Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải ñể vận chuyển ñá răm
91 trang
2550
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải ñể vận chuyển ñá răm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tài liệu đính kèm:
- de_tai_tinh_toan_thiet_ke_he_thong_co_khi_cho_bang_tai_e_van.pdf
Nội dung text: Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải ñể vận chuyển ñá răm
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí ð I H C THÁI NGUYÊN C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM TRƯ NG ð I H C KTCN ð c l p – T do – H nh phúc ð TÀI ð ÁN K THU T ð s 07 2011 Sinh viên thi t k : L p: Ngành: Giáo viên hư ng d n: Ngày giao ñ tài: Ngày hoàn thành: Tên ñ tài: Tính toán thi t k h th ng cơ khí cho băng t i ñ v n chuy n ñá răm. S li u ñ u vào: Năng su t v n chuy n: 200 t n/ gi ; Chi u cao nâng: 10 mét; Chi u dài băng t i: 150 mét; Các yêu c u n i dung: Xác ñ nh các thông s cơ b n c a băng t i: Tính ch n h p gi m t c theo tiêu chu n; Tính thi t k b truy n ngoài h p và kh p n i; Tính thi t k m t vài chi ti t trong h th ng (do giáo viên ch ñ nh); Các b n v thi t k : B n v chung h th ng, bao g m c H p gi m t c; B n v h p gi m t c, có các thông s kích thư c ñ ñ xác ñ nh không gian, kích thư c và ch ñ l p v i các chi ti t ngoài h p và b trí bu lông n n; B n v ch t o các chi ti t ñã tính toán. Giáo viên hư ng d n Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:1
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí L I NÓI ð U Trong công cu c xây d ng ñ t nư c ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí ch t o máy nói riêng là m t ngành then ch t trong n n kinh t qu c dân. Ph m vi s d ng c a ngành ch t o máy r t r ng rói. Ngành ch t o m y là n n t ng c a c a công nghi p ch t o máy. Trong s nghi p Công nghi p hoá Hi n ñ i hoá ñ t nư c, mu n có nh ng s ti n b vư t b c thì không th không coi tr ng ngành này. V i các ki n th c ñó ñư c trang b , nay em ñư c giao ñ tài ñ án k thu t " Thi t k tr m d n ñ ng băng t i v n chuy n ñá răm " Băng t i là thi t b v n chuy n cú nhi u tính năng ng d ng vào các dây chuy n s n xu t, v n chuy n nguyên li u, bán thành ph m và thành ph m. ðây là lo i thi t b v n chuy n tĩnh t i có kh năng v n chuy n s n ph m xa t i hàng trăm mét và lên cao t i hàng ch c mét. Chi phí cho v n chuy n so v i t t c các lo i thi t b v n chuy n tĩnh t i (k c lưu ñ ng) là m t trong nh ng lo i có chi phí v n chuy n th p nh t. V i ñ tài ñ án k thu t " Thi t k tr m d n ñ ng băng t i v n chuy n ñá răm " mà em ñư c giao ñó mang l i cho em nhi u ñi u b ích, giúp em ph n nào c ng c thêm ñư c ki n th c ñã tích lu trong m y năm h c v a qua. Trong th i gian làm ñ án, ñư c s ch b o t n tình c a th y giáo: Ts Nguy n Văn D và các th y cô giáo trong b môn, cùng v i s n l c c g ng c a b n thân ñ n nay ñ án c a em ñã ñư c hoàn thành. Tuy nhiên v i ki n th c còn h n ch , tài li u tham kh o còn thi u cho nên không tránh kh i nh ng thi u sót. Em r t mong dư i s ñóng góp ý ki n c a các th y c giáo và các b n ñ ñ án c a em ñư c hoàn thi n hơn. Em xin chân thành c m ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011 Sinh viên: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:2
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N 1 GI I THI U SƠ B H D N ð NG BĂNG T I 1.1 Gi i thi u h d n ñ ng băng t i * ð c ñi m c a h d n ñ ng băng t i H d n ñ ng băng t i là m t lo i máy ñư c dùng khá r ng rãi trong nhà máy, công trư ng có ñ c ñi m là s lư ng v n chuy n l n, k t c u ñơn gi n, s a ch a thu t ti n, linh ki n tiêu chu n hoá, ñư c s d ng trong nhi u lĩnh v c, có th d ng ñ v n chuy n, dây chuy n s n xu t, công trình xây d ng tr m th y ñi n và b n càng vv, phòng s n xu t trong khai thác m , luy n kim ,hoá ch t, ñúc, v t li u xây d ng, vv, có th v n chuy n v t li u r i ho c v t ph m thành ki n, ñ ñáp ng t ng yêu c u dây chuy n s n xu t v hình th c ph n b và căn c yêu c u công ngh v n chuy n, có th ch d ng m t máy v n chuy n, cũng có th t h p nhi u băng t i cao su ho c c u hành v i thi t b băng chuy n khác ho c h th ng băng t i ngang ho c băng t i nghi ng, ñ th c hi n tính liên t c và t ñ ng hoá trong khâu s n xu t, nâng cao năng xu t và gi m b t cư ng ñ lao ñ ng . ð v n chuy n nh ng v t ph m có d ng c c, h t, b t, như: Qu ng, ñá, than, cát, s i, ho c d ng v t ph mcó tính ch t ñ c bi t như bao xi măng, bao ñư ng, bao g o Băng t i làm vi c ñư c nh l c ma sát gi a b m t ñai và tang d n, m t Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:3
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí băng t i thư ng ñư c c u t o b i ba b ph n chính: ð ng cơ truy n l c và mô men xo n, h p gi m t c và băng t i. H p gi m t c thư ng dùng cho băng t i là h p gi m t c bánh răng tr m t, hai c p, bánh vít – tr c vít, bánh răng – tr c vít. Ưu như c ñi m c a h d n ñ ng băng t i: Băng t i c u t o ñơn gi n, b n, có kh năng v n chuy n v t li u theo hư ng n m ngang, n m nghiêng (hay k t h p c hai) v i kho ng cách l n, làm vi c êm, năng su t tiêu hao không l n. Nhưng băng t i còn có m t s h n ch như: T c ñ v n chuy n không cao, ñ nghiêng băng t i nh (< 24 0), không v n chuy n ñư c theo hư ng ñư ng cong. B n v mình không up lên ñc. B n nào c n pm 0974059455 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:4
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí * C u t o chung c a h d n ñ ng băng t i Hình 1.4 C u trúc m t h băng t i Tail pulley: pu ly b ñ ng Feed chute: máng c p v t ph m Loading skirt: vùng c p v t ph m lên băng t i Tripper: Cơ c u g t v t ph m Head pulley and drive: Pu ly d n ñ ng Discharge chute: máng nh v t ph m Snub and bend pulley: puly căng và d n hư ng băng t i Return idler: con lăn nhánh quay v (nhánh không làm vi c) Carrying idler: con lăn ñ nhánh mang t i Troughing carrying idler: con lăn t o máng Góc máng (Trough angle) . Có th b trí dây băng t i n m ngang (Flat belt), tương t như b truy n ñai d t. Tuy nhiên, ngư i ta thư ng s d ng thêm các con lăn ñ t nghiêng (con lăn máng – Troughing idlers) ñ u n dây băng t i thành d ng máng lõm, nh m v n chuy n v t ph m ñư c n ñ nh hơn. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:5
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Hình 1.5 T o d ng máng cho băng t i nh các con lăn máng Hình 1.6 Con lăn ph ng và các con lăn máng Góc ñ Khi v t ph m ñư c ñ thành ñ ng, góc ñ nh ñ ng v t li u ñư c g i là góc mái (Surcharge angle). Góc mái khi v n chuy n nh ñi so v i khi ñ ng yên. Hình 1.7 Góc mái c a ñ ng v t ph m 1.2 M c tiêu thi t k Hi n nay nhi u nư c trên th gi i có n n công nghi p phát tri n ñã t thi t k và ch t o băng t i có năng su t cao ñ s d ng ho c xu t kh u. Chúng ta ñã ph i nh p nhi u lo i băng t i c a nhi u nư c trên th gi i ñ dùng trong công nghi p m như Liên Xô, Ba lan, Trung Qu c Vì v y vi c thi t k và ch t o băng t i trong nư c là m t nhu c u c n thi t. Băng t i ch t o ra ph i ñ m b o các thông s ñ u vào, các ch tiêu kinh t và kĩ thu t cũng như kh năng làm vi c trong th i gian nh t ñ nh. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:6
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí M c tiêu thi t k băng t i trong ñ án: Tính toán thi t k h th ng cơ khí cho băng t i ñ v n chuy n ñá răm. Các s li u ban ñ u như sau: + Năng su t v n chuy n: 200 t n/ gi + Chi u dài băng t i: 150m. + Chi u cao nâng: 10m Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:7
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N II TÍNH TOÁN THI T K BĂNG T I 2.1 Xác ñ nh ñ r ng (B) t i thi u c a băng t i ð r ng băng t i ph thu c lưu lư ng c n v n chuy n và kích c v t ph m (hay kích thư c c a các “h t” v t li u) c n v n chuy n trên băng. N u kích c v t ph m càng l n thì ñ r ng băng t i càng ph i r ng. V i lo i v t li u c n v n chuy n là ñá răm, ta ch n lo i băng có b r ng t i thi u B = 500mm ( Tra b ng 1[1]). 2.2 Xác ñ nh góc nâng h (βββ) c a băng t i Góc nâng hay h c a băng t i (góc d c) ñư c quy t ñ nh b i ñ c tính và hình d ng các h t v t li u ñư c v n chuy n. Các v t li u d ng h t, n ñ nh có th s d ng băng t i có ñ d c l n; các v t li u không n ñ nh như than, cát c n xác l p góc d c nh . 0 Theo b ng 2[1] ta xác ñ nh ñư c góc d c l n nh t c a băng t i là βmax =15 H βt L Hình 2.1: Góc d c th c t c a băng t i Theo ñ bài, chi u dài băng t i là L = 150m, chi u cao nâng là H = 10m nên ta có góc d c th c t c a băng t i ñư c xác ñ nh như sau: H H 10 tg β =⇒ β = arctg = arctg =3,82 0 tL t L 150 2.3 Xác ñ nh v n t c (V) c a băng t i V n t c băng t i c n gi i h n tùy thu c dung lư ng c a băng, ñ r ng c a băng và ñ c tính c a v t li u c n v n chuy n. S d ng băng h p chuy n ñ ng v i v n t c cao là kinh t nh t; nhưng v n hành băng t i có ñ r ng l n l i d dàng hơn so v i băng t i h p. V n t c băng t i thư ng ñư c tính toán nh m ñ t ñư c lưu lư ng v n chuy n theo yêu c u cho trư c. Lưu lư ng v n chuy n c a m t băng t i có th Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:8
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí ñư c xác ñ nh qua công th c: Qt =60.A.V. γ.s (t n/gi ) (2.1) V n t c c a băng t i ñư c tính theo công th c: Q V= t (m/ph) (2.2) 60.A.γ .s Trong ñó: Qt: Lưu lư ng v n chuy n t n/ gi ; A: Di n tích m t c t ngang dòng v n chuy n (m 2) V: V n t c băng t i (m/ph) γ: Kh i lư ng riêng tính toán c a kh i v t li u (t n/ m 3) s: H s nh hư ng c a góc nghiêng (ñ d c) c a băng t i Các ñ i lư ng trên ñư c xác ñ nh như sau: Di n tích m t c t ngang dòng ch y B ϕ b ® F1 h1 2 F h2 ° 0 2 l Hình 2.2: M t c t ti t di n ngang c a bang t i Di n tích m t c t ngang dòng ch y có th ñư c xác ñ nh như sau: A=K( 0,9B 0,05 )2 (m 2) (2.3) Trong ñó: A: Di n tích m t c t ngang dòng v n chuy n (m 2) B: ð r ng băng t i (m) K: H s tính toán Theo b ng 4[1] ta có: K=0,1538 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:9
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí A=0,1538( 0,9.0,5 0,05)2 =0,0246( m 2 ) Góc mái Góc mái c a m t ñ ng v t ph m là góc hình thành gi a ñư ng n m ngang và mái d c c a ñ ng v t ph m. Theo b ng 5[1] ta có góc mái ϕ = 30 0 Kh i lư ng riêng tính toán Kh i lư ng riêng tính toán c a các kh i v t ph m có tính ñ n kho ng cách gi a các h t hay các ñ i tư ng khi v n chuy n. Theo b ng 6[1] ta có kh i lư ng riêng tính toán γ = 1,68 – 1,76 (t n/m 3) Ch n γ = 1,7 (t n/m 3) H s nh hư ng c a ñ d c băng t i Băng t i càng d c thì lưu lư ng v n chuy n v t li u ñư c càng th p. Theo b ng 7[1] ta có h s nh hư ng c a ñ d c băng t i s = 0,99 Thay vào (2) ta có, v n t c c a băng t i là: 200 V= =80,512m/ph()= 1,34(m/s) 60.0,0246.1,7.0,99 Theo b ng 3[1] ta có v n t c l n nh t c a băng t i là V max =180m/ph Ta th y V < V max , do ñó lo i băng có b r ng B = 500mm tho mãn ñi u ki n làm vi c. 2.4 Tính toán công su t truy n d n băng t i Công su t làm quay tr c con lăn kéo băng t i ñư c tính theo công th c sau: P=P1 +P 2 +P 3 +P t (kW) (2.4) Trong ñó: P1: Công su t c n thi t kéo băng t i không t i theo phương ngang P2: Công su t c n thi t kéo băng t i có t i theo phương ngang P3: Công su t c n thi t kéo băng t i có t i theo phương ñ ng Pt: Công su t c n thi t d n ñ ng cơ c u g t v t ph m Các thành ph n công su t ñư c tính toán như sau: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:10
