Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí - Nguyễn Văn Dũng

MC LC  
1| Page  
 
2 | P a g e  
DANH MỤC CÁC BẢNG BIU  
4 | P a g e  
 
LỜI NÓI ĐẦ
Thiết kế và phát triển nhng hthng truyền động là vấn đề cốt lõi trong  
cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu mt nền cơ  
khí hiện đại. Vì thế tm quan trng của các hệ thng dẫn động cơ khí là rất ln.  
Hiu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cn thiết đối  
vi một ngƣời kỹ sƣ.  
Để nm vững lý thuyết và chuẩn btt trong vic trở thành một ngƣi kỹ  
sƣ trong tƣơng lai. Đồ án môn học thiết kế hthng truyền động cơ khí trong  
ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với  
nhng kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu đƣợc tốt hơn, vận dng kiến  
thức đã học vào vic thiết kế mt hthng cthể. Ngoài ra môn học này còn  
giúp sinh viên cũng cố kiến thc của các môn học liên quan, vận dng khả  
năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm.  
Trong quá trình trình thực hiện đồ án môn học này, chúng em luôn đƣợc  
sự hƣớng dn tận tình của thy Trn Ngc Hin và các thầy bộ môn trong  
khoa Cơ Khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn  
thành đồ án môn học này.  
Ngày 20/12/2016  
Sinh viên thực hin  
Nguyễn Văn Dũng  
6 | P a g e  
 
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ  
1.1. Chọn động cơ điện  
1.1.1. Chn kiểu động cơ  
Chn loại động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. Loại  
này dùng phổ biến trong các ngành công nghiệp, vi hdẫn động cơ khí (hệ  
dẫn động băng tải, xích tải, vít tải,... dùng với các hộp gim tc).  
1.1.2. Xác định công suất động cơ  
Công suất trên trục động cơ đƣợc xác định theo công thức:  
Pct = Pt /η  
trong đó: Pct – công suất cn thiết trên trục động cơ, kW  
Pt – công suất trên trục máy công tác, kW  
P P F .v /103 6000.0,1/103 0,6 (kW)  
t
lv  
t
η – hiệu suât của các bộ phn trong hdẫn động  
1.2.3.4.....  
trong đó:  
: là hiệu sut của các bộ truyền và các cặp ổ  
1,2,3,4,.....  
trong hthng dẫn động.  
Theo sơ đồ đề bài thì : 2 .o3l.x.k  
tv  
: hiu sut ca btruyn trục vít:  
= 0,4  
tv  
tv  
ol : hiu sut mt cp ổ lăn:  
= 0,995  
ol  
: hiu sut ca btruyền xích: x = 0,97  
x  
k  
: hiu sut ca khp ni:  
= 1  
k  
0,42.0,9953.0,97.10,153  
7 | P a g e  
       
P 0,6 / 0,1533,92 (kW)  
ct  
Hsố xét đến sự thay đổi tải không đều β:  
 2  
2  
 2  
2  
 2  
T
ti  
T
t0  
T
t1  
T
t2  
T3  
t3  
i
1
0   
   
2   
   
  
.
.
.
.
.
   
T
tck  
T
tck  
T
tck  
T
tck  
T
tck  
1   
1   
1   
1   
1   
8,3.104  
8
4
2
2
2
2
1,52.  
1 . (0,7)2. 0,5 . 0,83  
   
8
8
8
P 3,92.0,833,2536 (kW)  
ct  
1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ  
Số vòng quay của trục máy công tác:  
60.103.v 60.103.0,1  
nlv   
4,364 (v / ph)  
zt  
11.125  
Tstruyền toàn bộ ca hthng ut  
ut = uh.ux  
vi: uh tstruyn ca hp gim tc trục vít hai cấp  
ux tstruyn ca btuyền xích  
tra bng 2.4 [1] ta chọn nhƣ sau: uh = 300 ux = 2  
vy ut = 600  
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv.ut = 4,364.600 = 2618,4 (vg/ph)  
1.1.4. Chọn động cơ thực tế  
Tra bng P1.3 [1] ta chọn động cơ 4A100S2Y3 với các thông số:  
Công suất: 4,0 kW,  
Số vòng quay: n = 2880 (vg/ph)  
Tk / Tdn = 2,0  
Tmax / Tdn = 2,2  
1.1.5. Kiểm tra điều kin mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ  
8 | P a g e  
     
