Bài giảng Thiết kế kĩ thuật

PHAÀN II: THIEÁT KEÁ KÓ THUAÄT Chöông 1: TÍNH TOAÙN CÔ CAÁU NAÂNG CHÍNH 1.1. Giôùi thieäu veà cô caáu naâng Trong ngaønh maùy truïc ngöôøi ta ñònh nghóa,cô caáu naâng laø moät phaän maùy duøng ñeå naâng haï vaät heo phöông thaúng ñöùng .maø ngoaïi löïc taùc duïng vaøo cô caáu laø troïng löïc vaø löïc quaùn tính Ñoái vôùi coång truïc consol baùnh ray söùc naâng 42,5 taán cô caáu naâng laø moät boä phaän cuûa maùy truïc,söû duïng tang cuoán caùp thoâng qua heä palaêng ñeå naâng haï vaät noù ñöôïc boá trí treân xe con di chuyeån 1.2 .Sô ñoà cô caáu: 1.2.1.Caáu taïo: HìnhIII. 1.1 Sô ñoà truyeàn ñoäng cô caáu naâng coång truïc Sô ñoà truyeàn ñoäng cuûa cô caáu naâng coång truïc bao goàm: Ñoäng cô – khôùp noái – Phanh – hoäp giaûm toác - Khôùp noái – tang. Ñoäng cô ñieän. Khôùp noái Phanh Hoäp giaûm toác Khôùp noái Tang OÅ ñôõ Ñoäng cô ñieän (1) ñöôïc noái vôùi hoäp giaûm toác (4) qua khôùp noái voøng ñaøn hoài (2), trong ñoù nöûa khôùp phía beân hoäp giaûm toác ñöôïc söû duïng laøm baùnh phanh, khôùp raêng ñaëc bieät (5) noái tang (6) vôùi truïc ra cuûa hoäp giaûm toác. 1.2.3. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa cô caáu naâng: Khi khôûi ñoäng cô caáu baèng ñieän, ñoäng cô ñieän hoaït ñoäng seõ truyeàn sang hoäp giaûm toác qua khôùp noái. Truïc ra cuûa ñoäng ñieän noái vôùi truïc vaøo cuûa hoäp giaûm toác qua khôùp noái ra phanh, vaän toác ôû truïc ra cuûa hoäp giaûm toác phaûi baèng vôùi vaän toác quay cuûa tang ñeå naâng haï haøng theo thieát keá. Phanh söû duïng trong cô caáu naøy laø loaïi phanh thöôøng ñoùng baèng ñieän. Phanh ñöôïc hoaït ñoäng khi muoán caàn truïc ngöng hoaït ñoäng hoaëc laøm giaûm toác ñoä naâng haøng ñeå ñaûm baûo an toaøn. 1.3. Caùc thoâng soá ban ñaàu. STT Teân thoâng soá Kí hieäu Trò soá Ñôn vò 1 Söùc naâng Q 42,5 Tf 2 Chieàu cao naâng H 14,65 m 3 Vaän toác naâng Vn 16 m/ph 4 Cheá ñoä laøm vieäc Trung bình 1.4.Sô ñoà maéc caùp cuûa cô caáu naâng: Hình II.1.2 Sơ ñoà maéc caùp 1. Tang cuoán caùp Puli chuyeån höôùng Puli di ñoäng Maùy truïc ñang thieát keá söû duïng thieát bò mang haøng laø khung chuïp container Duøng sô ñoà cô caáu naâng coù palaêng keùp coù boäi suaát palaêng ip = 2. 1.5.Tính toaùn choïn caùp: Löïc trong daây caùp ñi vaøo tang khi naâng haøng ( 2.1)[2] Trong ñoù: Q = 42,5(T) : söùc naâng ñònh möùc a = 4 : soá palaêng ñôn trong heä thoáng ip = 2 : boäi suaát palaêng. h0: Hieäu suaát chung cuûa palaêng vaø puli chuyeån höôùng. ( 2.2)[2] h0 : Hieäu suaát chung cuûa palaêng vaø puli chuyeån höôùng Vôùi: hp : hieäu suaát cuûa palaêng hh : hieäu suaát cuûa puli chuyeån höôùng (2.3)[2] hr : Hieäu suaát cuûa moät puli hr = 0,98 (tra baûng 2.2[2]) Ta coù 9 puli daãn höôùng neân hh = 0,98=0,92 η=0,99.0,92=0,91 Kích thöôùc daây caùp ñöôïc choïn döïa theo löïc keùo ñöùt. Löïc tính toaùn ñöùt caùp: P ³ St. k (2.6 )[2] Trong ñoù: St : - Löïc caêng lôùn nhaát trong daây caùp. k = 5,5: heä soá an toaøn (tra baûng 2.3 [2]). Þ P ³ 5824,17. 5,5 = 32032,93(kG) Theo tính toaùn treân vaø theo chæ daãn baûng 2.5[2], tra baûng III.5[2] ta choïn caùp beän loaïi PK –Po caáu taïo 6x36(1+7+7)x7+14)+1 loõi theo GOCT 7668 –69 co:ù ñöôøng kính dc = 23,5 (mm) coù giôùi haïn beàn cuûa daây caùp beän Tb = 200 (kG/mm2) löïc ñöùt cho pheùp laø P = 33250 (kG) ,khoái löôïng tính toaùn 1000m caùp ñaõ boâi trôn 2120 kg Hình: II.1.3 Caùp theùp Ñoä beàn döï tröõ thöïc teá cuûa caùp: 1.6.Tính toaùn tang 1.6.1.Xaùc ñònh kích thöôùc tang Ñöøông kính caàn thieát cuûa tang theo ñöôøng trung bình cuûa daây caùp theùp cuoän vaøo D ³ dc. e (2.9)[2] Trong ñoù: - dc = 23,5 (mm) : ñöôøng kính caùp choïn - e = 25: heä soá ñöôøng kính tang (tra baûng 2.7[2]) Þ D ³ 23,5.25 = 587,5 (mm) Choïn ñöôøng kính cuûa tang : D = 800 (mm) Chieàu daøi cuûa caùp naâng:Chieàu daøi caùp töø 1 palaêng cuoän vaøo tang : Lc = H.ip + p.D (z1 + z2 ) (2.10)[2] Trong ñoù: H = 14,65 (m) : chieàu cao naâng ip = 2 : boäi suaát palaêng D = 800 (mm) = 0,8 (m) : ñöôøng kính tang. z1 = 2 : soá voøng döï tröõ treân tang z2 = 3 : Soá voøng keïp caùp. Þ Lc = 14,65.2 + 3,14. 0,8 (1,5 +3) = 40,604 (m) Chieàu daøi cuûa tang phaûi sao cho khi haï vaät xuoáng vò trí thaáp nhaát treân tang vaãn coøn laïi ít nhaát laø 1,5 voøng daây (theo qui ñònh veà an toaøn). Ta löïa choïn tang keùp cuoän moät lôùp caùp, coù xeû raõnh Ta coù tang cuoán caùp töø 4 palaêng .Chieàu daøi toaøn boä cuûa tang: Lt = 4.(L+L) +2.L +L Trong ñoù: - L1 =4t=4.28=112(mm) :duøng ñeå keïp ñaàu caùp treân tang L2 =Z.t=(, vôùi 1,5 voøng caùp ñeå giaûm taûi troïng treân ñaàu keïp caùp L phaàn tang khoâng tieän raõnh ñaûm baûo cho goùc leäch caùp vôùi puly trong palaêng döôùi giaù trò cho pheùp trong ñieàu kieän khi moùc treo ôû vò trí cao nhaát( caùch truïc tang moät khoaûng baèng h. theo taøi lieäu: tính toaùn maùy naâng chuyeån thì goùc leäch lôùn nhaát cuûa daây caùp ñi vaøo tang so vôùi maët phaúng ñi qua puly maø caùp ñi ra laáy baèng: ñoái vôùi tang coù raõnh. L laáy baèng khoaûng caùch giöõa raõnh puly trong khung treo moùc khi choïn öùng vôùi söùc naâng laø 42,5(T) laø b=640mm (theo maùy maãu) Choïn L=225mm L phaàn tang khoâng tieän ñaûm baûo cho goùc leäch caùp vôùi puly trong palaêng. Ôû ñaây khi tang cuoán caùp töø 4 palaêng ta choïn L theo kinh nghieäm choïn: L==0,5.225=112,5mm Choïn L3=110mm Chieàu daøi laøm vieäc cuûa tang: L=4(112+368,5) +2.110+225=2367(mm). choïn L=2500(mm) - Chieàu daøy cuûa tang ñöôïc laáy: d = 0,02D+10 = 0,02.776,5+10= 25,53(mm) - Choïn chieàu daøy cuûa tang: d = 26(mm) Theo keát quaû tính toaùn ôû treân ta coù thoâng soá kyõ thuaät cuûa tang nhö sau: Chieàu daøi tang: LT = 2500 (mm) Ñöôøng kính tang: D = 800 (mm) Beà daøy cuûa tang: d = 26 (mm) Chieàu daøi toaøn boä caùp: Lc = 60(m) 1.6.2.Kieåm tra ñoä beàn tang: Ta thaáy =>3, vì vaäy phaûi tính thaønh tang chòu öùng suaát phöùc taïp: neùn, uoán, xoaén. Tröôùc tieân ta kieåm tra sô boä thaønh tang theo öùng suaát neùn, sau ñoù coù theå duøng thöyeát beàn Mo ñeå kieåm tra. n = (1.23)[1] Trong ñoù: S: löïc caêng caùp lôùn nhaát S=5824,17(kG) D=0,7765 : ñöôøng kính tang d = 26 (mm) : beà daøy thaønh tang. Maø: öùng suaát cho pheùp cuûa tang cheá taïo baèng gang ñuùc [sn ] = n = 5 : heä soá an toaøn sbn = 6500 (kG/cm2): giôùi haïn beàn neùn cuûa tang ñuùc baèng gang CЧ.15 -32 Þ [sn] = (kG/cm2) vaø: sn = (kG/cm2) Þ sn £ [sn ]thoûa ñieàu kieän beàn . Vaäy tang ñuû beàn Taùch moät phaân toá treân thaønh tang, phaân toá naøy coù nhöõng öùng suaát nhö sau: caùc öùng suaát phaùp vaø trong ñoù öùng suaát uoán höôùng theo phöông truïc tang, öùng suaát neùn höôùng theo phöông vuoâng goùc vôùi baùn kính tang ñi qua phaân toá ñaõ taùch vaø vuoâng goùc , öùng suaát tieáp do momen xoaén M. nhö vaäy ñaây laø traïng thaùi öùng suaát phaúng vaø ñeå kieåm tra theo thuyeát beàn Mo ta ñöa phaân toá ñaõ taùch veà traïng thaùi caêng chính. Caùc öùng suaát cuûa traïng thaùi caêng chính ñöôïc tính theo coâng thöùc: Ta coù : öùng suaát uoán trong tang Keát caáu tang nhö hình veõ. Ta coù: M==(2.0,368+0,11)5824,17=4927,24(kG.m) W=0,1=0,1=12069,4(cm) Vôùi D=80 cm: ñöôøng kính tang D= D-2.d=80-2.2,6=74,8(cm) Sô ñoà tính tang: 2500 Smax Smax Smax Smax Smax Smax Hình II.1.4 Sô ñoà tính tang + :öùng suaát xoaén trong tang : M:momen xoaén lôùn nhaát treân tang M=2D.S=2.0,8.5824,17=931867,2(kG/cm2) W=2.W=2.12425,85=24851,7(cm) Vaäy Öùng suaát töông ñöông kieåm tra theo thuyeát beàn Mo std=s1-as3 (1-25[2]) Vaäy std=s1-as3=(41,27+828,51)=869,78N/mm2<[s]=1300 kG/cm2 1.7. Tính choïn caëp ñaàu caùp treân tang: Phöông phaùp caëp ñaàu caùp treân tang ñôn giaûn vaø phoå bieán nhaát hieän nay laø duøng taám caëp vaø vít vít chaët leân treân soá taám caëp phaûi duøng ít nhaát laø 2 taám keïp do ôû treân tang luoân coù soá voøng döï tröõ khoâng söû duïng ñeán, löïc taùc duïng tröïc tieáp leân caëp seõ khoâng phaûi laø löïc caêng caùp St = Smax maø löïc taùc duïng laø S0 nhoû hôn. Do ñoù coù ma saùt giöõa maët tang vôùi voøng caùp an toaøn. Hình II.1.5 Keïp caùp vaøo tang löïc tính toaùn vôùi caëp caùp ñöôïc tính: S0 = (2.19)[2] Trong ñoù: = 0,12 ¸ 0,16 heä soá ma saùt giöõa maët tang vôùi caùp ta choïn = 0,15 a: goùc oâm cuûa caùc voøng döï tröõ treân tang Choïn a = 5p. Þ S0 = Ta choïn caùch keïp caùp treân tang baèng 2 taám keïp coù 2 moät bulong. Þ Löïc keùo moät bulong: N = (2.20)[2] Trong ñoù: Z: soá bu loâng ôû taám keïp (Z = 4) 1: Heä soá ma saùt qui ñoåi giöõa daây caùp vaø taám keïp coù tieát dieän raõnh hình thang: 1 = b = 400: goùc nghieâng maët beân cuûa raõnh. +: goùc oâm tang baèng voøng keïp caùp =2 Þ N = =163,13(kG) + Löïc uoán bulong: T = 1. N (2.21)[2] Þ T = 0,23. 