Bài tập lớn số 2 Chi tiết máy - Đề số 5: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải - Hoàng Thu Thảo

Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh  
Khoa Môi Trường  
Bộ môn Thiết Kế Máy  
Bài tập lớn số 2  
CHI TIẾT MÁY  
Sinh viên thực hiện : Hoàng Thu Thảo  
ĐỀ TÀI  
MSSV :91303701  
Đề số 5 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI  
Phương án số : 1  
1
3
2
4
5
Hệ thống dẫn động băng tải gồm :  
1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ ; 2- Bộ truyền đai thang ; 3- Hộp giảm tốc  
bánh răng nón một cấp ; 4-Nối trục đàn hồi; 5- Băng tải.  
Số liệu thiết kế  
- Công suất trên trục băng tải, P: 6 KW  
- Số vòng quay trên trục tang dẫn, n: 152 v/ph  
- Thời gian phục vụ, L = 5 (năm)  
- Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.  
( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ )  
- Chế độ tải : T1 = T ; T2 = 0.9T ; t1 = 37 giây ; t2 = 48 giây  
PHƯƠNG ÁN 1  
P,KW  
6
n,v/ph  
152  
L, năm  
t1, giây  
37  
t2, giây  
48  
T1  
T
T2  
5
0.9T  
Yêu cầu : Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít).  
Bài Làm  
Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp  
Bảng đặc tính (từ bài 1) :  
Động cơ (KW)  
1
2
Công suất P  
(KW)  
6.6  
6.3  
6.06  
Tỷ số truyền u  
Số vòng quay n  
(vòng/phút)  
Momen xoắn T  
(Nmm)  
2.99  
3.2  
1455  
486.62  
152.06  
43,319.6  
123,639  
380,593  
Thông số để tính toán thiết kế:  
Công suất P1 = 6.3 kW  
Momen xoắn: T =  
Nmm.  
123,639  
1
Số vòng quay: n1 = 486.62 vòng/phút.  
Tỷ số truyền: ubr = 3.2  
Thời gian phục vụ : 5 năm ,1 năm 300 ngày, 1 ngày 2 ca,1 ca 8 giờ.  
Thời gian làm việc: Lh = 5.300.2.8 = 24000 h.  
Trình tự tính toán thiết kế:  
1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:  
Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. .Theo bảng 6.13 trang 220 (sách cơ sở thiết  
kế máy- Nguyễn Hữu Lộc) ta chọn :  
Độ rắn trung bình đối với bánh dẫn: HB1 = 340 HB  
Độ rắn trung bình đối với bánh bị dẫn: HB2 = 325 HB (theo công thức  
6.32 trang 218 cùng sách , ta nên chọn sao cho:  
HB1 HB2 + (10-15 )HB.  
a. Tính chu kì làm việc cơ sở:  
NHO1 = 30.HB12,4 = 30.3402,4 = 3,57.107 chu kỳ  
NHO2 = 30.HB22,4 = 30.3252,4 = 3,2.107 chu kỳ  
NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ ( đối với tất cả loại thép )  
b. Tính số chu kì làm việc tương đương được xác định theo sơ đồ tải  
trọng :  
/2  
/2  
t
i
= 60.c.L .n.  
푖 푖  
]
= 60푐  
.푛 푡  
∑[  
.
h
퐻퐸1  
t  
푚푎푥  
푚푎푥  
Trong đó :  
Ti ,ni ,ti : lần lượt là momen xoắn, số vòng quay ,tổng số giờ làm việc ở  
chế độ i của bánh răng đang xét..  
Tmax : Momen xoắn lớn nhất trong các momen xoắn Ti  
c : Số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của răng , c=1.  
mH =6 : Là bậc của đường cong mỏi.  
Suy ra:  
3
3
T
0.9T  
T
2
1
퐻퐸1  
= 60.1.24000.486,62.  
+
T + 푡  
+ 푡  
1 2  
1
2
37  
48  
3
3
= 60.1.24000.486,62. 1  
+ 0,9  
37 + 48  
37 + 48  
= 5,93.108 chu kì.  
