TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

TIỂU LUẬN
NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY
ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỢNG BĂNG TẢI

Giảng viên HD: PGS.TS Văn Hữu Thịnh

TP.Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2022


MỤC LỤC

PHẦN 1:CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN......................................1
1.

Chọn động cơ điện....................................................................................................1

2. Phân phối tỉ số truyền..................................................................................................2
PHẦN 2:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN ĐAI THANG.........................................................................5
1.

Thơng số đầu vào......................................................................................................5

2.

Tỷ số truyền thực tế..................................................................................................6

3.

Khoảng cách 2 trục a................................................................................................6

4.

Chiều dài đai theo cơng thức (4.4)...........................................................................6

5.

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ....................................................................................7

6.

Tính góc ơm :.............................................................................................................8

7.

Tính số đai Z.............................................................................................................8

8.

Chiều rộng bánh đai.................................................................................................9

9.

Lực tác dụng lên trục...............................................................................................9

PHẦN 3:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN TRỤC VÍT...........................................................................11
1.

Xác định các ứng suất cho phép............................................................................11


2.

Tính thiết kế............................................................................................................12

3.

Kinh nghiệm độ bền tiếp xúc.................................................................................12

4.

Kiểm nghiệm độ bền uốn.......................................................................................13

5.

Các thông số cơ bản của bộ trùn.......................................................................14

6.

Tính nhiệt trùn động trục vít.............................................................................15

PHẦN 4: THIẾT KẾ MỢT TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC.......................................................16
1.

Chọn vật liệu...........................................................................................................16

2.

Xác định tải trọng tác dụng lên trục.....................................................................17



3.

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực......................................18

4.

Xác định đường kính của các tiết diện thành phần của trục..............................20
4.1.Tính tốn phản lực, momen uốn và đường kính trục tại các tiết diện trên trục I....20

5.

Tính tốn về độ bền mỏi.........................................................................................31

6.

Tính kiểm nghiệm độ bền của then.......................................................................33

7.

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh..................................................................34

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................35


Trường ĐHSPKT TP.HCM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT
MÁY


Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Bộ mơn Thiết kế máy

TÍNH TỐN HỆ DẪN ĐỢNG BĂNG TẢI
HKII, Năm học: 2021-2022
Đề: 5

Phương án: 7

Giảng viên môn học: PGS.TS.Văn Hữu Thịnh
Sinh viên thực hiện:

MSSV:

SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:
1. Lực kéo trên băng tải F (N): 4900
2. Vận tốc vòng của băng tải V(m/s): 0,85
3. Đường kính tang D (mm): 380
4. Số năm làm việc a(năm): 6
5. Số ca làm việc: 2 (ca), thời gian: 6h/ca, số ngày làm việc:300 ngày/năm
6. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài @: 150 (độ)
7. Sơ đồ tải trọng như hình 2


Khối lượng sinh viên thực hiện: 01 bản thuyết minh tính tốn gồm:
1. Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền
2. Tính tốn thiết kế bộ truyền ngồi của HGT
3. Tính tốn thiết kế bộ truyển của HGT
4. Tính tốn thiết kế 1 trục của HGT



PHẦN 1:CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1. Chọn động cơ điện
Gọi Pct : Công suất cần thiết trên trục động cơ
Pt : Công suất trên trục cơng tác
η : hiệu suất
chung Ta có cơng
thức:
Cơng suất trên trục cơng tác:
Pt

Ft.V
=

=

100
0

4900.0,85
1000

= 4,17 (kW)

Cơng suất tính: Pt = P ( tải trọng tĩnh)
Công suất cần thiết trên trục động cơ
η = ηntηtvηdη3= ô1 . 0,82 . 0,96 . 0,993 = 0,764
Trong đó theo bảng 2.1 trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ:
+ ηnt = 1 (hiệu suất nối trục )
+ ηtv = 0,82 (hiệu suất bộ truyền trục vít)

+ ηd = 0,96 (hiệu suất bộ truyền đai thang)
+ ηô = 0,99 (hiệu suất của 1 cặp ổ lăn)
Pct=
Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ:
Tốc độ quay của trục công tác:
60000. V
n=
π.
= D

