Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Phần I :Chọn động cơ và Phân phối tỉ số truyền .
A : Chọn động cơ
Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha
Dựa vào công suất cần thiết N
ct
và số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sb
kết
hợp với các yêu cầu về momen mở máy và phương pháp đặt động cơ chọn qui
cách động cơ
Động cơ được chọn phải có công suất N
đc
và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn
điều kiện:





≈
≥
sbdb
ctdc
nn
NN
đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện
dnkmm
TTTT
≤

(
P
Pi
tck
ti
β
2
)
1
(
∑
T
Ti
tck
ti
=
83,0696,0
8
3
7,0
8
4
1
2
==+
η=η
đai
η
côn
η

/15,23
330.
4,0.1000.60
.
.1000.60
==
ππ
Chọn tỷ số truyền sỏ bộ là u
sb
=48⇒ n
sb
=u
sb
.n
tg
=48.23,15=1111,2 v/ph
Chọn động cơ tốc độ quay n=1500 v/ph
Căn cứ vào tính toán P
ct
=3,24 Kw n
sb
=1111,2 v/ph
Chọn động cơ 4A100L4Y3 Công suất 4Kw
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Vận tốc quay 1420 v/ph có
4,1
1
0,2
=〉=

: Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài
U
hộp
: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc
U
côn
: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn
U
trụ
: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ
Chọn U
côn
=3 U
trụ
=5 U
ngoài
=
09,4
5.3
34,61
=
C : Tính tốc độ quay, mômen, công suất trên các trục
n
1
=
2,347
09,4
1420
==
tg

3
=P
tang
/(η
ôlăn
η
khớp
) = 3,2/(0,99.0,99) = 3,26 Kw
P
2
=P
3
/(η
trụ
η
ổlăn
) = 3,26/(0,96.0,99) = 3,43 Kw
P
1
=P
2
/(η
nón
η
ôtrượt
) = 3,43/(0,95.0,99) =3,65 Kw
Mômen trên các trục
T
1
=

Nmm
n
P
2,1345419
14,23
26,310.55,9
10.55,9
6
3
3
6
==
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Phần 2 : Tính các bộ truyền
A: THiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
(Bộ truyền đai)
Dựa vào đặc tính làm việc của hệ thống va đập vừa ta chọn loại đai vải cao su
làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt có sức bền và tính đàn hồi cao
P
1
=4Kw n
1
=1420vòng/phút u=4,09
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Trục1 Trục2 Trục3
u 3 5
n (v/ph) 347,2 115,7 23,14
P (Kw) 3,65 3,43 3,26
T (Nmm) 100396 283155,8 1345419,2

Chọn d
1
=180mm v
1
=πd
1
n
1
/60000
v
1
=π180.1420/60000=13,38m/s<v
max
=25m/s
Đường kính bành đai lớn d
2
=ud
1
(1 - ε)
ε : Hệ số trượt Chọn ε=0.01
d
2
=4,09.180.(1- 0,01) = 728,8378 Lấy d
2
=729mm
Tỷ số truyền thực u
t
=d
2
/(d

/(4.1500) = 4478,09 mm
Chiều dài đai được cộng thêm từ 100 ÷ 400 mm tuỳ theo cách nối đai
Số vòng chạy của đai i = v/ l = 13,38/4,478 = 2,99 1/s
Kiểm nghiệm về góc ôm trên bánh đai nhỏ
Góc ôm α
1
=180 – 57.(d
2
-d
1
)/a=180-57.(729-180)/1500=159,138°
α
1
>α
min
=150° ⇒ Góc ôm α
1
thoả mãn yêu cầu
Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Lực vòng cần truyền F
t
=P
1
.1000/v=4.1000/13,38=298,95 N
Theo bảng 4.8 ta chọn δ/d
1
=1/40 ⇒ δ=d
1
/40=180/40=4,5 mm
⇒dùng loại đai có lớp lót , số lớp 3 , chiều rộng đai

