MỤC LỤC
Mục lục
Lời nói đầu
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
1.1 Khái niệm hệ thống dẫn động băng tải
1.2 Nguyên lí hoạt động
1.3 Ưu điểm - nhược điểm
1.4 Ứng dụng và một số hình ảnh minh họa
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
2.1 Chọn động cơ
2.1.1) Tính công suất làm việc trên băng tải
2.1.2) Tính số vòng quay sơ bộ của động cơ
2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống
2.2.1) Tỉ số truyền toàn cục
2.2.2) Công suất trên các trục
2.2.3) Số vòng quay của các trục
2.2.4) Moment xoắn trên các trục
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN
3.1 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng
3.1.1) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
3.1.2) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm
3.2 Tính toán thiết kế bộ truyền xích
3.2.1) Chọn loại xích
3.2.2) Xác định các thông số xích và bộ truyền
3.2.3) Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
3.2.4) Xác định các thông số đĩa xích
3.3 Tính toán thiết kế nối trục đàn hồi
3.3.1) Tính toán nối trục đàn hồi
3.3.2) Kiểm tra nối trục đàn hồi
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
4.1 Chọn vật liệu
4.2 Xác định sơ bộ đường kính trục
4.3 Tính chính xác các trục
4.3.1) Thiết kế trục I
4.3.2) Thiết kế trục II
4.3.3) Thiết kế trục III
CHƯƠNG 5: CHỌN THEN VÀ Ổ LĂN
5.1 Chọn then
5.1.1) Chọn then cho trục I
5.1.2) Chọn then cho trục II
5.1.3) Chọn then cho trục III
5.2 Chọn ổ lăn
5.2.1) Chọn ổ lăn cho trục I
5.2.2) Chọn ổ lăn cho trục II
5.2.3) Chọn ổ lăn cho trục III
CHƯƠNG 6: VỎ HỘP GIẢM TỐC – PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN VÀ CHỌN KIỂU LẮP GHÉP
6.1 Thiết kế thân hộp
6.1.1) Chọn vỏ hộp giảm tốc
6.1.2) Các thông số cơ bản của vỏ hộp
6.2 Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp
6.2.1) Bulông vòng hoặc vòng móc
6.2.2) Chốt định vị
6.2.3) Cửa thăm
6.2.4) Nút thông hơi
6.2.5) Nút tháo dầu
6.2.6) Que thăm dầu
6.3 Chọn phương pháp bôi trơn
6.3.1) Bôi trơn bánh răng
6.3.2) Bôi trơn ổ lăn
61 6.4 Chọn kiểu lắp ghép
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Thiết kế kỹ thuật là một môn học rất cần thiết cho sinh viên ngành Cơ kỹ thuật nói riêng và sinh viên ngành cơ khí nói chung nhằm giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mụcđích củađồán môn học là giúp cho sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, vận dụng các công cụ, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất công nghiệp hiện nay.
Trong chương trìnhđạo tạocho sinh viên, nhà trường, khoa và bộ môn đã tạođiều kiện cho chúng em tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: “Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải”.
Hệ thống dẫn động băng tải là hệ thốngđược phổ biến rộng rãi với nhiềuứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như nông nghiệp và sinh hoạt. Do đó việc tính toán, thiết kế, tốiưu, cải tiến hệ thống dẫn động băng tải là một công việc hết sức cần thiết và quan trọng trong thờiđại hiệnđại hóa ngày nay.
Tập thuyết minh này chỉ dừng lạiở giai đoạn thiết kế chứađi vào tính toán tốiưu các chi tiết của hệ thống nên chưa mang lại tính hiệu quả về mặt kinh tế cũng như cải tiến hệ thống do những hạn chế về mặt kiến thức. Do đây là lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có nhiều mảng chưa nắm vững nên bài làm không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong quý thầy cô thông cảm đồng thời nhữngđóng gópý kiến của thầy cô sẽ giúp em cóđược những kiến thức thật cần thiết để vận dụng tốt hơn cho các đồán sau này và sau khi ra trường có thểứng dụng trong công việc sản xuất thực tế.
