LỜI NÓI ĐẦU

       Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu về các phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết có công dụng chung. Trong môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm. Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lí máy, sức bền vật liệu…được xác minh và hoàn thành qua thí nghiệm cà thực tiễn sản xuất.

       Là một sinh viên ngành cơ khí việc nắm bắt những nguyên lí hoạt động của máy là một nhiện vụ hết sức quan trọng. Nội dung bản thuyết minh đồ án chi tiết máy này đề cập đến những vấn đề cơ bản về trình tự tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Cụ thể là THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI.

  Để hoàn thành bài tập lớn này em đã được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo:……....……cùng các bạn sinh viên trong lớp.

     Do kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong thầy và các bạn sinh viên đóng góp ý kiến để đồ án môn học của em được hoàn thiện tốt hơn.

      Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                              ……….., ngày… tháng … năm 20…..

                                                                                            Sinh viên thực hiện

                                                                                                ………………

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

1.1. Phân tích nhiệm vụ

-  Xác định yêu cầu kỹ thuật.

-  Phân tích và chọn phương án thiết kế.

-  Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.

-  Tính toán thiết kế các chi tiết (Bộ truyền ngoài và hộp giảm tốc).

-  Thiết kế kết cấu, vẽ phác.

-  Thực hiện bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết.

-  Tổng hợp đồ án, thuyết minh – bảo vệ đồ án.

1.2. Xác định yêu cầu kĩ thuật

-   Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải gồm:

+ Động cơ điện 3 pha không đồng bộ.

+ Hệ thống truyền động cơ khí.

+ Tang chủ động của băng tải.

-  Số liệu ban đầu:

+ Lực vòng trên băng tải:        F = 3500 (N)

+ Vận tốc băng tải:                 ........(m/s)

+ Đường kính tang dẫn:          D = 315 (mm)

+ Thời gian phục vụ:               L = 7 năm

+ Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8).

+ Chế độ tải:     

1.3. Yêu cầu thiết kế

-  Kích thước nhỏ gọn, phù hợp với không gian làm việc. Đảm bảo sức bền.

-  Vận hành an toàn, dễ sử dụng, sữa chữa, bảo trì lắp ráp…

- Thiết kế có tính kinh tế, phù hợp với điều kiện sản xuất hiện có.

1.4. Phương án thực hiện

- Động cơ: Động cơ không đồng bộ 3 pha.

- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển

- Bộ truyền xích ống con lăn.

- Băng tải.

PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I.1. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ TRONG MÁY.

1. Khái niệm:

Hệ thống dẫn động tải là một hệ thống mà sử dụng công suất từ một động cơ truyền động cho băng tải di chuyển thông qua một hộp giảm tốc để điều chỉnh vận tốc phù hợp,với mục đích 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 tiết trong một khâu của một dây chuyền sang khâu khác để tiếp tục gia công hoặc di chuyển sản phẩm sau khi ra khỏi dây chuyền để tiến hành đóng gói.

2. Cấu tạo:

Qua sơ đồ động ta thấy, hệ thống gồm:

·  Động cơ điện (1): cung cấp công suất cho hệ thống hoạt động.

·  Nối trục đàn hồi (2): nối giữa trục của động cơ với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.Khi động cơ hoạt động thì trục động cơ sẽ tăng tốc đột ngột ,nhờ nối trục có nhiệm vụ đàn hồi, giảm chấn mà trục sơ cấp sẽ có thời gian tăng tốc để bằng với tốc độ của trục động cơ để giúp trục sơ cấp hoạt động êm hơn.

·  Hộp giảm tốc (3): Thay đổi tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục tang trống băng tải để có được vận tốc thích hợp.

·  Bộ truyền xích ống con lăn (4): Dùng để nối giữa trục thứ cấp hộp số với trục tang trống băng tải giúp băng tải di chuyển.

·  Băng tải (5): Trục băng tải chuyển động quay làm băng tải chuyển động tịnh tiến theo 1 chiều xác định để di chuyển sản phẩm.

3. Nguyên lí hoạt động:

Hệ thống dẫn động băng tải sử dụng động cơ (1) làm nguồn cung cấp công suất cho hệ thống hoạt động ,qua nối trục (2) đàn hồi tới trục sơ cấp của hộp giảm tốc (3) tại hộp giảm tốc sẽ có nhiệm vụ thay đổi momen cũng như vận tốc quay để có được momen quay ,vận tốc thích hợp tại đầu ra hộp giảm tốc là trục thứ cấp, công suất tiếp tục được truyền đến bộ truyền xích ống con lăn (4) làm quay trục tang trống băng tải từ đó làm cho băng tải (5) di chuyển tịnh tiến ,tại đó sẽ giúp ta đưa sản phẩm ra khỏi dây chuyền.

