Tính toán và thiết kế băng gầu nóng

Chöông 4. TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ BAÊNG GAÀU NOÙNG Caùc thoâng soá cô baûn cuûa baêng gaàu noùng. Vôùi yeâu caàu thieát keá laø thieát keá baêng gaàu noùng phuïc vuï traïm troän BTNN coù naêng suaát 90 m3/ h. Qua tham khaûo caùc taøi lieäu vaø khaûo saùt thöïc teá ta coù theå ñöa ra caùc thoâng soá cô baûn cuûa baêng gaàu caàn thieát keá nhö sau : Baêng gaàu noùng thieát keá laø baêng gaàu ñöùng. Naêng suaát baêng gaàu : Q = 90 [m3/ h]. Vaän toác baêng gaàu : v = 1,6 [m/s] Troïng löôïng rieâng cuûa vaät lieäu: g = 1,8 [T/ m3]. Chieàu cao naâng: H = 12 [m]. Gaàu ñöôïc choïn gaàu ñaùy troøn saâu. Heä soá laøm ñaày gaàu: e = 0,6. Duøng 2 xích keùo loaïi xích baûn leà. Böôùc xích tx = 125 [mm]. Tính toaùn vaø thieát keá boä truyeàn ñoäng. Tính dung tích cuûa gaàu. Loaïi gaàu ñöôïc choïn laø gaàu coù ñaùy troøn vaø saâu. Dung tích gaàu, CT (8-29) [01] : Ta coù : Q = [m3/ h] i = Q - Naêng suaát yeâu caàu cuûa maùy [m3/ h]. Q = 90 (m3/ h). i - Dung tích cuûa gaàu ( lít ). - Heä soá laøm ñaày gaàu. Noù phuï thuoäc vaøo vaät lieäu vaø hình daïng gaàu. = 0,6 t - Böôùc gaàu (m). t = 3tx = 3.125 = 375 mm = 0,375 m v - Vaän toác baêng gaàu ( m/s ). v = 1,6 m/s Thay caùc giaù trò vaøo ta coù : i = = 9,8 ( l ). Tính choïn boä phaän keùo laø xích. Choïn xích: Loaïi xích ñöôïc choïn laø xích baûn leà loaïi baïc loùt con laên theo TCVN 1588 – 74. Kyù hieäu : BL 125 – 200000 – 2 TCVN 1588 – 74. Caùc thoâng soá cuûa xích : Böôùc xích Chieàu roäng maù B Chieàu daøy maù Ñöôøng kính Chieàu daøi choát ôû moái noái Taûi troïng phaù huyû khoâng nhoû hôn N Khoái löôïng 1 m xích coù maù thöôøng khoâng lôùn hôn kg Danh nghóa t Sai leäch giôùi haïn t Trong S Ngoaøi S1 Choát d baïc d1 Con laên D Lôùn nhaát l Töø taâm xích ñeán ñaàu lôùn nhaát l1 125 + 0,30 - 0,13 50 7 7 20 30 44 100 54 200000 16,1 Tính boä phaän keùo xích. Boä phaän keùo cuûa baêng gaàu goàm coù 2 daõy xích. Tính löïc caêng trong xích. Löïc caêng xích taïi ñieåm ( vò trí ) 1, CT (8-22) [01]. S1 = Smin (N). Ñoái vôùi caùc maùy vaän chuyeån duøng xích keùo thöôøng laáy Smin = 500 ÷ 2000 (N). Choïn Smin = 1500 (N). Löïc caêng xích taïi ñieåm ( vò trí ) 2: vò trí caáp lieäu. S2 = S1 + (N). Trong ñoù : toång löïc caûn cuûa boä phaän keùo. =WC + WXL (N). wC löïc caûn chuyeån ñoäng taïi truïc bò ñoäng [N]. WC =x*Smin (N). x : heä soá löïc caûn ma saùt laáy theo baûng: Boä phaän keùo Trò soá x Oå tröôït Oå laên Xích 0.06 ÷ 0.08 0.01 ÷ 0.05 Baêng 0.05 ÷ 0.06 0.03 ÷ 0.04 Do choïn oå ñôõ laø oå laên neân choïn x = 0.03 Þ WC = 0.03*1500 = 45 (N). Wxl:löïc caûn xuùc lieäu,CT (8-13) [01]. Wxl = k1*qvl k1 = 2.5 ÷ 3 heä soá muùc vaät lieäu,tra baûng (8-13) [01]. Choïn k1 = 3 qvl : troïng löôïng vaät lieäu treân 1 meùt chieàu daøi,CT (5-12) [01]. Q = 90 m3/h: naêng suaát cuûa baêng gaàu. V = 1.6 m/s: vaän toác cuûa xích. Þ qvl = qvl = 28,125 kG/m. qvl = 275,71 N/m. Þ Wxl = 3*275,91 = 827,13 (N). Þ= 45 + 827,13 = 872,13 (N). Þ Löïc caêng xích taïi ñieåm ( vò trí ) 2. S2 = 1500 + 872,13 = 2372,13 (N). Löïc caêng xích taïi vò trí 3. S3 = Smax = 1,15 [2S2 + ( qvl +2qx ) H ] (N). Trong ñoù : H: Chieàu cao baêng gaàu (m). H = 12 (m). 1,15: Heä soá keå ñeán söï phaân boá löïc caêng khoâng ñeàu. qx : Troïng löôïng xích treân 1m daøi (N/m). qx = 157,94 (N/m). qvl: Troïng löôïng vaät lieäu treân 1m daøi (N/m). qvl = 275,71 (N/m). Þ S3 = 1,15[2.2372,13 + (275,71 + 2.157,94).12] = 13619,84 (N). löïc caêng xích taïi vò trí 4 S4 = Smin + qvl.H = 1500 + 275,71.12 = 4808 (N). Taûi troïng ñoäng cuûa xích, CT ( 8-27 ) [01]. Sñ = [ N ]. Trong ñoù : H: Chieàu cao baêng gaàu (m). H = 12 (m). Z = 6 ÷ 12: Soá raêng treân ñóa xích. tx = 0,125 (m): Böôùc xích. qx : Troïng löôïng xích treân 1m daøi (N/m). qx = 157,94 (N/m). qvl: Troïng löôïng vaät lieäu treân 1m daøi (N/m). qvl = 275,71 (N/m). Sñ = Sñ = 6059,92 (N). Xích choïn theo taûi troïng cho pheùp, CT (7-21) [01]. [S] = Smax SP = 200000 (N): löïc keùo ñöùt xích. k2 : heä soá döï tröõ beàn. Xích con laên k2 = 8 ÷ 12. Xích haøn k2 = 8 ÷ 14. Þ [S] = =20000 13619,84 (N). Vaäy xích choïn thoõa yeâu caàu ñaët ra. Tính coâng suaát caàn thieát cho ñoäng cô ñieän.. Löïc voøng treân truïc daãn. P = (S3 – S4).