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí f( l+l) W.V P = 0 (2.5) 1 6120 f( l+l) Q f( l+l) W .V P =0t = 0m (2.6) 2 367 6120 H.Q H.W .V P =t = m (2.7) 3 367 6120 Trong ñó: f: h s ma sát c a các lăn ñ con lăn W: kh i lư ng các b ph n chuy n ñ ng c a băng t i, không tính kh i lư ng v t ph m ñư c v n chuy n (kg) Wm: Kh i lư ng v t ph m phân b trên m t ñơn v dài c a băng t i (kg/m); V : V n t c băng t i (m/ph) H : Chi u cao nâng (m) l : Chi u dài băng t i theo phương ngang (m) lo : Chi u dài băng t i theo phương ngang ñư c ñi u ch nh (m) Theo b ng 8[1] ta có: f = 0,022; l 0 = 66m Theo b ng 9[1] ta có: P t = 1,25kW Theo b ng 10[1] ta có: W = 30kg/m Thay các giá tr vào (2.4),(2.5),(2.6),(2.7) ta có: 0,022( 150+66) 30.80,512 P= = 1,875kW() 1 6120 0,022( 150+66) 200 P = =2,59() kW 2 367 10.200 P= =5,45kW() 3 367 P=1,875+2,59+5,45+1,25=11,165( kW ) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:11
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2.5 L c căng dây băng t i F F p F c 1 Fr F F4 2 F3 h Fr l Hình 2.3: Các thành ph n l c trên dây băng t i L c vòng 6120.P 6120.11,165 F= = =848,69kg=8486,9N()() P V 80,512 L c căng trên 2 nhánh băng t i e θ F =F (2.8) 1 P e θ 1 1 F =F (2.9) 2 P e θ 1 Trong ñó: F1,F 2: l n lư t là l c căng trên nhánh có t i và nhánh không t i. M i quan h gi a F 1,F 2 tương t như m i quan h trong b truy n ñai θ F1 =F 2 .e và F1 F 2 =F P e: Cơ s logarit t nhiên e = 2,718 : H s ma sát gi a puly và dây ñai Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:12
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí θ: Góc ôm gi a dây ñai và puly Theo b ng 16[1] ta có: =0,3 Theo b ng 15[1] ta có: θ=180 0=3,14rad Thay vào (8),(9) ta có: 2,718 0,3.3,14 F=9356,5. =13910,33() N 1 2,7180,3.3,14 1 1 F=9356,5 =5423,43N() 2 2,7180,3.3,14 1 L c căng t i thi u L c căng t i thi u ñư c xác ñ nh nh m gi cho dây băng t i không b trư t quá 2% kho ng cách gi a các con lăn. F4C =6,25.l C( W m +W 1 ) (2.10) F4r =6,25.l r .W 1 (2.11) Trong ñó: F4C : l c căng t i thi u trên nhánh căng F4r : l c căng t i thi u trên nhánh trùng Wm: kh i lư ng v t ph m phân b trên m t ñơn v dài c a băng t i Q 200 W=t = =41,4kg/m() m 0,06.V 0,06.80,512 W1: Kh i lư ng phân b c a băng t i lC: bư c các con lăn ñ nhánh có t i lr: bư c các con lăn ñ nhánh ch y không Theo b ng 13[1] ta có: W 1 = 7,5(kg/m) Theo b ng 12[1] ta có: l C = 1,2m; l r = 3m Thay vào (10),(11) ta có: F4C =6,25.1,2( 41,4+7,5) =366,75( kg) =3667,5( N ) F4r =6,25.3.7,5=104,625( kg) =1046,25( N ) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:13
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí L c kéo l n nh t L c kéo l n nh t ñư c dùng ñ tính ch n dây băng t i theo ñ b n. Theo b ng 14[1] ta có Fmax =F P +F 4r =8486,9+1046,25=9533,15( N ) 2.6 Tính ch n dây băng V i lo i v t li u c n v n chuy n là ñá răm, ñây là lo i v t li u không có ph n ng hóa h c v i dây băng nên ta ch n lo i dây băng t i d t nhi u l p Thông s ñánh giá s c b n c a dây băng t i ñư c tính theo giá tr l c kéo l n nh t tác d ng lên dây F max theo công th c sau: F .SFz F.TS= max (2.12) Be Trong ñó: Fmax : l c kéo l n nh t (kg) SFz: h s an toàn Be: là chi u r ng dây băng t i (cm) Theo b ng 19[1] ta có: SF = 7 1040,275.8 Thay vào (2.12) ta có: ST No== 166,444 50 Theo b ng 18[1] ta ch n lo i dây băng t i có kí hi u: NF 200/2 2.7 C u trúc h th ng băng t i Xác ñ nh ñư ng kính puly Các puly ñư c chia thành 3 nhóm A, B, C và ñư c minh h a như hình v : Hình 2.4: Minh ho các lo i Puly Theo b ng 23[1] ta ch n ñư ng kính t i thi u cho các nhóm puly như sau: Nhóm A: d Amin = 250mm Nhóm B: d Bmin = 200mm Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:14
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Nhóm C: d Cmin = 200mm K t c u puly Thông thư ng ta s d ng lo i puly hình tr (hình v ): B d Hình 2.5: K t c u Puly hình tr Chi u dài c a Puly ñư c xác ñ nh theo công th c 1.7[2] L =B + 2.C Trong ñó: L: Chi u dài Puly (mm). B: Chi u r ng băng. B = 500 (mm). C: H s an toàn C = 60 ÷70 (mm) Ch n C = 65 mm ⇒ L = 500 + 2.65 = 630 (mm). Kho ng cách gi a các con lăn Các con lăn ñ nhánh chùng c a dây băng t i thư ng ñư c ñ t cách nhau 3 mét. Các con lăn ñ nhánh căng thư ng ñ t cách ñ u nhau. Tra b ng 24[1] ta có kho ng cách trung bình gi a các con lăn ñ nhánh căng là 1,5m. + Chi u dài con lăn lcl = 0,4.B = 0,4.500 = 200 (mm). + Kho ng cách chuy n ti p gi a con lăn cu i cùng v i puly: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:15
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Hình 2.5: Kho ng cách chuy n ti p b gi a con lăn cu i cùng v i puly V i các băng t i có các con lăn t o thành máng, c n có kho ng cách nh t ñ nh gi a các con lăn cu i cùng v i puly ñ ñ dây băng t i chuy n thành d ng ph ng và ñư c cu n vào puly. Trên hình 2.5, th hi n m t puly n m cùng ñ cao v i ñáy máng. Theo b ng 28[1] ta có b = 0,55m 2.8. Tính toán cơ c u kéo căng băng Cơ c u kéo căng băng có nhi m v t o ra s c căng c n thi t cho băng, ñ m b o cho băng bám ch t vào tang d n và gi m ñ võng c a băng theo chi u dài. Có 2 lo i cơ c u căng băng thư ng dùng là cơ c u căng băng dùng vít và cơ c u căng băng dùng ñ i tr ng. a) Cơ c u căng băng dùng vít t i. C u t o ñơn gi n, giá thành h , kích thư c khuôn kh và tr ng lư ng nh . Lo i này thư ng dùng cho băng t i có chi u dài không l n l m và trong quá trình làm vi c băng b giãn nhi u l n ñòi h i ph i căng băng nhi u l n. Hành trình làm vi c c a vít ph thu c vào chi u dài băng t i (thư ng l y kho ng 1 1,5% chi u dài băng t i nhưng không l y ñư c > 400 mm). b) Cơ c u căng băng dùng ñ i tr ng. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:16
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Cơ c u căng băng dùng ñ i tr ng có kh năng t o ra l c căng c ñ nh nhưng ph i b trí không gian ph c t p, không g n nh . Lo i cơ c u này thư ng s d ng cho nh ng băng t i có chi u dài l n. K t lu n: V i h th ng băng t i c n thi t k có k t c u tương ñ i c ng k nh nên ñ ñam b o vi c căng băng ñư c t i ưu nh t ta s d ng cơ c u căng băng dùng ñ i tr ng 2.8.1. Xác ñ nh l c trên tr m kéo căng L c căng trên tr m kéo căng có th ñư c xác ñ nh chính xác d a vào sơ ñ phân b l c m t cách chi ti t trên cơ c u căng băng, nhưng thông thư ng nó ñư c xác ñ nh t các công th c th c nghi m có trong Table51[9]. Theo ñ tài, tính toán thi t k băng t i có 1 puly d n ñ ng ñ t ñ u băng t i và băng t i v n chuy n v t li u lên d c. Do ñó, d a vào Table51[9] ta xác ñ nh ñư c l c căng trên tr m kéo căng như sau: FT=F2 +F r (2.13) Trong ñó: F2: l c căng trên nhánh không t i, F 2=5979,14N Fr: l c c n do ma sát gi a băng t i và con lăn ñ nhánh băng t i ñi v . Theo m c 4.1.5[9] ta có: Wr Fr01 =f() l+l W + () H.W 1 (2.14) lr Trong ñó: f: H s ma sát gi a dây băng t i và các con lăn ñ ; l: Chi u dài băng t i theo phương ngang; l=150m l0: Chi u dài băng t i theo phương ngang ñư c ñi u ch nh; W1: Kh i lư ng phân b c a băng t i; Wr: Kh i lư ng các chi ti t quay c a m t c m các con lăn ñ nhánh băng t i ñi v ; Lr: Bư c các con lăn ñ nhánh không t i; H: Chi u cao nâng; H=10m Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:17
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Các giá tr c a f, l 0, W 1, W r, l r, l n lư t tra trong Table11[9], Table16[9], Table14[9], Table15[9] ta ñư c như sau: f=0,022, l 0=66m, W 1=7,5kg/m, W r=5,9kg/b , l r=3m Thay vào công th c (2.14) ta có: 5,9 F=0,022r () 150+66 7,5+ ()()() 10.7,5 = 30 kg = 300 N 3 Thay vào công th c (2.13) ta có: FT=5979,14 300=5679,14( N ) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:18
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N III TÍNH TOÁN ð NG H C H D N ð NG 3.1 Ch n lo i h p gi m t c Trong các h d n ñ ng cơ khí thư ng s d ng các b truy n bánh răng ho c tr c vít dư i d ng m t t h p bi t l p ñư c g i là h p gi m t c. H p gi m t c là cơ c u truy n ñ ng b ng ăn kh p tr c ti p, có t s truy n không ñ i và ñư c dùng ñ gi m v n t c góc và tăng moomen xo n. Tùy theo lo i truy n ñ ng trong h p gi m t c, ngư i ta phân ra: h p gi m t c bánh răng tr ; h p gi m t c bánh răng côn ho c côn – tr ; h p gi m t c tr c vít, tr c vít – bánh răng ho c bánh răng – tr c vít; h p gi m t c bánh răng hành tinh So v i các lo i h p gi m t c khác thì h p gi m t c bánh răng tr có các ưu ñi m: tu i th và hi u su t cao; k t c u ñơn gi n; có th s d ng trong m t ph m vi r ng c a v n t c. Vì v y, s d ng h p gi m t c bánh răng tr ñư c coi là phương án t i ưu nh t. Lo i bánh răng trong h p gi m t c bánh răng tr có th là: răng th ng, răng nghiêng, ho c răng ch V. Tuy nhiên, ph n l n các h p gi m t c có công d ng chung dùng răng nghiêng. So v i răng th ng, truy n ñ ng bánh răng nghiêng làm vi c êm hơn, kh năng t i và v n t c cao hơn, va ñ p và ti ng n gi m. Còn so v i răng ch V, răng nghiêng d ch t o và giá thành r hơn. Vì v y, ñây ta s d ng bánh răng nghiêng ñ năng cao kh năng ăn kh p, truy n ñ ng êm, v a ñ m b o ch tiêu v k thu t v a ñ m b o ch tiêu v kinh t . Tùy theo t s truy n chung c a h p gi m t c, ngư i ta phân ra h p gi m t c m t c p và h p gi m t c nhi u c p. Trong ñó, h p gi m t c bánh răng tr hai c p ñư c s d ng nhi u nh t, vì t s truy n chung c a h p gi m t c thư ng b ng t 8 ñ n 40. Chúng ñư c b trí theo ba sơ ñ sau ñây: Sơ ñ khai tri n: H p gi m t c ki u này ñơn gi n nh t và d ch t o. Do ñó ñư c s d ng r t nhi u trong th c t . Tuy nhiên, các bánh răng các bánh răng b trí không ñ i x ng v i các , do ñó làm tăng s phân b không ñ u trên chi u Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:19
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí r ng vành răng. Do ñó, khi thi t k , ñòi h i tr c ph i ñ c ng thì s ñ m b o ñư c kh năng làm vi c. Sơ ñ phân ñôi: Khi s d ng sơ ñ này c n ph i chú tr ng ñ n vi c b trí . Ph i ñ m b o sao cho t i tr ng d c tr c không ñư c cân b ng c p răng k bên, không ñư c tác d ng vào tr c tùy ñ ng c a c p phân ñôi n u không thì s cân b ng c a t i tr ng d c tr c c p phân ñôi s b phá v và công su t s phân b không ñ u cho các c p bánh răng phân ñôi này. Sơ ñ ñ ng tr c: Lo i này có ñ c ñi m là ñư ng tâm c a tr c vào và tr c ra trùng nhau, nh ñó có th gi m b t chi u dài c a h p gi m t c giúp cho vi c b trí cơ c u g n hơn.Tuy nhiên, sơ ñ ñ ng tr c có m t s như c ñi m như: kh năng t i c a c p nhanh không dùng h t vì t i tr ng tác d ng vào c p ch m l n hơn khá nhi u so v i c p nhanh; k t c u g i ñ ph c t p, gây khó khăn cho vi c bôi trơn các ; do kho ng cách gi a các tr c trung gian l n, nên tr c tr c không ñ m b o ñ b n và ñ c ng n u không tăng ñư ng kính tr c. T nh ng như c ñi m này mà ph m vi s d ng c a h p gi m t c ñ ng tr c b h n ch . Vi c l a ch n sơ ñ c a h p gi m t c có nh hư ng tr c ti p ñ n k t c u c a h d n ñ ng, cũng như kh năng làm vi c và chi phí thi t k . Qua vi c phân tích các sơ ñ c a h p gi m t c bánh răng tr hai c p, ta nh n th y: +) So v i sơ ñ phân ñôi, thì sơ ñ h p gi m t c khai tri n có k t c u và ch t o ñơn gi n hơn nh t là vi c ch t o , g i ñ cũng như vi c b trí . M t khác, chi u r ng c a h p gi m t c khai tri n nh hơn nên vi c b trí l p ñ t d dàng hơn. Ngoài ra, s lư ng chi ti t và kh i lư ng gia công c a h p gi m t c phân ñôi tăng d n ñ n giá thành cao hơn và chưa ñư c s d ng ph bi n như h p gi m t c khai tri n. +) So v i h p gi m t c ñ ng tr c, thì h p gi m t c khai tri n c ng k nh hơn. Tuy nhiên, k t c u h p ñơn gi n và v n ñ m b o kh năng làm vi c. M t khác, k t c u c a h p gi m t c ñ ng tr c ph c t p: kh năng t i hai c p không ñ u, k t c u g i ñ ph c t p, ñòi h i tr c ph i l n ñ ñ m b o ñ c ng và ñ b n Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:20
