thiết P
ct

+
η
ol
hiệu suất một cặp ổ lăn
+

η
kn
hiệu suất truyền động khớp nối
Tra bảng (2-3 trang 19 Ttttkhddck tập1) ta chọn được các giá trị
+
η
tv
= 0,8 (z= 2, không hãm, che kín)
+
η
br
= 0,97 (răng trụ, che kín)
+
η
x
= 0,92 (để hở)
+
η
ol
= 0,993
+

η
kn

=
∑
∑
=

⇒
công suất cần thiết của động cơ

Tra bảng P.13/ 236 chọn động cơ mang số hiệu 4A132M2Y3
Page 2
2
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Công suất P
đc
= 11kW; số vòng quay n
đc
= 2907(v/p);
số vòng quay đồng bộ n
đb
= 3000(v/p)
cosµ= 0,9; Tmax/T
dn
= 2,2; T
k
/T
dn
= 1.6
tra theo bảng 17/242

1
= i
v
.i
br _
 i
v
: tỷ số truyền của bộ truyền trục vít
 i
br
: : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng
+i
2
: tỷ số truyền bộ truyền ngoài
i
2
= i
kn
.i
x
 i
kn
: tỷ số truyền của khớp nối
 i
x
tỷ số truyền của bộ truyền xích
Theo bảng 2.4 trang 20 tài liệu TTTKHĐCK tập 1 ta chọn
 i
x
= 2; i

3
= n
2
/ i
br
= 174,07/3= 58,02 (v/p)
 trục 4 (trục bánh xích 2- trục công tác); n
4
= n
3
/ i
x
= 58,02/2= 29,01 (v/p)
D- Tính công suất trên các trục
 trục 4: P
4
= 8.17 kW
 trục 3: P3= kW
 trục 2: P
2
= kW
 trục 1: P
1
= kW
E- Tính mô ment xoắn trên các trục
 trục 1: T
1
= 9,55.10
6
. P

= 2689538,1 (N.mm)
Page 3
3
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
F- Bảng tổng hợp
Trục
Thông số
Động Cơ 1 2 3 4(Công tác)
Tỷ số truyền i= 1 i= 16,7 i= 3 i= 2
Công suất: P(kW)

8,17
Số v/quay:n(v/p) 2907 2907 174,07 58,02 29,01
Mômen: T(N.mm) 38436,5 509402,8 1472003,6 2689538,1
Phần 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
I. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
1. Chọn vật liệu
+ Bánh răng nhỏ: thép 45- phương pháp tôi cải thiện đạt độ cứng
HB 241-285
 σ
b1
= 850 MPa
 σ
ch 1
= 580 MPa
+ Bánh răng lớn: thép 45- phương pháp tôi cải thiện đạt độ cứng
HB 192-240
 σ

350 HB
Page 4
4
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Chọn độ cứng bánh răng nhỏ HB
1
= 260;
Bánh răng lớn HB
2
= 210 + Hệ số tuổi thọ:
 Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về sức
 Số chu kỳ ứng suất tương đương:
Ta có:

=>=>

=>=>
Vậy

Và bánh là bánh răng trụ răng thẳng nên

b. tính ứng suất uốn cho phép


2,8. 2,8.450 1260( ).
0,8. 0,8.580 464( ).
1
0,8. 0,8.450 360( ).
2
max MPa
H
ch
max MPa
F
ch
max MPa
F
ch
σ σ
σ σ
σ σ
 
 
 
 
 
 
= = =
= = =
= = =
2. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền
a. Xác định khoảng cách trục a
w

= 3.33= 99
Vậy chọn Z
2
= 100
Tỉ số truyền thực tế u= Z
2
/ Z
1
= 100/33= 3,03
Tính lại khoảng cách trục mm
Cần dịch chỉnh để tang 259,3 lên 266
Chọn hệ số dịch chỉnh tại tâm x=0, y=0
Góc ăn khớp tính theo công thức 6.27
Suy ra góc ăn khớp:
 Chiều rộng vành răng được tính theo công thức
b
w
= ψ
ba
.a
w
= 0,4.266= 106,4 mm
 Đường kính chia được tính
 Đường kính đỉnh răng ăn khớp ngoài
 Đường kính lăn
4. Tính toán kiểm nghiệm độ bền
4.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Yêu cầu về độ bền tiếp xúc: σ
H


SVTH: Phan Văn Tâm
Hệ số trừng khớp dọc
 Suy ra:
+ : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
K
H
= K
H
β
. K
HV
.K
H
α

K
H
β
: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc(bảng 6.7) K
H
β
= 1,05
K
H
α

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đông thời
ăn khớp;
Bánh răng trụ răng thẳng K
H

Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
 K
F
β
hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng khi thử về
uốn K
F
β
=1,02 tra theo bảng 6.7/98
 K
F
α
hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các đôi răng ăn
khớp đồng thời, tra bảng 6.14/107 ta được K
F
α
= 1,37 với v<2,5m/s và cấp
chính xác cấp 9
 m= 4 giá trị mô đun
 b
w
= 106,4 mm bề rộng vành răng
 hệ số xét đến độ nghiêng của răng,
 hệ số trùng khớp
 hệ số biến dạng răng, tra theo bảng 6.18/109
 hệ số tải trọng tính về uốn

 K
FV

Khoảng cách trục a
W
= 259,3 mm
Đường kính vòng chia d
1
= 132 mm
d
2
= 400 mm
Đường kính đỉnh răng d
a1
= mm
d
a2
=408 mm
Đường kính đáy răng d
f1
= 122 mm
d
f2
= 190 mm
Đường kính cơ sở d
b1
= 124,04 mm
d
b2
= 357,88 mm
Góc profin gốc =20
0
Góc profin răng = =20

6. Lực ăn khớp (theo c.thức 5.6/70 sách CSTK-Trịnh Chất)
II. Tính toán thiết kế bộ truyền động trục vít – bánh vít.
1. Chọn vật liệu
Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức 7.1/trang 147

Với
 n
1
= 2907 (v/p) số vòng quay trục vít
 T
2
= 509402,8 Nmm – mô men xoắn trên trục bánh vít


 Chọn đồng thanh nhiều thiếc POФ 10-1 với phương pháp chế tạo là đúc li
tâm để làm bánh vít. Theo bảng 7.1/146 ta tra được
;
Chọn vật liệu làm trục vít là thép cacbon C45 nhiệt luyện tôi bề mặt đạt độ rắn
HRC= 45
2. Xác định các ứng suất cho phép
Vì bánh bít làm bằng vật liệu đồng thanh có cơ tính thấp hơn so với cơ tính trục
vít nên khi kiểm tra ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép chỉ cần
kiểm tra với vật liệu làm bánh là đủ.
2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép
+Hệ số tuổi thọ (theo c.thức 7.4/148)
Với N
HE
tính theo công thức 7.5/148

 n

2
số răng trên bánh vít
• chọn số ren trục vít z
1
= 2 => z
2
= u.z
1
= 16,7.2 = 33,4
• Thỏa mãn điều kiện số răng z
2
nằm trong khoảng 26…80 để tránh cồng
kềnh và hiện tượng cắt chân răng
 hệ số đường kính trục vít với điều kiện
o
 Dựa vào bảng 7.3/150 chọn được q= 10
 T
2
= 509402,8 Nmm : mô men xoắn trên trục bánh vít
 Hệ số tải trọng được chọn sơ bộ
Lấy

- Tính môđun (ct 7.17/151)

Page 12
12
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Theo bảng giá trị mô đun tiêu chuẩn 7.3/150 ta chọn m= 8

= 2


 Số răng tương đương bánh vít

 Tra bảng 7.8/154 => Y
F
= 1,64
 Đường kính vòng chia bánh vít:
Page 13
13
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Vậy điều kiện bền uốn thỏa mãn!
3.4 Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải
 Để tránh biến dạng dư và dính bề mặt bánh răng, ứng suất tiếp xúc cực đại
không được vượt quá giá trị cho phép
 Để tránh biến dạng dư hoặc phá hủy tĩnh chân răng bánh vít, ứng suất uốn cực
đại không vượt quá giá trị cho phép
Vậy các điều kiện về quá tải được đảm bảo!
3.5 Bảng thống kê các thông số của bộ truyền theo bảng 7.9/155
Thông số Kích thước
1. Khoảng cách trục a
W
= 160 mm
2. Hệ số dịch chỉnh x = 0
3. Đường kính vòng chia d
1
= 80 mm

11. Mô đun bánh vít m=8 mm
13. Hệ số đường kính trục q= 10 mm
Page 14
14
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
4. Tính nhiệt trong truyền động trục vít
 Để tránh nhiệt sinh ra trong bộ truyền trục vít quá lớn, thì nhiệt sinh ra
trong hộp giảm tốc phải cân bằng với nhiệt thoát ra.
 Từ công thức 7.32/157 diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc
(với A
q
= 0,3A)
Hiệu suất bộ truyền (theo ct 7.22)
( tra bảng 7.4 => )
 Công suất trục vít
 Hệ số tỏa nhiệt
 Hệ số tỏa nhiệt của phần bề mặt hộp được quạt
 (
 Hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy
o
 Hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc
ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng dang nghĩa
o
 Trục vít đặt dưới bánh vít (nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu)
 nhiệt độ môi trường
5. Tính lực trong bộ truyền trục vít
= z
2
/z
1
= 51/25= 2,04.
2.2 Xác định bước xích
- Xác định dựa theo công thức 5.3/81, công suất tính toán phải thõa điều kiện
-Trong đó
 P : công suất cần truyền qua bộ truyền xích
 Hệ số răng
 Hệ số vòng quay, chọn
o
 Hệ số sử dụng
Tra bảng 5.6/82


