Đồ án Thiết bị mặt boong

hông số như sau: dc R a b c d e S Trọng lượng 15 9 50 50 18 17 5,0 17 0,26 - Từ đường kính lổ thanh đè d = 17 (mm) chọn sơ bộ bulông M16 có: + Đường kính danh nghĩa: d = 16 (mm). + Chiều rộng đầu bulông: s = 24 (mm). + Chiều cao đầu bulông: k = 10 (mm). + Đường kính vòng tròn đầu bulông: e = 26,8 (mm). + Bán kính góc lượn: r = 1,1 (mm). + Bước ren lớn: P = 2 (mm). + Đường kính chân ren: d1 = 85%.d = 13,6 (mm). - Tính kiểm tra bulông (đường kính chân ren d1 và số lượng bulông nén) như sau: - Lực kéo (lệch tâm) mà các bulông phải chịu là: (KG). - Trong đó: + Sk_Lực căng cáp tại vị trí gắn cáp, . + a_Góc ôm của các vòng cáp quấn thêm dự trữ, a = (6 ¸ 8).p), chọn a = 7.3.14 = 21,98. + f_Hệ số ma sát giữa tang và cáp, f = (0,12 ¸ 0,16), chọn f = 0,14. - Ta có: Smax = Pmax = 2500 (KG)Þ (KG). + f1_Hệ số ma sát giữa cáp với thanh đè: , (b_Góc nghiêng rảnh thanh đè, trường hợp b = 80o thì f1 = 0,24). + a1_Góc ôm của cáp trên tang trong khu vực gắn cáp: a1 = 1,8.p. - Số lượng các bulông nén được tính kiểm tra theo công thức sau: = 0,3 Chọn n = 1, hay số bulông M16 là 1. - Trong đó: + T_Lực ma sát gây uốn bulông, T = 2.f1.N = 2.0,24.146,2 = 70,2 (KG). + l _ Khoảng cách từ điểm tiếp xúc giữa cáp với thanh đè đến bề mặt tang, l = 0,85.dc = 0,85.15 = 12,7 (mm). + k_Hệ số dự trữ bền k ³ 1,5, chọn k = 1,6. + d1_Đường kính chân ren bulông, d1 = 13,6 (mm). + [sK]_Ứng suất kéo cho phép tùy thuộc vào vật liệu chế tạo bulông, với thép CT3 thì [sK] = (50 ¸ 70) N/mm2, chọn [sK] = 60 (N/mm2). CHƯƠNG II CHỌN HÌNH THỨC DẪN ĐỘNG - XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT YÊU CẦU PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHUNG CHO HỘP GIẢM TỐC 1. Chọn hình thức dẫn động: - Theo yêu cầu của thiết kế ta chọn hình thức dẫn động bằng Động cơ điện. 2. Xác định công suất yêu cầu: - Công thức tính toán công suất dẫn động yêu cầu: = 58,1 (KW). - Trong đó: + Pđm _ Lực căng định mức trên dây cáp, Pđm= 1250 (KG) = 12500 ( N ) + V _Vận tốc kéo cáp, V = 75 (m/ph). + Ngc_Công suất của cơ cấu gạt cáp, thường chọn Ngc = (0.1 ¸ 0.5) (KW), chọn Ngc = 0,2 (KW). + hc _ Hiệu suất chung của máy tời được tính chọn dựa vào sơ đồ động cho trước: 0,95.0,97.0,954.0,953.0,85 = 0,54 Trong đó, hiệu suất của các cơ cấu như sau: hgac cáp = 0,95 htang = 0,97 hhộp số = 0,85 hổ = 0,95, số ổ m = 4 hkhớp nối = 0,95, số khớp nối n = 3 - Để đảm bảo động cơ làm việc tốt và tin cậy thì động cơ điện được chọn phải có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất dẫn động yêu cầu . - Thông thường : Nđc = (110 ÷ 120 )%Nyc = 120%.Nyc = 110%.58,1 = 69,72 (KW). Tra bảng P1.2: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện DK: Kiểu động cơ Công suất (KW) Vận tốc quay (v/ph) Cos Mômen vô lăng của rôto GD2 (KGm2) Trọng lượng (kg) DK103-8 75 735 0,85 1,3 2,4 26 1240 3. Phân phối tỷ số truyền: - Căn cứ vào sơ đồ động (đề bài thiết kế) và hình thức dẫn động cụ thể: - Chọn số lượng và phác thảo sơ đồ động hộp giảm tốc. - Vì có 2 cơ cấu tải có trục nằm đối xứng 2 bên so với trục 1 của hộp số nên ta tính 1 cơ cấu và cơ cấu còn lại thì tương tự. Ta phân phối tỷ số truyền làm 3 cấp tỷ số truyền (Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 3 cấp, hộp giảm tốc dạng khai triển ). - Tỷ số truyền chung : 13,2 - Trong đó: + ndc Số vòng quay của động cơ dẫn động, ndc = 735 (v/ph). + nt Số vòng quay của tang thành cao (trục tải), nt = 55,7 (v/ph). - Lập bảng phân phối tỷ số truyền như sau: - Dựa vào Trang 46_Tính toán thiết kế hệ dẫn cơ khí tập 1_Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. - Ta có: 3; 2,2; 2 - Ta có số vòng quay trục như sau: (v/ph). (v/ph). (v/ph). (v/ph). - Công suất trên từng trục: (KW) (có 2 trục tải nên công suất tăng 2 lần). (KW). (KW). (KW). - Mômen xoắn Mx cho từng trục: (KGm). (KGm). (KGm). (KGm). - Các thông số tính toán như sau: Trục Thông số Trục 1 (Trục động cơ) Trục 2 Trục 3 Trục 4 (Trục tải) i 3 2,2 2 n (v/ph) 735 245 111,4 55,7 N (KW) 58,1 55,7 54,1 53,5 M (KGm) 76,2 217,1 274,6 543,7 CHƯƠNG III THIẾT KẾ TRỤC TẢI MÁY TỜI – TÍNH CHỌN LY HỢP, KHỚP NỐI VÀ Ổ ĐỠ 1. Thiết kế trục tải của máy tời: - Trục tải hay trục chính của máy tời lưới kéo là chi tiết rất quan trọng. Trên trục tải người ta thường đặt các cơ cấu chấp hành. Trục tải của máy tời thường làm việc ở số vòng quay nt nhỏ nhưng nó lại nhận và truyền một momen xoắn Mxt rất lớn. Vì vậy đòi hỏi trục chịu tải phải có độ bền vững và độ bền lâu. - Lực tác dụng lên trục tải bao gồm: + Tải trọng tác dụng do lực căng của cáp. + Trọng lượng của bản thân trục, bó cáp và của tang thành cao. - Tuy nhiên ở đây tải trọng tác dụng do bản thân của các trọng lượng là rất nhỏ so với tải trọng tác dụng do sức căng cáp, cho nên ta chỉ giới hạn tính toán độ bền của trục theo lực căng cực đại Pmax. 1. Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo: - Trục tải máy tời trong quá trình làm việc chịu tác dụng của tải trọng rất lớn vì vậy ta có thể chọn vật liệu chế tạo của trục tải của máy tời là thép Cácbon kết cấu C45 thường hóa hoặc thép hợp kim kết cấu . Gia công cơ kết hợp với nhiệt luyện. - Với thép C45: sb = (600 ¸ 800) (N/mm2), sch = (360 ¸ 580) (N/mm2). 2. Tính chọn sơ bộ đường kính trục tải: - Công thức tính sơ bộ đường kính trục tải: (mm), chọn dsb = 100 (mm). - Trong đó: + C _Hệ số tính toán, C = (110 ¸ 140), chọn C = 125. + Nt_Công suất trên trục tải, Nt =53,5(KW). + nt_Tốc độ vòng của trục tải, nt = 55,7 (v/ph). 