CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ VÀ THÔNG SỐ LỸ THUẬT 1.1 Tổng quan hệ thống Hệ gồm có 3 thành phần chuyển động độc lập chính bao gồm cơ cấu nâng (1), chuyển động tịnh tiến của xe (2) và các con lăn chuyển hàng (3). Có thể hình dung ra được quá trình làm việc của hệ như sau: Đầu tiên xe lấy hàng và được nâng hoặc hạ đến dãy (tầng) được yêu cầu thông qua bộ phận nâng (1), tiếp đó xe di chuyển vào kho thông qua bánh xe (2), khi đến nơi, hàng hóa trên xe được xếp vào kho chứa thông qua các con lăn gắn trên xe (3). Các thông số quan trọng của hệ thống: 1.
Thời hạn phục vụ l h = 17500 (h) 2. Đặc tính tải trọng: va đập vừa Cụm xe nâng: 3. Đường kính lăn bánh răng d 3 = 190 (mm) 4. Chiều cao xe nâng: h = 312,5 (mm) 5.
Chiều dài xe nâng: L = 1250 (mm) 6. Vận tốc nâng: V n = 34 (m/ph) 7. Trọng lượng tối đa của xe nâng Gn = 300 (kg) Cụm xe di chuyển: 8. Trọng lượng tối đa của hàng và xe Gd = 160 (kg) 9.
Đường kính bánh xe d s = 150 (mm) 10. Vận tốc xe di chuyển hàng Vx = 10 (m/ph) 11. Chiều dài xe di chuyển L1 = 700 (mm) 12. Chiều dài phần đặt hàng trên xe L 2 = 600 (mm) 1 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 1.2 Xác định các thành phần của hệ thống dẫn động Hệ có 2 thành phần độc lập, tách biệt nhau, bao gồm hệ thống nâng hạ sử dụng bàn nâng và xe chở hàng.
Hệ thống con lăn và cơ cấu giữ xe nâng Hệ bao gồm: - 1 động cơ - 1 hộp số 2 cấp - 2 thanh răng được gắn với 2 cột dẫn hướng cố định - 2 bánh răng nằm trên trục ra của hộp số và liên kết với thanh răng - 6 bánh xe có nhiệm vụ tỳ và dẫn hướng cho cơ cấu - khung xe và các khớp nối Hệ thống có nhiệm vụ nâng và hạ xe tới ray dẫn để đi vào kho. Nguyên lý hoạt động: Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ được cấp điện sẽ quay và kéo theo toàn bộ giá nâng di chuyển tịnh tiến dọc trục Z đến vị trí yêu cầu nhờ bộ truyền thanh răng – bánh răng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Chiều chuyển động của giá nâng phụ thuộc vào chiều của điện áp đặt vào động cơ. Việc dừng và khống chế hành trình của giá nâng phụ thuộc vào các cảm biến và công tắc hành trình đặt dọc theo các ray dẫn hướng.
Chuyển động nâng 2 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRONG HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Tính toán động học Chọn động cơ điện: Cần xác định: - Công suất yêu cầu trên trục động cơ: Pyc (kW) - Số vòng quay sơ bộ của động cơ nsb (vg/ph) hoặc tốc độ đồng hồ của động cơ ndb (vg/ph) - Tỉ số momen mở máy: Tmm /T ( nếu cần) Kết quả: - Chọn được động cơ điện phù hợp - Tra các thông số cơ bản của động cơ Sơ đồ động học của hệ thống xe Hnh 2. Sơ đồ hệ thống 3 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 Hnh 2. Sơ đồ động học Hnh 2.
Sơ đồ lực tác dụng lên bàn nâng 4 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 2. Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ điện Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện: Pyc = 𝑃𝑙𝑣 /𝜂𝑐 (kW) (1.1) Trong đó: Pyc - là công suất yêu cầu trên trục động cơ điện Plv - là công suất trên bộ phận máy công tác ( trục của bộ phận làm việc ) 𝜂𝑐 - là hiệu suất chung của toàn cụm Xác định công suất trên trục máy công tác: Cụm nâng của kho hàng có hai quá trình cần quan tâm là quá trình nâng và quá trình hạ Các lực cản: - Trọng lực của các bộ phận trong cụm, gọi là lực cản chính ( vì thường là lớn hơn các lực cản khác, vd: lực cản do ma sát); - Lực ma sát giữa con lăn và ray ( tùy từng trường hợp cơ cấu đi lên hay đi xuống ) mà chiều sẽ thay đổi ( nguyên tắc là ngược chiều di chuyển của cụm). Lực phát động: - Khi nâng: cụm cơ cấu nâng ( bao gồm hàng và các cụm cơ cấu liên quan như giá xe đỡ, xe mang hàng,…) đi lên: Thông thường lực phát động khi nâng sẽ hướng lên. Do đó lực phát động thường ngược chiều lực cản do ma sát và trọng lực; - Khi hạ: cụm cơ cấu nâng ( bao gồm hàng và các cụm cơ cấu liên quan nhưu giá xe đỡ, xe mang hàng,…) đi xuống : Thông thường lực phát động khi hạ sẽ hướng xuống.
