Thiết kế và chế tạo máy xoắn thép
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.04 MB, 56 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY XOẮN THÉP
Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH
HUỲNH VĂN THUẬN
TRẦN VĨNH THUYÊN
Đà Nẵng, 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÕA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên
MSSV
Lớp
Khoa
Ngành
Huỳnh Văn Thuận
101150099
15C1B
Cơ Khí
Cơng nghệ chế tạo máy
Trần Vĩnh Thun
101150051
15C1A
Cơ Khí
Cơng nghệ chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế và chế tạo máy xoắn thép.
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Công suất động cơ: 0.4 KW.
- Tốc độ: 1450 vịng/phút.
- Phơi lớn nhất có thể uốn đƣợc: phôi vuông đặt
12x12
- Các số liệu đƣợc tính chọn theo yêu cầu thực tế.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Chƣơng 1: NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG.
C
C
R
L
T
U
D
- Chƣơng 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY.
- Chƣơng 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY.
- Chƣơng 4: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC.
- Chƣơng 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.
- Chƣơng 6: HƢỚNG DẪN VẬN HÀNH, BẢO DƢỠNG MÁY.
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ A0: 05 bản
6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Lưu Đức Bình
7. Ngày hoàn thành đồ án: 5/12/2019
8. Họ và tên giáo viên ký duyệt: ThS. Trần Ngọc Hải
9. Ngày ký duyệt: 8/12/2019
Đà Nẵng, ngày 7 tháng 12 năm 2019
Giáo viên duyệt
ThS. Trần Ngọc Hải
Giáo viên hƣớng dẫn
PGS.TS Lƣu Đức Bình
TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
“ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY XOẮN THÉP”
Họ tên sinh viên: Huỳnh Văn Thuận
MSSV: 101150099
Lớp: 15C1B
Họ tên sinh viên: Trần Vĩnh Thuyên
MSSV: 101150051
Lớp: 15C1A
Khoa: Cơ Khí
Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy
GV hƣớng dẫn: PGS.TS Lƣu Đức Bình
GV duyệt: ThS. Trần Ngọc Hải
NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Hiện nay các sản phẩm xoắn đƣợc ứng dụng rất rộng rải trong lĩnh vực thép mỹ
thuật.
Trên những ngôi nhà hiện nay xuất hiện rất nhiều loại cầu thang thép mỹ thuật,
cổng thép nghệ thuật, hàng rào thép nghệ thuật….có dạng hình xoắn. Để đáp ứng
đƣợc nhu cầu trên thì việc chế tạo ra các máy móc, thiết bị có thể xoắn thép là rất
cần thiết.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài:
Trên cơ sở thiết kế tiến hành chế tạo máy thực tế.
3. Nội dung đề tài đã thực hiện:
Thuyết minh: 01 bản
Số bản vẽ: 06 bản
Mơ hình: 01 máy
Slide thuyết trình: 01 bản
4. Kết quả đạt đƣợc:
Phần lý thuyết tìm hiểu:
Tổng quan về các sản phẩm xoắn và nhu cầu sản xuất
Tổng quan về nguyên cơng xoắn
Thiết kế máy
Tính tốn, thiết kế chi tiết trục
Hƣớng dẫn vận hàng và bảo dƣỡng máy
Phần mơ hình:
Đã hồn thiện máy nhƣ trong tính tốn thuyết minh và tiến hành chạy thử nghiệm
thành công.