4. Ưu điểm và nhược điểm:

a. Ưu điểm:

.........................................................................................

........................................................................................

.................................

Bảng thông số cho động cơ và các trục:

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG

II.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

v Chọn loại xích:

- Vì vận tốc đầu vào bộ truyền xích là trung bình không lớn lắm (158 vòng/phút) chế tạo đơn giản, rẻ tiền hơn loại xích răng và yêu cầu làm việc êm, không gây ồn ào nên ta dùng loại xích ống con lăn.

v  Các thông số của bộ truyền :

1. Tính số răng đĩa xích:

- Nếu số răng đĩa xích càng nhỏ thì thì góc xoay bản lề càng lớn làm xích mòn nhanh gây nên va đập, ồn ào và làm tăng tải trọng động do đó khi thiết kế ta phải hạn chế số răng đĩa xích.

- Nếu số răng đĩa xích càng lớn thì để làm tuôn xích nên ta củng phải giới hạn số răng lớn nhất.

- Ta tiến hành tính: (trang 80 – Tài liệu [I] – Tập 1)

Với ta đã chọn ở phần trước. Ta có:

- Và theo công thức 5.1 – trang 80 – Tài liệu [I] – Tập 1, ta có:

.........................................................................................

........................................................................................

.................................

-.... : hệ số tải trọng động (tra bảng 5.6 – trang 86– Tài liệu [I] – Tập 1). Ta chọn = 1,35

-.... : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc Z. Ta có ð  = 0,42 và  ð .

-.... : môđun đàn hồi (MPa), với  và  lần lượt là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa. Ta tính

được E = 2,1.10⁵.

-  A: diện tích chiếu của bản lề (mm²), tra bảng 5.12 – trang87 ta chọn A = 180.
0,47..... = 548,2  (MPa)

= 0,47..... = 414,4 (MPa)

Như vậy dùng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 và 2.

c) Lực tác dụng lên trục:

- Theo công thức  5.20 – trang 86 – Tài liệu [I] – Tập 1. Ta có:

Với :Hệ số trọng lượng xích......= 1,15 do xích nằm ngang.

F_r = 1,15.2053,89 = 2361,97  (N)

Thông số thiết kế bộ truyền xích:

II.2. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG

1. Chọn vật liệu:

Vật liệu thiết kế bánh răng  bằng thép hợp kim và tùy thuộc vào 2 loại

- Độ rắn vật liệu HB ≤ 350: Bánh răng nhóm vật liệu này sử dụng trong sản xuất nhỏ và vừa, truyền công suất nhỏ và vừa, có khả năng chạy mòn tốt và không bị phá hủy giòn khi chịu tải trọng động.

- Độ rắn vật liệu HB > 350: Sử dụng trong sản xuất hàng loạt, truyền công suất lớn cho phép tăng tải lên bốn lần so với thép thường hóa và thép tôi cải thiện nhưng như vậy tăng độ rắn sẽ  tăng khả năng tải gây nhiều bất lợi

+ Vật liệu có độ rắn cao chạy mòn không tốt vì vậy phải chế tạo chính xác, độ cứng của trục và ổ tăng lên, vát cạnh răng thẳng

+ Cắt gọt răng có độ rắn cao khó nên cần phải cắt răng trước khi nhiệt luyện.

-  Vì vậy ta chọn vật liệu có độ rắn HB ≤ 350 (tôi cải thiện). Từ số liệu ban đầu thống nhất hai cấp bánh răng chọn cùng vật liệu.

Tra bảng 6.1 – trang 92 ta có:

........................................................................................

........................................................................................

.................................

- Tính đến tổn thất do ma sát trên răng ở cấp nhanh (η = 0,96) và tổn thất trên 1 cặp ổ lăn (η = 0,99), công suất trên trục bánh chủ động của cấp chậm  = 0,96.0,99.3,61 = 3,43 (kW). Do đó  = 9,55.10⁶. = 9,55.10⁶. = 78662 (Nmm)

- ......: ứng suất tiếp xúc cho phép MPa.  = 5  MPa

- ......: tỷ số truyền cấp chậm. Ta có

- ...... : các hệ số, trong đó  là chiều rộng vành răng (bảng 6.6 – Tài liệu [I] – Tập 1). Ta chọn 5

- .......: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Trị số của  tra bảng 6.7 tùy thuộc vào vị trí của bánh răng đối với các ổ.

