Đề tài Thiết kế hệ dận động cơ khí

Lời nói đầu ˜&™ Nước ta hiện nay là một nước đang trong thời kỳ phát triển. Do đó,ngành cơ khí và chế tạo máy móc đang được nhà nước ta chú ý phát triển.Và chúng ta có thể thấy hầu hết trong các trường đại hoc,cao đẳng và các trung tâm dạy nghề đều có giảng dạy về ngành cơ khí. Thiết Kế Đồ Án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí. Môn học này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với các kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên ngành sẽ được học sau này.Để thực hiện đồ án trên yêu cầu sinh viên phải có sự hiểu biết và áp dụng tất cả kiến thức những môn học liên quan đã được đào tạo như chi tiết máy,sức bền vật liệu,dung sai và đo lường. Do đây là lần đầu tiên làm đồ án môn Thiết kế hệ dận động cơ khí, kinh nghiệm chưa có và lượng kiến thức có hạn nên không thể tránh khỏi thiếu sót và sai lầm ,rất mong được sự nhận xét và giúp đở quý báu của Thầy. Tiếp theo là bản thuyết minh cua Em về đồ án thiết kế hệ dận động cơ khí. Tp.Hồ Chí Minh,Ngày 7 Tháng 11 Năm 2010 Sinh viên : Phan Minh Đệ CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Ghi chú: Động cơ điện Bộ truyền đai Hộp giảm tốc bánh răng côn Khớp nối Tang và Băng tải Chọn động cơ: Công suất cần thiết trên trục động cơ: P=Pctη Trong đó: Pct: công suất cần thiết (kw) Pt:công suất tính toán trên trục máy η: hệ số truyền động η=η1η2η3η4 Với: η1:hiệu suất bộ truyền đai →0.96 η2: hiệu suất 3 cặp ổ lăn →0.993 η3: hiệu suất bánh răng côn → 0.97 η=0.9 Pct=Ptη=Ft.Vη.1000 Với : F: lực kéo băng tải → 9100N V: vận tốc băng tải→1,62m/s Pct=16,38(kw) Vậy cần phải chọn loài động cơ có công suất lớn hơn 16,38 KW Dựa vào bảng phụ lục P.13 /238[1] ta chọn loại động cơ có kí hiệu 4A200L8Y3 có công suất Pđc=22 kw ; nđc=730vòngphút. Phân phối tỷ số truyền:. Số vòng quay của Tang: nt=Vπ.D.60000 Trong đó: D: Là đường kính Tang →210mm nt=147 vòng/phút Tỉ số truyền chung: U=nđcnt=730147=5 U = Uđ.Ubr Trong đó: Uđ: tỉ số truyền của bộ truyền đại. Ubr: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn Chọn: Uđ = 2 Ubr = 2,5 àSố vòng quay trên trục 1 n1 = 7302 = 365 vòng/ phút àSố vòng quay trên trục 2, 3 n2 = n3 = 3652,5 = 146 vòng/ phút Công suất trên từng trục Trục 1: N1 = P.η1.η2 = 22.0,96.0,99 = 20,9 (kw) Trục 2: N2 = N1.η3.η4.η5 = 20,9.0,97.0,99.1 = 20,07 (kw) Trục 3: N3 = N2.η3 = 20,07.0,99 = 19,87 (kw) Mômen xoắn trên mỗi trục Trục động cơ: Mđc = 9,55.106.Pđc/nđc = 9,55.106.22/730 = 287.808,2 (Nmm) Trục I: MI = 9,55.106.N1/n1 = 9,55.106.20,9/365 = 546835,6 (Nmm) Trục II: MII = 9,55.106.N2/n2 = 9,55.106.20,07/146 = 1.312.797,9 (Nmm) Trục III: MIII = 9,55.106.N3/n3 = 9,55.106.19,87/146 = 1299715,7 (Nmm) Bảng Thống Kê Trục động cơ Trục I Trục II Trục III Công suất 22 20,9 20,07 19,87 Tỉ số truyền 5 2 2,5 1 Số vòng quay 730 365 146 146 Mômen xoắn 287808,2 546835,6 1312797,9 1299715,7 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐẠI: Thiết kế bộ truyền đại với các thông số Công suất: P = 22 Kw Số vòng quay n = 730 vòng/phút Đối với bộ truyền đại ta xét đến 2 phương án Phương án 1: Dùng đai dẹt Phương án 2: Dùng đai thang Đại loại A Đại loại B Phương án 1: Chọn đai vải cao su Xác định các thông số của bộ truyền Theo 4.1/53/1 d1 = (5,2….6,4).3T1 = (5,2….6,4).3287808 = 343…422 Chọn d1 theo tiêu chuẩn d1 = 400 mm Vận tốc V = π.nđcD160000 = π.400.73060000 = 15,3m<s<Vmax = 60m/s Đường kính bánh đai lớn: d2 = Uđ.d1.