3. Tính gần đúng đường kính trục tải: - Định sơ bộ các kích thước chủ yếu: - Dựa vào sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1_Trịnh Chất, Lê Văn Uyển và sách Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Chi tiết máy_Phạm Hùng Thắng. - Ta đi tính toán và lựa chọn những thông số sau: + Chiều dài ổ đở trục tải: A = 0,7.dsb = 0,7.100 = 70 (mm). + Khoảng cách làm việc của ly hợp vấu: B = (10 ¸ 20) (mm), chọn B = 20 (mm). + Chiều dài ly hợp vấu: C = (3 ¸ 4).dsb = 3.100 = 300 (mm). + Bề rộng bánh răng cóc: Chọn vật liệu làm bánh răng cóc băng Gang, ta có các số liệu sau: Hệ số chiều rộng chân răng: . (N/mm). (N/mm2). Chọn số bánh răng cóc là z = 12. Mx_Mômen xoắn trên trục tải, (N.mm). Để bánh cóc ăn khớp ngoài thì ta có: Bề rộng bánh răng cóc: (mm). Chọn bề rộng bánh răng cóc: D = 60 (mm). + Chiều rộng Mayơ đĩa xích: E = (1,2 ¸ 1,5).dsb = 1,5.100 = 150 (mm). + Chiều dài tang thành cao: Lt = 600 (mm). - Từ đó xác định các khoảng cách giữa các ổ đỡ L1, L2 như sau: (mm). (mm). - Tính gần đúng trục theo các trường hợp chịu lực: - Khi tang thu cáp thì Lực căng cực đại của cáp tác dụng lên tang theo các trường hợp sau: + Trường hợp 1: Lực căng cáp đặt giữa tang thành cao. + Trường hợp 2: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép trái của tang thành cao. + Trường hợp 3: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép phải của tang thành cao. + Trường hợp 4: Lực căng của cáp đặt ngay trên tang ma sát. - Lực căng cáp thông qua tang sẽ tác dụng lên trục tại các vị trí của ổ đỡ của tang - Từ 4 trường hợp trên ta thấy tình trạng chịu lực của trục tải lần lược như các hình vẽ sau: - Trong 4 trường hợp ta chỉ tìm và xét cho trường hợp nguy hiểm nhất. - Khi tang thu chứa cáp thì lực căng cực đại tác dụng nên tang theo các trường hợp sau: - Trường hợp 1: Lực căng cáp đặt giữa tang thành cao. - Trường hợp 2: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép trái của tang thành cao. - Trường hợp 3: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép phải của tang thành cao. - Trường hợp 4: Lực căng của cáp đặt trên tang ma sát. - Dễ thấy rằng khi tang thành cao làm việc Mômen xoắn chỉ truyền đến chỗ ổ đỡ có bố trí ly hợp vấu. Và nếu L1 > L2 thì trường hợp 2 là nguy hiểm nhất. Khi đó mặt cắt nguy hiểm nhất là tại ổ đỡ trái của tang thành cao. - Ta thấy L1 =422 (mm) > L2 = 272 (mm) nên trường hợp 2 là nguy hiểm nhất, do đó mặt cắt nguy hiểm nhất là tại ổ đỡ trái của tang thành cao. - Tiến hành xác định phản lực gối, vẽ biểu đồ Mu . Tìm Mumax. - Xác định Mômen tương đương: (N.mm). - Trong đó: + Mx_Mômen xoắn trên trục tải, (N.mm). + Mu_ Mômen uốn lớn nhất trên trục tải. - Sơ đồ tính: - Xác định phản lực tại gối đỡ: + + (N). (N). - Vậy chiều của RA và RD cùng chiều với chiều như trên hình vẽ. - Mômen tại các tiết diện nguy hiểm: + Tại A: (N.mm). + Tại B: (N.mm). + Tại C: (N.mm). + Tại D: (N.mm). - Biểu đồ Mu: - Quan sát biểu đồ nội lực, ta thấy tiết diện tại B là nguy hiểm nhất. - Tiến hành xác định mômen tương đương theo công thức sau: (N.mm). - Tính đường kính trục tải tại tiết diện nguy hiểm nhất theo công thức sau: (mm). Để đảm bảo độ bền và đường kính trục theo TCVN chọn d = 100 (mm). - Trong đó: [s]_Ứng suất cho phép của vật liệu trục, với thép C45 có [s] = (50 ¸ 60) N/mm2, chọn [s] = 60 (N/mm2). - Sau khi tính toán chính xác cho trục tải xong phải tiến hành phác thảo bản vẽ trục (chủ yếu định kích thước trục tại các vị trí lắp ổ đở, khớp nối, ly hợp, đĩa xích, tang ma sát).Ta lựa chọn đường kính trục sao cho phù hợp về độ bền lắp ghép, công nghệ chế tạo và cần phải hạ bậc trục tải tại các vị trí lắp ly hợp, khớp nối.Theo TCVN ta chọn: + d1_Đường kính trục tại vị trí lắp khớp nối, d1 = 80 (mm). + d2_ Đường kính trục tại vị trí lắp ổ đỡ, d2 = 90 (mm). + d3_ Đường kính trục tại vị trí lắp ly hợp vấu, d3 = 95 (mm). + d4_ Đường kính trục tại vị trí lắp ổ đỡ tang thành cao, d4 =100 (mm). + d5_ Đường kính trục tại vị trí lắp Mayơ đĩa xích, d5 = 95 (mm). + d6_ Đường kính trục tại vị trí lắp ổ đỡ, d6 = 90 (mm). + d7_ Đường kính trục tại vị trí tang ma sát đơn, d7 = 80 (mm). + Tại vị trí giữa tang ta hạ bậc trục xuống, dgt = 95 (mm). + Tại vị trí tang ma sát đơn ta gia chon trục với dmax = 80 (mm), dmin = 75 (mm). 2. Tính chọn ly hợp – khớp nối – ổ đỡ: 2.1. Tính chọn ly hợp: - Trong phương án dẫn động từ động cơ Điện, chỉ bố trí một ly hợp vấu để truyền chuyển động quay và mômen xoắn từ trục tải sang tang thành cao. - Tính chọn ly hợp vấu: - Các thông số đầu vào: - Công suất và Mômen xoắn trên trục tải lần lượt là: Nt = 53,5 (KW). Mx = (N.mm). - d_ Đường kính trục tại vị trí lắp ly hợp vấu, d = 95 (mm). - Chọn kiểu loại ly hợp vấu. + Ly hợp vấu được chế tạo bằng thép C có tôi bề mặt vấu. Vì ly hợp theo tiêu chuẩn không có loại phù hợp với đường kính trục d = 95 (mm). Nên ta tiến hành tính toán thiết kế mới như sau: - Định sơ bộ các kích thước của ly hợp: + Đường kính ngoài của ly hợp: D = (2 ¸ 2,5).d = 2,4.95 = 228 (mm). + Chiều dài một bên ly hợp: b = (1,8 ¸ 2,2).d = 2,2.95 = 209 (mm). + Chiều dài toàn bộ ly hợp: b = (3 ¸ 4).d = 4.95 = 380 (mm). + Chọn số vấu của ly hợp: Z = (3 ¸ 6) = 4. + Đường kính trong của ly hợp: D1 =D – 2.e = 228 – 2.40 = 148 (mm). + Chiều cao của vấu: e = 40 (mm). + h_Chiều rộng của vấu, h = 60 (mm). - Kiểm tra áp lực riêng (dập) của vấu: p = (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + Mx_Mômen xoắn trên trục tải, Mx = (N.mm). + h_Chiều rộng của vấu, h = 60 (mm). + e_Chiều cao của vấu, e = 40 (mm). + Z1_Số vấu tính toán, Z1 = Z – 1 = 4 – 1 = 3. + Dtb_Đường kính trung bình của vấu, Dtb = D – e = 228 – 40 = 188 (mm). + [p]_Áp lực riêng cho phép, với thép tôi [p] = (50 ¸ 100) (N/mm2). - Ta thấy với ly hợp đã chọn thì thừa bền dẫn đến ly hợp cồng kềnh, cần giảm kích thước của h xuống còn h = 30 (mm) (hoặc giảm số lượng vấu của lý hợp), kiểm tra lại áp lực riêng (dập) của vấu: p = (N/mm2). - Với h = 30, ly hợp vẫn đảm bảo điều kiện bền. - Kiểm tra ứng suất uốn của vấu: (N/mm2). - Như vậy thỏa mãn điều kiện bền. _Ứng suất chảy của thép C45, = ( 360 ÷ 580 ) (N/mm2) - Như vậy ly hợp vấu thỏa mãn điều kiện bền. - Sau khi tính toán xong ta tiến hành phác thảo bản vẽ ly hợp vấu: 2.2. Tính chọn khớp nối: - Khớp nối trục là một bộ phận thường gặp trong máy móc thiết bị, nó ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của các ổ đỡ cũng như độ tin cậy của máy. - Có rất nhiều loại khớp nối khác nhau, tùy theo đặc điểm truyền động cụ thể mà người thiết kế máy lựa chọn kiểu loại khớp nối phù hợp. - Chọn khớp nối răng. - Khớp nối trục đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy ta chỉ cần tính chọn. - Dựa vào đường kính trục tại vị trí lắp khớp nối, d = 80 (mm) và Mômen xoắn trên trục tải Mx = (N.mm) = (N.m), ta tra bảng P5 phần phụ lục boong chọn khớp nối răng có các thống số sau: Số hiệu Nối trục Mô men xoắn (N.m) Vận tốc vòng (v/ph) Số răng Z b d D D1 L B Mô đun m Khối lượng (kg) (mm) 5 8000 2800 56 25 90 290 200 235 50 3 57 - Tiến hành kiểm tra lại theo điều kiện: (1,2÷1,8).Mx =1,4. 