Kim ta điều kin mở máy và điều kiện quá tải của động cơ vừa chn:  
P 4.0 P 3,2536  
dc  
ct  
ndc 2880 nsb 2618,4  
Tmm Tk  
T
Tdn  
thỏa mãn điều kin mở máy và điều kiện quá tải của động cơ.  
1.2. Phân phi tstruyn  
Tstruyn chung của toàn bộ hthng:  
ndc 2880  
u  
660  
nlv 4,364  
1.2.1. Tstruyn của các bộ truyền ngoài hộp gim tc  
Ký hiệu:  
uh là tỷ struyn ca hp gim tc  
ung là tỷ struyền ngoài hộp gim tc  
ung ux  
Tstruyn ca btruyền ngoài:  
ux 2; ung 2  
Ta chn  
1.2.2. Tstruyn ca btruyn trong hp gim tc  
uuh.ung  
u  
660  
2
uh   
330  
ung  
u 17,5  
1
uh 330   
u 18,86  
2  
vi u1: tstruyn cp nhanh  
u2: tstruyn cp chm  
1.2.3. Tính toán các thông số trên trục  
9 | P a g e  
       
Bảng 1.1: Các thông số trên trục  
Trc  
Thông số  
Đ/cơ  
Trục vít 1 Trục vít 2  
Trc 3  
Công tác  
Công suất (kW)  
Tstruyn (-)  
4
3,98  
1,584  
0,63  
0,6  
1
17,5  
18,86  
2
Số vòng quay (v/ph) 2880  
2880  
164,57  
8,73  
4,365  
Momen (Nmm)  
13263,9 13197,6  
91919,55  
689175,26 1312714,78  
10 | P a g e  
 
CHƢƠNG 2: THIT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYN ĐỘNG  
2.1. Thiết kế btruyền xích  
2.1.1. Chn loại xích  
Chn loại xích con lăn  
2.1.2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích  
Số răng đĩa xích nhỏ (chủ động): z1 = 11  
Số răng đĩa xích bị động: z2 = z1.ux = 11.2 = 22 < 120  
Bƣớc xích: t = 125  
Ta có: Pt = P.k.kz.kn  
Vi kz = 25/z1 = 25/11 = 2,273  
kn = 50/4,365 = 11,46  
k = kokakđckbtkđkc = 1.1.1.0,8.1,2.1,25 = 1,2  
do đó : Pt = 0,6.1,2.2,273.11,46 = 18,76 (kW)  
Theo bng 5.5 [1] vi n01 = 50 (vg/ph), chn btruyền xích 1 dãy có bƣớc  
xích p = 50.8 (mm) thoả mãn điều kin bền mòn:  
Pt < [P] = 22,9 đồng thi p < pmax  
Khoảng cách trục: a = 30.50,8 = 1524 (mm)  
Smắt xích: x = 2a/p + 0,5(z1 + z2) + (z2 z1)2p/(4π2a)  
= 2.1524/50,8 + 0,5(11 + 22) + (22 - 11)2.50,8/(4.π2.1524) = 76,6  
Vì số mắt xích là chẵn nên x = 78  
Tính lại khoảng cách trục:  
a 0,25p{xc 0,5(z2 z1) [xc 0,5(z2 z1)]2 2[(z2z1) / ]2}  
0,25.50,8{78 0,5(22 11) [78 0,5(22 11)]2 2[(22 11) / ]2 }1560  
Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta gim a một lƣợng bng:  
11 | P a g e  
       
a (0,002...0,004)a 3,12...6,24  
Do đó a = 1555 (mm)  
ta chọn là 5  
Slần va đập i ca bn lề xích trong 1 giây  
i z1n1 / (15x) 11.4,365/ (15.78) 0,041  
< [i] = 15  
2.1.3. Kim nghiệm xích về độ bn  
s Q / (kd Ft F F ) [s]  
o
v
trong đó: Q ti trọng phá hỏng, N ; tra bảng 5.2 ta có Q = 226,8.103 N  
kđ hsti trọng động, kđ = 1,2  
Ft lực vòng, Ft = 6000 N  
Fv lực căng do lực ly tâm sinh ra, N;  
Fv = qv2 = 9,7.0,12 = 0,097 (N)  
Fo lực căng do trọng lƣợng nhánh xích bị động sinh ra, N  
Fo = 9,81.kfq.a = 9,81.4.9,7.1,555 = 591,88 (N)  
[s] hsố an toàn cho phép, [s] = 7  
Do đó: s 226,8.103 / (1,2.6000 591,88 0,097) 29,1 > [s] = 7  
Vậy xích đảm bảo điều kin bn  
2.1.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục  
a) Xác định các thông số của đĩa xích  
Đƣờng kính vòng chia của đĩa xích:  
(mm)  
d1 p / sin(/ z1) 50,8/ sin(/11) 180,3  
(mm)  
d1 p / sin(/ z2) 50,8/ sin(/ 22) 356,96  
Vt liu chế tạo đĩa xích thép 45, phƣơng pháp nhiệt luyện là tôi ci thin.  
ng sut tiếp xúc σH trên mặt răng đĩa xích:  
12 | P a g e  
   
