Thiết kế cơ cấu nâng Q = 3T, chế độ làm việc nặng

TÝnh to¸n c¬ cÊu n©ng: +Q=3 (TÊn) = 30000( N) +Qm=0,03.Q=900 (N) +H=6 (m) +Vn=8 ( m/ph) +ChÕ ®é lµm viÖc :NÆng S¬ ®å c¬ cÊu n©ng. CÊu t¹o: 1-§éng c¬ ®iÖn 2-Hép gi¶m tèc 3-Khíp nèi vßng ®µn håi(Trong ®ã nöa khíp bªn hép gi¶m tèc ®­îc lµm b¸nh phanh ) 4-Tang 5-Khíp r¨ng ®Æc biÖt nèi tang víi trôc ra cña hép gi¶m tèc 6-Phanh 1-Chän lo¹Þ d©y. V× c¬ cÊu lµm viÖc víi ®éng c¬ ®iÖn ,vËn tèc cao ta chän c¸p ®Ó lµm d©y cho c¬ cÊu lµ lo¹i d©y cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n so víi lo¹i d©y kh¸c nh­ xÝch hµn xÝch tÊm vµ lµ lo¹i d©y th«ng dông nhÊt trong ngµnh may trôc hiÖn nay. Trong c¸ kiÓu kÕt cÊu d©y c¸p th× kÕt cÊu kiÓu PK-P theo GOCT 2688-55 Cã tiÕp xóc ®­êng gi÷a c¸c sîi thÐp ë c¸c líp kÒ nhau lµm viÖc l©u háng vµ ®­îc sö dông réng r·i .VËt liÖu chÕ t¹o c¸c sîi thÐp cã giíi h¹n bÒn 1200¸2100 (N/mm2).Theo GOCT 2688-55 giíi h¹n bÒn cña sîi thÐp sbk=1500¸1600 N/mm2 2-Chän pal¨ng c¸p. Trªn c¸c cÇu l¨n d©y c¸p n©ng ®­îc cuèn trùc tiÕp lªn tang .CÇu l¨n ®­îc phôc vô trong c¸c ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ cÇn n©ng h¹ vËt theo chiÒu th¼ng ®øng ®Ó tiÖn lîi khi lµm viÖc do ®ã ng­êi ta chän pa l¨ng kÐp cã hai nh¸nh d©y ch¹y lªn tang Theo ®Ò Q=3 TÊn Tra b¶ng (2-6) trang 25 –[ttmt]®Béi suÊt a=2 Pal¨ng gåm 2 rßng räc di ®éng vµ 1 rßng räc cè ®Þnh cã nhiÖm vô c©n b»ng (H×nh vÏ) Lùc c¨ng lín nhÊt xuÊt hiÖn ë nh¸nh c¸p cuèn lªn tang Smax= Trong ®ã : +Qo-Träng l­îng vËt n©ng + c¶ bé phËn mang hµng +l-HiÖu suÊt cña tõng rßng räc(Tra b¶ng) +a-Béi suÊt cña pal¨ng +t-Sè rßng räc ®æi h­íng kh«ng tham gia t¹o béi suÊt +m-Sè nh¸nh c¸p cuèn lªn tang +Qo=30000+900=30900(N) +a=2 +t=0 (V× c¸p ®­îc cuèn trùc tiÕp lªn tang kh«ng qua rßng räc ®æi h­íng nµo) +l tra b¶ng (2-5) trang 23-[TTMT] .æ l¨n b«i tr¬n b×nh th­êng b»ng mì ,nhiÖt ®é m«i tr­êng b×nh th­êng ®l=0,98 ®Smax= ®Smax= S0= HiÖu suÊt cña pal¨ng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: hP= 3-KÝch th­íc d©y Theo qui ®Þnh vÒ an toµn ,c¸p ®­îc tÝnh theo kÐo vµ chän theo lùc kÐo ®øt S®³Smax.k Trong ®ã : +S®-Lùc kÐo ®øt d©y theo b¶ng tiªu chuÈn (N) +Smax-Lùc c¨ng lín nhÊt trong d©y (N) +k-HÖ sè an toµn bÒn tra b¶ng C¸p dïng ®Ó n©ng vËt ,chÕ ®é lµm viÖc nÆng tra b¶ng (2-2) trang 19 –[1] ®k=6 ®S®³7803,03.6 = 46818,18 (N). Víi lo¹i d©y ®· chän trªn víi giíi h¹n bÒn sb=1500N/mm2®Chän ®­êng kÝnh d©y dc=12,5(mm) cã lùc kÐo ®øt S®=46800(N) xÊp xØ lùc kÐo ®øt yªu cÇu. 4-TÝnh c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña tang vµ rßng räc. -§­êng kÝnh cña tang vµ rßng räc nhá nhÊt cho phÐp ph¶i ®¶m b¶o ®é bÒn l©u cña c¸p . Dt³dc.(e-1) Trong ®ã : +Dt-§­êng kÝnh tang ®Õn d©y c¾t r·nh (mm). +§­êng kÝnh d©y c¸p quÊn trªn tang (mm) +e-HÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo lo¹i m¸y vµ chÕ ®é lµm viÖc víi cÇu trôc ,chÕ ®é lµm viÖc nÆng dÉn ®éng b»ng m¸y®e=30 ÞDt³12,5.