C
C
R
L
T
U
D
Đà Nẵng, Ngày 5 tháng 12 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện:
Sinh viên
Sinh viên
Trần Vĩnh Thuyên
Huỳnh Văn Thuận
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM TRANG TRÍ BẰNG KIM LOẠI 2
1.1 Một số vật liệu chuyên dùng cho việc sản xuất sản phẩm trang trí. ......................2
1.2 Phạm vi sử dụng của sắt xoắn. ...............................................................................7
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY XOẮN THÉP ............................................................... 8
2.1 Tính chọn nguyên lý máy xoắn sắt. .......................................................................8
2.1.1 Các phƣơng án xoắn sắt. ................................................................................8
2.1.2 Nguyên lý xoắn. ............................................................................................. 9
2.1 Tính chọn phƣơng án dẫn động của máy. ............................................................ 10
C
C
2.3 Thiết kế và tính tốn các chi tiết của máy. .......................................................... 11
R
L
T
2.3.1 Tính tốn lực xoắn........................................................................................11
2.3.2 Tính chọn động cơ hộp giảm tốc. .................................................................12
U
D
2.3.3 Tính chọn bộ truyền bánh răng. ...................................................................13
2.3.4 Thiết kế trục. ................................................................................................ 16
2.3.5 Thiết kế gối đỡ trục. .....................................................................................21
2.3.6 Thiết kế các chi tiết của máy. ......................................................................22
CHƢƠNG 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC ................... 29
3.1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kĩ thuật các bề mặt cần gia cơng. .................29
3.2 Trình tự các ngun cơng gia cơng ......................................................................29
3.3. Lập quy trình cơng nghệ, chọn máy, dao cho từng nguyên công. ......................30
3.4 Tra lƣợng dƣ cho từng bƣớc công nghệ. .............................................................. 34
3.4 Tra chế độ cắt cho từng bƣớc công nghệ. ............................................................ 35
3.5 Thời gian cơ bản cho từng ngun cơng.............................................................. 38
CHƢƠNG 4: TÍNH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ............................................. 42
4.1 Một số hệ thống điều khiển. .................................................................................42
4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển máy. .......................................................................42
4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển máy. .......................................................................43
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
i
CHƢƠNG 5: HƢỚNG DẪN VẬN HÀNH, BẢO DƢỠNG MÁY.............................. 49
5.1 Hƣớng dẫn cách sử dụng. ....................................................................................49
5.1.1 Kiểm tra máy trƣớc vận hành. ......................................................................49
5.1.2 Chạy thử máy. .............................................................................................. 49
5.1.3 Cách vận hành. ............................................................................................. 49
5.1.4 Dừng máy và kiểm tra ..................................................................................50
5.2 Hƣớng dẫn bảo trì sửa chữa. ................................................................................50
C
C
R
L
T
U
D
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
ii
LỜI NĨI ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp ngành là mơn học cuối cùng của mỗi sinh viên trƣớc khi ra
trƣờng. Nó trang bị cho sinh viên đầy đủ kiến thức tổng hợp đã học đƣợc trong 4 năm
qua, giúp củng cố lại kiến thức đã học tại giảng đƣờng và là hành trang hữu ích cho
sinh viên trong q trình làm việc sau này. Đối với sinh viên khoa Cơ khí chế tạo máy,
sau khi đã hoàn thành hết các chƣơng trình học tại trƣờng, chúng em đƣợc thầy giáo
hƣớng dẫn giao nhiệm vụ đề tài đồ án tốt nghiệp “
thép”.
Sau một thời gian tìm hiểu và làm việc dƣới sự giúp đỡ, hƣớng dẫn tận tình của thầy
giáo PGS.TS Lưu Đứ Bì
C
C
chúng em đã hồn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của
R
L
T
mình. Em hy vọng với đề tài này sẽ giúp em kiểm tra lại kiến thức đã học đƣợc và
trang bị thêm kiến thức để làm nền tảng cho em sau này. Đây là lần đầu tiên chúng em
thiết kế đề tài có kiến thức tổng hợp khá rộng và do hiểu biết cịn hạn chế nên sẽ
U
D
khơng tránh những thiếu sót trong q trình làm đồ án rất mong đƣợc thầy góp ý thêm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM TRANG TRÍ