5437,5= 7612,5(N.m) < Mxbang = 8000 (N.m) (thoả mãn điều kiện). - Sau khi tính toán xong ta tiến hành phác thảo bản vẽ khớp nối: 2.3. Tính chọn ổ đỡ: - Từ sơ đồ động ta thấy có các loại ổ đỡ sau: ổ đỡ cho trục tải, ổ đỡ cho trục gắn tang thành cao. Các ổ đỡ đều làm việc trong các cơ cấu chịu tải nặng tốc độ thấp và để phù hợp với gia thành và tuổi thọ ta chọn ổ đỡ là các ổ đỡ trượt. - Các ổ trượt đã được tiêu chuẩn hóa theo đường kính trục ta đi tính chọn và kiểm ta lại theo điều kiện áp lực riêng. - Chọn vật liệu làm ổ trượt: Gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh. - Các thông số đầu vào: + Đường kính trục tại vị trí lắp ổ đỡ, d = 90 (mm). + Đường kính trục tại vị trí lắp ổ đỡ tang thành cao, d =100 (mm). + Phản lực gối: Rmax = 17604,2 (N). + Tốc độ quay: nt = 55,7 (v/ph). - Vì điều kiện làm việc ở tốc độ thấp nt = 55,7 (v /ph) và chịu tải cao nên ta sử dụng ổ trượt cho toàn bộ hệ thống kết cấu máy khai thác. - Tính chọn ổ đỡ trượt cho tang thành cao: - Vật liệu làm ổ trượt thường là Đồng thanh, thép C, Gang có bề mặt làm việc là đồng thanh chì hoặc tráng babít - Chọn vật liệu làm ổ trượt là Gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh. - Tra bảng tiêu chuẩn chọn ổ (theo đường kính trục) bảng P6-2 phần phụ lục boong ). d D s C C1 L 100 115 7,5 1,5 1,0 120 - Chọn phương án bôi trơn, cố định ổ theo hai phương. - Kiểm tra lại chiều dài ổ L = 120 (mm) theo điều kiện [p] và [p.v] theo các công thức sau: (mm) (thỏa mãn điều kiện). (mm) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + R _Phản lực lớn nhất của gối đỡ, R = 17604,2 (N). + n_Tốc độ quay của trục tải, n = 55,7 (v/ph). + Trị số của [p] và [p.v] đối với ổ trượt dùng trong Máy khai thác có thể tham khảo theo bảng: Điều kiện làm việc của ổ Vật liệu bề mặt ma sát [p] (N/mm2) [p.v] (N/mm2).(m/s) Ổ không che kín, ít bôi trơn thường xuyên Thép với Đồng thanh 5 ¸ 15 5 ¸ 10 - Vật liệu làm trục là thép và vật liệu làm ổ là gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh nên các thông số được chọn như sau: [p] = 10 (N/mm2); [p.v] = 7 (N/mm2).(m/s). - Ta thấy chiều dài ổ lớn hơn chiều dài cần thiết quá nhiều gây cồng kềnh, vì vậy cần phải chọn lại chiều dài ổ (cắt bớt ổ tiêu chuẩn), thông thường ta tính chọn: L = (0,6 ÷ 0,7).d = 0,6.100 = 60 (mm) (đảm bảo bền). - Tính chọn ổ đỡ trượt cho trục tải và tang ma sát đơn: - Vật liệu làm ổ trượt thường là Đồng thanh, thép C, Gang có bề mặt làm việc là đồng thanh chì hoặc tráng babít - Chọn vật liệu làm ổ trượt là Gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh. - Tra bảng tiêu chuẩn chọn ổ (theo đường kính trục) (bảng P6-2 phần phụ lục ). d D s C C1 L 90 105 7,5 1,5 1,0 110 - Chọn phương án bôi trơn, cố định ổ theo hai phương. - Kiểm tra chiều dài ổ L = 110 (mm) theo điều kiện [p] và [p.v] theo công thức sau: (mm) (thỏa mãn điều kiện). (mm) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + R _Phản lực lớn nhất của gối đỡ, R = 17604(N). + n_Tốc độ quay của trục tải, n = 55,7 (v/ph). + Trị số của [p] và [p.v] đối với ổ trượt dùng trong Máy khai thác có thể tham khảo theo bảng: Điều kiện làm việc của ổ Vật liệu bề mặt ma sát [p] N/mm2 [p.v] (N/mm2).(m/s) Ổ không che kín, ít bôi trơn thường xuyên Thép với Đồng thanh 5 ¸ 15 5 ¸ 10 - Vật liệu làm trục là thép và vật liệu làm ổ là gang và bề mặt tiếp xúc là đồng thanh nên các thông số được chọn như sau: [p] = 10 (N/mm2), [p.v] = 7 (N/mm2).(m/s). - Ta thấy chiều dài ổ lớn hơn chiều dài cần thiết quá nhiều gây cồng kềnh, vì vậy cần phải chọn lại chiều dài ổ (cắt bớt ổ tiêu chuẩn), thông thường ta tính chọn: L = (0,6 ÷ 0,7).d = 0,6.90 = 54 (mm) (đảm bảo bền). - Sau khi tính toán xong ta tiến hành phác thảo bản vẽ ổ đỡ: 2.4. Tính then cho khớp nối, ly hợp vấu, đĩa xích và tang ma sát đơn : - Trong quá trình làm việc tang ma sát được cố định trên truc tải bằng then luôn chuyển động quay cùng với trục tải để truyền momen xoắn từ trục tải qua tang. - Tính then cho khớp nối và tang ma sát đơn: - Từ đường kính trục tại vị trí lắp khớp nối, d = 80 (mm); đường kính trục tại vị trí tang ma sát đơn, dmax = 80 (mm). Ta tra bảng P8 phần phụ lục boong chọn then bằng theo tiêu chuẩn TCVN: Đường kính trục d (mm) Kích thước tiết diện then Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh r b h trên trục t1 trên lỗ t2 k » nhỏ nhất lớn nhất >75 - 90 22 14 9,0 5,4 8,7 0,40 0,60 - Tại đường kính trục tại vị trí tang ma sát đơn, dmin = 75 (mm). Ta tra bảng P8 phần phụ lục boong chọn then bằng theo tiêu chuẩn TCVN: Đường kính trục d (mm) Kích thước tiết diện then Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh r b h trên trục t1 trên lỗ t2 k » nhỏ nhất lớn nhất >65 - 75 20 12 7,5 4,9 7,4 0,25 0,40 - Sau đó tiến hành kiểm tra then theo độ bền dập và độ bền cắt của tang ma sát đơn : - Kiểm tra then theo độ bền dập: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Kiểm tra then theo độ bền cắt: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Vậy then có kích thước chọn như bảng trên thỏa mãn các điều kiện bền cho tang. - Trong đó: + d_Đường kính trục, dmax = 80 (mm); dmin = 75 (mm). + b_Chiều rộng then, b = 22 (mm); b = 20(mm); + l_Chiều dài then, l = (0,6 ¸ 0,8).Lt = 0,6.600 = 360 (mm) (Lt_Chiều dài tang). + k và t_Số biểu thị phần then lắp trong rảnh của trục và rảnh của mayơ (trong bảng P8 phần phụ lục boong), k = 8,7; t1 = 9,0; t2 = 5,4 và k = 7,4; t1 = 7,5; t2 = 4,9. + Với dạng lắp cố định: [sd]= (80 ¸ 140) (N/mm2) ( với thép C ). + _Ứng suất cắt cho phép, = (60 ¸ 100) (N/mm2) (với then làm bằng thép C45). + Khi tính then cho tang: (N.mm). Đây là Mômen xoắn cần truyền khi tang ma sát làm việc, D5_Đường kính vòng cáp đầu tiên cuốn lên tang ma sát, D5 = 320 (mm). - Tính then cho ly hợp vấu và Mayơ đĩa xích: - Từ đường kính trục tại vị trí lắp ly hợp vấu, d = 95 (mm); đường kính trục tại vị trí lắp mayơ đĩa xích, d = 95 (mm).Ta tra bảng P8 phần phụ lục boong chọn then bằng theo tiêu chuẩn TCVN: Đường kính trục d (mm) Kích thước tiết diện then Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh r b h trên trục t1 trên lỗ t2 k » nhỏ nhất lớn nhất >90 - 105 28 16 8,0 8,2 10,0 0,40 0,60 - Sau đó tiến hành kiểm tra then theo độ bền dập và độ bền cắt của ly hợp vấu: - Kiểm tra then theo độ bền dập: (N/mm2). Không thỏa mãn điều kiện, do đó ta dùng 2 then có kích thước như cũ để tăng độ bền cho ly hợp vấu (vì chiều dài tang và ly hợp vấu có hạn nên then không thể quá dài), do sai số khi lắp đặt nên mỗi then sẽ chịu Mômen xoắn : (N.mm). - Kiểm tra lại then theo độ bền dập: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Kiểm tra then theo độ bền cắt: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Vậy then có kích thước chọn như trên thỏa mãn các điều kiện bền cho ly hợp vấu. - Trong đó: + d_Đường kính trục, d = 95 (mm). + b_Chiều rộng then, b = 28 (mm). + l_Chiều dài then ly hợp vấu, l = (0,4 ¸ 0,6).b = 0,6.209 = 125,4 (mm), chọn l = 125 (mm) (b_Chiều dài một bên ly hợp vấu). + k và t_Số biểu thị phần then lắp trong rảnh của trục và rảnh của mayơ (trong bảng P8 phần phụ lục boong), k = 10,0 và t1 = 8,0; t2 = 8,2. + Với dạng lắp di động (then cho ly hợp vấu): [sd] = (30 ¸ 50) (N/mm2) (với thép C ). + _Ứng suất cắt cho phép, = (60 ¸ 100) (N/mm2) (với then làm bằng thép C45). + Khi tính then cho ly hợp vấu: Mômen xoắn tại ly hợp là Mômen xoắn trên trục tải. (N.mm) (Mômen xoắn trên trục tải). - Sau khi tính toán xong ta tiến hành phác thảo bản vẽ then: CHƯƠNG IV Sau khi tính toaùn chính xaùc cho truïc taûi xong phaûi tieán haønh phaùc thaûo baûn veõ chi tieát truïc taûi. Keát caáu cuõng nhö caùc kích thöôùc chính xaùc cuûa truïc seõ ñöôïc xaùc ñònh khi tính choïn xong ly hôïp – khôùp noái – oå ñôû – Then – Ñóa xích. THIẾT KẾ CƠ CẤU GẠT CÁP TỰ ĐỘNG Cơ cấu xếp đặt cáp ( hay gạt cáp ) là thiết bị dùng để rãi cáp thành từng lớp đều đặn trên tang thành cao của máy tời trong quá trình máy tời thực hiện thu chứa cáp. Bộ truyền xích. Ly hợp – Tay quay Trục vít hai hướng ren. Trục trơn dẫn hướng Khung hướng Con lăn đứng. Ổ đỡ trục vít. Ổ đỡ trục dẫn hướng Ổ đỡ Khung hướng 10. Giá đỡ con lăn ngang 1. Lựa chọn sơ đồ động: - Từ các sơ đồ kết cấu như trên ta có thể phát thảo sơ đồ động cơ cấu gạt cáp như các hình sau: - Kết cấu gồm các bộ phận chính : Bộ truyền xích. Ly hợp – Tay quay Trục vít hai hướng ren. Trục trơn dẫn hướng Khung hướng. Con lăn đứng. Ổ đở trục vít hai hướng ren. 2. Tính toán trục vít hai hướng ren: 1 Đường đi của bàn trượt: (mm). - Trong đó: + dc_Đường kính cáp, dc = 15 (mm). + Lt_Chiều dài tang thành cao, Lt = 600 (mm). 2. Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt: (KG). - Trong đó: + S1_ Lực cản cực đại trên dây cáp, S1 = Pmax = 2500(KG). + e_Hệ số độ cứng cáp, e = (0,04÷0,07), chọn e = 0,07. + C_Hệ số đường kính của cáp và tang, Với: D0_Đường kính trống tang, D0 = 300 (mm) : dc_Đường kính cáp, dc = 15 (mm). + Với: + h_Khoảng cách từ trục vít đến ròng rọc hướng (mm). Đối với tời dọc: h = (1 ¸1,8) m => chọn h = 1,8 (m) = 1800 (mm). 3. Chọn vật liệu chế tạo: - Trục vít : vật liệu chế tạo là thép C45 tôi. - Con chạy ( Đai ốc ): vật liệu chế tạo là Đồng thanh. 4. Đường kính trung bình của trục vít: (mm), chọn dtb =60 (mm). - Trong đó: + W_Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt, W = 429,6 (KG). + z_Số vòng ren trên đai ốc , . + j_Tỉ số giữa chiều cao làm việc của ren h1 và đường kính trung bình của trục vít, j = (0,25 ¸ 0,4), chọn j = 0,25. + _Áp lực riêng cho phép của răng vít. Trục vít bằng thép không tôi, ốc chạy bằng gang, thép: = (0,5 ¸ 0,6) (KG/mm2), chọn = 0,6 (KG/mm2). 5. Chiều cao làm việc của ren vít: (mm), (b_Chiều rộng rãnh vít). 6. Chiều rộng dọc trục của quả trám: (mm). 7. Bước của ren vít S: (mm). 8. Khe hở giữa vít và con chạy: x » 0,11777.S = 0,11777.34 = 4(mm). Chọn x = 4 (mm). 9. Chiều cao răng vít: h = 0,5.S + x = 0,5.34 + 4 = 21(mm). 10. Đường kính vòng chân trục vít: dC = dtb - h = 60 - 21 = 39 (mm). 11. Đường kính vòng đỉnh trục vít: dd = dtb + h = 60 + 21 = 81 (mm). 12. Góc ôm của quả trám: (rad) 13. Đường kính trục con chạy dcc: - Đường kính này được xác định theo điều kiện bền uốn tại tiết diện nguy hiểm: (mm), chọn dcc = 22 (mm). - Trong đó: Mu_Mômen uốn trục vít: (N.mm). + W_Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt, W = 4296 (N). + _Ứng suất uốn cho phép tùy thuộc vào vật liệu chế tạo con chạy, nếu ốc chạy bằng đồng hoặc gang = (30 ¸ 60) (N/mm2), chọn = 60 (N/mm2). 14. Chiều dài con chạy lcc (Được tính theo điều kiện áp lực riêng cho phép) (mm), chọn lcc = 24 (mm). - Trong đó: + W_Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt, W = 4296 (N). + [p]_Áp lực riêng cho phép trên trục con chạy, [p] = (6 ¸ 10) (N/mm2), chọn [p] = 9 (N/mm2). 15. Kiểm tra bền trục vít hai hướng ren: - Trong quá trình làm việc trục vít chịu kéo (hoặc nén) và xoắn vì vậy điều kiện bền của nó là: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó : + W_Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt, W = 4296 (N). + dC _Đường kính vòng chân trục vít, dC = 39 (mm). + _Ứng suất kéo cho phép của thép C45 chế tạo trục vít, = (80 ¸ 140) (N/mm2). + Mx_Mômen xoắn trục vít, (N.mm). Với: + g_Góc nâng ren vít, . + r’_Góc ma sát thay thế của răng hình thang, r’= (60 ¸ 80), chọn r’= 7o . + dtb _ Đường kính trung bình của trục vít, dtb = 60 (mm). + Mms _Mômen ma sát trong ổ đỡ trục vít, (N.mm). Ở đây : + m_Hệ số ma sát trong ổ đỡ, m = (0,08 ¸ 0,1), chọn m = 0,1 + d0 _ Đường kính trung bình của ổ đỡ, d0 = dtb = 60 (mm). 3. Tính toán truyền động cho trục vít hai hướng ren : 1. Tỉ số truyền của cơ cấu gạt cáp : . - Vận tốc vòng của trục vít hai hướng ren: (v/ph). Trong đó : + nt_Vận tốc vòng của tang thu cáp, = 55,7 (v/ph). + S _ Bước của ren vít, S = 34 (mm). + t _ Bước quấn cáp lên tang, t = 15,5 (mm). 2. Công suất cần thiết trên trục vít để di chuyển bàn trượt: (KW). - Trong đó : + nv_ Vận tốc vòng của trục vít, nv = 25,4 (v/ph). + Mx _ Mômen xoắn trên trục vít, Mx = 63729,6 (N.mm). 3. Hiệu suất truyền động của trục vít đai ốc: 4. Hiệu suất truyền động cho trục vít: - Thông thường hình thức truyền động từ tang thành cao đến trục vít là truyền động xích do đó hiệu suất truyền động này có thể chọn là hiệu suất truyền động của bộ truyền xích = 0,96 5. Hiệu xuất chung của cơ cấu : . 