(30-1)=362,5(mm). ë ®©y ta chän ®­êng kÝnh tang vµ rßng räc gièng nhau Dt=Dr= 380 (mm).Rßng räc kh«ng ph¶i lµ rßng räc lµm viÖc ,cã thÓ chän ®­êng kÝnh nhá h¬n 20% so víi rßng räc lµm viÖc . Dcb=0,8Dt=0,8.380 =304(mm). +ChiÒu dµi tang : ChiÒu dµi tang ph¶i chän sao cho khi h¹ vËt xuèng vÞ trÝ thÊp nhÊt vÉn cßn Ýt nhÊt 1,5 vßng d©y kh«ng kÓ nh÷ng vßng n»m trong cÆp qui ®Þnh an toµn +ChiÒu dµi cã Ých cña c¸p l=H.a Trong ®ã : +H-ChiÒu cao n©ng danh nghÜa (m) +a-Béi suÊt cña pal¨ng ®l=6.2=12(m)=12000(mm). +Sè vßng c¸p lµm viÖc trªn tang : Z0=10(vßng) +Sè vßng c¸p toµn bé trªn tang Z=Z0+Z1 Trong ®ã: Z1-Sè vßng thõa dù tr÷ kh«ng sö dông ®Õn Z1³1,5 Chän Z1=2(vßng) ÞZ=10+2=12(vßng) +ChiÒu dµi phÇn c¾t ren trªn tang(§èi víi pa l¨ng kÐp) 2.L0=2.Z.t Trong ®ã : t-B­íc c¸p t»dc+(2¸3)®Chän t=15(mm) B¸n kÝnh r·nh xo¾n r»(0,6¸0,7)d ®2L0=2.12.15=360(mm) Toµn bé chiÒu dµi tang (§èi víi pal¨ng kÐp) L=2L0+2L1+2L2+L3 Trong ®ã : +L1-PhÇn tang ®Ó kÑp ®Çu c¸p NÕu dïng ph­¬ng ph¸p cÆp th«ng th­êng th× ph¶i c¾t thªm kho¶ng 3 vßng r·nh trªn tang n÷a ®L1=3.15= 45(mm) +L2 -PhÇn tang lµm thµnh bªn V× tang ®­îc c½t r·nh c¸p cuèn mét líp nªn kh«ng cÇn lµm thµnh bªn ,tuy nhiªn ë 2 ®Çu tang tr­íc khi vµo phÇn c¾t r·nh ta ®Ó trõ l¹i mét kho¶ng L2=20(mm) +L3 –PhÇn tang kh«ng c¾t r·nh L3=L4-2hmintga Trong ®ã :L4-Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 rßng räc ngoµi cïng ë æ treo mãc hmin-Kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a trôc tang víi trôc c¸c rßng räc ë æ mãc a- gãc nghiªng cho phÐp khi d©y ch¹y lªn tang bÞ lÖch so víi h­íng ®øng lÊy nh­ sau ,®èi víi tang c¾t r·nh [tga]£ ®a£60 Víi kÕt cÊu cã s½n ta cã ta chän s¬ bé: L4=300(mm) hmin=800(mm) tga»0,07 ®L3=300-2.800.0,07»200(mm) ÞL=360+2.45+2.20+200=690(mm) BÒ dµy thµnh tang x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: d=0,02Dt+(6¸10)=0,02.380 +8=15,6(mm) KiÓm tra søc bÒn cña tang theo c«ng thøc (2-15) sn= Tang ®­îc ®óc b»ng gang C4 15-32 lµ lo¹i vËt liÖu th«ng th­êng phæ biÕn nhÊt,cã giíi h¹n bÒn nÐn lµ sn = 565 N/mm2.øng suÊt cho phÐp x¸c ®Þnh theo giíi h¹n bÒn nÐn Víi hÖ sè an toµn k= 5. [sn] = VËy sn< [sn] 5-Chän ®éng c¬ ®iÖn C«ng suÊt tÜnh khi n©ng vËt b»ng t¶i träng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : N=(KW). Trong ®ã : +Q-Träng l­îng vËt n©ng (N) +vn-VËn tèc n©ng vËt (m/ph) +h-HiÖu suÊt c¬ cÊu HiÖu suÊt c¬ cÊu bao gåm h=hP.ht.h0 Trong ®ã : hP-HiÖu su©t cña pal¨ng hP=0,99 ht-HiÖu su©t cña tang tra b¶ng (1-9)-[1] ® ht=0,96 h0-HiÖu suÊt cña bé truyÒn cã kÓ c¶ khíp nèi ,gi¶ thiÕt bé truyÒn ®­îc chÕ t¹o thµnh hép gi¶m tèc 2 cÊp b¸nh r¨ng trô tra b¶ng (1-9)-[1] ®h0=0,92 N=(kw). T­¬ng øng víi chÕ ®é lµm viÖc nÆng chän s¬ bé ®éng c¬ ®iÖn MT-21-6 cã ®Æc tÝnh sau: +N®c=4,2 (kw) +n®c=950 (vßng/ph) +HÖ sè qu¸ t¶i +M« men v« l¨ng :(GiDi2)r«to=4,1(Nm2) +Khèi l­îng ®éng c¬ m®c=145(kg) 6-TØ sè truyÒn chung TØ sè truyÒn chung tõ trôc ®éng c¬ ®Õn trôc tang :i0= Trong ®ã :nt-Sè vßng quay cña tang ®Ó ®¶m b¶o vËn tèc n©ng cho tr­íc nt=(vßng/ph) ®i0= 7-KiÓm tra ®éng c¬ vÒ nhiÖt Ta cã ®å thÞ gia t¶i trung b×nh c¸c c¬ cÊu m¸y trôc chÕ ®é nÆng Theo s¬ ®å gia t¶i c¬ cÊu n©ng sÏ lµm viÖc víi c¸c träng l­îng vËt n©ng Q1=Q; Q1=0,5Q; Q1=0,1Q. §éng c¬ ®iÖn ®· chän cã c«ng suÊt danh nghÜa nhá h¬n c«ng suÊt tÜnh yªu cÇu khi lµm viÖc víi vËt n©ng cã träng l­îng b»ng träng t¶i: N®c=4,2 (kw) < N=4,57(kw)®CÇn