(1-ε) Với ε: hệ số trượt àd2 = 2.400.(1-0,01) = 792 (mm) Chọn theo tiêu chuẩn là 800mm Tỉ số truyền thực tế: Ut = D2D1.1-ε = 800400.(1-0,01) = 2,02 ΔU = Ut-UđUđ.100 = 2,02-22.100 = 1% Khoảng cách trục Theo (4.3/53/1) thì a = (1,5…2).(d1+d2) a = (1,5…2).(d1+d2) = (1,5…2).(400+800) = 1800…2400 Lấy a = 2000mm Chiều dài đai 4.4/54 L = 2.A + 0,5.π.(d1+d2)+(d2-d1)2/4A = 2.2000+0,5. π.(400+800)+(800-400)2/4.2000 ≈ 5904 mm Cộng thêm 100 đến 400mm tùy theo cách nối đai Số vòng chạy của đai i = Vl = 15,35,9 = 2,6<imax=10 Góc ôm ∝1 ∝1 = 1800 - d2-d1A.57 à∝1 1800- d2-d12000.57 ≈ 168,60>1500 (Vải cao su) Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai Theo 4.9/54 thì Ft =1000.P/V Ft = 1000.2215,3 = 1438 (N) Theo bảng (4.8/55I) thì tỷ số (δd1)max nên dùng là 1/40 (do là đai vải cao su) Do đó, δ = D1/40 = 10. Vì thế, theo bảng (4.1/5I) ta chọn đai B = 800 có lớp lót, có giá trị số tiêu chuẩn là δ = 9mm (với số lớp là 6). Ứng suất có ích cho phép theo (4.10/57/I Ta có: δF = δF0.Cα. Cv. Co Trong đó, với bộ truyền nằm ngang, điều chỉnh định kỳ lực căng chọn δ0 = 2,4 Pa → K1 = 3,05; K2 = 13,5 Với C∝ = 1 – 0,003.(1800-1690) = 0,967 Cv = 1 – kv.(1,01.V2-1) Với kv = 0,04 à Cv = 1 – 0,04.(0,01.(15,3)2-1) = 0,95 Theo bảng 4.12/57I chọn Co = 1 Vậy: δF = δF0.Cα. Cv. Co = 2,75.0,97.0,96.1 ≈ 2,56 (MPa) Theo công thức (4.8/54I) b = FtRdσF.δ = 1366.12,56.9 = 59,3 Theo bảng 4.1, lấy theo tiêu chuẩn b = 63mm. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Theo (4.12/58/I) F0 = σo.b.γ = 2,4.63.9 = 1360,8 (N) Theo (4.13/58/I Fr = 2.Fosin(∝1/2) = 2.1360.sin(168,6/2) = 2706 (N) Phương án 2: (Đai loại A và B) Chọn loại đai Giả thuyết vận tốc của đai v > 5m/s, tra bảng (5.13/93/I) có thể dung đai loại A hoặc B. Ta tính theo cả 2 phương án nào có lợi hơn. Tra bảng (4.13/59/I) ta có: Tiết diện đai A B Kích thước a*h (m) 13*8 17*10,5 Diện tích tiết diện A (mm2) 81 138 Đường kính bánh đai nhỏ d1 Theo bảng (4.13/59/I) lấy d1 (mm) 130 160 Kiểm nghiệm vận tốc của đai V = π.930.400 5 6 60.1000 = 0,038.d1 (m/s) V < Vmax = 25 m/s Tính đường kính d2 của bánh lớn Theo công thức (4.2/53/I) d2 = d1.u/(1-ε) Trong đó: U = 2: tỉ số truyền bộ truyền đai εc: hệ số trượt εc = 0,02 Vậy d2 = 2.d1.(1-0,02) = 1,96 (mm) d2 (mm) 254,8 313,6 Tra bảng (4.26/67/I) Lấy d2 theo tiêu chuẩn 280 315 Tỷ số truyền thực tế Ut = d2/(d1(1-ε)) 2,19 2 Vậy sai số cho phép về tỉ số truyền độ thỏa Δu = 2÷3% Chọn sơ bộ khoảng cách trục Δ Chọn công thức (4.14/60/I) Khoảng cách trục Δ phải thỏa mãn điều kiện 0,55(d1+d2)+h ≤ A≤ 2(d1+d2) Chọn A (mm) 450 560 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ Theo công thức (4.4/54/2) L = 2A + π2(d2 + d1)+d2-d12A2 L (mm) 1556,5 1877 L theo tiêu chuẩn 1600 2000 Theo công thức (4.15/60/1) Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1giây l = V/L<umax = 10 3 3 Xác định chính xác khoảng cách trục theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn. Theo công thức (5.2/83/1) A = πd2+d1+2L- πd2+d12-8d2-d128 A (mm) 584 622 Khoảng cách A thỏa điều kiện (4.14/60/1) Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai Amin = A-0,015L (mm) 560 592 Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng Amax = A + 0,03L 632 682 Tính gốc ôm ∝1 Theo công thức (5.3/83/1) ∝1 = 1800 - d2-d1A 570 1650 1650 Góc ôm ∝1 thỏa mãn điều kiện ∝1≥1200 Xác định hệ số đai cần thiết Z Theo công thức (4.1/60/1) Z = P1.K.