CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Chọn động cơ điện cần thực hiện các công việc sau: - Tính công suất cần thiết của động cơ; - Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ; - Dựa vào công suất và số vòng quay đồng bộ kết hợp với các yêu cầu về quá tải, moment mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế. Tính công suất cần thiết của đông cơ ❖ Công suất cần thiết trên băng tải F.1,4 Plv = = = 4,76(kW) 1000 1000 (Theo công thức 3.4 trang 87 - tài liệu [1]) Với: F - lực vòng trên băng tải (N) V - vận tốc trên băng tải (m/s) ❖ Công suất tương đương trên băng tải Hình 1. 1 Đồ thị đặc tính tải trọng Theo đồ thị đặc tính tải trọng hình 1.1 ta thấy rằng hệ dẫn động làm việc với tải trọng thay đổi theo chu kỳ.
Vì vậy, công suất tính toán sẽ được tính bởi công suất tương đương Ptđ. t 3 Ptđ = Plv = Plv T ∑ ti t1 + t 2 + t 3 1 0,78T 2 T 2 0,95T 2 √( T ). 1,5 = 4,76 = 4,58(kW) 1,5 + 7 + 1,5 (Theo công thức 3.10 trang 89 - tài liệu [1]) Với: Plv - công suất cần thiết trên trục băng tải (kW) Ti, ti - mô men xoắn và thời gian làm việc ở chế độ thứ i T - mô men xoắn lớn nhất ❖ Số vòng quay của trục tang băng tải 60000. 350 (Theo công thức 3.2 trang 87 - tài liệu [1]) ❖ Hiệu suất truyền động Tra bảng 3.3 trang 89 - tài liệu [1]: + Hiệu suất bộ truyền đai: 0,95 - 0,96⟹ đ = 0,955 + Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (được che kín): 0,96 - 0,98⟹ brt = 0,97 + Hiệu suất khớp nối: kn = 1 + Hiệu suất một cặp ổ lăn: 0,99 - 0,995⟹ ol = 0,9925 ❖ Hiệu suất truyền động chung: ηch = ηđ.
0,99253 = 0,9057 (Theo công thức 3.12 trang 89 tài liệu [1]) ❖ Công suất cần thiết trên trục động cơ Ptđ 4,58 Pct = = = 5,06(kW) ηch 0,9057 (Theo công thức 3.11 trang 89 tài liệu [1]) Với: Ptđ - công suất tương đương trên băng tải (kW) ηch - hiệu suất truyền động chung 1. Xác định số vòng quay sơ bộ và số vòng quay đồng bộ của động cơ ❖ Tính tỷ số truyền sơ bộ: (Công thức 2.15 trang 21 tài liệu [2]) usb = ung_sb. uh_sb Trong đó: + ung_sb : Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài + uh_sb : Tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc = tích tỷ số truyền của các bộ truyền bánh răng có trong hộp 2 - Tra bảng 3.2 trang 88 tài liệu [1] +Tỷ số truyền khớp nối ukn = 1 +Tỷ số truyền của bộ truyền đai thang 2 – 5 Chọn uđ = 4 +Tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ 1 cấp 3 – 5 Chọn ubrt = 4 ⇒ usb = ung_sb.4 = 16 ❖ Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện, (Công thức 2.18 trang 21 tài liệu [2]) nđb = nbt. Chọn động cơ điện Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện sau: Pđc ≥ Pct = 5,06(kW) T { k Tmm 0,78T ≥ = = 0,78 Tdn T T (Theo công thức 2.24 trang 22 - tài liệu [2]) Căn cứ vào điều kiện trên kết hợp với nđb = 1000 (v/p) và 2p = 6, ta chọn được động cơ 4A132S6Y3 (Tra phụ lục bảng P1.3 trang 238 - tài liệu [2]) có các thông số sau: Bảng 1.