ph¶i kiÓm tra ®éng c¬ ®iÖn vÒ nhiÖt +)KiÓm tra ®éng c¬ -M« men ®éng c¬ ph¸t ra khi chuyÓn ®éng æn ®Þnh víi nh÷ng vËt träng l­îng kh¸c nhau . +Khi n©ng vËt : Mn=(N.m) Trong ®ã: D0-§­êng kÝnh tang tÝnh ®Õn t©m d©y c¸p ( D0=(Dt+dc)=0,38+0,0125=0,3925(m) m-Sè nh¸nh d©y cuèn lªn tang i0-TØ sè truyÒn chung cña c¬ cÊu tõ tang ®Õn ®éng c¬ h’-HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt cña pal¨ng Sn-Lùc c¨ng d©y trªn tang khi n©ng vËt(N) Sn= N h’=ht.ho=0,96.0,92=0,88 ÞM« men trªn trôc ®éng c¬ khi n©ng vËt: Mn= (N.m) +)Khi h¹ vËt: Mh=(N.m) Trong ®ã :Sh-Lùc c¨ng c¸p trªn tang khi h¹ vËt Sh=(N) ÞMh=(N.m) (M« men trªn trôc ®éng c¬ khi h¹ vËt) *)X¸c ®Þnh thêi gian më m¸y. +)Khi n©ng vËt. tnm= Trong ®ã : +tnm-Thêi gian më m¸y khi n©ng vËt +n1-Sè vßng quay cña trôc ®éng c¬ (vßng/ph) +b-HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng qu¸n tÝnh cña c¸c chi tiÕt m¸y quay trªn c¸c trôc sau cña ®éng c¬ b=(1,1¸1,2) +å(GiDi2)I-Tæng m« men v« l¨ng cña c¸c chi tiÕt m¸y quay trªn trôc ®éng c¬ (trôc I) Nm2 +Mm-M« men më m¸y khi n©ng vËt(N.m) +Mt-M« men tÜnh trªn trôc ®éng c¬ ®Ó th¾ng ®­îc träng l­îng vËt n©ng (N.m) Ta cã : å(GiDi2)I=å(GiDi2)r«to+å(GiDi2)khíp å(GiDi2)I= 4,1 + 20,55 = 24,65 Nm2(víi +å(GiDi2)khíp= 20,55Nm2 Mm – m«men më m¸y cña ®éng c¬ ®· chän lµ ®éng c¬ xoay chiÒu kiÓu d©y cuèn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Mm = Mdn – m«men danh nghÜa cña ®éng c¬: Mdn = 9550 Mm= 1,8.42,22= 75,996 Nm VËy khi Q1 = Q th× thêi gian më m¸y khi n©ng vËt. t t = 2,36 + 0,021 = 2,38 (s) * Gia tèc trung b×nh më m¸y víi t¶i träng Q1 = Q. j = Gia tèc n¨ng n»m trong giíi h¹n tho¶ ®¸ng ®èi víi c¸c m¸y trôc phôc vô ë c¸c nhµ m¸y c¬ khÝ vµ gi¸ trÞ m« men më m¸y ®· chän ë trªn lµ hîp lý. * Thêi gian më m¸y khi h¹ vËt. t Víi Mh = 35,58 Nm Do ®ã: t t=0,61 + 0,0056 = 0,6156 (s) * Tr­êng hîp Q2 = 0,5Q + Träng l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang hµng. Q0 = Q2 + Qm = 0,5Q + Qm = 15900 (N) + Lùc c¨ng c¸p trªn tang khi n©ng vËt Sm = Sn = + HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt pa l¨ng: Dùa vµo biÓu ®å quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt vµ t¶i träng *h.2.24.TTMT) + Víi Q2 = 15900 (N) th× hiÖu suÊt toµn bé c¬ cÊu n©ng: h = 0,8 + HiÖu suÊt cña pa l¨ng øng víi Q2 lµ: hp = hp = + Do ®ã hiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt cña pa l¨ng lµ: h’ = * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi n©ng vËt. Mn = Mn = 26,21 (Nm) * Lùc c¨ng c¸p trªn tang khi h¹ vËt. Sh = .l(a+t-1) víi t = 0 - kh«ng cã rßng räc dÉn h­íng Sh = Sh = 3934,84 (N) * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi h¹ vËt. Mh = Mh = 16,85 Nm * Thêi gian më m¸y khi n©ng vËt. t t t * Thêi gian më m¸y khi h¹ vËt. t t t * Tr­êng hîp Q3 = 0,1Q + Träng l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang: Q0 = 0,1Q + Qm = 3900N + Lùc c¨ng c¸p trªn tang. - Khi n©ng vËt: Sn = Sn = 984,84 N - Khi h¹ vËt: Sh = . l(a + 0 - 1) (víi t = 0) Sh = Sh = 965,15 N * M« men trªn trôc ®éng c¬. - HiÖu suÊt cña toµn bé c¬ cÊu n©ng: h = 0,53 - HiÖu suÊt cña pa l¨ng h0 = 0,99 - HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng kÓ hiÖu suÊt pa l¨ng: h’ = + Khi n©ng vËt. Mn = Mn = 9,8 Nm + Khi h¹ vËt: Mh = Mh = 2,7 Nm * Thêi gian më m¸y. + Khi n©ng vËt. t t t + Khi h¹ vËt: t t t Ta cã b¶ng th«ng sè cho c¸c tr­êng hîp t¶i träng kh¸c nhau: Q1; Q2; Q3. C¸c th«ng sè Q1 = Q Q2 = 0,5Q Q3 = 0,1Q Q0 (N) 30900 15900 3900 h 0,87 0,8 0,53 Sn (N) 7803,03 4015,15 984,84 Mn (Nm) 46,89 26,21 10,23 Sh (N) 7646,96 3934,84 965,15 Mh (Nm) 35,58 16,85 2,81 t (S) 2,38 1,38 1,04 t (S) 0,61 0,74 0,87 * Thêi gian chuyÓn ®éng víi vËn tèc æn ®Þnh lµ: tv = * M« men trung b×nh b×nh ph­¬ng trªn trôc ®éng c¬. Mtb = (Nm) Trong ®ã: åtm - tæng thêi gian më m¸y trong c¸c thêi kú lµm viÖc víi t¶i träng kh¸c nhau (s). Mm - m« men më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn MT-21-6 (kh«ng ®æi) åMt - tæng m« men c¶n tÜnh t­¬ng øng víi t¶i träng nhÊt ®Þnh trong thêi gian chuyÓn ®éng æn ®Þnh víi t¶i träng ®ã. tv - thêi gian chuyÓn ®éng víi vËn tèc v vµ æn ®Þnh khi lµm viÖc víi tõng t¶i träng. VËy: Mtb = Mtb » 34,18 (Nm) * VËy c«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng ®éng c¬ ph¶i ph¸t ra. (theo CT 2.76 - TTMT) Ntb = Ntb = 3,4 kW Ta thÊy r»ng ®éng c¬ ®­îc chän MT-21-6 øng víi C§ 40% cã c«ng suÊt danh nghÜa Ndn = 4,2kW > Ntb = 3,4kW. Do ®ã ®éng c¬ MT-21-8 tho¶ m·n yªu cÇu trong khi lµm viÖc. 8- Chän vµ tÝnh phanh: -§Ó phanh nhá gän ta ­u tiªn ®Æt phanh ë trôc dÉn cña c¬ cÊu, tøc lµ trôc ®éng c¬. - M« men phanh c¬ cÊu (theo CT 3-14. TTMT) Mph = (Nm) Trong ®ã: K=2 - hÖ sè an toµn phanh (tra b¶ng 3.2.TTMT) Ta thÊy lo¹i phanh cã kÝch th­íc nhá gän, lµm viÖc tèt vµ ®­îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ phanh m¸ kiÓu TK theo kÕt cÊu cña BHUUPTMAM. Dùa vµo m« men phanh yªu cÇu ta chän lo¹i phanh m¸ kiÓu TKT-300 cã nam ch©m ®iÖn hµnh tr×nh ng¾n dïng ®iÖn xoay chiÒu cã m« men phanh gÇn s¸t víi yªu cÇu. §Æc tÝnh kü thuËt cña phanh: - Mph = 160 Nm - ¸p suÊt trªn c¸c m¸: P = 16 (M/cm2) - Kho¶ng dêi cña m¸: - Nam ch©m ®iÖn lo¹i MO-200b Hµnh tr×nh cÇn (mm) 9 - Bé truyÒn: - ë trªn ta ®· s¬ bé chän bé truyÒn d­íi d¹ng hép gi¶m tèc hai cÊp b¸nh r¨ng trô. TiÖn lîi h¬n c¶ lµ chän mua s½n hép gi¶m tèc hai cÊp b¸nh r¨ng trô tiªu chuÈn. - C¨n cø vµo yªu cÇu vÒ c«ng suÊt ph¶i truyÒn víi C§ 40%, sè vßng quay trôc vµo, tû sè truyÒn vµ yªu cÇu vÒ l¾p r¸p. Ta chän hép gi¶m tèc: PM - 400.I-3M. - Cã c¸c ®Æc tÝnh sau: + KiÓu hép: Hai cÊp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng. + Tæng kho¶ng c¸ch trôc A = An + Ac = 150 + 400 = 550 mm + Tû sè truyÒn: i = 48,57(ph­¬ng ¸n I) + KiÓu l¾p: Theo s¬ ®å 3, trôc ra vµ trôc vµo quay vÒ mét phÝa. + §Çu trôc ra: Lµm liÒn khíp r¨ng. - C«ng suÊt ®­îc truyÒn víi C§ 25% - C«ng suÊt tÝnh to¸n: N = 7,2 kW - Sè vßng quay trôc vµo: n = 750 v/f 10-chän mãc vµ æ treo mãc: 10.1. KÕt cÊu æ treo mãc. æ treo mãc cã thÓ thùc hiÖn theo hai ph­¬ng ¸n th­êng dïng trong cÇu trôc c«ng dông chung (h×nh vÏ). S¬ ®å treo mãc. KiÓu æ treo dµi KiÓu æ treo ng¾n. - ë ®©y ta ®· chän pal¨ng cã sè puli di ®éng lµ sè ch½n (2 pu li) sè puli di ®éng nµy nhá h¬n 4. Do ®ã ta sÏ chän ph­¬ng ¸n dïng æ treo ng¾n mµ kh«ng sî chiÒu ngang