BẰNG KIM LOẠI
1.1 Một số vật liệu chuyên dùng cho việc sản xuất sản phẩm trang trí.
Ngày nay kim loại là một phần không thể thiếu đối với con ngƣời, chúng ta có
thể dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị của ô tô, xe máy, tàu
thủy, nhà cửa hay đồ dùng gia đình … cịn đóng góp trong sự tiến hóa của lồi
ngƣời. Có thể nói tầm quan trọng của kim loại với con ngƣời là rất lớn. Với nhu
cầu của xã hội hiện nay, khi đời sống con ngƣời ngày càng đi lên, nhu cầu về thẩm
mỹ trang trí càng cao, đặt biệt là ngay trong khơng gian sống của chính chúng ta,
C
C
chính vì vậy hiện nay ngành sản xuất và trang trí nội ngoại thất bằng kim loại rất
R
L
T
phát triển, việc sử dụng các sản phầm bằng kim loại áp dụng vào các vật dụng
trong nhà của mình nhƣ bàn, ghế, cầu thang, lang cang,.. và các ngoại thất nhƣ
hàng rào, cổng ngõ ,…các sản phẩm đƣợc sản xuất rất đa dạng về vật liệu cũng nhƣ
U
D
mẫu mã rất phong phú để đáp ứng đc nhu cầu rất cao về thẩm mỹ. Đặc biệt các sản
phẩm trang trí bằng kim loại đƣợc sử dụng phố biến và rộng rãi thƣờng dùng các
vật liệu bền , rẻ , dễ chế tạo nhƣ: thép, gang, đồng, nhơm…
Một số hình ảnh về sản phẩm đúc chế tạo từ gang : các bơng gang đúc
Hình ảnh Bơng gang đúc có thiết kế lạ mắt
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
2
C
C
Hình ảnh Bơng gang đúc hình trịn thích hợp làm cổng
R
L
T
U
D
Hình ảnh một số mẫu bơng gang đúc
Bơng gang đúc là sản phẩm đƣợc dùng để trang trí căn nhà của bạn thêm
đẹp, đƣợc sử dụng để làm nên các sản phẩm nhƣ bàn ghế, lan can, cổng, cầu
thang.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
3
Một số sản phẩm chế tạo từ nhơm đúc:
C
C
R
L
T
Hình ảnh Cổng nhơm đúc
U
D
Hình ảnh Bàn ghế được làm từ nhôm đúc
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
4
Khơng chỉ có tác dụng bảo vệ và trang trí ngơi nhà, các sản phẩm từ nhơm đúc
cịn đƣợc xem nhƣ một vật trang trí đắt tiền, khẳng định đẳng cấp của gia chủ,
hồn thiện khơng gian ngơi nhà của bạn. Các sản phẩm từ nhôm đúc cực kỳ bền,
do ở ngồi khí quyển, nhơm phản ứng với oxi tạo nhơm oxit, bảo phủ lấy bề mặt
cổng, có tác dụng chống oxi hố, ăn mịn qua thời gian. Đây là ƣu điểm tuyệt vời,
đảm bảo đƣợc tính thẩm mỹ của sản phẩm bất chấp thời tiết khắc nghiệt và sự bào
mòn nghiệt ngã của thời gian.
Đặc biệt vật liệu đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay ,phù hợp với đa số ngƣời
dân nƣớc ta lại là sắt thép, ngày nay công nghệ đƣợc phát triển rất nhanh đƣợc áp
dụng vào chế tạo cơ khí nên hiện nay các sản phẩm trang trí làm bằng sắt, thép
rất nhiều mẫu mã và đa dạng đáp ứng đƣợc nhu cầu thẩm mỹ của ngƣời tiêu
C
C
dùng. Trong đó các sản phẩm xoắn từ sắt thép đƣợc coi là một sản phẩm có tính
R
L
T
thẩm mỹ cao và đƣợc rất nhiều ngƣời ƣa dùng.