163,13 = 37,52 (N) ÖÙng suaát uoán toång ôû moãi bulong: st = £ [s]d (2.22)[2] Trong ñoù: d1 = 12(mm): ñöôøng kính chaân ren. l = 6(mm): tay ñoøn ñaët löïc T vaøo bulong k:heä soá an toaøn keïp caùp k=2 ÖÙùng suaát cho pheùp [s]d = 7,5 ¸ 8,5 (kG/mm2) ñoái vôùi bulong cheá taïo töø theùp CT3. ta choïn bulong ñaàu tinh 6 caïnh theo TCVN 95-63 (Tra baûng 6.39 soå tay thieát keá cô khí) Þ st £ [s] thoûa maõn ñieàu kieän uoán: nhö vaäy bulong keïp caùp ñuû ñieàu kieän laøm vieäc bulong coù kyù hieäu: bulong II M12 x 40 TCVN 95.63 (tra baûng 6.38 saùch soå tay thieát keá cô khí). 1.8. Choïn ñoäng cô ñieän:- Hoäp giaûm toác: 1.8.1.Choïn ñoäng cô ñieän Coâng suaát tónh khi naâng vôùi taûi ñaày ñöôïc xaùc ñònh: (kW) [4] Trong ñoù: v1 = 16 (m/p)=0,267(m/s): vaän toác naâng haøng hc: hieäu suaát truyeàn cuûa maùy tôøi khi naâng vôùi taûi ñaày =0,9 G: söùc naâng taûi G= 30( T) G:troïng löôïng cuûaspearder G=12,5(T) Vaäy Döïa vaøo catalogs cuûa haêng SIEMENT ta choïn Ñoäng cô loàng soùc YZB-355M-6 Doøng saûn phaåm ñoäng cô ñieän 3 pha Kieåu loaïi chaân ñeá maët bích Xuaát xöù Wuxi-Trung Quoác;Siemens ,Flender,Vem- Ñöùc. Coâng suaát 132Kw Toác ñoä voøng quay 980v/ph Soá caëp cöïc 6P Nguoàn ñieän 3 Pha -380V- 50Hz Ñöôøng kính truïc 80 mm Moâmen ñaø 38,8 kG.m2 Hình II.1.6Ñoäng cô ñieän Caùc thoâng soá hình hoïc nhö sau: L(mm) L1(mm) l(mm) d(mm) B(mm) B1(mm) b(mm) H(mm) h(mm) 610 400 560 110 740 610 360 840 355 1.8.2.Choïn hoäp giaûm toác Toác ñoä quay cuûa tang: (2.35)[2] Trong ñoù: vn = 16 (m/p): toác ñoä naâng haøng ip = 2: boäi suaát palaêng D = 0,7 (m): ñöôøng kính tang Þ nt = (voøng/phuùt) Tæ soá truyeàn chung cuûa boä truyeàn ñoäng: Theo tæ soá truyeàn vaø coâng suaát cuûa ñoäng cô ñieän, töø catalogs cuûa haõng SUMITOMO ta choïn hoäp giaûm toác baùnh raêng truï 3 caáp ñaët ngang loaïi PHD 9090P3RLT coù tæ soá truyeàn i = 77,19 vaø coâng suaát truyeàn laø 138(kW), coù ñöôøng kính truïc vaøo d=65mm, ñöôøng kính truïc ra d=180mm Hình II.1.7.Hoäp giaûm toác A B C D E E1 F G H J 1060 410 837 345 750 421 430 60 50 42 Kieåm nghieäm vaän toác cô caáu naâng: (voøng/phuùt) Ta coù: Nhö vaäy Nhö vaäy k<3% thoûa maõn 1.9. Choïn khôùp noái – phanh: 1.9.1.Choïn khôùp noái: Choïn khôùp noái laø khôùp ñaøn hoài coù khaû naêng cho pheùp phaàn leäch truïc vaäy töùc laø khoâng ñoàng truïc tuyeät ñoái, ngoaøi ra loaïi khôùp naøy coøn giaûm ñöôïc chaán ñoäng vaø va ñaäp khi môû maùy vaø phanh ñoät ngoät. Phía nöûa khôùp beân hoäp giaûm toác keát hôïp laøm baùnh phanh . Moment ñònh möùc treân truïc ñoäng cô: Mñm = Nñm = 132 (kw) : coâng suaát ñònh möùc cuûa ñoäng cô. n = 980 (v/p): soá voøng quay cuûa truïc ra ñoäng cô Moment truyeàn qua khôùp noái: Mk = Mñm. k1.k2 (1.65)[2] Trong ñoù: Mñm = 131,33 (kG.m): moment ñònh möùc do khôùp truyeàn k1 = 1,3: heä soá tính ñeán möùc ñoä quan troïng cuûa cô caáu k2 = 1,2: heä soá tính ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu baûng 1.21[2] Þ Mk = 131,33.1,3.1,2 = 204,87(kG.m) Tra baûng III.33[2] choïn khôùp noái raêng M3P3 coù M cho pheùp laø 800(kG.m), momen ñaø : (GD)=1,8 (kG.m) Caùc thoâng soá hình hoïc: DT(mm) d1(mm) d2(mm) D(mm) BT(mm) 250 110 110 170 215 Hình II.1.8 Khôùp noái Moment ñaø töông ñöông cuûa heä thoáng (GD2)qñ = d. GD2 = d ( GD2ñc + GD24) (CT -1.28 saùch tính toaùn maùy naângchuyeån) Vôùi: d = 1,1 ¸ 1,25: heä soá tính tôùi aûnh höôûng cuûa boä truyeàn (GD)2 : Moment ñaø cuûa roto – ñoäng cô vaø khôùp noái (GD2)qñ = 1,1 (38,8+1,8) = 44,66(kG.m) 1.9.2.Choïn phanh: Phanh ñöôïc ñaët taïi khôùp noái cuûa truïc ra thöù nhaát ñoäng cô vaø truïc vaøo hoäp giaûm toác. Moment caûn tónh treân truïc phanh khi haõm (2.37)[2] Þ Mht = =102,61 (kG.m) Trong ñoù : a: soá nhaùnh caùp keïp treân tang a=4 hieäu suaát cô caáu naâng. Tra baûng 1.9 [2] Moment phanh caàn thieát khi haõm: Mh = Mht . kh ( 2.38)[2] Kh = 1,75 : heä soá an toaøn phanh tra baûng 2.9[2] Þ Mh = 102,61. 1,75 = 179,57 (kG.m) Theo baûng III.40[2] ta choïn loaïi phanh coù kyù hieäu KMT 300 coù chieàu roäng maù phanh B = 200 mm moment phanh khi cheá ñoä cô caáu 25% laø M = 200 (kG.m) ,ñöôøng kính baùnh phanh D=500mm 1.10.Kieåm tra ñoäng cô ñieän phanh 1.10.1 Kieåm tra ñoäng cô ñieän: Khi choïn ñoäng cô ñieän cho caàn truïc phaûi thoûa maõn 2 yeâu caàu: Khi laøm vieäc vôùi thôøi gian daøi vôùi cheá ñoä ngaét ñoaïn laëp ñi laëp laïi vôùi cöôøng ñoä cho tröôùc, ñoäng cô khoâng ñöôïc noùng quaù giôùi haïn cho pheùp ñeå khoâng laøm hoûng vaät lieäu caùch ñieän trong ñoäng cô. Coâng suaát ñoäng cô ñieän phaûi ñuû ñeå ñaûm baûo môû maùy vôùi gia toác cho tröôùc. Nhö vaäy kieåm nghieäm ñoäng cô ñieän theo thôøi gian vaø gia toác khi khôûi ñoäng, tình traïng ñoäng khi quaù taûi, veà nhieät ñoä yeâu caàu chính laø kieåm tra veà coâng suaát cuûa ñoäng cô. Kieåm tra ñoäng cô veà ñieàu kieän khôûi ñoäng Moment caûn tónh treân truïc ñoäng cô khi naâng haøng (2.32)[2] Trong ñoù: S = 5824,17 (kG) : löïc trong daây caùp vaøo trong a = 4: soá nhaùnh keïp, caùp treân tang D = 0,8 (m): ñöôøng kính tính toaùn cuûa tang i = 77,19: tæ soá truyeàn chung hc = 0,85: hieäu suaát chung cho boä truyeàn cô caáu Moment ñònh möùc cuûa ñoäng cô: Thôøi gian môû maùy khi khôûi ñoäng: (1.57)[2] Trong ñoù: (GD2)qñ = 44,66 (kG.m2) : moment ñaõ töông ñöông cuûa heä thoáng cô caáu. n = 980 (v/p): soá voøng quay cuûa truïc ñoäng cô Md : moment dö cuûa ñoäng cô. Md = Mkñ.TB - Mc (158)[2] Mkñ.TB: moment khôûi ñoäng trung bình cuûa ñoäng cô Mc : moment caûn tónh cuûa cô caáu treân truïc ñoäng cô (1.59)[2] Vôùi: jmax = 1,8 ¸ 2,25 : hieäu soá moment môû maùy lôùn nhaát cuûa ñoäng cô choïn jmin = 1,1 : hieäu soá moment môû maùy nhoû nhaát cuûa ñoäng cô Mñm: moment ñònh möùc cuûa ñoäng cô Þ Moment dö cuûa ñoäng cô: Md = 219,98 – 142,02 = 77,96 (kG.m). Thôøi gian môû maùy khi khôûi ñoäng: Thôøi gian môû maùy khi naâng tnm = d.tkñ + (1.41)[2] Vôùi: d = 1,1 ¸ 1,2: heä soá keå ñeán aûnh höôûng quaùn tính cuûa caùc chi tieát maùy quay treân truïc sau truïc I. choïn Q = 42500 (N): troïng löôïng vaät naâng cuøng boä phaän mang haøng: nñc = 980 (v/p) : soá voøng quay cuûa truïc ñoäng cô =0,85: hieäu suaát cô caáu naâng truyeàn chung cuûa cô caáu Vaäy thôøi gian khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô thoûa maõn ñieàu kieän 1,5(s)(s) Gia toác môû maùy theo tính toaùn : (1.50)[2] Vaäy theo baûng 1.15 [2] ta coù: att £ [a] = 0,2 (m/s2) Khi naâng maùy hoaït ñoäng oån ñònh. Khi haï vaät: Thôøi gian naâng haõm cô caáu naâng khi haï haøng (1.42)[2] Thay soá: (s) vaäy khi haõm cô caáu ñoäng cô thoûa maõn