(1+x) (N). = (13619,84 – 4808).(1+0,03) = 9076,2 (N). coâng suaát treân truïc daãn, CT (10-10) [02]. Nt = (kW). = = 14,5 (kW). Coâng suaát caàn thieát treân truïc ñoäng cô, CT (6-15) [01]. N = (kW). Trong ñoù: h = 0,8 : Hieäu suaát cuûa maùy. K = 1,1 ÷ 1,35 : Heä soá döï tröõ coâng suaát. Þ N = = 21,75 (kW). Thieát keá ñóa xích truyeàn ñoäng. Soá raêng cuûa ñóa xích thöôøng laø Z = 6 12 ; phuï thuoäc vaøo böôùc xích. Giaù trò nhoû cho xích böôùc daøi, giaù trò lôùn cho xích böôùc ngaén. Döïa treân thöïc teá vaø taøi lieäu tham khaûo ta thaáy: Soá raêng ñóa xích caøng ít, ñóa bò ñoäng quay caøng khoâng ñeàu, ñoäng naêng va ñaäp caøng lôùn vaø xích bò moøn caøng nhanh. Vôùi böôùc xích ñaõ choïn laø t = 125 mm. Ta choïn soá raêng ñóa xích laø Z = 12. Ñöôøng kính voøng chia ñóa xích DC = tx/ [sin(180/Z)] = 125/ [sin(180/12)] =482,96 mm. Ñöôøng kính voøng ñænh raêng: De = tx.[0,5 + cotg (1800/ Z)] = 125.[0,5 + cotg (1800 / 12)] = 527,28 mm. Ñöôøng kính voøng chaân: Di = DC -2r r : Baùn kính ñaùy r = 0,5025d1 + 0,05 D: Ñöôøng kính con laên xích D = 44 mm r = 22,16 mm Vaäy Di = 482,96 - 2.22,16 = 438,64 mm Ñöôøng kính vaønh ñóa: Dv = pcotg(180 / Z) – 1,3h = 125.cotg(180 / 12) – 1,3.50 = 401,51 mm. Caùc goùc cuûa ñóa = 3600/Z = 3600/ 12 =300 = 550- 600/Z = 550- 600/12 = 500 = 180- 560/Z =180 - 560/ 12 = 13,30 = 170- 640/Z =170- 640/ 10 = 11,670 Baùn kính profin raêng r1 = 0,8.D + r = 0,8.44 + 22,16 = 57,36 mm. r2 = D.(0,8Cos +1,24ùCos - 1,3025) - 0,05 = 44.(0,8 Cos 13,3 +1,24Cos 11,67 -1,3025 ) - 0,05 = 30,36 mm. Baùn kính goùc löôïn r3 = 1,7.D = 1,7. 44 = 74,8 mm. r4= 1,5 mm khi tx £ 10mm. r4= 2,5 mm khi tx > 40mm. choïn r4= 2,5 mm. Toïa ñoä x1 = 0,8.D.sin = 0,8.44.sin 500 = 26,96 mm. x2 =1,24.D.cos(1800/ Z) =1,24.44.Cos (1800/ 12 ) = 52,7 mm. y1 = 0,8D.Cos = 0,8 . 44 . Cos 500 = 22,63 mm. y2 = 1,24D.Sin(1800/ Z) = 1,24 . 44 .Sin (1800 / 12) = 14,12 mm. Chieàu daøi ñoaïn profin thaúng fd = d1 (1,24Sin - 0,8Sin ) = 44.( 1,24.Sin 11,67 – 0,8 Sin 13,3 ) = 2,94 mm. Chieàu roäng raêng ñóa b = 0,93B - 0,15 Vôùi B : Khoaûng caùch giöõa caùc maù trong cuûa xích B = 44 mm b = 0,93 . 44 - 0,15 b = 40,77 mm. Chieàu daøy vaønh ñóa : = 0,7p = 0,7.87,5 = 61,25 mm. Chieàu daøi Mayô : l = (0,8 1,8)d d: ñöôøng kính truïc. Khi taêng chieàu daøi Mayô seõ laøm taêng ñoä oån ñònh cuûa baùnh raêng trong maët phaúng vuoâng goùc vôùi truïc, cuõng nhö laøm taêng ñoä ñoàng taâm. Tuy nhieân, taêng chieàu daøi Mayô seõ laøm taêng khuoân khoå, kích thöôùc, troïng löôïng vaø phöùc taïp hôn khi cheá taïo. Ñöôøng kính ngoaøi cuûa Mayô : D = (1,5 1,8)d Ñóa hoaëc nan hoa duøng ñeå noái Mayô vôùi vaønh raêng. Chieàu daøy cuûa ñóa: C = (0,2 0,3)b = (0,2 0,3).40,77 = 8,154 12,231 Choïn C = 10 mm Treân ñóa coù 6 loã. Caùc loã naøy ñöôïc söû duïng khi vaän chuyeån, cuõng nhö ñeå keïp chaët khi gia coâng. Kích thöôùc vaø vò trí taâm loã ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Ñöôøng kính loã : d0 = 20 mm. Ñöôøng kính taâm loã : D0 = 0,5( D + DV) = 0,5( 200 + 401,51) = 300,76 mm. Choïn ñoäng cô ñieän. Sô ñoà truyeàn ñoäng. Soá voøng quay cuûa truïc ñóa xích chuû ñoäng, CT (7-16) [01]. V = (m/s). Þ nlv = = = 64 (voøng/phuùt). Trong ñoù : nlv : Soá voøng quay ñóa xích taûi (vg/ph). v : Vaän toác baêng gaàu (m/s), v = 1,6 m/s. z : Soá raêng ñóa xích, z = 12. tx : Böôùc xích (mm), tx = 125 mm. Soá voøng quay sô boä cuûa ñoäng cô : nsb= nlv . i Trong ñoù : nsb : Soá voøng quay sô boä cuûa ñoäng cô (vg/ph). i: Tæ soá truyeàn cuûa toaøn boä heä thoáng. Neáu choïn ñoäng cô ñieän coù soá voøng quay lôùn thì kích thöôùc ñoäng cô nhoû giaù thaønh thaáp