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Theo m c 2.4 ta có công su t truy n d n băng t i P CT = 12,309kW +) L c vòng trên tang d n ñ ng Ft=9356,5 (N), +) V n t c c a băng t i v bt =1,34 (m/s). +) S vòng quay trên tr c công tác là: 60.1000.v 60000.1,34 n = = =102,42vòng/phút() CT π.D 3,14.250 +) Momen xo n trên tr c công tác là: 6PCT 6 12,309 TCT =9,55.10 =9,55.10. =1147,734() Nm nCT 102,42 Tra b ng 3[9] ta ch n ki u h p gi m t c Ц2Y 200 Ta xây d ng ñư c sơ ñ h th ng tr m d n ñ ng băng t i như sau: 1. ð ng cơ 5.Kh p n i 2. B truy n ñai. 6. Tang quay. 3. B truy n c p nhanh. 7. Băng t i. 4. B truy n c p ch m . 7 Ft 6 5 4 3 2 1 Hình 3.1 Sơ ñ khai tri n tr m d n ñ ng băng t i. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:21
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí P PK bd P t Hình 3.2 Sơ ñ t i tr ng làm vi c, 3.2 Tính ch n ñ ng cơ ñi n 3.2.1 Ch n ki u lo i ñ ng cơ V i h d n ñ ng băng t i dùng v i các h p gi m t c ta ch n lo i ñ ng cơ ñi n ba pha không ñ ng b rô to ng n m ch vì nh ng lý do sau: K t c u ñơn gi n, d b o qu n, làm vi c tin c y. Có th m c tr c ti p vào lư i ñi n công nghiêp. Giá thành tương ñ i th p và d ki m. Không c n ñi u ch nh v n t c . Hi u su t và h s công su t không c n cao. 3.2.2 Ch n công su t ñ ng cơ ð ng cơ ñư c ch n ph i có công su t P ñc và s vòng quay ñ ng b tho mãn ñi u ki n : Pñc ≥ P ct nñb ≅ n sb +) Công su t trên tr c ñ ng cơ ñi n ñư c xác ñ nh theo công th c(2.8)[3]: Pt PCT = ; (3.1) ηΣ Trong ñó: Pct : là công su t c n thi t trên tr c ñ ng cơ. Pt : là công su t tính toán trên tr c máy công tác. ηΣ : hi u su t truy n ñ ng chung c a toàn h th ng. 2 4 ηΣ = η1 η 2 η 3 η 4 (3.2) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:22
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Tra b ng 2.3 [3], ta có: η1: Hi u su t b truy n bánh răng tr . η1= 0,97 η2: Hi u su t m t c p lăn. η2 = 0,995 η3: Hi u su t kh p n i. η3 = 1 η4: Hi u su t b truy n ñai. η4 = 0,96 Thay vào công th c (3.2) ta có: 2 4 ηΣ = 0.97 .0,995 .1.0,96 = 0,885 Trong trư ng h p t i không ñ i thì công su t tính toán là công su t làm vi c trên tr c máy: P .V 9356,5.1,34 P=P =t = =12,54kW() t LV 1000 1000 Trong ñó : Plv là công su t trên tang, Kw. Pt là l c kéo trên băng t i, F t=9356,5 N. V là v n t c băng t i, m/s, V= 1,34 m/s Thay vào công th c (3.1), ta có công su t c n thi t trên tr c ñ ng cơ là: Pt 12,54 PCT = = =14,17kW() ηΣ 0,885 Như v y, ñ ng cơ c n ch n ph i có công su t l n hơn ho c ít nh t b ng 14,17 kW. 3.2.3 Ch n s vòng quay ñ ng b c a ñ ng cơ Theo b ng 2.1[3] thì s vòng quay ñ ng b c a ñ ng cơ theo tiêu chu n là: 3000 ; 1500 ; 1000 ; 750 ; 600 ; 500 (v/ph ) S vòng quay c a tr c công tác là: 60.1000.v 60000.1,34 n = = =102,42vòng/phút() CT π.D 3,14.250 Trong ñó: v là v n t c băng t i; v = 1,34 (m/s) D là ñư ng kính tang quay. D=250 (mm). Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:23
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí S vòng quay sơ b c a tr c ñ ng cơ ph i th a mãn; n.UCT min≤ n sb ≤ n.U CT max Trong ñó: U min , U max l n lư t là t s truy n nh nh t và l n nh t c a h p gi m t c bánh răng tr 2 c p. Tra b ng 2.4 [3] ta có: U max = 40, U min = 8 ⇒102,42.8 ≤ nsb ≤ 102,42.40 ⇔819,36 ≤ nsb ≤ 4096,8 V y ta ch n s vòng quay ñ ng b c a ñ ng cơ : n db = 3000 (v/ph) ⇒ T s truy n sơ b c a h th ng là: nñb 3000 U=sb = =29,29 nCT 102,42 V i u sb = 29,9 thu c kho ng t s truy n 8 ÷ 40. 3.2.4 Ch n ñ ng cơ th c t D a vào ñi u ki n: Pñc ≥ P ct = 14,17(Kw) n ñb = 3000(v/ph) Tra b ng ph l c 1.3[3] ta có : B ng 3.1 : Thông s k thu t c a ñ ng cơ 4A160M2Y3 Ki u ñ ng Công T c ñ Cos ϕ η% Tmax /T dn Tk/T dn cơ su t(kW) quay(v/ph) 4A160M2Y3 18,5 2930 0,92 88,5 2,2 1,4 3.2.5 Ki m tra ñi u ki n quá t i, ñi u ki n m máy cho ñ ng cơ 3.2.5.1.Ki m tra ñi u ki n m máy cho ñ ng cơ Khi kh i ñ ng , ñ ng cơ c n sinh ra m t công su t m máy ñ l n th ng s c ỳ c a h th ng. Ki m tra ñi u ki n m máy cho ñ ng cơ theo công th c: dc dc Pmm≥ P bd Trong ñó : dc Pmm : Công su t m máy c a ñ ng cơ. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:24
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí dcTK dc Pmm= .P dm = 1,4.18,5 = 25,9(kW) Tdn dc P bd : Công su t c n ban ñ u trên tr c ñ ng cơ (Kw) dc Pbd= K bd .P LV = 1,8.12,54 = 22,57(kW) dc dc V y P mm ≥ P bd th a mãn ñi u ki n m máy. 3.2.5.2. Ki m nghi m ñi u ki n quá t i cho ñ ng cơ P P.K b® Plv t V i sơ ñ t i tr ng có tính ch t không ñ i và quay m t chi u, nên không c n ki m tra ñi u ki n quá t i cho ñ ng cơ. ⇒ Như v y ñ ng cơ 4A112M4Y3 th a mãn ñi u ki n làm vi c ñã ñ t ra. 3.3 Tính t s truy n T s truy n chung c a toàn h th ng ñư c xác ñ nh theo công th c (2.18)[3]: ndc UΣ = (3.3) nct Trong ñó : ndc : S vòng quay c a ñ ng cơ ñã ch n; nñc =2930 (vg/ph) nct : S vòng quay c a tr c công tác; nct = 102,42(vg/ph) Thay s vào công th c (3.3) ta có: ndc 2930 U=Σ = =28,6 nct 102,42 V i h d n ñ ng g m các b truy n m c n i ti p như ñã cho trong sơ ñ Ta có: UΣ =U h .Uñ .U kn (3.4) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:25
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Trong ñó: Uh: t s truy n c a h p gi m t c. Uñ: t s truy n c a b truy n ñai. Ukn : t s truy n c a kh p n i. 3.3.1 T s truy n c a h p gi m t c Ch n h p gi m t c bánh răng tr răng nghiêng sơ ñ khai tri n Ц2Y theo tiêu chu n Liên Xô cũ. Ta ch n h p gi m t c Ц2Y 200 có các thông s như sau: B ng 3.2: Thông s c a h p gi m t c Ц2Y 200 T s truy n C p nhanh Danh Th c aw m Z1 Z2 X1 X2 b nghĩa T 125 2,5 19 77 +0,24 0,24 32 C p ch m 16 16,43 aw m Z3 Z4 X3 X4 b 200 4 19 77 +0,24 0,24 50 Như v y, t s truy n c a h p gi m t c là: Uh= 16 M t khác: u h= u 1.u 2 Trong ñó: u1 T s truy n c a b truy n c p nhanh. u2 T s truy n c a b truy n c p ch m. Theo h p gi m t c tiêu chu n ta có : z2 77 u=1 = =4,05 z1 19 z4 77 u=2 = =4,05 z3 19 3.3.2 T s truy n c a b truy n ngoài h p UΣ 28,6 T s truy n c a b truy n ngoài h p là: U=n = =1,79 Uh 16 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:26
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí V i h d n ñ ng g m HGT 2 c p bánh răng n i v i 1 b truy n ngoài h p thì U n ph i tho mãn ñi u ki n sau: Un =( 0,15÷0,1) U h =( 2,4÷1,6 ) V y, t s truy n c a b truy n ñai là U d =1,79. 3.4 .Tính toán các thông s trên các tr c D a vào công su t c n thi t c a ñ ng cơ và sơ ñ h d n ñ ng ta tính các tr s c a công su t, mômen và s vòng quay trên các tr c. 3.4.1 T c ñ quay c a các tr c S vòng quay trên tr c ñ ng cơ là: nñc =2930( v/ph ) S vòng quay trên tr c s I : nñc 2930 n=I = =1636,87() v/ph uñ 1,79 S vòng quay trên tr c s II : nI 1636,87 n=II = =409,22v/ph() u1 4 S vòng quay trên tr c III : nII 409,22 nIII = = =102,3v/ph() uII 4 S vòng quay trên tr c IV: nIV =n III =102,3( v/ph ) 3.4.2.Tính công su t trên các tr c Công su t danh nghĩa trên tr c ñ ng cơ là: lv lv Pct Pdc =P ñc = =14,17() kW nΣ Công su t danh nghĩa trên tr c I : P=PI CT . η ð .η O .η KN =14,17.0,96.0,995.1=13,54( kW ) Công su t danh nghĩa trên tr c II : Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:27
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PII =P. Iη BR .η O =13,54.0,97.0,995=13,07( kW ) Công su t danh nghĩa trên tr c III : PIII =P II . η BR .η O =13,07.0,97.0,995=12,62( kW ) Công su t danh nghĩa trên tr c IV: PIV =P III . η O .η KN .=12,62.0,995.1=12,56( kW ) 3.4.3 Tính mômen xo n : Mômen xo n trên các tr c ñư c xác ñ nh theo công th c : P T=9,55.10 6 i (3.5) ni Mômen xo n trên tr c ñ ng cơ là: 6Pñc 6 14,17 Tñc =9,55.10 . =9,55.10 . =46185,495(Nmm) nñc 2930 Mômen xo n trên tr c s I : 6PI 6 13,54 TI =9,55.10 . =9,55.10 . =78996,5(Nmm) nI 1636,87 Mômen xo n trên tr c s II : 6PII 6 13,07 `TII =9,55.10 . =9,55.10 . =305015,64(Nmm) nII 409,22 Mômen xo n trên tr c III : 6PIII 6 12,62 TIII =9,55.10 . =9,55.10 . =1178113,39(Nmm) nIII 102,3 Mômen xo n trên tr c IV: 6PCT 6 12,56 TIV =9,55.10 . =9,55.10 . =1172512,22(Nmm) nCT 102,3 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:28
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 3.4.4. L p b ng k t qu Các k t qu tính trên là s li u ñ u vào cho các ph n tính toán sau này, ta l p b ng th ng kê các k t qu ñã tính toán như trong b ng 3.3 sau ñây: B ng 3.3: Các k t qu tính toán ñ ng l c h c các tr c ð ng cơ Tr c I Tr c II Tr c III Tr c IV U 2,86 2 5 1 P (kW) 14,17 13,54 13,07 12,62 12,56 n(v/ph) 2930 1636,87 409,22 102,3 102,3 T (Nmm) 46185,495 78996,5 305015,64 1178113,39 1172512,22 3.5. Ki m nghi m h p gi m t c tiêu chu n theo momen xo n trên tr c ñ u ra Ta ki m nghi m h p gi m t c tiêu chu n theo momen xo n trên tr c ñ u ra theo tiêu chí sau: TCT ≤ T h Trong ñó: +TIV : là momen xo n trên tr c ñ u ra c a h th ng (bao g m c b truy n ñai) TCT = 1172,51222 (Nm) +Th : là momen xo n trên tr c ñ u ra trên h p gi m t c tiêu chu n Ta có: T h = 2000 (N.m) Như v y, H p gi m t c tiêu chu n Ц2Y 200 ñã ch n ñã th a mãn ñi u ki n làm vi c trong tr m d n ñ ng băng t i Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:29
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N IV TÍNH TOÁN CÁC PH N T C A H TH NG/MÁY 4.1. Tính ch n h p gi m t c tiêu chu n Ch n h p gi m t c tiêu chu n là h p gi m t c theo tiêu chu n c a Liên Xô cũ: Ц2Y 200. Các thông s c a h p gi m t c ñư c xác ñ nh trong b ng 2, 3[8]. B ng 4.1: Kích thư c cơ b n c a HGT Ц2Y 200 aw1 aw2 A A1 B B1 H H1 H2 L1 L2 L3 L4 125 200 515 165 230 243 212 421 30 212 280 670 236 L5 L6 L7 b1 b2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 165 160 580 8 20 30 70 M20x1,5 M48x3 24 M24x1,5 45 100 h1 h2 h3 l1 l2 l3 l4 t1 t2 L1 7 12 2 58 105 80 140 4 9 170 9 170 B ng 4.2: Thông s cơ b n c a b truy n c p nhanh Ký K t ðơn Thông s Công th c tính hi u qu v Kho ng cách tr c aw a = 0,5.m.(Z 1 + Z 2)/cos β 125 mm D1 D1 = m.Z 1/cos β 49,48 mm ðK vòng chia D2 D2 = m.Z 2/cos β 200,52 mm Da1 Da1 = D 1 + 2m 54,48 mm ðK vòng ñ nh Da2 Da2 = D 2 + 2m 205,52 mm Df1 Df1 = D 1 – 2,5m 43,23 mm ðK vòng chân Df2 Df2 = D 2 – 2,5m 194,27 mm Db1 Db1 = D 1.cos α 46,49 mm ðK vòng cơ s Db2 Db2 = D 2.cos α 188,43 mm ðK vòng lăn Dw Dw = 2a/(u+1) 49,5 mm Modun pháp mn (0,01 0,02) a W 2,5 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:30
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Chi u r ng vành răng bw bW1 = ψba . a W 32 mm T s truy n u1 4,05 Z1 19 S răng Z2 Z2 = U 1. Z 1 77 X1 +0,24 H s d ch ch nh X2 0,24 Góc nghiêng β 16 015’37’’ ð B ng 4.3: Thông s cơ b n c a b truy n c p ch m Ký K t ðơn Thông s Công th c tính hi u qu v Kho ng cách tr c aw a = 0,5.m.(Z 1 + Z 2)/cos β 200 mm D3 D1 = m.Z 1/cos β 79,17 mm ðK vòng chia D4 D2 = m.Z 2/cos β 320,83 mm Da3 Da1 = D 1 + 2m 87,17 mm ðK vòng ñ nh Da4 Da2 = D 2 + 2m 328,82 mm Df3 Df1 = D 1 – 2,5m 69,17 mm ðK vòng chân Df4 Df2 = D 2 – 2,5m 310,83 mm Db3 Db1 = D 1.cos α 74,4 mm ðK vòng cơ s Db4 Db2 = D 2.cos α 301,48 mm ðK vòng lăn Dw Dw = 2a/(u+1) 79,21 mm Modun pháp mn (0,01 0,02) a W 4 Chi u r ng vành răng bw bW1 = ψba . a W 50 mm T s truy n u2 4,05 Z3 19 S răng Z4 Z4 = u2. Z 3 77 X3 +0,24 H s d ch ch nh X4 0,24 Góc nghiêng β 16 015’37’’ ð Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:31
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 4.2.Tính ki m tra b n cho các chi ti t trong h p 4.2.1 B truy n bánh răng c p nhanh 4.2.1.1 ng su t cho phép ng su t ti p xúc cho phép [ σH], ng su t u n cho phép [ σF] ñư c xác ñ nh theo công th c. o [σH] = σ Hlim .K HL . Z R .Z V .K XH / S H (4.1) o [σF] = σ Flim . K FC . K FL .Y R/ S F (4.2) o o V i: σ Hlim , σ Flim : ng su t ti p xúc cho phép và ng su t u n cho phép ng v i s chu kì cơ s . Theo b ng 1 [5] v i thép 25XΓM th m nitơ ñ t ñ r n HRC 56 63 có: 0 σ Hlim1 = 23.HRC m = 23.60 = 1380 (MPa) o σ Flim1 =1000 (MPa) 0 σ Hlim2 = 23.HRC m = 23.60 = 1380 (Mpa) o σ Flim2 =1000 (MPa) KFC : H s xét ñ n nh hư ng ñ t t i. Ch n: K FC = 1 do b truy n quay 1 chi u; KHL ,K FL : H s tu i th . NHO KHL = mH NHE NFO KFL = mF NFE mH ,m F : B c ñư ng cong m i. mH = m F = 6 NHO ,N FO : S chu kỳ thay ñ i ng su t cơ s khi th v ng su t ti p xúc, ng su t u n. 2,4 NHO= 30. H HB 2,4 7 NHO 1 =30.605 = 14,2.10 2,4 7 NHO 2 =30.605 = 14,2.10 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:32