60000.0,85
= 42,72 (vg/ph)
π. 380
1


Hệ số truyền động cơ khí có bộ truyền đai thang và hộp giảm tốc 1 cấp trục vít
Tỉ số truyền chung sơ bộ :
usb = uđ. uh = 3.10 = 30
Trong đó theo bảng 2.4 ta chọn :
+ uđ = 3 ( tỉ số bộ truyền đai)
+ uh = 10 (tỉ số truyền của hộp giảm tốc cấp 1 trục vít)
Số vịng quay sơ bộ của động cơ:
nsb = n. usb = 42,72 . 30 = 1282 (vg/ph)
Chọn động cơ điện phải thỏa mãn điều kiện (2.1) và (2.2):
Pđc ≥ Pct và nđc ≈ nsb = 1282(vg/ph)
-

Tra phụ lục P1.2, chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc 50


Hz loại K132M4
Chọn động cơ:
+ Có cơng suất: Pđc = 5.5 (kW)
+ Có số vịng quay:nđc = 1445(vg/ph)
2. Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền chung:
(vg/ph)
- Chọn trước: uh = utv = 12,13,14,15,16,17,18
- Tính tỉ số truyền bộ truyền trục vít của hộp giảm tốc

Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền
ut = uđ. uh = 2,6.13 = 33,8
2


∆u = |ut − u| = |33,8 −33,82 | = 0,02 < 0,09 thỏa điều
kiện về sai số cho phép
Bảng hệ thống số liệu:
Trục

Động cơ

I

II

III

Thông
số

U

uđ = 2,6 ,

n (vg/ph)

1445

555,77

42,75

42,75

P(kW)

5,46

5,19

4,21

4,17

T (N.mm)

36085

89182


940480

931544

Trong đó:
- Số vịng quay:

(vg/ph)
(vg/ph)
-

uh = 13 , unt = 1

Cơng suất:

P3 = P = 4,17(kW);
;
P2

P =
1
ηtv.
ηô

=

4,21

0,82.0,9
9

3


= 5,19 (kW)
P =
m

ηô

P1

ηđ.

=

5,19 = 5,46 (kW)

0,96.0,9
9

-

Momen xoắn:
=

4


PHẦN 2:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN ĐAI THANG
1. Thơng số đầu vào

Công suất trên bánh đai dẫn

= 5,46(kW)

Tốc độ quay của bánh đai dẫn

= 1445 (vg/ph)

Tỉ số truyền

u = 2,6

Chế độ làm việc ngày 2 ca
Theo hình 3.2 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường
ký hiệu Ƃ với các thong số sau:
Kích thước tiết diện: bt = 14.
b = 17

d1 (140 ÷ 280) mm.

h = 10,5.

l (800 ÷ 6300)

mm. y0 = 4.
A = 138.
Tính đường kính 2 trục:
Tra bảng 4.13/trang 59.
 Chọn d1 = 180 (mm)
- Vận tốc đai:

π. 180.1445
vπd=
1n1 1 =
= 13,62 (m/s)
60000
60000
Thỏa điều kiện: v1 <

vmax = 25 (m/s)


 Tính đường kính d2:


Theo công thức 4.2/trang 53: d2 = d1.u.(1 − ε)
Chọn ε = 0,02 là hệ số trượt
 d2 = d1.u.(1 − ε) = 180.2,6.(1 − 0,02) = 459 (mm)
Tra bảng 4.26/trang 67, chọn d2 = 450 (mm)
2. Tỷ số truyền thực tế
d2
= 2,55
450
u =
=
t
d1. (1
180. (1 −
− ε)
0,02)
∆u =


u– u

t

. 100% =
U
(Thỏa mãn điều kiện giới hạn cho
phép)
3. Khoảng cách 2 trục a

2,6 − 2,55

= 1,92% < 2%

2,6

Theo tỉ số truyền u = 2,55 và bảng 4.14(trang 60) ta tính được:
a = 1,09. d2 = 1,09.450 = 491 (mm)
Trị số a cần thỏa điều kiện:
0,55(d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2)
0,55(180 + 450) + 10,5 ≤ a ≤ 2(180 + 450)
357 ≤ a ≤ 1260
Với a=491 (mm) => thỏa điều kiện
4. Chiều dài đai theo công thức (4.4)
Chiều dài đai l được tính theo cơng thức (3.5):
+
π(d1 +
l=
2

d2)
2a +

(d2 − d1)2 π(180 + 450)
=
+
2.491
+
4a
2


(450 −
180)2

4 . 491
= 2009 (mm)