nhöng buø laïi tæ soá truyeàn cuûa heä thoáng seõ lôùn ñieàu naøy daãn tôùi kích thöùôc hoäp giaûm toác, baùnh ñai, ñóa xích seõ lôùn keùo theo giaù thaønh thieát bò seõ cao. Neáu choïn ñoäng cô coù vaän toác thaáp thì kích thöôùc ñoäng cô seõ lôùn vaø giaù thaønh cao nhöng tæ soá truyeàn seõ nhoû vaø kích thöôùc hoäp giaûm toác, baùnh ñai, ñóa xích seõ nhoû laøm cho giaù thaønh haï. Do ñoù vieäc löïa choïn ñoäng cô ñieän phaûi coù söï tính toaùn kyõ löôõng nhaèm ñaït ñöôïc tính kinh teá cao nhaát. Theo kinh nghieäm vaø tham khaûo moät soá taøi lieäu vaø sau moät thôøi gian ñi thöïc teá thì ñoäng cô coù soá voøng quay töø 1000 ñeán 1500 vg/ph laø thích hôïp nhaát. Do ñoäng cô laøm vieäc ngoaøi trôøi neân phaûi choïn loaïi ñoäng cô ñöôïc che kín. Ñoäng cô ñöôïc choïn phaûi coù coâng suaát Pñc vaø soá voøng quay ñoàng boä thoûa maõn nhöõng ñieàu kieän sau ñaây : Pñc PSb. nñb nsb. Kieåu ñoäng cô Coâng suaát kW Vaän toác quay, vg/ph Moâmen baùnh ñaø kG.m2 cos Khoái löôïng kg Ñöôøng kính truïc mm W-DF180LJ 22 1470 35,28 0.86 92 2,9 2,5 108 42 Tæ soá truyeàn cuûa toaøn heä thoáng. i = = = 23. Kieåm tra thôøi gian khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô ñieän. Moâmen caûn tónh treân truïc ñoäng cô khi khôûi ñoäng, CT (2-32) [01]. Mt = = = 178,75 (Nm). Moâmen ñònh möùc treân truïc ñoâng cô. Mdn = = = 143 (Nm). Moâmen khôûi ñoäng treân truïc ñoäng cô. MK = Mdn.2,5 = 143.2,5 = 357,5 Nm. Thôøi gian khôûi ñoäng, CT (3-3) [03]. (s). trong ñoù: Q0: troïng löôïng chuyeån ñoäng cuûa boä phaän xích vaø gaàu (N). Q0 = (2.qx + qvl)H (N). = (2.157,94 + 275,71).12 = 7101,48 (N). b.å(GD2) » 1,2. (GD2)roto » 1,2.35,28 = 8,94 (kG m2) = 89,4 (Nm2). ndc :soá voøng quay treân truïc ñoäng cô. ndc =1470 (voøng/phuùt). MK : moâmen khôûi ñoäng treân truïc ñoäng cô (Nm). Mt : moâmen caûn tónh treân truïc ñoäng cô (Nm). (GD2)roto: moâmen voâ laêng cuûa roto ñoäng cô ñieän (Nm2). (GD2)roto = 35,28 (N m2). Þ = 2,046 (s). Gia toác khi khôûi ñoäng maùy. = 0,78 (m/s2). Moâmen phanh caàn thieát treân truïc ñóa xích chuû ñoäng, CT (5-36) [01]. Mph = h.[qvl.H – CT.(W0 – qvl.H). (Nm). Trong ñoù: h = 0,91: hieäu suaát cuûa ñóa xích. Qvl: khoái löôïng vaät lieäu treân 1 meùt chieàu daøi (N/m). H: chieàu cao naâng (m). DC: ñöôøng kính voøng chia cuûa ñóa xích (mm). W0 = S4: löïc keùo cuûa xích taïi vò trí ra lieäu (N). CT = 0,5: heä soá giaûm nhoû coù theå löïc caêng cuûa xích. Þ Mph = 0,9.[275,71.12 – 0,5.(4808,52 – 275,71.12). = 562,23 (Nm). Thôøi gian phanh caàn thieát, CT (3-6) [03]. (s). trong ñoù: Q0: troïng löôïng chuyeån ñoäng cuûa boä phaän xích vaø gaàu (N). Q0 = (2.qx + qvl)H (N). = (2.157,94 + 275,71).12 = 7101,48 (N). b.å(GD2) » 1,2. (GD2)roto » 1,2.35,28 = 8,94 (kG m2) = 89,4 (Nm2). ndc :soá voøng quay treân truïc ñoäng cô. ndc =1470 (voøng/phuùt). Mph : moâmen khôûi phanh treân truïc ñóa xích chuû ñoäng (Nm). Mt : moâmen caûn tónh treân truïc ñoäng cô (Nm). (GD2)roto: moâmen voâ laêng cuûa roto ñoäng cô ñieän (Nm2). (GD2)roto = 35,28 (N m2). Þ = 0,49 (s). Choïn hoäp giaûm toác cho heä thoáng. Choïn hoäp giaûm toác phaûi döïa vaøo caùc thoâng soá do yeâu caàu cuûa maùy nhö: cheá ñoä laøm vieäc, vò trí laép ñaët, coâng suaát truyeàn, soá voøng quay cuûa truïc vaøo vaø tæ soá truyeàn caàn thieát cuûa cuïm daãn ñoäng.Töø caùc yeâu caàu ñoù ta choïn ñöôïc hoäp giaûm toác vôùi caùc thoâng soá: Loaïi hoäp giaûm toác: MC3PLSF02. Haõng saûn xuaát: SEW-EURODIVE OF SINGAPORE. Coâng suaát: Pe= 25 kW. Tæ soá truyeàn: i = 23,21. Soá voøng quay truïc nhanh khi öùng vôùi Pe= 25 kW laø: n = 1500 voøng/phuùt. Khoái löôïng hoäp giaûm toác: m = 210 kg. Ñöôøng kính truïc vaøo (truïc nhanh): d1 = 32 mm. Ñöôøng kính truïc ra (truïc chaäm): d2 = 80 mm. Tính chính xaùc toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa xích, CT (6-17) [01]. = = 1,59 (m/s). Tính chính xaùc soá voøng quay treân truïc ñóa xích chuû ñoäng. nlv = = = 63,33 (voøng/phuùt). Naêng suaát thöïc teá cuûa baêng gaàu noùng, CT (8-29) [01]. Q = [m3/ h] = = 89,75 [m3/ h]. i - Dung tích cuûa gaàu ( lít ). - Heä soá laøm ñaày gaàu. Noù phuï thuoäc vaøo vaät lieäu vaø hình daïng gaàu. t - Böôùc gaàu (m). t = 0,375 m. v - Vaän toác baêng gaàu ( m/s ). v = 1,59 m/s. kieåm nghieäm moâmen taïi truïc ra cuûa hoäp giaûm toác. Moâmen treân truïc ñóa xích chuû ñoäng Mlv = = = 2168,56 (Nm). Do khôùp noái truyeàn qua toaøn boä moâmen töø truïc ñoäng cô sang truïc nhanh cuûa hoäp giaûm toác, neân ta laáy moâmen treân truïc nhanh baèng vôùi moâmen treân truïc ñoäng cô. Moâmen treân truïc chaäm cuûa hoäp giaûm toác. Mra = = = 2654,03 (Nm). Ta thaáy Mra > Mlv Vaäy hoäp giaûm toác choïn thoõa yeâu caàu. Thieát keá truïc vaø choïn oå ñôõ cho truïc. Tính truïc chuû ñoäng Sô ñoà tính truïc Caùc kích thöôùc sô boä. l10 =1113 mm. l11 = l14 = 141,5 mm. l12 = 388,5 mm. l13 = 724,5 mm. Caùc löïc taùc duïng leân truïc. Löïc voøng taïi khôùp noái truïc. P = 9076,2 (N). Löïc taùc duïng töø boä truyeàn xích, CT (6-17) [04] Fr = kx.P kx = 1,05 heä soá xeùt ñeán taùc ñoäng cuûa troïng löôïng xích. Þ Fr = 1,05.9076,2 = 9530 (N). moâmen xoaén M do löïc taùc duïng töø boä truyeàn xích gaây ra. M = Fr . DC = 482,96 mm: ñöôøng kính voøng chia cuûa ñóa xích. Þ M = 9530. =230130,6 (Nm). Caùc phaûn löïc taùc duïng leân truïc. Xeùt : Ta tính ñöôïc: FB = FE = = 4765 (N). Töø caùc giaù trò phaûn löïc ta veõ ñöôïc bieåu ñoà moâmen uoán vaø moâmen xoaén cuûa truïc nhö treân hình veõ. Tính giaù trò moâmen töông ñöông taïi caùc tieát dieän nguy hieåm cuûa truïc. (Nmm) Taïi tieát dieän A - A: = 1992990,168 (Nmm). Taïi tieát dieän C - C: = 2720103,03 (Nmm). Taïi tieát dieän D - D: = 2102368,24 (Nmm). Xaùc ñònh ñöôøng kính sô boä taïi caùc maët caét cuûa truïc, CT (7-3) [04]. (mm) : trò soá öùng suaát cho pheùp cuûa theùp cheá taïo truïc, tra baûng (7-2) [04]. Choïn = 48 N/mm2. Taïi tieát dieän A – A: = 74,6 mm. Taïi tieát dieän C – C: = 82,75 mm. Taïi tieát dieän D –D: = 75,9 mm. Moâmen xoaén do khoái löôïng toång cuûa xích vaø troïng löôïng vaät lieäu taùc duïng leân tieát dieän truïc taïi vò trí gaén haõm coùc. Mx = Q0. (Nmm). = 7101,48. = 1523125,43 (Nmm). Tieát dieän taïi vò trí coù haõm coùc. Û = 68,2 mm. Choïn d = 70 mm. Choïn ñöôøng kính sô boä cuûa truïc nhö hình veõ. kieåm tra ñoä beàn moûi cuûa truïc. Choïn vaät lieäu cheá taïo truïc laø theùp 45 thöôøng hoùa coù sb = 600 (N/mm2). Vì truïc quay neân öùng suaát uoán bieán ñoåi theo chu kyø ñoái xöùng. Þ heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát phaùp, CT (7-6) [04]. Boä truyeàn laøm vieäc moät chieàu neân öùng suaát tieáp bieán ñoåi theo chu kyø maïch ñoäng. Þ heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát tieáp, CT (7-7) [04]. Choïn heä soá , theo loaïi vaät lieäu cheá taïo truïc, ñoái vôùi theùp cacbon trung bình choïn , . Heä soá taêng beàn b = 1. Taäp trung öùng suaát do laép caêng, choïn kieåu laép T3 aùp suaát sinh ra treân beà maët gheùp ³ 30 N/mm2. Tra baûng (7-10) [04]. = 1 + 0,6.( 3,2 -1 ) = 2,32. Giôùi haïn moûi uoán vaø xoaén. = 0,45.600 = 270 N/mm2. = 0,25.600 = 150 N/mm2. Baûng thoâng soá then, moâmen caûn uoán vaø moâmen caûn xoaén taïi caùc tieát dieän. Tieát dieän Ñöôøng kính tieát dieän d mm b x h mm t mm W mm3 W0 mm3 A – A 75 24 x 14 7 37600 79000 C - C 95 28 x 16 8 75300 159400 D - D 95 28 x 16 8 75300 159400 Baûng thoâng soá thu ñöôïc khi tính sa vaø ta. Tieát dieän Mu Nmm Mx Nmm W mm3 W0 mm3 sa N/mm2 ta N/mm2 A – A 0 2301306,82 37600 79000 0 14,56 C – C 1851202,25 2301306,82 75300 159400 24,58 7,22 D – D 1851202,25 1150653,4 75300 159400 24,58 3,61 Tính chính xaùc truïc theo CT (7-5) [04]. vôùi [n]: heä soá an toaøn cho pheùp. Baûng keát quaû tính thoâng soá n. Tieát dieän Ñöôøng kính tieát dieän d mm A – A 75 4,34 4,34 C – C 95 3,43 8,77 3,2 D - D 95 3,43 7,53 3,4 Vaäy heä soá an toaøn cuûa caùc tieát dieän naèm trong giôùi