CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1 Chọn sơ đồ động, các thông số tính toán: Hình 1.1 Sơ đồ động lực học của hệ thống 8 ➢ Cho hệ thống dẫn động gồm 1. Bộ truyền đai thang 3. Hộp giảm tốc 1 cấp, bánh răng trụ răng thẳng 4. Nối trục đàn hồi 5.
Bộ phận công tác (thùng trộn) ➢ Số liệu của đề bài o Công suất trên thùng trộn: P = 0.75 kW o Số vòng quay trục thùng trộn: n=40 (vòng/phút) o Thời gian phục vụ: lh =13000 giờ o Số ca làm việc: số ca = 1 ca o Đặc tính làm việc: va đập nhẹ 1.2 Lựa chọn động cơ điện 1.1Công suất cần thiết của cơ cấu công tác Plv=0.2 Hiệu suất hệ dẫn động - Gọi Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác. - Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo. 𝑃 • Pct = 𝑡 𝜂 ➢ Trong đó: Pct: công suất cần thiết ▪ 𝜂: hiệu suất - Hiệu suất bộ truyền: • 𝜂 = 𝜂𝑥 .1) - Hiệu suất của các bộ truyền tra bảng 2.3 tr19 sách TTTKHDĐCK [1] - Hiệu suất bộ truyền đai 𝜂𝑑𝑡 = 0,95 - Hiệu xuất một cặp bánh răng trụ 𝜂𝑏𝑟 = 0,97 - Hiệu xuất một cặp ổ lăn 𝜂𝑜𝑙 = 0,99 - Hiệu xuất khớp nối 𝜂𝑘 = 1 - ⇒ Hiệu suất của toàn bộ hệ thống: 𝜂 = 0,95×0,93×0,993×1 = 0,857 9 1.3 Tính công suất trên trục động cơ điện 𝑃𝑐𝑡 0.75 Ptổng = Pyc ⇒ Pyc = = =0.88(kW) 0,85 0,857 - Số vòng quay trên trục công tác: nlv = 40(vg/ph) Chọn tỉ số truyền sơ bộ Tỉ số truyền sơ bộ là: công thức (2.2) ⇒ Tỉ số truyền sơ bộ: usb=udt x ubr= 4 x 5 = 20 1.4 Số vòng quay trên trục động cơ nsb = nlv .5 Chọn động cơ Theo bảng P1.3 sách TTTKHDĐCK [1] nđc≈nsb=1000 (v/phút) Pđc ≥ Pyc=1.3 Phân phối tỉ số truyền hệ thống - Tỉ số truyền chung cho cả hệ thống: 𝑛đ𝑐 920 Uht= = =23 (1.4) 𝑛𝑙𝑣 40 Trong đó: + uht: Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động. + nđc: Là số vòng quay của động cơ (vòng/phút).
+ nlv: Số vòng quay của trục công tác (vòng/phút). - Phân phối tỉ số truyền của hệ dẫn động, công thức (3.24) [1] là Uht = ud × ubr (1.5) Trong đó : - ubr: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc. - ud: Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài. Ta có: ud = udt × unt = 4.
Với: + unt: Tỉ số truyền của nối trục (unt = 1). + uđt: Tỷ số truyền của bộ truyền đai thang. Vậy tỉ số truyển của hộp giảm tốc là: 𝑢 23 Ubr = ℎ𝑡= = 5,75 𝑢𝑑 4 11 1.4 Tính toán các thông số trên các trục hệ dẫn động 1.1 Công suất ➢Công suất của các trục - Trục công tác: Pct =Plv=1,1 (kW) - Trục II 𝑃𝑐𝑡 1,1 P2 = = =1,12 (kW) (𝜂𝑜𝑙)2×𝜂𝑛𝑡 0,992 ×1 - Trục I 𝑃2 1,12 P1 = = = 1,16 (kW) 𝜂𝑜𝑙 ∗ 𝜂𝑏𝑟 0,99∗0,97 - Công suất trên động cơ: 𝑃1 1,16 Pđc = = = 1,23 (kW) 𝜂𝑜𝑙 𝜂𝑑𝑡 0,99×0,95 1.2 Số vòng quay - Số vòng quay trên trục động cơ: • nđc = 920 (vòng/phút) - Số vòng quay trên trục I nđc 920 • n1 = = = 230 (vòng/phút) 𝑛𝑑𝑡 4 - Số vòng quay trên trục II 𝑛1 230 • n2 = = =46 (vòng/phút) 𝑢𝑏𝑟 5 - Số vòng quay trên trục công tác 𝑛2 46 • nct = = = 46 (vòng/phút) 𝑢𝑛𝑡 1 12 1.3 Momen xoắn -Momen xoắn trên trục động cơ: 9,55.mm) 𝑛𝑑𝑐 920 -Momen xoắn trên trục I 9,55.mm) 𝑛1 230 -Momen xoắn trên trục II 9,55.mm) 𝑛2 46 -Momen xoắn trên trục công tác 9,55.4 Bảng thông số trên các trục của hệ dẫn động: Công tác Động cơ I II Thông số Công suất P (kW) 1,23 1,16 1,12 1,1 Tốc độ quay n 920 230 46 46 (vòng/phút) Mô men xoắn M 12767,9 48165,2 232521,7 228369,5 (Nmm) Bảng 1.2 Thông số trên trục 13 3 𝑇 3 48165,2 Ta có: a = 1,23 .√ = 157 𝑢𝑏𝑟 5 Vì a ≥ 120 nên đạt yêu cầu. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 2.1 Các thông số ban đầu - Công suất động cơ Pđc = 1,23 (kW).
