Tài liệu Thiết kế cơ cấu truyền động của băng tải

Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa YÊU CẦU BÀI TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CỦA BĂNG TẢI Nhu cầu phục vụ của nhà may thức ăn gia xúc,cần một băng tảiđể chuyển hàng.các yêu cầu như sau: Dài L = 7300(mm ) Bề rộng băng W = 400 (mm) Tải trọng cho phép 35kg/m Tổng tải trọng cho phép 182,5kg Tốc độ băng tải 30m/phút Năng suất 45000 kg/giờ SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 1 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa PHẦN CHUNG ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CÔNG SUẤT SUẤT SUẤT TRÊN TRỤC DẪN CỦA BĂNG TẢI I) CÁC PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN 1 Hộp giảm tốc khai triển sử dụng bộ truyền ngồi xích Ưu điểm: Kết cấu đơn giản.Sử dụng truyền xích thì không có hiện tượng trượt khi truyển động hiệu xuất cao hơn so với truyền đai, không đòi hỏi phải căng xích ,có thể làm việc khi có tải đột ngột.Kích thước nhỏ gọn hơn bộ truỵền đai nếu có cùng công suất .Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 .Có nhều ưu điểm nên ngày nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi Nhược :Bánh răng bố trí không đối xứng trên trục nên tải trọng phân bố không đều trên các ổ .kích thước thường to hơn các loại hộp giảm tốc khác khi thực hiện cùg chức năng.Mắt xích dễ bị mòn,gây tải trọng động phụ,ồn khi làm việc SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 2 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa PHƯƠNG ÁN 2 Hộp giảm tốc khai triển bộ truyền ngồi là đai Ưu điểm:kết cấu đơn giản Xử dụng truyền đai nên co thểâ giữ động cơ xa hộp giảm tốc, làm việc êm không ồn ,có thể truyền với vận tốc lớn .Kết cấu vận hành đơn giản Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 Nhược :Tải trọng phân bố không đều trên trục.Kích thước bộ truyền lớn,tỉ số truyền khi làm việc dễ bị thay đổi,tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn tuổi thọ thấp PHƯƠNG ÁN 3 Hộp giảm tớc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi là đai SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 3 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục, bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ưng xuất ít ,mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm giảm còn một nửa Kích thước chiều dài giảmtrọng lượng cũng giảm.Sử dụng truyền xich nên không có hiện tượng trượt như truyền đai ,hiệu suất cao Nhược :Có bề rộng lớn ,cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng chi tiết tăng.Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết,có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,trục trung gian lớn.Mắt xích dễ bị mòn và ồn khi làm việc PHƯƠNG ÁN 4 Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngồi xích SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 4 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Ưu điểm :Kích thước chiều dài nhỏ,giảm được trọng lượng của hộp giảm tốc .Làm việc êm không ồn Nhược :Khả năng tải nhanh chưa dùng hết,hạn chế chọn phương án ,kêt cấu ổ phức tạp có ổ đỡ bên trong vỏ hộp,khó bôi trơn,kích thươc chiều rộng hộp giảm tốc lớn.Có thể trượt do truyền động bằng đai ,tỉ số truỵền thay đổi PHƯƠNG ÁN 5 Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụg bộ truyền ngồi la øxích SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 5 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Ưu điểm: Tải trọng phân bố đều,sử dũng hết khả năng tải ,bánh răng bố trí đối xứng nen sự tập trung úng suất giảm momen xoắn trên các trục trung gian giảm.Không có hiện