ñieàu kieän 1,5 Nhö vaäy ta thaáy ñoäng cô thoûa ñieàu kieän khôûi ñoäng Kieåm tra ñoäng cô veà ñieàu kieän phaùt noùng Ñeå traùnh quaù noùng ñoäng cô thì coâng suaát bình phöông trung bình cuûa ñoäng cô: N Maët khaùc ta coù coâng suaát tónh ñoäng cô khi naâng vôùi taûi ñaày laø N=129,36 (kW) < N=132(kW) Nhö vaäy ta coù N<N<N : vaäy ñoäng cô thoûa ñieàu kieän phaùt noùng 1.10.2. Kieåm tra phanh: Vieäc kieåm tra naøy coù muïc ñích giôùi haïn ñoä noùng nhöõng maët ma saùt khoâng vöôït quaù trò soá cho pheùp chuû yeáu döïa treân quaù trình caân baèng nhieät cuûa phanh. Theo baûng 1.12[2] ñoái vôùi cheá ñoä laøm vieäc truøng bình laáy ñoaïn ñöôøng phanh cô caáu naâng haøng. Ta xem nhö toác ñoä naâng haï haøng laø nhö nhau thì thôøi gian phanh: (1.36)[2] Þ Nhö vaäy gaàn ñuùng vôùi giaù trò tính toaùn: Gia toác khi phanh: Nhö vaäy trò soá gia toác gaàn thích öùng vôùi giaù trò soá giaûm toác cho pheùp ôû baûng 1.15[2]. Dieän tích maët laøm vieäc cuûa 1 maù phanh: F = (1.70)[2] Trong ñoù: Dh = 0,5 (m) : ñöôøng kính baùnh phanh. b = 900 : goùc bao cuûa 1 maù phanh vôùi ñóa. B = 0,2 (m): chieàu roäng maù phanh. Aùp löïc giöõa baùnh vaø maù phanh: (1.70)[2] m = 0,35: heä soá ma saùt cuûa amiaêng vaø kim loaïi, tra baûng 1.23[2] Mh = 200 (kG.m) : moment haõm cuûa phanh. Þ Theo baûng 1.23[2] aùp löïc cho pheùp [P].6 kG/cm2 Vaäy Pp < [P] phanh thoûa maõn ñieàu kieän laøm vieäc 1.11. Tính toaùn truïc tang: + Choïn vaät lieäu: truïc ñöôïc laøm baèng theùp cacbon hoaëc theùp hôïp kim. Ñoái vôùi truïc cuûa nhöõng maùy moùc khoâng quan troïng, khoâng yeâu caàu haïn cheá kích thöôùc coù theå duøng theùp CT5, khoâng caàn nhieät luyeän. Ñoái vôùi truïc laøm vieäc duøng trong nhöõng maùy moùc quan troïng, chòu taûi lôùn coù theå duøng theùp 45 hoaëc 40X coù nhieät luyeän. Vì vaäy ôû ñaây ta seõ choïn vaät lieäu cheá taïo truïc laø 40X. +Tính söùc beàn cuûa truïc Ta coù löïc taùc duïng leân truïc tang: S Vôùi: S0 = (2.19)[2] Trong ñoù: = 0,12 ¸ 0,16 heä soá ma saùt giöõa maët tang vôùi caùp ta choïn = 0,15 a: goùc oâm cuûa caùc voøng döï tröõ treân tang Choïn a = 4p. Þ Hình II.1.9 Sô ñoà tính truïc tang Ta coù R+R=2.S=2.884,32=1768,64(kG) =S.0,5+S.2,25S-R.2,5=0 R=1768,64-972,75=795,89(kG) M=R.0,5=795,89.0,5=397,945(kG.m) a.Tính gaàn ñuùng: Tính gaàn ñuùng coù xeùt taùc duïng ñoàng thôøi caû momen uoán laãn momen xoaén ñeán söùc beàn cuûa truïc, trong tröôøng hôïp naøy truïc khoâng chòu momen xoaén. Ñöôøng kính truïc taïi tieát dieän nguy hieåm ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: (7.3)[5] Moment töông ñöông (7.4)[5] Trong ñoù M=0(kG.m): truïc khoâng chòu xoaén M=397,945(kG.m) β=0,8: [s]: öùng suaát uoán cho pheùp. Ta choïn vaät lieäu cheá taïo truïc tang laø theùp 40X toâi caûi thieän coù giôi haïn beàn sb = 900 (N/mm2), giôùi haïn chaûy sch = 550 (N/mm,[s] = 70(N/mm)=700(kG/cm) Þ Choïn ñöôøng kính truïc : d=110(mm) Kieåm nghieäm truïc theo heä soá an toaøn: truïc tang khoâng chòu momen xoaén neân ta chæ kieåm nghieäm truïc theo heä soá an toaøn chæ tính rieâng öùng suaát phaùp n trong ñoù: n: heä soá an toaøn chæ tính rieâng öùng suaát phaùp `n= (7.6)[5] Trong caùc coâng thöùc treân: vaø : giôùi haïn moûi uoánöùng vôùi chu kì ñoái xöùng Coù theå laáy gaàn ñuùng: choïn vaø : bieân ñoä öùng suaát phaùp sinh ra trong tieát dieän truïc. Ta coù öùng suaát uoán thay ñoåi theo chu kì ñoái xöùng neân = vaø trò soá trung bình cuûa öùng suaát phaùp, laø thaønh phaàn khoâng ñoåi trong chu kì öùng suaát. Öùng suaát thay ñoåi theo chu kì ñoái xöùng neân: W vaø laø momen caûn uoán cuûa tieát dieän truïc W = = vaø : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa trò soá öùng suaát trung bình ñeán söùc beàn moûi, coù theå laáy: theùp hôïp kim) vaø :heä soá kích thöôùc, xeùt aûnh höôûng cuûa kích thöôùc tieát dieän truïc tôùi giôùi haïn moûi. Tra baûng 7.4[5] ta coù =1heä soá taêng beàn beà maët truïc, baûng 7.5[5] k vaø : heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá. Tra baûng 7.6[5] ta coù k=1,84, [n] heä soá an toaøn cho pheùp [n]=3. khi caàn taêng ñoä cöùng vaø khoâng caàn kieåm tra ñoä cöùng truïc do quaù taûi ñoät ngoät. Thay soá ta coù: n= vaäy n=4,77 [n]=3 Nhö vaäy truïc thoûa ñieàu kieän veà heä soá an toaøn 1.12. Tính choïn oå ñôõ truïc tang Caùc thoâng soá cô baûn ñeå tính toaùn choïn oå ñôõ tang : C : heä soá tính ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa oå Q : taûi troïng taùc duïng leân oå d : ñöôøng kính truïc tang cuõng chính laø ñöôøng kính trong cuûa oå Sô boä ta choïn loaïi oå ñôõ laø oå ñuõa truï ngaén. Tính öu vieät cuûa loaïi oå naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñôõ caùc loaïi truïc ngaén coù ñoä cöùng HB cao, caáp chính xaùc cao, oå chæ chòu löïc höôùng taâm vaø coù theå thaùo laép deã daøng. Maët khaùc loaïi oå naøy chòu ñöôïc taûi troïng höôùng kính lôùn ôû toác ñoä cao. Loaïi ñaëc bieät coù theåchòu ñöôïc taûi troïng raát cao khi quay ôû vaän toác trung bình, deã daøng boäi trôn. Tính toaùn choïn oå : Heä soá tính ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa oå : C = Q.(n.h)0,3 (8.1)[5] Trong ñoù : n = 14,56 voøng/phuùt : soá voøng quay cuûa oå, cuõng chính laø soá voøng quay cuûa tang h : thôøi gian phuïc vuï cuûa oå tính theo giôø. Choïn thôøi gian laøm vieäc cuûa oå laø 10 naêm sau ñoù tieán haønh thay theá (vôùi ñieàu kieän phaûi ñaûm baûo toát cheá ñoä boâi trôn cho oå). Soá ngaøy laøm vieäc trong naêm laø 300 ngaøy, soá giôø laøm vieäc trong ngaøy laø 2giôø Þ h =2.300.10 = 6000 giôø Q : taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân oå. Ñoái vôùi oå ñôõ Q = (Kv.R + m.A).Kn.Kt Trong ñoù : R : toång phaûn löïc taïi goái ñôõ A : taûi troïng doïc truïc A=S -S Vôùi S=1,3.Rtg=1,3.849,07.tg12=234,62(daN) S=1,3.R.tg=1,3.1029,73.tg12=284,54(daN) A=S-S=234,62-284,54=-49,92(daN) vaäy oå I chòu löïc doïc truïc m =1,5 : heä soá chuyeån taûi troïng doïc truïc veà taûi troïng höôùng taâm Kv = 1,1 : heä soá xeùt ñeán voøng ngoaøi cuûa oå laø voøng quay Kn = 1 : heä soá nhieät ñoä Kt = 1,2 : heä soá taûi troïng ñoäng Þ Q = (1,1.849,07+1,5.49,92).1.1,2 = 1210,63 (daN) Q=(1,1.1029,73+1,5.0).1.1,2=1359,24(daN) Ta thaáy Q<Q neân ta choïn cho goái ñôõ II, oå kia laáy cuøng kích thöôùc ñeå tieän cho vieäc cheá taïo vaø laép gheùp Vaäy C = 1359,24(14,56.6000)0,3 = 41275,27 Tra taøi lieäu tra oå laên ta choïn oå bi ñôõ loøng caàu long hai daõy kí hieäu FAG 1320M.C3 ñöôøng kính d=100mm, D=215mm C=850000 Heä soá khaû naêng laøm vieäc : 230000. Khoái löôïng :8,79kg. Giôùi haïn soá voøng quay trong moät phuùt : 2600v/ph. Hình II.1.10 OÅ ñôõ. Caùc thoâng soá hình hoïc nhö sau: D(mm) d(mm) B(mm) 215 100 73 Chöông 2: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CÔ CAÁU DI CHUYEÅN CAÀU TRUÏC. 2.1. Giôùi thieäu veà cô caáu di chuyeån. Cô caáu di chuyeån laø moät boä phaän quan troïng vaø khoâng theå thieáu ñoái vôùi phaàn lôùn caùc maùy truïc, noù giuùp cho maùy truïc coù theå linh hoaït hôn trong quaù trình laøm vieäc goùp phaàn laøm taêng naêng suaát cuûa maùy truïc. Cô caáu di chuyeån duøng ñeå dòch chuyeån maùy hoaëc moät boä phaän cuûa maùy trong maët phaúng ngang hay nghieâng. Theo ñaëc ñieåm cuûa ñöôøng vaø boä phaän di chuyeån ta phaân ra caùc loaïi nhö sau: cô caáu di chuyeån treân ray, cô caáu di chuyeån baùnh loáp vaø cô caáu di chuyeån baùnh xích. Cô caáu di chuyeån bao goàm moät hoaëc moät cuïm baùnh xe, ñöôïc daãn ñoäng bôûi ñoäng cô thoâng qua heä thoáng truyeàn ñoäng cô khí nhö: hoäp giaûm toác, khôùp noái, trong nhieàu tröôøng hôïp coøn coù caû boä truyeàn baùnh raêng hôû. Ñeå döøng maùy truïc chính xaùc, cô caáu ñöôïc trang bò phanh. Ñöôøng ray di chuyeån ñöôïc ñaët treân coâng trình hoaëc ñöôïc gaén coá ñònh treân neàn. Söï khaùc bieät veà caáu taïo cuûa cô caáu di chuyeån phuï thuoäc vaøo: Keát caáu ñöôøng ray di chuyeån. Caùch truyeàn löïc. Caùch truyeàn moâmen xoaén leân baùnh xe. Keát caáu heä thoáng truyeàn ñoäng . Caùch daãn ñoäng: chung hay rieâng. Cô caáu di chuyeån cho caàu truïc coù theå ñöôïc thöïc hieän theo 2 phöông aùn: daãn ñoäng chung vaø daãn ñoäng rieâng. 