Tính toán cơ cấu thay đổi tầm với

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOAÙN CƠ CAÁU THAY ÑOÅI TAÀM VÔÙI 2.1 SÔ ÑOÀ HÌNH HOÏC : Hình 2.1: Thay ñoåi taàm vôùi baèng caùch naâng,haï caàn. 1-saøn ñôõ; 2- cô caáu thay ñoåi taàm vôùi; - ñoái troïng; 4- giaèng; 5- voøi; 6- ñoäng cô xoay moùc; 7- caàn; 8- puly ñaàu caàn; 9- moùc chính (30 t); 10- moùc phuï (7 t); 11- giaù chöõ A; 12- cabin ñieàu khieån. 2.2 SÔ ÑOÀ TRUYEÀN ÑOÄNG. Hình 2.2 :1-Phanh; 2- khôùp noái; 3 - ñoäng cô ñieän; 4- thanh raêng; 5- baùnh raêng; 6- hoäp giaûm toác Chöùc naêng cuûa cô caáu naøy laø ñaûm baûo söï dòch chuyeån cuûa caàn leân xuoáng vôùi söï hoã trôï cuûa boä truyeàn thanh raêng – baùnh raêng ñöôïc truyeàn ñoäng tröïc tieáp qua truïc quay chaäm cuûa hoäp giaûm toác. Thanh raêng ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi caàn. Beân caïnh caùc boä phaän trong cô caáu thay ñoåi taàm vôùi coøn coù caùc boä phaän khaùc nhö khôùp noái coù gaén baùnh phanh cuûa phanh troáng. Ôû cô caáu naøy ta boá trí 2 phanh taïi 2 ñaàu truïc quay nhanh cuûa hoäp giaûm toác ñeå taêng tính an toaøn cuûa cô caáu. Cuïm truyeàn ñoäng thanh raêng – baùnh raêng coù caùc con laên tyø ñeå eùp chaët chuùng vaøo nhau, beân caïnh ñoù coøn coù caùc haïn vò taàm vôùi ngaén nhaát vaø xa nhaát. 2.3 XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC HEÄ CAÀN Goïi : Lc : chieàu daøi caàn. Lg : chieàu daøi giaèng. Lv’ : chieàu daøi ñaàu voøi. Lv’’ : chieàu daøi ñuoâi voøi. Hình 2.3 : Caùc kích thöôùc heä caàn. 2.3.1 Xaùc ñònh kích thöôùc chieàu daøi caàn vaø ñaàu voøi. Veõ caàn ôû 2 vò trí öùng vôùi goùc nghieâng jmin vaø jmax. Kích thöôùc heä caàn khi thieát keá phaûi thoûa maõn : H ≥ [Hmax] R ≥ [Rmax] Rmin ≤ [Rmin] Theo kinh nghieäm, thöôøng laáy jmin ≥ 300 , jmax ≤ 800 . Ta choïn jmin = 400 , jmax = 800 . Hình 2.4 : Caàn ôû vò trí taàm vôùi nhoû nhaát vaø lôùn nhaát. Vôùi jmin : voøi hôïp vôùi phöông ngang 1 goùc g3 = 100 ÷ 250 . choïn g3 = 200 Vôùi jmax : voøi hôïp vôùi phöông thaúng ñöùng 2 goùc g1 , g2 : g1 = 50 ÷ 100 . choïn g1 = 80 g2 = 50 ÷ 100 . choïn g2 = 100 Ñaët K = heä soá tæ leä. Caàn ôû vò trí 1 ( jmin ) : Caàn ôû vò trí 2 ( jmax ) : H = Lc (cos g1 - Kcos g2) Ta caân baèng H ôû 2 vò trí jmin vaø jmax : Sinjmin – Ksing3 = cos g1 - Kcos g2 Þ K = K = K = 0,54 Thay vaøo Rmax = 30 m : Rmax = Lc (cos jmin + Kcos g3) Þ Lc = Lc = Lc = 23,4 m Ta choïn Lc = 23 m . Þ Lv’ = K.Lc = 0,54.23 = 12,42 Ta choïn Lv’ = 12,5 m. 2.3.2 Xaùc ñònh kích thöôùc chieàu daøi ñuoâi voøi vaø giaèng. a> Chieàu daøi ñuoâi voøi ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm : Lv’’ = (0,3÷0,6)Lv’ = 4,06 (m) Vaäy toång chieàu daøi cuûa voøi : Lv = Lv’ + Lv’’ = 16,56 (m). b> xaùc ñònh chieàu daøi giaèng: veõ caàn ôû 3 vò trí jmin , jmax , jtb goïi C1, C2, C3 laø caùc ñieåm ñaàu voøi ôû caùc vò trí jmax, jmin,jtb. vò trí jtb öùng vôùi : C1C3= (0,2÷0,3) C1C2 Hình 2.5 : Xaùc ñònh kích thöôùc chieàu daøi giaèng Töø 3 vò trí ñaàu caàn D1, D2, D3 keùo daøi ñuoâi voøi veà sau 1 ñoaïn = a. Ñieåm muùt cuoái töông öùng laø E1, E2, E3. Caùc ñieåm naøy cuøng naèm treân 1 ñöôøng troøn coù taâm laø choát ñuoâi giaèng coù baùn kính chính baèng ñoaïn töø choát ñuoâi giaèng ñeán ñuoâi voøi. Ñeå xaùc ñònh baùn kính naøy, ta veõ caùc ñöôøng trung tröïc E1E2, E2E3. giao ñieåm chính laø choát ñuoâi giaèng. Khoaûng caùch töø choát ñuoâi giaèng ñeán ñuoâi voøi laø chieàu daøi giaèng. Töø pheùp döïng hình, ta xaùc ñònh ñöôïc Lg = 19,38 (m). 