tượng trươt như truyền đai Nhược :Có bề rộng lớn cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng các chi tiết và khối lượng gia công tăng.Làm việc ồn do có truyền động bằng xích,mắt xích dễ bị mòn PHƯƠNG ÁN 6 Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụng bộ truyền ngồi là đai SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 6 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Ưu điểm:Tải trọng phân bố đều trên các trục ,bánh răng bố trí đối xứng nên sự tập trung ứng suất ít ,mômen xoằn tại các tiết diễn nguy hiểm giảm làm viện không ồn có thể truyền vận tốc lớn Nhược :Có bề rộng hộp giảm tốc lớn,cấu tạo phức tạp,số lượng chitiết tăng.Dễ bị trượt do truyền động bằng đai nên tỉ số truyền thay đổi,tuổi thọ thấp PHƯƠNG ÁN 7 Hộp giảm tốc hai cấp sử bánh rămg côn trụ sử dụng truyền ngồi là đai SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 7 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau.Sử dụng bộ truyền ngồi bằng đai nên làm việc êm hơn .Với tỉ số truyền của hộp giảm tốc là 8 -15 Nhược : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng trụ PHƯƠNG ÁN 8 Hộp giảm tốc hai cấp bánh răng côn trụ sử dụng bộ truyền ngồi xích Ưu điểm:Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục giao nhau .Có truyền động bằng xích nên tỉ số truyền cao hơn truyền động bằng đai và có thể làm việc được khi có quá tải .Tỉ số truyền của hộp giam3 tốc từ 8-15 Nhược : Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng tru ï .Sử dụng truyền xích nên mắt xích dể bị mòn ,ồn khi làm việc SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 8 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa II) TÍNH TỐN CÔNG SUẤT TRÊN TRỤC DẪN CỦA BĂNG TẢI 1.Lực cản trong băng có tải và không tải W12=(q.cosβ+q1’)LW-qLsinβ W34=[(q+qb)cosβ+q1]LW+(q+qb)Lsinβ Trọng lượng trên một mét chiều dài băng qb=128N/m *ql’,ql:trọng lượng phần quay của các con lăng đở trên một mét chiều dài nhánh tải và không tải ql’=9,81.m/lo=9,81.10/3=32,7N/m ql’=9,81.m/lc=9,81.10/1,3=75,5N/m với m:khối lượng của các con lăn lo,lc: khỗng cách giữa các con lăngđở trên nhánh tải và nhánh không tải *q: trọng lương một mét chiều dài dòng vật liệuvận chuyển trên băng tải(N/m) q=25.9,81=245(N/m) *L chiều dài băng tải,L=7,3 m *Bo bề rộng băng tải Bo=0.4 m SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 9 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa *W là hệ số cản chuyển động của băng trên con lăng chọn W=1,2 thay số: W12=(128.cos16+32,7).1,2.7,3 - 128.7,3.sin16=1107 N/m W34=[(245+128)+75,5].1,2.7,3+9128+245).7,3.sin16=4679 N/m 2.Lực căng băng ở nhánh nhả và nhánh cuốn của tang dẫn Ta có: S4=k2(S1+W12)+W34 S4=S1.e Ta chọn loại tang dẩn làmbăng thép,điều kiện làm việc là xưởng khô,góc ôm 180 Tra bảng 3.3 được e=2,56 Chọn k2=1,05 Thay số S4=1,05(S1+1107)+4679 S4=2,56.S1 Ta được:S4=9903N,S1=3868N 3.Số lớp vải cần thiết để tạo băng tải Z=1,1.Smax.k1/Bo.σ Vì Bo=0,4K1=10 Smax=S4=9903N chọn σ=1100 N/cm Z=1,1.9903.10/40.1100=2,5 lớp Vậy chọn Z=3 để đảm bảoyêu cầu bền 4.Chiều dài tang dẫn L=Bo+100=400+100=500 mm *Đường kính tang dẩn Dtd = (120-150)Z SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 10 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Dtd = 360 mm *Đường kính tang cuối Dtc = 100.Z = 300 mm 5. Các thông số của trục tang dẫn Số vòng Nlv=60000.V/D=60000.0,5/3,14.360=26,5 vòng/phút làm việc Công suất trên trục tang dẫn Ntd=W.vt.K/1000 W=S4-S1=9903-3868=6035N K=1,1-1,5 Chọn K=1,1 vt=0,5 m/s ntd=6035.0,5.1,1/1000=3,3KW PHẦN TÍNH TỐN RIÊNG SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 11 