H 0,47 kr (F Kd F )E / (Akd ) [H ]  
t
vd  
trong đó: H] - ng sut tiếp xúc cho phép, MPa, [σH] = 600 (MPa)  
Ft lực vòng,  
Fvd lực va đập trên m dãy xích,  
Fvd = 13.10-7n1p3m = 13.10-7.4,365.50,83.1 = 0,744 (N)  
kd hsố phân bố không đều ti trọng cho các dãy, kd = 1  
Kd hsti trọng động, Kd = 1,2  
kr hskể đến ảnh hƣởng ca số răng đĩa xích, kr = 0,678  
E – modun đàn hồi, MPa, E = 2,1.105  
A diện tích chiếu ca bn l, A = 645 (mm2)  
0,47 0,678(6000.1,2 0,744)2,1.105 / (645.1) 592,6 []  
Do đó:  
H
H
b) Lực tác dụng lên trục  
Fr = kx.Ft  
kx hskể đến trọng lƣợng xích, kx = 1,15  
vi:  
do đó: Fr = 1,15.6000 = 6900 (N)  
2.2. Thiết kế btruyn trục vít cấp nhanh  
Các thông số đầu vào:  
P = 3,98 kW; n = 2880 (vg/ph); u = 17,5; T = 13197,6 (Nmm)  
Sgiờ làm việc : 23360 (gi)  
2.2.1. Tính sơ bộ vn tốc trượt  
vsb 8,8.103 3 Pu n2  
1 1 1  
8,8.103 3 3,98.17,5.28802 7,33 m / s  
Vi vsb = 7,33 > 5, nên ta dùng đồng thanh thiếc để chế tạo bánh vít, cụ  
13 | P a g e  
   
thể là đồng thanh thiếc kẽm chì ЂpOЦC 5-5-5, có σb = 250 (MPa), σch = 100  
(MPa). Chn vt liu chế to trục vít là thép carbon trung bình 45 đƣợc tôi bề  
mặt đạt độ rắn 50 HRC, sau đó thấm than, bmt ren trục vít đƣợc mài và đánh  
bóng.  
2.2.2. Xác định ng suất cho phép  
a) ng sut tiếp xúc cho phép  
H] = [σHO].KHL  
trong đó: HO] - ng sut tiếp xúc cho phép ứng vi 107 chu kỳ  
HO] = 0,9.σb = 0,9.250 = 225 (MPa)  
KHL hstui th,  
KHL 8 107 / NHE  
vi NHE – là số chu kỳ thay đổi ng suất tƣơng đƣơng  
4  
T2i  
NHE 60  
n2iti   
T2max   
4
4 2  
8
4 2  
8
=60.23360.151,579 14 0,7  
0,5  
8
122298642,2 12,23.107  
KHL 8 107 / (12,23.107) 0,73  
do đó:  
Ta đƣợc: H] = 225.0,73 = 164,25 (MPa)  
b) ng sut un cho phép  
Với bánh vít bằng vật liệu đồng thanh thiếc ứng suất uốn cho phép đƣợc  
xác định theo công thức: [F] = [F0].KFL  
Với:  
[F0] =0,25b + 0,08ch = 0,25.250+0,08.100 = 70,5 (MPa)  
9 106  
Hệ số tuổi thọ:  
KFL   
NFE  
14 | P a g e  
 