2.4 XAÂY DÖÏNG ÑOÀ THÒ THAY ÑOÅI MOMEN CAÀN THEO TAÀM VÔÙI. Khi caàn truïc laøm vieäc, heä caàn cuûa caàn truïc phaûi naèm ôû caùc vò trí khaùc nhau, do ñoù khoaûng caùch töø troïng taâm cuûa noù tôùi choát ñuoâi caàn cuõng thay ñoåi. Vaø söï thay ñoåi naøy daãn ñeán söï thay ñoåi momen cuûa heä caàn ñoái vôùi choát ñuoâi caàn. Ñeå xaây döïng ñoà thò thay ñoåi momen cuûa heä caàn thay ñoåi theo taàm vôùi, ta xeùt ôû moät soá vò trí khaùc nhau cuûa caàn. Choïn vò trí taàm vôùi cuûa caàn döïa vaøo hoaï ñoà vò trí, ta tính ñöôïc Mc ôû caùc vò trí taàn vôùi khaùc nhau. Ôû caàn truïc thieát keá, troïng löôïng thieát bò caàn vaø troïng löôïng ñoái troïng ñöôïc boá trí nhö hình veõ: Hình 2.6: Sô ñoà phaân tích löïc treân heä caàn. Ñeå caân baèng thì troïng löôïng ñoái troïng Gñ phaûi caân baèng vôùi troïng löôïng thieát bò caàn, ñoái troïng naøy ñöôïc boá trí thoâng qua heä tay ñoøn ñoái troïng. Goïi Gc : troïng löôïng thieát bò caàn. Gx : troïng löôïng thieát bò voøi. Gv = Gv’ + Gv’’ Gv’ : ñaët taïi ñieåm ñaàu caàn. Gv’’ : ñaët taïi ñieåm ñaàu voøi. Gg : trong löôïng giaèng. 2Gg = Gg + Gg Gg : ñaët taïi ñieåm ñaàu giaèng. Gg : ñaët taïi ñieåm ñuoâi giaèng. Löïc Gg ñaët taïi ñieåm ñuoâi giaèng neân khoâng gaây momen ñoái vôùi choát ñuoâi caàn. Coøn löïc Gg ñaët taïi ñieåm ñaàu giaèng laïi ñöôïc phaân tích thaønh 2 löïc, moät löïc ñaët taïi ñieåm ñaàu voøi (Gg’’) vaø moät löïc ñaët taïi ñaàu caàn (Gg’) : Gg = Gg’ + Gg’’ Vieäc phaân tích naøy döïa vaøo phöông phaùp phaân tích löïc song song theo tæ leä caùnh tay ñoøn ( söï caân baèng momen). Hôïp löïc R = taïo ra löïc keùo K ôû giaèng, hôïp löïc (R +K) laø löïc N gaây gaõy caàn. Löïc N caùch choát ñuoâi caàn 1 ñoaïn laø f (giaù trò dao ñoäng quanh goác A). khi löïc N ñi qua ñieåm A thì f = 0, momen gaây ra ñoái vôùi ñieåm A do löïc N seõ baèng 0. Neáu f naèm treân ñieåm A seõ mang daáu döông (+), naèm döôùi ñieåm A seõ mang daáu aâm (-). Trong quaù trình thay ñoåi taàm vôùi, troïng luôïng thieát bò caàn seõ gaây ra 1 momen ñoái vôùi choát ñuoâi caàn A: Mc(A) = Gc.Lc + (Gg’ + Gv’).Lx ± N.f Goïi X1 : khoaûng caùch theo phöông thaúng ñöùng töø ñuoâi voøi ñeán ñieåm ñaàu caàn. X2 : khoaûng caùch theo phöông thaúng ñöùng töø ñaàu voøi ñeán ñieåm ñaàu caàn. X3 : khoaûng caùch töø ñieåm ñaàu caàn ñeán thanh giaèng. Döïa vaøo hoaï ñoà vò trí ta xaùc ñònh ñöôïc caùc caùnh tay ñoøn vaø caùc phöông trình caân baèng momen ta tính ñöôïc caùc löïc Gv’, Gv’’, Gg’, Gg’’, R, K, N. Giaù trò Mc luoân thay ñoåi töø Rmin ÷ Rmax. Xaùc ñònh Mc taïi 6 vò trí khi caàn nghieâng töø jmax = 800 ÷ jmin = 400 . Laäp hoaï ñoà vò trí cho caàn öùng vôùi caùc goùc nghieâng cuûa caàn, ta coù baûng giaù trò sau: Baûng2.1 Baûng xaùc ñònh giaù trò Mc Vò trí I II III IV V VI X1(mm) 6246 5662 5057 3995 2849 1744 X2(mm) 3108 2887 2647 2210 1720 1236 X3(mm) 3139 2775 2410 1729 1128 508 f(mm) 418 241 474 285 -993 -1367 LC(mm) 6885 6259 5585 4421 3330 2520 LX(mm) 16879 15405 13810 11051 8381 6276 GV’(KG) 5809 5762 5710 5601 5424 5091 Gv’’(KG) 2891 2938 2989 3098 3275 3608 Gg’(KG) 503 486 469 418 370 255 Gg’’(KG) 997 1013 1030 1019 1129 1244 R(KG) 13235 11200 9903 8531 7305 5792 K(KG) 5306 5276 5241 5192 5054 4836 N(KG) 18541 16476 15144 13723 12359 10628 Mc(KGm) 89160 97658 104706 121521 127217 