Đồ án Môn học Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí

LÔØI NOÙI ÑAÀU Trong nhieàu theá kyû qua, töø khi con ngöôøi coøn laïc haäu cho ñeán thôøi hieän ñaïi söï vaän chuyeån, xeáp dôõ laø moät coâng vieäc khoâng theå thieáu vaø quan troïng trong nhieàu lónh vöïc saûn xuaát nhaèm giaûm nheï söùc lao ñoäng naëng nhoïc, taêng naêng suaát lao ñoäng vaø an toøan. Qua quaù trình phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät treân theá giôùi ñaõ coù nhieàu thieát bò naâng chuyeån ra ñôøi vôùi nhieàu muïc ñích khaùc nhau . Caùc thieát bò naøy ñöôïc chia laøm hai nhoùm chính: maùy truïc chuû yeáu phuïc vuï vaän chuyeån caùc vaät naëng theå khoái; maùy vaän chuyeån lieân tuïc chuû yeáu phuïc vuï caùc quaù trình vaän chuyeån vaät lieäu vuïn rôøi lieân tuïc theo moät tuyeán khoâng gian xaùc ñònh. Caùc laõnh vöïc saûn xuaát hieän nay coù nhu caàu ngaøy moät taêng veà caùc maùy moùc, thieát bò naâng chuyeån, nhu caàu ñoù caàn ñöôïc ñaùp öùng vôùi nhöõng thieáât bò naâng goïn nheï deã söû duïng vaø ñaùp öùng ñöôïc tính beàn, tính kinh teá phuø hôïp vôùi khoâng gian laøm vieäc vaø ñieàu kieän laøm vieäc cho pheùp. Trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn moân hoïc TKHT Truyeàn Ñoäng Cô Khí, nhoùm chuùng em ñöôïc giao nhieäm vuï thieát keá moät cô caáu naâng coù taûi troïng 40000N vôùi vaän toác 30m/phuùt nhaèm cuõng coá laïi nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc nhö: Cô Hoïc Maùy, Chi Tieát Maùy, Nguyeân Lyù Maùy... cuõng nhö ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu treân. Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn thaày NGUYEÃN TUAÁN KIEÄT, caùc quyù thaày, quyù coâ trong caùc boä moân Thieát keá maùy ñaõ taän tình, höôùng daãn, giuùp ñôõ chuùng em trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn. Nhoùm thöïc hieän ñoà aùn. TRÖÔNG VÓNH PHUÙC, ÑAØO HOÀNG SÔN PHAÀN I – PHAÂN TÍCH VAØ LÖÏA CHOÏN PHÖÔNG AÙN THIEÁT KEÁ I. PHÖÔNG AÙN 1 Hoäp giaûm toác khai trieån söû duïng boä truyeàn ngoaøi xích Öu ñieåm: Keát caáu ñôn giaûn.Söû duïng truyeàn xích thì khoâng coù hieän töôïng tröôït khi truyeån ñoäng hieäu xuaát cao hôn so vôùi truyeàn ñai, khoâng ñoøi hoûi phaûi caêng xích ,coù theå laøm vieäc khi coù taûi ñoät ngoät.Kích thöôùc nhoû goïn hôn boä truîeàn ñai neáu coù cuøng coâng suaát .Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác töø 8 -40 .Coù nheàu öu ñieåm neân ngaøy nay vaãn coøn ñöôïc söû duïng roäng raõi Nhöôïc ñieåm : Baùnh raêng boá trí khoâng ñoái xöùng treân truïc neân taûi troïng phaân boá khoâng ñeàu treân caùc oå .kích thöôùc thöôøng to hôn caùc loaïi hoäp giaûm toác khaùc khi thöïc hieän cuøg chöùc naêng.Maét xích deã bò moøn,gaây taûi troïng ñoäng phuï,oàn khi laøm vieäc II. PHÖÔNG AÙN 2 Hoäp giaûm toác khai trieån boä truyeàn ngoaøi laø ñai Öu ñieåm:keát caáu ñôn giaûn Xöû duïng truyeàn ñai neân co theåâ giöõ ñoäng cô xa hoäp giaûm toác, laøm vieäc eâm khoâng oàn ,coù theå truyeàn vôùi vaän toác lôùn .Keát