Do đó lực phát động thường ngược chiều lực cản do ma sát nhưng lại cùng chiều trọng lực; Gọi: Trọng lượng của hàng và xe di chuyển là Gd ; Trọng lượng của xe nâng là Gn ; Lực ma sát khi nâng là Fms,n ; Lực ma sát khi hạ là Fms,h - Quá trình nâng: Fc,n = Fms,n + Gn + Gd (1.2a) - Quá trình hạ: Fc,h = - Fms,h + Gn + Gd (1.2b) Qua đó ta thấy: lực cản khi nâng sẽ lơn hơn lực cản khi hạ, do đó ta chỉ tính chọn động cơ đủ khả năng làm việc khi nâng thì cũng thỏa mãn khi hạ. Lực ma sát: Fms = f1. N 5 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 Với: f1 – là hệ số ma sát giữa con lăn và dẫn hướng N – là áp lực giữa con lăn và dẫn hướng Do vậy: N = [Gn. L] / h Suy ra: Fms = f1.
L] / h với hệ số ma sát f1 = 0,05 (thép – thép). Công suất có ích trên trục bộ phận công tác: Plv,n = 𝐹𝑐,𝑛 .3a) Cuối cùng ta có công suất trên trục bộ phận công tác: Plv = Plv.3b) Trong đó: 𝜂𝑡𝑟 – là hiệu suất thanh răng – bánh răng 𝜂𝑜𝑡𝑟 – là hiệu suất ổ trục con lăn xe nâng Vn – là vận tốc nâng ( đầu bài cho hoặc xác định từ yêu cầu thiết kế) Xác định hiệu suất chung của cụm truyền động: 𝜂𝑐 = 𝛱 𝜂𝑘𝑖 (1.4a) Trong đó: 𝜂𝑖 – là hiệu suất của chi tiết hoặc bộ truyền thứ i K - là số chi tiết hay bộ truyền thứ i đó Với sơ đồ bố trí hệ dẫn động như đề bài, ta có: 𝜂𝑐 = 𝛱 𝜂𝑘𝑖 = 𝜂𝑘2. Hiệu suất các bộ phận , bộ truyền trong cụm truyền động Tên gọi Kí hiệu Số lượng Giá trị chọn Ghi chú Hiệu suất khớp nối 𝜂𝑘 2 1 Hiệu Suất 1 cặp ổ lăn 𝜂𝑜𝑙 3 0,995 Hiệu suất 1 cặp bánh răng 𝜂𝑏𝑟 2 0,97 Tính công suất yêu cầu trên trục động cơ: 𝜂𝑐 = 12 .1250) 312,5 Fms,n = = 62 Fc,n = 62 + 300 +160 = 522 ( theo 1.2a) 6 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 522.10 Plv = = 3,2 (kW) , với chọn 𝜂𝑡𝑟 = 0,93 , 𝜂𝑜𝑡𝑟 = 0,99 , 60.0,93 gia tốc trọng trường g=10(m/𝑠 2 ) ( theo 1.3b) 3,2 Suy ra: Pyc = 0,972 = 3,45 (kW) (theo 1. Xác định tốc độ quay sơ bộ của động cơ hoặc tốc độ đồng bộ của động cơ cần Tốc độ quay sơ bộ động cơ cần có: nđc,sb = nlv .5) Trong đó: nđc,sb - là số vòng quay sơ bộ mà động cơ cần có nlv – là tốc độ quay của trục máy công tác usb – là tỉ số truyền sơ bộ của cụm Xác định tốc độ quay trên trục bộ phận công tác: 𝑣 Công thức chung: nlv = 𝜋 .6a) 3 Trong đó: 𝑣𝑛 – là vận tốc nâng (m/ph) 𝑑3 – là đường kính lăn (m) Với vận tốc nâng 𝑣𝑛 (m/ph); đường kính lăn 𝑑3 (mm) 1000.