136566 Hình 2.7: Ñoà thò thay ñoåi momen heä caàn theo taàm vôùi 2.5 XAÂY DÖÏNG ÑOÀ THÒ MOMEN ÑOÁI TROÏNG THEO TAÀM VÔÙI Troïng löôïng cuûa ñoái troïng ñoái vôùi vò trí trung bình töø ñieàu kieän caân baèng momen cuûa caàn vaø momen ñoái troïng: Mc = Mñ Xeùt töông quan vôùi Mc thì momen ñoái troïng laáy ñoái vôùi choát ñuoâi caàn ñöôïc tính: Mñ = Gñ. Töø ñieàu kieän caân baèng momen heä caàn vaø momen ñoái troïng taïi vò trí trung bình ta coù : Gñ ==12496 KG Vôùi a, b, lñ laø caùc caùnh tay ñoøn xaùc ñònh döïa vaøo hoaï ñoà vò trí. Ta choïn Gñ = 12500 KG Cuõng töông töï nhö khi xaùc ñònh momen do heä caàn, ta xaùc ñònh momen do ñoái troïng baèng caùch laäp hoïa ñoà vò trí cho caàn ôû caùc goùc nghieâng töông öùng ñeå xaùc ñònh caùc caùnh tay ñoøn a, b, ld. Veõ hoaï ñoà vò trí caàn ôû caùc vò trí töông öùng töø Rmin ÷ Rmax sao cho taïi vò trí trung gian coù Mc = Mñ . Hình 2.8: hoaï ñoà vò trí heä tay ñoøn ñoái troïng Baûng 2.2 Baûng xaùc ñònh giaù trò Mñ Vò trí I II III IV V VI lñ (m) 4,12 4,02 3,72 3,12 2,13 2,10 a (m) 3,03 3,93 4,55 4,9 5 4,86 b (m) 1,87 2,01 2,02 1,85 1,41 0,97 Mñ (KGm) 83446 98250 104740 103297 114415 131521 Hình 2.9: Ñoà thò thay ñoåi momen ñoái troïng theo taàm vôùi 2.6 XAÂY DÖÏNG ÑOÀ THÒ KHOÂNG CAÂN BAÈNG CAÀN. Goïi DM: Momen maát caân baèng do troïng luôïng thieát bò caàn vaø ñoái troïng DM = Mc – Mñ Ta coù DM ôû 6 vò trí vôùi caùc giaù trò ñöôïc tính cho trong baûng sau: Baûng 2.3 Baûng xaùc ñònh giaù trò DM Vò trí I II III IV V VI Mc(KGm) 89160 97658 104706 121521 127217 136566 Mñ (KGm) 83446 98250 104740 103297 114415 131521 DM (KGm) 5714 -592 -34 18224 12802 5045 Döïa vaøo keát quaû ñaõ tính toaùn, ta veõ caùc ñoà thò momen khoâng caân baèng caàn: Hình 2.10: Ñoà thò momen khoâng caân baèng caàn. 2.7 XAÂY DÖÏNG QUYÕ ÑAÏO CHUYEÅN ÑOÄNG CUÛA HAØNG. Quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa haøng cuõng chính laø quyõ ñaïo chuyeån ñoäng ngang cuûa ñieåm ñaàu voøi. Caàn truïc thieát keá laø caàn caân baèng duøng voøi. Khi thay ñoåi taàm vôùi, haøng khoâng di chuyeån tuyeät ñoái theo phöông ngang maø coù ñoä nhaáp nhoâ. Ta xaùc ñònh quyõ ñaïo chuyeån ñoäng ngang cuûa haøng döïa vaøo hoaï ñoà vò trí caên cöù vaøo yeáu toá ñoù laø chieàu daøi cuûa caàn, voøi, giaèng laø khoâng ñoåi trong suoát quaù trình thay ñoåi taàm vôùi Baûng 2.4 Vò trí I II III IV V VI R (m) 7 15,38 21,23 24.15 27.02 30 y (m) 0 25 0 -46 -17 0 Hình 2.11 :Quyõ ñaïo chuyeån ñoäng ngang ñieåm ñaàu voøi. 2.8 XAÂY DÖÏNG BIEÅU ÑOÀ MOMEN MAÁT CAÂN BAÈNG DO HAØNG. Xaùc ñònh bieåu ñoà quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa haøng. Bieåu ñoà naøy döïa vaøo hoïa ñoà vò trí cuûa caàn xaùc ñònh ñöôïc ñoä nhaáp nhoâ cuûa haøng so vôùi phöông ngang y. Momen maát caân baèng do haøng ñöôïc xaùc ñònh: MA = Q. * caùch vi phaân ñoà thò : - Döïng heä truïc vi phaân döôùi daïng heä truïc nguyeân haøm Y(j). - Choïn cöïc vi phaân ñoà thò H (OH = 1 ñôn vò). - Chia ñeàu truïc hoaønh. - Töø caùc ñieåm chia caét ñöôøng cong nguyeân haøm ta keû caùc tieáp tuyeán vôùi ñöôøng cong Y(j). - Töø cöïc H keû caùc ñöôøng song song vôùi tieáp tuyeán töông öùng caét truïc oy’ ôû caùc ñieåm, töø caùc ñieåm naøy doùng caùc ñöôøng song song truïc hoaønh caét caùc ñöôøng thaúng ñöùng taïi caùc ñieåm vi phaân caàn tìm. Ta coù ñoà thò vi phaân : Baûng 3.5 Baûng xaùc ñònh giaù trò MA Vò trí I II III IV V VI R (m) 7 15,38 21,23 24.15 27.02 30 y (m) 0 25 0 -46 -17 0 dy/dj 12 23 48 -67 -8 12 MA (KGm) 360 690 1440 -2010 -240 360 2.9 TÍNH TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN THANH RAÊNG. Goïi Fw laø toång löïc taùc duïng leân thanh raêng trong quaù trình thay ñoåi taàm vôi: Fw = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 + F6 Trong ñoù: F1 : löïc trong thanh raêng do momen maát caân baèng cuûa haøng. F2 : löïc trong thanh raêng do momen maát caân baèng caàn vaø ñoái troïng. F3 : löïc trong thanh raêng do taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn vaø voøi. F4 : löïc trong thanh raêng do taûi troïng ngang khi caùp naâng haøng nghieâng moät goùc so vôùi phöông thaúng ñöùng. F5 : löïc li taâm cuûa khoái löôïng caàn, voøi, ñoái troïng, thanh giaèng khi caàn truïc quay. F6 : Löïc masat trong caùc khôùp cuûa thieát bò caàn vaø toån thaát trong caùc puly khi caùp naâng laên qua caùc puly. Tính löïc F1, F2 : F1 = ; F2 = Trong ñoù: MA : Momen maát caân baèng cuûa haøng. KGm DM : Momen maát caân baèng do troïng löôïng thieát bò caàn vaø ñoái troïng. KGm rn : khoaûng caùch töø thanh raêng tôùi choát ñuoâi caàn. m Baûng 2.6 Baûng xaùc ñònh giaù trò F1, F2 Vò trí I II III IV V VI rn (m) 5,6 5,1 4,7 4,5 4,2 4 MA (KGm) 360 690 1440 -2010 -240 360 DM (KGm) 5714 -592 -34 18224 12802 5045 F1 (KG) 64,3 135,3 306,4 -447 -57,14 90 F2 (KG) 1020 -116,1 -7,23 4050 3048 1261,2 Tính löïc F3 . Hình 2.12 : Taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn vaø voøi F3 = ±.(Pgc.hc + Pgv.hv ) (KG) Trong ñoù : Pgc , Pgv : aùp löïc gioù taùc duïng leân caàn vaø voøi Pgc = Pc.Fc.sina Pc : aùp löïc gioù leân caàn. Ñaët taïi troïng taâm caàn. Pc = q0.n.c.h.b (Kg/m2) q0 : aùp suaát ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, q0 = 15 kg/m2. n : heä soá hieäu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maë ñaát, n=1,5 ( baûng 1.6 [1] ). c : heä soá khí ñoäng hoïc , c = 1,4 ( baûng 1.7 [1] ). h : heä soá quaù taûi, tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp h =1 b : heä soá ñoäng löïc, b = 1 Fc : dieän tích chaén gioù cuûa caàn, choïn sô boä Fc =30 m2. Fv : dieän tích chaén gioù cuûa voøi, choïn sô boä Fv =5 m2. Pgv = Pv.Fv.sing. a, g : goùc hôïp bôûi caàn vaø voøi vôùi phöông ngang. Tính moät caùch gaàn ñuùng, ta coi aùp löïc gioù taùc duïng leân voøi ñaët taïi troïng taâm voøi, vaø ñeå deã tính toaùn, ta coi troïng taâm voøi ñaët taïi ñieåm lieân keát giöõa caàn vaø voøi. Laäp hoaï ñoà vò trí cho caàn ôû 5 vò trí, ta coù giaù trò tính toaùn ñöôïc cho trong baûng sau: Baûng 2.7 Baûng xaùc ñònh giaù trò F3 Vi trí I II III IV V sina 0,98 0,94 0,87 0,77 0,64 0,54 sing 0,98 0,91 0,78 0,59 0,26 0,16 hc (m) 11,27 10,81 10 8,86 7,36 6,23 hv (m) 22,54 21,62 20,01 17,71 14,72 13,56 rn (m) 5,6 5,1 4,7 4,5 4,2 4 Pgc (KG) 9,3 8,9 8,2 7,3 6,1 5,8 Pgv (KG) 1,54 1,43 1,23 0,92 0,4 0,35 F3 (KG) 24,9 24,9 22,7 18 12,1 10,9 2.9.3 Tính löïc F4 Goïi T laø löïc theo phöông ngang do caùp naâng troïng löôïng haøng Q nghieâng goùc a so vôùi phöông thaúng ñöùng gaây ra. Ta coù : T = Q.tga Baûng 1.40 [4] choïn a = 150 T = Q.tga = 30000.tg150 = 8038 KG. Goïi P laø löïc keùo trong trong thanh giaèng do löïc T gaây neân : Hình 2.13: Löïc theo phöông ngang taùc duïng leân heä caàn Laáy momen ñoái vôùi ñieåm ñaàu caàn D : M/D = T.a –P.x = 0 P = Momen cuûa T vaø P ñoái vôùi choát