Bài tập lớn số 3 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 3
CHI TIẾT MÁY
Sinh viên thực hiện : Hoàng Thu Thảo
MSSV : 91303701
ĐỀ TÀI 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:
trang 1
- 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 toán thiết kế trục và thiết kế then trên các trục.
Bài làm
❖ 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:
• Trục 1: P1 = 7,81 kW, T1=149 171 Nmm, dm1= 96,04 mm.
,
,
푎
퐹 = 2574,74 푁 퐹 = 894.49 푁 퐹 = 279,46 푁.
푡1
푟
1
1
• Trục 2: P2= 7,5 kW, T2 = 573 000 Nmm, dm2= 308,7 mm.
,
,
푎
퐹 = 2574,74 푁 퐹 = 279,46 푁 퐹 = 894.49 푁.
푡2
푟2
2
trang 2
• Bộ truyền đai thang:
퐹 = 1590,25 푁
푟
Trình tự tính toán thiết kế:
1. Chọn vật liệu :
- Dựa vào bảng 7.1 trang 159 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy
Trần Thiên Phúc”, chọn thép 45 có
;
;
휎 = 785 푀푃푎 휎 = 540 푀푃푎 휏 = 324
푏
푐ℎ
푐ℎ
;
;
;
hoặc 65 MPa ứng với
푀푃푎 휎 = 383 푀푃푎
휏 = 226 푀푃푎
1
-
[휎] = 85, 70
1
-
trục có đường kính lần lượt là 30, 50 hoặc 100 mm (bảng 7.2).
- Chọn
[휏] = 20 푀푃푎
2. Chọn sơ bộ đường kính trục :
Theo công thức 7.2 ta có : d ≥ 3
➢ Trục 1 : T1 = 123,639N.mm.
5푇
[휏]
5.푇
5.
3
123,639
20
d1 ≥ 3
=
= 31.38 mm
1
[휏]
Theo tiêu chuẩn trang 163 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần
Thiên Phúc”, chọn d1 = 32 mm.
➢ Trục 2 : T2 = 380,593 N.mm
5.푇
5.380593
20
3
d2 ≥ 3
=
= 45.65mm
2
[휏]
Tương tự chọn d2 = 46 mm.
3. Xác định chiều dài trục :
Theo bảng 10.2 sách “Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc” ta được :
• e = 110, u = 80, f = 65 , w = 50 , x = 15 mm.
푤
50
•
푙 = 2. 푙 + 2푥 +
= 2. 80 + 2.15 +
= 270 푚푚
2
2
2
푙 = (1 ÷ 1,5)푑 = (1 ÷ 1,5)55 = 80 푚푚
2
2
trang 3
4. Thiết kế trục :
a) Trục 1 : Moment do lực dọc trục gây ra :
퐹 .푑
279,46 . 96,04
푎1 푚1
푀 =
=
= 13419.66 푁푚푚
1
2
2
Áp dụng phương trình cân bằng moment và phương trình cân bằng lực :
∑
∑
퐹 = 0
퐹 ― 푌 + 푌 ― 퐹 = 0
푦
푟
퐵
퐶
푟
1
•
↔
푥
푀 ― 80푌 + 190푌 ― 255퐹 = 0
푀 = 0
1
퐵
퐶
푟
퐴
― 푌 + 푌 = 695.76
퐵
퐶
―80푌 + 190푌
= 392094.1
퐵
퐶
trang 4
푌 = 2362.72
푌 = 3058.48
퐶
퐵
∑
∑
퐹 ― 푋 + 푋 = 0
퐹 = 0
푡
퐵
퐶
푥
1
푦
•
↔
80푋 ― 190푋 = 0
푀 = 0
퐵
퐶
퐴
―푋 + 푋 = ―2574,74
퐵
퐶
80푋 ― 190푋 = 0
퐵
퐶
푋 = 4447.28
퐵
푋 = 1872.54
퐶
trang 5
YC = 3058.48
N
Fr1=894.49 N
XC =1872.54 N
Ft1=2574.74N
C
B
D
A
Fa1=279.46N
F =
r
1590,25
YB= 2362.72 N
푁
XB =4447.28 N
80
110
65
103 366,25Nmm
Nmm
13419.66
74 578,6 Nmm
248514,4Nmm
123,639Nmm
trang 6
Dựa vào biểu đồ nội lực tính moment uốn tổng hợp tại từng tiết diện theo công thức 7.3 :
푀 = 2
2
2
2
푀 + 푀 + 0,75.푇
푡đ
푥
푦
2
2
2
퐴
푡đ
13419.66 + 0 + 0,75.123639