Trong đó:  
9  
T2i  
NHE 60  
n t   
T2max   
2i i  
4
9 2  
8
9 2  
8
=60.23360.151,579 19 0,7  
0,5  
8
108473612,6 10,85.107  
9 106  
KFL   
0,594  
10,85.107  
[F] = 70,5.0,594 = 41,877 (MPa).  
Ứng suất cho phép khi quá tải  
Với bánh vít đồng thanh thiếc:  
[H]max = 4ch =4.100 = 400 (MPa)  
[F]max = 0.8ch =0,8.100 = 80 (MPa)  
2.2.3. Xác định các thông số cơ bản  
a) Xác định khoảng cách trục  
Với u = 17,5; chọn Z1 = 2 Z2 = u.Z1 =17,5.2 = 35 (răng);  
Với Z1 = 2, chọn sơ bộ hiệu suất η = 0,78,  
T2 = 91919,55 (Nmm)  
Tính sơ bộ q: q = 0,3.Z2 = 0,3.35 = 10,5. Theo bảng 7.3 chọn q = 10  
Chọn sơ bộ KH = 1.3  
Tính sơ bộ khoảng cách trục:  
3   
2  
170  
T2KH  
q
a Z q  
w
2
Z2[H ]  
170  
91919,55.1,3  
10  
2  
3   
35 10  
98,4 (mm)  
35.164,25  
15 | P a g e  
 
ta lấy aw = 100 mm.  
b) Xác định môđun  
Mô đun dọc của trục vít đƣợc xác định:  
2aw  
2.100  
m   
4,44  
q z2 10 35  
Tra bảng 7.3 [1] ta chọn m = 5  
Tính lại khoảng cách trục:  
aw = 0,5m(Z2 + q) = 0,5.5(35 + 10) = 112,5 (mm);  
Chọn aw =110 mm.  
Tính hệ số dịch chỉnh:  
x= aw/m - 0,5(q+Z2) = 110/5 - 0,5(10 + 35)= - 0,5 (mm);  
- 0,7 < x < 0,7  
thoả mãn điều kiện dịch chỉnh.  
2.2.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc  
3  
170 Z2 q T2.KH  
H   
[H ]  
(*)  
Z2 aw   
q
Vận tốc trƣợt tính theo công thức:  
vs = dw1 n1 /(60000.cos w)  
trong đó:  
w = arctg [Z1/(q + 2x)] = arctg[2/(10 2.0,5)] = 12,5  
dw1 = (q + 2x)m = (10 2.0,5)5 = 45 (mm)  
vs = .45.2880/(60000.cos 12,5) = 6,951 (m/s).  
Nhƣ vậy vật liệu đã chọn làm bánh vít phù hợp với điều kiện làm việc;  
Với [H] = 164,25 (MPa)  
16 | P a g e  
 
Theo bảng 7.4[1]: f = 0,0194; υ = 1,02705  
Góc vít trên trục chia: = arctg(Z1/q) = arctg(2/10) = 11,3  
Hiệu suất bộ truyền: = 0,95tg/ tg(+ )  
= 0,95tg(11,3) / tg(11,3 + 1,02705) = 0,87  
Do đó: T2 = 91919,55.0,87 = 79970 (Nmm)  
Hệ số tải trọng: KH = KH. KHv  
3   
Z
T2m  
2   
KH1  
1  
T2max   
Với: = 86 (bảng 7.5[1]).  
T2tb  
T2itin2i  
4
2
2
1 0,7 0,5 0,8  
  
T2max  
T
t n  
8
8
8
2max i 2i  
3
35  
86  
KH1  
10,8 1,014  
KHv – hệ số tải trọng động, KHv = 1,2  
KH = 1,014.1,2 =1,22  
3
170 35 10 79970.1,22  
H   
Do đó:  
35  
110  
10  
125,53 MPa [] 164,25 MPa .  
H
Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.  
2.2.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn  
1,4.T2.YF.KF  
F   
[F ]  
b2d2mcos  
trong đó: KF = K.KFv = K.KHv = 1,014.1,2 = 1,22 – hệ số tải trọng;  
d2 = m.Z2 = 5.35 = 175 (mm) – đƣờng kính vòng chia bánh vít;  
17 | P a g e  
 
b2 – chiều rộng bánh vít,  
b2 ≤ 0,75da1 = 0,75m(q + 2) = 0,75.5(10 + 2) = 45 (mm)  
ta chọn b2 = 25 (mm)  
YF – hệ số dạng răng, với Zv = 37,12; tra bảng 7.8[1] ta đƣợc YF = 1,6  
1,4.79970.1,6.1,22  
  