cña æ treo qu¸ cång kÒnh. - KÕt cÊu cña æ treo mãc ng¾n ®· chän (h×nh vÏ) bao gåm: Mãc (6) - chän theo tiªu chuÈn. ë phÇn cuèng mãc c¾t ren cã vÆn ®ai èc (1) æ bi chÆn (2) cho phÐp dÔ dµng xoay vËt n©ng vÒ vÞ trÝ cÇn thiÕt,­ Thanh ngang (4) ®ì mãc ë gi÷a vµ l¾p c¸c rßng räc trªn hai ng«ng trôc hai bªn. §Ó lµm viÖc an toµn vµ tr¸nh cho d©y c¸p kh«ng bÞ r¬i ra, dïng vá (5) bao c¸c rßng räc l¹i. B«i tr¬n æ l¨n c¸c rßng räc b»ng mì qua c¸c vó mì (7) vÆn ë hai ®Çu thanh ngang. C¸c vßng nØ (3) lãt kÝn kh«ng cho mì ch¶y ra ngoµi. 10.2. Chän vµ tÝnh mãc. 10.2.1. Chän mãc: - Theo t¶i träng n©ng danh nghÜa: Q = 5 TÊn = 50000 N ChÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu n©ng: Trung b×nh Béi suÊt pa l¨ng a = 2 - Ta chän mãc tiªu chuÈn cã sè liÖu N016 - theo TOCT 6627 - 63 Mãc ®­îc chÕ t¹o b»ng vËt liÖu thÐp 20 cã c¬ tÝnh. - Giíi h¹n mái: d-1 = 210 N/mm2 - Giíi h¹n bÒn: db = 420 N/mm2 - Giíi h¹n ch¶y: dch = 250 N/mm2 - Tra b¶ng mãc tiªu chuÈn theo TOCT6627-63 ta ®­îc c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña mãc treo (h×nh vÏ trang bªn). . KiÓm tra bÒn cho mãc t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm. Ta sÏ kiÓm tra bÒn cho mãc t¹i c¸c tiÕt diÖn A-A; B-C; C-C. * Ta xÐt tiÕt diÖn ngang A-A: TiÕt diÖn ngang chÞu ®ång thêi uèn vµ kÐo. Coi mãc nhu thanh cong, øng suÊt ph¸p lín nhÊt xuÊt hiÖn ë c¸c thÕ phÝa trong (®iÓm 1), ®­îc tÝnh theo c«ng thøc tõ lý thuyÕt thanh cong. s= £ [s] Trong ®ã: Q - t¶i träng cña mãc: Q = 50000 N F - diÖn tÝch tiÕt diÖn tÝnh to¸n, mm2 c1 - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m tiÕt diÖn ®Õn thí trong cïng, mm a- ®­êng kÝnh miÖng mãc. TiÕt diÖn A - A cña th©n mãc. + DiÖn tÝch mÆt c¾t A-A. Thay mÆt c¾t ®ang xÐt b»ng mét h×nh thang (h×nh vÏ) F = F = 4460 mm2 + VÞ trÝ träng t©m tiÕt diÖn. e1 = Þ e2 = h - e1 = 92 - 37,6 = 54,4 (mm) + B¸n kÝnh cong th©n mãc, lµ b¸n kÝnh cong ®­êng trôc ®i qua träng t©m cña tiÕt diÖn. r = Trong ®ã: a = 110 - ®­êng kÝnh miÖng mãc. + HÖ sè h×nh häc cña tiÕt diÖn, phô thuéc h×nh d¸ng tiÕt diÖn vµ ®é cong cña mãc. §èi víi tiÕt diÖn h×nh thang (CT.2.4-TTMT) k = - 1 + k = - 1 + k » 0,1 Do ®ã øng suÊt t¹i ®iÓm 1 cña tiÕt diÖn A - A b»ng. s = » 76,67N/mm2 + Ta ®i tÝnh øng suÊt cho phÐp: [d].theo c«ng thøc (1-6) vµ b¶ng (2-1) [s] = = Ta thÊy øng suÊt ph¸p lín nhÊt cña tiÕt diÖn A-A: s = 76,67 < [s]. VËy tiÕt diÖn ngan A-A ®ñ bÒn. * KiÓm tra tiÕt diÖn ®øng B-B. TiÕt diÖn ®øng chÞu ®ång thêi uèn vµ c¾t. - Theo TOCT 6627-63 mµ ta chän mãc th× tiÕt diÖn ®øng B-B lµm gièng tiÕt diÖn ngang A-A. + øng suÊt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2.5-TTMT. s= s = 38,3 N/mm2 + øng suÊt c¾t, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2.6-TTMT. t » t » 11,2 N/mm2 + øng suÊt tæng céng trong mÆt c¾t B-B, theo quyÕt bÒn thø ba. st® = = 42,93 (N/mm2) Ta thÊy st® = 42,93< [s] = 208 Þ tiÕt diÖn B-B ®ñ bÒn. * KiÓm tra tiÕt diÖn cuèng mãc C-C: - V× tÝnh chÊt kh«ng æn ®Þnh cña øng suÊt uèn, tiÕt diÖn cuèng mãc chØ kiÓm tra theo kÐo, víi øng suÊt cho phÐp ®· gi¶m thÊp. Theo c«ng thøc 2.8-TTMT: s= £ [s] + §­êng kÝnh ch©n ren d1 = 48,8mm - Do ®ã: øng suÊt kÐo t¹i tiÕt diÖn cuèng mãc C-C: s = £ [s] = 26,73 N/mm2 Ta lÊy: [d]’ = 70 N/mm2 Nh­ vËy: d < [d]’ Þ øng suÊt kÐo n»m trong ph¹m vi cho phÐp. - Ta chän ®ai èc cã chiÒu cao H = 75mm - øng suÊt c¾t trªn ch©n ren x¸c ®Þnh tõ c«ng thøc(2-9): tc = tc = tc » 8,89 N/mm2 - øng suÊt c¾t cho phÐp. [t0] » 0,6 [d]’ = 0,6 . 