•
•
•
•
푀 =
= 107 912.182 푁푚푚
2
2
2
퐵
푡đ
74 578,6 + 248514 + 0,75.123639
푀 =
= 280 688.67 푁푚
2
2
2
퐶
푡đ
103 366,25 + 0 + 0,75.123639
푀 =
= 148 827.193 푁푚푚
2
2
2
퐷
푡đ
0 + 0 + 0,75.123639
푀 =
= 107 074.52 푁푚푚
Điều kiện các tiết diện theo công thức 7.5, chọn sơ bộ
[휎] = 70 푀푃푎
푀
푑 ≥ 3
푡đ
0,1.[휎]
107 912.182
푑 ≥ 3
= 24.89
•
퐴
0,1.70
280 688.67
0,1.70
푑 ≥ 3
=
,3
34
•
•
퐵
148 827.193
0,1.70
푑 ≥ 3
= 27,7
푐
107074.52
0,1.70
푑 ≥ 3
= 24,82
•
퐷
Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn :
dA = 28 mm ; dB = dC = 30 mm
; dD = 28 mm
(theo dãy tiêu chuẩn trang 163 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần
Thiên Phúc”)
b) Trục 2 : Moment do lực dọc trục gây ra :
퐹 .푑
894,49 . 308,7
2
푎
푚
2
2
푀 =
=
= 138064.53 푁푚푚
2
2
trang 7
∑
∑
― 푌 ― 퐹 + 푌 = 0
퐹 = 0
푀
푟
푃
푦
푥
2
•
•
↔
―푀 ― 190퐹 + 270푌 = 0
푀 = 0
2
푟
푃
2
푀
푌 = 428.55
푀
푌 = 708
푃
∑
∑
푋 ― 퐹 + 푋 = 0
퐹 = 0
푀
푡
푃
푥
2
푦
↔
190퐹 ― 270푋 = 0
푀 = 0
푡2
푃
푀
푋 = 762.89
푋 = 1811.85
푃
푀
trang 8
YP = 708 N
XM = 762,89 N
X =
N
1811.85
P
Fa2=894.49N
P
M
O
Ft2= 2574.74
YM = 699 N
190
Fr2= 279.46N
80
115
132 810Nmm
77 877Nmm
174 800Nmm
T=
Nmm
380 593
Dựa vào biểu đồ nội lực tính moment uốn tổng hợp tại từng tiết diện theo công thức 7.3 :
trang 9
푀 = 2
2
2
2
푀 + 푀 + 0,75.푇
푡đ
푥
푦
푀
푡đ
•
•
•
푀 = 0
2
2
2
푁
푡đ
132810 + 174800 + 0,75.380 593
푀 =
= 396 019.96 푁푚푚
2
2
2
푃
푡đ
푂
푡đ
0 + 0 + 0,75. 380 593
푀 = 푀 =
= 329 603,2 푁푚푚
[휎] = 70 푀푃푎
Điều kiện các tiết diện theo công thức 7.5, chọn sơ bộ
푀
푑 ≥ 3
푡đ
0,1.[휎]
•
•
•
•
푑 ≥ 0
푀
푑 ≥ 38.38
푁
푑 ≥ 52,96
푂
푑 ≥ 36.11
푃
Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn :
dM = dP = 45 mm ; dN = 50 mm
; dO = 45 mm
(theo dãy tiêu chuẩn trang 344 sách “Cơ sở thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc” )
Chọn then cho các tiết diện :
Tiết diện
Đường kính, mm
Loại then,
풃 × 풉 × 풍
A
D
N
O
28
28
50
45
8 × 7 × 63
8 × 7 × 36
16 × 10 × 63
14 × 9 × 70
5. Kiểm nghiệm độ bền trục :
Hệ số an toàn của trục truyền xác định theo công thức 7.6:
푠휎.sτ
2
S=
,
≥ [푆] [푆] = 1,5 ― 2,5
푠휎 + sτ2
trang
10
휎-1
τ-1
퐾 휎
휎
퐾 .τ
τ
푎
푎
S=
;
S=
+
.휎
Ѱ휎 푚
+
β
.τ
Ѱτ 푚
β
ԑ
휎
ԑ
τ
➢ Giới hạn mỏi của vật liệu khi thử nghiệm với mẫu thử theo (7.10)
0,45. 0,45.785 = 353,25 MPa
휎 =
휎 =
푏
1
-
0,23. = 0,23.785 = 180
MPa
τ =
τ
1
푏
-
➢ Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất :
- Do trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (7.11)
푀
;
휎 = 휎
=
휎 = 0
푚
푎
푚푎푥
푊
- Ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay 1 chiều (7.12)
휏
푇
푚푎푥
휏 = 휏 =
=
푎
푚
2
2푊
0
Với W0 là moment cản xoắn.