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN CHI TIẾT MÁY SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐỨC TÍNH SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 12 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa PHẦN MỘT CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I) CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Số vòng quay của băng tải : nlv =26,5 vòng /phút Công suất trên trục dẫn của băng tải:Ptd =3,3 kw  Pct  Ptd  Với:Hiệu suất của một cặp bánh răng trong hộp giảm tốc:br=0,97 Hiệu suât của bộ truyền đai:đ=0,96 Hiệu suất của một cặp ổ lăn: ol=0,99 Hiệụ suất của khớp nối : k=0,99  =0,972.0,96.0,994.0,99=0,859 3,3  Pct = 0,59 = 3,84 kW Theo phương pháp bôi trơn ta chọn uh = 10 Theo tiêu chuẩn chọn ud = 2,5  ut = ud uh = 25  Số vòng quay sơ bộ trên trục dẫn của động cơ: nsb = 25.26,5= 662,5 (vòng/phút) Pct 3,84 KW   n sb 662,5vong / phut  Ta chọn động cơ có số vòng đồng bộ nđb = 750 vòng/phút Công suất của động cơ:4KW(4A132S8Y3) Sồ vòng quay của động cơ nđc =720 vòng /phút II ) PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ut = ndc 720  27,16 nt 26,5 Chọn uđ = 2,5 uh=10,87 SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 13 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa chọn u1 =3,83 u2 =2,84 Ta có số vòng quay của các trục: n1 = ndc 720  288 vòng/phút nd 2,5 n2 = n1 288  75,2 vòng/phút u1 3,83 n3 = n 2 75,2  26,5 vòng/phút u2 2,84 Công suất trên các trục: P3 = Ptd 3,3  3,367 KW  ol nk 0.99.0,99 P2 = P3 3,367  3,506 KW  ol nbr 0.99.0,97 P1 = P2 3,506  3,651KW  ol nbr 0.99.0,97 Mômen xoắn trên các trục: T1 = 9,55.10 6 T2 = 9,55.10 6 T3 = 9,55.10 6 Tđc = 9,55.10 6 P1 3,651 9,55.10 6 121066,2 Nmm n1 288 P2 3,506 9,55.10 6 445243,4 Nmm n2 75,2 P3 3,367 9,55.10 6 1213390,6 Nmm n3 26,5 Pdc 4 9,55.10 6 53055,6 Nmm ndc 720 Bảng thông số kỹ thuật SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 14 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Độn 1 Trục 2 3 g cơ Thông số Tỉ số truyền Công suất(KW) Số vòng quay n Mômen T 2,5 4 720 530055,6 3,651 288 121066,2 3,83 3,506 75,2 445243,4 2,84 3,367 26,5 1213390,6 PHẦN HAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 15 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa I TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐAI: 1) Chọn đai vải đai cao su: với đặc tính bền, dẻo,ít bị ảnh hưởng của độ ẩm và sự thay đổi của nhiệt độ ,đai vải đai cao su được dùng khá rộng rãi 2) Thông số bộ truyền: Đường kính bánh nhỏ: d1 = (5,2 … 6,4). 3 Tdc = (5,2… 6,4) 3 53055,6 =(195…240) mm chọn d1 =200mm (theo tiêu chuẩn) d2 =d1.uđ.(1-  ) với bộ truyền nhanh lấy  =0,01 d2 =200.2,5(1-0,01) =495 mm chọn d2 =500( theo tiêu chuẩn) Tính lại uđ = d 2 500  2,5 d1 200 Khoảng cách trục a (1,5...2)(d1 +d2) =(1,5...2)(500+200) = 1050...1400 lấy a =1100mm Chiều dài đai 2 2   d 1  d 2   d1  d 2   . 500  200  500  200 L =2.a +  2.1100   3319mm 2 4a 2 4.1100 Lấy L=3500 mm Góc ôm đai  =180 Lực vòng Ft = Ft =  500  200  0 57 =164,450 1100  .d1.n1 3,14.200.720 1000.Pdc  7,536 m/s với v= v 60000 60000 1000.4 530,8 N 7,536 Ứng suất có ích cho phép F =F0.C.Cv.C0 SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 16 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa  Ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm : F0 =k1 - k2 d 1 Với đai vải đai cao su chọn  d1 1 40 Bộ truyền đạt gần như thẳng đứng 0 =1,6k1 =2,3; k2 =9 F0 =2,3 - 9 40 =2,075 Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm đai 1:C Với  =164,450 ta lấy C =,9534 Hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm ,đến độ nhám của đai trên bánh đai: Cv =1-kv(0,01v2 -1) kv =0,04; v=7,536m/s Cv = 1,0173 Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền trong không gian và phương pháp căng đai C0 =0,9 F = 2,075.0,9534.1,0173.0,9 =1,8113MPa Tiết diện đai A =b. = Ft b= kd  F  ;  d1 1 40 =5 Ft .k d 530,8.1,1  65mm  .  