70 = 42 N/mm2 Ta thÊy tc < [tc] nªn chiÒu cao ®ai èc ®· chän tho¶ m·n søc bÒn c¾t ch©n ren. 10.3. æ l¨n chÆn. - XuÊt ph¸t tõ ®­êng kÝnh phÇn cuèng mãc; d2 = 60mm ta chän æ l¨n chÆn h¹ng trung b×nh, ký hiÖu: 8312 ®Ó ®ì d­íi ®ai èc cuèng mãc. - æ l¨n chÆn 8312 cã ®­êng kÝnh ngoµi: D = 110, chiÒu cao H = 35mm. - V× trong khi lµm viÖc æ l¨n chÆn th­êng kh«ng quay nªn chØ kiÓm tra theo t¶i träng tÜnh cho phÐp. + T¶i träng tÝnh lªn æ l¨n lµ: Qt = Q . k® lÊy k® = 1,2. Qt = 50000 . 1,2 = 60.000 (N) 10.4. Thanh ngang côm treo mãc: - Thanh ngang chÕ t¹o b»ng vËt liÖu thÐp 45 víi c¬ tÝnh: + Giíi h¹n bÒn: db = 610 N/mm2 + Giíi h¹n ch¶y: dch = 430 N/mm2 + Giíi h¹n mái: d-1 = 250 N/mm2 KÕt cÊu vµ s¬ ®å tÝnh thang ngang khung treo ng¾n (h×nh vÏ). * Gi¶ thiÕt ¶nh h­ëng cña lùc c¾t kh«ng ®¸ng kÓ so víi m« men uèn vµ do vËy thanh ngang ®­îc tÝnh theo uèn. - M« men uèn lín nhÊt t¹i tiÕt diÖn gi÷a cña thanh ngang (tiÕt diÖn D-D) Mu = = 4500000 Nmm Trong ®ã: Qt = 60000 - t¶i träng tÝnh cã kÓ ®Õn ¶nh h­ëng t¶i träng ®éng (k® = 1,2). l = 300mm - kho¶ng c¸ch gi÷a hai pu li Ta thÊy øng suÊt uèn trong thanh ngang xuÊt hiÖn theo chu kú m¹ch ®éng víis max khi cã t¶i Qt vµ smin » 0 khi kh«ng t¶i (mãc kh«ng treo vËt). * øng suÊt cho phÐp víi chu kú m¹ch ®éng. [s] = . [n] = 1,6; Tra b¶ng 1.5.TTMT Þ lÊy k’ = 2. [s] = = 109,4 N/mm2 * M« men c¶n uèn cÇn cã cña tiÕt diÖn gi÷a thanh ngang (D-D). W = W = 74040 mm3 ChiÒu réng cña thanh ngang ph¶i ®ñ ®Ó ®Æt æ l¨n chÆn, do ®ã lÊy b»ng: B = D + (10 ¸ 20) B = 110 + 15 = 125 mm - §­êng kÝnh lç ®Ó ®Æt mãc. d = d1 + (2 ¸ 5) Víi d1 = 60 - ®­êng kÝnh phÇn cuèng mãc l¾p vµo lç. Do ®ã: d = 60 + 4 = 64 mm - VËy chiÒu cao cÇn thiÕt cña thanh ngang ë tiÕt diÖn D - D. H = = = 86 mm KÝch th­íc chiÒu cao thanh ngang H ta ®· chän lµ H = 100mm lín h¬n chiÒu cao cÇn thiÕt. C¸c kÝch th­íc kh¸c ta chän nh­ trªn h×nh vÏ. * KiÓm tra søc bÒn mái cña thanh ngang. * TiÕt diÖn D-D. XuÊt ph¸t tõ tuæi bÒn tÝnh to¸n A = 15n¨m (b¶ng 1.1.TTMT) víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh vµ s¬ ®å t¶i träng. Ta sÏ tÝnh sè chu kú lµm viÖc nh­ sau: - Sè giê lµm viÖc tæng céng. T = 24 . 365 . A . kn . kng Trong ®ã: Víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh ta cã. A = 15 n¨m - tuæi bÒn tÝnh to¸n. kn = 0,5 - hÖ sè sö dông trong n¨m. kng = 0,67 - hÖ sè sö dông trong ngµy. T = 24 . 365 . 15 . 0,5 . 0,67= 44019 giê - Sè chu kú lµm viÖc tæng céng. Z0 = T . ach . at= 44019 . 20 . 1=8,8.105 Trong ®ã:ack = 20 ¸ 25 - sè chu kú lµm viÖc trong 1h ® lÊy ack = 20 at = 1 - sè lÇn gia t¶i (n©ng vËt) trong mét chu kú. - Tæng sè chu kú lµm viÖc nµy ph©n bè ra sè chu kú lµm viÖc z1; z2; z3 t­¬ng øng víi c¸c t¶i träng. Q1 = Q; Q2 = 0,75Q; Q3 = 0,2Q theo tû lÖ 2:5:3 Do ®ã: Z1 = Z2 = Z3 - Sè chu kú lµm viÖc t­¬ng ®­¬ng tÝnh theo c«ng thøc sau: Zt® = Z1 . Zt® = 5,28 . 