6. Công suất cần thiết để trích ra từ tang thành cao: (KW). 4. Thiết kế truyền động xích cho cơ cấu gạt cáp: 1. Đánh giá bộ truyền xích: - Ưu điểm: + Có thể đồng thời truyền chuyển động và mômen đến một số trục cách nhau tương đối xa, điều này không thể thực hiện được bằng truyền động bánh răng, còn nếu dùng truyền động đai thì không đảm bảo độ tin cậy. + Nhờ truyền lực bằng ăn khớp và sử dụng vật liệu có độ bền cao hơn nên so với bộ truyền đai, khả năng tải và hiệu suất của bộ truyền xích cao hơn, kết cấu gọn hơn. + Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn so với bộ truyền đai vì không yêu cầu căng xích với lực căng ban đầu. + Vì không có trượt, tỷ số truyền trung bình là không đổi. - Nhược điểm: + Có nhiều tiếng ồn khi làm việc do va đập khi vào khớp, nhất là khi đĩa xích có số răng nhỏ và bước xích lớn. + Bản lề bị mòn tương đối nhanh do bôi trơn bề mặt tiếp xúc khó khăn. + Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc (bôi trơn, điều chỉnh độ chùng của xích) cao hơn so với bộ truyền đai. - Phạm vi sử dụng: Truyền động xích thường được sử dụng để truyền động giữa trục tang và trục vít. 2. Chỉ dẫn về thiết kế truyền động xích: - Các thông số đầu vào (đã được tính toán ở trên): + Công suất truyền động. Nct = 0,37 (KW). + Tỷ số truyền của cơ cấu gạt cáp igc = 2,19 + Đường kính trục tang d = 95 (mm). + Vận tốc vòng của tang: nt = 55,7 (v/ph). + Đường kính trục vít: dtb = 60 (mm) + Vận tốc vòng của trục vít: nv = 25,4 (v/ph). 3. Các bước tiến hành như sau: 1. Chọn loại xích: - Chọn loại xích có con lăn vì so với xích ống nó có độ bền mòn cao hơn, chế tạo xích con lăn không phức tạp và đắt bằng xích răng. - Do đó với vận tốc dưới 10 đến 15 (m/s) nên dùng xích con lăn và trước hết hãy dùng xích một dãy. 2. Chọn số răng đĩa xích: - Số răng đĩa xích càng ít, đĩa bị động quay càng không đều, va đập tăng và mòn càng nhanh, mặt khác số răng lớn càng làm tăng kích thước đĩa xích và dễ gây tuột xích. Vì vậy, nên dựa vào công thức xác định số răng đĩa xích chủ động: Z1 = 29 – 2.igc = 29 – 2.2,19 = 24,62(răng), chọn số răng bánh răng chủ động Z1= 25 (răng). - Từ Z1 tính Z2 = igc.Z1 = 2,19. 25 = 54,75 (răng), chọn Z2 = 55 (răng). - Xác định tỷ số truyền thực: igct sai khác với igc không lớn nên không cần tính chọn lại igc. 3. Xác định bước xích p: - Căn cứ vào điều kiện sử dụng thực tế để xác định hệ số sử dụng K: K = Kđ.Ka.Ko.Kđc.Kbt.Kc = 1,3.1.1.1,25.2.1,25 = 4,06 - Trong đó: + Kđ _ Hệ số tải trọng đông (va đập), Kd = (1,2 ¸ 1,5), Kđ =1,3. + Ka _ Hệ số kể đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a, có thể dựa vào sơ đồ động thiết kế để chọn sơ bộ khoảng cách trục a theo p để chọn Ka (yêu cầu là a nhỏ nhất có thể để máy tời không cồng kềnh chiếm diện tích mặt boong). Thông thường lấy a = (30 ¸ 50).p, khi đó Ka = 1 . + Ko_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc nghiêng bố trí bộ truyền q £ 600, Ko = 1. + Kđc_ Hệ số kể đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, trong trường hợp lực căng xích không điều chỉnh được, Kđc= 1,25. + Kbt_ Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc bôi trơn. Trong điều kiện làm việc có bụi và được bôi trơn định kỳ, Kbt = (1,8 ÷ 3), chọn Kbt = 2. + Kc _ Hệ số kể đến ảnh hưởng của chế độ làm việc 2 ca, Kc = 1,25. Việc lựa chọn các hệ số này có thể xem bảng P9-1 phần phụ lục boong. - Xác định hệ số răng đĩa dẫn Kz : - Xác định hệ số vòng quay đĩa dẫn Kn : - Trong đó: + nt _ Số vòng quay trục tang, nt = 55,7 (v/ph). + n01_Chọn số vòng quay no1= 50 (v/ph) là gần nhất với số vòng quay thực tế. - Xác định bước xích p theo công suất cho phép [P0]: Pt = Nct.K.Kz.Kn = 0,37.4,06.1.0,89 = 0,49 £ [P0] = 0,75 (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + Pt _ Công suất tính toán cho phép của xích có bước xích p. + Nct _Công suất cần thiết để trích ra từ tang thành cao, Nct = 0,37 (KW) - Ta chọn [P0] = 0,75, từ đó xác định được trị số tiêu chuẩn của bước xích p = 15,875 (mm) (theo bảng P9-2 phần phụ lục boong). - Trị số p tìm được phải thỏa mãn: p < pmax . - Với pmax được xác định trong bảng P9-3 phần phụ lục boong dựa vào số răng đĩa xích con lăn: Z1= 25 và vận tốc vòng của trục vít nv = 25,4 (v/ph). Ta được pmax = 19,05 (mm). - Xác định chênh lệch giữa Pt và [P0]: - Khi xác định được bước xích p thì các thông số còn lại của xích ta tra bảng P9-4 phần phụ lục boong ta được: Bước xích p (mm) B > d0 d1 h > b > Tải trọng phá hỏng Q (kN) Khối lượng 1m xích q (kg) 15,875 9,65 5,08 10,16 14,8 24 22,7 1,00 4. Định khoảng cách trục a, số mắt xích x và kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong một giây: - Nếu cho trước khoảng cách trục a (đã chọn ở trên) thì cần nghiệm điều kiện: (mm). (amax_Khoảng cách trục lớn nhất cần được hạn chế để tránh kích thước cồng kềnh và xích dễ bị chùng) - Nếu không thì tính a và nghiệm điều kiện sau: Khi igc < 3: (mm). Khi igc ³ 3: -Trong đó: + da1_Đường kính đỉnh răng đĩa xích 1. + da2 _Đường kính đỉnh răng đĩa xích 2. + Thông thường a lấy theo: (mm). - Từ a tính số mắt xích x theo: (mắt xích), chọn x = 122 (mắt xích). - Đến đây lấy số mắt xích x tròn đến số chẵn rồi tính lại a theo công thức: (mm). - Ta thấy, (thỏa mãn điều kiện). - Với bộ truyền q < 700 nên giảm a một lượng (mm) để xích không chịu lực căng quá lớn. - Vậy att = a - = 643,71 – 1,93 = 641,78 (mm), chọn att = 642 (mm). - Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong một giây theo công thức: (lần/s) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó [i] là số lần va đập cho phép ( lần /s ), đối với xích con lăn lấy [i] = 60; 50; 35; 30; 25; 20 và 15 ứng với bước xích p = 12,7 ; 15,875 ; 19,05 ; 25,4 ; 38,1 và p ³ 44,45 mm. - Ta thấy, xích con lăn có p = 15,875 lấy [i] = 50 (lần/s). 5. Tính đường kính vòng chia đĩa xích dẫn (dC1) và đĩa xích bị dẫn (dC2) : (mm), chọn dC1 = 127 (mm). (mm), chọn dC2 = 278 (mm). 6. Tính lực tác dụng lên trục: - Theo công thức: Fr = kx.Ft = 1,15.648,7 = 746 (N). - Trong đó : + kx _Hệ số kể đến trọng lượng của xích, lấy kx = 1,15 khi bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng một góc q £ 400 + Ft _Lực vòng cuốn cáp, Ft = 648,7 (N). 