ñuoâi caàn A : M/A = T.h + P.z F4 =± Döïa vaøo hoaï ñoà vò trí ta deã daøng xaùc ñònh ñöôïc a, x, h, z, rn, töø ñoù ta tính ñöôïc P vaø F4. caùc giaù trò tính toaùn ñöôïc cho trong baûng sau: Baûng 2.8 Baûng xaùc ñònh giaù trò F4 Vi trí I II III IV V VI a (m) 4.6 5.2 7,4 9,7 11,4 12,5 x (m) 2.1 2,3 3,8 4 3,4 2 z (m) 11 10,1 10 9,6 8,8 8 h (m) 9.8 11,6 10,2 10,2 10,3 10,2 rn (m) 5,6 5,1 4,7 4,5 4,2 4 P (KG) 17607 18173 15653 19492 26951 50237 F4 (KG) 30756 33892 35057 38017 40844 42187 Tính löïc F5 , F6 . Do caàn truïc thieát keá coù toác ñoä quay n = 0,9 v/p neân aûnh höôûng cuûa löïc li taâm tôùi khoái löôïng caàn vaø voøi laø nhoû neân coi nhö coù theå boû qua F5 Löïc masat trong caùc khôùp cuûa thieát bò caàn vaø toån thaát trong caùc puly luùc thay ñoåi taàm vôùi vaø khi caùp naâng laên qua caùc puly la raát nhoû vì caùc khôùp vaø oå puly laø oå laên neân F6 ñöôïc coi nhö laø khoâng ñaùng keå, ta co theå boû qua khoâng xeùt ñeán. Nhö vaäy toång caùc löïc taùc duïng leân thanh raêng: Fw = F1 + F2 + F3 + F4 Baûng 3.9 Vò trí I II III IV V VI F1 (KGm) 64,3 135,3 306,4 -447 -57,14 90 F2 (KGm) 1020 -116,1 -7,23 4050 3048 1261,2 F3 (KG) 24,9 24,9 22,7 18 12,1 10,9 F4 (KG) 30756 33892 35057 38017 40844 42187 Fw (KG) 31801 33936 35379 41638 43847 43549 Caùc giaù trò trung bình : Ftb1 = = 32868 KG Ftb2 = = 34657 KG Ftb3 = = 37608 KG Ftb4 = = 42742 KG Ftb5 = = 43698 KG XAÙC ÑÒNH BIEÅU ÑOÀ VAÄN TOÁC THAY ÑOÅI TAÀM VÔÙI. Hình 2.14 :Xaùc ñònh vaän toác heä caàn Xaây döïng bieåu ñoà vaän toác thay ñoåi taàm vôùi cuûa ñieåm ñaàu voøi: Toác ñoä thay ñoåi taàm vôùi cuûa caàn chính laø vaän toác naèm ngang taïi ñieåm C. Taïi moãi vò trí cuûa caàn naøy coù giaù trò khaùc nhau vaø coù yù nghóa laø vaän toác töùc thôøi . Choïn sô boä vaän toác thanh raêng laø VF = 8 m/p Coù VI = VF + VIF VI : phöông vuoâng goùc truïc caàn VIF : vaän toác cuûa ñieåm I quay quanh F, phöong vuoâng goùc vôùi thanh raêng . Töø hoïa ñoà vò trí ta xaùc ñònh ñöôïc VI vaø VF. Xaùc ñònh vaän toác ñieåm B do cuøng thanh cöùng Ta coù : VB = VI = VI .VI Xaùc ñònh VC = VB +VCB Bieát VB vaø phöông vuoâng vôùi truïc caàn VCB : phöông vuoâng truïc voøi VC : phöông ngang Töø hoaï ñoà vò trí ta xaùc ñònh ñöôïc ñoä lôùn VC vaø VCB Xaùc ñònh VC cho 6 vò trí ,choïn m = 1 Sau khi xaùc ñònh ñöôïc vaän toác dòch ngang cuûa ñieåm ñaàu voøi ta laäp thaønh baûng vaø veõ ñoà thò thay ñoåi vaän toác ñieåm ñaàu voøi theo taàm vôùi ( goùc nghieâng caàn) roài xaùc ñònh thôøi gian caàn thieát ñeå thay ñoåi taàm vôùi. Baûng 2.10 Vò trí I II III IV V VI VIF (m/p) 0,6 1,9 3 4,2 5,5 6,2 VI (m/p) 8 8,2 8,6 9 9,7 10,9 VB (m/p) 41,44 42,45 44,5 46,6 50 45,02 VCB (m/p) 60,7 34,8 35,4 37,3 40 44,48 VC (m/p) 65,3 61.6 56.8 42,1 38.7 59,5 Thôøi gian caàn thieát ñeå thay ñoåi taàm vôùi töø jmax ÷ jmin : åti Vôùi : Trong ñoù : Si÷(i+1) : quaõng ñöôøng thay ñoåi taàm vôùi tính theo phöông ngang töø vò trí i tôùi vi trí (i+1) Baûng 2.11 : vaän toác thay ñoåi taàm trung bình giöõa 2 vò trí ñang khaûo saùt. Vi trí I ÷ II II ÷ III III ÷ IV IV ÷ V V÷VI Si (m) 8,1 6,3 5,5 4,9 2,3 Vtb (m/p) 63,45 59,2 49,45 40,4 49,1 ti (s) 7,6 6,4 6,7 7,3 0,05 Vaäy åti = 28 (s) Goïi V : vaän toác chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa thanh raêng. (m/s) S : haønh trình cuûa thanh raêng, xaùc ñònh nhôø vaøo taàm vôùi lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa caàn. S = 2,9 (m) V = = = 0,104 (m/s) = 6,24 (m/p) Nhö vaäy vaän toác thanh raêng tính toaùn gaàn ñuùng vôùi giaû thieát ban ñaàu. 2.11 TÍNH CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN Sau 1 thôøi gian caàn thay ñoåi taàm vôùi töø Rmin ÷ Rmax thì löïc bình phöông trung bình trong thanh raêng ñöôïc tính: Coâng suaát bình phöông trung bình cuûa ñoäng cô ñöôïc tính theo coâng thöùc: N = (kw) Trong ñoù : h :hieäu suaát truyeàn ñoäng töø ñoäng cô ñeán thanh raêng, h = 0,867 h = hbt . hhgt . hot +hbt =0,95 : hieäu suaát boä truyeàn. +hhgt =0,95 : hieäu suaát hoä giaûm toác. +hot =0,96 : hieäu suaát oå truïc h = 0.867 Vaäy : N = = 41,2 (kw) Ñaây laø coâng suaát tính toaùn cuûa ñoäng cô. Coâng suaát ñoäng cô ñöôïc choïn phaûi baèng hoaëc lôùn hôn coâng suaát tính toaùn moät chuùt. Theo kataloge ñoäng cô ñieän, ta choïn loaïi ñoäng cô doøng 1LG4 cuûa nhaø saûn xuaát SIEMENS coù soá hieäu 1LG4 223 – 4AA. Soá hieäu ÑC Kw n h Nm GD2 Kg 1LG4 223 - 4AA 45 1475 0,93 291 0,447 300 CHOÏN HOÄP GIAÛM TOÁC Hoäp giaûm toác cô caáu ñöôïc choïn döïa vaøo tæ soá truyeàn i. Choïn sô boä ñöôøng kính baùnh raêng D = 220 (mm) Þ R = 110 (mm) =0,11 (m). Soá voøng quay truïc ra hoäp giaûm toác : nr = == 9,03 (v/p) Tæ soá truyeàn hoäp giaûm toác : i = Döïa vaøo tæ soá truyeàn I vaø hieäu suaát truyeàn, ta choïn hoäp giaûm toác coù soá hieäu K4KM11 – H - 160 cuûa haõng FLENDER coù tæ soá truyeàn i = 160. TÍNH CHOÏN PHANH. Phanh cô caáu ñöôïc choïn phaûi ñaûm baûo sao cho giöõ ñöôïc caàn ôû vò trí baát kì trong traïng thaùi laøm vieäc vaø khoâng laøm vieäc. Momen phanh ñöôïc tính theo coâng thöùc : Mp = Trong ñoù : k = 1,75 : heä soá an toaøn cuûa phanh. Fmax = 95130 KG : löïc keùo lôùn nhaát treân thanh raêng. D = 220 mm : ñöôøng kính baùnh raêng. h :hieäu suaát truyeàn ñoäng töø ñoäng cô ñeán thanh raêng, h = 0,867. Mp = Mp = 99,23 (KGm) Do ta boá trí söû duïng 2 phanh neân momen caàn cho moãi phanh : Mp’ = Mp’ = 49,6 (KGm) = 496 (Nm) Döïa vaøo momen phanh treân, ta choïn phanh cho cô caáu laø phanh troáng cuûa haõng SHB , soá hieäu RT 315 – 50/6 coù : Mp = 700 Nm, giaù trò ma saùt : 0,4; thôøi gian phanh 0,5 (s) CHOÏN KHÔÙP NOÁI ÑOÄNG CÔ VÔÙI HOÄP GIAÛM TOÁC. Khôùp noái truïc ñöôïc choïn döïa vaøo momen tính toaùn truyeàn qua khôùp: Mk = Mñm .K1.K2 (1.65) [1] K1 = 1,4 heä soá tính ñeán cheá ñoä quan troïng cuûa cô caáu. K1 = 1,3 heä soá tính ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu. Mñm : momen ñònh möùc truyeàn qua khôùp. Vaäy momen tính toaùn truyeàn qua khôùp : Mk = 1,4.1,3.291 = 529,62 (Nm) Döïa vaøo momen tính toaùn truyeàn qua khôùp, ta choïn loaïi khôùp kieåu noái truïc voøng ñaøn hoài ñöôïc chon theo baûng 9 – 11 [2] coù caùc thoâng soá sau : Caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa khôùp noái truïc voøng ñaøn hoài: Moâmen xoaén Nm d (mm) D (mm) d0 (mm) l (mm) c dc 1100 60÷65 220 36 ≤142 2 ¸ 6 18 lc Ñöôøng kính ngoaøi Chieàu daøi toaøn boä nmax ( vg/ph ) Soá choát Z 42 35 36 2650 10 lv lc d c dc do KIEÅM TRA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN Do ñoäng cô ñöôïc choïn coù coâng xuaát ñònh möùc lôùn hôn coâng suaát tính toaùn Nñm = 45 (Kw) > Ntt = 41,2 (Kw) Neân khoâng caàn kieåm tra ñoäng cô veà ñieàu kieän quaù noùng. Ta tieán haønh kieåm tra ñoäng cô veà thôøi gian khôûi ñoäng. Momen ñònh möùc cuûa ñoäng cô : Mñm = (KGm) Momen khôûi ñoäng trung