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 6 ð i v i thép 45: NFO = 4.10 NHE ,N FE : S chu kì thay ñ i v ng su t tương ñương. NHE =N FE =60.c.n.t ∑ V i: c, n, t Σ: L n lư t là s l n ăn kh p trong m t vòng quay, s vòng quay trong m t phút,và t ng s gi làm vi c c a c p bánh răng ñang xét. 2 N =N =60.1.1636,87.5.365.0,8.24. =229,42.10 7 HE1 FE1 3 2 N =N =60.1.409,22.5.365.0,8.24. =57,36.10 7 HE2 FE2 3 Ta th y: NHE1 >N H01 NHE2 >N H02 NFE2 >N F0 Ta l y NHE1 =N H01 NHE2 =N H02 NFE2 =N F0 ⇒KHL1 =1; K HL2 =1; K FL =1. V i: S H,S F: H s an toàn khi tính v ti p xúc và u n. Theo b ng 6.2 [3]. SH = 1,2; S F = 1,55 ; ZR = 1 h s xét ñ n nh hư ng ñ nhám m t răng. ZV = 1 h s xét ñ n nh hư ng v n t c vòng. KXH = 1 h s xét ñ n nh hư ng c a kích thư c răng. YR = 1 h s xét ñ n nh hư ng c a ñ nhám m t lư n chân răng. Thay vào công th c (4.1), (4.2) ta có: [σH1 ] = [σH2 ] = [ σH] = 1380/1,2 = 1150 (MPa) [σF1 ] = [σF2 ] = 1000/1,5 = 666,67 (MPa) * ng su t ti p xúc cho phép khi quá t i: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:33
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí [ σH1 ]Max =[σH2 ]Max =40.HRC m = 40.60 = 2400 (MPa) * ng su t u n cho phép khi quá t i: [σF1 ]Max =[σF2 ]Max =0,6. σch2 = 0,6.950 = 570 (MPa) 4.2.1.2 Ki m nghi m v ñ b n ti p xúc ng su t xu t hi n trên m t răng c a b truy n ph i tho mãn ñi u ki n sau: 2.T1 .K H .(u 1 + 1) σ=HMHZ .Z .Z.ε 2 ≤σ[]H (4.3) bw .u 1 .d w1 Trong ñó: ZM: H s k ñ n cơ tính v t li u c a các bánh răng ăn kh p. 1/3 Tra b ng 6.5 [3] ta có: ZM = 274 (MPa ) ZH: H s k ñ n hình d ng b m t ti p xúc. Tra b ng 6.12[3] ta có: ZH = 1,66 Zε :H s k ñ n s trùng kh p c a răng, ñư c xác ñ nh thông qua εβ , εα. εα :H s trùng kh p ngang. εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z 1 + 1/ Z 2)]. cos β 0 εα = [1,88 – 3,2.(1/ 19 + 1/ 77)]. Cos16,26 = 1,6 εB: H s trùng kh p d c εβ = b W.sin β /(m. π) 0 εβ = 32.sin 16,26 / ( 2,5. 3,14 ) = 1,14 > 1 1 1 ⇒ Zε = = =0,79 εα 1,6 KH: H s t i tr ng khi tính v ti p xúc. KH = K Hβ.K Hα.K HV (4.4) KHβ : H s k ñ n s phân b t i tr ng không ñ u trên chi u r ng răng Tra b ng 6.7 [3] v i ψbd =0,53ψ ba ( u+1) =0,5 ta có: K Hβ = 1,44. KHα: H s k ñ n s phân b không ñ u t i tr ng cho các ñôi răng ñ ng th i ăn kh p. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:34
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Tính ñư ng kính vòng lăn bánh nh 2aW1 2.125 dw1 = = = 50 (mm) Um +1 4,04+1 V n t c vòng π.d .n 3,14.50.2930 v=W1 1 = =7,7 (m/s) 60000 60000 Tra b ng 6.13[3], b truy n dùng c p chính xác 8. Tra b ng 6.14[3] ta có K Hα = 1,11; K Fα = 1,32. KHV : H s k ñ n t i tr ng ñ ng xu t hi n trong vùng ăn kh p νH .b w .d w1 KHV =1+ (4.5) 2.T1 .K H β .K Hα a w νH =δ H .g 0 .v. (4.6) u1 δH: H s k ñ n nh hư ng c a các sai s ăn kh p. Tra b ng 6.15[3] ta có: δH = 0,004 g0 : H s k ñ n nh hư ng c a sai l ch các bư c răng 1 và 2. Tra b ng 6.16 [3] ta có: g 0 = 56. 125 ⇒ν =0,004.56.7,7. = 9,6 H 4,04 9,6.32.50 ⇒K =1+ = 1,07 HV 2.78996,5.1,44.1,11 ⇒ KH =1,04.1,11.1,07=1,24 Thay vào công th c (4.3) ta có: 2.78996,5.1,24.(4,04+1) σ=274.1,66.0,79. =628,1MPa() H 32.4,04.50 2 * Xác ñ nh chính xác ng su t ti p xúc cho phép. CX [σH] = [ σH].Z V.Z R .K HX (4.7) 0,05 V i v = 7,7 (m/s) > 5 (m/s), ch n Z v = 0,925.v =1,03 KHX : H s xét ñ n nh hư ng c a kích thư c bánh răng. KHX = 1 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:35
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Vì c p chính xác ñ ng h c là 8 ch n c p chính xác v m c ti p xúc là 7, khi ñó c n gia công ñ t ñ chính xác v i ñ nhám R a = (1,25 0,63) m. Do ñó: Z R = 1 CX [σH] = 1150.1,03.1.1= 1184,5 (MPa) Ta th y σH < [ σH] V y b truy n ñư c thi t k tho mãn ñi u ki n b n ti p xúc. 4.2.1.3 Ki m nghi m v ñ b n u n ð ñ m b o ñ b n u n cho răng, ng su t sinh ra t i chân răng không ñư c vư t quá m t giá tr cho phép. 2.T.K1 F .Y ε .Y β .Y F1 σF1 =≤ [] σ F1 (4.8) bw .d w1 .m n σF1 .Y F2 σF2 =≤ [] σ F2 (4.9) YF1 Trong ñó: T1: Mô men xo n trên tr c ch ñ ng. T1 = 78996,5 Nmm mn: Mô ñun pháp. m n = 2,5 bW: Chi u r ng vành răng. b w = 32mm dW1 : ðư ng kính vòng lăn bánh ch ñ ng. d w1 = 50 mm 1 Yε: H s k ñ n s trùng kh p c a răng. Y= =0,63 ε 1,6 16,26 Yβ: H s k ñ n ñ nghiêng c a răng. Y =1 =0,88 β 140 YF1 , Y F2 : H s d ng răng c a bánh 1 và 2. Tính Z V1 ,Z V2 : Z1 19 Z = = =21,48 .Ch n Z V1 = 22 V1 cos3 β cos 3 16,26 0 Z2 77 Z= = =87,03 . Ch n Z V2 = 90 V2 cos3 β cos 3 17,02 0 Tra b ng 6.18 [3] ta có: Y F1 = 3,59, Y F2 = 3,665 KF: H s t i tr ng khi tính ñ b n u n. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:36
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí KF = K Fα.K Fβ.K FV Tra b ng 6.7 [3] ta có K Fβ =1,69 Tra b ng 6.14 [3] ta có K Fα = 1,32 νF .b W .d W1 2 K=1+FV b− 4 ac 2.T.K1 Fβ .K Fα aW νF= δ F .g0 . v . u1 Tra b ng 6.15; 6.16 [1] ta có: δF = 0,006; g 0 = 56 125 ⇒ ν =0,006.56.7,7 =14,39 F 4,04 14,39.32.50 ⇒ K =1+ =1,07 FV 2.78996,5.1,69.1,32 ⇒ KF =1,69.1,32.1,07=2,39 Thay vào công th c (4.8), (4.9) ta có: 2.78996,5.2,39.0,63.0,88.3,59 σ = =187,89MPa()() < 666,67MPa F1 32.50.2,5 187,89.3,665 σ = =191,82MPa()() < 666,67 MPa F2 3,59 Ta th y σF1 < [ σF1 ]; σF2 < [ σF2 ] V y b truy n ñư c thi t k th a mãn ñi u ki n b n u n. 4.2.1.4 Ki m nghi m răng v quá t i Khi làm vi c bánh răng có th b quá t i khi m máy. Vì v y, c n ki m tra quá t i d a vào ng su t ti p xúc c c ñ i, ng su t u n c c ñ i. T 1,8T Ta có h s quá t i (6.48)[3]: K=qt = = 1,8 qt T T Trong ñó: T: là mômen xo n danh nghĩa Tqt : là mômen xo n quá t i, v i h s K bd =1,8. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:37
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí + ð tránh bi n d ng dư ho c g y răng bánh răng, ng su t ti p xúc c c ñ i σHMax không vư t quá m t giá tr cho phép. Nghĩa là: σH Max = σH . Kqt ≤ [ σH]Max ⇔σ=628,1. 1,8 = 842,68(MPa) <σ= 2400 MPa H max [ H ]max ( ) + ð ng th i ñ ñ phòng bi n d ng dư ho c phá h ng tĩnh m t lư n chân răng thì: σ =σ .K≤ σ Fmax F1 qt[ F ]max ⇒ σF1max =σ F1 .K qt =187,89.1,8=338,202(MPa)< [ σF1 ] max=570( MPa ) ⇒ σF2max =σ F2 .K qt =191,82.1,8=345,276(MPa) <[σF2 ] max=570( MPa ) K t lu n: V y b truy n ñư c thi t k th a mãn ñi u ki n quá t i. 4.2.2 B truy n bánh răng c p ch m 4.2.2.1 ng su t cho phép ng su t ti p xúc cho phép [ σH], ng su t u n cho phép [ σF] ñư c xác ñ nh theo công th c. o [σH] = σ Hlim .K HL . Z R .Z V .K XH / S H (4.10) o [σF] = σ Flim . K FC. K FL .Y R/ S F (4.11) o o V i: σ Hlim , σ Flim : ng su t ti p xúc cho phép và ng su t u n cho phép ng v i s chu kì cơ s . Theo b ng 1 [5] v i thép 25XΓM th m nitơ ñ t ñ r n HRC 56 63 có: 0 σ Hlim1 = 23.HRC m = 23.60 = 1380 (MPa) o σ Flim1 =1000 (MPa) 0 σ Hlim2 = 23.HRC m = 23.60 = 1380 (Mpa) o σ Flim2 =1000 (MPa) KFC : H s xét ñ n nh hư ng ñ t t i. Ch n: K FC = 1 do b truy n quay 1 chi u; KHL ,K FL : H s tu i th . NHO KHL = mH NHE Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:38
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí NFO KFL = mF NFE mH ,m F : B c ñư ng cong m i. mH = m F = 6 NHO ,N FO : S chu kỳ thay ñ i ng su t cơ s khi th v ng su t ti p xúc, ng su t u n. 2,4 NHO= 30. H HB 2,4 7 NHO 1 =30.605 = 14,2.10 2,4 7 NHO 2 =30.605 = 14,2.10 6 ð i v i thép 45: NFO = 4.10 NHE ,N FE : S chu kì thay ñ i v ng su t tương ñương. NHE =N FE =60.c.n.t ∑ V i: c, n, t Σ: L n lư t là s l n ăn kh p trong m t vòng quay, s vòng quay trong m t phút,và t ng s gi làm vi c c a c p bánh răng ñang xét. 2 N =N =60.1.1636,87.5.365.0,8.24. =229,42.10 7 HE1 FE1 3 2 N =N =60.1.409,22.5.365.0,8.24. =57,36.10 7 HE2 FE2 3 Ta th y: NHE1 >N H01 NHE2 >N H02 NFE2 >N F0 Ta l y NHE1 =N H01 NHE2 =N H02 NFE2 =N F0 ⇒KHL1 =1; K HL2 =1; K FL =1. V i: S H,S F: H s an toàn khi tính v ti p xúc và u n. Theo b ng 6.2 [1]. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:39
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí SH = 1,2; S F = 1,55 ; ZR = 1 h s xét ñ n nh hư ng ñ nhám m t răng. ZV = 1 h s xét ñ n nh hư ng v n t c vòng. KXH = 1 h s xét ñ n nh hư ng c a kích thư c răng. YR = 1 h s xét ñ n nh hư ng c a ñ nhám m t lư n chân răng. Thay vào công th c (4.10), (4.11) ta có: [σH1 ] = [ σH2 ] = [ σH] = 1380/1,2 = 1150 (MPa) [σF1 ] = [ σF2 ] = 1000/1,5 = 666,67 (MPa) * ng su t ti p xúc cho phép khi quá t i: [ σH1 ]Max =[ σH2 ]Max =40.HRC m = 40.60 = 2400 (MPa) * ng su t u n cho phép khi quá t i: [σF1 ]Max =[ σF2 ]Max =0,6. σch2 = 0,6.950 = 570 (MPa) 4.2.2.2 Ki m nghi m v ñ b n ti p xúc ng su t xu t hi n trên m t răng c a b truy n ph i tho mãn ñi u ki n sau: 2.T2 .K H .(u 2 + 1) σ=HMHZ .Z .Z.ε 2 ≤σ[]H (4.12) bw .u 2 .d w2 Trong ñó: ZM: H s k ñ n cơ tính v t li u c a các bánh răng ăn kh p. 1/3 Tra b ng 6.5 [3] ta có: ZM = 274 (MPa ) ZH: H s k ñ n hình d ng b m t ti p xúc. Tra b ng 6.12[3] ta có: ZH = 1,66 Zε :H s k ñ n s trùng kh p c a răng, ñư c xác ñ nh thông qua εβ , εα. εα :H s trùng kh p ngang. εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z 1 + 1/ Z 2)]. cos β 0 εα = [1,88 – 3,2.(1/ 19 + 1/ 77)]. Cos16,26 = 1,6 εB: H s trùng kh p d c εβ = b W.sin β /(m. π) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:40
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 0 εβ = 50.sin 16,26 / ( 4. 3,14 ) = 1,12 > 1 1 1 ⇒ Z=ε = =0,79 εα 1,6 KH: H s t i tr ng khi tính v ti p xúc. KH = K Hβ.K Hα.K HV (4.13) KHβ : H s k ñ n s phân b t i tr ng không ñ u trên chi u r ng răng Tra b ng 6.7 [3] v i ψbd =0,53ψ ba ( u+1) =0,7 ta có: K Hβ = 1,44. KHα: H s k ñ n s phân b không ñ u t i tr ng cho các ñôi răng ñ ng th i ăn kh p. Tính ñư ng kính vòng lăn bánh nh : 2aW2 2.200 dw2 = = = 80 (mm) Um +1 4,04+1 V n t c vòng π.d .n 3,14.80.409,22 v=W2 2 = =1,7 (m/s) 60000 60000 Tra b ng 6.13[3], b truy n dùng c p chính xác 9. Tra b ng 6.14[3] ta có K Hα = 1,13; K Fα = 1,37. KHV : H s k ñ n t i tr ng ñ ng xu t hi n trong vùng ăn kh p νH .b w .d w2 KHV =1+ (4.14) 2.T2 .K H β .K Hα a w νH =δ H .g 0 .v. (4.15) u1 δH: H s k ñ n nh hư ng c a các sai s ăn kh p. Tra b ng 6.15[3] ta có: δH = 0,004 g0 : H s k ñ n nh hư ng c a sai l ch các bư c răng 1 và 2. Tra b ng 6.16 [3] ta có: g 0 = 82. 200 ⇒ν =0,004.82.1,7. = 3,92 H 4,04 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:41
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 3,92.50.80 ⇒K =1+ = 1,02 HV 2.305015,64.1,44.1,11 ⇒ KH =1,44.1,11.1,02=1,63 Thay vào công th c (4.12) ta có: 2.305015,64.1,63.(4,04+1) σ=274.1,66.0,79. =707,47MPa() H 50.4,04.80 2 * Xác ñ nh chính xác ng su t ti p xúc cho phép. CX [σH] = [ σH].Z V.Z R .K HX (4.16) 0,05 V i v = 1,7 (m/s) < 5 (m/s), ch n Z v = 0,925.v =0,95 KHX : H s xét ñ n nh hư ng c a kích thư c bánh răng. KHX = 1 Vì c p chính xác ñ ng h c là 8 ch n c p chính xác v m c ti p xúc là 7, khi ñó c n gia công ñ t ñ chính xác v i ñ nhám R a = (1,25 0,63) m. Do ñó: Z R = 1 CX [σH] = 1150.0,95.1.1= 1092,5(MPa) Ta th y σH < [ σH] V y b truy n ñư c thi t k tho mãn ñi u ki n b n ti p xúc. 4.2.2.3 Ki m nghi m v ñ b n u n ð ñ m b o ñ b n u n cho răng, ng su t sinh ra t i chân răng không ñư c vư t quá m t giá tr cho phép. 2.T.K1 F .Y ε .Y β .Y F1 σF1 =≤ [] σ F1 (4.17) bw .d w1 .m n σF1 .Y F2 σF2 =≤ [] σ F2 (4.18) YF1 Trong ñó: T1: Mô men xo n trên tr c ch ñ ng. T1 = 305015,64 Nmm mn: Mô ñun pháp. m n = 4 bW: Chi u r ng vành răng. b w = 50mm dW1 : ðư ng kính vòng lăn bánh ch ñ ng. d w1 = 80 mm Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:42