105 . 18 + 1,76 . 105 . 0,58 + 1,76 . 105 . 0,38 Zt® » 5,287 . 105 - HÖ sè chÕ ®é lµm viÖc sÏ lµ: kc = = kc = 1,47. Giíi h¹n mái tÝnh to¸n ®èi víi chÕ ®é lµm viÖc cô thÓ cña c¬ cÊu n©ng ®· cho lµ: d-1 = d . kc = 250 . 1,47 d-1 = 365 N/mm2 - Víi c¸c kÝch th­íc ®· chän cã m« men c¶n uèn W = W = 102.000mm3 - øng suÊt uèn lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gi÷a thanh ngang (D-D) su = su = 44,11(N/mm2) - øng suÊt trung b×nh vµ biªn ®é øng suÊt cña chu kú m¹ch ®éng: sm = sa = = 22,05(N/mm2) §èi víi chu kú øng suÊt m¹ch ®éng (r = 0) HÖ sè an toµn ®­îc tÝnh theo ocong thøc 1.8-TTMT. nd = Trong ®ã: kd = 1,3 - hÖ sè tËp trung øng suÊt lÊy t­¬ng tù tr­êng hîp tÊm ed = 0,7 - hÖ sè kÝch th­íc, t­¬ng øng víi kÝch th­íc lín nhÊt B = 110 b = 0,75 - hÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt. Do ®ã ta cã: nd = nd = 2,26 Tra b¶ng 1.8.TTMT ta cã hÖ sè an toµn cho phÐp [n] = 1,6 Ta thÊy nd > [n] ® tiÕt diÖn ®¶m b¶o bÒn mái. + TiÕt diÖn E - E. - MÆt c¾t cã kÝch th­íc ®­êng kÝnh F = 80mm chÞu m« men uèn Mu = 4050000 Nm 10.5-Khíp nèi: *) Khíp nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc. - Ta dïng khíi nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc lµ lo¹i khíi vßng ®µn håi, lµ lo¹i khíp nèi di ®éng cã thÓ l¾p vµ lµm viÖc khi hai trôc kh«ng ®ång trôc tuyÖt ®èi. Ngoµi ra lo¹i khíi nµy cßn gi¶m ®­îc chÊn ®éng khi më m¸y vµ khi phanh ®ét ngét. - PhÝa nöa khíp bªn hép gi¶m tèc ®­îc kÕt hîp lµm b¸nh phanh. - C¨n cø vµo ®­êng kÝnh b¸nh phanh D = 300mm, tra b¶ng khíp nèi vßng ®µn håi tiªu chuÈn (CTM) ta cã: + M« men lín nhÊt khíp cã thÓ truyÒn ®­îc lµ: Mmax = 1100 Nm + M« men v« l¨ng cña khíp lµ (Gi D) khíp = 20,55 Nm2 - Ta thÊy r»ng: M« men lín nhÊt mµ khíp ph¶i truyÒn cã thÓ xuÊt hiÖn trong hai tr­êng hîp khi më m¸y n©ng vËt vµ khi phanh h·m vËt ®ang n©ng. a. Khi më m¸y n©ng vËt: - M« men danh nghÜa cña ®éng c¬. Mdn = 102,02 Nm - Víi hÖ sè qu¸ t¶i lín nhÊt ®· quy ®Þnh, sÏ xuÊt hiÖn m« men më m¸y lín nhÊt b»ng. Mm max = 2,5 . Mdn = 255,05 Nm - PhÇn d­ ®Ó th¾ng m« men qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng. Md = Mm max - Mn = 255 – 107,23= 147,82Nm Mét phÇn m« men Md nµy tiªu hao trong viÖc th¾ng qu¸n tÝnh c¸c tiÕt m¸y quay bªn phÝa trôc ®éng c¬ (gåm r« t« ®éng c¬ ®iÖn vµ nöa khíp) cßn l¹i míi lµ phÇn m« men truyÒn qua khíp. - M« men v« l¨ng nöa khíp phÝa ®éng c¬ lÊy b»ng 40% m« men v« l¨ng cña c¶ khíp. (GiD)k’ = 0,4 .20,55 = 8,22 Nm2 - M« men v« l¨ng c¸c tiÕt m¸y quay trªn gi¸ ®éng c¬. å(GiD)I’ = (GiD)r« to + (GiD)k’ = 10,5 + 8,22= 18,72Nm2 - M« men v« l¨ng t­¬ng ®­¬ng cña vËt n©ng (cã vËn tèc vn) chuyÓn vÒ trôc ®éng c¬. (GiD)t® = 0,1 . Q0 . (GiD)t® » 0,67Nm2 - Do ®ã: Tæng m« men v« l¨ng cña c¶ hÖ thèng. å(GiD) = b . å(GiD)I + (GiD)t® å(GiD) = 1,1 . (10,5+ 20,55) + 0,67 å(GiD) = 34,82(Nm2) - Tæng m« men v« l¨ng cña phÇn c¬ cÊu tõ nöa khíp bªn phÝa hép gi¶m tèc vÒ sau kÓ c¶ vËt n©ng. å(GiD) = å(GiD) - å(GiD)I’ = 34,82- 18,72= 16,1 Nm2 - PhÇn mo men d­ truyÒn qua khíp. M=79,48Nm - Do ®ã tæng m« men truyÒn qua khíp sÏ lµ: M = Mn + M = 102,02 + 79,48 = 181,5 