1 Thông số động cơ điện Công Vận tốc Kiểu động suất quay cos (%) Tmax TK cơ (kW) (v/ph) Tdn Tdn 4A132S6Y3 5,5 960 0,80 85 2,2 2,0 − Khi mở máy, moment tải không được vượt quá moment khởi động của động cơ (T < TK ) nếu không động cơ sẽ không hoạt động. Điều kiện mở máy: (Công thức 2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1. Tỷ số truyền chung của hệ thống Theo công thức 3.8 trang 89 - tài liệu [1]: nđc 960 uΣ = = = 12,57 nbt 76,39 3 Với: nđc - số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph) nbt - số vòng quay của trục công tác (v/ph) 1.
Tỷ số truyền của các bộ truyền Theo đề bài, hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp nên: uΣ = ubrt. uđ (Theo công thức 3.9 trang 89 - tài liệu [1]) Trong đó: ▪ ubrt : tỷ số truyền của bánh răng trụ ▪ uđ : tỷ số truyền của bộ truyền đai ▪ ukn : tỷ số truyền khớp nối (ở đây ukn =1) ubr được dựa theo dãy: 2,5 – 3,5 – 4 – 5. Ta chọn ubr = 4 uΣ 12,57 uđ = = = 3,14 ubr. TÍNH THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC 1.
Tính công suất trên các trục P Công suất trên các trục được tính theo công thức: Pi = i +1 ηi − Trục băng tải: Pbt = Ptđ = 4,58(kW) Pbt 4,58 − Trục II: PII = = = 4,61(kW) ηol .1 PII 4,61 − Trục I: PI = = = 4,79(kW) ηol .0,97 PI 4,79 − Trục động cơ: Pđc= = = 5,06(kW) ηol. Tính toán tốc độ quay của các trục ni Số vòng quay trên các trục được tính theo công thức: n i +1 = ui − Trục động cơ: nđc = 960(v/ph) nđc 960 − Trục I: nI = = = 305,73(v⁄ph) uđ 3,14 nI 305,73 − Trục II: nII = = = 76,43(v⁄ph) ubrt 4 nII 76,43 − Trục băng tải: nbt = = = 76,43(v⁄ph) ukn 1 4 1. Tính moment xoắn trên các trục 9,55.Pi Moment xoắn trên các trục được tính theo công thức: Ti = ni Pđc 5,06 − Trục động cơ: Tđc = 9,55. = 50336(Nmm) nđc 960 PI 4,79 − Trục I: TI = 9,55.
= 149624(Nmm) nI 305,73 PII 4,61 − Trục II: TII = 9,55. = 576024(Nmm) nII 76,43 Pbt 4,58 − Trục băng tải: Tbt = 9,55. = 572275(Nmm) nbt 76,43 Từ các số liệu vừa tìm được, ta được thông số các trục như bảng sau: Bảng 1. 2 Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục Trục động Trục băng Trục I Trục II Thông số cơ tải Tỷ số truyền uđ = 3,14 ubrt = 4 ukn = 1 Số vòng quay (v/p) 960 305,73 76,43 76,43 Công suất P (kW) 5,06 4,79 4,61 4,58 Mômen xoắn T (Nmm) 50336 149624 576024 572275 5 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG Bảng 2. 1 Thông số đầu vào bộ truyền đai Tỷ số truyền bộ truyền đai uđai = 3,14 Số vòng quay trục động cơ nđc = 960(v/ph) Công suất động cơ Pđc = 5,06(kW) 2.1 Chọn loại đai Chọn truyền động đai hình thang. 1 Lựa chọn loại đai theo công suất và số vòng quay Chọn dạng đai (tiết diện đai) theo công suất Pđc và số vòng quay nđc theo đồ thị hình 2. Ta chọn đai loại tiết diện hình thang B.3 tài liệu [1] trang 157.
Ta được: Bảng 2. 2 Thông số của đai hình thang Kích thước tiết diện Diện Đường Chiều dài Kí (mm) tích tiết kính bánh Loại đai giới hạn l hiệu diện 𝐀𝟏 đai nhỏ d1 bt b h y0 (mm) (mm2) (mm) Đai hình thang B 14 17 10,5 4 138 140-280 800-6300 thường 2. Xác định đường kính bánh nhỏ + Đường kính bánh đai nhỏ d1 ≈ 1,2. dmin Theo bảng 2.