bình cuûa ñoäng cô : Mkñtb = (Kgm) Momen caûn tónh treân truïc ñoäng cô ñoái vôùi cô caáu thay ñoåi taàm vôùi : Mt = Trong ñoù: S = 14187 (KG) – löïc treân thanh raêng D = 0,22 (m) – ñöôøng kính baùnh raêng i = 160 – tæ soá truyeàn. h = 0,867 – hieäu suaát boä truyeàn. Mt = = 11,25 (KGm) Momen dö : Md = Mkñtb – Mt = 32,25 – 11,25 = 21 (KGm). Thôøi gian khôûi ñoäng cô caáu thay ñoài taàm vôùi baèng caùch naâng vaø haï caàn: tkñ = (1.41) [1] Trong ñoù : E laø ñoäng naêng cuûa caàn vaø haøng. E = +Gc = 16110 (KG) – troïng löôïng caàn. +Lc = 23 (m) – chieàu daøi caàn. +w = (rad/s) – toác ñoä goùc cuûa caàn. (GD2)qñ = d.GD2 = d.(GDr2 + GDk2 ) = 1,1.(0,447+0,473) = 1,012 (KGm2) GDr2 = 0,447 (KGm2) – momen ñaø roto ñoäng cô. GDr2 = 0,473 (KGm2) – momen ñaø khôùp noái. d =1,1÷1,25 – heä soá tính tôùi aûnh höôûng nhöõng khoái löôïng boä truyeàn. Ta tính ñöôïc : E = (KG) Þ tkñ = tkñ = 1,42 (s) Vaäy thôøi gian khôûi ñoäng tính toaùn ñöôïc phuø hôïp vôùi giaù trò ñöôïc cho trong baûng 1.11 [1]. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN CUOÁI. Choïn vaät lieäu laøm thanh raêng, baùnh raêng. Do baùnh raêng chòu taûi troïng trung bình coù va ñaäp, laøm vieäc hai chieàu neân ta choïn vaät lieäu cheá taïo laø theùp thöôøng hoaù 50, thanh raêng laø theùp thöôøng hoaù 45. Chi tieát Theùp thöôøng hoaù Giôùi haïn chaûy (N/mm2) Giôùi haïn beàn (N/mm2) Ñoä raén HB Thanh raêng 45 340 600 180 Baùnh raêng 50 350 640 175 Ñònh öùng suaát tieáp xuùc vaø öùng suaát uoán cho pheùp. ÖÙng suaát tieáp xuùc cho pheùp Soá chu kì töông ñöông cuûa baùnh raêng Ntd = 60. u.ni. Ti. (3.4) [2] Trong ñoù: Mi, ni, Ti – momen xoaén, soá voøng quay trong moät phuùt vaø toång soá giôø baùnh raêng laøm vieäc ôû cheá ñoä i. Mmax – momen xoaén lôùn nhaát taùc duïng leân baùnh raêng. u = 1 – soá laàn aên khôùp cuûa 1 raêng khi baùnh raêng quay moät voøng. n : soá voøng quay cuûa truïc trong 1 phuùt, n=9,03 (v/p). tc : thôøi gian laøm vieäc trong 1 ca ; tc =6 (h) T : toång thôøi gian laøm vieäc. T = Na. Nn. Ca.tc Na : soá naêm laøm vieäc, Na = 40 naêm Nn : soá ngaøy laøm vieäc trong 1 naêm, Nn =270 ngaøy Nc : soá ca laøm vieäc trong 1 ngaøy ; Nc = 2 ca -> T = 40.270.2.6 = 129600 ( giôø ) - Vaäy soá chu kì töông ñöông: Vaäy Ntñ > N0 = 107 . Do ñoù heä soá chu kì öùng suaát k’N = 1 Öùng suaát tieáp xuùc cuûa baùnh raêng : [s]tx1 = 2,6.175 = 455 N/mm2 . Öùng suaát tieáp xuùc cuûa thanh raêng : [s]tx2 = 2,6.180 = 468 N/mm2 . Ñeå tính söùc beàn ta duøng trò soá nhoû laø : [s]tx2 = 455 N/mm2 . ÖÙng suaát uoán cho pheùp Giôùi haïn moûi uoán cuûa : theùp 45 : s-1 = 0,43.600 =258 N/mm2 theùp 50 : s-1 = 0,43.640 =2275,2 N/mm2 heä soá an toaøn n = 1,5 heä soá taäp trung öùng suaát ôû chaân raêng Ks =1,8 Vì öùng suaát uoán thay ñoåi theo chu kì maïch ñoäng neân duøng coâng thöùc (3-5) [2] ñeå tính öùng suaát uoán cho pheùp: Öùng suaát uoán cho pheùp cuûa baùnh raêng : [s]u1 = N/mm2 . (3.5) [2] Öùng suaát uoán cho pheùp cuûa thanh raêng : [s]u2 = N/mm2 Tính choïn baùnh raêng, thanh raêng. Sô boä choïn heä soá taûi troïng K = Ktt.Kñ = 1,3 Choïn heä soá chieáu roäng baùnh raêng yA = 0,5 Haønh trình thanh raêng S = 2900 mm Tæ soá truyeàn giöõa thanh raêng vaø baùnh raêng : i = 1 tính khoaûng caùch truïc A theo coâng thöùc (3-10) [2] A ³ (i±1) ) A ³ (i±1) (mm). A ³ 820 (mm Choïn A = 850 (mm) Moâñun phaùp cuûa baùnh raêng m = (0,01 ÷ 0,02)A = 