F  5.1,8113 Lấy theo tiêu chuẩn b = 71mm Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: F0 = 0 .b =1,6.5.71 =568N   164,45  Lực tác dụng lên trục F1 = 2.F0 .sin  1 2  =2.568.sin  2  = 1125,6N    II) TÍNH HỘP GIẢM TỐC 1) Chọn vật liệu SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 17 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa Với tải trọng trung bình bộ truyền làm việc êm,va đập ít,quá tải thấp.bánh nhỏ của răng làm việc nhiều hơn bánh lớn,do đó trong 2 cấp truyền ta chọn vật liệu chế tạo bánh nhỏ cứng hơn bánh lớn: Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB280 b1 =850MPa ch1 =580MPa Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB260 b2 =850MPa ch2 =580MPa 2) Xác định ứng xuất cho phép(tính sơ bộ) 0 H =  Hlím . Với K HL SH  H0 lim 1 =2.HB1 +70 =2.280+70 =630 MPa  H0 lim 2 =2.HB2 + 70 =2.260+ 70 =590MPa  F0 lim 1 = 1,8.HB1 = 1,8.280 =504Mpa  F0 lim 2 = 1,8 .HB2 =1,8.260 =468Mpa Tra bảng 6.2 (TL 1) ta có SH = 1,1 Bộ truyền coi như chịu trải trọng tĩnh NHO =20.HB2,4 Từ đó ta có :NHO1=30.2802,4 =22,4.106 NNO2 =30.2602,4 =18,75.106 Bộ truyền làm việc 5 năm mỗi năm làm việc 300 ngày mỗi ngày 12 giờ  t =19500 h n1 =288 vòng/phút Số lần ăn khớp trong một vòng quay c = 1 NHE =60.1.288.19500 =336,96.106 NHE  NHO1 NHO2 0 KHL= 1  H1 =  H lim 1 0 H2 =  H lim 2 . K HL SH  K HL SH = 630 1,1 = 572,73Mpa 590 536,36 Mpa 1,1 SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 18 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa NFE = NHE (Bộ truyền chịu tải trọng tĩnh) NFO =4.106 ;NFE NFO  KFL =1 Bộ truyền quay một chiều  KFC =1 Tra bảng 6.2 ta có SF =1,75 0 F1 =  F lim1 . 0 F2 =  H lim 2 . K FC .K FL 504.1  288 Mpa SH 1,75 K HL  SH 590 536,36 Mpa 1,1 ứng suất cho phép khi chịu quá tải H1max =2,8ch1 =580.2,8 =1624MPa H2max =2,8ch2 =2,8.580 =1624Mpa F1max =0,8ch1 =0,8.580 =464 Mpa F2max =0,8ch2 =0,8.580 =464 Mpa 3) Tính bộ truyền cấp nhanh a) Koảng cách trục aw1 = Ka (u1 +1) 3 T1 .K H  H  2 u1 ba Chọn  =0,3 (Bảng 6.6 –TL[1]) Bánh răng nghiêng Ka =43 bd =0,53.ba (u1 + 1) =0,53.0,3.(3,83 +1) =0,768  KH =1,112(Tra bảng6.7 TL [1])  aw1 =43.(3,83 +1) 3 121066,2.1,112 154mm 536,36 2 3,83.0,3 b) Xác địng môđun và góc nghiêng răng m =(0,01 0,02)aw1=(0,010,02)154 = 1,54…3,08 Chọn m =2 Chọn sơ bộ 1 =120 SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận 19 Đồ án chuyển động cơ khí GVHD: Lê Cao Khoa 2.a w1 . cos  1 2.154. cos12 0  31,18 Z1 = m u uù  1 2, (3,83  1) Lấy Z1 = 31 răng  Z2 =u1. Z1 =3,83.31 =118,73 ta lấy Z2 =118 răng Tính lại 1 cos1 = m( Z 1  Z 2 ) 2.(31  118)  2.a w1 2.154 Tỉ số truyền thực u1 = 1 =14,640 Z 2 118  3,81 Z1 31 Tính lại khoảng cách trục aw1 =0,5 m( Z 1  Z 2 ) 2(31  118) 0,5. 154 mm cos  1 cos14,64 0 c) Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc H =ZM.ZH.Z 2T1 K H (u1  1) bw1 .u1 .d 12 Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp: ZM =274 (tra bảng 6.5 TL [1]) Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: ZH = 2 cos  b sin 2 tw b - Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở tgb =cost .tg1 = cos200.tg14,640 b =13,790 0 ZH = 2 cos13,79 sin 2.20 0 =1,738 Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:Z Với  = bw . sin  1  .m 0 0,3.154. sin 14,64  .2 1,86 SVTH: Nguyễn Đức Tính – Nguyễn Thanh Thuận >1 20