U
D
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
5
Hiện nay các sản phẩm xoắn đã và đang đƣợc ứng dụng rất rộng rải và đóng
vai trị quan trọng trong cuộc sống hàng ngày từ các chi tiết máy đến các sản phẩm
trong sinh hoạt nhƣ bàn, ghế, lan can, cửa ngõ, hàng rào… Hơn nữa nhu cầu của
con ngƣời ngày càng tăng lên; các đồ dùng, vật dụng trong sinh hoạt hàng ngày
không những phải đáp ứng nhu cầu sử dụng mà cịn phải có tính thẩm mỹ và theo
xu hƣớng. Từ đó, các vật dụng tƣởng chừng đơn giản nhƣ bàn, ghế, lan can, cửa
ngõ, hàng rào, … ngày càng đƣợc thay đổi mẩu mã, kiểu dáng nhằm đáp ứng đƣợc
thị hiếu của ngƣời tiêu dùng. Việt Nam hiện nay đang trong thời kỳ hội nhập kinh
tế phát triển. Nhu cầu xây dựng nhà cửa phát triển. Ngƣời dân hƣớng tới coi trọng
vẻ đẹp không gian nhà cửa của mình. Chính vì vậy ngành xây dựng nhà cửa cũng
phải thay đổi mẫu mã hội nhập các tinh hoa nghệ thuật trong nƣớc cũng nhƣ của
C
C
nƣớc ngoài để thiết kế ra những bộ cửa có những đƣờng nét hoa văn nghệ thuật
đặc sắc giúp cho không gian nhà càng thêm nét đẹp.
R
L
T
Trên thị trƣờng hiện nay ngành cơ khí sản xuất cửa và đồ dùng phục vụ đời
sống cũng rất phát triển đi đôi với ngành xây dựng. Các kiểu song thẳng đơn giản
U
D
nhã nhặn theo phong cách châu âu cũng rất đƣợc ƣa chuộng nhƣng với ngƣời châu
á kiểu cách hoa văn đã thấm nhuần trong tâm trí mỗi chúng ta.
Các sản phẩm xoắn.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
6
1.2 Phạm vi sử dụng của sắt xoắn.
Để làm lên một bộ cửa hàng rào, lang can có nhiều đƣờng nét hoa văn phức
tạp một ngƣời thợ rèn có tay nghề cao và phải làm rất lâu và tốn rất nhiều cơng
sức mới có thể hồn thành. Chính vì vậy với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,
đặc biệt là ngành chế tạo máy cần thiết để chế tạo ra máy xoắn sắt nghệ thuật để
giải phóng sức ngƣời đồng thời tăng năng suất mà chất lƣợng đạt đƣợc rất cao.
Trên thị trƣờng hiện nay máy uốn sắt của Việt Nam hiện nay là rất
ít.Thƣờng là nhập khẩu của nƣớc ngoài với giá bán từ 60 triệu trở lên. Với giá cao
nhƣ vậy để một xƣởng cơ khí tƣ nhân nhỏ lẻ để đầu tƣ mua máy thì khơng hiệu
quả vì vốn đầu tƣ ban đầu cao mà thu lại thì vốn nâu. Chính vì vậy vận dụng vào
các kiến thức đã đƣợc học và sự hƣớng dẫn của Thầy PGS.TS Lƣu Đức Bình bọn
C
C
em muốn thiết kế máy xoắn sắt nghệ thuật có giá thành rẻ hơn nhiều lần so với
R
L
T
máy nhập khẩu mà vẫn đảm bảo đƣợc chất lƣợng và năng xuất giúp các xƣởng cơ
khí sản xuất cửa tƣ nhân có thể đầu tƣ đƣợc cơ khí hóa trong sản xuất giải phóng
sức lao động cơ bắp,an tồn trong sản xuất.
U
D
Dựa trên những phân tích, tính toán và nhu cầu sử dụng sản phẩm đề tài :
“Thiết kế và chế tạo máy xoắn sắt ” đƣợc thiết kế để đáp ứng nhu cầu thiết yếu
trên.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
7
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY XOẮN THÉP
2.1 Tính chọn nguyên lý máy xoắn sắt.
2.1.1 Các phƣơng án xoắn sắt.
Chi tiết dạng xoắn: kích thƣớc lớn nhất 12x12
Các phƣơng án xoắn
R
L
T
Phƣơng án 1: Xoắn thép bằng tay
-
C
C
Xoắn nguội bằng sức ngƣời : Là một phƣơng pháp ít đƣợc sử dụng trong sản xuất
U
D
đại trà, chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc số lƣợng nhỏ.