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 1 Yε: H s k ñ n s trùng kh p c a răng. Y= =0,63 ε 1,6 16,26 Yβ: H s k ñ n ñ nghiêng c a răng. Y =1 =0,88 β 140 YF1 , Y F2 : H s d ng răng c a bánh 1 và 2. Tính Z V1 ,Z V2 : Z1 19 Z = = =21,48 .Ch n Z V1 = 22 V1 cos3 β cos 3 16,26 0 Z2 77 Z= = =87,03 . Ch n Z V2 = 90 V2 cos3 β cos 3 16,26 0 Tra b ng 6.18 [3] ta có: Y F1 = 3,59, Y F2 = 3,665 KF: H s t i tr ng khi tính ñ b n u n. KF = K Fα.K Fβ.K FV Tra b ng 6.7 [3] ta có K Fβ =1,69 Tra b ng 6.14 [3] ta có K Fα = 1,32 νF .b W .d W1 2 K=1+FV b− 4 ac 2.T.K1 Fβ .K Fα aW νF= δ F .g0 . v . u1 Tra b ng 6.15; 6.16 [1] ta có: δF = 0,006; g 0 = 82 200 ⇒ ν =0,006.82.1,7 =5,88 F 4,04 5,88.50.80 ⇒ K =1+ =1,02 FV 2.305015,64.1,69.1,32 ⇒ KF =1,69.1,32.1,02=2,28 Thay vào công th c (4.17), (4.18) ta có: 2.305015,64.2,34.0,63.0,88.3,59 σ = =173,02MPa()() < 666,67MPa F1 50.80.4 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:43
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 173,02.3,665 σ = =176,63MPa()() < 666,67 MPa F2 3,59 Ta th y σF1 < [ σF1 ]; σF2 < [ σF2 ] V y b truy n ñư c thi t k th a mãn ñi u ki n b n u n. 4.2.2.4 Ki m nghi m răng v quá t i Khi làm vi c bánh răng có th b quá t i khi m máy. Vì v y, c n ki m tra quá t i d a vào ng su t ti p xúc c c ñ i, ng su t u n c c ñ i. T 1,8T Ta có h s quá t i (6.48)[1]: K=qt = = 1,8 qt T T Trong ñó: T: là mômen xo n danh nghĩa Tqt : là mômen xo n quá t i, v i h s K bd =1,8. + ð tránh bi n d ng dư ho c g y răng bánh răng, ng su t ti p xúc c c ñ i σHMax không vư t quá m t giá tr cho phép. Nghĩa là: σH Max = σH . Kqt ≤ [ σH]Max ⇔σ=707,47. 1,8 = 949,17(MPa) <σ= 2400 MPa H max [ H ]max ( ) + ð ng th i ñ ñ phòng bi n d ng dư ho c phá h ng tĩnh m t lư n chân răng thì: σ =σ .K≤ σ Fmax F1 qt[ F ]max ⇒ σF1max =σ F1 .K qt =173,02.1,8=311,436(MPa)< [ σF1 ] max=570( MPa ) ⇒ σF2max =σ F2 .K qt =176,63.1,8=317,934(MPa) < [σF2 ] max=570( MPa ) K t lu n: V y b truy n ñư c thi t k th a mãn ñi u ki n quá t i. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:44
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 4.2.3 Tính ki m nghi m tr c a. Ch n v t li u. V i ch ñ ch u t i tr ng trung bình, tr c trong h p gi m t c ñư c làm b ng v t li u thép 45 thư ng hóa ho c tôi c i thi n, ho c thép 40X tôi c i thi n. ñây ta ch n v t li u ñ ch t o tr c là thép 45 tôi c i thi n có: + ð r n: HB 192 240 + Gi i h n b n: σb =600MPa + Gi i h n ch y: σch =450MPa b. Ch n chi u nghiêng h p lý. 133 Fa3 60,5 Fr4 Fr3 Ft4 Ft3 F a1 114,5 Fa4 Ft2 Ft1 Fr2 97,5 Fr1 Fa2 43,5 201 Hình 4.1: Sơ ñ phân tích l c và ch n chi u nghiêng h p lý Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:45
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Chi u nghiêng h p lý là chi u nghiêng sao cho l c tác d ng vào tr c II là bé nh t. Ta ch n chi u nghiêng c a các c p bánh răng như hình v . 4.2.3.1 ð nh k t c u cho các tr c Tr c I Lý l ch HGT tiêu chu n ñã cho kích thư c ñư ng kính tr c I t i v trí l p là Ø30. D a trên thông s kích thư c chi u r ng h p gi m t c ñã cho, các kích thư c chi u d i và ñư ng kính tr c ñư c xác ñ nh như sau: K t c u tr c ñư c xác ñ nh theo d ng tr c b c, các ñư ng kính nh d n v hai ñ u. Kh i ñ u t ñư ng kính l p bi, các ñư ng kính ti p theo ñư c l y tăng (n u v phía trong) ho c gi m (n u v phía ngoài). Các giá tr ñư ng kính ñư c l y theo tiêu chu n Chi u dài các ño n tr c ñư c xác ñ nh căn c vào kho ng cách gi a hai g i ñ , chi u r ng bánh răng, chi u r ng . Ø30 Ø36 Ø28 Ø34 43,5 114,5 86,5 Hình 4.2: K t c u tr c 1 Tr c II Tính sơ b ñư ng kính tr c II theo momen xo n trên tr c II như sau: ðư ng kính tr c ñư c xác ñ nh ch b ng momen xo n theo công th c: T2 d ≥ 3 (mm) 2 0,2.[τ ] Trong ñó: T Momen xo n (Nmm) [τ ] ng su t xo n cho phép, v i thép 45 [τ ] = 12 20 (Mpa) Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:46
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Ch n: [τ ] =15 Mpa * Momen xo n T2 = 305015,64 (Nmm) sb T2 305015,64 => d=3 = 3 = 46,67(mm) 2 0,2.15 0,2.15 K t h p v i kích thư c lòng h p và cân ñ i các kích thư c l p ghép ta có k t c u tr c II như sau: Ø42 Ø42 Ø38 Ø38 43,5 60,5 54 Hình 4.3: K t c u tr c 2 Tr c III Tương t như tr c I ta có: Ø65 Ø70 Ø76 Ø80 Ø70 110 97,5 60,5 Hình 4.4: K t c u tr c 3 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:47
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 4.2.3.2 T i tr ng tác d ng lên tr c a) B truy n c p nhanh 2T1 2.78996,5 L c vòng: F=F=t1 t2 = =3159,86(N) dw1 50 F .tgα 3159,86.0,38 L c hư ng tâm: F=F=T1 tw = =1250,78(N) r1 r2 cos β 0,96 L c d c tr c: Fa1 =F a2 = F t1 .tg β= 3159,86.0,29=916,36(N) b) B truy n c p ch m 2T2 2.305015,64 L c vòng: Ft3 =F t4 = = =7625,39 (N) dw2 80 F .tgα 7625,39.0,38 L c hư ng tâm: F=F=T3 tw = =3018,37 (N) r3 r4 cos β 0,96 L c d c tr c: Fa3 =F a4 = F t3 .tgβ = 7625,39.0,29=2211,36 (N) c) Kh p n i 2T L c vòng trên kh p n i: Ft = Dt V i: D t – ðư ng kính vòng tròn ñi qua tâm ch t d) Bánh ñai α1 172,42 F=2.F.z.sinr 0 =2.67,69.3.sin =405,25(N) 2 2 4.2.3.3 Tính ki m nghi m a) Tr c 1 * Tính ph n l c trên các g i + Trong m t ph ng yoz: → ∑mA (F) =− 43,5F r1 −− m Fa1 158F yB + 244,5F rd = 0 244,5F 43,5F m =>F = rd r1 Fa1 yB 158 49,48 244,5.405,25 43,5.1250,78 .916,36 = 2 =139,27(N) 158 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:48
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí → ∑m(F)B = 114,5F r1 −− m Fa1 158F yA + 86,5F rd = 0 114,5F m+ 86,5F =>F = r1 Fa1 rd yA 158 49,48 114,5.1250,78 .916,36+86,5.405,25 = 2 =984,8(N) 158 Th l i: −FyA + FF r1 + yB − F rd = 0 V y chi u gi s c a F yA và F yB là ñúng. + Trong m t ph ng xoz: → ∑mA (F) =− 43,5F t1 + 158F xB = 0 43,5F 43,5.3159,86 =>F=t1 = =869,96N() xB 158 158 → ∑mB (F) = 114,5F t1 − 158F xA = 0 114,5F 114,5.3159,86 =>=Ft1 = = 2289,9(N) xA 158 158 Th l i: FxA− F t1 + F xB = 0 V y chi u gi s c a F xA và F xB là ñúng. * Tính mômen t i các ti t di n nguy hi m Mômen Mx: Ta có: MxD= M xA = 0 T MxC = 43,5F yA = 43,5.984,8 = 42838,8(Nmm) 49,48 MP=+= M T m 42838,8 + .916,36 = 65509,55(Nmm) xC xC Fa1 2 MxB = 86,5F rd = 86,5.405,25= 35054,13( Nmm ) Mômen My. Ta có: MyC=− 43,5F xA =− 43,5.2289,9 =− 99610,65(Nmm) D Mômen Mz. M =1 F =T =78996,5 (Nmm) z2 T1 1 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:49
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Ft1 Fa1 C F B D A r1 Frd 43,5 114,5 86,5 F F FyA r1 yB mFa1 B F A D rd mFt1 F FxA C a1 FxB Ft1 Mx N.mm My N.mm Mz N.mm Ø30 Ø36 Ø34 Ø28 43,5 114,5 86,5 Hình 4.5: Bi u ñ Momen Mx, My, Mz tr c 1 * Ki m nghi m tr c Khi tính toán trên ta m i xét tr c ñ b n tĩnh. ð ñ m b o ñ b n tr c trong quá trình làm vi c, ñ b n m i c a tr c c n ph i tho mãn ñi u ki n. S +S S = σj τj (4.19) j 2 2 Sσj +S τj [S]:H s an toàn cho phép. Sσj ,S τj : H s an toàn xét riêng xét riêng v ng su t pháp, ti p xét t i ti t di n j. σ 1 Sσj = (4.20) Kσdj . σ aj +ψ σ .σ mj Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:50
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí τ 1 Sτj = (4.21) Kτdj . σ aj +ψ τ .σ mj σ 1,τ 1:Gi i h n m i u n và m i xo n ng v i chu kỳ ñ i x ng. σ 1 = 0,436. σb = 0,436.600 = 261,6 (MPa) τ 1 = 0,58. σ 1 = 0,58.261,6 = 151,73 (MPa) σaj , τaj , σmj , τmj :Biên ñ và tr s trung bình c a ng su t pháp và ng su t ti p t i ti t di n j. Khi tr c quay ng su t u n thay ñ i theo chu kỳ ñ i x ng do ño. σaj = σmaxj = M j /W j σmj = 0 τmj = τaj = τmaxj /2 = T/(2.W 0j ) Wj:Mô men ch ng u n t i tiêt di n j. W0j:: Mô men c n xo n t i ti t di n j. T i ch l p bánh răng 1, tr c có ñư ng kính d = 36 mm Tra b ng 9.1a[3] ta có: b = 10; h = 8; t 1 = 5 3,14.d3 bt (d− t ) 23 3,14.36 10.5.(36 − 5) 2 W =−1 1 =− = 3910,76 mm 3) 11 32 2.d 32 2.36 3,14.d3 bt (d− t ) 23 3,14.36 10.5.(36 − 5) 2 W =−1 1 =− = 8506,37 (mm 3) 01 16 2.d 16 2.36 + Mômen u n t i ti t di n ñang xét: 22 2 2 M22 = M11=+= M x M y 65509,55 + 99610,65 = 119214,05 (Nmm) T = 78996,5 Nmm Theo 10.22[3] và 10.23[3] ta có M11 119214,05 σa2 = ⇒ σa2 = = 37,36(MPa) W11 3190,76 T 2 T2 78996,5 τa2 = ⇒ τa2 = = = 4,64(MPa) 2W 02 2.W02 2.8506,37 Tra b ng 10.7[3] ta có : Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:51
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí ψσ =0,1 ; ψτ =0,05 Tra b ng 10.8 ;10.9 [3] v i: σb =600MPa ta ñư c mài ra 0,32÷ 0,16 Ta có: K x =1; K y =1,1 v i phương pháp tăng b n b m t b ng phun bi. Kx : h s t p trung ng su t do tr ng thái b m t KY : h s tăng b n b m t tr c. Tra b ng 10.10[3], ta ñư c tr s c a h s k ñ n nh hư ng c a kích thư c ti t di n tr c ñ n gi i h n m i. εσ = 0,86; ετ = 0,79 ð i v i tr c rãnh then dùng dao phay ngón ñ c t. Tra b ng 10.12[3] ñ i v i tr c có rãnh then,h s t p trung ng su t ng v i v t li u có σb = 600Mpa. Ta có: Kσ =1,76; K τ = 1,54 Kσ, ,K τ: H s t p trung ng su t th c t khi u n và khi xo n. K 1,76 σ = = 2,05 εσ 0,86 K 1,54 τ = = 1,95 στ 0,79 V y: Kσ +Kx − 1 εσ 2,05 + 1 − 1 Kσ2 = = = 1,86 Ky 1,1 Kτ +Kx − 1 ετ 1,95 + 1 − 1 Kτ2 = = = 1,77 Ky 1,1 Thay vào công th c (4.20), (4.21) ta có: 261,6 151,73 ⇒S= = 3,76 ; S= = 18,47 σ2 1,86.37,36+ 0 τ2 1,77.4,64+ 0 Thay vào công th c (4.19) ta có: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:52
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 3,92.18,47 S2 = = 3,68 > [S] =1,5÷2,5 3,922+ 18,47 2 ⇒ Tr c tho mãn ñi u ki n b n m i. Chi u r ng vành răng c a bánh răng 1 là : d− d 43,23 − 36 x=f1 −= t −= 3,3 0,32 (mm) 22 2 Ta th y x F = r2 Fa2 r3 Fa3 yB 158 200,52 79,17 43,5.1250,78+ .916,36+97,5.3108,37+ .2211,36 = 2 2 =2709,29(N) 158 → ∑mB (F)= 114,5F r2 m Fa2 +60,5F r3 m Fa3 +158F yA =0 114,5F +m− 60,5F + m =>F = r2 Fa2 r3 Fa3 yA 158 200,52 79,17 114,5.1250,78+ .916,36 60,5.3108,37+ .2211,36 = 2 2 =851,7(N) 158 Th l i: FyA +F r2 F r3 +F yB =0 V y chi u gi s c a F yA và F yB là ñúng. + Trong m t ph ng xoz: → ∑mA (F) = 43,5F t2 + 97,5F t3 − 158F xB = 0 43,5F+ 97,5F 43,5.3159,86 + 97,5.7625,39 =>F=t2 t3 = =5575,5N() xB 158 158 → ∑mB (F) =− 60,5F t3 − 114,5F t2 + 158F xA = 0 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:53
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 114,5F+ 60,5F 114,5.3159,86 + 60,5.7625,39 =>F =t2 t3 = = 5209,75(N) xA 158 158 Th l i: FxA F t2 F t3 +F xB =0 V y chi u gi s c a F xA và F xB là ñúng. * Tính mômen t i các ti t di n nguy hi m Mômen Mx: Ta có: MxA =M xB =0 T MxC = 43,5F yA = 43,5.851,7 = 37048,95(Nmm) 200,52 MP=+=− M T m 37048,95 + .916,36 = 54825,3(Nmm) xC xC Fa2 2 P MxD = 60,5F yB = 60,5.2709,29 = 163912,05(Nmm) 79,17 MT=−= M P m 163912,05 − .2211,36 = 76375,36(Nmm) xD xD Fa3 2 Mômen My. MyC= 43,5F xA = 43,5.5209,75 = 226624,13(Nmm) MyD= 60,5F xB = 60,5.5575,5 = 337317,75(Nmm) Mômen Mz. D M =2 F =T =305015,64 (Nmm) z2 t2 2 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:54
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Ft3 Fa3 B A Fr2 Fr3 Fa2 Ft2 43,5 54 60,5 F Fr2 r3 F FyA yB mFa2 mFa3 A m B Ft2 C Fa2 mFt3 D Fa3 FxA FxB Ft2 Ft3 Mx N.mm My N.mm Mz N.mm Ø38 Ø42 Ø42 Ø38 43,5 54 60,5 Hình 4.6: Bi u ñ Momen Mx, My, Mz tr c 2 * Ki m nghi m tr c Khi tính toán trên ta m i xét tr c ñ b n tĩnh. ð ñ m b o ñ b n tr c trong quá trình làm vi c, ñ b n m i c a tr c c n ph i tho mãn ñi u ki n. S +S S = σj τj (4.22) j 2 2 Sσj +S τj [S]:H s an toàn cho phép. Sσj ,S τj : H s an toàn xét riêng xét riêng v ng su t pháp, ti p xét t i ti t di n j. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:55