Vận tốc đai Công thức 4.6 tài liệu [1] trang 133 ta có: π.960 v1 = = = 9,05(m/s) < 25 (m/s) 60000 60000 Thỏa điều kiện sử dụng đai thường 2. Chọn hệ số trượt tương dối và tính đường kính bánh đai lớn Theo công thức 4.9 tài liệu [1] trang 132. Hệ số trượt ε = 0,01 ÷ 0,02, giả sử ta chọn ε = 0,01.10 tài liệu [1] trang 133. (1 − 0,01) = 559(mm) Theo tiêu chuẩn tài liệu [1] trang 153, chọn d2 = 560(mm) Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai: d2 560 ut = = = 3,14 d1.
(1 − 0,01) Sai lệch tỷ số truyền thực tế so với giá trị chọn trước: u − ut 3,14 − 3,14 ∆u = | |. Khoảng cách trục nhỏ nhất Khoảng cách trục nhỏ nhất công thức 4.5 trài liệu [1] trang 132: 2(d1 + d2 ) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d2 ) + h ⟺ 2(180 + 560) ≥ a ≥ 0,55(180 + 560) + 10,5 ⟺ 1480 ≥ a ≥ 417,5(mm) Ta có thể chọn sơ bộ asb = d2 = 560 khi u = 3 (theo bảng 4. Chiều dài tính toán của đai Công thức 4.4 tài liệu [1] trang 132 π. Tính lại khoảng cách trục a Công thức 4.5a tài liệu [1] trang 132: k + √k 2 − 8.
1902 Suy ra: a = = = 640 (mm) 4 4 Giá trị a vẫn thỏa trong khoảng cho phép. Số vòng chạy của đai trong một giây Công thức 4.32 tài liệu [1] trang 144 v1 9,05 i= = = 3,62s −1 < imax = 10 s−1 (thỏa điều kiện) L 2,5 Với imax = 10 s −1 công thức 4.15 trang 60 tài liệu [2] 2. Góc ôm đai bánh đai nhỏ Góc ôm đai bánh đai nhỏ: (Công thức 4. = 146,150 ≥ 1200 a 640 Do α1 ≥ 1200 thỏa điều kiện sử dụng đai sợi tổng hợp 2.
Các hệ số sử dụng Cα – hệ số ảnh hưởng góc ôm đai.53 tài liệu [1] trang 151 −α1 −146,15 Cα = 1,24. (1 − e 110 ) = 0,912 Cv - hệ số ảnh hưởng vận tốc Công thức 4. 9,052 − 1) = 1 Cu - hệ số ảnh hưởng tỷ số truyền u, Cu = 1,14 do u = 3,14 ≥ 2,5 (Bảng 4.9 trang 152 [1]) Cr – hệ số ảnh xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng Cr.8 tài liệu [1] trang 148 ở đây tải trọng dao động nhẹ Cr = 0,85 CL - hệ số ảnh hưởng chiều dài đai.53 tài liệu [1] trang 151 6 L 6 2500 CL = √ =√ = 1,037 Lo 2240 8 Với đai thang B có Lo = 2240(mm) Cz - hệ số ảnh hưởng số dây đai ta chọn sơ bộ bằng 1 (kham khảo ví dụ 4. Xác định công suất có ích cho phép [P0 ] – Công suất cho phép (theo bảng 4.
3 Công suất cho phép [P0 ] d(mm) 3(m/s) 5(m/s) 10(m/s) 15(m/s) 180 1,30 2,01 3,51 4,66 [P0 ] − 2,01 3,51 − 2,01 = ⇒ [P0 ] = 3,23 9,05 − 5 10 − 5 2. Xác định số dây đai z Công thức 4.54 tài liệu [1] trang 152 trang 131 P 5,06 z≥ = ≥ 1,73 [Po ]Cα Cv Cu Cz CL Cr 3,23.0,85 Ta chọn z = 2 dây đai 2. Chiều rộng bánh đai và đường kính ngoài bánh đai Theo bảng 4.21 trang 63 [2] ta có: t = 19; e = 12,5; h0 = 4,2 Chiều rộng bánh đai: (Công thức 4.