đP0CαC1CuCz Trong đó P1: công suất trên trục bánh đai chủ động kw P1 = 20,9 kw P0: công suất cho phép P0 1,88 2,23 Kđ: hệ số tải trong động 1 1 Cl: hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai 1 1 Cα: hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm 0,9625 0,9625 Tra bảng (4.17/61/) Cùng hệ số xét đến ảnh hưởng tỷ số truyền 1,13 1,13 Cz 1 1 Số đai Z 10 9 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 4.21/63 12,5 16 H 3,3 4,2 h0 15 19 t 10 12,5 Theo công thức 4.17/63 Chiều rộng bánh đai B = (2-∆)+2e 155 196 Theo công thức 4.17/63 Bánh dẫn dn1 = d1+2h0 (mm) 136,6 168,4 Bánh bị dẫn dn2 = d2+2h0 (mm) 310 333 Đường kính trong của bánh đai Bánh dẫn dt1 = dn1-2e 116,6 143,4 Bánh bị dẫn dt2 = dn2-2e 290 308 Tính lực căng ban đầu F0 và lực tác dụng lên trục Fr Theo công thức 4.13/63 Lực căng ban đầu mỗi đai Fv = qm.v2 2,6 6,4 F0 = 780.P1.kđ/(v.Cα.Z)+Fv 321,3 279,2 Theo 4.21/64/[1] Fr = 2F0Zsinα12 6371 4982,6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN Công suất: P1 = 20,9 Kw Số vòng quay n1 = 365 vòng/ phút Tỉ số truyền U = 2,5 Thời hạn sử dụng: 21600 giờ Tải trọng thay đổi không đáng kể Một số ký hiệu: δb : giới hạn bền δch : giới hạn chảy δoHlim : ứng suất tiếp cho phép δoFlim : ứng suất uốn cho phép NHO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc NFO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn NFE , NHE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương CHỌN VẬT LIỆU: Do không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta chọn: Bánh nhỏ : 24L Thép 40XH tôi cải thiện Hb ≥ 24l có δb1 = 8000 , δch1 = 580 MPo Bánh lớn như bánh nhỏ Chu kì làm việc của bánh răng lớn: N2 = 60.c.n2.T = 60.1.146.25920 = 227059200 Trong đó: c : số lần ăn khớp 1 răng khi bánh răng quay 1 vòng n : số vòng quay T: tổng thời gian làm việc tính bằng giờ Chu kì làm việc của bánh răng nhỏ: N1 = U.N2 = 2,5.227059200 = 567648000 Chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc: N0 = 107 Ta thấy : N1>N2>N0 do đó hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc kn = 1 Xác định hệ số ứng suất cho phép Theo bảng 6.2/94[1] với thép 40 tôi cải thiện đạt tới độ rắn HB ≥ 24l δoHlim = 2HB + 70 ; Sh = 1,1 δoFlim = 1,8HB ; Sh = 1,75 Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1 = 350 Chọn độ rắn bánh răng lớn HB2 = 330 Khi đó: δoHlim1: 2HB1 + 70 = 2.350 + 70 = 770 MPa δoFlim1: 1,8HB1 = 1,8.350 = 630 MPa δoHlim2: 2HB2 + 70 = 2.330 + 70 = 730 MPa δoFlim2: 1,8HB2 = 1,8.230 = 594 MPa Theo 6.5/93/[1] NHO = 30.HHB2,4 do đó: NHO1 = 30.3502,4 = 38272299,91 NHO2 = 30.3302,4 = 33231864,66 Với NHF2 = NFE2 = N2 = 227059200 Như vậy theo 6.1a/93/[1] sơ bộ xác định được: [δoH1] = δoHlim1. KHL/SH = 770.1/1,1 = 700 MPa [δoH2] = δoHlim2. KHL/SH = 594.1/1,1 = 540 MPa Chọn xuất tải cho phép: [δoF1]max = 0,8. δch1 = 0,8.580 = 464 MPa [δoF2]max = 0,8. δch2 = 0,8.580 = 464 MPa [δoH1]max = 2,8. [δoH2]max = 2,8.580 = 1624 MPa Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re Đường kính chia ngoài của bánh chủ động theo công thức 652a/112[1] Re = KR. U2+1.