Tiết diện
Đường kính
t
4
6
W
2700
10641,44
W0
5400
23141,44
풃 × 풉
8 × 7
16 × 10
B
N
30
50
+ Biên độ và giá trị trug bình các ứng suất:
T1 = 123 639 Nmm
; T2 = 380 593 Nmm
Tiết diện
휎 , 푀푃푎
푎
휎 푀푃푎
푚,
휏 = 휏 , 푀푃푎
푎
푚
B
N
96,1
20,63
0
0
13,8
12,38
푀
2
푥
2
푦
휎 =
푎
푡푟표푛푔 đó 푀 =
푀 + 푀
푊
+Theo bảng 7.4 sách “Thiết kế chi tiết máy công dụng chung – thầy Trần Thiên Phúc”, ta có
:
Ψ = 0,10
; Ψ = 0,05
휎
휏
+Theo bảng 7.7 cùng sách, ta có :
;
퐾 = 1,87
휎 = 785 푀푃푎
푏
퐾 = 2,03
휎
휏
+ Theo bảng 7.6 cùng sách , hệ số tăng bền bề nặt ứng với kiểu tăng bền thấm carbon :
훽
= 1,8
- Chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các tiết diện lắp ổ, đối với các tiết diện lắp
bánh răng, bánh đai và nối trục chọn lắp then không hộp lắp trung gian có độ dôi.
trang
11
Tiết d,
Tỉ số
Tỉ số
Kσ/
Kτ/
Sσ
Sτ
S
ε
휎
ε
휏
퐾 / ε
퐾 /ε
휏 휏
휎
휎
diện mm
(εσ.β) (ετ.β)
Rãnh Rãnh
then then
Rãnh Trung Rãnh Trung
then gian có then gian có
độ dôi
độ dôi
B
N
30 0,91 0,89 2,23
50 0,84 0,78 2,42
2,41
2,1
2,4
1,84
1,34
1,34
1,2 2,74 10,4 2,65
1,2 12,8 10,77 8,24
2,41
1,84
Theo bảng trên ta thấy các tiết diện đều thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn S>
.
[푆] = 2,5
6. Kiểm nghiệm then :
+ Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức 7.20 :
2푇
휎 =
푑
≤ [휎 ]
푑
푡 푑푙
2
푙
+ Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức 7.21 :
2푇
휏 =
퐶
≤ [휏 ]
퐶
푏푑푙
푙
+ Theo bảng 7.13 trang 171 ta có :
[σd] = 100 MPa
; [τC] = 90 MPa.
(Chọn dạng lắp cố định và chịu tải trọng va đập nhẹ ).
Giá trị ứng suất dập và cắt của then trên 2 trục
Tiết
diện
A
D
N
T,Nmm d,mm
Loại then
t,mm t2, mm
σd, MPa
τC, MPa
149 171
149 171
573 000
573 000
28
28
50
45
4
4
3,58
3,58
5,31
4,62
47,24
82,67
68,51
78,75
21,14
36,997
36,38
40,42
8 × 7 × 63
8 × 7 × 36
16 × 10 × 63
14 × 9 × 70
6
O
5,5
Theo số liệu ở bảng trên ta thấy tất cả các tiết diện then đều thỏa độ bền dập và cắt.
trang
12
trang
13
13 trang
27/04/2022
9080
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập lớn số 3 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:
- bai_tap_lon_so_3_chi_tiet_may_de_so_5_thiet_ke_he_thong_dan.docx
91303701hoangthuthao3.pdf