2.1.1. Phöông aùn daãn ñoäng rieâng. Cô caáu di chuyeån daãn ñoäng rieâng goàm hai cô caáu nhö nhau daãn ñoäng cho caùc baùnh xe chuû ñoäng ôû moãi beân ray rieâng bieät. Coâng suaát moãi ñoäng cô thöôøng laáy baèng 60% toång coâng suaát yeâu caàu. Phöông aùn naøy coù söï xoâ leäch cuûa daàm caàu khi di chuyeån do löïc caûn ôû hai beân ray khoâng ñeàu, tuy nhieân trong heä thoáng nhö vaäy coù hieän töôïng töï ñoäng san taûi giöõa caùc ñoäng cô ñieän. Do keát caáu goïn nheï, deã laép ñaët, söû duïng vaø baûo döôõng neân ngaøy caøng ñöôïc söû duïng phoå bieán hôn, ñaëc bieät laø trong caùc caàu truïc coù khaåu ñoä lôùn. 2.1.2. Phöông aùn daãn ñoäng chung. Phöông aùn daãn ñoäng chung thì ñoäng cô daãn ñoäng ñöôïc ñaët ôû khoaûng giöõa daàm caàu vaø truyeàn ñoäng tôùi caùc baùnh xe chuû ñoäng ôû hai beân ray nhôø caùc truïc truyeàn. Cô caáu di chuyeån daãn ñoäng chung vôùi truïc truyeàn quay chaäm: phöông aùn naøy ñöôïc söû duïng töông ñoái phoå bieán trong caùc caàu truïc coù coâng duïng chung coù khaåu ñoä khoâng lôùn, ñaëc bieät laø caùc caàu truïc coù keát caáu daøn khoâng gian coù theå boá trí deã daøng caùc boä phaän cuûa cô caáu. Cô caáu di chuyeån daãn ñoäng chung vôùi truïc truyeàn quay trung bình: cô caáu naøy moâmen xoaén ñöôïc truyeàn töø ñoäng cô ñeán baùnh xe qua truïc truyeàn vaø caëp baùnh raêng hôû. Vì vaäy maø moâmen xoaén treân truïc truyeàn nhoû hôn so vôùi truïc truyeàn chaäm vaø kích thöôùc cuûa noù cuõng nhoû hôn. Cô caáu di chuyeån daãn ñoäng chung vôùi truïc truyeàn quay nhanh: coù truïc truyeàn ñöôïc gaén tröïc tieáp vôùi truïc ñoäng cô. Vì vaäy noù coù ñöôøng kính nhoû hôn 2-3 laàn vaø troïng löôïng nhoû hôn 4-6 laàn so vôùi truïc truyeàn quay chaäm. Tuy nhieân, do quay nhanh maø noù ñoøi hoûi cheá taïo vaø laép raùp chính xaùc. Nhaän xeùt:Duøng phöông aùn truyeàn ñoäng chung vôùi truïc quay trung bình laø coù nhieàu öu ñieåm nhaát vôùi caàu truïc ta thieát keá vì caàu truïc co khaåu ñoä khoâng lôùn laém.Söû duïng phöông aùn naøy chi phí cheá taïo thaáp ,thuaän tieän cho vieäc baûo döôõng söûa chöõa thaáp. 2.1.3. Caùc thoâng soá cô baûn. Söùc naâng caàu truïc : 42,5 T. Toác ñoä di chuyeån : 35 m/ph. Toång soá baùnh xe di chuyeån : 4 baùnh. Soá baùnh xe daãn ñoäng : 2 baùnh. Cheá ñoä laøm vieäc nheï. 2.2. Sô ñoà truyeàn ñoäng. 2.2.1. Caáu taïo. Caáu taïo cuûa cô caáu di chuyeån caàu truïc nhö hình veõ: Hình II.2.1 Sô ñoà ñoäng cô caáu di chuyeån caàu truïc. 1. Ñoäng cô ñieän; 2. Phanh; 3. Khôùp noái; 4. Hoäp giaûm toác; 5. Baùnh raêng truyeàn ñoäng; 6. Baùnh xe di chuyeån; 7 Baùnh raêng gaén treân baùnh xe. 2.2.2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng. Ñoäng cô ñieän 1 ñöôïc noái vôùi hoäp giaûm toác thoâng qua khôùp noái 3 coù gaén baùnh phanh, truïc ra cuûa hoäp giaûm toác ñöôïc gaén vôùi truïc truyeàn thoâng qua khôùp noái, caëp baùnh raêng 7 ñöôïc gaén vôùi truïc baùnh xe. Khi ñoäng cô 1 coù ñieän noù seõ quay vaø sinh ra moâmen xoaén, moâmen naøy ñöôïc truyeàn ñeán truïc sô caáp cuûa hoäp giaûm toác. Ôû truïc ra cuûa hoäp giaûm toác moâmen xoaén seõ taêng leân ihgt (tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác) laàn, moâmen naøy ñöôïc truyeàn ñeán baùnh raêng nhoû qua khôùp noái vaø truïc. Vì baùnh raêng nhoû aên khôùp vôùi baùnh raêng lôùn neân noù seõ truyeàn moâmen xoaén cho baùnh xe vaø moâmen xoaén treân baùnh xe seõ taêng leân ih laàn (tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn hôû). 2.3. Tính choïn baùnh xe vaø ray. 2.3.1. Choïn baùnh xe. Hình II.2. 2 Baùnh xe di chuyeån caàu truïc Choïn vaät lieäu cheá taïo baùnh xe laø theùp 45 coù Ta choïn baùnh xe hình truï hai thaønh beân coù gôø, daïng tieáp xuùc ñöôøng vôùi ray. – Sô boä ta choïn Db= 560 mm. – Ñöôøng kính ngoõng truïc baùnh xe: db = 140 mm – Khoaûng tieáp xuùc B = 110 mm – Chieàu roäng baùnh xe B1 = 160 mm – Chieàu cao gôø baùnh xe h = 25 mm 2.3.2. Choïn ray. Theo [1], ñoái vôùi baùnh xe di chuyeån caàu truïc thì chieàu roäng beà maët laøm vieäc cuûa baùnh xe phaûi lôùn hôn beà roäng cuûa ñöôøng ray ít nhaát töø 1520mm. Caên cöù vaøo kích thöôùc baùnh xe vaø troïng löôïng cuûa caàu truïc, theo GOCT977-65 ta choïn loaïi ray chuyeân duøng cho ngaønh maùy truïc laø ray KP70 ñeå laøm ñöôøng chaïy cho caàu truïc. Kích thöôùc cuûa ray nhö sau: b (mm) b1 (mm) b2 (mm) s (mm) s (mm) r (mm) r1 (mm) 80 87 130 32 130 8 6 Hình II.2.3 Ray di chuyeån loaïi KP70 2.3.3. Khieåm tra beàn baùnh xe. Trong quaù trình laøm vieäc baùnh xe tieáp xuùc vôùi ñöôøng ray vaø sinh ra öùng suaát daäp, vì vaäy ñeå ñaûm baûo baùnh xe ñaõ choïn laøm vieäc an toaøn ta phaûi kieåm tra beàn baùnh xe theo öùng suaát daäp. Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truc G = 0,96Q + 0,84L (1.5).[2] Trong ñoù: Q : Söùc naâng cuûa caàu truïc, Q=100T. L : Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=20,5m. Do ñoù : G = 0,96.42,5+ 0,84.15 = 53,4T. Taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân caùc baùnh xe: Pbx = g.kbx.Pmax (3.65) [2] Trong ñoù: g : Heä soá tính ñeán söï thay ñoåi cuûa taûi troïng. Ñoái vôùi caàu truïc noù phuï thuoäc vaøo tyû soá = 0,79 theo baûng (3.13).[3] vaø baèng phöông phaùp noäi suy ta coù g = 0,82. kbx : Heä soá tính ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu, theo baûng (3.12).[3] ta coù kbx = 1,2. Pmax : Aùp löïc lôùn nhaát taùc duïng leân caùc baùnh xe. Aùp löïc taùc duïng leân caùc baùnh xe lôùn nhaát khi xe con naèm ôû vò trí ñaàu daàm, khi ñoù: Vaäy aùp löïc töông ñöông taùc duïng leân baùnh xe: Pbx = 0,82.1,2.346000 =340500N. Öùng suaát daäp phaùt sinh trong baùnh xe ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : (2.67).[2] Trong ñoù: b : Chieàu roäng tieáp xuùc giöõa ray vaø baùnh xe, b=80mm. R: Baùn kính baùnh xe, R=mm. Vaäy: N/mm2. Ta thaáy vaäy baùnh xe ñaõ choïn laøm vieäc an toaøn. 2.4. Tính choïn vaø kieåm tra ñoäng cô. 2.4.1. Tính choïn ñoäng cô ñieän. a. Xaùc ñònh löïc caûn tónh chuyeån ñoäng cuûa caàu truïc. Löïc caûn tónh chuyeån ñoäng cuûa caàu truïc bao goàm: löïc caûn do ma saùt W, löïc caûn do ñoä doác cuûa ñöôøng ray Wvaø löïc caûn do gioù W. Löïc caûn do ma saùt. Löïc caûn do ma saùt ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: W1 = (G+Q). .k (3.40).[3] Trong ñoù: : Heä soá caûn laên theo baûng (10-1).[1]) ta coù =0,6mm f : Heä soá ma saùt trong oå truïc quy veà ñöôøng kính ngoõng truïc, theo baûng (10.2).[1] ta coù f = 0,015. Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm. dt : Ñöôøng kính ngoõng truïc baùnh xe, dt=140mm. k : Heä soá keå ñeán ma saùt thaønh baùnh, phuï thuoäc vaøo hình daïng baùnh xe, theo baûng (10-3).[1] ta coù k = 1,5. G : Troïng löôïng cuûa caàu truïc, G = 53,4Tf. Q : Söùc naâng cuûa caàu truïc, Q=42,5T. Vaäy: W1 = (53,4+42,5).=0,85Tf. Löïc caûn do ñoä doác cuûa ñöôøng ray. Löïc caûn do ñoä doác cuûa ñöôøng ray ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : W2 = (G + Q). (G + Q). (3.41).[3] Trong ñoù: : Laø ñoä doác cho pheùp cuûa ñöôøng ray, theo (tr184).