+ Ƣu điểm: Chế tạo đơn giản, chi phí sản xuất thấp.
+ Nhƣợc điểm: Năng xuất thấp, tốn sức lực ngƣời lao động nhiều, thời gian làm ra
sản phẩm chậm.
-
Xoắn nhiệt bằng sức ngƣời: Phƣơng pháp này dùng biện pháp nung đến nhiệt độ
làm cho phôi dẻo. Khi đó dùng phơi xoắn nhƣ phƣơng pháp xoắn nguội bằng tay.
+ Ƣu điểm: Thời gian xoắn đƣợc cải thiện, ít tốn sức lực con ngƣời.
+ Nhƣợc điểm: Phức tạp, rƣờm rà phải qua nhiều công đoạn, tốn nguyên liệu để
đung nóng phơi.
Phƣơng án 2: Xoắn thép bằng máy
-
Xoắn nguội bằng máy: Phƣơng pháp này đƣợc đang sử dụng rộng rải hiện nay.
Dùng trong sản xuất hoàn loạt.
+ Ƣu điểm: Năng suất cao, không tốn sức lao động, tháo tác nhanh.
+ Nhƣợc điểm: Khó kiểm sốt vịng quay, chế tạo phức tạp tốn kém .
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
8
-
Xoắn nóng bằng máy: Phƣơng pháp này thƣờng dùng xoắn đối với những vật liệu
phơi cứng. Ví dụ nhƣ gang, thép cƣng. Thƣờng dùng để chế tạo mũi khoan …
* Kết luận: Ta dùng phƣơng án 2: Xoắn nguội bằng máy, Với chi tiết sắt xoắn để
trang trí thì khơng cần độ chính xác cao, và có độ cứng lớn nên có thể chấp nhận
C
C
đƣợc độ vênh nhẹ.
2.1.2 Nguyên lý xoắn.
R
L
T
Bƣớc 1: Cho thanh vào vị trí chuẩn bị, cho chúng kẹp chặt vào dƣỡng, 1 đầu
trục xoắn và 1 đầu tiếp theo cố định vào phiến tì.
U
D
Bƣớc 2: Khởi động máy xoắn, chi tiết bị trục chính xoắn
Bƣớc 3: Đạt đƣợc kích thƣớc nhƣ yêu cầu ta dừng máy và tháo dƣỡng kẹp ra
khỏi phiến tì rồi rút chi tiết ra.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
9
2.1 Tính chọn phƣơng án dẫn động của máy.
Các phƣơng án dẫn động của máy
-
Phương án dẫn động bằng dây đai.
C
C
R
L
T
Bộ truyền đai khi uốn hay sảy ra hiện tƣợng trƣợt khi tải nặng hoặc tải đột ngột sẽ
bị trƣợt.
U
D
Hệ thống truyền tải cồng kềnh. Và độ rung động khi làm viêc cao.
-
Phương án dẫn động bằng xích.
Bộ truyền dẫn động bằng xích truyền lực khỏe nhƣng bộ truyền cồng kềnh gây
tiếng ồn và dung động lớn khi làm việc.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
10
-
Phương án dẫn động bằng bánh răng.
Sơ đồ nguyên lý máy xoắn sắt dẫn động bằng ăn khớp bánh răng.
C
C
Thiết kế nhỏ gọn truyền lực khỏe giảm rung động và tiếng ồn khi làm việc.
Để đảm bảo yêu cầu trong thiết kế ta chọn dẫn động bằng ăn khớp bánh răng vì
R
L
T
nó có thiết kế nhỏ gọn, tỉ số truyền chính xác hơn bộ truyền xích và đai, lập trình máy
chạy đếm số vịng chính xác khơng sai lệch.