5. Tính chọn các bộ phận phụ cho cơ cấu gạt cáp: 1. Tính chọn trục trơn dẫn hướng cho khung hướng: - Số lượng trục được chọn là 1 trục và đường kính trục thường lấy gần bằng đường kính chân ren của trục vít hai hướng ren d = dC = 39 (mm). 2. Tính chọn ổ đỡ cho trục vít hai hướng ren: - Ở đây cũng có thể sử dụng ổ đỡ trượt và ổ lăn, tính chọn các ổ dựa vào các thông số đầu vào đó là: + Đường kính chân ren của trục vít: dC = 39 (mm). + Phản lực gối R = Fr = 746 (N). + Số vòng quay của trục vít: nv = 25,4 (v/ph). - Chọn vật liệu làm ổ trượt là Gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh. - Tra bảng tiêu chuẩn chọn ổ (theo đường kính trục) bảng P6-2 phần phụ lục boong ). d D s C C1 L 40 50 5 1,5 1,0 30 - Chọn phương án bôi trơn, cố định ổ theo hai phương. - Kiểm tra lại chiều dài ổ L = 30 (mm) theo điều kiện [p] và [p.v] theo các công thức sau: (mm) (thỏa mãn điều kiện). (mm) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + R _Phản lực lớn nhất của gối đỡ, R = 746(N). + n_Tốc độ quay của trục tải, n = 55,7 (v/ph). + Trị số của [p] và [p.v] đối với ổ trượt dùng trong Máy khai thác có thể tham khảo theo bảng: Điều kiện làm việc của ổ Vật liệu bề mặt ma sát [p] (N/mm2) [p.v] (N/mm2).(m/s) Ổ không che kín, ít bôi trơn thường xuyên Thép với Đồng thanh 5 ¸ 15 5 ¸ 10 - Vật liệu làm trục là thép và vật liệu làm ổ là gang có bề mặt làm việc là Đồng thanh nên các thông số được chọn như sau: [p] = 5 (N/mm2); [p.v] = 5 (N/mm2).(m/s). - Ta thấy chiều dài ổ lớn hơn chiều dài cần thiết quá nhiều gây cồng kềnh, vì vậy cần phải chọn lại chiều dài ổ (cắt bớt ổ tiêu chuẩn), thông thường ta tính chọn: L = (0,6 ÷ 0,7).d = 0,6.40 = 24(mm) (đảm bảo bền). - Chọn phương án bôi trơn, cố định ổ theo hai phương. - Vật liệu bôi trơn cho ổ ta dùng mỡ loại T. Dùng vú mỡ để bơm mỡ vào trong rãnh chứa mỡ ở phía trong lót ổ. 3. Tính chọn ly hợp vấu cho cơ cấu gạt cáp: - Ly hợp vấu chỉ được đóng khi tang thành cao làm việc. - Ly hợp vấu đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy ta có thể tra bảng để chọn theo đường kính chân ren trục vít giảm đi 10% do hạ bậc trục: d = 90%.dC = 90%.40 =36 (mm),Chọn d = 36(mm). - Các thông số đầu vào: - Công suất cần thiết trên trục vít để di chuyển bàn trượt: N = 0,16 (KW). - Mômen xoắn trên trục vít lần lượt là: Mx = 63729,6 (N.mm). - Ly hợp vấu được chế tạo bằng thép C có tôi bề mặt vấu . - Vì ly hợp theo chuẩn không có loại phù hợp kích thước trục vít d =36 (mm) nên ly hợp vấu cho cơ cấu gạt cáp phải được gia công chế tạo riêng với đường kính lỗ, d = 32(mm). Nên ta tiến hành tính toán thiết kế mới như sau: - Định sơ bộ các kích thước của ly hợp: + Đường kính ngoài của ly hợp: D = (2 ¸ 2,5).d = 2,5.36 = 90 (mm). + Chiều dài một bên ly hợp: b = (1,8 ¸ 2,2).d = 2.36 = 72 (mm). + Chiều dài toàn bộ ly hợp: b = (3 ¸ 4).d = 4.36 = 144 (mm). + Chọn số vấu của ly hợp: Z = (3 ¸ 6) = 4. + Đường kính trong của ly hợp: D1 =D – 2.e = 90 – 2.10 = 70 (mm). + Chiều cao của vấu ly hợp: e = 10 (mm). + h_Chiều rộng của vấu, h = 30 (mm). - Kiểm tra áp lực riêng (dập) của vấu: p = (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + Mx_Mômen xoắn trên trục tải, Mx = 63729,6 (N.mm). + h_Chiều rộng của vấu, h = 30 (mm). + e_Chiều cao của vấu, e = 10 (mm). + Z1_Số vấu tính toán, Z1 = Z – 1 = 4 – 1 = 3. + Dtb_Đường kính trung bình của vấu, Dtb = D – e = 90 – 10 = 80 (mm). + [p]_Áp lực riêng cho phép, với thép tôi [p] = (50 ¸ 100) (N/mm2). - Kiểm tra ứng suất uốn của vấu: (N/mm2). - Như vậy thỏa mãn điều kiện bền. _Ứng suất chảy của thép C45, = ( 360 ÷ 580 ) (N/mm2) - Như vậy ly hợp vấu thỏa mãn điều kiện bền. - Sau khi tính toán xong ta tiến hành phác thảo bản vẽ ly hợp vấu: 4. Bố trí cơ cấu gạt cáp - Tính chọn các con lăn : - Việc bố trí cơ cấu gạt cáp được dựa trên các cơ sở sau: - Sơ đồ động. - Kiểu loại truyền động cho cơ cấu gạt cáp là truyền động xích. - Khoảng cách giữa trục tang và trục vít a = 642 (mm); góc nghiêng q = 150 của bộ truyền. - Khoảng cách vuông góc giữa trục tang và trục vít: (mm), chọn h1 = 620 (mm). - Khoảng cách giữa trục vít và ròng rọc hướng cáp h = 1800 (mm). - Số lượng trục trơn dẫn hướng là 1 trục. - Chiều cao của con lăn đứng LL được tính gần đúng: (mm), chọn LL = 121 (mm). - Trong đó: + Db_Đường kính thành bên của tang thành cao, Db = 600 (mm). + D0_ Đường kính trống tang của tang thành cao, D0 = 285 (mm). - Các kích thước khác của con lăn được tính như sau: - Đường kính d của trục con lăn được tính theo điều kiện bền uốn: (mm) Chọn đường kính trục: d = 25 (mm). - Trong đó: + W _ Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt, W = 63729 (N). + LL + LO _Khoảng cách đến tiết diện nguy hiểm, LL + LO = 121+19 = 140 (mm) + _Ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm trục con lăn, = (150 ¸ 160) N/mm2), chọn = 160 (N/mm2). - Khe hở giữa hai con lăn đứng: e = dc + (1 ¸ 2) = dc + 1,5 = 15 + 1,5 = 16,5 (mm). Với: dc_ Đường kính cáp, dc = 15 (mm). - Đường kính D con lăn được chọn theo đường kính d của trục con lăn : D = (4 ¸ 6).d = 4.25 = 100 (mm). - Ổ lăn của các con lăn được chọn tiêu chuẩn theo đường kính trục con lăn d = 25 (mm).Vật liệu chế tạo ổ làm bằng Gang, có bề mặt làm việc là Đồng thanh. Tra bảng tiêu chuẩn của ổ bi đỡ 1 dãy (TCVN 1489-44)_ Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Chi tiết máy _ Phạm Hùng Thắng ; ta được các thông số của ổ lăn như sau: Ký hiệu quy ước d D B d2 D2 Đường kính bi 105 25 47 12 32,2 39,8 6,35 - Các kích thước của con lăn ngang được chọn như con lăn đứng. CHƯƠNG V THIẾT KẾ PHANH VÀ CƠ CẤU GÓC 1. Thiết kế phanh: - Phanh được dùng để hãm tang thành cao khi tàu đang đắt lưới hoặc đang thu cáp mà muốn dừng lại. Ngoài ra phanh còn dùng để điều khiển tốc độ thả cáp, lưới. - Thông thường để thuận lợi trong thao tác phanh được bố trí trên tang thành cao. Do tại trục tải mômen xoắn khá lớn cho nên mặc dù cồng kềnh, chiếm nhiều chỗ và mòn không đều nhưng trong máy tời phanh băng được dùng rộng rãi hơn vì mômen phanh lớn. - Có nhiều loại phanh băng : đơn giản, vi sai, hỗn hợp, bước ngắn, phanh băng tác dụng hai