Xemtailieu Tải về Thiết kế hệ dẫn động xích tải (đề 1)
Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 1 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Bảng thông số đầu vào: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Lực kéo băng tải: F = 5770 (N) Vận tốc băng tải: v = 1.90 (m/s) Số răng đĩa xích tải: Z = 12 Bước xích tải: p = 75 (mm) Thời gian phục vụ: Lh = 18500 (h) Số ca làm việc: soca = 2 (ca) Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @ = 00 Đặc tính làm việc: êm 1.1 Công suất làm việc Plv F .v 5770.1.90 10.96 (KW) 1000 1000 1.2 Hiệu suất hệ dẫn động br .ol3 . x .kn Trong đó tra bảng B 2.3 [1] ta được: 19 Hiệu suất bộ truyền bánh răng: br = 0,98 Hiệu suất bộ truyền xích: x = 0,92 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 2 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Hiệu suất ổ lăn: ol = 0,99 Hiệu suất khớp nối: kn = 1 br .ol3 .d . x = 0,98.0,993.0,92.1= 0,875 1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ Pyc Plv 10.963 = 12.53 (KW) 0,857 1.4 Số vòng quay trên trục công tác nlv 60000.v 60000.1.90 126.667 (v/ph) z. p 12.75 1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ usb ux .ubr Theo bảng B 2.4 [1] chọn sơ bộ: 21 Tỷ số truyền bộ truyền xích: ux =3 Tỷ số truyền bộ truyền bánh răng ubr = 4 usb ux .ubr = 3.4 = 12 1.6 Số vòng quay trên trục động cơ nsb nlv .usb =126,67. 12 = 1520 (v/ph) 1.7 Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ Chọn ndbt = 1500 (v/ph) Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 3 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải 1.8 Chọn động cơ Tra bảng phụ lục tài liệu [1], chọn động cơ thoả mãn: b db n n 1500(v / ph) cf Pdc Pyc 15( KW ) Ta được động cơ với các thông số sau: Ký hiệu động cơ: t db KH : 4A160S4Y3 cf Pdb 15 KW n 1460( v / ph ) dc d 48mm dc 1.9 Phân phối tỷ số truyền ndc 1460 =11,52 nlv 126.67 Tỷ số truyền của hệ: uch Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc ubr= 4 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài: u x uch 11,52 Vậy ta có: ubr 4 u 2,88 x uch 11.52 = 2,88 ubr 4 1.10 Tính các thông số trên trục Công suất trên trục công tác: Pct=Plv=10,96(KW) Công suất trên trục II: PII Pct 10.96 = 12,03 (KW) ol . x 0,99.0, 92 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 4 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Công suất trên trục I: Công suất trên trục động cơ: Số vòng quay trên trục động cơ: ndc= 1460 (v/ph) Số vòng quay trên trục I: Số vòng quay trên trục II: Số vòng quay trên trục công tác: Môment xoắn trên trục động cơ: Môment xoắn trên trục I: Môment xoắn trên trục II: Môment xoắn trên trục công tác: PI PII 12, 03 = 12,40 (KW) ol .br 0, 99.0,98 Pdc nI nII nct PI 12.66 = 12,52 (KW) ol . kn 0,99.1 ndc 1460 = 1460 (v/ph) ukn 1 nI 1460 =365 (v/ph) ubr 4 nII 365 = 126,74 (v/ph) u x 2.88 Tdc 9,55.106 TI 9,55.106 TII 9,55.106 Pdc 12,52 = 81894.52 (N.mm) 9,55.106 ndc 1460 PI 12.40 9,55.106 81109 (N.mm) nI 1460 PII 12, 03 9,55.106 314757 (N.mm) nII 365 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 5 Đồ án chi tiết máy Tct 9, 55.106 đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Pct 10.96 9,55.106 826108.9 (N.mm) nct 126.74 1.11 Lập bảng thông số Thông số/ trục Động cơ I ukn=1 II ubr=4 Công tác ux=2,88 P(KW) 15 12,40 12,03 10,96 n(v/ph) 1460 1460 365 126,74 T(N.mm) 81894,52 81109 314757 826108,9 PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH Thông số yêu cầu: P = PII = 12,03 (KW) T1 = TII = 314757 (N.mm) n1 = nII = 365 (v/ph) u = ux = 2,88 @ = 00 2.1 Chọn loại xích Do điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn. Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 6 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải 2.2 Chọn số răng đĩa xích Z1 = 29 – 2u = 29 – 2.2,88= 23,24 Chọn Z1 = 25 Z2 = u.Z1 = 2,88.25 = 72 Chọn Z2 = 73 2.3 Xác định bước xích 5.5 1 với điều kiện Pt ≤[P], trong đó: 81 Bước xích p được tra bảng B Pt – Công suất tính toán: Pt = P.k.kz.kn Ta có: Chọn bộ truyền xích thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc vòng đĩa xích nhỏ nhất là: Z 01 25 n01 400 Do vậy ta tính được: kz – Hệ số hở răng: kz Z 01 25 1, 0 Z1 25 kn – Hệ số vòng quay: kn n01 400 1,10 n1 365 k = k0kakđckbtkđ.kc trong đó: k0 – Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: Tra bảng B 5.6 1 với @ = 00 ta 82 được k0 = 1 ka – Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích: Chọn a = (30 ÷ 50)p => Tra bảng B Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính 5.6 1 ta được ka = 1 82 Trang 7 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải kđc – Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: Tra bảng B kbt – Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: Tra bảng B 5.6 1 => kđc = 1 82 5.6 1 , ta được kbt = 1,3 82 bộ truyền ngoài làm việc trong môi trường có bụi , chất lỏng bôi trơn đạt yêu cầu kđ – Hệ số tải trọng động: Tra bảng B 5.6 1 , ta được kđ = 1 82 - đặc tính va đập êm kc – Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: Tra bảng B 5.6 1 với số ca 82 làm việc là 2 ta được kc = 1,25 k = k0kakđckbtkđkc = 1.1.1.1.1,3.1,25 = 1,63 Công suất cần truyền P = 12,03 (KW) Do vậy ta có: Pt = P.k.kz.kn = 12,03.1,63.1,0.1,10 = 21,57 (KW) Tra bảng B P 21,57( KW ) P 5.5 ta được: 1 với điều kiện t 81 n01 400 Bước xích: p = 31,75 (mm) Đường kính chốt: dc = 9,55 (mm) Chiều dài ống: B = 27,46 (mm) Công suất cho phép: [P] = 32 (KW) 2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích Chọn sơ bộ: a= 40.p = 40.31,75 = 1270 (mm) Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 8 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Số mắt xích: 2a Z1 Z 2 Z 2 Z1 p 2.1270 25 73 73 25 31, 75 x 130, 46 p 2 4 2 a 31, 75 2 4 21270 Chọn số mắt xích là chẵn: x = 130 Chiều dài xích L =x.p =130.31,75 = 4127.5 (mm). p Z Z2 Z Z2 Z 2 Z1 a x 1 x 1 2 4 2 2 a* Để xích không quá căng cần giảm a một lượng: a 0,003.a* 0,003.1262.57 3,79(mm) Do đó: a a* a 1262,57 3,79 1258,78(mm) Số lần va đập của xích i: Tra bảng B 2 2 2 * 2 2 2 31, 75 25 73 25 73 73 25 130 130 2 1262,57( mm ) 4 2 2 5.9 1 với loại xích ống con lăn, bước xích p = 31,75 (mm) => Số 85 lần va đập cho phép của xích: [i] = 25 i Z1 .n1 25.365 4, 78 i 25 15.x 15.130 2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền Q s , với: kđ .Ft F0 FV s Q – Tải trọng phá hỏng: Tra bảng B 5.2 1 với p = 31,75 (mm) ta được: 78 Q = 88.5 (KN) Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 9 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Khối lượng 1m xích: q = 3,8 (kg). kđ – Hệ số tải trọng động: Ft – Lực vòng: Ft Với: v Fv – Lực căng do lực ly tâm sinh ra: Fv q.v 2 3,8.4,832 88, 65( N ) F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra: kf – Hệ số phụ thuộc độ võng của xích: Do @ =00 => kf = 6 F0 9,81.k f .q.a 9,81.6.3,8.1258.78.103 281,548( N ) [s] – Hệ số an toàn cho phép: Tra bảng B Do làm việc ở chế độ trung bình => kđ = 1 1000P 1000.12,03 