[1] ta coù = 0,001 G : Troïng löôïng cuûa caàu truïc, G = 53,4Tf. Q : Söùc naâng cuûa caàu truïc, Q=42,5Tf. Vaäy: W2 = (53,4+42,5).0,001 = 0,0959Tf. Löïc caûn do gioù. Löïc caûn do gioù ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc W3= (1.2).[3] Trong ñoù: kk : Heä soá caûn khí ñoäng hoïc, theo (tr8).[3] ta coù kk =1,4. q : Aùp löïc gioù tính toaùn, theo baûng (1-2).[3] ta coù q=150 N/m2. Fv : Dieän tích chaén gioù cuûa haøng, theo baûng (4-2).[4] ta coù Fv=25m2. F0 : Dieän tích chaén gioù cuûa keát caáu: F0=F.k (1.3).[3] Vôùi: k : Heä soá ñoä kín cuûa keát caáu, theo baûng (4-3).[4] ta coù k=1. F : Dieän tích hình bao cuûa keát caáu, do khaåu ñoä cuûa caàu truïc lôùn hôn nhieàu so vôùi khoaûng caùch giöõa hai daàm neân dieän tích chaén gioù cuûa keát caáu laáy baèng dieän tích hình bao cuûa moät daàm, F15.1,2=18m2. Do ñoù: F0=18.1=18m2. Vaäy ta coù: W3=1,4.150.(18+25)=9030N=0,903 Tf. Löïc caûn tónh chuyeån ñoäng cuûa caàu truïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc Wt=W1+W2+W3 (3.39).[3] Trong ñoù: – W1: Löïc caûn do ma saùt, W1 = 0,85Tf=8500N. – W2: Löïc caûn do ñoä doác ñöôøng ray, W2 = 0,0959T=959N. – W3: Löïc caûn do gio,ù W3=9030N. Do ñoù: Wt=8500+959+9030=18489N. b. Coâng suaát tónh. Coâng suaát tónh yeâu caàu ñeå truyeàn ñoäng cho cô caáu di chuyeån caàu truïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (3.60).[3] Trong ñoù: Wt : Löïc caûn tónh chuyeån ñoäng, Wt=18489N. vdc : Toác ñoä di chuyeån ñònh möùc, vdc =35 m/ph. : Hieäu suaát cuûa cô caáu di chuyeån, theo baûng (1-9).[3] ta coù = 0,85. =9,167kW. c. Choïn ñoäng cô daãn ñoäng. Caên cöù vaøo coâng suaát caàn thieát cuûa moãi ñoäng cô, cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu, ñaëc ñieåm laøm vieäc cuûa cô caáu… Theo [5] choïn ñoäng cô ñieän daãn ñoäng cô caáu di chuyeån laø döïa vaøo catalogs cuûa haêng SIEMENT ta choïn Ñoäng cô loàng soùc YZB-160L-6 Doøng saûn phaåm ñoäng cô ñieän 3 pha Kieåu loaïi chaân ñeá maët bích Xuaát xöù Wuxi-Trung Quoác;Siemens ,Flender,Vem- Ñöùc. Coâng suaát 11 Kw Toác ñoä voøng quay 970v/ph Soá caëp cöïc 6P Nguoàn ñieän 3 Pha -380V- 50Hz Ñöôøng kính truïc 48 mm Moâmen ñaø 0,68 kG.m2 Hình II.2.4 Ñoäng cô ñieän Caùc thoâng soá hình hoïc nhö sau: L(mm) L1(mm) l(mm) d(mm) B(mm) B1(mm) b(mm) H(mm) h(mm) 800 590 210 48 320 254 162,5 420 160 2.4.2. Tyû soá truyeàn chung. Soá voøng quay cuûa baùnh xe caàn coù ñeå daûm baûo vaän toác di chuyeån: Trong ñoù: vdc : Vaän toác di chuyeån cuûa caàu truïc, vdc=35m/ph. Dbx: Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm=0,56m. Vaäy: nbx=v/ph. Tyû soá truyeàn chung caàn coù: ic= Trong ñoù: nbx: Soá voøng quay cuûa baùnh xe caàn coù ñeå daûm baûo vaän toác di chuyeån, nbx=19,9v/ph. nñc: Soá voøng quay cuûa ñoäng cô, nñc=970 v/ph. Vaäy: ic=. 2.4.3. Kieåm tra ñoäng cô ñieän. Kieåm tra ñoäng cô ñieän veà moâmen môû maùy. Gia toác lôùn nhaát cho pheùp ñeå ñaûm baûo heä soá an toaøn baùm kb=1,2 tính cho tröôøng hôïp löïc baùm ít nhaát (khi khoâng coù vaät naâng) ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (3.51).[3] Trong ñoù: j : Heä soá baùm, ñoái vôùi maùy truïc laøm vieäc ngoaøi trôøi j=0,12. f : Heä soá ma saùt trong oå truïc quy veà ñöôøng kính ngoõng truïc, theo baûng (10.2).[1] ta coù f = 0,015 Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm. d : Ñöôøng kính ngoõng truïc baùnh xe, d=140mm. g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4T=534000N. : Toång löïc caûn tónh khi khoâng coù vaät naâng, theo coâng thöùc (tr195)[3] ta coù: Wt0= (3.13) Vôùi: Wt : Löïc caûn tónh khi coù vaät naâng, Wt=9030N. Q : Söùc naâng cuûa caàu truïc, Q=42,5Tf=425000N. Do ñoù: Wt0=N. Gd: Toång aùp löïc leân caùc baùnh daãn khi khoâng coù vaät naâng: Gd= Vôùi: k: Heä soá tính ñeán vieäc phaân phoái khoâng ñeàu cuûa khoái löôïng k=1,1. Do ñoù: Gd=N. Vaäy ta coù: m/s2. Thôøi gian môû maùy öùng vôùi gia toác cho pheùp treân: Vôùi: vdc: Vaän toác di chuyeån cuûa caàu truïc, vdc =20m/ph. Do ñoù: s Moâment môû maùy toái ña cho pheùp ñeå khoâng xaûy ra hieän töôïng tröôït trôn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (3.54)[3] Trong ñoù: å(GiDi2)I=(GiDi2)roâto+(GiDi2)khôùp noái =0,68+1,8=2,48kG.m2 b : Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa caùc chi tieát quay treân caùc truïc quay sau truïc I, b=(1,1÷1,2) choïn b=1,2. : Toång löïc caûn tónh khi khoâng coù vaät naâng, Wt0=5028,17N. G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4 T=534000N. Dbx: Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm. nI : Toác ñoä voøng quay truïc I (truïc ñoäng cô), nI=970 v/ph. ic : Tyû soá truyeàn chung, ic=48,74. t0m : Thôøi gian môû maùy öùng vôùi gia toác cho pheùp, s. : Hieäu suaát cuûa cô caáu di chuyeån (hieäu suaát cuûa boä truyeàn), theo baûng (1-9)[2] ta coù =0,85. Thay vaøo ta coù: N.m. Moâmen danh nghóa cuûa ñoäng cô: Mdn=9550. Trong ñoù: Nñc : Coâng suaát cuûa ñoäng cô, Nñc=11 kW. nñc : Soá voøng quay cuûa ñoäng cô, nñc=970 v/ph. Vaäy: Mdn=9550.=108,28N.m. Moâmen môû maùy trung bình cuûa ñoäng cô ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Mm= (2.75)[3] Trong ñoù: Mmmax : Moâmen môû maùy lôùn nhaát, Mmmax=(1,8 ¸ 2,2)Mdn choïn Mmmax=1,8.Mdn. Mmmin : Moâment môû maùy nhoû nhaát Mmmin=1,1Mdn.. Thay vaøo ta coù: Mm=N.m. Ta thaáy ñoäng cô coù moâment môû maùy trung bình nhoû hôn moâment môû maùy cho pheùp neân ñaûm baûo ñieàu kieän veà löïc baùm. Kieåm tra heä soá an toaøn baùm thöïc teá. Thôøi gian môû maùy khi khoâng naâng vaät ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (3.55)[3] Trong ñoù: Mm : Moâmen môû maùy trung bình cuûa ñoäng cô, Mm=157,02N.m. G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4T=534000N. Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm=0,56m. : Hieäu suaát cuûa cô caáu di chuyeån , =0,85. b : Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa caùc chi tieát quay treân caùc truïc quay sau truïc I, b=1,2. ic : Tyû soá truyeàn chung, ic=48,74. nI : Toác ñoä voøng quay truïc I (truïc ñoäng cô), nI=970 v/ph. : Moâmen tónh do quaùn tính khoái löôïng phaàn di chuyeån tính cho tröôøng hôïp khoâng coù vaät naâng theo coâng thöùc (tr195)[3] ta coù: Vôùi: : Toång löïc caûn tónh khi khoâng coù vaät naâng, Wt0=N. Do ñoù: N.m. Thay vaøo ta coù: s. Gia toác thöïc teà khi môû maùy: Trong ñoù: vdc : Vaän toác di chuyeån cuûa caàu truïc, vdc=35m/ph. : Thôøi gian môû maùy khi khoâng naâng, =1,806s. Vaäy: m/s2. Heä soá an toaøn baùm thöïc teá ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : (3.49)[3] Trong ñoù: G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4T=534000N. Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm. j : Heä soá baùm, ñoái vôùi maùy truïc laøm vieäc ngoaøi trôøi j=0,12 d : Ñöôøng kính ngoõng truïc baùnh xe, d=140mm. g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. J0m : Gia toác thöïc teà khi môû maùy, J0m=0,323m/s2. : Toång löïc caûn tónh khi khoâng coù vaät naâng, =5028,17N. Gd : Toång aùp löïc leân caùc baùnh daãn khi khoâng coù vaät naâng, Gd=93700N. Thay soá vaøo ta coù:kb Ta thaáy kb =1,64 >1,2 nhö vaäy ñoäng cô ñaõ choïn ñaûm baûo an toaøn veà heä soá baùm khi môû maùy do. Do ñoäng cô ñaõ choïn coù coâng suaát lôùn hôn coâng suaát yeâu caàu neân khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän phaùt noùng. 