chiều. Điều khiển phanh băng bằng BĐT, bằng thuỷ lực, có khi điều khiển tự động Ở đây chỉ đề cập đến loại phanh băng thường dùng trong máy tời khai thác đó là phanh băng bước ngắn. 1. Tính chọn các thông số đầu vào: - Tính chọn Mômen phanh: (N.mm). - Trong đó: + Mx _Mômen xoắn định mức trên trục tải. + k_Hệ số dự trữ phanh được chọn theo chế độ làm việc của máy tời (k = 1,5 – 1,75 – 2,0 tương ứng với chế độ làm việc của máy tời là Nhẹ – Trung bình – Nặng). Chon k= 2 - Chọn vật liệu chế tạo: + Vật liệu chế tạo bánh phanh bằng gang hay thép thông thường giống như vật liệu tang, chọn vật liệu chế tạo bánh phanh là Gang. + Vật liệu băng phanh ( Thép); [s] = 60 (N/mm2). + Vật liệu tấm ma sát Amiang. + Hệ số ma sát f = (0,15 ¸ 0.35), chọn f = 0,35. + Áp lực riêng cho phép [p] = 1,5 ¸ 2,2 (N/mm2), chọn [p] = 1,5 (N/mm2). + Vật liệu chế tạo tay đóng mở phanh là Thép ( Trục vít, đai ốc) [s]= 60 (N/mm2), [p] = 1,5 (N/mm2). 2. Tính chọn sơ bộ đường kính bánh phanh Dbf: - Dbf có thể chọn theo Mf, nhưng tốt nhất Dbf nên chọn cân đối với đường kính thành bên Db của tang thành cao: Dbf = Db – (20 ÷ 50 ) = 600 – 20 = 580(mm). 3. Lực vòng trên bánh phanh : (N). 4. Lực căng trên nhánh băng đi ra S2: (N). - Trong đó : + f_Hệ số ma sát của tấm ma sát, f = 0,35 + _Góc ôm của băng phanh (chọn tùy thuộc vào sơ đồ phanh), = a1 = a2 = 1600 = 2,79 (rad). 5. Lực căng trên nhánh băng đi vào S1 : (N). 6. Chiều rộng bánh phanh : - Chiều rộng bánh phanh B được xác định theo điều kiện áp lực riêng cho phép: (mm), chọn B = 35 (mm). - Trong đó: + [p] _Áp lực riêng cho phép của tấm ma sát, [p] = (1,5 ¸ 2,2) (N/mm2), chọn [p] = 1,5 (N/mm2). 7. Số lượng đinh tán trong một dãy i và đường kính của đinh tán d được tính theo bền cắt: Chọn số đinh tán trong một dãy i = 2 (đinh). - Trong đó : + [_Ứng xuất cắt cho phép của đinh tán, với đinh tán bằng thép CT2, CT3: [ = (50 ¸ 60) (N/mm2), chọn [ = 50 (N/mm2). + d_Đường kính đinh tán chọn theo tiêu chuẩn, d = (4 ¸ 10) (mm), chọn d = 10 (mm). + n_Số dãy dinh tán chọn sao cho i ≤ 2, chọn n = 3. 8. Chiều dày của băng phanh (thép) d: - Chiều dày của băng phanh được tính theo điều kiện bền kéo: (mm), chọn (mm). [sk]_Ứng xuất kéo cho phép của băng thép, [sk] = (60 ¸ 100) (N/mm2), chọn [sk] = 90 (N/mm2). 9. Chiều dày của tấm ma sát : - Tùy theo vật liệu làm tấm ma sát chọn theo tiêu chuẩn, b = (6 ¸ 12) (mm), chọn b = 10 (mm). 10. Kiểm tra đinh tán theo điều kiện dập: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện bền). - Trong đó: [sd] _Ứng xuất dập cho phép của đinh tán, với thép CT2, CT3: [sd] = (80 ¸ 120) (N/mm2). 11. Chiều dài một băng phanh: (ứng với góc ôm a tính bằng rad) (mm). Chọn l = 400 (mm). 12. Đường kính chốt để gắn băng tính toán theo điều kiện chịu cắt: (mm), chọn d = 20(mm). - Trong đó: [_Ứng xuất cắt cho phép của vật liệu chốt,với thép CT2, CT3: [ = (50 ¸ 60) (N/mm2), chọn [ = 50 (N/mm2). 13. Chọn vật liệu chế tạo tay đóng mở phanh ( Trục vít, đai ốc) [s], [p]: - Thông thường trục vít làm bằng thép 30, đai ốc làm bằng đồng pha. 14. Tính toán lực dọc trục vít Q: (N). - Trong đó: b = 180o - a » ( 20o ¸ 30o ), chọn b = 30o (a là góc ôm của 1 băng phanh). 15. Đường kính trung bình của trục vít: (mm). Chọn dtb = 30,5 (mm). - Trong đó: +Q _Lực dọc trục vít (N), Q = 13023,9 (N). + yh_Hệ số chiều cao làm việc của ren ( đối với ren hình thang). Với: h_Chiều cao làm việc. s_Bước của ren. + yH_Hệ số chiều cao đai ốc, (đai ốc nguyên). Với: H_Chiều cao đai ốc. + _Áp lực riêng cho phép của răng vít, trục vít bằng thép không tôi, ốc chạy bằng đồng: = (8 ¸ 10) (N/mm2), chọn = 8 (N/mm2). 16. Tra bảng chọn các kích thước còn lại của ren: (Bảng P11 phần phụ lục boong ) Đường kính trung bình dtb (mm) Đường kính vòng chân dc (mm) Đường kính vòng đỉnh dd (mm) Bước ren s (mm) 30,5 28,5 32 3 17. Chiều cao đai ốc: H = yH.dtb = 1,2.30,5 = 36,6 (mm), chọn H = 37 (mm). 18. Đường kính ngoài của đai ốc: Nếu đai ốc tròn D = H = 37 (mm). 19. Chiều dài phần cắt ren: L = (2,5 ¸ 4,5).H = 3.37 = 111 (mm). 20. Kiểm tra điều kiện tự hãm: - Điều kiện kiểm tra: (độ). - Trong đó: + r_Góc ma sát thay thế với ren thang, r = arctang(f), thông thường r = arctang 0,1 = 5,400 =0,094 (rad). + _Góc nâng ren vít : (độ) (s_Bước ren vít). Ta thấy p = 5,400 > = 2,050 (thoả mãn điều kiện). 21. Kiểm tra bền trục vít theo điều kiện chung về bền và ổn định: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). - Trong đó: + [sn]_Ứng xuất nén cho phép của trục vít, (N/mm2 ). + j_Hệ số giảm ứng xuất cho phép phụ thuộc vào độ mềm của vít. Với: m.l_Chiều dài tương đương của vít, có thể lấy hệ số chiều dài thu gọn m = l = 270 (mm), (l (L1)_Khoảng cách giữa hai đai ốc). j _Bán kính quán tính của tiết diện vít, (mm). ( dC _Đường kính vòng chân trục vít). + j _Hệ số giảm ứng xuất cho phép( tra theo bảng P-12 phần phụ lục boong theo giá trị ta chọn, j = 0,89). 22.Tính toán Mômen xoắn của lực ma sát trên trục vít: - Mômen xoắn trên ren vít: (N.mm). - Trong đó: + Q _Lực dọc trục vít, Q = 13023,9 (N). + dtb_Đường kính trung bình của trục vít, dtb = 30,5 (mm). + l_Góc nâng của ren vít, l = 2,050. + m _Hệ số ma sát, m = 0,12 . + b _Góc tiết diện ren tiêu chuẩn, b = 300 (ren hình thang ). - Mômen xoắn trong ổ đở trục vít: (N.mm). - Trong đó: + Q_ Lực dọc trục vít, Q = 26861,2 (N). + m _Hệ số ma sát, m = 0,12. + dC_Đường kính trục vít tại ổ đỡ (gần bằng đường kính vòng chân trục vít), dC = 35 (mm), ổ đỡ bằng Gang, bề mặt làm việc bằng Đồng thanh, tra bảng P6-2-phần phụ lục boong, ta chọn các thông số ổ đỡ chuẩn: d D s C C1 L 35 45 5 1,5 1,0 30 - Mômen xoắn tổng M : M = Mx1 + Mx2 = 82369,5 + 64802 = 147171,5 (N.mm). 23. Lực vòng quay vít cần thiết để hãm phanh Pq: (N). - Trong đó: + M _Mômen xoắn tổng, M = 147171,5 (N.mm). + Dq _Đường kính tay quay trục vít, Dq = 400 (mm). 