Xin chân thành cámơn các thành viên trong nhómđã hoạt động tích cực và cùng nhau trao đổi kinh nghiệm, giúpđỡ nhau có được những kiến thức quý giá để hoàn thành tốt đồán môn họn này. Em xin chân thành cảmơn các thầy, các cô trong bộ môn và đặc biệt là cô: Th.S:…………….. đã tận tình hướng dẫn, giúpđỡ em hoàn thành công việc thiết kế này.
TPHCM, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
1. KHÁI NIỆM HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI:
Hệ thống dẫn động băng tải là một hệ thống mà sử dụng công suất từ một động cơ truyền động cho băng tải di chuyển qua một hộp giảm tốc đểđiều chỉnh vận tốc phù hợp, với mụcđích là biến chuyển động quay của trục tang trống băng tải thành chuyển động tịnh tiến của băng tải để di chuyển các sản phẩm hoặc các chi tiế sản phẩm sau khi ra khỏi dây chuyền để tiến hànhđóng gói.
2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG:
Hệ thống dẫn động băng tải sửa dụng động cơ làm nguồn cung cấpcông suất cho hệ thống hoạt động, qua nối trụcđàn hồi tới trục sơ cấp của hộp giảm tốc. Tại hộp giảm tốc sẽ có nhiệm vụ thay đổi momen cũng như vận tốc quay để cóđược momen quay, vận tốc thích hợp tại đầu ra của hộp giảm tốc là trục thứ cấp, công suất tiếp tụcđược truyền đến bộ truyền xíchống con lăn làm quay trục tang trống băng tải từđó làm cho băng tải di chuyển, tạiđó sẽ giúp ta đưa sản phẩm ra khỏi dây chuyền.
3. ỨNG DỤNG VÀ MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA:
Hệ thống dẫn động băng tải đượcứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt,….
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
2.1. CHỌN ĐỘNG CƠ:
2.1.1) Tính công suất làm việc trên băng tải
Tra bảng P1.2 tài liệu [1], ta chọn động cơ với số hiệu DK62-4 cùng với các thông số W=10 KW; (v/p); đường kính trục động cơ D = 38 mm.
Kết quả tính toán thể hiện qua bảng sau.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN
3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:
3.1.1) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh:
* Chọn vật liệu cho bánh răng:
Vật liệu chế tạo bánh răng là thép CT45 tôi cải thiện có độ rắn HB = 260¸300 và có giới hạn bền là sb = 850 Mpa, giới hạn chảy sc = 550 Mpa.
Bánh dẫn: thép CT45 được tôi cải thiện với HB1= 280
Bánh bị dẫn: thép CT45 được tôi cải thiện với HB2 = 270
* Xác định ứng suất cho phép:
Số chu kỳ làm việc thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
NHO1 = 30 ´ HB12,4 = 30 ´ 2402,4 = 22,403.106 chu kỳ
NHO2 = 30 ´ HB22,4 = 30 ´ 2302,4 = 20,530.106 chu kỳ
Số chu kỳ làm việc thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn:
NFO1 = NFO2 = 4.106 chu kỳ ( ứng với tất cả các loại thép )
Khi tôi cải thiện, SH = 1,1; SF = 1,75
Vì NHE1> NHO1 ; NHE2> NHO2 ; NFE1> NFO1 ; NFE2> NFO2
Nên KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1
- Xác định khoảng cách trục sơ bộ:
Trong đó: Ka là hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng và loại răng. Do bánh răng trụ răng nghiêng và làm từ thép à Ka = 43 Mpa1/3
T1 là momen xoắn trên trục chủ động à T1 = 31779 Nmm
- Xác định các thông số ăn khớp:
Xác định Modun: Chọn m = 2 mm. Ta có: Trị số b thuộc khoảng > 300. Chọn sơ bộ b = 300
Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: KH = KHb.KHa.KHv
+ KHb: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng:
Tra bảng tài liệu [1]à KHb = 1,12
Tra bảng 6.13 tài liệu [1] ta có cấp chính xác là cấp 9.