haïn cho pheùp. Tính kieåm nghieäm ñoä beàn cuûa then. Then duøng ñeå truyeàn moâmen töø khôùp noái qua truïc, töø truïc qua ñóa xích. Do ñoù ta caàn phaûi kieåm ta veà ñoä beàn daäp vaø ñoä beàn caét cuûa then. Kieåm tra veà söùc beàn daäp cuûa then, CT (7-11) [04]. (N/mm3) Kieåm tra veà söùc beàn caét cuûa then, CT (1-12) [04]. (N/mm3) trong ñoù: l = 1,35.d :chieàu daøi cuûa then (mm). Mx: moâmen xoaén taïi vò trí coù raõnh then (Nmm). d: ñöôøng kính truïc taïi vò trí coù raõnh then (mm). k : chieàu saâu cuûa raõnh then (mm). b :chieàu roäng cuûa raõnh then (mm). [s]d: öùng suaát daäp cho pheùp, tra baûng (7-20) [04]. [s]d = 150 N/mm2. [t]C : öùng suaát caét cho pheùp, tra baûng (7-21) [04]. [t]C = 120 N/mm2. Baûng soá lieäu tính toaùn . Ñöôøng kính tieát dieän d mm Chieàu daøi l mm b x h mm k mm Mx Nmm sd N/mm2 tc N/mm2 75 101 24 x 14 8,7 2301306,82 69,84 25,32 95 128 28 x 16 10 2301306,82 37,85 13,52 Kieåm tra keát quaû thaáy caùc then ñöôïc choïn ñeøu thoõa ñieàu kieän beàn veà öùng suaát daäp vaø öùng suaát caét. Choïn oå ñôõ truïc. Coâng duïng vaø phöông aùn choïn oå cho truïc Coâng duïng: OÅ truïc duøng ñeå ñôõ truïc ñóa xích chuû ñoäng vaø bò ñoäng trong boä truyeàn cuûa baêng gaàu noùng, giöõ cho truïc coù vò trí xaùc ñònh trong khoâng gian, tieáp nhaän taûi troïng vaø truyeàn ñeán ñeán beä maùy. Phöông aùn choïn oå truïc: OÅ truïc coù 2 loaïi oå tröôït vaø oå laên, nhôø coù öu ñieåm nhö moâmen ma saùt vaø moâmen môû maùy nhoû, ít bò noùng khi laøm vieäc, chaêm soùc, boâi trôn ñôn giaûn, thuaän tieän trong söûa chöõa, thay theá , phuø hôïp vôùi ñieàu kieän coâng ngheä … neân oå laên ñöôïc löïa choïn söû duïng. Phaân loaïi Phaân loaïi oå laên, coù caùc loaïi sau : OÅ bi ñôõ moät daõy. OÅ bi ñôõ loøng caàu hai daõy. OÅ ñuõa truï ngaén ñôõ. OÅ ñuõa ñôõ loøng caàu hai daõy. OÅ bi ñôõ – chaën. OÅ ñuõa coân moät daõy. OÅ bi chaën. Choïn caáp chính xaùc oå laên : Duøng oå laên caáp chính xaùc thöôøng (0). Ñoä ñaûo höôùng taâm, : 20. Giaù thaønh töông ñoái : 1. Choïn oå ñôõ loaïi bi loàng caàu 2 daõy, loaïi naøy cho pheùp coù ñoä leäch khoâng ñoàng taâm giöõa 2 taâm loã vaø coù heä soá khaû naêng laøm vieäc cao. Ñöôøng kính ngoãng truïc laø d = 80mm. Taûi troïng ñoäng taùc duïng lôùn nhaát leân oå laø taûi troïng höôùng taâm. Choïn oå truïc cho 2 ñaàu truïc laø nhö nhau do ñoù ta choïn theo ñaàu truïc chòu taûi troïng lôùn taïi ñaàu B. Taûi troïng quy öôùc taùc duïng leân oå laên, CT (8-6) [04]. Q = (R.Kv + m.At)Kn.Kt (N). Kv: heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå quay. Do voøng trong quay neân chon Kv = 1. Kn: heä soá xeùt ñeán nhieät ñoä laøm vieäc cuûa oå. Choïn Kn = 1. Kt: heä soá xeùt ñeán taûi troïng ñoäng, tra baûng (8-3) [04]. Choïn kt = 1.5. m : heä soá chuyeån taûi troïng doïc truïc veà taûi troïng höôùng taâm, tra baûng (8-2) [04]. Choïn m = 0. At: taûi troïng löïc doïc truïc (N). R : taûi troïng hôùng taâm taùc duïng leân oå truïc (N). R = FB = 4765 (N). Þ Q = 1,5.4765 = 7147,5 (N) = 714,75 (daN). Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå truïc, CT (8-1) [04]. (daN). h = 18000 (h): thôøi gian laøm vieäc cuûa oå. n = 63,33 (voøng/phuùt): soá voøng quay cuûa truïc laøm vieäc. = 46905 (daN). Tra baûng 15P [04] choïn ñöôïc oå truïc theo kieåu 1000 (theo GOST 5720 – 75). Kyù hieäu oå d (mm) D (mm) r (mm) B (mm) cbaûng (daN) 1000 80 170 3,5 58 58800 1616 Tính truïc bò ñoäng. Sô ñoà tính truïc. Caùc kích thöôùc sô boä. l20 = 1113 mm. l21 = 724,5 mm. l22 = 141,5 mm. Caùc löïc taùc duïng leân truïc. = = 968,03 (N). Caùc phaûn löïc taïi oå truïc åMB = 0 åX = 0 Töø 2 phöông trình treân ta tính ñöôïc FA = FB = 968,03 (N). Töø caùc giaù trò phaûn löïc ta veõ ñöôïc bieåu ñoà moâmen uoán vaø moâmen xoaén cuûa truïc nhö treân hình veõ. Tính giaù trò moâmen töông ñöông taïi caùc tieát dieän nguy hieåm cuûa truïc. (Nmm) Taïi tieát dieän B – B: = 376079,66 (N). Xaùc ñònh ñöôøng kính sô