U
D
2.3 Thiết kế và tính tốn các chi tiết của máy.
2.3.1 Tính tốn lực xoắn.
Phơi đƣợc chọn có kích thƣớc lớn nhất 12x12 mm dùng vật liệu CT3, SS400
Mơ hình tính toán:
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
11
-
Tại tâm hình vng ứng suất tiếp có giá trị lớn nhất :
[
-
với
góc xoắn trên một đơn vị dài :
với
-
vì là có mặt cắt ngang là hình vng các hằng số
bằng:
Tính momen xoắn cho phép của phơi Mz:
Phơi bằng thép có 40MN / m2 ; 0,3 0 m ; G 8.1010 N / m2
-
Monmen xoắn xác định theo điều kiện bền:
-
Monmen xoắn xác định theo điều kiện cứng:
C
C
R
L
-
(Nm)
T
U
Nhƣ vậy muốn xoắn đƣợc phơi thì phải tạo ra 1 momen xoắn: Mz > 15(Nm)
2.3.2 Tính chọn động cơ hộp giảm tốc.
D
Với momen xoắn Mz > 15(Nm) Ta chọn động cơ 3 pha có công suất 0.37
-
KW , 0.5 Hp, tốc độ đầu ra 1450 vịng/phút
Hộp giảm tốc có tỉ lệ 1/60
-
Tốc độ đầu ra của hộp giảm tốc : 1450/60=24
vòng/phút
-
Hiệu suất của bộ truyền 95% => công suất trục ra =0.37x95%=0.35
Nhƣ vậy momen xoắn đƣợc tạo ra bởi động cơ và hộp giảm tốc là:
-
Chọn hộp giảm tốc:
+ Để thỏa mãn cho máy nhỏ gọn ta chọn hộp giãm tốc gắng liền với động
cơ. Với ƣu điểm là hiệu suất truyền cao hơn , nhỏ gọn, dễ tháo lắp.
+ Để thỏa mãn nhƣ trong yêu cầu thiết kế ta chọn hộp giảm tốc có trục ra
vng góc với trục động cơ. Nên ta chọn hộp giảm tốc trục vít bánh vít.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
12
2.3.3 Tính chọn bộ truyền bánh răng.
Số liệu ban đầu:
+ Cơng suất truyền :0.37 KW
+ Số vịng quay đầu ra động cơ hộp giảm tốc : 24 vòng/phút
+ Tỉ số truyền : u =
(vì u cầu số vịng ra của trục chính bằng 18
vịng/phút)
a) Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu làm Bánh nhỏ: Thép 45 thƣờng hóa
Bánh lớn: Thép 35 thƣờng hóa.
Vật liệu
Giới hạn bền
Giới hạn chảy
(N/
Thép 45
600
Thép 35
500
(N/
C
C
Độ cứng
300
200 HB
260
170HB
R
L
-
T
U
b) Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.
D
Ứng suất tiếp xúc cho phép
Số chu kì chịu tải tƣơng đƣơng Ntđ2 của bánh lớn (CT 3-4,TKCTM) :
Ntd2=5.300.12.60.18.[13 .0,3 + (0,5)3.0,7]=7533000
=> Ntd1= Ntd2. =10044000
Do đó hệ số chu kỳ ứng suất kN=1
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn (bảng 3-9,TKCTM)
[σ]tx2=2,6.170 = 442 N/mm
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ
[σ]tx2=2,6.200 = 520 N/mm
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là [σ]tx2 = 442 N/mm
Ứng suất uốn cho phép
- Giới hạn mỏi uốn của thép 45 [σ]-1=0,43.600=258 N/mm2
- Giới hạn mỏi uốn của thép 35 [σ]-1=0,43.500=215 N/mm2
- Hệ số an toàn N=1,5 ; hệ số tập trung ứng suất ở chân răng Kσ=1,8
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
13
- Vì ứng suất uốn thay đổi đổi chiều cho nên dùng (cơng thức 3-6 ,TKCTM )
để tính ứng suất uốn cho phép.
Bánh nhỏ:
=143,3 N/mm2
[σ]u1=
=119,4 N/mm2
Bánh lớn: [σ]u2=
c) Chọn bánh răng có các thơng số.