- Số vòng quay động cơ nđc = 920 (vòng/phút) - Tỉ số truyền bộ truyền đai thang uđ = 4 2.2 Thiết kế bộ truyền đai thang Truyền động đai được dựng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa các trục xa nhau. Đai được mắc vòng qua hai bánh đai với lực căng ban đầu Fo, nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi. Thiết kế truyền đai gồm các bước: - Chọn loại đai, đường kính đai - Xác định các kích thước và thông số bộ truyền - Xác định các thống số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và về tuổi thọ 14 - Xác định lực căng đai và lực tác dụng trên trục Theo hình dạng tiết diện đai, phân ra: đai dẹt (tiết diện chữ nhật), đai hình thang, đai hình lược và đai răng.1 Chọn loại đai, đường kính đai. Chọn loại tiết diện đai hình thang và do không có yêu cầu đặc biệt nào (vận tốc < 25 m/s) nên ta chọn loại đai hình thang bình thường.Với công suất của động cơ Pđc = 1,23 nên ta đai loại A trong Hình 4.1 TTTKHDĐCK Tập 1.
Các thông số của đai hình thang loại A – trong bảng 4.13 tr59 TTTKHDĐCK tập 1.1 Thông số kích thước cơ bản của đai thang loại A Đường kính bánh đai Kích thước mặt cắt (mm) Diện Chiều dài nhỏ tích Loại đai d1 l (mm) A(mm- bt b h y0 2 ) (mm) Thang A 11 13 8 2,8 81 100-200 560-4000 Trong đó: bt : bề rộng dây đai tính từ lớp trung hòa b: bề rộng dây đai h: chiều cao dây đai yo: chiều cao của dây đai tính từ lớp trung hòa d1: đường kính bánh đai nhỏ 15 2.2 Xác định các thông số của bộ truyền đai 2.1 Đường kính bánh đai d1 Đường kính bánh đai d1 được xác định bằng công thức (4.1) Trong đó: T1 là mômen xoắn trên trục bánh đai nhỏ (Nmm) 3 d1 = ( 5,2.2 Đường kính bánh đai d2 Theo công thức 4.2) Trong đó: d1: Đường kính bánh đai nhỏ (mm) d2: Đường kính bánh đai lớn (mm) uđ: tỉ số truyền của bộ truyền đai ε: tỉ số trượt đai với 𝜀= (0,01 – 0,02) Ta chọn tỉ số trượt đai ε = 0.02 thay vào công thức, ta được: d2 = (d1×uđ )/(1-ε) = (250×4)/(1-0,02) = 1020,4 (mm) Theo bảng 4.21 [I] ta chọn đường kính bánh đai d2 = 1000 (mm) 16 +) Tỉ số truyền bánh đai thực tế (uđtt) Từ công thức, suy ra tỉ số truyền thực tế của bánh đai là: d 2 (1 − ) 1000×(1−0,02) uđtt = = = 3,92 d1 250 Tỉ lệ phần trăm về sai số của truyền đai là: u đtt − u đ 3,92−3,78 %∆u = ×100% = ×100% = 3,7% u 3,78 đ Vậy ∆u < 3 ~ 4% → Thỏa mãn điều kiện về sai lệch tỉ số truyền đai.3 Xác định khoảng cách trục sơ bộ a Dựa vào bảng 4.14 trang 60 [1], ta chọn khoảng cách trục a theo tỉ số truyền u và đường kính bánh đai lớn d2. Với uđ = 4, ta chọn tỉ số asb = 1 asb = d2×1= 1000×1= 1000 (mm). d2 Theo công thức 4. Khoảng cách trục thỏa mãn điều kiện sau: 0,55(d1 + d2) + h ≤ asb ≤ 2(d1 + d2) (2.4 Chiều dài đai l Từ công thức 4.13 – trang 59 – TTTKHDĐCK tập 1, ta chọn l = 4250 (mm) Số vòng chạy của đai trong một giây là: công thức (4.5) l 4,25 Theo công thức 4.15, ta có i = 2,2 (s-1) < imax = 10 (s-1 ) Trong đó: + v: vận tốc dây đai (m/s) + l: chiều dai dây đai (m) + i: số vòng chạy của đai trong một giây (s-1) Vậy đai thỏa mãn điều kiện về tuổi thọ của đai.5 Khoảng cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn Theo công thức 4.6), ta được: atc = ( 2286,5 +√2286,52 − 8 × 3752 )/4 = 1078 (mm) 2.6 Góc ôm trên bánh đai dẫn Theo công thức 4.7) atc Trong đó: ∝1 ≥ 1500 đối với đai vải cao su và ∝1 ≥ 1200 đối với đai sợi tổng hợp Từ (2), ta có: (1000−250)×57° ∝1 = 180° − = 140° 𝑎𝑡𝑐 Vậy đây là đai sợi tổng hơp.3 Xác định số đai Z Theo công thức 4.8) Trong đó: + P1: Công suất trên bánh đai chủ động (kW), P1 = 1,23 (kW) + [P0]: Công suất cho phép (kW), tra bảng 4.62– TTTKHDĐCK tập 1 Với [P0] = 6,02 + Kđ: Hệ số trọng tải động, tải trọng dao động nhẹ, tải trọng mở máy đến 150% tải trọng danh nghĩa.55- TTTKHDĐCK Tập 1), ta chọn Kđ = 1,25 + C∝: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1, tra bảng 4.15 [1], ta chọn C∝=0,89 + C1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai l 4250 Với tỉ số = = 1,13.61 – TTTKHDĐCK tập 1, ta l0 3750 chọn: C1 = 1,04 + Cu: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền đai, tra bảng 4.17 - tr 61 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có: Cu = 1,14 + Cz: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các PI 1,23 dây đai, Với tỉ số = = 0,28.18 - tr 61- TTTKDDCK tập 1, ta P0 6,02 chọn Cz = 1 Thay vào công thức (2.8), ta được số đai z là: 1,23×1,25 z= = 0,24 (đai).
6,02×0,89×1,04×1,14×1 Vậy số đai z = 1 ( đai ) 20 2.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục. Theo công thức (4.9) Trong đó: + P1: Công suất trên bánh đai chủ động (kW), P1 = 1,23 (kW) + Kđ: Hệ số trọng tải động, tải trọng dao động nhẹ, tải trọng mở máy đến 150% tải trọng danh nghĩa.55- TTTKHDĐCK Tập 1), ta chọn Kđ = 1,25 + v: Vận tốc vòng (m/s) + C∝: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1, tra bảng 4.15 [1], ta chọn C∝ = 0,89 + z: Số đai + Fv: Lực căng do lực li tâm sinh ra: Từ công thức (4. Ta có: Fv = qm×v2 Với qm: Khối lượng một mét chiều dài đai, tra bảng 4.22 [1], ta chọn qm = 0,105 kg/m Từ công thức (2. Lực căng trên 1 đai được xác định: F0 = (780×1,23×1,25)/(9,23×0,89×1) + 0,105×9,232 = 154,9 (N) Từ công thức 4.Bảng thông số của bộ truyền đai.
Ký hiệu Trị số Đơn vị Thông số Tiết diện đai A 81 0 d1 250 Đường kính bánh đai mm d2 1000 Chiều dài đai tiêu chuẩn l 4250 mm Góc ôm trên bánh đai dẫn ∝1 140 ∝0 Số đai Z 1 đai Lực căng F0 154,9 N Lực tác dụng Fr 291,1 N 22 2.