boä taïi caùc maët caét cuûa truïc, CT (7-3) [04]. (mm) : trò soá öùng suaát cho pheùp cuûa theùp cheá taïo truïc, tra baûng (7-2) [04]. Choïn = 48 N/mm2. Taïi tieát dieän B – B: = 42,79 mm. Do ñaëc tính laøm vieäc vaø boá trí caùc boä phaän treân truïc neân ta thieát keá truïc daïng baäc kieåu ñoái xöùng. Choïn ñöôøng kính sô boä cuûa truïc nhö hình veõ. kieåm tra ñoä beàn moûi cuûa truïc. Choïn vaät lieäu cheá taïo truïc laø theùp 45 thöôøng hoùa coù sb = 600 (N/mm2). Vì truïc quay neân öùng suaát uoán bieán ñoåi theo chu kyø ñoái xöùng. Þ heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát phaùp, CT (7-6) [04]. Choïn heä soá , theo loaïi vaät lieäu cheá taïo truïc, ñoái vôùi theùp cacbon trung bình choïn . Heä soá taêng beàn b = 1. Taäp trung öùng suaát do laép caêng, choïn kieåu laép T3 aùp suaát sinh ra treân beà maët gheùp ³ 30 N/mm2. Tra baûng (7-10) [04]. Giôùi haïn moûi uoán . = 0,4.600 = 240 N/mm2. Tra baûng (7-3b) vaø baûng (7-23) [04]. Ñöôøng kính d mm b x h mm k mm W mm3 W0 mm3 60 18 x 11 6,8 18760 40000 Öùng suaát uoán cuûa truïc = = 20,05 N/mm2. Do truïc chæ chòu uoán neân chæ tính heä soá beàn theo söùc beàn uoán. = 3,74. Vaäy heä soá an toaøn cuûa caùc tieát dieän naèm trong giôùi haïn cho pheùp. Tính choïn oå truïc. Choïn oå ñôõ loaïi bi loàng caàu 2 daõy, loaïi naøy cho pheùp coù ñoä leäch khoâng ñoàng taâm giöõa 2 taâm loã vaø coù heä soá khaû naêng laøm vieäc cao. Ñöôøng kính ngoãng truïc laø d = 45mm. Taûi troïng ñoäng taùc duïng lôùn nhaát leân oå laø taûi troïng höôùng taâm. Choïn oå truïc cho 2 ñaàu truïc laø nhö nhau do ñoù ta choïn cho moät ñaàu truïc roài laáy cho caû 2 ñaàu truïc. Taûi troïng quy öôùc taùc duïng leân oå laên, CT (8-6) [04]. Q = (R.Kv + m.At)Kn.Kt (N). Kv: heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå quay. Do voøng trong quay neân chon Kv = 1. Kn: heä soá xeùt ñeán nhieät ñoä laøm vieäc cuûa oå. Choïn Kn = 1. Kt: heä soá xeùt ñeán taûi troïng ñoäng, tra baûng (8-3) [04]. Choïn kt = 1.5. m : heä soá chuyeån taûi troïng doïc truïc veà taûi troïng höôùng taâm, Tra baûng (8-2) [04]. Choïn m = 0. At: taûi troïng löïc doïc truïc (N). R : taûi troïng hôùng taâm taùc duïng leân oå truïc (N). R = 968,03 (N). Þ Q = 1,5.968,03 = 1452,05 (N) = 145,205 (daN). Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå truïc, CT (8-1) [04]. (daN). h = 18000 (h): thôøi gian laøm vieäc cuûa oå. n = 63,33 (voøng/phuùt): soá voøng quay cuûa truïc laøm vieäc. = 9528,97 (daN). Tra baûng 15P [04] choïn ñöôïc oå truïc theo kieåu 1000 (theo GOST 5720 – 75). Kyù hieäu oå d (mm) D (mm) r (mm) B (mm) cbaûng (daN) 1000 45 100 2,5 36 42300 1609 Tính vaø choïn caùc boä phaän coøn laïi. Choïn khôùp noái giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc nhanh cuûa hoäp giaûm toác Ta duøng khôùp noái giöõa truïc ñoäng cô vôùi hoäp giaûm toác laø noái truïc ñóa vì chuùng coù caáu taïo ñôn giaûn, kích thöôùc khoâng lôùn. Mx: moâmen xoaén danh nghóa (Nm). = 143 (Nm). Töø moâmen xoaén danh nghóa ta choïn khôùp noái laø loaïi khôùp noái truïc ñóa soá hieäu 1 theo baûng (9-2) [04]. Caùc thoâng soá cô baûn. Soá hieäu Moâmen xoaén lôùn nhaát (Nm) d1 mm D2 mm D mm D0 mm l mm Moâmen voâ laêng Nm2 Khoái löôïng (kg). 1 250 18 50 125 85 120 0,55 2,6 Löïc xieát caàn thieát ñoái vôùi moãi buloâng, CT (9-3) [04]. (Nm). D0: ñöôøng kính voøng troøn ñi qua taâm buloâng. Z laø soá buloâng, choïn z = 4. f laø heä soá ma saùt coù theå laáy trong khoaûng (0,15 ¸ 0,2), laáy f = 0,18. K laø heä soá taûi troïng ñoäng, choïn k = 1,35. = 6308,82 (N). Buloâng ñöôïc kieåm nghieäm theo coâng thöùc: [N/mm2]. Buloâng cheá taïo baèng theùp CT3. Vôùi d1 = 18mm Tra baûng (9-3) [04], choïn ñöôïc [s]k = 45 [N/mm2]. = 32,25 [N/mm2]. s = 32,25 [N/mm2] < [s]k = 45 [N/mm2]. Vaäy khôùp noái ñaït yeâu caàu. Choïn khôùp noái cho truïc ra cuûa hoäp giaûm toác vaø truïc ñóa xích chuû ñoäng. Moâmen xoaén qua noái truïc: [Nm]. Trong ñoù: nt : Soá voøng quay ñóa xích nt = = 63,33 (voøng/phuùt). Nt : Coâng suaát truyeàn cuûa truïc ñóa xích chuû ñoäng (kW). Û Mx = 2654,03 [Nm]. Moâmen xoaén tónh: Mt = k.Mx [Nm] Trong ñoù: k = 1,2: Heä soá taûi troïng ñoäng Þ Mt = 1,2. 