Do đó theo sơ đồ 5ð = 1,025

- .......: Khoảng cách trục:

...........................................

Lấy  = 134 (mm).

- Theo 6.1 với v = 1,644 m/s,  =1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt đọ nhám......= 10 … 40 , do đó  = 0,9; với < 700 mm,  = 1, do đó theo 6.1 và 6.1a:

 ...........= 527,3.1.0,9.1 = 474,57  (MPa)

Như vậy < , nhưng chênh lệch này nhỏ, do đó có thể giảm chiều rộng răng:

 ..........(mm). Lấy ................. (mm)

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

-  Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép:

........................................................................................

........................................................................................

.................................

- Lực tác dụng lên trục do khớp nối gây ra:

- Để truyền chuyển động, mô men từ động cơ vào trục 1 ta chọn loại nối trục vòng đàn hồi vì đơn giản dễ chế tạo, làm việc tin cậy, có khả năng bù sai lệch trục. Vậy trước hết ta phải thiết kế nối trục đàn hồi:

- Với trục động cơ d_đc = 28 (mm), mô men tính toán T_k = k.T_đc = 1,8. 25,220= 45,39 (Nm) (Tra bảng 16.1 – Tài liệu [I] – tập 2, ta có k = 1,8 cho xích tải). (Tra bảng 16-10.a), ta được:

 + Đường kính lỗ lắp với trục động cơ: d = 28 (mm).

 + Mô men xoắn cho phép: [T] = 125(Nm).

 + Đường kính ngoài: D = 125 (mm).

 + Đường kính tâm lỗ chốt: D₀ =  90 (mm).

 + Chiều dài phần lắp trên trục động cơ: l₁ = 30 (mm).

 + Chiều dài phần lắp trên trục 1:  l₂ = 32 (mm).

- Theo công thức tính lực vòng trên khớp nối trục trang 188 – Tài liệu [I] – Tập 1, ta có:F_k= (0,2…0,3).F_t. Với: F_t=  (N)

Thay số: F_k= (0,2…0,3).F_t= (0,2…0,3)....= 205,17 N.

Với:

 + D_t: Là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi.

Phương chiều của các lực được xác định theo sơ đồ đặt lực sau:

........................................................................................

........................................................................................

.................................

- [s_d]: Là ứng suất dập cho phép (Mpa).

- [t_c]: Là ứng suất cắt cho phép (Mpa).

 - d: Đường kính trục (mm).

- T: Momen xoắn trên trục (Nmm).

- b, h, t:  Kích thước của then(mm). Tra trong bảng 9.1 (trang 173 – Tài liệu [I] – Tập[1]) .

 - l_t: Chiều dài then được xác định theo công thức: l_t=(0,8¸0,9).l_m

_- Với dạng lắp cố định, vật liệu mayơ là thép, tải trọng va đập nhẹ. Theo bảng 9.5 (trang 178 – Tài liệu [I] – Tập[1]), ta có:  [s_d] = 40(Mpa); [t_c] = 40¸ 60(Mpa)

    + Kiểm nghiệm độ bền của then trên trục I: Vì làm bánh răng liền trục nên không cần then.

    + Kiểm nghiệm độ bền của then trên trục II:

    + Kiểm nghiệm độ bền của then trên trục III:

1. Then của bánh răng 2.

- d₂ = 35 mm (Theo bảng 9.1 – trang 178 – Tài liệu [I] – Tập[1]), ta có :

   + Kích thước tiết diện then : b = 8 (mm); h = 7 (mm).

   + Chiều sâu tiết diện then :  t₁ = 4 (mm); t₂ = 2,8 (mm).

   + Chiều dài then :l_t = (0,8¸0,9)l_m22= (0,8¸0,9).35 = (28¸31,5)mm

ð  Lấy:  l_t2 = 30 (mm).

Vậy: Tại vị trí lắp bánh răng 2 ta lắp 1 then.

2. Then của bánh răng 3

- d₃= 35 mm (Theo bảng 9.1 – trang 178 – Tài liệu [I] – Tập[1]), ta có :

   + Kích thước tiết diện then: b = 10 (mm); h = 8 (mm)

   + Chiều sâu tiết diện then:  t₁ = 5 (mm); t₂ = 3,3 (mm).

   + Chiều dài then:   l_t = (0,8¸0,9).l_m23 = (0,8¸0,9).40 = (32 ¸ 36) (mm).

Lấy: l_t3 = 35 mm.

- Ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán:

Vậy: Tại vị trí lắp bánh răng 3 ta lắp 1then.