10,2 [F ]41,877 (MPa)  
Do đó :  
F
25.175.5.cos11,3  
2.2.6. Kiểm nghiêm răng bánh vít về quá tải  
Để tránh biến dạng dƣ hoặc dính bề mặt răng, ứng sut tiếp xúc cực đại  
không đƣợc vƣợt quá một giá trị cho phép:  
H max H Kqt [H ]max  
H max 125,53. 1,5 153,74 (MPa) < [H ]max 400 (MPa)  
Thoả mãn điều kin tiếp xúc  
Để trnh biến dạng dƣ hoặc phá hỏng tĩnh chân răng bánh vít, ứng sut  
un cực đại không đƣợc vƣợt quá giá trị cho phép:  
F max F .Kqt 10,2.1,5 15,3 < [F ]max 80 (MPa)  
Thoả mãn điều kin  
2.2.7. Xác định các kích thước hình hc ca btruyn  
Khoảng cách trục: aw = 110 (mm)  
Hsdch chnh: x = -0,5  
Đƣờng kính vòng chia: d1 = 50 (mm); d2 = 175 (mm)  
Đƣờng kính vòng đỉnh: da1 = 60 (mm); da2 = 180 (mm)  
Đƣờng kính vòng đáy: df1 = 38 (mm0; df2 = 158 (mm)  
Chiu rng bánh vít: b2 = 25 (mm)  
Góc ôm: δ = 25,77  
18 | P a g e  
   
2.2.8. Nhit truyền động trục vít  
Diện tích thoát nhiệt cn thiết ca hp gim tc (vi Aq ~ 0,3 A)  
1000P 1  
1  
A   
0,7K 10,3K t t  
t   
0   
tq  
d
i i   
Pn  
1
2
t  
1,25  
ck   
4
2
8
tck  
1. 0,7. 0,5.  
8
8
W
0,25;  
Kt 13  
;
2 0  
m C  
td 700C;  
w
Ktq 40  
;
2 0  
m C  
t0 200C  
Khi đó:  
1000.3,98 10,87  
A   
0,3542 (m2)  
0,7.13 10,25 0,3.401,25 70 20  
2.3. Thiết kế btruyn trục vít cp chm  
Các thông số đầu vào:  
P = 1,584 (kW); n = 164,57 (vg/ph); u = 18,86; T = 91919,55 (Nmm)  
Sgiờ làm việc 23360 (gi)  
2.3.1. Tính sơ bộ vn tốc trượt  
vsb 8,8.103 3 P u n2  
2 2 2  
8,8.103 3 1,584.18,86.164,572 0,82 m / s  
Vi vsb = 0,82 < 2, nên ta dùng gang để chế tạo bánh vít, cụ thể là gang  
xám tƣơng đối mm CҶ 18-36, có σb = 180 (MPa), σch = σbu = 360 (MPa).  
Chn vt liu chế to trục vít là thép carbon trung bình 45 đƣợc tôi bề mt  
đạt độ rắn 50 HRC, sau đó đƣợc mài và đánh bóng.  
19 | P a g e  
     
2.3.2. Xác định ng suất cho phép  
a) ng sut tiếp xúc cho phép  
H] = [σHO]KHL  
trong đó: HO] - ng sut tiếp xúc cho phép ứng vi 107 chu kỳ  
HO] = 0,9.σb = 0,9.180 = 162 (MPa)  
KHL hstui th,  
KHL 8 107 / NHE  
vi NHE – là số chu kỳ thay đổi ng suất tƣơng đƣơng  
4  
T2i  
NHE 60  
n2iti   
T2max   
4
4 2  
8
4 2  
8
60.23360.7,21 14 0,7  
0,5  
8
58172515,82.106  
KHL 8 107 / (5,82.106) 1,07  
do đó:  
H] = 162.1,07 = 173,34 (MPa)  
b) ng sut uốn cho phép  
Với bánh vít bằng vật liệu gang, bộ truyền quay 1 chiều  
[F] = 0,12 σbu = 0,12.360 = 43,2 (MPa)  
Ứng suất cho phép khi quá tải: với bánh vít làm bằng gang  
[H]max = 1,5. H] = 1,5.173,34 = 260 (MPa)  
[F]max = 0,6.b = 0,6.180 = 108 (MPa)  
2.3.3. Xác định các thông số cơ bản  
a) Xác định khoảng cách trục  
Với u = 18,86; chọn Z1 = 2 Z2 = u.Z1 =18,86.2 = 37,72 (răng);  
20 | P a g e  
   
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 50 trang yennguyen 28/03/2022 7440
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí - Nguyễn Văn Dũng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_he_thong_truyen_dong_co_khi_nguyen_van_dung.pdf