2654,03 = 3184,84 [Nm]. Sau khi choïn khôùp noái caàn kieåm nghieäm. Mt £ Mbaûng Mbaûng: Trò soá moâmen xoaén lôùn nhaát maø khôùp noái coù theå truyeàn ñöôïc Ta choïn Mbaûng = 4000 [Nm]. Mt = 3184,84 [N.m] < Mbaûng = 4000 [Nm]. Caùc thoâng soá cô baûn cuûa khôùp noái. Moâmen xoaén (Nm) d mm D mm d0 mm c mm l mm nmax (v/p) Khoái löôïng kg 4000 80 320 58 7 150 1700 16 Löïc xieát V caàn thieát ñoái vôùi buloâng, CT (9-3) [04]. [N] Trong ñoù: Do = 300 [mm]: Ñöôøng kính voøng troøn ñi qua taâm Z = 4: Soá buloâng. f = (0,15 ¸ 0,2): Heä soá ma saùt. k = 1,2: Heä soá taûi troïng ñoäng = 31595,6 (N). Buloâng kieåm nghieäm theo coâng thöùc, CT (9-22) [04]. (N/mm2). Buloâng cheá taïo baèng theùp CT3 [sk] = 80 [N/mm2]. Ñöôøng kính buloâng laø d1 = 24 [mm]. = 22,71 [N/mm2] s < [sk] = 80 [N/mm2]. Vaäy khôùp noái ñaït yeâu caàu. Kieåm tra söï laøm vieäc cuûa khôùp noái ñoäng cô vôùi hoäp giaûm toác. Moâmen lôùn nhaát maø khôùp phaûi truyeàn xuaát hieän trong tröôøng hôïp khôûi ñoäng. Moâmen khôûi ñoäng maùy lôùn nhaát khi naâng: Mk = 357,5 Nm. Moâmen dö Md tieâu hao trong vieäc thaéng quaùn tính caùc chi tieát maùy quay beân phía truïc ñoäng cô (roto vaø nöûa khôùp)coøn laïi môùi laø phaàn truyeàn qua khôùp. = 357,7 – 178,75 = 178,75 Nm. Moâmen voâlaêng nöûa khôùp phía ñoäng cô laáy baèng 40% momen voâlaêng caû khôùp. . Moâmen ñaø cuûa caùc chi tieát treân giaù ñoäng cô laø. (Nm2). Moâmen ñaø cuûa vaät naâng coù vaän toác naâng. Quy veà truïc cô ,moâ men ñaø töông ñöông. = = 0,053 Nm2. Trong ñoù: V2 : vaän toác naâng thöïc teá. Qo: laøø khoái löôïng cuûa vaät lieäu vaø toaøn boä xích. Toång moâ men ñaø cuûa toaøn boä heä thoáng. Nm2. Toång moâ men ñaø cuûa phaàn cô caáu töø nöûa khôùp phía hoäp soá veà sau keå caû cuûa vaät naâng. Nm2. Phaàn moâ men dö truyeàn qua khôùp. = = 16,27 Nm. Toång moâ men truyeàn qua khôùp laø M’k = Mt +M’d = 178,75 + 16,27 = 195,02 Nm < 250 Nm. Vaäy khôùp noái ñöôïc choïn thoõa ñieàu kieän khi laøm vieäc. Tính vaø thieát keá haõm coùc. Coâng duïng vaø caáu taïo : Cô caáu baùnh coùc goàm coù baùnh coùc vaø con coùc, raêng baùnh coùc, coù hình daïng khoâng ñoái xöùng, con coùc cho baùnh coùc quay theo chieàu naâng vaät, khi quay theo chieàu haï thì thì con coùc choáng vaøo baùnh raêng coùc, giöõ baùnh coùc laïi. Khi con coùc ñaët ô’phía treân baùnh coùc, noù seõ tyø vaøo baùnh coùc nhôø vaøo troïng löôïng cuûa baûn thaân. Tröôùc khi haï vaät ñang treo, phaûi keùo con coùc ra khoûi baùnh coùc. Muoán vaäy caàn quay baùnh coùc 1 goùc nhoû theo chieàu naâng vaät, laøm cho con coùc khoâng coøn chòu taûi nöõa, sau ñoù môùi keùo con coùc ra khoûi baùnh coùc. Taát caû caùc truïc truyeàn ñoäng cuûa cô caáu naâng ñeàu lieân keát ñoäng hoïc vôùi nhau treân cô caáu baùnh coùc coù theå ñaët treân baát kyø truïc naøo cuõng ñöôïc. Caàn löu yù, ñaët cô caáu baùnh coùc treân tang tôøi laø an toaøn nhaát, keå caû tröôøng hôïp raêng baùnh raêng hoaëc caùc truïc trung gian bò gaõy; Nhöng trò soá moâmen treân tang laø lôùn nhaát neân cô caáu baùnh coùc seõ naëng neà vaø coàng keành. Ñeå giaûm tieáng oàn vaø choáng moøn do coùc va ñaäp vaø tröôït treân raêng baùnh coùc, ngöôøi ta choïn böôùc raêng coùc ñuû lôùn theo yeâu caàu ñoä beàn. Ñoâi khi ngöôøi ta boá trí treân baùnh coùc 2 hoaëc 3 coùc, boá trí sau cho caùc con coùc khoâng tyø moät luùc vaøo raêng baùnh coùc maø chuùng laàn löôït tyø vaøo raêng baùnh coùc sau khi ñaõ tröôït treân raêng moät phaàn ba böôùc raêng. Treân hình cô caáu baùnh coùc khoâng gaây tieáng oàn vaø choáng moøn. Thieát bò ñaåy con coùc goàm moät voøng ñaøn hoài 1 oâm laáy mayô cuûa baùnh coùc, thanh ñaåy 2 gheùp baûn leà vaøo voøng vaø con coùc. Khi baùnh coùc