0
=2,5-10/40=2,25MPa
C
α
Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm Tra bảng 4.10 C
α
=0,94
C
v
Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc Bảng4.11 C
v
=0,93
C
0
Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí của bộ truyền Bảng 4.12 C
0
=1
K
đ
Hệ số tải trọng động Bảng 4.7 K
đ
=1,25
[σ
F
]=2,25.0,94.0,93.1=1,96695MPa
b =F
t
.K
đ
/([σ

=580 MPa
Bánh răng lớn thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192...240
Có σ
2
=750 MPa σ
ch
=450 MPa
Tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ u=5
Xác định ứng suất cho phép
Bảng 6.2 Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB180...350
σ
0
Hlim
= 2.HB +70 S
H
=1,1
σ
0
Flim
=1,8.HB S
F
=1,75
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
=270
Chọn độ rắn bánh răng lớn HB
2
=230 Khi đó ta có :
σ
0

2,4
=30.270
2,4
=2,05.10
7
N
H02
=30HB
2
2,4
=30.230
2,4
=1,39.10
7
N
HE
=60.c.∑(T
i
/T
max
)
3
n
i
t
i
N
HE2
=60c(n
1

HE1
>N
H01
⇒ K
HL1
=1
Như vậy sơ bộ xác định được [σ
H
]= σ
0
Hlim
.K
HL
/S
H
[σ
H1
]=σ
0
Hlim1
K
HL1
/s
H1
=610.1/1,1=554,5 MPa
[σ
H2
]=σ
0
Hlim2

FE2
=60.1.115,7.21000.(1
6
.4/8+0,7
6
.3/8)=1,586.10
7
Vì N
FE2
=1,586.10
7
>4.10
6
=N
FE0
⇒K
FL2
=1⇒K
FL1
=1
[σ
F1
]=486.1/1,75=277,7 MPa
[σ
F2
]=414.1/1,75=236,5 MPa
ứng suất quá tảit cho phép
[σ
F1
]

..).1(
.1
Hbebe
H
uKK
KT
u
σ
β
−
+
R
e
=50.
3
2
2
8,481.3.25,1).25,11(
25,1.100396
.13
−
+
=156
Với bộ truyền răng thẳng bằng thép Kr=0,5 Kd=0,5.100=50MP
d
1/3

Chọn Kbe=0,25(bảng 6.21)
2K
be

=
1
.2
2
+
u
R
e
=
13
180.2
2
+
=113,84
Tra bảng 6.22 ta có Z
1P
=20
với H
b
<350,z
c
=1,6.z
1P
=1,6.20=32
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
đường kính trung bình và mô đun trung bình
d
m1
=(1-0,5K

=d
m1
/m
tm
=99,61/2,625 = 37,95 Lấy Z
1
= 38
bánh răng lớn:Z
2
=u.Z
1
=3.38=114
u=Z
1
/Z
2
= 114/38 = 3
Góc côn chia .δ
1
=arctg(Z
1
/Z
2
)=arctg(1/3)=18,43
0
=18
0
26
’
δ

chiều dài côn ngoài Rc=0,5m
te
.
2
2
2
1
ZZ
+
= 0,5.3.
22
11438
+
=180,25
c> kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc
σ
H
= Z
M
.Z
H
.Z
ε
.
mm
H
udb
uKT
2
2

ε
−
=
3
72,14
−
= 0,74
Ktt=K
Hα
+K
Hβ
+K
Hγ
K
Hα
=1 với bánh răng côn thẳng
V= π.d.n./60000 = π.99,61.347,2/60000 = 1,81 m/s
Theo bảng 6.13 bộ bánh răng dùng cấp chính xác8
υ
H
=δ
H
.g
0
v.
u
ud
m
)1(
1

= K
H
α
K
H
β
K
Hv
=1.1,35.1,12= 1,512
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
σ
H
= Z
M
.Z
H
.Z
ε
.
mm
H
udb
uKT
2
2
1
..85,0
1..2
+

Với K
be
=b/R
e
= 45,06/180,25 = 0,25
υ
F
=δ
F
g
0
v.
u
ud
m
)1(
1
+
= 0,016.56.1,81.
3
)13(61,99
+
= 18,69
K
Fv
=1+
βα
ν
FF
mF