C
C
R
L
T
U
D
- Mơđun pháp tuyến: Mn = 2 (mm)
- Số răng: ta có tỉ số truyền u =
Z1 = 49 (răng), Z2 =67 (răng)
- Góc ăn khớp:
= 20 °
- Góc nghiêng: 0
- Đƣờng kính vịng chia:
=
=
= 98 (mm)
= 134 (mm)
- Đƣờng kính vịng lăn
dw1 = d1 +[2y/(z2 + z1)]d1= 98 + [2x1 /(49+67)]98 = 99.69mm
dw2 = d2 +[2y/(z2 + z1)]d2= 137 + [2x1 /(49+67)]137 = 139.36 mm
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
14
- Đƣờng kính vịng chân răng:
df1 = d1 -(2,5-2x1)m = 98 - (2,5- 2x0.285) x3= 93.21 (mm)
df2 = d2 -(2,5-2x2)m =285 - (2,5- 2x0.77) x3=282.12 (mm)
- Khoảng cách trục :
=116 mm
- Chiều rộng bánh răng : B= 25 mm
- Vận tốc vòng của bánh răng: v =
= 0.125 (m/s)
- Với vận tốc này theo bảng 3-11 có thể chọn cấp chính xác 9
Hệ số tải trọng K = Ktt.Kđ = 1,3
d) Kiểm nghiệm sức bền.
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
- Hệ số dạng răng (bảng 3-18,TKCTM)
- Bánh nhỏ y1 = 0.49
C
C
R
L
T
- Bánh lớn y2 = 0.503
- Kiểm nghiệm ứng suất uốn (CT 3-34,TKCTM) đối với :
U
D
+ Bánh nhỏ : σu1 =
+ Bánh lớn : σu2 = σu1.
=57 N/mm2 < [σu1] = 143,3 N/mm2
= 55 N/mm2 < [σ]u2 = 119,4 N/mm2
=57.
Kiểm nghiệm sức bền răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn.
- Ứng suất tiếp xúc cho phép (CT 3-43,TKCTM)
+ Bánh nhỏ : [σtxqt1] = 2,5.520 = 1300 N/mm2
+ Bánh lớn : [σtxqt2] = 2,5.442 = 1105 N/mm2
Ứng suất uốn cho phép (CT 3-46,TKCTM)
Bánh nhỏ : [σuqt1] = 0,8.300 = 240 N/mm2
Bánh lớn : [σuqt2] = 0,8.2600 = 208 N/mm2
Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc (CT 3-13 và 3-41,TKCTM)
σtxqt =
√
= 1032 N/mm2
trong đó hệ số quá tải Kqt=1,8 . Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho
phép của bánh nhỏ và bánh lớn.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
15
Kiểm nghiệm sức bền uốn (CT 3-38 và 3-42,TKCTM).
Bánh nhỏ : σuqt1 = 57.1,8 = 102,6 N/mm2 < [σuqt1] = 240 N/mm2
Bánh lớn : σuqt1 = 55.1,8 = 99 N/mm2 < [σuqt1] = 208 N/mm2
e) Tính lực tác dụng lên trục.
- Lực vòng : P =
= 1421 N
- Lực hƣớng tâm : Pr = P.tan
= 517 N
2.3.4 Thiết kế trục.
- Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, tơi cải thiện với cơ tính:
b 750 N/mm2, ch 450 N/mm2
C
C
- Tính sơ bộ.
R
L
T
N
( Cơng thức 7-2,TKCTM)
d C.
n
3
d
37mm
U
D
Chọn trục rỗng có đƣờng kính ngồi dng=48mm ; đƣờng kính trong dtr=30mm
Ta có:
Mx =
= 185694 N.mm
Trong đó: + N= 0,35 Kw- Cơng suất.
+ n= 18 vịng/phút.
+ C =140.
- Tính gần đúng.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
16
C
C
R
L
T
U
D
-
Tính phản lực liên kết tại các gối đỡ:
Ta có Fx1 = Fy1 = 15000/25=600 N
P1= 1421 N ; Pr1 = 517 N
+ Xét mặt phẳng YOZ.