2490,68( N ) v 4,83 Z1. p.n1 25.31, 75.365 4,83(m / s ) 60000 60000 F0 9,81.k f .q.a , trong đó: 5.10 1 với p = 31,75 (mm); 86 n1 = 400 (v/ph) ta được [s] = 10,2 Do vậy: s Q 88650 30,99 s k đ .Ft F0 FV 1.2490, 68 281, 54 88, 65 2.6 Xác định thông số của đĩa xích Đường kính vòng chia: Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 10 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải p 31, 75 253.32(mm) d1 sin sin 25 Z1 p 31, 75 d 737.99(mm) 2 sin sin 73 Z2 Đường kính đỉnh răng: d a1 p 0, 5 cot g 31, 75 0,5 cot g 267, 2(mm) 25 Z1 d a 2 p 0,5 cot g Z 31, 75 0,5 cot g 73 735,18(mm) 2 Bán kính đáy: r 0, 5025d1' 0, 05 với d1' tra theo bảng B 5.2 1 ta được: d1' 78 19,05(mm) r 0,5025d1' 0, 05 0,5025.19, 05 0, 05 9, 62(mm) Đường kính chân răng: d f 1 d1 2r 253,32 2.9, 26 234,8(mm) d f 2 d 2 2r 737, 99 2.9, 26 719, 47(mm) Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc: H 1 0, 47 kr ( Ft K đ Fvđ ) Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được Kđ = 1,0 A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng B A = 262 (mm2) E , trong đó: A.kđ 5.12 1 với p = 31,75 (mm); 87 kr – Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích, tra bảng ở trang 87 tài liệu [1] theo số răng Z1 = 25 ta được kr = 0,42 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 11 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải kđ – Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các dãy (nếu sử dụng 1 dãy xích => kđ = 1) Fvđ – Lực va đập trên m dãy xích: Fvđ 13.107.n1. p 3 .m 13.107.365.31, 753.1 3, 28( N ) E – Môđun đàn hồi: E 2E1E 2 5 2,1.105 (MPa ) do E1 = E2 = 2,1.10 MPa : Cả hai đĩa xích cùng E1 E 2 làm bằng thép. Do vậy: 5 H 1 0, 47 kr ( Ft K đ Fvđ ) E 0, 47 0, 42.(2490, 68.1, 0 3, 28) 2,1.10 430, 64( MPa ) A.kđ Tra bảng B 262.1 5.11 1 ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45, với các đặc tính 86 tôi cải thiện, có H 500 H 430,64(MPa) 2.7 Xác định lực tác dụng lên trục Fr kx .Ft trong đó: kx – Hệ số kể đến trọng lượng của xích: kx =1,15 vì β ≤ 400. => Fr kx .Ft 1,15.2490,68 2865,09( N ) 2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích P 12, 03 KW T1 81109 N.mm n1 365 v / ph u u 2,88 x @ 00 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 12 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Thông số Ký hiệu Giá trị Loại xích ---- Xích ống con lăn Bước xích P 31,75 (mm) Số mắt xích X 130 Chiều dài xích L 1427,5 (mm) Khoảng cách trục A 1258,78 (mm) Số răng đĩa xích nhỏ Z1 25 Số răng đĩa xích lớn Z2 73 Vật liệu đĩa xích Thép 45 H 500(MPa) Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 253,32 (mm) Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 737.99 (mm) Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ da1 267.2 (mm) Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn da2 753.18 (mm) Bán kính đáy R 9,62 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df1 234,8 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df2 719,47 (mm) Lực tác dụng lên trục Fr 2865,09 (N) PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 13 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Thông số đầu vào: P=PI= 12,4 (KW) T1=TI= 81109 (N.mm) n1=nI= 1460 (v/ph) u=ubr=4 Lh=18500 (h) 3.1 Chọn vật liệu bánh răng 6.1 [1] , ta chọn: 92 Tra bảng B Vật liệu bánh răng lớn: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB :192 240 Ta chọn HB2=230 Giới hạn bền σb2=750 (MPa) Giới hạn chảy σch2=450 (MPa) Vật liệu bánh răng nhỏ: Nhãn hiệu thép: 45 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB=192÷240, ta chọn HB1= 245 Giới hạn bền σb1=850 (MPa) Giới hạn chảy σch1=580 (MPa) 3.2 Xác định ứng suất cho phép a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 14 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải H0 lim [ ] Z R Z v K xH K HL H SH , trong đó: 0 [ ] F lim Y Y K K R S xF FL F SF Chọn sơ bộ: Z R Z v K xH 1 YRYS K xF 1 SH, SF – Hệ số an toàn khi tính toán về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: Tra bảng B 6.2 [1] với: 94 Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75 Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75 0 H lim , F0 lim - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở: 0 H lim 2 HB 70 => 0 F lim 1,8 HB 0 H lim1 2 HB1 70 2.245 70 560( MPa ) Bánh chủ động: 0 F lim1 1,8HB1 1,8.245 441(MPa) 0 H lim 2 2 HB2 70 2.230 70 530( MPa ) Bánh bị động: 0 F lim 2 1,8HB1 1,8.230 414( MPa) tải KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ trọng của bộ truyền: K HL mH K mF FL NH 0 N HE , trong đó: NF 0 N FE mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng có HB mH = 6 và mF = 6 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 15 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suấtkhi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn: 2,4 N HO 30.H HB 6 N HO 4.10 2,4 2,4 N HO1 30.H HB 16, 26.10 6 1 30.245 2,4 2,4 6 N HO 2 30.H HB 2 30.245 13,97.10 6 N FO1 N FO2 4.10 NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t∑ , trong đó: c – Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1 n – Vận tốc vòng của bánh răng t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng N HE 1 N FE1 60.c.n1.t 60.1.1460.18500 1620, 6.106 n1 1460 .18500 405,1510 6 N HE 2 N FE 2 60.c.n2 .t 60.c. .t 60.1. u 4 Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1 NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1 NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1 NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1 Do vậy ta có: Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 16 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải H0 lim1 560 [ ] Z R Z v K xH K HL1 .1.1 509,10 MPa ) H1 S 1,1 H 1 0 530 .1.1 481,82( MPa ) [ H 2 ] H lim 2 Z R Z v K xH K HL 2 SH 2 1,1 0 [ ] F lim1 Y Y K K 441 .1.1 252( MPa ) R S xF FL1 F1 S F1 1, 75 0 F lim 2 414 YRYS K xF K FL 2 .1.1 236, 57( MPa ) [ F 2 ] S 1, 75 F2 Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng => H => H H 1 H 2 2 H 1 H 2 509,09 481,82 495, 46 (MPa) 2 2 b. Ứng suất cho phép khi quá tải [ H ]max 2,8.max( ch1 , ch 2 ) 2,8.580 1624( MPa ) [ F 1 ]max 0,8. ch1 0,8.580 464( MPa ) [ ] 0,8. 0,8.450 360( MPa ) ch 2 F 2 max 3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục T1.K H Ka – hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng: Tra bảng B 6.5 1 96 aw K a u 1 . 3 [ H ]2 .u. ba , với: => Ka= 43 MPa1/3. T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 81109 (N.mm) [σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 495,46 (MPa) u – Tỷ số truyền: u = 4 ba , bd – Hệ số chiều rộng vành răng: Tra bảng B 6.6 1 với bộ truyền đối xứng, HB cosβ = 0,970296 Ta có: Z1 Z2= u.Z1= 4.25= 100 Tỷ số truyền thực tế: ut 2.aw cos 2.130.cos140 25, 23 , lấy Z1= 25. m(u 1) 2(4 1) Z 2 100 4 Z1 25 Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 18 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Sai lệch tỷ số truyền: u ut u 44 .100% .100% 0