quay theo chieàu naâng vaät, voøng 1 quay theo chieàu nhôø löïc ma saùt, thanh ñaåy gheùp treân voøng seõ ñaåy con coùc rôøi khoûi baùnh coùc. Ñeå giöõ con coùc khoâng cho ra quaù xa, ngöôøi ta laøm moät choã tyø, luùc ñoù mayô cuûa baùnh cuûa baùnh coùc baét ñaàu tröôït trong voøng 1 vaø voøng 2 khoâng quay nöõa. Ñeå ñieàu chænh aùp löïc giöõa voøng vaø mayô baùnh coùc, ngöôøi ta thöôøng cho moät bu loâng loàng vaøo moät loø xo coù ñai oác eùp. Khi baùnh coùc vöøa môùi baét ñaàu quay theo chieàu haï vaät, voøng 1 seõ keùo con coùc veà vò trí laøm vieäc, con coùc seõ choáng vaøo raêng baùnh coùc vaø döøng cô caáu laïi. Thieát keá baùnh coùc vaø coùc. Vaät lieäu cheá taïo baùnh coùc vaø coùc: theùp 45. Moâñun baùnh coùc ñöôïc xaùc ñònh töø aùp suaát cho pheùp treân ñôn vò chieàu daøi, CT (1-23) [03]. Vôùi : p = 400 (N/m) : aùp suaát cho pheùp treân ñôn vò chieàu daøi, tra baûng (1-22) [03] =2 : heä soá chieàu roäng baùnh coùc, tra baûng (2-7) [01]. P =9076,2 (N) : löïc voøng treân truïc. Vaäy: m = 11,34 Choïn m = 11. Chieàu roäng baùnh coùc : = 11.2 = 22 mm Ñöôøng kính voøng chia baùnh coùc: = 11.10 = 110 mm. Ñöôøng kính voøng ñænh baùnh coùc: D = d + 2.m = 110 + 2.11 = 132 mm. Kieåm beàn chi tieát: Kieåm tra raêng theo söùc beàn uoán, CT (2-24) [03] (N/mm2). Trong ñoù = 120 N/mm2 ÖÙng suaát uoán cho pheùp. m = 11 : moâñun baùnh coùc. Z = 10 : soá naêng baùnh coùc . : heä soá chieàu roäng baùnh coùc. : moâmen xoaén: (Nmm) = 499191 (Nmm). = 100,32 N/mm2. Vaäy (thoûa ñieàu kieän beàn uoán) Kieåm tra öùng suaát uoán taïi tieát dieän n - n, CT (2-25) [03]. (N/mm2). Vôùi M=P.l Böôùc raêng : t=.m=3,14 .11=34,54 mm. l =0,3t=10,36 M = 9076,2.10,36 = 94047,58 (Nmm). Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän. Vôùi: b1 = b + 3=25 (mm). e = 13 (mm) : chieàu cao tieát dieän thaân coùc. = 704,17 (mm3). Dieän tích tieát dieän (n-n): F = b1.e =25.13 = 325 (mm2). Thay caùc giaù trò vöøa tìm ñöôïc vaøo ta coù: = 110,48 (N/mm2) Vaäy: s = 110,48 (N/mm2) £ [s] = 120 (N/mm2). Tính cô caáu caêng baêng. Löïc keùo caêng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc, cho raèng caùc nhaùnh xích laø song song: Skeùo = k(Sv + Sr + T) Sv laø löïc caêng nhaùnh vaøo tang caêng baêng. Sv = S1 = 1500 (N). Sr laø löïc caêng nhaùnh ra tang caêng baêng. Sr = S2 = 2372,13 (N). T laø toån thaát do chuyeån ñoäng cuûa con tröôïc trong vít keùo T ñöôïc choïn sô boä laø 8 kg (78,4 N). k laø heä soá tính ñeán toån thaát ôû caùc ñóa xích nghieâng, k = 1.1. Ta tính ñöôïc : Skeùo = 1.1(1500 + 2372,13 + 78,4 ) = 4345,6 (N). Löïc ñaåy trong vít ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: P = Skeùo.b/2. Trong ñoùù: b laø heä soá tính ñeán söï phaân boá löïc khoâng ñeàu giöõa 2 vít ñaåy, thoâng thöôøng b = 1.5 ñeán 1.8, ta choïn b = 1.5. P = (4345,6 x 1.5)/2 = 3259 (N). Löïc ñaåy cuûa vít cuõng chính laø löïc ñaåy cuûa loø xo do bò neùn. Töø löïc neùn naøy ta tính choïn tieát dieän cuûa loø xo. Xaùc ñònh ñöôøng kính cuûa daây loø xo, CT (9-12) [04]. (mm). dlx: ñöôøng kính daây loø xo (mm). P: löïc taùc duïng leân moãi loø xo (N). c = : tyû soá ñöôøng kính loø xo, thöôøng laáy c = 4 ÷ 8. Choïn c = 6. k: heä soá xeùt ñeán ñoä cong cuûa daây loø xo. = = 1,1. [t]x: öùng suaát xoaén lôùn nhaát cho pheùp, ñoái vôùi loø xo baèng theùp [t]x = 500 ÷ 700 (N/mm2). = 3,3 (mm). Choïn dlx = 10 mm. Bieán daïng d0 cuûa loø xo öùng vôùi löïc neùn ban ñaàu, CT (9-13) [04]. (mm). Trong ñoù: d0: bieán daïng cuûa loø xo (mm). P: löïc neùn ban ñaàu (N). Dlx: ñöôøng kính loø xo, Dlx = 8.dlx =80 mm. i: soá voøng laøm vieäc cuûa loø xo, thöôøng i = 5 ÷ 10, choïn i = 5. G: moâñun ñaøn hoài veà tröôït cuûa loø xo, ñoái vôùi loø xo theùp G = 8.104 (N/mm2). dlx: ñöôøng kính daây loø xo (mm). = 0,0512 (mm). Chieàu daøi caàn thieát cuûa loø xo laáy baèng khoaûng caùch 2 ñaàu ñieåm töïa cuûa loø xo. Choïn buloâng vaø ñai oác ñeå laøm truïc vít coù soá hieäu M 40.