2.5. Tính choïn hoäp giaûm toác. Ñeå truyeàn ñoäng cho cô caáu di chuyeån caàu truïc ta duøng keát hôïp boä truyeàn kín vaø boä truyeàn hôû neân: Trong ñoù: ihgt : Tyû soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác. ih : Tyû soá truyeàn cuûa boä truyeàn hôû. Caên cöù vaøo coâng suaát truyeàn, cheá ñoä laøm vieäc, khoâng gian laép ñaët…theo catalogs cuûa haõng SUMITOMO ta choïn hoäp giaûm toác hai caáp ñaët ñöùng kieåu PWA9015P2RBT coù caùc thoâng soá: Tæ soá truyeàn : 18,25. Coâng suaát : 14,2 kW. Khoaûng caùch truïc : 300 mm Toác ñoä quay cuûa truïc quay nhanh : 1000 v/ ph. Cheá ñoä laøm vieäc nheï. Caùc thoâng soá veà kích thöôùc (mm): A B C D E E1 F G H H1 296 160 194 90 135 270 298 70 50 22 Hình II.2.5 Hoäp giaûm toác cuûa cô caáu di chuyeån caàu truïc. Tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn hôû ta coù: Trong ñoù: – ihgt : Tyû soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác, ihgt=18,25. – ic : Tyû soá truyeàn chung cuûa caû boä truyeàn, ic=48,74. Vaäy: 2.6. Tính choïn khôùp noái vaø phanh. 2.6.1. Tính choïn khôùp noái. a. Choïn khôùp noái giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc sô caáp cuûa hoäp giaûm toác. Moâmen tính toaùn ñeå choïn khôùp noái: Mk= M.k1 .k2 (1.65)[2] Trong ñoù: Mñm : Moâmen ñònh möùc treân truïc ñoäng cô, Mñm=102,1N.m. k1 : Heä soá möùc ñoä quan troïng cuûa cô caáu, theo baûng (1.21) [3] ta coù k1=1,2. k2 : Heä soá möùc ñoä quan troïng cuûa cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu, theo baûng (1.21) [2] ta coù k2=1,2. Vaäy: Mk= 102,1.1,2 . 1,2 = 147,024N.m. Theo baûng [7] choïn khôùp noái truïc choát ñaøn hoài coù baùnh phanh MЧBN-4 vôùi caùc thoâng soá: Ñöôøng kính baùnh phanh : 200mm Moâmen ñaø : 0,055kG.m Moâmen lôùn nhaát maø khôùp coù theå truyeàn qua : Mmax = 230 N.m Hình II.2.6 Khôùp noái . Caùc thoâng soá hình hoïc: DT(mm) d1(mm) d2(mm) D(mm) BT(mm) 200 70 70 140 95 b. Choïn khôùp noái giöõa truïc ra cuûa hoäp giaûm toác vôùi truyeàn cuûa boä truyeàn hôû. Moâmen tính toaùn ñeå choïn khôùp noái : Mk= Mr.k1 .k2 (1.65) [2] Trong ñoù: Mr : Moâmen treân truïc ra cuûa hoäp giaûm toác,ta coù: Mr=Mñm.ihgt=102,1.18,25=1863.325N.m. k1 : Heä soá möùc ñoä quan troïng cuûa cô caáu, theo baûng (1.21) [2] ta coù k1=1,2. k2 : Heä soá möùc ñoä quan troïng cuûa cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu, theo baûng (1.21) [3] ta coù k2=1,1. Vaäy: Mk= 1863,325.1,2 . 1,2 = 2383,188.m. Theo baûng [7] choïn khôùp noái raêng M35 coù moâmen truyeàn lôùn nhaát laø2800N.m Hình II.2.7 Khôùp noái raêng. 2.6.2. Tính choïn phanh. a. Xaùc ñònh moâmen phanh. Thôøi gian phanh khi khoâng coù vaät naâng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (3.61)[3] Trong ñoù: vx : Vaän toác di chuyeån cuûa caàu truïc, vx=35m/ph J0ph : Gia toác haõm khi khoâng coù vaät naâng, tra baûng (3.10)[3] öùng vôùi soá baùnh daãn 50% vaø heä soá baùm j=0,12 ta coù J0ph=0,45m/s2. Vaäy ta coù: s. Do phanh ñöôïc ñaët ôû truïc I neân moâmen tính toaùn phanh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : (3.58)[2] Trong ñoù: G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4=534000N. Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm=0,56m. : Thôøi gian phanh khi khoâng coù vaät naâng, s. nI : Toác ñoä voøng quay truïc I (truïc ñoäng cô), nI=970 v/ph. : Hieäu suaát cuûa cô caáu di chuyeån , =0,85. ic : Tyû soá truyeàn chung, ic=48,74. b : Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa caùc chi tieát quay treân caùc truïc quay sau truïc I, b=1,2. : Löïc caûn tónh chuyeån ñoäng do ma saùt khi khoâng coù vaät naâng: =G0 Vôùi: d : Ñöôøng kính ngoõng truïc baùnh xe, d=140mm. : Heä soá caûn laên theo baûng (10-1).[1]) ta coù =0,6mm f : Heä soá ma saùt trong oå truïc quy veà ñöôøng kính ngoõng truïc, theo baûng (10.2).[1] ta coù f = 0,015. Do ñoù: = N. Vaäy ta coù: N.m b. Choïn phanh. Caên cöù vaøo moâmen phanh, ñöôøng kính baùnh phanh, ñieàu kieän laép raùp, theo [7] choïn phanh maù ñieän töø loaïi TKT-200 vôùi caùc thoâng soá nhö sau: Moâmen phanh : Mph= 160 N.m. Khoái löôïng : 37,5 kg. Hình II.2.8 Phanh. Caùc thoâng soá veà kích thöôùc (mm): A H R h D E 591 55,5 430 170 200 171 c. Kieåm tra khaû naêng laøm vieäc cuûa phanh. Kieåm tra heä soá an toaøn baùm khi khoâng coù vaät naâng: (3.49a)[3] Trong ñoù: G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4T=534000N. J0ph : Gia toác haõm khi khoâng coù vaät naâng, J0ph=0,45m/s2. j : Heä soá baùm, ñoái vôùi maùy truïc laøm vieäc ngoaøi trôøi j=0,12 g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. Gd : Toång aùp löïc leân caùc baùnh daãn khi khoâng coù vaät naâng, Gd=293700N. : Löïc caûn tónh chuyeån ñoäng do ma saùt khi khoâng coù vaät naâng, =5028,17N Cuoái cuøng ta coù: Vaäy phanh ñaûm baûo an toaøn veà ñoä baùm. Ñoái vôùi maùy truïc laøm vieäc ngoaøi trôøi maø khoâng coù boä phaän haõm gioù moâmen phanh tính ñöôïc phaûi kieåm tra veà haõm giöõ khi coù gioù ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc. Trong tröôøng hôïp naøy, moâmen phanh phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän (3.62)[3] Trong ñoù: : Hieäu suaát cuûa cô caáu di chuyeån , =0,85. ic : Tyû soá truyeàn chung, ic=48,74. Dbx : Ñöôøng kính baùnh xe, Dbx=560mm=0,56m. k : Heä soá an toaøn, k=1,2. : Löïc ñaåy do ñoä doác ñöôøng ray khi khoâng coù vaät naâng: =G0. Vôùi: : Laø ñoä doác cho pheùp cuûa ñöôøng ray, = 0,001 G0 : Troïng löôïng sô boä cuûa caàu truïc, G0 = 53,4T=534000N. Do ñoù: =534000.0,001=534N. : Löïc ñaåy do gioù ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc: =kk.q.F0 Vôùi: kk : Heä soá khí ñoäng hoïc, kk =1,2. F0 : Dieän tích chaén gioù cuûa keát caáu, F0=18m2 q : Aùp löïc gioù tính toaùn ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc, theo baûng (1- 3)[3] ta coù q=1150 N/m2. Do ñoù: =1,2.1150.18=24840N. : Löïc caûn do ma saùt khi khoâng coù vaät naâng, ==5028,17N. Vaäy ta coù: Thôøi gian phanh khi coù vaät : (3.57)[3] Trong ñoù: : Moâmen caûn tónh chuyeån ñoäng do ma saùt khi coù vaät naâng: N.m Caùc soá lieäu khaùc ñaõ coù ôû phaàn treân Vaäy ta coù: s. Gia toác haõm khi coù vaät: Ta thaáy jhp naèm trong khoaûng thöôøng duøng (0,30,6m/s2), vaäy phanh ñaõ choïn laø hôïp lyù. 2.7. Tính toaùn boä truyeàn hôû. 2.7.1. Xaùc ñònh öùng suaát tieáp xuùc vaø öùng suaát uoán cho pheùp – Choïn vaät lieäu cheá taïo boä truyeàn hôû: + Choïn vaät lieäu laøm baùnh raêng nhoû laø theùp 40X coù caùc thoâng soá veà cô tính nhö sau: giôùi haïn beàn keùo , giôùi haïn chaûy , ñoä raén HB = 210. + Vì baùnh raêng lôùn coù thôøi gian moøn vaø hoûng laâu hôn baùnh raêng nhoû neân ta choïn vaät lieäu laøm baùnh raêng lôùn laø theùp 45 coù caùc thoâng soá veà cô tính nhö sau: giôùi haïn beàn keùo , giôùi haïn chaûy , ñoä raén HB = 200. – ÖÙng suaát tieáp xuùc cho pheùp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc baûng (3-9)[5] Töø ñoù ta coù: + ÖÙng suaát tieáp xuùc cho pheùp cuûa baùnh lôùn: + ÖÙng suaát tieáp xuùc cho pheùp cuûa baùnh nhoû : (3.6) [5] Soá voøng quay cuûa truc daãn: v/ph. Choïn heä soá chu kyø öùng suaát cuûa caû 2 baùnh raêng ñeàu baèng 1. – ÖÙng suaát uoán cho pheùp: Choïn heä soá chu kyø öùng suaát uoán = 1. Trong ñoù: – n : Heä soá an toaøn; n = 1,5 – : Heä soá taäp trung öùng suaát ôû chaân raêng; =1,8 – : Giôùi haïn moûi uoán, ñoái vôùi theùp ta coù: Töø ñoù ta coù: Giôùi haïn moûi uoán cuûa theùp 40X : Giôùi haïn moûi uoán cuûa theùp 45 : Thay soá vaøo ta coù: ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa baùnh raêng nhoû: ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa baùnh raêng lôùn: 2.7.2. Xaùc ñònh heä soá taûi troïng vaø khoaûng caùch truïc. – Choïn sô boä heä soá taûi troïng k = 1,3. – Khoaûng caùch truïc : (3.10) [5] Trong ñoù: – : Heä soá chieàu roäng baùnh raêng, choïn . – : Vaän toác chuyeån ñoäng cuûa baùnh raêng lôùn; v/ph. Vaäy ta coù: Choïn A = 400 mm 2.7.3. Tính vaän toác voøng vaø choïn caáp chính xaùc cheá taïo baùnh raêng. Vaän toác voøng cuûa baùnh xe di chuyeån: (3.17) [5] Trong ñoù caùc soá lieäu ñaõ xaùc ñònh ôû treân, thay soá vaøo ta coù: Theo baûng(3-11)[9] choïn caáp chính xaùc laø caáp 9. 