 ,


 K
c

Suy ra
Từ đó chọn theo bảng 5.5 chọn xích 2 dãy có các thông số sau
 Bước xích
 Đường kính chốt
 Chiều dài ống
Thỏa mãn điều kiện bền mòn
2.3 Khoảng cách trục a và số mắc xích
 Khoảng cách trục trục sơ bộ

Với q= 3,8 kg là khối lượng 1 mét xích tra theo bảng 5.2/78
 F
o
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Với a= 1,29 m là khoảng cách trục, k
f
– hệ số phụ thuộc độ võng f của
xích và vị trí bộ truyền k
f
= 6 do bộ truyền nằm ngang
Suy ra
Tra theo bảng 5.10/86 ta có
Vậy kết luận được độ bền của bộ truyền xích đảm bảo!
Page 17
17
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
4. Đường kính đĩa xích
Theo công thức 5.17/86 và bảng 14.4b/20 TKHTDCK TẬP 2
 Đường kính vòng chia
 Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích
 Bán kính đáy
( với d
l
tra theo 5.2/78 d
l
= 19,05 mm)
 Đường kính vòng đáy răng đĩa xích
5. Kiểm tra độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Loại xích sử dụng là xích ống con lăn 2 dãy
Thông số Kích thước
1. Tỷ số truyền U= 2,04
2. Số răng Z
1
= 25
Z
2
= 51
3. Bước xích P= 31,75 mm
4. Góc của bộ truyền =0
0
5. Số mắc xích X = 120
6. Khoảng cách tâm a a= 1290 mm
7. Đường kính vòng chia d
1
= mm
d
2
= mm
8. Vật liệu : thép C45 tôi cải thiện
7. Lực tác dụng lên trục
Với k
x
= 1,15 do bộ truyền đặt nằm ngang.
Phần 3. THIẾT KẾ TRỤC
A. Chọn, kiểm tra khớp nối

= 105 (mm) Z = 6
n
max
= 3800 (vg/ph) B = 5 B
1
= 42
l
1
= 30 (mm) D
3
= 28 (mm) l
2
= 32 (mm)
d
c
= 14 (mm) d
1
= M10 D
2
= 20 (mm)
l = 62 (mm) l
1
= 34 (mm) l
2
= 15 (mm)
l
3
= 28 (mm) h = 1,5 (mm)

2. Kiểm tra độ bền của vòng đàn hồi

Ft1
Ft2
Fr3
Fr4
Ft3
Ft4
Fk
2. Xác định sơ bộ đường kính trục
Theo công thức 10.9/188, đường kính trục thứ k với k= 1…3
Với
Đường kính d
1
chọn theo công thức



3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết đến thành trong của hộp: K
1
= 10 mm
Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp : K
2
= 5 mm
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ : K
3
= 15 mm
Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông: h
n
= 20 mm
Chiều dài mayơ nửa khớp nối (trục vòng đàn hồi) theo ct 10.13/189

Khoảng cách giữa các gối đỡ được chọn
4. Tính toán các tiết diện lắp và chọn then lắp
a) Trục 1
Lực tác dụng lên trục 1
+ lực tác dụng
;
Page 23
23
Đồ án thiết kế Trạm dẫn động băng tải_ Đề 9 GVHD: Hồ Ngọc Thế
Quang
SVTH: Phan Văn Tâm
Với d
1
= 80 mm: đường kính vòng chia của trục vít
+ Hệ lực tác dụng lên mặt phẳng OYZ- xét theo sức bền vật liệu
+ Hệ lực tác dụng theo mp OXZ
Đường kính tiết diện ngang tại các vị trí trên trục 1
(theo các công thức 10.15, 10.16, 10.17/ 194
 Tiết diện 1-1 ( khớp nối)
Đường kính trục tại tiết diện 1-1 (khớp nối)
( 55 Mpa - Tra theo bảng 10.5/195 thép C45 tôi; d
1
= 40mm )
 Tiết diện 1-2 ( trục vít)
Đường kính tiết diện vị trí 1-2 (trục vít)
 Tiết diện 1-3
Vậy chọn đường kính trục khớp nối là
chọn đường kính trục trục vít là
chọn đường kính trục tại 2 ổ lăn là
Tại trục vít ta chọn theo bảng 9.1a/173 then có chiều để lắp có