8
퐻퐸1  
5,93.10  
NHE2  
=
=
= 1,85.108 chu kì  
3.2  
푏푟  
퐹퐸1  
= 60푐  
.푛 푡  
푖 푖  
푚푎푥  
37  
48  
6
37 + 48  
6
=
60.1.24000.486,62. 1  
+ 0,9  
37 + 48  
= 5,15.108 chu kì.  
8
5,15.10  
= 1,6.108 chu kì  
3,2  
퐹퐸1  
=
퐹퐸2  
=
푏푟  
Vì : NHE1 > NHO1  
NHE2 > NHO2  
NFE1 > NFO1  
NFE2 > NFO2  
Nên ta có các hệ số tuổi thọ : NHL1 = NHL2 = NFL1 = NFL2 = 1.  
c. Tính giới hạn mỏi tiếp xúc theo bảng 6.13 (trang 220 sách cơ sở thiết  
kế máy_Nguyễn Hữu Lộc):  
MPa  
MPa  
0퐻푙푖푚  
= 2.퐻퐵 + 70  
= 2.340 + 70 = 750  
= 2.325 + 70 = 720  
0퐻푙푖푚1  
0퐻푙푖푚2  
MPa  
= 1,8.340 = 612  
= 1,8.퐻퐵  
0퐹푙푖푚  
0퐹푙푖푚1  
= 1,8.325 = 585 MPa  
0퐹푙푖푚2  
2. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] theo giá trị nhỏ nhất của [ σH 1]  
và [ σH 2] hoặc theo công thức 6.42:  
a. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép:  
Theo công thức 6.33 trang 220 (sách cơ sở thiết kế máy- Nguyễn Hữu  
Lộc) ta có:  
푍 .푍 푍 푍  
0퐻푙푖푚. 푅 푉. 퐿. 푋퐻  
.0,9  
0퐻푙푖푚  
[] =  
=
.퐾  
퐻퐿  
1,1  
(Theo bảng 6.13 khi tôi cải thiện sH = 1,1 là hệ số an toàn ).  
750.0,9  
= 613,64 MPa  
[] =  
퐻1  
.1  
1,1  
720.0,9  
MPa  
[] =  
퐻2  
.1 = 589,1  
1,1  
Vậy : Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán là:  
MPa  
[] = [] = ퟓퟖퟗ,ퟏ  
푯ퟐ  
b. Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép:  
[] = 0퐹푙푖푚.퐾  
(chọn sF = 1,75 theo bảng 6.13 )  
퐹퐿  
612  
MPa  
.1 = 349,7  
[] =  
퐹1  
1,75  
585  
MPa  
.1 = 334,29  
[] =  
퐹2  
1,75  
bộ truyền là kín nên ta tính toán theo ứng suất tiếp xúc.  
3. Chọn hệ số chiều rộng vành răng: ψbe = 0,285  
Giả sử trục được lắp trên bi đỡ chặn , ta chọn sơ bộ hệ số tải trọng tính  
KH = K= 1,23 theo bảng 6.18 trang 246 (sách thiết kế máy –NGUYỄN  
ψ .푢  
푏푒  
0,285.3,2  
HỮU LỘC ).Với  
=
= 0,53  
2 ― ψbe  
2 0,285  
4. Tính toán đường kính de1 theo công thức 6.116a:  
1퐻훽  
푒1 = 95.3  
0,85.(1 0,5푏푒)2.푏푒.푢.[]2  
123,639.1,23  
0,85(1 0,5.0,285)2.0,285.3,2.589,12  
3
=
95.  
= 87,02 mm.  
5. Theo bảng 6.19 ta chọn số răng z1p = 17 răng:  
Tùy thuộc vào độ rắn bề mặt ta chọn z1 theo công thức 6.117 trang 249 (sách  
cơ sở thiết kế máy- Nguyễn Hữu Lộc):  
z1 = 1,6.z1p = 1,6.17 = 27,2 răng chọn z1 = 28 răng.  
z2 = z1. ubr = 28.3,2 = 89,6 răng chọn z2 = 90 răng.  