+ KHa: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. Tra bảng 6.14 tài liệu [1] ta có KHa= 1,16
Vậy thỏa điều kiện bền.
3.1.2) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm:
* Chọn vật liệu cho bánh răng:
Vật liệu chế tạo bánh răng là thép CT45 tôi cải thiện có độ rắn HB = 280¸ 340 và có giới hạn bền là sb = 850 Mpa, giới hạn chảy sc = 580 Mpa.
Bánh dẫn: thép CT45 được tôi cải thiện với HB1= 320
Bánh bị dẫn: thép CT45 được tôi cải thiện với HB2 = 310
Khi tôi cải thiện, SH = 1,1; SF = 1,75
Vì NHE1> NHO1 ; NHE2> NHO2 ; NFE1> NFO1 ; NFE2> NFO2
Nên KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1
Trong đó: Ka là hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng và loại răng. Do bánh răng trụ răng nghiêng và làm từ thép àTra bảng 6.5 tài liệu [1]à Ka = 49,5 Mpa1/3
T2 là momen xoắn trên trục chủ động à T2 = 262450 Nmm
Do các bánh răng đặt đối xứng à Theo bảng 6.6 tài liệu [1]yba = 0,4; Và do bánh răng ăn khớp ngoài.
Ta chọn: aw1 = 150 mm
3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH:
3.2.1) Chọn loại xích:
Do tải trọng nhỏ và vận tốc quay thấp nên ta chọn loại xích là xích ống – con lăn 1 dãy.
3.2.2) Xác định các thông số xích và bộ truyền:
Ta có: Theo bảng 5.4 với
Tỉ số truyền của bộ xích: 3,184
Chọn số răng của đĩa xích nhỏ:
=>Số răng của đĩa xích lớn:
Ta nhận thấy (đối với xích con lăn nhằm hạn chế độ tăng bước xích do bản lề bị mòn sau một thời gian làm việc)
Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tải trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn.
- Xác định lực tác dụng lên trục:
Do yêu cầu của bộ truyền xích không cần thiết phải có lực căng ban đầu. Do đó lực căng trên nhánh chủ động và trên nhánh bị động được tính như sau.
3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỐI TRỤCĐÀN HỒI:
3.3.1)Tính toán nối trụcđàn hồi:
nđc= 1460 v/p
Tđc=64.20033Nm
Tra bảng 16.10 tài liệu [2], ta chọn các kích thước cơ bản của vòng nối trục đàn hồi.
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
4.1 CHỌN VẬT LIỆU:
Chọn vật liệu chế độ trục là thép CT45 thường hóa có giới hạn bền
=> Trị số của ứng suất uốn cho phép tương ứng với sb=750MPa tra trong bảng 10.5 tài liệu [1]: [s]=63MPa
Ứng suất xoắn cho phép . Chọn .
4.2 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC:
*Tính sơ bộ:
Theo công thức 10.9, đường kính trục thứ k ( với k = 1,2,3 ) được tính.
Tải trọng tác dụng lên trục: Tải trọng tác dụng lên trục chủ yếu là momen xoắn và các lực tác dụng khi ăn khớp trong bộ truyền bánh răng, lực căng xích.
Trị số các khoảng cách:
-Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong của hộp:
-Khoảng cách từ mặt mút ổ đền thành trong của hộp: (lấy giá trị nhỏ khi bôi trơn ổ bằng dầu trong hộp giảm tốc)
-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ:
-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông:
-Khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục được xác định tùy thuộc vào vị trí của trục trong hộp giảm tốc và loại chi tiết lắp lên trục. Ta dùng các kí hiệu sau:
k: là số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc
i: là số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải động. Với các tiết diện trục lắp ổ ài = 0 và 1. Còn với s là số chi tiết quay ài = 2 … s.