𝑑3 nlv = Xác định tỷ số truyền chung của cụm Công thức chung: 𝑢𝑠𝑏 = 𝛱 𝑢𝑖,𝑠𝑏 (1.7a) Trong đó : 𝑢𝑖,𝑠𝑏 – là tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền thứ i; Với sơ đồ cụm đã cho, ta có: 𝑢𝑠𝑏 = 𝛱 𝑢𝑖,𝑠𝑏 = 𝑢𝑘1 .7b) Với 𝑢𝑏𝑟1,𝑠𝑏, 𝑢𝑏𝑟2,𝑠𝑏 lần lượt là tỉ số truyền sơ bộ của bánh răng cấp nhanh ( cấp 1) và bộ truyền bánh răng cấp chậm ( cấp 2) trong cụm; 𝑢𝑘1 , 𝑢𝑘1 lần lượt là tỉ 7 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 số truyền từ của khớp nối từ trục động cơ sang trục vào của HGT và của khớp nối từ trục ra của HGT sang trục bộ phận công tác. Tỉ số truyền sơ bộ của các bộ phận, bộ truyền trong cụm truyền chuyển động Tên gọi Kí hiệu Số lượng Giá trị chọn Ghi chú Tỉ số truyền khớp nối từ 𝑢𝑘1 1 1 trục động cơ sang trục vào của HGT Tỉ số truyền sơ bộ của bộ 𝑢𝑏𝑟1,𝑠𝑏 1 4 truyền bánh răng cấp nhanh ( cấp 1) Tỉ số truyền sơ bộ của bộ 𝑢𝑏𝑟2,𝑠𝑏 1 3,5 truyền bánh răng cấp chậm( cấp 2) Tỉ số truyền của khớp nối từ 𝑢𝑘2 1 1 trục ra của HGT sang trục bộ phận công tác Xác định tốc độ quay sơ bộ của động cơ hoặc tốc độ đồng bộ của động cần 34. 8 = 14 Suy ra: nđc,sb = 56,99 .5) Vậy, chọn => nsb = 1000 (vg/ph) 2.3 Chọn động cơ điện 𝑃𝑑𝑐 ≥ 𝑃𝑦𝑐 Động cơ điện thỏa mãn: { 𝑛𝑑𝑐 ≅ 𝑛𝑦𝑠𝑏 𝑇𝑚𝑚 /𝑇 ≥ 𝑇𝑚𝑚 /𝑇( 𝑛ế𝑢 𝑐ầ𝑛) Chọn được loại động cơ là: 3K132Ma6 8 Nguyễn Xuân Tùng - 20187510 Bảng 2. Bảng thông số của động cơ điện đã chọn Kí hiệu động cơ 𝑃𝑑𝑐 𝑛𝑑𝑐 𝑇𝑘 /𝑑𝑛 𝑇𝑚𝑎𝑥 /𝑇 𝑑𝑑𝑐 𝑚𝑑𝑐 (kW) (vg/ph) (mm) (kg) 3K132Ma6 4 975 2,0 2,2 38 72 2.
Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của cụm: 𝑢𝑐 = 𝑛đ𝑐 /𝑛𝑙𝑣 = 17,11 (1.8) Trong đó: nđc - là tốc độ quay của động cơ đã chọn được (trong bảng trên ) nlv – là tốc độ quay trên trục công tác đã xác định ở trên ( ct 1.6b) Phân phối tỉ số truyền chung cho các bộ truyền trong hộp: Công thức chung: 𝑢𝑐 = 𝛱 𝑢𝑖 (1.9a) Với ui là tỉ số truyền bộ thứ i trong cụm 𝑢𝑐 = 𝛱 𝑢𝑖 = 𝑢𝑘1 .9b) Do uk1 = uk2=1 nên tiến hành phân uc cho 𝑢𝑏𝑟1 , 𝑢𝑏𝑟2 dựa vào tiêu chí: theo yêu cầu gọn nhẹ - Lấy ubr1 = 1,25. 𝑢𝑏𝑟2 2 => ubr2 = √𝑢𝑐 /1,25 = 3,70 - Suy ra ubr1 = uc/ubr2 = 1,25. Tính các thông số trên các trục 2.