Quy tròn l theo trị số tiêu chuẩn (bảng 3.13):
Chọn chiều dài tiêu chuẩn: l=2000 (mm)
5. Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ theo số vòng chạy của đai trong 1 giây
(lần/s)
Với:i : Số lần cuốn của đai.
v : Vận tốc đai.
l= 2000 mm=2 m là chiều dài đai.
13,62
i=
≈6,81 lần/s≤ imax = 10 lần/s
2

 Thỏa điều kiện bền
 Tính chính xác khoảng cách a:
Theo cơng thức (3.7):
2
8Δ2λa+=√λ −
4

Trong đó:
;

6. Tính góc ôm :
Điều kiện α1 ≥ 120°


Góc ơm α1trên bánh đai dẫn được tính theo cơng thức (3.8):
7. Tính số đai Z
Số đai z được tính theo cơng thức (3.19):

Trong đó:
P1 =5,46 kW

cơng suất trên bánh dẫn.

P0  = 4,27 kW (với vđ = 13,62 m/s, đai Ƃ, d1=180mm) là công suất cho
phép (tra bảng 4.19/trang 62)
* kđ : hệ số tải trọng tĩnh (tra bảng 4.7/trang 55). Vì chế độ làm việc ngày 2 ca nên
lấy trị số trong bảng tăng thêm 0,1 vậy.
kđ = 1+ 0,1=1,1
* Cα = 0,904 với α1= 148° và Cα là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc
ơm (tra bảng 4.10)

l = 2000
(mm) l0 =
2240 (mm)


l

2000

=
= 0,9
l0
2240
* Cl = 0,975 : hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai
* Cu = 1,136 (với u=2,55) là hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (tra bảng 4.17)
*Cz = 0,95 ( ứng với z sơ bộ bằng 2 ) : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân
bố không đều tải trọng cho các dây đai.
=> z =

5,46.1,1
4,27.0,904.0,975.1,136.0,95

= 1,48

Chọn z = 2 (đai)
8. Chiều rộng bánh đai
Chiều rộng bánh đai được tính theo cơng thức (4.17):
B = (z − 1)t + 2e = (2 − 1). 19 + 2.12,5 = 44 (mm)
Trong đó: t = 19 và e = 12,5 với t và e tra Bảng 4.21 với tiết diện đai thang là Ƃ.
9. Lực tác dụng lên trục

Lực căng đai F0:
F =
+F
0

780. P1. Kđ
v. Cα. z

v

780.5,46.1,1
=
+ 33,02 = 223,26 (N)
13,62.0,904.2

Với Fv = qm. v2 : Lực căng do lực li tâm sinh ra.
Tiết diện đai loại A, tra bảng 4.22 ta được qm = 0,178 kg/m
=> Fv = 0,178.13,622 = 33,02 (N)
Lực tác dụng lên trục:
Fr=2F0.z.sin()=2.223,26.2.sin()=858,45(N)


Bảng thơng số bộ trùn đai thang tính được:
Thơng số
Kí hiệu
Trị số
Tiết diện đai

-


Ƃ

Vận tốc đai

v1

13,62 m/s

Đường kính bánh đai dẫn

d1

180 mm

Đường kính bánh đai bị dẫn

d2

450 mm

Tỉ số truyền thực tế

ut

2,55

Khoảng cách trục

a


487 mm

Chiều dài đai

l

2000 mm

Công suất cho phép

[P0]

4,27 kW

Góc ơm trên đai dẫn

α1

148°

Số đai

z

2

Chiều rộng bánh đai

B


44 mm

Lực căng đai

F0

223,26 N

Lực căng tác dụng lên trục

Fr

858,45 N


PHẦN 3:THIẾT KẾ BỢ TRUYỀN TRỤC VÍT
Thiết kế bộ truyền trục vít trong hộp giảm tốc hai cấp, trục vít bánh răng theo các
số liệu sau: momen xoắn trên bánh vít: T2=940480 (N.mm), số vịng quay trục vít
n1 = 555,77 (v/ph), tỷ số truyền của trục vít là u = 13. Bộ truyền làm việc một
chiều, tải trọng thay đổi, yêu cầu bộ truyền làm việc 6 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi
ngày 2 ca, mỗi ca 6 giờ.
Tính sơ bộ vận tốc trượt theo công thức (7.1 trang 147):
(m/s)
Với vs < 5 m/s dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau, cụ thể là đồng
thanh nhôm sắt
ƂpA Ж 9-4 để chế tạo bánh vít, vật liệu chế tạo bánh vít là dùng khn cát
có:
σb = 400 MPa, σch = 200 MPa và vật liệu trục vít là C45 tơi bề mặt
có độ cứng HRC = 45-50.
1. Xác định các ứng suất cho phép

 Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]:
Với bánh vít làm bằng đồng thau như trên, [σH] tra trong bảng 7.2, dùng
phương pháp nội suy với vs = 2,45 m/s
 [σH] = 196,5 (MPa)
 Bộ truyền làm việc một chiều (6.7):
[σFO] = 0,25σb + 0.08σch = 0,25.400 + 0,08.200 = 116 (MPa)
 Hệ số tuổi thọ:
Theo công thức 7.9/148: KFL = = = 0,64
Với:
NFE = NHE =60.c.n2.t∑
* c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* t = 6x 2x 300x 6 = 21600(h) tổng thời gian làm việc.
=> NHE = NFE = 60.1. 42,75.21600 = 55,4.106
 Ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức (7.6):
[σF] = [σFO].KFL = 74,24 Mpa
 Với bánh vít làm bằng đồng thanh nhơm sắt áp dụng cơng thức
(7.15)/149:
[σH]max = 2[σch] = 2.200 = 400 (MPa)
[σF]max = 0,8σch = 0,8.200 = 160 (MPa)


2.Tính thiết kế
Xác định khoảng cách trục aw :
Chọn sơ bộ KH = 1,2. Với u = 13, chọn z1 = 4, do đó z2 = u. z1 = 13. 4 = 52
Chọn z2 = 52
Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm:
q = 0,3. z2 = 0,3.52 = 15,6. Theo công thức
bảng 7.3 chọn q = 16 T2=940480 (N.mm)
Theo cơng thức(7.16):


=>aw=(52+16).
Chọn aw=185 mm
Tính mơ đun m==5,44(mm)
Theo bảng 7.3 chọn modun theo tiêu chuẩn m = 6,3 (mm)
Do đó tính lại khoảng cách trục:
=214,2(mm)
3.Kinh nghiệm độ bền tiếp xúc
Vì là tải trọng tĩnh nên do đó: kHβ = 1
Theo công thức (7.20):
π.
v =
100,8.555, ≈ 3 (m/s)
πdw1n1
s
60000. = 77
cosγw
60000.
cos14,04°
Theo công thức(7.21);
Với hệ số hiệu chỉnh: x=(aw/m)-0,5(q+z2)=214,2/6,3-0,5.(16+52)=0
Trong đó dw1 được xác định theo (7.21a)


dw1 = (q + 2x)m = (16 + 2.0). 6,3 = 100,8 (mm) (Vì x =
0)
Với vs = 3 (m/s), tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác 8, với cấp chính
xác 8 và
vs = 3 (m/s), tra bảng 7.7 ta được KHV = 1,2
Theo công thức (7.19) ứng suất tiếp xúc được tính như sau:
=196,5


Trong đó ta có vs = 3 m/s , tra bảng 7.2, [σH] =180 MPa
4.Kiểm nghiệm độ bền uốn
Chiều rộng bánh vít tra bảng (7.9), khi z1 = 4; b2 0,67.da1
da1 = m. (q + 2) = 6,3. (16 + 2) = 113,4 mm
da2=m.(z2+2+2x)=6,3.(52+2)=340,2 mm
df1=m.(q-2,4)=6,3.(16-2,4)=85,68mm
df2=m.(z2-2,4+2x)=6,3.(52-2,4)=312,48 mm
d1=qm=16.6,3=100,8 mm
d2 = mz2 = 6,3.52 = 327,6 mm
Do đó, b2 0,67.da1 = 0,67.113,4 = 75,98 , chọn b2= 80 mm
z = =
z2
v

52

= 56,95

cos3(14,04)

cos3
γ
Tra bảng 7.8 ta có YF = 1,435
KF = KH = KHβ . KHV = 1.1,2 = 1,2
Theo công thức (7.26) :
Với