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí σ 1 Sσj = (4.23) Kσdj . σ aj +ψ σ .σ mj τ 1 Sτj = (4.24) Kτdj . σ aj +ψ τ .σ mj σ 1,τ 1:Gi i h n m i u n và m i xo n ng v i chu kỳ ñ i x ng. σ 1 = 0,436. σb = 0,436.600 = 216,6 (MPa) τ 1 = 0,58. σ 1 = 0,58.216,6 = 151,7 (MPa) σaj , τaj , σmj , τmj :Biên ñ và tr s trung bình c a ng su t pháp và ng su t ti p t i ti t di n j. Khi tr c quay ng su t u n thay ñ i theo chu kỳ ñ i x ng do ño. σaj = σmaxj = M j /W j σmj = 0 τmj = τaj = τmaxj /2 = T/(2.W 0j ) Wj:Mô men ch ng u n t i tiêt di n j. W0j:: Mô men c n xo n t i ti t di n j. T i ch l p bánh răng 3, tr c có ñư ng kính d = 42 mm Tra b ng 9.1a[3] ta có: b = 12; h = 8; t 1 = 5 3,14.d3 bt (d− t ) 23 3,14.42 10.5.(42 − 5) 2 W =−1 1 =− = 6455,00(mm3 ) 21 32 2.d 32 2.42 3 23 2 3,14.d bt1 (d− t 1 ) 3,14.42 10.5.(42 − 5) 3 W02 =− =− = 13724,89() mm 16 2.d 16 2.42 + Mômen u n t i ti t di n ñang xét: 22 2 2 M22 = M11=+= M x M y 163912,05 + 337317,75 = 375033,9 (Nmm) T = 305015,64 Nmm Theo 10.22[3] và 10.23[3] ta có M11 375033,9 σa2 = ⇒ σa2 = = 58,1(MPa) W21 6455 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:56
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí T 2 T2 305015,64 τa2 = ⇒ τa2 = = = 11,11(MPa) 2W 02 2.W02 2.13724,89 Tra b ng 10.7[3] ta có : ψσ =0,1 ; ψτ =0,05 Tra b ng 10.8 ;10.9[3] v i: σb =750MPa ta ñư c mài ra 0,32÷ 0,16 Ta có: K x =1; Ky =1,25 v i phương pháp tăng b n b m t b ng phun bi. Kx : h s t p trung ng su t do tr ng thái b m t KY : h s tăng b n b m t tr c. Tra b ng 10.10[3], ta ñư c tr s c a h s k ñ n nh hư ng c a kích thư c ti t di n tr c ñ n gi i h n m i. εσ = 0,85; ετ = 0,78 ð i v i tr c rãnh then dùng dao phay ngón ñ c t. Tra b ng 10.12[3] ñ i v i tr c có rãnh then,h s t p trung ng su t ng v i v t li u có σb = 750Mpa. Ta có: Kσ =1,948; K τ = 1,8 Kσ, ,K τ: H s t p trung ng su t th c t khi u n và khi xo n. K 1,948 σ = = 2,29 εσ 0,85 K 1,8 τ = = 2,31 στ 0,78 V y: Kσ +Kx − 1 εσ 2,29 + 1 − 1 Kσ2 = = = 1,83 Ky 1,25 Kτ +Kx − 1 ετ 2,31 + 1 − 1 Kτ2 = = = 1,85 Ky 1,25 Thay vào công th c (4.23), (4.24) ta có: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:57
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 216,6 189,66 ⇒S= = 2,04 ; S= = 7,38 σ2 1,83.558,1+ 0 τ2 1,85.11,11+ 0 Thay vào công th c (4.22) ta có: 2,04.9,23 S2 = = 1,97 > [S] =1,5÷2,5 2,042+ 9,23 2 ⇒ Tr c tho mãn ñi u ki n b n m i. Chi u r ng vành răng c a bánh răng 3 là : d− d 69,17 − 42 x=f 3 −= t −= 3,310,29mm()() >= 2,5m 10mm 22 2 n Ta th y chi u r ng vành răng x l n hơn không ñáng k . Do ñó trên tr c 2 ta nên ch t o bánh răng 3 là bánh răng li n tr c. c) Tr c 3 * Tính ph n l c trên các g i: + Trong m t ph ng yoz: → ∑m(F)A = 97,5F r4 −+ m Fa4 158F yB = 0 320,83 −97,5.3108,37 + .2211,36 −97,5F + m =>F =r4 Fa1 =2 = 327,02(N) yB 158 158 → ∑m(F)B = 158F yA − 60,5F r4 −= m Fa4 0 320,83 60,5.3108,37+ .2211,36 60,5F+ m =>F =r4 Fa 4 =2 = 3435,39(N) yA 158 158 Th l i: −FyA − F r4 + F yB = 0 V y chi u gi s c a F yA và F yB là ñúng. + Trong m t ph ng xoz: → ∑mA (F) =− 97,5F t 4 + 158F xB − 110F tD = 0 97,5F+ 110F =>F = t4 tD xB 158 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:58
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2T 4 V i: FtD=( 0,2 ÷ 0,3) F t mà Ft = ( D t là ñư ng kính c a ñư ng tròn ñi qua Dt tâm ch t). Ch n D t = 200(mm) 2.1172512,22 ⇒F = = 11725,12(N) t 200 ⇒=÷FtD ( 0,2 0,3) .11725,12 =( 2345,02 ÷ 3517,54) (N) Ch n FtD = 3000(N) 97,5.7625,39+ 110.3000 =>F = = 6794,15(N) xB 158 → ∑mB (F) = 60,5F t4 + 158F xA − 268F tD = 0 268F− 60,5F 268.3000 − 60,5.7625,39 =>F =tD t4 = = 2168,76(N) xA 158 158 Th l i: FxA+ FF t4 − xB − F tD = 0 V y chi u gi s c a F xA và F xB là ñúng. * Tính mômen t i các ti t di n nguy hi m Mômen Mx: Ta có: MxD= M xA = F xB = 0 T MxC=− 97,5F yA =− 97,5.3435,39 =− 334950,53(Nmm) 320,83 MP=+=− M T m 334950,23 + .2211,36 = 19830,08(Nmm) xC xC Fa4 2 Mômen My: Ta có: MyB= M yD = 0 MyC=− 60,5F xB =− 60,5.6794,15 =− 411046,08(Nmm) MyA=− 110F x =− 110.3000 =− 330000(Nmm) D Mômen Mz: M =M= T = 4 .F =1178113,39 (Nmm) zC zD 32 T4 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:59
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí D A B C Fr4 Fa4 Ft4 110 97,5 60,5 Fr4 FyA mFa4 F m yB Ft A mFt4 B D C F FxA a4 FtD Ft4 FxB Mx N.mm My N.mm Mz N.mm Ø65 Ø70 Ø76 Ø80 Ø70 110 97,5 60,5 Hình 4.7: Bi u ñ Momen Mx, My, Mz tr c 3 * Ki m nghi m tr c Khi tính toán trên ta m i xét tr c ñ b n tĩnh. ð ñ m b o ñ b n tr c trong quá trình làm vi c, ñ b n m i c a tr c c n ph i tho mãn ñi u ki n. S +S S = σj τj (4.25) j 2 2 Sσj +S τj [S]:H s an toàn cho phép. Sσj ,S τj : H s an toàn xét riêng xét riêng v ng su t pháp, ti p xét t i ti t di n. σ 1 Sσj = (4.26) Kσdj . σ aj +ψ σ .σ mj Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:60
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí τ 1 Sτj = (4.27) Kτdj . σ aj +ψ τ .σ mj σ 1,τ 1:Gi i h n m i u n và m i xo n ng v i chu kỳ ñ i x ng. σ 1 = 0,436. σb = 0,436.600 = 261,6 (MPa) τ 1 = 0,58. σ 1 = 0,58.327 = 151,73 (MPa) σaj , τaj , σmj , τmj :Biên ñ và tr s trung bình c a ng su t pháp và ng su t ti p t i ti t di n j. Khi tr c quay ng su t u n thay ñ i theo chu kỳ ñ i x ng do ño. σaj = σmaxj = M j /W j σmj = 0 τmj = τaj = τmaxj /2 = T/(2.W 0j ) Wj:Mô men ch ng u n t i tiêt di n j. W0j:: Mô men c n xo n t i ti t di n j. T i ch l p bánh răng 3, tr c có ñư ng kính d = 80 mm Tra b ng 9.1a[3] ta có: b = 22; h = 20; t 1 = 12 3,14.d3 bt (d− t ) 23 3,14.80 22.12.(80 − 12) 2 W =−1 1 =− = 26610,4(mm3 ) 21 32 2.d 32 2.80 3 23 2 3,14.d bt1 (d− t 1 ) 3,14.80 22.12.(80 − 12) 3 W02 =− =− = 60850,4() mm 16 2.d 16 2.80 + Mômen u n t i ti t di n ñang xét: 22 2 2 M22 = M11=+= M x M y 334950,53 + 411046,08 = 530236,49 (Nmm) T = 1178113,39 Nmm Theo 10.22[3] và 10.23[3] ta có M11 530236,49 σa2 = ⇒ σa2 = =19,93(MPa) W11 26610,4 T 2 T2 1178113,39 τa2 = ⇒ τa2 = = = 9,68(MPa) 2W 02 2.W02 2.60850,4 Tra b ng 10.7[3] ta có : Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:61
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí ψσ =0,1 ; ψτ =0,05 Tra b ng 10.8 ;10.9[3] v i: σb =600MPa ta ñư c mài ra 0,32÷ 0,16 Ta có: K x =1; K y =1,1 v i phương pháp tăng b n b m t b ng phun bi. Kx : h s t p trung ng su t do tr ng thái b m t KY : h s tăng b n b m t tr c. Tra b ng 10.10[3], ta ñư c tr s c a h s k ñ n nh hư ng c a kích thư c ti t di n tr c ñ n gi i h n m i. εσ = 0,73; ετ = 0,71 ð i v i tr c rãnh then dùng dao phay ngón ñ c t. Tra b ng 10.12 ñ i v i tr c có rãnh then,h s t p trung ng su t ng v i v t li u có σb = 600Mpa. Ta có: Kσ =1,76; K τ = 1,54 Kσ, ,K τ: H s t p trung ng su t th c t khi u n và khi xo n. K 1,76 σ = = 2,41 εσ 0,73 K 1,54 τ = = 2,17 στ 0,71 V y: Kσ +Kx − 1 εσ 2,41 + 1 − 1 Kσ2 = = = 2,19 Ky 1,1 Kτ +Kx − 1 ετ 2,17 + 1 − 1 Kτ2 = = = 1,97 Ky 1,1 Thay vào công th c (4.26) (4.27) ta có: 261,6 151,73 ⇒S= = 5,99 ; S= = 7,96 σ2 2,19.19,93+ 0 τ2 1.97.9,68+ 0 Thay vào công th c (4.25) ta có: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:62
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 5,99.7,96 S2 = = 4,79 > [S] =1,5÷2,5 5,992+ 7,96 2 ⇒ Tr c tho mãn ñi u ki n b n m i. 4.3.Tính toán thi t k b truy n ngoài h p 4.3.1 Thi t k b truy n ñai 4.3.1.1 Ch n lo i ñai Ch n ñai thang vì có m t làm vi c là hai m t bên ti p xúc v i các rãnh hình thang trên bánh ñai, nh ñó có h s ma sát gi a dây ñai và bánh ñai l n do ñó kh năng kéo cũng l n hơn. Ch n ti t di n ñai: lo i Ь V t li u: Ch n v t li u ch t o ñai là v i cao su do nó có tính b n, d o,ít b nh hư ng c a ñ m và s thay ñ i c a nhi t ñ . 4.3.1.2 Tính toán các thông s cơ b n c a ñai 1. ðư ng kính bánh ñai nh Theo b ng 4.13[3] ch n ñư ng kính bánh ñai nh d 1= 160(mm). πd n 3,14.160.2930 V n t c ñai v =1 ñc = =24,53() m/s 1 60000 60000 Ta th y v 1=24,53(m/s) nh hơn v n t c cho phép v max =25(m/s) ðư ng kính bánh ñai l n: Theo công th c 4.2[3] ta có d2 = u d .d 1 .(1 ε) (4.28) V i ε =0,02 là h s trư t. Thay vào công th c (4.28) ta có: d2 =1,79.160.(1 0,02)=280,67(mm) , ñ i chi u v i d y tiêu chu n ta ch n d2 =315(mm) d2 280 Như v y t s truy n th c t : ut = = =1,786 và sai l ch t s d1 .(1 ε) 160.(1 0,02) truy n: (u u ) (1,79 1,786) u=d t .100% = .100% = 0,22% <(2÷4) % ud 1,79 (n m trong ph m vi cho phép). Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:63
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2. Kho ng cách tr c Theo b ng 4.14[3] ch n sơ b kho ng cách tr c: a = 1,3d2 =1,3.280=364( mm ) Ki m tra l i a theo ñi u ki n 4.14[3] 0,55d+d( 12) +h≤ a ≤ 2( d+d 12 ) Ta có: 0,55( d1 +d 2 ) +h = 0,55( 160+280) +10,5 = 252,5( mm ) 2( d1 +d 2 ) =2( 160+280) =880( mm ) ⇒ Kho ng cách tr c ch n sơ b th a mãn ñi u ki n 4.14[3] 3. Chi u dài ñai Theo công th c 4.4[3] ta có π.(d +d ) (d d ) 2 l = 2.a+12 + 21 2 4.a 3,14.() 160+280() 280 160 2 = 2.364+ + 2 4.364 = 1428,69 Theo b ng 4.13[3] ch n chi u dài ñai l theo tiêu chu n l =1600(mm) v Do yêu c u v tu i th nên l≥ ⇔ ii ≤ =10 i max v24,53 l l S vòng quay c a ñai: i= = =15,33( )≥ i =10( ) => Không th a mãn l 1,6 smax s ñi u ki n do ñó ta c n tăng chi u dài l ñai: Ch n l ñai th a mãn: v 24,53 l≥ = =2,453(m) 10 10 Theo b ng 4.13[T1] ch n chi u dài ñai l theo tiêu chu n l = 2500(mm) v 24,53 l l Ki m nghi m l i: i= = =9,8( )≤ i =10( ) chi u dài ch n th a mãn. l 2,5 smax s Tính l i kho ng cách tr c a: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:64
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2.l π(d +d )+[] 2.l π(d +d )2 8(d d ) 2 a = 12 12 21 8 2 2 2.2500 3,14()()() 160+280 + 2.2500 3,14 160+280 8 2 80 160 = 8 = 902,61() mm 4. Góc ôm trên bánh ñai nh (d d ).57 0 α =1800 2 1 1 a (280 160).57 0 =1800 =172,42 0 902,61 0 0 α≥ αmin = 120 th a mãn (120 là góc ôm t i thi u yêu c u ñ i v i ñai thang v i cao su). 4.3.1.3 Xác ñ nh s ñai z : S ñai z ñư c xác ñ nh theo công th c 4.16[3] P .K z = 1 d (4.29) [P0 ].Cα .C l .C u .C z Trong ñó: • P1 : Công su t trên tr c bánh ñai ch ñ ng, P1 =14,17kW • Kd : H s t i tr ng ñ ng, tra b ng 4.7[T2]: “Tr s c a h s t i tr ng ñ ng” ta ñư c giá tr Kd = 1,1. • [P0 ] : Công su t cho phép, kW xác ñ nh b ng th c nghi m ng v i b truy n có s ñai z =1, chi u dài ñai tiêu chu n l o, t s truy n u=1 và t i tr ng tĩnh, tr s c a [P0 ] ñ i v i ñai thang thư ng cho trong b ng 4.19[3] P0=5,87 kW • Cα : H s k ñ n nh hư ng c a góc ôm α1 trên bánh ñai nh ñ n kh năng kéo c a ñai, tra b ng 4.15[3] và s d ng phương pháp n i suy ta có: Cα= 0,985 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:65
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí • Cl : H s k ñ n nh hư ng c a chi u dài ñai, tra b ng 4.16[3] và s d ng phương pháp n i suy ta có: C1= 1,02 • Cu : H s k ñ n nh hư ng c a t s truy n, tra b ng 4.17[3] và s d ng phương pháp n i suy ta có: Cu= 1,12 • Cz : H s k ñ n nh hư ng c a s phân b t i tr ng không ñ u ñ n t i tr ng P 14,17 các dây ñai, tra b ng 4.18[T2], v i z' =1 = =2,4 ta có [P0 ] 5,87 CZ = 0,95 14,17.1,1 Thay vào công th c (4.29) ta có: z = = 2,48 5,87.0,985.1,02.1,12.0,95 L y z = 3 ñai K t c u bánh ñai Bánh ñai ñư c làm t gang xám GX15 32 b ng phương pháp ñúc. . Theo công th c 4.17[3] ta có: B=( z 1) t+2e (4.30) Trong ñó các tr s c a h, t, e ñư c tra trong b ng 4.21[3] t = 19; e = 12,5 Thay vào công th c (4.30) ta có: B = ( 3 1) 19+2.12,5 = 52,5( mm ) Theo công th c 4.18[3] ta có: da =d+2h 0 Trong ñó tr s c a h 0 ñư c tra trong b ng 4.21[3] ðư ng kính ngoài c a bánh ñai: da =160 + 2.4,2 = 168,4( mm ) 4.3.1.4 Xác ñ nh l c căng ban ñ u và l c tác d ng lên tr c L c căng ban ñ u: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:66