Từ công thức 6.95a trang 243,Môdun vòng chia ngoài :  
86,01  
28  
푒1  
me =  
=
chọn m = 4 theo dãy tiêu chuẩn 1 trang 195  
= 3,107  
e
1
(sách cơ sở thiết kế máy- Nguyễn Hữu Lộc).  
6. Tính toán lại tỷ số truyền:  
ubr = 푧  
=
= 3,2  
2
90  
28  
1  
Sai lệch tỷ số truyền là 0%.  
Tính góc mặt côn chia theo công thức 6.99 trang 244:  
1
1
δ1 = acrtg(  
) = acrtg ( 3,2 ) = 17,35o  
푏푟  
δ2 = 900 - δ1 = 72,64o.  
7. Tính toán các kích thước chủ yếu của bộ truyền bánh răng côn:  
Đường kính vòng chia ngoài: de1 = me.z1 =4.28 = 112 mm  
de2 = me.z2 =4.90 = 360 mm  
Đường kính vòng chia trung bình:  
dm1 = de1.(1-0,5ψbe) = 112.(1 - 0,5.0,285) = 96,04 mm  
dm2 = de2.(1- 0,5ψbe) = 360.(1 - 0,5.0,285) =308,7 mm  
Chiều dài côn ngoài :  
2
2 = 0,5.4.  
1 + 2  
282 + 902  
Re = 0,5me  
= 188,509 mm  
Chiều dài côn trung bình :  
푚1  
Rm= 2.푠푖푛훿1 0,5m  
2
2 = 0,5.3,43.  
1 + 2  
282 + 902  
= 161,64 mm  
=
m
Với mm = me.(1- 0,5ψbe) = 4.(1-0,5.0,285) = 3,43 mm  
Chiều rộng vành răng:  
b = Reψbe = 188,509.0,285 = 53,72 mm  
8. Modun vòng trung bình mm và tính vận tốc vòng:  
mm = me(1- 0,5ψbe) = 4.(1- 0,5.0,285) = 3,43 mm  
Vận tốc vòng chia trung bình:  
.dm1.n1  
60000  
.96,04.486,62  
  
2,447(m / s)  
60000  
Theo bảng 6.3 trang 203, ta chọn cấp chính xác của bộ truyền là 8 với  
vận tốc vòng quay tới hạn là vth = 4 m/s.  
9. Xác định các lực tác dụng lên bộ truyền:  
a. Tác dụng lên bánh dẫn:  
2푇  
2.123639  
96,04  
1
Lực vòng : Ft1=  
Lực hướng tâm:  
= 2574,74 N  
=
푚1  
F = F .tg .cosδ =2574,74.tg200.cos17,350 = 894.49 N  
r1  
t1  
1
Lực dọc trục  
:
F .tg .sinδ = 2574,74.tag200.sin17,350 = 279,46 N  
=  
훼1  
t1  
1
b. Tác dụng lên bánh bị dẫn:  
Lực tác dụng hướng ngược lại, do đó:  
= 894.49 N  
= 279,46 N  
= 2574,74 N  
F = F  
α2  
r1  
F = F  
r2  
α1  
F = F  
t2  
t1  
10.Chọn hệ số tải trọng động KHV và KFV :  
Với cấp chính xác 8 và vận tốc vòng 2,514 m/s, tra bảng 6.17 trang 245 (sách cơ  
sở thiết kế máy- Nguyễn Hữu Lộc) ta được:  
KHv = KFv = 1,07  
11.Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:  
Theo công thức 6.114 trang 248:  
2
+ 1  
2
2푇 퐾  
1
= 푍 푍 푍  
푀 퐻 휀  
0,85푑  
.푏.푢  
푚1  
Trong đó :  
KH = K.KHV = 1,23.1,07 = 1,3161 _ Hệ số tải trọng tính.  