caáu vaän haønh ñôn giaûn Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác töø 8 -40 . Nhöôïc ñieåm :Taûi troïng phaân boá khoâng ñeàu treân truïc.Kích thöôùc boä truyeàn lôùn,tæ soá truyeàn khi laøm vieäc deã bò thay ñoåi,taûi troïng taùc duïng leân truïc vaø oå lôùn tuoåi thoï thaáp III. PHÖÔNG AÙN 3 Hoäp giaûm tôùc hai caáp ñoàng truïc söû duïng boä truyeàn ngoaøi laø ñai Öu ñieåm:Taûi troïng phaân boá ñeàu treân caùc truïc, baùnh raêng boá trí ñoái xöùng neân söï taäp trung öng xuaát ít ,moâmen xoaén taïi caùc tieát dieän nguy hieåm giaûm coøn moät nöûa Kích thöôùc chieàu daøi giaûmtroïng löôïng cuõng giaûm.Söû duïng truyeàn xich neân khoâng coù hieän töôïng tröôït nhö truyeàn ñai ,hieäu suaát cao Nhöôïc ñieåm : Coù beà roäng lôùn ,caáu taïo caùc boä phaän phöùc taïp,soá löôïng chi tieát taêng.Khaû naêng taûi caáp nhanh chöa duøng heát,coù oå ñôõ beân trong voû hoäp,truïc trung gian lôùn.Maét xích deã bò moøn vaø oàn khi laøm vieäc . IV. PHÖÔNG AÙN 4 Hoäp giaûm toác hai caáp ñoàng truïc söû duïng boä truyeàn ngoaøi xích Öu ñieåm :Kích thöôùc chieàu daøi nhoû,giaûm ñöôïc troïng löôïng cuûa hoäp giaûm toác.Laøm vieäc eâm khoâng oàn Nhöôïc ñieåm :Khaû naêng taûi nhanh chöa duøng heát,haïn cheá choïn phöông aùn ,keât caáu oå phöùc taïp coù oå ñôõ beân trong voû hoäp,khoù boâi trôn,kích thöôc chieàu roäng hoäp giaûm toác lôùn.Coù theå tröôït do truyeàn ñoäng baèng ñai ,tæ soá truîeàn thay ñoåi . V. PHÖÔNG AÙN 5 Hoäp giaûm toác hai caáp phaân ñoâi söû duïg boä truyeàn ngoaøi la øxích Öu ñieåm: Taûi troïng phaân boá ñeàu,söû duõng heát khaû naêng taûi ,baùnh raêng boá trí ñoái xöùng nen söï taäp trung uùng suaát giaûm momen xoaén treân caùc truïc trung gian giaûm.Khoâng coù hieän töôïng tröôt nhö truyeàn ñai Nhöôïc ñieåm : Coù beà roäng lôùn caáu taïo caùc boä phaän phöùc taïp,soá löôïng caùc chi tieát vaø khoái löôïng gia coâng taêng.Laøm vieäc oàn do coù truyeàn ñoäng baèng xích,maét xích deã bò moøn . VI. PHÖÔNG AÙN 6 Hoäp giaûm toác hai caáp phaân ñoâi söû duïng boä truyeàn ngoaøi laø ñai Öu ñieåm:Taûi troïng phaân boá ñeàu treân caùc truïc ,baùnh raêng boá trí ñoái xöùng neân söï taäp trung öùng suaát ít ,moâmen xoaèn taïi caùc tieát dieãn nguy hieåm giaûm laøm vieän khoâng oàn coù theå truyeàn vaän toác lôùn . Nhöôïc ñieåm : Coù beà roäng hoäp giaûm toác lôùn,caáu taïo phöùc taïp,soá löôïng chitieát taêng. Deã bò tröôït do truyeàn ñoäng baèng ñai neân tæ soá truyeàn thay ñoåi,tuoåi thoï thaáp VII. PHÖÔNG AÙN 7 Hoäp giaûm toác hai caáp söû baùnh raêmg coân truï söû duïng truyeàn ngoaøi laø ñai Öu ñieåm:Truyeàn ñöôïc momen xoaén vaøchuyeån ñoäng quay giöõa caùc truïc giao nhau.Söû duïng boä truyeàn ngoaøi baèng ñai neân laøm vieäc eâm hôn .Vôùi tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác laø 8 -15 . Nhöôïc ñieåm : Giaù thaønh cheá taïo ñaét ,laép gheùp khoù khaên,khoái löôïng vaø kích thöôùc lôùn hôn so vôùi vieäc söû duïng baùnh raêng truï . VIII. PHÖÔNG AÙN 8 Hoäp giaûm toác hai caáp baùnh raêng coân truï söû duïng boä truyeàn ngoaøi xích Öu ñieåm:Truyeàn ñöôïc momen xoaén vaøchuyeån ñoäng quay giöõa caùc truïc giao nhau .Coù truyeàn ñoäng baèng xích neân tæ soá truyeàn cao hôn truyeàn ñoäng baèng ñai vaø coù theå laøm vieäc ñöôïc khi coù quaù taûi .Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giam3 toác töø 8-15 Nhöôïc ñieåm : Giaù thaønh cheá taïo ñaét ,laép gheùp khoù khaên,khoái löôïng vaø kích thöôùc lôùn hôn so vôùi vieäc söû duïng baùnh raêng tru ï .Söû duïng truyeàn xích neân maét xích deå bò moøn ,oàn khi laøm vieäc . Qua phaân tích phöông aùn ñöôïc choïn ñeå thieát keá cô caáu naâng trong tröôøng hôïp naùy laø hoäp giaûm toác khai trieån hai caáp vôùi boä truyeàn ngoaøi laø ñai (phöông aùn hai). PHAÀN II – TÍNH CAÙC BOÄ PHAÄN NGOAØI HOÄP GIAÛM TOÁC Soá lieäu ban ñaàu: Q = 4 taán = 40000N Troïng löôïng boä phaän mang Qm = 2100N Chieàu cao naâng H = 12m Vaän toác naâng vn = 30 m/ph Cöôøng ñoä laøm vieäc – trung bình Sô ñoà cuûa cô caáu Choïn laïi daây Palaêng giaûm löïc Sô ñoà cuûa palaêng Boät suaát a = 2 Löïc caêng lôùn nhaát xuaát hieän ôû nhaùnh daây cuoán leân tang. Theo (2-19) Smax = = 10632N Qo = Q + Qm = 40000 + 2100 = 42100N l = 0,98 – Hieäu suaát 1 roøng roïc vôùi ñöôøng kính roøng roïc ñaët treân oå laên, boâi trôn toát = môõ (baûng 2-5) t = 0 vì daây cuoán tröïc tieáp leân tang, khoâng qua caùc roøng roïc ñoåi höôùng. m = 2 laø soá nhaùnh daây cuoán leân tang Hieäu suaát cuûa palaêng xaùc ñònh theo coâng thöùc (2-21) hp = = 0,99 Kích thöôùc daây Kích thöôùc daây caùp ñöôïc choïn theo coâng thöùc (2-10) Sn= smax.k = 10632 . 5,5 = 58476N k = 5,5 (baûng 2-2) Töø soá lieäu treân ta choïn ñöôøng kính caùp laø 11,5mm vôùi löïc keùo ñöùt laø Tính caùc kích thöôùc cô baûn cuûa tang vaø roøng roïc Ñöôøng kính nhoû nhaát cho pheùp ñoái vôùi tang vaø roøng roïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (2-12) Dt ≥ dc (e-1) = 276mm e = 25 (baûng 2-4) Choïn ñöôøng kính tang vaø roøng roïc gioáng nhau Dt = Dr = 280mm Roøng roïc caân baèng khoâng phaûi laø roøng roïc laøm vieäc, coù theå choïn ñöôøng kính nhoû hôn 20% vôùi roøng roïc laøm vieäc. Dc = 0,8Dr = 0,8 . 280 = 224mm Laáy Dc = 240mm Chieàu daøi toaøn boä cuûa tang xaùc ñònh theo coâng thöùc (2-14) ñoái vôùi tröôøng hôïp palaêng keùp. L’ = Chieàu daøi 1 nhaùnh caùp cuoán leân tang l = H.a = 12.2 = 24m Soá voøng caùp phaûi cuoán ôû 1 nhaùnh Z = = 2 – soá voøng döï tröõ ho söû duïng ñeán (³ 1,5) Vaäy chieàu daøi phaàn caét ren cuûa tang = 2Zt = 870mm Vì ta duøng tang caét raõnh: t = dc + (2÷3 )(saùch KTNN trang 62). Choïn t = 11,5 + 3,5 = 15mm L1 laø phaàn tang ñeå caëp ñaàu caùp, neáu duøng phöông phaùp caëp thoâng thöôøng thì phaûi caét theâm khoaûng 3 voøng raõnh treân tang nöõa, do ñoù L1 = 3.15 = 45mm Vì tang ñaõ ñöôïc caét raõnh, caùp cuoán 1 lôùp, neân khoâng caàn phaûi laøm thaønh beân, tuy nhieân ôû hai ñaàu tang tröôùc khi vaøo phaàn caét raõnh ta ñeå laïi 1 khoaûng L2 = 20mm. L3 laø khoaûng