+ Trục I:
Ứng với d1 = 25 mm ta chọn chiều rộng ổ lăn b01 = 17 mm theo bảng 10.2 tài liệu [1].
Ta có: lc14 = 0,5.(lm12 + b01) + k3 + hn = 55,5 mm
với lm12 = (1,2 1,5).d1 = 1,2.d1 = 30 mm là chiều dài mayơ của nối trục đàn hồi.
k3 = 15mm (tra bảng 10.3 tài liệu [1] )
hn = 17mm (tra bảng 10.3 tài liệu [1] )
=> l12 = l22 = 60,5 mm
l13 = l24 = 194,5 mm
l14 = l11 + lc14 = 310,5 mm
l11 = l21 = 255 mm
+ Trục III:
Ứng với d3 = 55 mm ta chọn chiều rộng ổ lăn b03 = 29mm theo bảng 10.2 tài liệu [1].
l31 =2l21 = 255 mm
l32 = l23 = 127,5 mm
l33 = lc33 = 79,5 mm lm31 = 55.1,2 = 66 mm
lc33 = 0,5( lm32 + bo3 ) + k3 +hn = 79,5 mm
với lm32 = 55.1,2 = 66 mm là chiều dài mayơ của bánh xích.
k3=15mm (tra bảng 10.3 tài liệu [1]
hn=17mm (tra bảng 10.3 tài liệu [1] )
+ Kiểm nghiệm độ bền trục:
Chỉ cần kiểm nghiệm tại vị trí nguy hiểm nhất, có moment uống cao nhất. Nếu thỏa bền thì các tiết diện khác cũng thỏa bền.
Vậy trục II thỏa mãn hệ số an toàn. Bền.
CHƯƠNG 5: CHỌN THEN VÀ Ổ LĂN
5.1 CHỌN THEN:
5.1.1) Chọn then cho trục I:
+ Trên trục 1 có tiết diện bánh răng và nối trục vòng đàn hồi cần lắp then,ta chọn then bằng , theo bảng 9.1a tài liệu [1].
Vật liệu làm then là thép CT45 có ứng suất dập cho phép [σd]=100Mpa; ứng suất cắt cho phép [τc]=40Mpa
5.2 CHỌN Ổ LĂN:
Khi thiết kế máy , cơ cấu hoặc bộ phận máy, không thiết kế ổ lăn mà chọn ổ lăn tiêu chuẩn để dùng, dựa theo hai chỉ tiêu cơ bản: khả năng tại động C và khả năng tải tĩnh C0.
Muốn chọn ổ lăn cần phải biết:
- Trị số, chiều và đặc tính tác dụng của tải trọng;
- Tần số quay của vòng ổ;
- Tuổi thọ cần thiết tính bằng giờ hoặc triệu vòng quay;
- Các yêu cầu cụ thể liên quan đến kết cấu mấy hoặc bộ phận máy và điều kiện sử dụng;
5.2.2) Chọn ổ lăn cho trục I:
* Chọn ổ lăn:
Ở đây ta chọn ổ tùy động (tự lựa) do thiết kế hộp giảm tốc cấp nhanh phân đôi, các trục quay nhanh hơn thường được đặt trên ổ tùy động. Đó là các ổ đũa trụ ngắn đỡ .Theo bảng P2.8 tài liệu [1] với đường kính trục nên ta chọn ổ cỡ nhẹ ký hiệu 2205 theo tiêu chuẩn GOST 8328-75.
Vậy cặp ổ lăn trên trục II bảo đảm khả năng tải trọng.
5.2.3) Chọn ổ lăn cho trục III:
+ Chọn ổ lăn:
Ở đây ta chọn ổ bi 1 dãy do cần có độ cứng cao, đảm bảo cố định chính xác vị trí trục và chi tiết quay theo phương dọc trục.