0,018A = 15,3 Choïn m = 16. Vaäy soá raêng cuûa baùnh raêng laø : Z1 = = 20 raêng Chieàu roäng baùnh raêng : b =yA.A = 0,5.850 = 425 mm goùc aên khôùp a = 200. Ñöôøng kính voøng laên : d1 = m.Z1 = 16.20 = 320 mm Ñöôøng kính voøng ñænh dñ = d1 + 2m = 352 mm Ñöôøng kính voøng chaân dc = d1 - 2m = 284 mm 2.16.4 Kieåm nghieäm söùc beàn uoán cuûa raêng. Heä soá daïng raêng (baûng 3-18) [2] Baùnh raêng y1 = 0,392 Thanh raêng y2 = 0,511 Kieåm nghieäm öùng suaát uoán ( 3 – 34)[2] : Ñoái vôùi baùnh raêng : su1 = = N/mm2 < [s]u1 = 163,08 N/mm2 Ñoái vôùi thanh raêng : (3 – 40) [2] su2 = su1 N/mm2 < [s]u2 = 153 N/mm2 Vaäy caû thanh raêng vaø baùnh raêng ñeàu thoaû maõn ñieàu kieän veà söùc beàn uoán. 2.16.5 Kieåm nghieäm söùc beàn cuûa raêng khi chòu quaù taûi ñoät ngoät trong thôøi gian ngaén. Öùng suaát tieáp xuùc cho pheùp : coâng thöùc (3 – 43)[2] Baùnh raêng [s]txqt1 =2,5. [s]tx1 = 2,5.455 = 1137,5 N/mm2 Thanh raêng [s]txt2 =2,5. [s]tx2 = 2,5.468 = 1170 N/mm2 Öùng suaát uoán cho pheùp : coâng thöùc (3 – 46)[2] Baùnh raêng [s]uqt1 =0,8.sch = 0,8.350 = 280 N/mm2 Thanh raêng [s]uqt2 =0,8.sch = 0,8.340 = 272 N/mm2 a) Kieåm nghieäm söùc beàn tieáp xuùc (coâng thöùc 3 – 14) vaø (3 – 41) [2] Baùnh raêng stxqt1 = = = 549,37 N/mm2 stxqt1 < [s]txqt1 = 1137,5 N/mm2 Thanh raêng stxqt2 = = = 1098,13 N/mm2 stxqt2 < [s]txqt2 = 1170 N/mm2 Trong ñoù Kqt = 1,8 – heä soá quaù taûi. Kieåm nghieäm söùc beàn uoán. (coâng thöùc 3 – 38) vaø (3 – 42) [2] Baùnh raêng : suqt1 = Kqt. su1 =1,8.154,13 = 277,43 N/mm2 Þ suqt1 = 277,43 N/mm2 < [s]uqt1 = 280 N/mm2 Thanh raêng : suqt2 = Kqt. su2 =1,8.118,24 = 212,83N/mm2 Þ suqt2 = 212,83 N/mm2 < [s]uqt2 = 272 N/mm2 Vaäy vaät lieäu choïn laøm thanh raêng, baùnh raêng thoaû maõn veà caùc ñieàu kieän söùc beàn uoán vaø söùc beàn tieáp xuùc. TÍNH TOAÙN CHOÏN OÅ ÑÔÕ Sô boä choïn oå ñôõ cho tang laø oå ñuõa truï ñôõ loøng caàu 2 daõy * Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå: C=Qtñ(n.h)0,3 (8-1) [2] Trong ñoù : h : thôøi gian phuïc vuï cuûa oå (giôø); vôùi thôøi gian phuïc vuï cuûa oå laø 5 naêm laøm vieäc ôû cheá ñoä trung bình ta coù toång soá giôø laøm vieäc T = 14460(giôø) Þ soá giôø laøm vieäc thöïc teá cuûa oå : h = T.25% = 3620 (giôø) - n : soá voøng quay cuûa oå (v/ph); n = ntang = 4,3 (v/ph) - Qtd : taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân oå (daN) + Qtñ=Kv.Kn.Kt.RA Vôùi : . Kt : Heä soá taûi troïng ñoäng, Kt=1,2 baûng 8-3 [2] . Kv : Heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå laø voøng quay, Kv=1 baûng 8-5 [2]ù . Kn : Heä soá nhieät ñoä, Kn=1 baûng 8-4 [2] . RA : Phaûn löïc taïi goái ñôõ (A) Khi baùnh raêng aên khôùp vôùi thanh raêng thi taïi ñieåm aên khôùp seõ xuaát hieän löïc voøng P vaø löïc höôùng taâm Pr . P = (N) Pr = P.tga = 1821.tg200 = 663 (N). Xaùc ñònh phaûn löïc ôû 2 goái töïa A vaø B do löïc höôùng taâm Pr gaây ra (trong maët phaúng yoz): åMA = Pr.a – RBy.2a = 0 Þ RBy = N Þ RAy = Pr – RBy =331,5 N Xaùc ñònh phaûn löïc ôû 2 goái töïa A vaø B do löïc voøng P gaây ra (trong maët phaúng xoz): åMA = P.a – RBx.2a = 0 Þ RBx = N Þ RAx = P – RBx =910,5 N Nhö vaäy toång phaûn löïc ôû caùc goái töïa RA = RB RA = RB = =969 N Þ Qtd =1.1.1,2.969 =1279 (N) C=1279.(114,65.3620)0,3 = 61986 (daN) Vaäy ta choïn oå ñôõ ñuõa loøng caàu 2 daõy coù caùc thoâng soá sau: C = 170000 (daN) d = 120 mm D= 215 mm B=42 mm Khoái löôïng m= 2.1 Kg