2.7.4. Ñònh chính xaùc heä soá taûi troïng vaø khoaûng caùch truïc. – Chieàu roäng raêng: – Ñöôøng kính voøng laên baùnh raêng nhoû: Do ñoù: Vôùi 0,83 tra baûng (3-13)[5] vaø baèng phöông phaùp noái suy ta xaùc ñònh ñöôïc k= 1,05. Tính heä soá taäp trung taûi troïng thöïc teá: = (3.20) [5] Theo baûng 3.13 [5] öùng vôùi caáp chính xaùc vaø vaän toác voøng ta tìm ñöôïc heä soá taûi troïng ñoäng kd = 1,1. Vaäy heä soá taûi troïng: k = ktt .kd = 1,025 .1,1 = 1,1275 Giaù trò k sai khaùc lôùn so vôùi giaû thieát neân ta caàn tính laïi khoaûng caùch truïc, theo coâng thöùc (3.21) [9] ta coù: A = Choïn A=390mm. – Chieàu roäng raêng: . Choïn b=176mm. – Moâñun raêng: m = (0,01 0,02)A =(0,01 0,02).390 = (3,9 7,8) Choïn m=6 – Soá raêng baùnh daãn: (3.24) [5] Vôùi caùc soá lieäu ñaõ tính ôû treân thay soá vaøo ta coù: raêng. Choïn Z1=36 raêng. – Soá raêng baùnh lôùn: Z2 = Z1 .ih= 36.2,67=96,12 raêng. Choïn Z2=96 raêng. 2.7.5. Kieåm nghieäm söùc beàn uoán cuûa raêng. a. Baùnh raêng nhoû. Söùc beàn uoán cuûa raêng ñöôïc kieåm nghieäp theo coâng thöùc: Trong ñoù: – b : Chieàu roäng baùnh raêng, b=176mm. – y1 : Heä soá daïng raêng, y=0,495 – Z1 : Soá raêng cuûa baùnh raêng nhoû, Z1=36 raêng. – m : Moâñun raêng, m=6. – k : Heä soá taûi troïng, k=1,14. – N : Coâng suaát, N=14,2kW. –n1 : Soá voøng quay cuûa baùnh raêng nhoû, n=53,15v/ph. Thay soá vaøo ta coù: Ta thaáy =51,52N/mm2< vaäy baùnh raêng nhoû thoaû maûn ñieàu kieän söùc beàn uoán. b. Baùnh raêng lôùn. Söùc beàn uoán cuûa raêng ñöôïc kieåm nghieäp theo coâng thöùc: Trong ñoù: – b : Chieàu roäng baùnh raêng, b=176mm. – y2 : Heä soá daïng raêng, y=0,495 – Z2 : Soá raêng cuûa baùnh raêng lôùn Z2=96 raêng. – m : Moâñun raêng, m=6. – k : Heä soá taûi troïng, k=1,14. – N : Coâng suaát, N=14,2kW. –n2 : Soá voøng quay cuûa baùnh raêng lôùn, n2=19,91v/ph. Thay soá vaøo ta coù: Ta thaáy =51,57N/mm2< vaäy baùnh raêng lôùn thoaû maûn ñieàu kieän söùc beàn uoán. 2.7.6. Kieåm nghieäm söùc beàn cuûa baùnh raêng khi chòu quaù taûi ñoät ngoät. – ÖÙng suaát tieáp xuùc cho pheùp khi quaù taûi: (3.43) [5] + Vôùi baùnh raêng nhoû: + Vôùi baùnh raêng lôùn : – ÖÙng suaát uoán cho pheùp khi quaù taûi (3.45) [9]: (3.44) + Vôùi baùnh raêng nhoû: + Vôùi baùnh raêng lôùn : Ta coù öùng suaát tieáp xuùc: (3.13)[5] Vôùi caùc soá lieäu ñaõ tính ôû treân thay vaøo ta coù: – ÖÙng suaát tieáp xuùc quaù taûi: (3.41)[5] Trong ñoù:- kqt: Heä soá quaù taûi, kqt =1,8. Vaäy ta coù: Ta thaáy < vì vaäy baùnh raêng thoaû maûn ñieàu kieän öùng suaát tieáp xuùc quaù taûi. – ÖÙng suaát uoán quaù taûi : (3.42) [5] + Vôùi baùnh raêng nhoû: + Vôùi baùnh raêng lôùn : Vaäy baùnh raêng ñaõ choïn thoaû maûn ñieàu kieän öùng suaát uoán quaù taûi. 2.7.7. Caùc thoâng soá hình hoïc cuûa boä truyeàn baùnh raêng – Baùnh raêng nhoû: + Ñöôøng kính voøng chia : dc= m.Z1= 6. 36= 216mm. + Ñöôøng kính voøng ñænh : de=dc+2.m=216+2.6=228mm. + Ñöôøng kính voøng chaân raêng : di=dc -2,5.m=216-2,5.6=201mm. + Chieàu roäng baùnh raêng : b = 176mm. + Chieàu cao raêng : h=2,25.m=2,25.6=13,5mm. – Baùnh raêng lôùn : + Ñöôøng kính voøng chia : dc= m.Z2= 6. 96=576mm. + Ñöôøng kính voøng ñænh : de=dc+2.m=576+2.6=588mm. + Ñöôøng kính voøng chaân raêng : di=dc -2,5.m=576-2,5.6=561mm. + Chieàu roäng baùnh raêng : b = 176mm. + Chieàu cao raêng : h=2,25.m=2,25.6=13,5mm. 2.8. Xaùc ñònh khoaûng caùch giöõa hai cuïm baùnh xe treân daàm ñaàu. Xeùt caàu truïc töïa treân boán cuïm baùnh xe di chuyeån A,B,C vaø D, coù khaåu ñoä L. Ta caàn xaùc ñònh khoaûng caùch E giöõa caùc cuïm baùnh xe treân daàm ñaàu. Khaåu ñoä L lôùn hôn nhieàu so vôùi khoaûng caùch E vaø löïc caûn khoâng ñeàu ôû hai beân ray cuøng caùc nguyeân nhaân do cheá taïo, laép ñaët maø coù theå xaûy ra hieän töôïng caàu truïc ñang chaïy thì bò xoâ leäch moät beân. Hieän töôïng ñoù laøm cho thaønh baùnh xe tieáp xuùc vôùi caïnh ñöôøng ray sinh ra löïc caûn phuï W, laøm taêng taûi troïng taùc duïng leân caàu truïc. Ñeå thaéng löïc caûn phuï ñoù, ñoäng cô daãn ñoäng phaûi phaùt sinh theâm löïc daãn ñoäng baèng W vaø löïc naøy ñöôïc phaân ñeàu cho 2 beân ray, moãi beân . Caùc löïc ôû hai beân ray taïo thaønh moâmen xoâ leäch , moâmen naøy laøm phaùt sinh ra löïc caûn phuï N giöõa thaønh baùnh xe vaø caïnh ray, N ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : (14.1)[1] Neáu löïc N quaù lôùn seõ laøm cho baùnh xe khoâng quay maø chæ tröôït. Ñeå loaïi tröø khaû naêng naøy ta phaûi ñaûm baûo löïc daãn ñoäng ôû moãi beân ray thaéng löïc caûn do ma saùt khi coù löïc N, theo coâng thöùc ta coù: (14.2)[1] Trong ñoù: f: Heä soá ma saùt giöõa thaønh baùnh xe vaø caïnh ray, trong tính toaùn thöôøng laáy f = () choïn f =. L: Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=15m=15000mm. Töø ñoù ta coù: E mm Choïn E = 3200 mm. Hình II.2.9 Sô ñoà xaùc ñònh khoaûng caùch E 2.9. Tính toaùn thieát keá truïc baùnh xe. 2.9.1. Tính choïn truïc baùnh xe. a. Choïn vaät lieäu laøm truïc baùnh xe. Choïn vaät lieäu laøm truïc baùnh xe laø theùp 45 coù caùc thoâng soá veà cô tính nhö sau: giôùi haïn beàn , giôùi haïn chaûy , öùng suaát uoán cho pheùp . b. Xaùc ñònh luïc taùc duïng leân truïc. Moâmen xoaén taùc duïng leân baùnh raêng truyeàn ñoäng: Trong ñoù: n1 : Soá voøng quay cuûa baùnh raêng chuû ñoäng (baùnh raêng nhoû), n1=53,15v/ph. N : Coâng suaát, N=14,2kW. Thay soá vaøo ta coù: Löïc taùc duïng leân truïc baùnh xe: Löïc voøng treân truïc baùnh raêng chuû ñoäng: (6.102) Vôùi : d1 : Ñöôøng kính voøng chia cuûa baùnh raêng chuû ñoäng, d1=216mm. Mx : Moâmen xoaén treân truïc baùnh chuû ñoäng, Mx=2,55.106mm. Thay soá vaøo ta coù: Vì baùnh raêng chuû ñoäng aên khôùp vôùi hai baùnh raêng bò ñoäng gaén treân truïc baùnh xe neân löïc voøng taùc duïng leân baùnh raêng bò ñoäng laø: Fv2= Löïc höôùng taâm taùc duïng leân truïc baùnh xe theo coâng thöùcta coù: (6.104a)[8] Vôùi: +: Goùc aên khôùp, =200. Thay soá vaøo ta coù: Sô ñoà löïc taùc duïng leân baùnh xe nhö sau: Hình II.2.10 Sô ñoà löïc taùc duïng leân baùnh xe. Baèng phöông phaùp dôøi löïc ta coù sô ñoà löïc taùc duïng leân truïc baùnh xe nhö sau: Hình II.2.11 Sô ñoà löïc taùc duïng leân truïc baùnh xe. Xaùc ñònh giaù trò caùc phaûn löïc: Trong maët phaúng Ozx, laáy moâmen tai A ta coù: Trong maët phaúng Oxy, laáy moâmen tai A ta coù: Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc cuûa truïc nhö hình veõ (2.11). Qua bieåu ñoà moâmen ta thaáy tieát dieän nguy hieåm nhaát laø tieát dieän B, moâmen töông ñöông taïi tieát dieän naøy ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (10.14) [8] Ñöôøng kính truïc taïi tieát dieän B phaûi thoaû maûn coâng thöùc: Trong ñoù: - öùng suaát uoán cho pheùp cuûa vaät lieäu laøm truïc, =200N/mm2 . Thay soá vaøo ta coù: Vaäy ta choïn ñöông kính truïc: d= 130 mm. 2.9.2. Kieåm nghieäm truïc baùnh xe. a. Kieåm nghieäm truïc theo heä soá an toaøn. Do baùnh xe ñöôïc laép treân truïc qua oå laên neân truïc khoâng quay vaø chæ chòu öùng suaát uoán vì vaäy ta kieåm tra truïc theo heä soá an toaøn uoán, theo coâng thöùc: (10.16) [8] Trong ñoù: [n] : Heä soá an toaøn cho pheùp naèm trong khoaûng (1,52,5), choïn [n]=1,5. : Giôùi haïn moûi cuûa vaät lieäu theo coâng thöùc ta coù: (10.21) [8] Vôùi:- Giôùi haïn beàn, =736N/mm2. Do ñoù: , choïn : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa kích thöôùc tuyeät ñoái ñeán giôùi haïn moûi, tra baûng (10-3) [8] ta coù = 0,68. : Heä soá taêng