caùch giöõa hai nöõa caét raõnh. L3 = L4 – 2hmintga » 110mm Döïa vaøo caùc keát caáu ñaõ coù, coù theå laáy sô boä: L4 = 220mm laø khoaûng caùch giöõa 2 roøng roïc ôû oå treo moùc hmin » 800mm – khoaûng caùch nhoû nhaát coù theå giöõa truïc tang vôùi truïc roøng roïc oå treo moùc. Tga » 0,07, vôùi a laø goùc cho pheùp khi daây chaïy leân tang bò leäch so vôùi phöông thaúng ñöùng. Vaäy chieàu daøi toaøn boä cuûa tang seõ baèng: L’ = 870 = 2,45 + 2,20 + 110 = 1110mm Veà daøy thaønh tang xaùc ñònh theo kinh nghieäm d = 0,02Dt + (6 ÷ 10) » 12mm Kieåm tra söùc beàn cuûa tang theo coâng thöùc (2-15) sn = » 48 N/mm2 k – Heä soá Î soá lôùp cuoán leân tang, vì tang cuoán 1 lôùp neân laáy k = 1 j - heä soá giaûm öùng suaát, vì tang laøm baèng gang neân laáy j = 0,8 Tang ñöôïc ñuùc baèng gang C415-32 laø loaïi vaät lieäu phoå bieán, coù giôùi haïn beàn neùn laø sbn = 565N/mm2. ÖÙng suaát cho pheùp xaùc ñònh theo giôùi haïn beàn neùn vôùi heä soá an toaøn k = 5. |s| = Vaäy sn < |s| Choïn ñoäng cô ñieän Coâng suaát tónh khi naâng vaät baèng troïng taûi xaùc ñònh theo coâng thöùc (2-78) N = Hieäu suaát cuûa cô caáu h = hp.ht.hk. = 0,82 hp = 0,99 ñaõ tính ôû treân ht = 0,96 – Hieäu suaát cuûa tang (baûng 1-9) hk = 0,99 – Hieäu suaát cuûa noái truïc di ñoäng (khôùp raêng coù ñaày daàu boâi trôn) (TL (1) p.15) hol = 0,99 – Hieäu suaát 1 caëp oå laên hbr = 0,97 – Hieäu suaát 1 caëp baùnh raêng trong hoäp giaûm toác hñ = 0,95 – Hieäu suaát boä truyeàn ñai Töø keát quaû treân, choïn ñoäng cô 4A180M4Y3 coù coâng suaát 30kW, vaän toác quay 1470vg/ph, hieäu suaát h = 91%. Tæ soá truyeàn chung. Tyû soá truyeàn chung töø truïc ñoäng coù ñeán truïc tang xaùc ñònh theo coâng thöùc (3-15) io = Soá voøng quay cuûa tang ñeå ñaûm baûo vaän toác naâng cho tröôùc nt = Phaân phoái tyû soá truyeàn ut = un.uh un - Tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn ñai, ta choïn uñ = 2,8 (ñai thang thöôøng) uh – Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác, uh = Choïn hoäp giaûm toác baùnh raêng truï 2 caáp Uh = u1.u2 = 3,30 x 2,42 (choïn theo baûng 3.1 trang 43 saùch TTTKHDÑCK1) Phaân phoái coâng suaát treân caùc truïc Coâng suaát treân truïc tang quay Plv = P3 = Plv / ht = 22,15kW P2 = P3 / (hol.hbr) = 23,06kW P1 = P2 / (hol.nbr) = 24,02kW n1 = nñc / uñ = 1470 / 2,8 = 525 vg/ph n2 = n1 / u1 = 525 / 3,3 = 159 vg/ph n3 = n2 / u2 = 159 / 2,42 = 66 vg/ph Tính phanh Ñeå phanh ñöôïc nhoû goïn, ta seõ ñaët phanh ôû truïc thöù nhaát, töùc laø truïc ñoäng cô. Moâmen phanh xaùc ñònh theo coâng thöùc (3-14) Mph = h - Heä soá an toaøn phanh, laáy n = 1,75 öùng vôùi cöôøng ñoä laøm vieäc trung bình. Do – Ñöôøng kính tang tính ñeán taâm daây caùp, Do = 0,28 + 0,0115 = 0,2915 PHAÀN III – CHOÏN ÑOÄNG CÔ VAØ PHAÂN PHOÁI TYÛ SOÁ TRUYEÀN I. CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN 2.3 TÍNH TRỤC 2.3.1 Xác định các thông số cơ bản của trục a) Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có = 600MPa , ứng suất xoắn cho phép = 20MPa . b) Xác định sơ bộ đường kính trục : Suy ra = 50mm , = 70mm , = 95mm c) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực Chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn theo đường kính trục : = 27 ; = 35 ; = 45 . Chiều dài mayơ bánh đai : = 1,5= = 75mm ; = 1,5== 105mm; = 1,5=145mm; = 1,8=170mm; Theo bảng 10.3 chọn : = 15 là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay ; = 15 là khỏang cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp ; = 15 là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ ; = 20 là chiều cao nắp ổ và đầu bulông . Theo bảng 10.4 tính được : = -90mm ; = 100mm ; = 220mm; = 140mm ; = = 100mm ; = = 220mm ; 320mm; d) Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục : * Đối với trục 1 : Lực tác dụng lên trục một bao gồm lực căng của bộ truyền đai và lực của bánh răng 13 . TÍNH TOAÙN VAØ CHOÏN VOÛ HOÄP Voû hoäp giaûm toác coù nhieäm vuï ñaûm baûo vò trí töông ñoái giöõa caùc chi tieát vaø caùc boä phaän cuûa maùy, tieáp nhaän taûi troïng do caùc chi tieát laép treân voû truyeàn ñeá, ñöïng daàu boâi trôn vaø baûo veä caùc chi tieát traùnh buïi . Vaät lieäu laø gang xaùm GX15-32 . Choïn beà maët laép gheùp giöõa naép hoäp vaø thaân hoäp ñi qua caùc truïc ñeå laép caùc chi tieát thuaän tieän vaø deã daøng hôn . Beà maët laép naép vaø thaân ñöôïc caïo saïch hoaëc maøi, ñeå laép sít, khi laép coù moät lôùp sôn loûng hoaëc sôn ñaët bieät. Maët ñaùy loã doác veà phía loã thaùo daàu vôùi ñoä doác töø 10...30, vaø ngay taïi choã thaùo daàu loõm xuoáng . Keát caáu hoäp giaûm toác ñuùc, vôùi caùc kích thöôùt cô baûn nhö sau: - Chieàu daøy thaân hoäp : = 0,03.320 + 3 = 13 mm - Chieàu daøy naép hoäp : = = 13 mm - Gaân taêng cöùng : + Chieàu daøy e = 0,8. = 10 mm . + Chieàu cao h = 46 mm . + Ñoä doác khoaûng 2˜º - Ñöôøng kính buloâng neàn : d1 = 24 mm . - Ñöôøng kính buloâng caïnh oå : d2 = 16 mm . - Ñöôøng kính buloâng gheùp bích naép vaø thaân : d3 = 12 mm . - Ñöôøng kính vít gheùp naép oå : d4 = 10 mm . - Ñöôøng kính vít gheùp naép cöûa thaêm : d5 = 8 mm . - Maët bích gheùp naép vaø thaân : + Chieàu daøy bích thaân hoäp : S3 = 24 mm . + Chieàu daøy bích naép hoäp : S4 = 22 mm . + Beà roäng bích naép vaø thaân : K3 = 46 mm . - Kích thöôùc goái truïc : + Ñöôøng kính ngoaøi vaø taâm loã vít oå 1: D3 = 160 mm ; D2 = 130 mm + Ñöôøng kính ngoaøi vaø taâm loã vít oå 2: D3 = 170 mm ; D2 = 140 mm + Ñöôøng kính ngoaøi vaø taâm loã vít oå 3: D3 = 205 mm ; D2 = 175 mm + Taâm loã buloâng caïnh oå : E2 = 1,6.d2 = 26 mm ; R2 = 1,3d2 = 20 mm . + Chieàu cao : h = 40 mm . + Beà roäng maët gheùp buloâng caïnh oå : K2 = 48 mm. - Maët ñeá hoäp : + Chieàu daøy (khi khoâng coù phaàn loài) S1 = 34 mm + Beà roäng maët ñeá hoäp : K1 = 70 mm , q = 100 mm Khe hôû giöõa caùc chi tieát + Giöõa baùnh raêng vôùi thaønh trong cuûa hoäp := 15 mm + Giöõa ñænh baùnh raêng lôùn vôùi ñaùy hoäp = 50 mm + Giöõa maët beân caùc baùnh raêng vôùi nhau : 15 mm - Soá löôïng buloâng neàn : buloâng