1
/cosδ
1
=38/cos18,43=40,05Y
F1
=3,53
z
v2
=z2/cosδ
2
=114/cos71,57=360,59Y
F2
=3,63
σ
F1
=2T
1
R
F
Y
ε
Y
β
Y
F1
/(0,85b.m
tm
d
m1
)


qt
K
=327,47.
4,1
=387,57 MPa
σ
H1max
< [ σ
Hmax
] =1260 MPa
σ
F1max
=σ
F1
.
qt
K
=71,4 .
4,1
=84,48 MPa
σ
F1max
<[σ
F1max
]=464 MPa
σ
F2max
=σ
F2

ba
=0,3 Bảng 6.5 chọn K
a
=43
Ψ
bd
=Ψ
ba
.(u+1).0,5=0,3.(5+1).0,5=0,9 Theo bảng 6.7 chọn K
H
β
=1,13
a
w1
=43.(5+1).
4,241
3,0.5.15,510
13,1.8,283155
3
2
=
Lấy a
w1
=242
b) Xác định cácthông số ăn khớp
m=(0,01÷0,02)a
w1
=(0,01÷0,02).242)=(2,42÷4,84)
Theo bảng môđun chuẩn 6.8 Chọn môđun m=4 (môđun pháp )
Chọn sơ bộ β=10°⇒ cosβ=0,9848

2
/Z
1
=100/20=5
cosβ=
9917,0
242.2
)10020(4
2
).(
1
21
=
+
=
+
w
a
ZZm
⇒ β=7°23°
c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
σ
H
=Z
M
.Z
H
.Z
ε

b
=cosα
t
tgβ=cos20,15.tg7°23’=0,12 ⇒ β
b
=6,49°
Z
H
=
752,1
)15,20.2sin(
49,6cos.2
=
o
o
ε
α
={1,88-3,2(1/Z
1
+1/Z
2
)}.cosβ
={1,88-3,2(1/20+ 1/100)}.0,9917=1,674 ε
α
=1,674
Z
ε
=
773,0674,1/1/1
==

H
=0,002 g
0
=82
υ
H
=0,002.82.0,489.
5
242
=0,56
K
Hv
=1+υ
H
.b
w
.d
w
/(2.T
1
.K
H
β
.K
H
α
)
=1+0,56.0,3.242.80,67/(2.283155,8.1,13.1,13)=1,005
K
H

Y
β
Y
F1
/(b
w
d
w
m)
Bảng 6.7 ta có K
F
β
=1,30 K
F
α
=1,37
υ
F
=δ
F
.g
0
v.
u
a
w1
δ
F
=0,06
υ

β
K
Fv
=1,30.1,37.1,0097=1,8
ε
α
=1,72 Y
ε
=1/ε
α
=1/1,674=0,597
β=7°23’ Y
β
=1-7,38/140=0,947
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Số răng tương đương
Z
v1
=Z
1
/cos
3
β=20/0,9917
3
=20,17 ⇒Y
F1
=4,06
Z
v2

R
Y
S
Y
XF
=236,5.1.0,98.1=231.77 MPa
σ
F1
=2.T
1
K
F
Y
ε
Y
β
Y
F1
/(b
w
d
w
m)
=2.238155,8.1,8.0,597.0,947.4,06/(0,.242.80,67.4)
=84,005 MPa < [σ
F1
] =272,15 MPa
σ
F2
=σ

Hmax
] =1260 MPa
σ
F1max
=σ
F1
.
qt
K
=84,005.
4,1
=99,39 MPa
σ
F1max
<[σ
F1max
]=464 MPa
σ
F2max
=σ
F2
.
qt
K
=74,49.
4,1
=88,13 MPa <[σ
F2max
]=360 MPa
3 : Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn

t1
tgα.cosδ
1
=2012,95.tg20°cos71°34°=231,67N
F
a1
= F
t1
tgα.sinδ
1
=2012,95.tg20°sin71°34°=694,06N
lực tác dụng côn lên trục từ bộ truyền đai
F
r
=2F
o
sin(α
1
/2)=2.405.sin(159/2)=768,37N
2>tính sơ bộ trục
đường kính trục chỉ được xác định bằng mô men xoắn theo công thức:
d ≥
[ ]
3
.2,0
τ
T
Chọn [τ ] = 25 MPa
d ≥
3