Vậy cặp ổ lăn trên trục III bảo đảm khả năng tải trọng.
CHƯƠNG 6: VỎ HỘP GIẢM TỐC – PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN VÀ CHỌN KIỂU LẮP GHÉP
6.1 THIẾT KẾ THÂN HỘP:
Vỏ hộp giảm tốc đúc có thể có nhiều dạng khác nhau, song chúng đều có chung nhiệm vụ: bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bậm.
Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ.
6.1.1) Chọn vỏ hộpgiảm tốc:
- Chọn loại vỏ hộp được chế tạo bằng phương pháp đúc được cấu tạo từ vật liệu là gang xám GX-15-32.
- Chọn bề mặt ghép nắp và thân:
- Bề mặt ghép của vỏ hộp ( phần trên của vỏ hộp là nắp, phần dưới là thân ) thường đi qua trục tâm. Nhờ vậy việc lắp ghép sẽ thuận lợi hơn.
6.1.2) Các thông số cơ bản của vỏ hộp:
Kết cấu gối đỡ trong lòng hộp:
Đối với hộp giảm tốc đồng trục cần thiết kế gối đỡ lòng trục trong lòng hộp với tiết diện hình chữ T với chiều dày 7mm
6.2 MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO VỎ HỘP:
6.2.1) Bulông vòng hoặc vòng móc:
- Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc khi gia công, khi lắp ghép,…
Vật liệu là thép 20 hoặc 25. Kích thước được chọn theo trọng lượng trong hộp giảm tốc. Còn trọng lượng ta tính được Q = 300 kg (theo bảng 18.3b tài liệu [2]) nên ta chọn được bulông số hiệu M12 có các kích thước của bulông.
6.2.2) Chốt định vị:
Tác dụng để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, dùng 2 chốt định vị. Ta dùng chốt côn theo TCVN 4041-86 được làm bằng thép CT38.
6.2.4) Nút thông hơi:
Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng làm nút thông hơi. Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm chọn theo bảng 18-7 tài liệu [2].
6.3 CHỌN PHƯƠNG PHÁP BÔI TRƠN:
6.3.1) Bôi trơn bánh răng:
- Công dụng dầu bôi trơn: để giảm mất mát công vì ma sát giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc.
- Mục đích:
+ Giảm ma sát và mài mòn.
+ Giảm nhiệt sinh ra trong ổ.
Do vận tốc vòng của trục nhỏ nên ta chọn phương pháp bôi trơn bộ truyền bằng phương pháp ngâm trong dầu
- Các bánh răng trong hộp giảm tốc được bôi trơn bằng phương pháp ngâm trong dầu, do dầu dễ biến chất nên các cặn bã dễ khuấy động và hắt vào chỗ ăn khớp làm cho bánh răng nhanh chóng bị mòn, vì vậy cần đảm bảo lượng dầu cần thiết. Do đó mức dầu cao nhất không được vượt quá 1/3 đường kính bánh răng lớn và cũng không được thấp hơn mức 10mm. Vậy mức dầu bôi trơn tính từ đáy hộp là 80mm và mức dưới là 70mm.
- Chọn loại dầu bôi trơn AK-10 hoặc AK-15,… để bôi trơn cho hộp giảm tốc. Thể tích sử dụng dầu là 4,5 lít.
6.3.2) Bôi trơn ổ lăn:
- Bộ phận ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ. Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ. Để mỡ không bị chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu rơi vào bộ phận ổ dùng để chắn dầu.
- CHọn loại mỡ bôi trơn là: Xôliđôn T, Ôxôgôlin (111), Mỡ 13, …
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 1, NXB Giáo Dục, 2003.
2. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 2, NXB Giáo Dục, 2003.
3. Nguyễn Trọng Hiệp– Nguyễn văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2007.
4. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Tập 1 – 2, NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2010.
5. Ngô Văn Quyết, Đồ án môn học chi tiết máy, NXB Hải Phòng, 2007.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"