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
17
Ry 0
Pr1 – RBy + RCy - Fy1 = 0
RBy - RCy = Pr1+ Fy1 = -83N
M
By
0 Pr1 .37.5 - RCy.130 + Fy1.180 =0
RCy = 979.9 N
RBy = 896.9 N
+ Xét mặt phẳng XOZ.
Rx 0
P1 - RBx + RCx – Fx1 = 0
RBx - RCx = 821 N
M
Bx
0 P1.37,5 - RCx.130 + Fx1.180 = 0
RCx = 1240 N
C
C
RBx = 2061 N
-
R
L
T
Tính momen uốn tổng cộng:
+ Tại tiết diện a-a.
=√
Mu.a-a = √
U
D
+ Tại tiết diện b-b.
= 56704.7 Nmm
=√
Mu.b-b = √
= 42426.4 Nmm
+ Đƣờng kính trục ở tiết diện a-a:
d
√
mm
=√
√
Tỷ số
=100068 Nmm
= 30/50 =0,6
Ứng suất cho phép
= 50 N/mm2 (thép c45)
Thay các trị số vào ta đƣợc : d
28,4 (mm)
chọn tiết diện lắp ổ bi d = 50 mm
+ Đƣờng kính trục ở tiết diện b-b:
d
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
mm
=√
√
Tỷ số
√
=100068 Nmm
= 30/50 =0,6
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
18
= 50 N/mm2 (thép c45)
Ứng suất cho phép
Thay các trị số vào ta đƣợc : d
27,7 (mm)
chọn tiết diện lắp ổ bi d = 50 mm
Chọn
+ tiết diện lắp bánh răng d = 48 mm
+ tiết diện lắp đầu kẹp d = 50 mm
-
Tính then
Để cố định bánh răng theo phƣơng tiếp tuyến nói cách khác để truyền
momen xoắn và truyền chuyển động từ trục tới bánh răng hoặc ngƣợc lại ta
dung then.
Đối với các trục của máy ta chọn các then có kích thƣớc nhƣ sau:
C
C
Đối với các vị trí lắp bánh răng trên trục ra của động cơ hộp giảm tốc là
R
L
T
28mm
Theo bảng 7-23 (TTTK CTM Nguyễn Trọng Hiệp) chọn then có :
+ Bề rộng của then b = 8
U
D
+ Chiều cao then h = 7
+ Chiều sâu rãnh then trên trục t= 4,0
+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ t1 = 3.1
+ Chiều sâu then k = 3
+ Chiều dài then là l = 25 mm
+ Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức:
d
2M x
d
dkl
Với: Mx = 139000 N.mm
d = 28 mm
k = 3 mm
l = 25 mm
d 150 N/mm2
=66.2 N/mm2 < d 150 N/mm2
Kiểm nghiệm về sức bền cắt theo công thức:
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
19
d
2M x
d
d.b.l
Với: Mx = 139000 N.mm
d = 28 mm
b = 8 mm
l = 25 mm
d 120 N/
= 49 N/
< d 120 N/
Đối với các vị trí lắp bánh răng trên trục chính có d = 48mm
Theo bảng 7-23 TTTK CTM Nguyễn Trọng Hiệp chọn then có :
+ Bề rộng của then b = 14
C
C
+ Chiều cao then h = 9
R
L
T
+ Chiều sâu rãnh then trên trục t= 5
+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ t1 = 4,1
+ Chiều sâu then k = 4,2
U
D
+ Chiều dài then là l = 25 mm
+ Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức:
d
2M x
d
dkl
Với: Mx = 139000 N.mm
d = 48 mm
k = 4,2 mm
l = 25 mm
d 150 N/mm2
=34 N/mm2 < d 150 N/mm2
Kiểm nghiệm về sức bền cắt theo công thức:
d
2M x
d
d.b.l
Với: Mx = 95207 N.mm
d = 48 mm
SV H: Huỳ Vă
rầ Vĩ
uậ
u ê
GVHD: PGS. S Lưu Đứ Bì
20