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Theo công th c 4.19[3] ta có: 780P1 K d F0 = (4.31) (v.Cα z)+F v 2 Trong ñó: Fv =q m v (ñ nh kỳ ñi u ch nh l c căng), Tra b ng 4.22[3] có qm =0,178(kg/m) ta có: 2 Fv =0,178.24,53 =107,12( N ) Thay vào công th c (4.31) ta có: 780.14,17.1,1 F = =67,69(N) 0 (24,53.0,985.3)+107,12 L c tác d ng lên tr c Theo công th c 4.21[3] ta có: α1 172,42 F=2.F.z.sinr 0 =2.67,69.3.sin =405,25(N) 2 2 B ng4.4: Các thông s b truy n ñai Các thông s c a b truy n Giá tr ñai thang ðư ng kính bánh ñai nh d 1 (mm) 160 ðư ng kính bánh ñai l n d2 (mm) 280 Chi u r ng bánh ñai B (mm) 52,5 Kho ng cách tr c a (mm) 902,61 Chi u dài ñai l (mm) 2500 L c căng ban ñ u F0 (N) 67,69 L c tác d ng lên tr c Fr (N) 405,25 4.3.2 Tính ch n kh p n i ð ñ m b o cho vi c truy n momen xo n t tr c ñ ng cơ sang tr c I và tr c III sang tr c băng t i ñư c n ñ nh, ta ch n kh p n i gi a 2 tr c là kh p n i ñàn h i. Nh có b ph n ñàn h i có kh năng gi m va ñ p và ch n ñ ng, ñ phòng c ng hư ng do dao ñ ng xo n gây nên và bù l i ñ l ch tr c. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:67
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Kh p n i ñàn h i có ưu ñi m sau. Nh có b ph n ñàn h i cho nên n i tr c ñàn h i có kh năng gi m va ñ p và ch n ñ ng, ñ phòng c ng hư ng do dao ñ ng xo n gây nên và bù l i ñ l ch tr c. Kh p n i có b ph n ñàn h i b ng v t li u không kim lo i r và ñơn gi n, ñư c dùng ñ truy n mô menxo n nh ñ n trung bình. l1 l2 d1 dc D3 l1 D d d1 dc D2 Do dm l3 h l B l L Hình 4.8: N i tr c vòng ñàn h i + ðư ng kính tr c ch l p kh p n i là d = 70 (mm). + Kh p n i là chi ti t tiêu chu n vì v y trong thi t k thư ng d a vào mômen xo n tính toán T t. Tt = k.T ≤ [T] (4.32) + Trong ñó : T : mômen xo n danh nghĩa : T = 1178113,79(Nmm) k: h s ch ñ làm vi c , ph thu c vào lo i máy công tác , tra b ng 16.1.[2] k =1,5 ÷ 2 ch n k = 1,5 Thay vào công th c (4.32) ta có: T t = 1178113,79.1,5 = 1767170,69 (Nmm) = 1767,17(Nm) Tra b ng 16.10.a.[2] ñư c [T] = 2000 (Nm) =2000000 (Nmm) ⇒ tho mãn . Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:68
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí B ng 4.5: Kích thư c cơ b n c a n i tr c vòng ñàn h i T d D dm L l d1 D0 Z nmax B B1 l1 D3 l2 2000 71 260 140 125 200 8 2300 8 70 48 48 48 B ng 4.6: Kích thư c cơ b n c a vòng ñàn h i T dc d1 D2 l l1 l2 l3 h (Nm) 2000 24 M16 32 95 52 24 44 2 + Ki m nghi m ñi u ki n b n c a vòng ñàn h i : ði u ki n s c b n d p c a vòng ñàn h i : 2kT σ =≤ σ (4.33) d []d ZD0 d c l 3 Trong ñó. Z: s ch t: Z = 8 D0: ñư ng kính vòng tròn qua tâm các ch t: D 0 = 200 (mm) dc: ñư ng kính ch t d c = 24 (mm) l3: chi u dài các vòng ñàn h i l 3 = 44 (mm) [σ]d: ng su t d p cho phép c a vòng cao su [ σ]d = 2 ÷ 4 (Mpa) Thay vào công th c (4.33) ta có: 2.1,5.1178113,79 σ = = 2,09 (Mpa) < [ σ]d d 8.200.24.44 + Ki m nghi m ñi u ki n b n c a ch t : ði u ki n s c b n c a ch t. kTl σ =0 ≤ σ (4.34) u 3 []u 0,1dc D 0 Z Trong ñó : Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:69
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Z: s ch t Z = 8 D0: ñư ng kính vòng tròn qua tâm các ch t D 0 = 200 (mm) dc: ñư ng kính ch t: d c = 24 (mm) l l =l +2 =48+24=72 () mm 0 1 2 [σ]u: ng su t cho phép c a ch t: [ σ]u = 60 ÷ 80 (Mpa) Thay vào công th c (4.34) ta có: 1,5.1178113,79.72 σ = = 57,53 (Mpa) < [ σ]u u 0,1.243 .200.8 ⇒ V y kh p n i ch n ñã tho mãn 4.4.Tính toán thi t k các ph n t c a thi t b v n chuy n 4.4.1. Tính toán thi t k tr c tang d n ñ ng. 4.4.1.1. Ch n v t li u Ch n v t li u ch t o tr c là thép 45. Thép này có gi i h n b n σb =600Mpa và ng su t xo n cho phép [τ] =15 ÷30MPa . 4.4.1.2. Tính sơ b tr c ðư ng kính tr c ñư c xác ñ nh b ng momen xo n theo công th c 10.9[3] T d ≥ 3 (4.35) 0,2. []τ Trong ñó: T Momen xo n trên tr c công tác, T = 1172512,22 Nmm; [τ] ng su t xo n cho phép, [τ] =15 ÷20(MPa) ; Thay vào công th c (4.35) ta có: 1172515,22 d≥ 3 = 66,4 () mm 0,2.20 Sơ b ch n ñư ng kính tr c là d = 65 mm. 4.4.1.3. Tính g n ñúng tr c Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:70
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Hình 4.9: K t c u sơ b tr c l p trên tang d n ñ ng. Trên hình 4.9 là k t c u sơ b tr c l p trên tang d n ñ ng, kho ng cách gi a hai ñ u tr c ñư c tính như sau: L = Lt+ 2a + 2t + b+c (4.36) Trong ñó: L – là kho ng cách gi a hai ñ u tr c, mm ; a khe h gi a tang và lăn, a = 50 mm; Lt chi u dài tang , L t = 630 mm; t chi u dài tr c l p , t = 48 mm; b chi u dài tr c l p moay ơ kh p n i, b = 140 mm; c là khe h gi a và kh p n i c =60 mm. Thay vào công th c (4.36), ta có: L=630+2.50+2.48+140+60=1026( mm ) *Xác ñ nh t i tr ng tác d ng lên tr c: Theo (2.3), ta có mômen xo n trên tr c công tác T=1172512,22( Nmm ) Theo (2.5), l c căng băng l c căng trên nhánh có t i và nhánh không t i l n lư t là: F1 =13910,33 N ; F2 =5423,43 N L c t ng c ng là t ng l c căng băng và l c vòng ta có: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:71
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí F = F 1 + F 2 = 19333,76(N); L c t kh p n i tác d ng lên tr c tang Fk= 3000(N) Khi làm vi c, ta coi l c t ng c ng và mômen ñư c phân ñôi trên tr c tang như hình 4.10. * Ph n l c các g i t a L y momen t i A F F ` ∑mA =0⇔ Y B .778 − F.224 k .231,5 546,5=0 (4.38) 2 2 T ng l c tác d ng lên tr c F F ∑F= +F+Yk A +Y B = 0 (4.39) 2 2 Trong ñó: YA, Y B: l n lư t là ph n l c t i các g i A và B theo phương Y F = 21314,78N; F K = 3000N Thay vào (4.37) và (4.38) ta có: F F Fk .224+ .231,5+ 546,5 Y = 2 2 B 778 19333,76 19333,76 3000.224+ .231,5+ .546,5 = 2 2 = 10530,63 () N 778 YA =F F k Y B =19333,76 3000 10530,63=5803,13( N ) *Xác ñ nh n i l c M x, M z , v bi u ñ mômen Bi u ñ Mx A Mx =F k .224= 672000 Nmm C Mx =F k( 224+231,5) +Y A .231,5=2709924,6 Nmm D Mx =Y B .231,5=2437840,85 Nmm Bi u ñ Mz T MD = =586256,11 Nmm P 2 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:72
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí D MT =T=1172512,22 Nmm F FK F Y A YA C 2 2 B K D 224 231,5 315 231,5 B 2709924,6 2437840,85 Mx 672000 N.mm 1172512,22 586256,11 Mz N.mm Ø63 Ø80 Ø65 Ø70 Ø80 Hình 4.10: Bi u ñ Momen Mx, My, Mz tr c tang *Xác ñ nh ñư ng kính tr c. Ta xét t i hai ti t di n, ti t di n l p tang và t i ti t di n tr c l p v i lăn. ðư ng kính tr c d t i các ti t di n ñư c xác ñ nh theo công th c 10.17[3] Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:73
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí M d ≥ 3 td (4.40) 0,1[ σ] Trong ñó: Mtñ momen tương ñương t i ti t di n j, Nmm; 2 2 Mtdj = Mj +0,75.T j Nmm; (4.41) [σ ] ng su t cho phép c a v t li u ch t o tr c, MPa ; Thép 45 có [σ] = 55 Mpa. ðư ng kính t i ti t di n ñi m C C T bi u ñ mômen xo n ta có: Mx = 2709924,6 Nmm, T c = 1172512,22 Nmm Thay vào công th c (4.41) ta có: 2 2 Mtd = 2709924,6 +0,75.1172512,22 =2893921,22() Nm m Thay vào công th c (4.42) ta có: 2893921,22 d≥ 3 =79,63() mm C 0,1.55 ðư ng kính t i ti t di n ñi m D D T bi u ñ momen xo n ta có: Mx = 2437840,85 Nmm, T D = 586256,11 Nmm Thay vào công th c (4.41) ta có: 2 2 Mtd = 2437840,85 +0,75.586256,11 =2490148,63() Nm m Thay vào công th c (4.42) ta có : 2490148,63 d≥ 3 =76,79() mm D 0,1.55 Tra theo dãy ñư ng kính tr c tiêu chu n, trang 195 [3]. Ch n dC = d D = 80 mm. ðư ng kính tr c d t i ti t di n tr c l p v i lăn : A T bi u ñ momen xo n ta có: Mx = 672000 Nmm; T = 1172512,22 Nmm; Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:74
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Thay vào công th c (4.41) ta có: 2 2 Mtd = 672000 +0,75.1172512,22 =1217650,48() Nmm Thay vào công th c (4.42) ta có: 1217650,48 d≥ 3 =62,45() mm 1 0,1.50 Tra theo dãy ñư ng kính tr c tiêu chu n, trang 195 [3]. Ch n d A =dB = 65 mm ðư ng kính tr c ch l p kh p n i là: d T = 63mm 4.4.1.4. Tính ki m nghi m tr c Khi tính toán trên ta m i xét tr c ñ b n tĩnh. ð ñ m b o ñ b n tr c trong quá trình làm vi c, ñ b n m i c a tr c c n ph i tho mãn ñi u ki n. S +S S = σj τj (4.43) j 2 2 Sσj +S τj [S]:H s an toàn cho phép. Sσj ,S τj : H s an toàn xét riêng xét riêng v ng su t pháp, ti p xét t i ti t di n. σ 1 Sσj = (4.44) Kσdj . σ aj +ψ σ .σ mj τ 1 Sτj = (4.45) Kτdj . σ aj +ψ τ .σ mj σ 1,τ 1:Gi i h n m i u n và m i xo n ng v i chu kỳ ñ i x ng. σ 1 = 0,436. σb = 0,436.600 = 261,6 (MPa) τ 1 = 0,58. σ 1 = 0,58.327 = 151,73 (MPa) σaj , τaj , σmj , τmj :Biên ñ và tr s trung bình c a ng su t pháp và ng su t ti p t i ti t di n j. Khi tr c quay ng su t u n thay ñ i theo chu kỳ ñ i x ng do ño. σaj = σmaxj = M j /W j σmj = 0 τmj = τaj = τmaxj /2 = T/(2.W 0j ) Wj:Mô men ch ng u n t i tiêt di n j. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:75
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí W0j:: Mô men c n xo n t i ti t di n j. T i v trí có gia công rãnh then tr c có ñư ng kính d = 80 mm Theo tài li u Ta có: b = 22; h = 14; t 1 = 9 3,14.d3 bt (d− t ) 23 3,14.80 22.9.(80 − 9) 2 W =−1 1 =− = 44001,76(mm3 ) 21 32 2.d 32 2.80 3 23 2 3,14.d bt1 (d− t 1 ) 3,14.80 22.9.(80 − 9) 3 W02 =− =− = 94241,76() mm 16 2.d 16 2.80 + Mômen u n t i ti t di n ñang xét: 2 2 2 M22 = M11=+= M x M y 2087173,91 = 2087173,91 (Nmm) T = 586256,11 Nmm Theo 10.22 và 10.23 ta có M11 2087173,91 σa2 = ⇒ σa2 = = 47,43(MPa) W11 44001,76 T 2 T2 586256,11 τa2 = ⇒ τa2 = = = 3,11(MPa) 2W 02 2.W02 2.94241,76 Tra b ng 10.7 ta có : ψσ =0,1 ; ψτ =0,05 Tra b ng 10.8 ;10.9 trang [197] [3] v i: σb =600MPa ta ñư c mài ra 0,32÷ 0,16 Ta có: K x =1; K y =1,1 v i phương pháp tăng b n b m t b ng phun bi. Kx : h s t p trung ng su t do tr ng thái b m t KY : h s tăng b n b m t tr c. Tra b ng 10.10, ta ñư c tr s c a h s k ñ n nh hư ng c a kích thư c ti t di n tr c ñ n gi i h n m i. εσ = 0,73; ετ = 0,71 ð i v i tr c rãnh then dùng dao phay ngón ñ c t. Tra b ng 10.12 ñ i v i tr c có rãnh then, h s t p trung ng su t ng v i v t li u có σb = 600Mpa. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:76
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Ta có: Kσ =1,76; K τ = 1,54 Kσ, ,K τ: H s t p trung ng su t th c t khi u n và khi xo n. K 1,76 σ = = 2,41 εσ 0,73 K 1,54 τ = = 2,17 στ 0,71 K K Tr s c a σ, τ ñ i v i b m t tr c l p có ñ dôi tra b ng (10.11) [3]. εσ ε τ K K Ch n: σ = 2,75 ; τ = 2,05 εσ ετ V y: Kσ +Kx − 1 εσ 2,41 + 1 − 1 Kσ2 = = = 2,19 Ky 1,1 Kτ +Kx − 1 ετ 2,17 + 1 − 1 Kτ2 = = = 1,97 Ky 1,1 Thay vào công th c (4.44), (4.45) ta có: 261,6 151,73 ⇒S= = 2,52 ; S= = 24,77 σ2 2,19.47,43+ 0 τ2 1,97.3,11+ 0 Thay s vào (4.43) ta ñư c: 2,52.24,77 S2 = = 2,54 > [S] =1,5÷2,5 2,522+ 24,77 2 ⇒ Tr c tho mãn ñi u ki n b n m i. 4.4.1.5. Tính ch n then M i ghép then ñư c dùng ñ truy n mômen xo n t tr c tang ñ n tang nh moay ơ hàn vào tang. a. Ch n then t i v trí l p moay c a tr c tang d n Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:77
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Hình 4.11: M i ghép then vát Theo tài li u Ta ch n ñư c các kích thư c c a then vát như b ng 4.7 B ng 4.7: Kích thư c then vát d bxh t1 t2 S ho c r S1 ho c r 1 h l 80 22x14 9 4,4 0,6 0,4 22 70 Ki m nghi m then theo ñi u ki n b n d p và ñi u ki n b n c t 2.T 2.586256,11 σ=d = =41,88MPa() ≤ [] σ=150MPad () d.L.(h t1 ) 80.70.(14 9) 2.T 2.586256,11 τ= = =9,52()() MPa ≤τ=÷ [ ] 60 90MPa c d.L.b 80.70.22 c V y then ñã ch n tho mãn ñi u ki n b n d p và ñi u ki n b n c t b. Ch n then t i v trí l p kh p n i Theo m c 4.4.1.3 ta có ñư ng kính tr c ch l p kh p n i là d T = 63mm. Tra b ng 9.1a[3] ta có: b = 18 (mm); h = 11 (mm) + Chi u sâu rãnh then trên tr c: t 1 = 7(mm) + Chi u sâu rãnh then trên l : t 2 = 4,4 (mm) Ki m nghi m then theo ñi u ki n b n d p và ñi u ki n b n c t Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:78