söùc beàn beà maët cuûa truïc, theo baûng (10-4) [8] ta coù=1,7 : Heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá khi uoán, theo baûng (10-5) [8] ta coù = 1,6. : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa trò soá trung bình cuûa öùng suaát ñeán beàn moûi, = 0,1. : Laàn löôït laø bieân ñoä vaø trò soâ trung bình cuûa öùng suaát phaùp, ñoái vôùi chu kyø öùng suaát maïch ñoäng (r=0) ta coù: Vôùi : M : Moâmen uoán töông ñöông, M=36,332.106 N.mm. W : Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän nguy hieåm, ta coù: Do ñoù: Thay caùc giaù trò vaøo ta coù: . Ta thaáy ñieàu kieän (3.55) thoaû maûn vaäy truïc khoâng bò hoûng do moûi. b. Kieåm nghieäm truïc theo söùc beàn tónh. Trong nhieàu tröôøng hôïp truïc chöa bò hoûng do moûi maø ñaõ bò hoûng do quaù taûi ñoät ngoät. Ñeå ñeà phoøng söï coá ñoù xaûy ra ta phaûi kieåm nghieäm truïc theo ñieàu kieän quaù taûi ñoät ngoät, theo coâng thöùc (tr59) [9] ta coù: Trong ñoù: : ÖÙng suaát uoán quaù taûi, theo coâng thöùc (tr59)[9] ta coù: Vôùi: d : Ñöôøng kính truïc taïi tieát dieän nguy hieåm, d=140mm. Muqt : Moâmen uoán taïi tieát dieän nguy hieåm khi quaù taûi, Muqt=M.kqt Ôû ñaây: kqt : Heä soá qua taûi, kqt=1,25 M : Moâmen uoán töông ñöông taïi tieát dieän nguy hieåm , M=36,332.10 6N.mm. Neân Muqt=M.1,25=36,332.1,25=45,415.106 N.mm Do ñoù: : ÖÙng suaát tieáp khi quaù taûi, do truïc khoâng chòu moâmen xoaén neân =0. : ÖÙng suaát cho pheùp khi quaù taûi, ta coù: . Thay caùc giaù trò vaøo ta coù: Ta thaáy ñieàu kieän thoaû maûn vaäy truïc khoâng bò hoûng khi quaù taûi. Keát luaän: truïc ñaõ choïn laøm vieäc an toaøn. 2.10. Tính toaùn thieát keá truïc truyeàn. 2.10.1. Tính choïn truïc truyeàn. a. Choïn vaät lieäu cheá taïo truïc. Choïn vaät lieäu laøm truïc truyeàn laø theùp 45 caùc thoâng soá veà cô tính nhö sau: giôùi haïn beàn , giôùi haïn chaûy . b. Veõ bieåu ñoà noäi löïc. Moâmen xoaén taùc duïng leân baùnh raêng truyeàn ñoäng: Trong ñoù: n1 : Soá voøng quay cuûa baùnh raêng chuû ñoäng (baùnh raêng nhoû), n1=53,15v/ph. N : Coâng suaát, N=14,2kW. Thay soá vaøo ta coù: Sô ñoà löïc taùc duïng leân baùnh raêng chuû ñoäng ( hình 2.12a): Hình II.2.12 Sô ñoà löïc taùc duïng leân baùnh raêng chuû ñoäng. Baèng phöông phaùp dôøi löïc veà taâm cuûa baùnh raêng ta coù sô ñoà löïc taùc duïng leân baùnh raêng nhö hình (3.12b): Vì hai löïc höôùng taâm vaø Fr1 cuøng ñi qua taâm cuûa baùnh raêng vaø ngöôïc chieàu nhau neân khi dôøi veà taâm chuùng seõ töï caân baèng laån nhau, coøn hai löïc voøng vaø Fv1 khi dôøi veà taâm seõ ñöôïc hai moâmen vaø Mv1 cuøng vôùi hai löïc vaø Fv1 ñi qua taâm. Nhöng do vaø Fv1cuøng ñi qua taâm vaø ngöôïc chieàu nhau neân chuùng caân baèng laãn nhau. Töø phöông phaùp dôøi löïc ta thaáy truïc chæ chòu xoaén maø khoâng chòu uoán. Töø keát quaû phaân tích treân cuoái cuøng ta coù sô ñoà tính truïc baùnh raêng chuû ñoäng nhö hình veõ: Hình II.2.13 Sô ñoà tính truïc baùnh raêng chuû ñoäng. Moâmen xoaén do baùnh raêng taùc duïng leân truïc: Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc nhö hình veõ. c. Xaùc ñònh ñöôøng kính truïc. Ñöôøng kính truïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr57)[9]: Trong ñoù: N : Coâng suaát, N=14,2kW. n1 : Soá voøng quay cuûa truïc chuû ñoäng, n1=53,15v/ph. : ÖÙng suaát tieáp cho pheùp cuûa vaät lieäu laøm truïc, ta coù: = 0,6. =0,6.192=115,2N/mm2. Thay soá vaøo ta coù: Do truïc coù then neân ta choïn d = 60 mm. 2.10.2. Kieåm nghieäm truïc truyeàn. Do truïc chæ chòu moâmen xoaén neân truïc ñöôïc kieåm tra theo heä soá an toaøn öùng suaát xoaén, theo coâng thöùc (tr59) [9] ta coù: Trong ñoù: : Giôùi haïn moûi xoaén cuûa vaät lieäu vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Choïn . [n] : Heä soá an toaøn cho pheùp naèm trong khoaûng (1,52,5), choïn [n]=1,5. : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa kích thöôùc tuyeät ñoái ñeán giôùi haïn moûi, tra baûng (10-3) [8] ta coù = 0,73. : Heä soá taêng söùc beàn beà maët cuûa truïc, theo baûng (10-4) [8] ta coù=1,7 : Heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá khi uoán, theo baûng (10-8) [8] ta coù = 1,4. : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa trò soá trung bình cuûa öùng suaát ñeán beàn moûi, = 0,05. : Laàn löôït laø bieân ñoä vaø trò soâ trung bình cuûa öùng suaát tieáp, ñoái vôùi chu kyø öùng suaát maïch ñoäng ñoái xöùng : Thay caùc giaù trò vaøo ta coù: . Ta thaáy ñieàu kieän thoaû maûn vaäy truïc laøm vieäc an toaøn.Choïn truïc trrruyeàn daøi coù d=65(mm) 2.11. Tính choïn oå laên. 2.11.1. Taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân oå. Trong ñoù: Qti: Taûi troïng tính toaùn lôùn nhaát ôû oå öùng vôùi caùc tröôøng hôïp chòu taûi khaùc nhau : Qti =kv.kn.kt.Ri Vôùi : kt : Heä soá taûi troïng ñoäng, theo baûng (9-3)[3] ta coù kt=1,4. kv : Heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå laø voøng quay, theo baûng (8-5)[5] ta coù kv=1. kn : Heä soá nhieät ñoä, theo baûng (8-4)[5] ta coù kn=1. Ri : Aùp luïc taùc duïng leân oå ñôû. Öùng vôùi tröôøng hôïp Q1 = Q = 425000N ta coù: R1= (vì moãi baùnh laép hai oå). Do ñoù: Qt1 =1.1.1,4.170250 =238350N Hoaøn toaøn töông töï cho caùc tröôøng hôïp : Q2 = 0,5.Q; Q3 = 0,1.Q; Q4=0 (khoâng laøm vieäc) Q2 = 0,5.Q Þ Qt2 = 1.1.1,4.120500 = 168700N. Q3 = 0,1.Q Þ Qt3 = 1.1.1,4.77375 = 108325N. Q4 = 0 Þ Qt4 = 1.1.1,4.66750 = 93450N. Thôøi gian laøm vieäc vôùi caùc taûi troïng naøy phaân boá theo tyû leä: 1: 5: 4:10 tyû leä thôøi gian laøm vieäc vôùi taûi troïng Qi, do ñoù: a1 = 0,05; a2 = 0,25; a3 = 0,2; a4 = 0,5. Ta coi soá voøng quay cuûa baùnh xe khoâng ñoåi ki laøm vieäc vôùi caùc taûi troïng khaùc nhau do ñoù: . Vaäy: = 138920,15N=13892,015daN=138,92015kN. 2.11.2. Thôøi gian phuïc vuï cuûa oå. Thôøi gian phuïc vuï cuûa oå ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: h = T.15% Trong ñoù: T: toång soá giôø laøm vieäc T=24.365.A.kn.kng Vôùi : A : Soá naêm laøm vieäc, theo baûng(1-1)[2] ta coù A=10 naêm. kn : Heä soá söû duïng trong naêm, theo baûng(1-1)[2] ta coù kn=0,25. kng : Heä soá söû duïng trong ngaøy, theo baûng(1-1)[2] ta coù kng=0,33. Do ñoù: T=24.365.10.0,25.0,33=722giôø Vaäy: h=7227.0,15=1084,05giôø 2.11.3. Heä soá khaû naêng laøm vieäc caàn thieát cuûa oå. Ta coù C=Qtñ(n.h)0,3 Trong ñoù : n : Soá voøng quay cuûa oå, n= nbx = 11,38 v/ph h : Thôøi gian phuïc vuï cuûa oå, h=7227.0,15=1084,05giô.ø Qtñ : Taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân oå, Qtñ = 13892,015daN. Vaäy: C=13892,015.(19,91.1084,05)0,3 = 277332,91. 2.11.4. Choïn oå ñôõ. Caên cöù vaøo ñaëc ñieåm laøm vieäc cuûa truïc, heä soá khaû naêng laøm vieäc caàn thieát cuûa oå (C=277332,91), ñöôøng kính ngoõng truïc (d=130mm) vaø ñieàu kieän laép raùp theo [7] ta choïn oå ñôõ truïc tang laø oå bi ñuõa loøng caàu hai daõy loaïi FAG 23026EASK.M cuûa haõng FAG coù caùc thoâng soá nhö sau: Heä soá khaû naêng laøm vieäc : 420000. Khoái löôïng : 5,83kg. Giôùi haïn soá voøng quay trong moät phuùt : 1900v/ph. Taûi troïng tónh cho pheùp : 455000kN. Caùc thoâng soá hình hoïc nhö sau: D(mm) d(mm) B(mm) 200 130 52 Hình II.2.14 OÅ ñuõa loøng caàu hai daõy. Vì truïc cuûa baùnh raêng chuû ñoäng (truïc truyeàn) chæ chòu moâmen xoaén neân ta chon oå cho truïc baùnh raêng chuû ñoäng laø oå ñôõ loøng caàu hai daõy kyù hieäu FAG 3212B.TVH cuûa haõng FAG coù caùc thoâng soá nhö sau: Heä soá khaû naêng laøm vieäc : 46000. Khoái löôïng : 0,88kg. Giôùi haïn soá voøng quay trong moät phuùt : 6300v/ph. Taûi troïng tónh cho pheùp :72000N. Caùc thoâng soá hình hoïc nhö sau: D(mm) d(mm) B(mm) 110 60 36,5 Hình II.2.15 OÅ ñôõ.