0,85 _ Hệ số kinh nghiệm xét đến giảm khả năng tải của bộ truyền  
bánh răng côn so với bộ truyền bánh răng trụ.  
Vật liệu chế tạo cặp bánh răng bằng thép thì ZM =275 MPa1/2  
Z là hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc, khi =200  
H
ZH = 1,76  
hệ số xét đến ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc  
4 ― 휀  
=  
với εα có giá trị trong khoảng 1,2-1,9  
3
1
1
1
1
εα = 1,88 – 3,2.  
= 1,73  
+
+
= 1,88 – 3,2.  
1  
2  
28  
90  
4 1,73  
=  
Vậy :  
= 0,87  
3
2
= 휀  
+ 1 = 275.1,76.0,87.  
21퐻  
0,85푚12.푏.푢  
3,22 + 1  
2.123639.1,3161.  
0,85.96,042.53,72.3,2  
= 371,29 < [ ] =  
퐻  
MPa.  
589,1  
Điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.  
12.Xác định số răng tương đương:  
Theo công thức 6.108 trang 246:  
z
28  
1
zv1 = cosδ  
=
0 = 30 răng  
cos17,35  
1
z
112  
2
zv2 = cosδ  
=
0 = 376 răng  
cos72,64  
2
Tính các hệ số YF1 và YF2 :Với u=3,2 và z1=28, dựa vào bảng 6.20 Trang  
112 sách tính toán hệ dẫn động cơ khí –TRỊNH CHẤT, ta chọn hệ số dịch  
chỉnh bánh dẫn x1=0,33 .  
bánh bị dẫn x2 = -0,33 , vì dịch chỉnh đều: x1 + x2 = 0  
-Đối với bánh dẫn:  
13,2 27,9푥  
2
Y =  
F1  
3,47 +  
+0,092푥  
푣1  
푣1  
13,2 27,9.0,33  
2
= 3,62  
= 3,47 +  
+0,092.0,33  
30  
30  
-Đối với bánh bị dẫn:  
13,2 27,9푥  
2
Y =  
F2  
3,47 +  
+0,092푥  
푣2  
푣2  
13,2 27,9.0,33  
+
2
3,54  
= 3,47 +  
+0,092.0,33 =  
376  
376  
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn ):  
[휎  
349,7  
3,62  
퐹1]  
Bánh dẫn:  
=
= 96,6  
퐹1  
[휎  
]
334,29  
3,54  
퐹2  
Bánh bị dẫn:  
= 94,43  
=
퐹2  
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn độ bền thấp hơn .  
13.Tính toán giá trị ứng suất tại chân răng:  
2574,74  
퐹2푡2퐹  
3,54.  
.1,44  
=
=
= 68,42 < F2] = 334,29  
퐹2  
0,85.푚  
0,85.65,8.3,43  
Trong đó :  
o KF = KFV.Khệ số tải trọng tính : KFV = 1,07  
K= 1 + (K– 1).1,5 = 1 + (1,23 – 1).1,5 = 1,345  
KF = 1,07.1,345 = 1,44  
o mm là modun chia trung bình.  
Do đó điều kiện uốn được thỏa.  
BẢNG TÓM TẮT CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN :  
Thông số bánh răng  
Chiều dài côn ngoài  
Kích thước  
Re=188,509  
Modun  
4
Chiều rộng vành răng  
Tỷ số truyền  
Góc nghiêng răng  
Số răng  
53,72 mm  
4
0
Z1=28  
Z2=90  
Hệ số dịch chỉnh  
Đường kính vòng chia trung bình  
Đường kính vòng chia ngoài  
X1=0,33  
dm1=96,04 mm  
de1=112 mm  
X2= -0,33  
dm2=308,7 mm  
de2=360mm  
docx 9 trang baolam 27/04/2022 8740
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập lớn số 2 Chi tiết máy - Đề số 5: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải - Hoàng Thu Thảo", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docxbai_tap_lon_so_2_chi_tiet_may_de_so_5_thiet_ke_he_thong_dan.docx
  • pdf91303701hoangthuthao2.pdf