Điều kiện bền uốn thỏa mãn: b1 ≥ (11 +

0,06z2)m=(11+0,06.52).6,3=88,96
Chọn b1=90
Vì z1=4 nên daM2da2+m=346,5=> Chọn daM2= 345
mm


5. Các thông số cơ bản của bộ truyền

Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

Khoảng cách trục

a

185

mm

w

Mơđun

m


6,3

mm

Hệ số đường kính

q

16

mm

Tỷ số truyền

u

13

Số mối ren trên trục vít

z1

4

Mối ren

Số răng trên bánh vít

z2


52

Răng độ

14,04

mm

Góc vít
Chiều dài phần cắt ren trên trục vít

b1

90

mm

Bề rộng bánh vít

b2

80

mm

Đường kính ngồi bánh vít

daM2

345


mm

Đường kính vịng đỉnh TV và bánh vít

da1,
da2

113,4;340,2

mm

Đường kính vịng chia TV và bánh vít

d1; d2

100,8;327,6

mm

Đường kính vịng chân TV và bánh vít

df1; df2

85,68;312,48

mm


6. Tính nhiệt truyền động trục vít

Từ (7.32) diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc ( với Aq ≈
0,3A):
A
=1/1=1
Chọn Kt=13(W/m2.oC), ψ= 0,25, Ktq=17 (Với nq=555,77 vg/ph)
Thừa nhận [tđ]=90 với trục vít đặt dưới bánh vít, t0 = 20
Với vs =3 m/s theo bảng 7.4 tra được góc ma sát φ = 2,58o
Do đó theo (7.22):
tg(14,04) = 0,8
η = 0,95
=
0,95
tg(γw)
tg(14,04
tg(γw + φ) + 2,58)
Khi đó: A=


PHẦN 4: THIẾT KẾ MỘT TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC

1. Chọn vật liệu
- Chọn vật liệu chế tạo trục I là thép C45 tôi cải thiện:
+ Giới hạn bền là: бb = 850 MPa
+ Giới hạn chảy là: бch = 340 MPa
- Ứng suất xoắn cho phép: [τ] = 15 ÷ 30 MPa
- Xác định sơ bộ đường kính trục, đường kính trục thứ k ứng với k = 1; 2
Đường kính trục I được xác định theo cơng thức (10.9) :


≥ =

Chọn d1=30 mm
≥ =
Chọn d2=60 mm
2. Xác định tải trọng tác dụng lên trục
- Lực tác dụng từ bộ truyền trục vít – bánh vít
+ Lực dọc trục, Fa1 : =N
+ Lực vòng, Ft1 :
Ft1 = Fa2 = Fa1. tg(γ ± φ) = 5741,64.tg(14,04°+2,58°) =
1713,84 (N)
+ Lực hướng tâm, Fr1 :
=
Trong đó: + α= 20° : góc prơfin trong mặt cắt dọc của trục vít+ d2= 327,6 (mm) : là
đường kính vịng chia bánh vít
+ T2=940480 là momen xoắn trên trục bánh vít
+ γ = 14,04° : là góc vít
+ Dấu (+) do trục vít là chủ động
- Lực tác dụng từ bộ truyền đai thang : Fđ = Fr = 858,45 N
Vì góc nghiêng giữa bộ truyền đai và phương nằm ngang là 150
Nên đường nối tâm tạo với phương thẳng đứng Oy một góc =30
Nên sẽ tạo được phân thành 2 thành phần:
- Lực tác dụng từ khớp nối trục đàn hồi:

Với Do là đường kính vịng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi, tra bảng
16.10a ta được Do = 160 mm
3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực


 Chiều rộng ổ lăn theo bảng 10.2 ta có:
=>
 Chiều dài mayo bánh đai:

Lấy
 Chiều rộng mayo bánh vít:
Lấy
 Chiều rộng may ơ nửa khối nối của vòng đàn hồi
Lấy
Theo bảng 10.3
-

Khoảng cách từ mặt nút của bánh vít đến thành trong hộp:
Khoảng cách từ mặt nút ổ đến thành trong hộp:
Khoảng cách từ mặt nút của bánh vít đến lắp ổ:
Chiều cao lắp ổ và đầu bu lông