m12
+b
o
)k
3
+h
n
l
m12
:chiều dài moyơ bánh đai =39mm
b
o
:chiều rộng ổ lăn d=30b
o
=19
k
3
:khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay tới lắp ổ k
3
= 10÷20 chọn
k
3
=15
h
n
: chiều cao lắp ổ và đầu bu lông h
n
=15÷20 chọn h
n
=16

=8÷15 chọn k
1
=10
k
2
:khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp k
2
=5÷15 chọn k
2
=10
l
m13
:chiều dài moyơ bánh răng côn=42
b
13
:chiều rộng vành răng côn b
13
=k
be
.R
be
l
13
=81+10+10+42+0,5(19-45,06.cos18,43
o
)=131,13
phương trình cân bằng lực trên mặt phẳng xoz
F
Ax
+F

)/l
11
=(2012,95.131,13-768,67.60)= 2689,58 N
Phương trình mô men uốn
M
x
=F
r
.z – F
Ax
(z-l
11
)- F
Bx
(z-l
11
-l
12
)
z=0 M
x
=0
z=l
11
M
x
=62283,97 Nmm
z=l
11
+l

11
= 231,67.131,13/91=375,05N
F
Ay
=231,67-375,05 = -143,38 N
F
Ay
:có chiều ngược chiều hình vẽ
phương trình mô men
M
y
=-F
Ay
(z-l
12
)-F
By
(z-l
11
-l
12
)
= 143,38.(z-60) – 375,05(z-141)
z=0 M
y
= 0
z=l
12
M
y

=
2
100396.75,0
=86945,5 Nmm
M
A
=
22
yAxA
MM
+
=
2
62238
=62238 Nmm
M
tđA
=
22
.75,0 TM
+
=
22
100396.75,062238
+
= 106925,6 Nmm
M
B
=
22

.1,0
σ
td
M
[σ] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục
tra bảng 10.5 ta chọn [σ]=63MPa
Tại B có mômen tương đương lớn nhất
d
B
=
[ ]
3
.1,0
σ
td
M
=
3
63.1,0
2,135165
=27,2mm<d
sơbộ
Do vậy chọn các đường kính tại các tiết diện như sau
Đường kính trục lắp bánh đai d
bđ
=d
sb
-(2÷5) =(25÷28) mm
Lấy theo tiêu chuẩn d
bđ

τ
j
Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho từng loại ứng suất
S
σ
j
=
mjaj
K
σψσ
εβ
σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ
j

mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ

m
ứng suất uốn , ứng suất xoắn trung bình
Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theochu kỳ đối xứng do đó
σ
mj
= 0 σ
aj
= σ
amaxj
= M
j
/w
j

Khi trục 1 quay ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó
τ
mj
= τ
aj
=τ
max
/2 =τ
j
/2w
oj
ψ
σ
ψ
τ
Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi. Với thép

/w =62238/2650,7=23,48 MPa
τ
mA
= τ
aA
=τ
max
/2 =τ
A
/2w
oA
= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa
xét ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi
chọn kiểu lắp ghép H7/k6 tra theo bảng 10.11
K
σ
/ε
σ
= 2,06 K
τ
/ε
τ
=1,64
Do để tránh sự tập trung ứng suất nên trên trục thường làm các góc lượn tại chỗ
có chuyển tiếp kích thước nên ta phải kể đến ảnh hưởng của góc lượn
Bảng 10.10 ε
σ
= 0,88 ε
τ
= 0,81

1
+
−
S
τ

=
mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
=
48,4
0.1,048,23.06,2
6,216
=
+
=
48,9
47,9.05,047.9.64,1
7,151

aB
= σ
amaxB
= M
B
/w =103489,7/2650,7=39,04 MPa
τ
mB
= τ
aB
=τ
max
/2 =τ
B
/2w
oB
= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa
xét ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi
chọn kiểu lắp ghép H7/k6 tra theo bảng 10.11
K
σ
/ε
σ
= 2,06 K
τ
/ε
τ
=1,64
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải

εβ
σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ

=
mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
=
69,2
0.1,004,39.06,2

F
a2
=F
r1
=231,7 N
F
r2
=F
a1
=695,1 N
F
t2
=F
t1
=2013 N
F
t3
= 2.T
2
/d
w3
= 2.283155,8/80,67= 7020,1 N
F
a3
= F
t3
.tgβ = 7020,1.tg7°23’ =909,7 N
F
r3
= F

l
22
=0,5(l
m22
+b
o
)+k
1
+k
2
l
m22
:chiều dai moyơ bánh răng trụ =72,6
b
o
chiều rông ổ d
sơbộ
=40b
o
=23mm
k
1
:khoảng cách từ mặt cạnh CT quay tới thành trong của hộp hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay bằng k
1
=10
k
2
: khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp
lấy k

13
= K
be
.R
e
=45,06 mm
l
23
=67,8+0,5(72,6+45,06.cos71
0
34
’
)+10=121,mm
l
21
=l
m22
+l
m23
+b
o
+3k
1
+2k
2
l
m23
:chiều dài mayơ bánh răng côn=56mm
l
21

=F
t3
.l
22
+F
t2
.l
23
F
xo
=(F
t3
.l
22
+ F
t2
.l
23
)/l
21
= (2013.121+ 7020,1.67,8)/201,6=3569,1 N
F
x1
=9033,1-3569,1=5464N
phương trình cân bằng lực theo phương trục y
F
yo
+F
y1
=F

.l
22
-M
2
-M
3
-F
r2
.l
23
-F
y0
.l
21
=0
F
yo
=(F
r3
l
22
- M
2
-M
3
-F
r2
.l
23
-F

x
=0
Tại A z=l
21
-l
23
=80,6 M
x
=3569,1.80,6=287669,5Nmm
Tại B z=l
21
-l
22
=133,8 M
x
=3569,1.133,8-2013(133,8-80,6)=370454Nmm
Tại 1z=185=l
21
M
x
=0
Phương trình mômen uốn trong mặt phẳng yoz
M
y
=-F
oy
.z- M
2
-F
r2

= -5432,4-34668,1=-40100,5N
Tại B
-
z=133,8
-
M
y
=-80665,5Nmm
Tại B
+
có bước nhảy tải trọng M
3
nên ta có M
y
=-80665,5-43750,8=-124416,3N
Tại 1 z=185M
y
=0
Các biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng xoz và yoz và biểu đồ mômen xoắn
đều được biểu diễn trong bản vẽ A4
Tính tổng mômen uốn M
j
và mômen tương đươngM
tđj
M
o
=
22
yoxo
MM

=
22
8,283155.75,0290451
+
= 380124,6 Nmm
M
B
=
22
yBxB
MM
+
=
22
3,124416370454
+
=390788,4Nmm
M
tđB
=
22
.75,0 TM
+
=
22
8,283155.75,04,390788
+
=461355Nmm
M
tđ1

Xác định các đường kính trục sơ bộ. Chọn d
ổ
=d
s/bộ
=40mm
đường kính trục lắp bánh răng trụ d
brt
=d
ổ
+(25mm)
d
brt
=40+(2÷5)=(42÷45)mm
chọn theo tiêu chuẩn lấy d
brt
=44m
đường kính trục lắp bánh răng côn d
brt
=d
ổ
+(2÷5)mm
d
brt
=40+(25÷)=(42÷45)mm
chọn theo tiêu chuẩn lấy theo d
brc
=44mm
đường kính trục giữa hai bánh răng d=d
brc
+(5÷10)mm

σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ
j

mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
σ
-1
τ
-1

/w
j

Khi trục 1 quay ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó
τ
mj
= τ
aj
=τ
max
/2 =τ
j
/2w
oj
ψ
σ
ψ
τ
Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi. Với thép
Cacbon ta tra bảng có ψ
σ

= 0,1 ψ
τ
=0,05
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45