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2.T 2.1172512,22 σ=d = =132,94MPa() < [] σ=150MPad () d.L.(h t1 ) 63.70.(11 7) 2.T 2.1172512,22 τ== =29,54()() MPa ≤τ=÷ [ ] 60 90 MPa c d.L.b 63.70.18 c Như v y then ñã ch n tho mãn ñi u ki n b n d p và ñi u ki n b n c t. 4.4.1.5. Tính ch n lăn YA YB 224 778 Hình 4.12: Sơ ñ tính ch n lăn tr c tang d n Vì tr c không ch u l c d c tr c và ñ cho tr c có th tuỳ ñ ng khi làm vi c, ta ch n ki u bi ñ lòng c u 2 dãy (B ng 4.8) B ng 4.8: Kích thư c c a bi ñ lòng c u 2 dãy 0 Kí hi u d(mm) D(mm) B(mm) r(mm) a( ) C(kN) C0(kN) 1613 65 140 48 3,5 14,32 75,3 39,3 *Tính ki m nghi m theo kh năng t i c a . + Kh năng t i ñ ng . Theo công th c 11.3[3] ta có QA = ( X A.V.F RA + Y A.F aA ).K ñ.K t Trong ñó: FR: T i tr ng hư ng tâm tác d ng lên Fa: T ng l c d c tr c ngoài do các chi ti t máy quay truy n ñ n (Fa=0) V: H s k ñ n vòng nào quay; Vòng trong quay: V=1 Kt: H s k ñ n nh hư ng c a nhi t ñ ; K t =1 Kd: H s k ñ n ñ c tính t i tr ng; K d =1 X: H s t i tr ng hư ng tâm Y: H s t i tr ng d c tr c Tra b ng 11.4[3], v i bi ñ lòng c u ta có: Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:79
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí e=1,5tg α=1,5.tg14,32=0,38 XA =X B =1 YA =Y B =0,42.cotgα =0,42.cotg14,32=1,65 Thay s vào ta có : ` QA = 1.1.9616,11.1.1 = 13743,38 (N) QB = 1.1.13143,14.1.1= 9015,87 (N) Ta th y Q A Q t = X 0.F r + Y 0.F a = 1.13743,38 = 13743,38(N)=13,743 Ta th y: Q t = 13,143 (kN) < C 0 = 39,3(kN) V y ñã ch n ñ m b o kh năng làm vi c. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:80
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 4.4.2. Tính toán thi t k cơ c u c m con lăn 4.4.2.1. Tính toán thi t k c m con lăn ñ nhánh có t i. Sơ b ch n ñư ng kính tr c t i lăn là d = 15 mm. ð i v i cơ c u băng t i ta ch n bi ñ m t dãy. B ng 4.9: Kích thư c bi ñ 1 dãy ( Tra b ng 2.7[3]) d D B r C C 0 Ký hi u (mm) (mm) (mm) (mm) (kN) (kN) 1000902 15 28 7 0,5 2,53 1,51 9 8 2 Ø 1 Ø B=500 15 Ø 8 2 Ø 35 Ø20 7 20° Ø12 Ø15 Ø28 6 Ø20 10 35 200 190 720 760 Hình 4.13: K t c u c m con lăn Fp F Fp 1500 Hình 4.14: Sơ ñ phân b l c trên 1,5m kho ng cách gi a 2 hàng con lăn a) Tính l c tác d ng gi a 2 hàng con lăn F = M.g (4.46) Trong ñó: M: Kh i lư ng v t li u gi a 2 hàng con lăn g = 10m/s 2: Gia t c tr ng trư ng Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:81
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Tính kh i lư ng v t li u gi a 2 hàng con lăn M=V. γ (4.47) Trong ñó: M: Kh i lư ng v t li u gi a 2 hàng con lăn V: Th tích c a v t li u gi a 2 hàng con lăn γ: Kh i lư ng riêng tính toán c a v t li u; γ = 1,7t n/m 3 Theo m c 2.3 ta có di n tích m t c t ngang dòng v t li u là: A=0,0246m 2 ⇒ Th tích v t li u gi a 2 hàng con lăn là: V = A.1,5 = 0,0246.1,5 = 0,0369 m 3 L n lư t thay s vào các công th c (4.47), (4.46) ta có M = 0,0369.1,7 = 0,0627t n = 62,7kg F = 62,7.10 = 627N F 627 L c tác d ng lên c m con lăn : F p= = =313,5 N 2 2 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:82
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Fp F1 F2 A B 30° S1 C H h2 S2 h 9 8 S3 S4 Ø K E D G I J h1 20° 200 Hình 4.15: Sơ ñ phân b l c trên c m con lăn b) Tính l c tác d ng vào con lăn D a vào sơ ñ phân b l c trên c m con lăn ta th y t i v trí c a con lăn gi a ph i ch u tác d ng l n nh t. Do ñó, ta ti n hành tính và ki m nghi m cho con lăn này * Di n tích ngang dòng v t li u t i v trí con lăn gi a: S n = S1+S 2 Theo m c 2.3 ta có di n tích m t c t ngang dòng v t li u t i v trí con lăn 2 gi a là: A = 0,0246 m D a vào hình v ta th y di n tích m t c t ngang dòng v t li u ñư c tính theo công th c: S=S t+S d Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:83
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí Trong ñó: St: Di n tích m t c t ngang dòng v t li u phía trên phân b theo d ng hình tam giác cân. c.b.h S = 2 (4.48) t 2 Sd: Di n tích m t c t ngang dòng v t li u phía dư i phân b theo d ng hình thang cân. (l +b).h S = 1 (4.49) d 2 +) l, b l n lư t là ñáy nh và ñáy l n c a hình thang cân; l = 0,4B = 0,4.500 = 200 mm b = 0,8B = 0,8.500 = 400 mm +) Chi u cao c a hình thang cân: (b l) (400 200) h = .tg200 = .tg20 0 =36,397 mm 1 2 2 +) Chi u cao c a tam giác cân: 0 h2 =0,5.b.tg φ=0,5.400.tg30 =115,47 mm +) Chi u cao m t c t ngang dòng v t li u là: h=h1 +h 2 =36,397 +115,47=151,867 mm L n lư t thay s vào các công th c (4.48) và (4.49) ta có: 0,99.400.115,47 S = =22863,06mm2 =0,023m 2 t 2 (200+400).36,397 S= =10919,1mm=0,0109m2 2 d 2 Như v y, di n tích m t c t ngang dòng v t li u là: S=St +S d =0,023+0,0109=0,0339 A 0,024 Xét = ⇒ A = 0,73S S 0,0339 ⇒ F cl = 0,73Fp = 228,86N Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:84
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí c)Tính tr c c a con lăn : * Ch n v t li u làm tr c Ch n v t li u làm tr c là thép 45 HB=200 210, σb=600MPa, σch =340MPa và ng su t xo n cho phép [τ] =15 ÷30MPa . * Xác ñ nh sơ b kho ng cách tr c T k t c u sơ b tr c l p trên c m con lăn, ta có kho ng cách gi a hai ñ u tr c là: L = 240 mm * Xác ñ nh t i tr ng tác d ng lên tr c ’ F = F cl = 228,86N * Ph n l c các g i t a L y momen t i A: ' ∑mA = 0 ⇔ 120.F 240.Y B =0 120.228,86 ⇒ Y = =114,43 N B 240 T ng l c tác d ng lên tr c: ' ∑F=F YA Y B =0 ' ⇒ YA =F Y B =228,86 114,43=114,43 N * Xác ñ nh n i l c M y,M z v bi u ñ mômen. Xét ño n tr c bên ph i ñi m C: C My =120.Y A =120.114,43=13731,6 (Nmm) Mz = 0 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:85
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí yA F' yB ABC 120 240 My N.mm 6300 Ø12 Ø15 Ø20 Hình 4.16: Bi u ñ mômen trên tr c con lăn * Xác ñ nh ñư ng kính tr c. Ta xét t i hai ti t di n, ti t di n gi a thanh và t i ti t di n tr c l p v i lăn. ðư ng kính tr c d t i các ti t di n ñư c xác ñ nh theo công th c 10.17[8]: M d ≥ 3 td mm; 0,1[ σ] Trong ñó: Mtñ momen tương ñương t i ti t di n j, Nmm; 2 2 M tñ1 = Mj +0,75.T j Nmm; [σ] ng su t cho phép c a v t li u ch t o tr c, MPa ; Thép 45 có [σ] = 50 Mpa. ðư ng kính t i ti t di n gi a tr c : Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:86
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí 2 Mtd = 13731,6 +0,75.0=13731,6 Nmm 13731,6 ⇒d≥ 3 =14,5 mm 1 0,1.45 Ch n tiêu chu n ñư ng kính tr c d 1 = 20 mm. * Ki m nghi m tr c v ñ b n tĩnh Dùng ñ phòng kh năng bi n d ng d o quá l n ho c do quá t i ñ t ng t (ch ng h n khi m máy) c n ki m nghi m tr c v ñ b n tĩnh. 2 2 σtd = σ +3.τ ≤ [σ] [σ] = 0,8. σch Tra b ng 6.1[8] ⇒ σch = 340 ⇒ [σ] = 0,8. 340 = 272 (MPa) T max 0 τ= 3 = 3 =0 0,2.dC 0,2.20 Tmax : mômen xo n l n nh t t i ti t di n nguy hi m lúc quá t i: Mmax σ = 3 0,1.d C Mmax : mômen u n l n nh t t i ti t di n nguy hi m lúc quá t i. ⇒ Mmax = M yC= 13731,6(Nmm) Mmax 13731,6 σ= 3= 3 =17,16 0,1.dC 0,1.20 2 2 2 2 ⇒ σtd = σ +3.τ = 17,16 +3.0 =17,16 (MPa) Ta th y: σtd = 7,88(MPa) < [σ]= 272 (MPa) V y tr c tho mãn ñ b n tĩnh. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:87
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N V K T LU N VÀ ð NGH 5.1. K t lu n Băng t i ñai ng d ng trong v n chuy n ñá rămñã làm gi m r t nhi u s c lao ñ ng trong vi c v n chuy n. Máy v a làm ch c năng v n chuy n v a là thi t b ñ nh lư ng liên t c phù h p v i yêu c u công ngh khai ñá. Băng t i có c u t o ñơn gi n, l p ñ t d dàng, các b ph n h p thành có kh i lư ng không l n nên v n chuy n nh nhàng thu n ti n. Vi c ñ nh lư ng c p li u c a băng t i ñai ñư c th c hi n nh vào t m c a x li u trên máng c p li u. S lên hay xu ng c a c a x s làm tăng ho c gi m lư ng nguyên li u mà băng v n chuy n ñư c. V i nh ng k t qu th c t ho t ñ ng cho th y s phù h p c a nh ng thông s tính toán và thông s làm vi c th c t . V y băng t i ñai ñư c thi t k ng d ng trong v n chuy n ñá răm ñã ñ t k t qu r t t t, ñáp ng ñư c nhu c u thay th s c lao ñ ng chân tay c a doanh nghi p. 5.2. ð ngh V i nh ng k t qu ñ t ñư c ban ñ u c a ñ tài là ñưa băng t i ñai vào ng d ng trong dây truy n khai thác ñá răm. ð ngh ti p t c theo dõi ñ b sung hoàn ch nh t thi t k , ch t o ñ n v n hành . Trong quá trình v n hành khai thác s d ng h th ng c n lưu ý m t s ñi m quan tr ng sau: V n hành h th ng ñúng quy ñ nh, tránh ñ h th ng b quá t i. Quá trình b o dư ng ph i ñư c ti n hành ñúng th i gian quy ñ nh và thay th n u c n. Quá trình s a ch a h p gi m t c n u c n ph i thay th các bánh răng mà không có v t li u ñúng như thi t k c a nhà s n xu t thì có th thay th b ng v t li u khác th a mãn, do h s an toàn khi ki m tra là r t l n. Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:88
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí TÀI LI U THAM KH O [1]. Nguy n Văn D Tính toán thi t k băng t i ð i h c k thu t công nghi p Thái Nguyên, 2011 [2]. Vũ Ng c Pi Tính toán thi t k băng t i ð i h c k thu t công nghi p Thái Nguyên, 2001 [3]. Tr nh Ch t Lê Văn Uy n. Tính toán thi t k h d n ñ ng cơ khí ( T p I) Nhà xu t b n giáo d c [4]. Tr nh Ch t Lê Văn Uy n. Tính toán thi t k h d n ñ ng cơ khí ( T p II) Nhà xu t b n giáo d c [5]. Vũ Ng c Pi H p gi m t c tiêu chu n ð i h c k thu t công nghi p Thái Nguyên [6]. Vũ Ng c Pi Nguy n Văn D Hư ng d n thi t k ñ án chi ti t máy ð i h c k thu t công nghi p Thái Nguyên [7]. Vũ Ng c Pi Tr n Th Nguy n Th Qu c Dung Nguy n Th H ng C m. Cơ s thi t k máy và chi ti t máy Trư ng ñ i h c k thu t công nghi p Thái Nguyên, 2001 [8]. Beltmaster_berekeningen transport [9]. Conveyor Belt Design Manual Bridgestone [10]. Conveyor_Handbook Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:89
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí M C L C ð TÀI ð ÁN K THU T 1 L I NÓI ð U 2 PH N 1 3 GI I THI U SƠ B H D N ð NG BĂNG T I 3 1.1 Gi i thi u h d n ñ ng băng t i 3 * ð c ñi m c a h d n ñ ng băng t i 3 * C u t o chung c a h d n ñ ng băng t i 4 1.2 M c tiêu thi t k 6 PH N II 8 TÍNH TOÁN THI T K BĂNG T I 8 2.1 Xác ñ nh ñ r ng (B) t i thi u c a băng t i 8 2.2 Xác ñ nh góc nâng h ( β) c a băng t i 8 2.3 Xác ñ nh v n t c (V) c a băng t i 8 2.4 Tính toán công su t truy n d n băng t i 10 2.5 L c căng dây băng t i 12 2.6 Tính ch n dây băng 14 2.7 C u trúc h th ng băng t i 14 2.8. Tính toán cơ c u kéo căng băng 16 PH N III 19 TÍNH TOÁN ð NG H C H D N ð NG 19 3.1 Ch n lo i h p gi m t c 19 3.2 Tính ch n ñ ng cơ ñi n 22 3.2.1 Ch n ki u lo i ñ ng cơ 22 3.2.2 Ch n công su t ñ ng cơ 22 3.2.3 Ch n s vòng quay ñ ng b c a ñ ng cơ 23 3.2.4 Ch n ñ ng cơ th c t 24 3.2.5 Ki m tra ñi u ki n quá t i, ñi u ki n m máy cho ñ ng cơ 24 3.3 Tính t s truy n 25 3.3.1 T s truy n c a h p gi m t c 26 3.3.2 T s truy n c a b truy n ngoài h p 26 3.4 .Tính toán các thông s trên các tr c 27 3.4.1 T c ñ quay c a các tr c 27 3.4.2.Tính công su t trên các tr c 27 3.4.3 Tính mômen xo n : 28 3.4.4. L p b ng k t qu 29 3.5. Ki m nghi m h p gi m t c tiêu chu n theo momen xo n trên tr c ñ u ra 29 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:90
- ð án k thu t B môn K thu t cơ khí PH N IV 30 TÍNH TOÁN CÁC PH N T C A H TH NG/MÁY 30 4.1. Tính ch n h p gi m t c tiêu chu n 30 4.2.Tính ki m tra b n cho các chi ti t trong h p 32 4.2.1 B truy n bánh răng c p nhanh 32 4.2.2 B truy n bánh răng c p ch m 38 4.2.3 Tính ki m nghi m tr c 45 4.3.Tính toán thi t k b truy n ngoài h p 63 4.3.1 Thi t k b truy n ñai 63 4.3.2 Tính ch n kh p n i 67 4.4.Tính toán thi t k các ph n t c a thi t b v n chuy n 70 4.4.1. Tính toán thi t k tr c tang d n ñ ng. 70 4.4.2. Tính toán thi t k cơ c u c m con lăn 81 PH N V 88 K T LU N VÀ ð NGH 88 5.1. K t lu n 88 5.2. ð ngh 88 TÀI LI U THAM KH O 89 M C L C 90 Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p Thái Nguyên L p LT09CCM04 Trang:91