2. Thiết kế cơ cấu cóc: - Trong các máy tời khai thác cơ cấu cóc được sử dụng như một cơ cấu an toàn, cơ cấu cóc chỉ cho phép trục làm việc quay theo một chiều đó là chiều kéo cáp. 1. Phương án thiết kế: - Chọn kiểu loại cơ cấu cóc: Mặc dù làm việc ồn vào khớp không êm nhưng cóc răng ăn khớp ngoài vẫn được sử dụng rộng rãi trong các máy tời khai thác. Đó chính là nhờ kết cấu đơn giản dễ chế tạo, bố trí, làm việc an toàn, áp lực trên trục tải và trục chốt cóc bé. Chính vì vậy ở đây chỉ đề cập đến vấn đề tính toán cơ cấu cóc răng ăn khớp ngoài. - Phương án bố trí: Bố trí tại thành bên của tang thành cao: Thuận lợi trong việc chọn kết cấu đường kính bánh răng cóc D lớn, (D = (0,7 ¸ 0,8).Db ) = 0,8.600 = 480 (mm), nhưng chỉ phục vụ cho tang thành cao.Bố trí trục chốt cóc, chủ yếu bố trí trên giá đỠ máy tời và dựa vào kết cấu bệ máy tời. 2. Tính chọn các thông số đầu vào: - Tính chọn Mômen xoắn trên bánh cóc : (N.mm). - Trong đó: + Mx _Mômen xoắn định mức trên trục tải. + k_Hệ số an toàn, k = (1,5 ¸ 1,75). - Chọn vật liệu chế tạo: + Vật liệu chế tạo bánh răng cóc bằng thép giống như vật liệu tang, chọn vật liệu là Gang. + Vật liệu Cóc Thép C35, [s]= 80 (N/mm2). + Vật liệu trục chốt cóc Thép C45, [su] = 120 (N/mm2). 3. Tính môđun của răng cóc m: - Mô đun của răng cóc m là thông số rất cơ bản có thể tính chọn dựa vào các công thức sau: - Tính toán Môđun m dựa vào áp lực trên đơn vị dài [q]: (mm), chọn m = 20 (mm). - Trong đó: + z _Số răng cóc, trong máy tời khai thác thường chọn z = (16 ¸ 25), chọn z =23. + _Tỉ số giữa chiều rộng b và mô đun răng cóc m, hệ số chiều rộng cóc (tra bảng P-13 phần phụ lục boong). + [q]_Áp lực riêng trên đơn vị dài cho phép, [q] = 30 (N/mm) (tra bảng P-13 phần phụ lục boong). + [su]_Ứng suất uốn cho phép, (sc _Giới hạn chảy của vật liệu làm bánh răng cóc). [su] = [s] = 80 (N/mm2) (tra bảng P-13 phần phụ lục boong). + Vật liệu là thép đúc n = 5. - Các kích thước còn lại của bánh răng cóc có thể tra bảng tiêu chuẩn chọn hoặc có thể tính toán như sau: + Đường kính bánh cóc : D = z.m = 20.20 = 400 (mm). + Chiều cao răng cóc: h = m = 20 (mm). + Chiều rộng bánh cóc: b = j.m = 2.20 = 40 (mm). + Bước răng cóc : t = p.m = 3,14.20 = 62,8 (mm). + Chiều rộng chân răng cóc: a = 1,5.m = 1,5.20 = 30 (mm). + Chiều rộng chốt cóc: b1 = b + (2 ¸ 4) = b + 4 = 40 + 4 = 44 (mm). + Chiều cao chốt cóc : h1 = 0,8.h = 0,8.20 = 16 (mm). + Khoảng cách từ tâm tiết diện chốt cóc đến đỉnh bánh răng cóc: e = (0,5 ¸ 0,6).h1 = 0,5.h1 = 0,5.16 = 8 (mm). + Lực vòng trên bánh cóc: (N). + Kiểm tra chốt cóc theo điều kiện bền uốn và nén: (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện). CHƯƠNG VI TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ CÒN LẠI – XÂY DỰNG BẢN VẼ LẮP 1. Phương án bôi trơn và che chắn bảo vệ: - Phương án bôi trơn, che chắn cho các ổ đỡ: ổ đỡ tang thành cao, ổ đỡ trục tải, ổ đỡ trục vít hai hướng ren, các con lăn, ly hợp vấu Thông thường trong máy tời các ổ đỡ trượt và ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ. Với ổ đỡ trược còn phải bố trí vú mỡ, ổ lăn phải có phốt chắn mỡ. - Phương án bôi trơn, che chắn bảo vệ cho bộ truyền xích. 2. Thiết kế sơ bộ bệ máy – Giá đỡ: - Bệ máy – Giá đỡ tuy là bộ phận phụ nhưng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy cho máy móc khai thác. Giá đở được xem là bộ phận trung gian giữa ổ đỡ trục và bệ máy. Yêu cầu cơ bản của việc thiết kế bệ máy – Giá đỡ là phải bảo đảm độ cứng vững, dễ chế tạo dễ tháo lắp và cân chỉnh. Phân biệt hai bệ đỡ: Bệ đỡ trục tải và bệ đỡ cơ cấu gạt cáp. Trình tự tính toán thiết kế như sau: 2.1. Xác định các thông số đầu vào: - Các thông số đầu vào để thiết kế bệ máy – Giá đỡ bao gồm: - Các thông số kích thước cơ bản (Định khối và định vị) của trục tải, tang, cơ cấu gạt cáp, bộ truyền xích, ly hợp, phanh, cóc - Sơ bộ chọn chiều cao giá đỡ trục tải và xác định mômen lật: ML = Pmax.hmax. ( hmax là độ cao từ tâm lớp cáp có khoảng cách xa chân bệ máy nhất). - Trong đó: + Pmax = 25000 (N). + hmax = hg + Dn. + Sơ bộ chọn chiều cao giá đỡ trục tải: hg = 500 (mm). hmax = 500 + 525 = 1025(mm ) ML= 25000.1025 = 25625000 (N.mm). 2.2. Định chính xác vị trí các ổ đở trục tải, trục vít, trục trơn của cơ cấu gạt cáp: - Mục đích là xác định khoảng cách giữa các giá đỡ, chiều cao và chiều rộng giá đỡ. 2.3. Phác thảo kết cấu Bệ máy – Giá đỡ : - Bệ máy – Giá đỡ thường được chế tạo bằng phương pháp hàn cắt kim loại. Vật liệu chế tạo là các thanh thép định hình chọn theo tiêu chuẩn như : U, V, I, L. (Tham khảo giáo trình SBVL). 2.4. Phương án lắp ghép giữa sàn boong-bệ-giá-ổ đỡ: - Để dễ tháo lắp và cân chỉnh ta chọn mối ghép bằng bulon. Đường kính và số lượng bulon được chọn sơ bộ theo tiêu chuẩn bulon thô ren hệ mét (M). - Các bulon nền bệ cần được kiểm tra lại theo điều kiện bền kéo. 3. Xây dựng bản vẽ lắp: - Yêu cầu cơ bản của bản vẽ lắp là phải thể hiện tổng thể máy tời theo đúng tiêu chuẩn và yêu cầu của một bản vẽ kỹ thuật cơ khí. Ngày nay với việc sử dụng máy tính và máy in chúng ta có rất nhiều thuận lợi trong việc vẽ một bản vẽ rõ, đẹp đúng tiêu chuẩn mà không cần bút vẽ. Tuy vậy việc xây dựng bản vẽ lắp nên tiến hành theo hai bước sau: + Bước 1: Vẽ phác thảo trên giấy và sử dụng bút vẽ. Quá trình thiết kế là quá trình tạo ra sản phẩm trên giấy. Đây là một công việc đòi hỏi tính sáng tạo cao. Chính việc vẽ phác thảo trên giấy sẽ tạo điều kiện cho việc phát huy tính sáng tạo. Hơn nữa trong hoặc sau khi vẽ trên giấy người thiết kế mới dễ phát hiện ra những sai sót, bất hợp lý trong việc tính chọn trong thuyết minh, để kịp thời chỉnh sửa.(Chú ý vẽ phát thảo thường được sử dụng trong thiết kế phác thảo đưa ra sơ đồ động máy tời). Để vẽ phát thảo ta dựa vào các kích thước kết cấu đã có trong thuyết minh. Tiến hành tính toán bố trí hình chiếu cho cân đối trên giấy. Yêu cầu cơ bản của bước này là phải cẩn thận, bố trí hợp lý và bảo đảm độ chính xác cần thiết. Có như vậy mới tạo điều kiện thuận lợi cho bước tiếp theo. + Bước 2: Vẽ lại trên máy theo đúng tiêu chuẩn và yêu cầu của một bản vẽ kỹ thuật cơ khí và in ấn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. ThS. Nguyễn Thái Vũ – Bài giảng Thiết kế thiết bò maët boong. 2. Trịnh Chất Lê văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – NXB Giáo dục . 3. GS.TS. Nguyễn trọng Hiệp – Chi tiết máy - NXB Giáo dục . 4. PGS.TS. Ngô Văn Quyết – Đồ án môn học Chi tiết máy – NXB Hải Phòng – 2007. 5. PTS. Phạm Hùng Thắng – Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Chi tiết máy – NXB Nông nghiệp – 1995.