3. Then của bánh răng 4.

 - d₄ = 40mm (Theo bảng 9.1 – trang 173 – Tài liệu [I] – Tập[1]), ta có:

+  Kích thước tiết diện then: b = 12 (mm); h=8  (mm).

+  Chiều sâu tiết diện then:  t₁= 5 (mm);  t₂=3,3 (mm).

- Chiều dài then:  l_t4=(0,8¸0,9).l_m4=(0,8¸0,9).50 = (40 ¸ 45)(mm)

Lấy: l_t4= 40 (mm).

- Ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán:

Vậy:  Tại vị trí lắp bánh răng 4 ta dùng 1 then.

4. Then của đĩa xích.

 - d_x= 30mm. (Theo bảng 9.1 – trang 178 – Tài liệu [I] – Tập[1]), ta có :

  + Kích thước tiết diện then: b = 8 (mm); h = 7 (mm).

  + Chiều sâu tiết diện then:  t₁ = 4 (mm); t₂ = 2,8 (mm).

........................................................................................

........................................................................................

.................................

 + X: Hệ số tải trọng hướng tâm: X = 0,56

 + Y: Hệ số tải trọng dọc trục: Y = 1,8

 + F_r,F­_a: Tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục:

 + V: Hệ số kể đến vòng nào quay. Vòng trong quay: V = 1

 + k_t : Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ: k_t = 1(nhiệt độ t £ 100°C)

 + k_đ: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng. Theo (Bảng 11.4- trang 214 Tập [1]), ta có: k_d = 1,2 (Tải trọng va đập nhẹ).

Q₁ = (XVF_r1 + YF_a1)K_tK_đ = (0,56.1.467,2+ 1,8.160,99).1.1,2 = 661,69.

Q₂ = (XVF_r2 + YF_a2)K_t.K_đ = (1.1.521,67.1.1,2 = 626.

Như vậy: Ổ 1 chịu tải lớn hơn nên ta chọn:  Q= Q­₁ =661,69.

- Tải trọng tương đương:

...........................................................................

(Công thức 11.13 – trang 214 – Tài liệu [I] – Tập [1])

Trong đó:

 +  m: Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn với ổ bi: m=3.

 +  L_i: Thời hạn khi chịu tải trọng: Qi (Triệu vòng quay).

- Thời hạn Li khi chịu tải trọng Q_i được xác định theo công thức 11.13 – tài liệu [I], ta có:

- Thời hạn L_hi khi chịu tải trọng Q_i (giờ) được xác định theo sơ đồ tải trọng thời hạn phục vụ.

- Với tổng thời hạn phục vụ:  L_h = 4800 (giờ)

      T₂ = 0,8.T₁;  t₁ = 8 (h); t₂ = 8(h);  t_ck = 16 (h)

- Khả năng tải động của ổ được xác định theo công thức 11.1 – trang 213 – Tập [1], ta có:  

- Tải trọng động tương đương:

.........................................................................................

........................................................................................

.................................

6. Nút tháo dầu

-   Dựa vào bảng (18.7 – trang 93 – Tài liệu [I] – Tập [2]) ta có:

7. Kiểm tra mức dầu

- Khi muốn kiểm tra múc dầu, ta sử dụng que thăm. Dựa vào bảng (18.9 – trang 95 – Tài liệu [I] – Tập [2]) ta có:

II.6. CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP

1. Chọn dầu bôi trơn

- Lấy chiều sâu ngâm dầu là 1/4 bán kính của bánh  răng cấp chậm khoảng:  42,75mm

- Do đáy của hộp giảm tốc cách chân răng của bánh răng nghiêng bị động một lượng là 30 mm. Vậy chiều cao của lớp dầu cần phải có trong hộp giảm tốc là: 72,75 mm. 

 - Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45 bôi trơn theo phương pháp lưu thông.

KẾT LUẬN

     Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy Đường Công Truyền đến nay Đồ Án của nhóm  em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

    Quá trình làm đồán giúp nhóm em làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỹ luật. Đồng thời việc làmĐồÁn  giúp chúng em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.Mặc dù đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu, nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi  thiếu xót và hạn chế trong trình bày cũng như thuyết minh. Mong thầy đóng góp ý kiến.

    Cuối cùng nhóm em xin cám ơn thầy ………………. đã tận tình hướng dẫn cho nhóm em hoàn thành đồ án này.

    Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[I] - Trịnh Chất – Lê Văn Uyển. Tập 1 và 2. Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí. NXB Giáo Dục, năm

[II] - PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc. Cơ Sở Thiết Kế Máy. NXB ĐHQG Tp.HCM, năm 2013.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"