Nm b. Khi phanh h·m vËt ®ang n©ng. - ë phÇn trªn tÝnh phanh ta ®· tÝnh ®­îc m« men ®Æt trªn phanh lµ Mph = 160 Nm. - Tæng m« men ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng. Mqt = Mph + Trong ®ã: = Mh = 257 (Nm) Do ®ã: Mqt = 160 + 257 = 417 (Nm) - Thêi gian phanh khi n©ng vËt (CT3.6-TTMT) = 0,194 + 0,009 = 0,203 (S) - M« men truyÒn qua khíp ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh sÏ b»ng: Nh­ vËy, so s¸nh ta thÊy trong hai tr­êng hîp th× khi phanh vËt ®ang n©ng, khíp ph¶i truyÒn m« men lín h¬n so víi khi më m¸y n©ng vËt. Do ®ã ta cÇn kiÓm tra kh¶ n¨ng truyÒn t¶i cña khíp theo m« men truyÒn yªu cÇu lµ: M = 177Nm. KiÓm tra ®iÒu kiÖn lµm viÖc an toµn cña khíp nèi: M.k1.k2 = 177 . 1,3 . 1,2 = 276,12 (Nm) < Mmax = 11000 (Nm) Trong ®ã: k1 = 1,3; k2 = 1,2 - lµ c¸c hÖ sè tÝnh ®Õn møc ®é quan träng cña c¬ cÊu vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña khíp nèi ® khíp nèi lµm viÖc an toµn. 10.6 Bé phËn tang a. CÆp ®Çu c¸p trªn tang.Ta ding kiÓu cÆp ®Çu c¸p trªn tang th«ng thuêng ë mçi ®Çu c¸p dïng 3 tÊm chÆn t­¬ng øng víi ®­êng kÝnh c¸p 12,5mmm,b­íc c¾t d·nh t=15mm,vÝt cÊy M20 Lùc tÝnh to¸n ®èi víi cÆp c¸p c«ng thøc 2-16 S0= Trong ®ã : f= 0,14- hÖ sè ma s¸t gi÷a mÆt tang vµ c¸p a= 4p - gãc «m cña c¸c vßng c¸p dù tr÷ trªn tang víi Z0= 2 Lôc kÐo c¸c vÝt cÊy P = Lùc uèn cña vÝt cÊy P0 = P.f =7964,28. 0,14= 1115 N øng suÊt tæng suÊt hiÖn trªn th©n cña vÝt cÊy theo 2-17 = == 36,62 N/mm2 b.trôc tang.Bé phËn tang l¾p trªn trôc vµ æ ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh TrÞ sè hîp lùc c¨ng trªn tang kh«ng thay ®ái vµ n»m ë gi÷a tangcã gi¶ tri : R= 2Smax = 2.13005 = 26010 N (S¬ ®å tÝnh trôc tang) T¶i träng lªn may ë ®iÓm bªn tr¸i RD= 26010. T¶i träng nªn m¸y ë ®iÓm bªn ph¶i RC= R- RD = 26010 – 12024 = 13986 N Ph¶n lùc t¹i æ A RA = 11416 N Ph¶n lùc t¹i æ B: RB = R – RA = 26010 – 11416 = 14594 N M«men uèn t¹i D MD = RD .200 = 12024.200 = 2404800 Nmm M«men uèn t¹i C MC = 13986.115 = 1608390 Nmm Trôc tang kh«ng truyÒn m«men xo¾n ,chØ chÞu uèn ®ång thêi trôc quay víi tang khi lµm viÖc nªn nã sÏ chÞu øng suÊt uèn theo chu kú ®çi xøng. VËt liÖu trôc tang dïng thÐp CT4 nh­ ®èi víi thanh ngang trong æ treo mãc ,øng suÊt uèn cho phÐp víi chu kú ®èi xøng trong phÐp tÝnh s¬ bé x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2-12 [s] = T¹i ®iÓm D trôc ph¶i cã ®­êng kÝnh : d = Trôc cÇn ®­îc kiÓm tra t¹i c¸c cã kh¶ n¨ng cã øng suÊt t¹p trung lín nhÊt cã ®­êng kÝnh 78 mm Øng suÊt uèn lín nhÊt: su = Sè giê lµm viÖc tæng céng T= 44000 giê Sè chu kú lµm viÖc tæng céng Z0 = 60Tnt = 3,2.107 giê Sæ chu kú lµm viÖc t­¬ng ®­¬ng Ztd = 5,28.106 HÖ sè chÕ ®ä lÇm viÖc kC= Giíi h¹n mái tÝnh to¸n s-1 = s’-1.kC= 250.1,7 = 425 N/mm2 hÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt lÊy β = 0,9 – bÒ mÆt gia c«ng tinh hª. sè an toµn nd = = hÖ sè an toµn tra b¶ng 1-8 [n]= 4,6 tiÕt diÖn 4-4_ m«men uèn tÝnh ®­îc: M4-4= 11416.255 – 12024.55 = 2249760 Nm Øng suÊt uèn lín nhÊt su= 2249760:0,1.d34-4= 51,2N/mm2 HÖ sè an toµn nd = = vËy n»m trong giíi h¹n cho phÐp,v× [n] = 4,6 b - æ trôc æ ®ì bªn tr¸i trôc tang l¾p æ l«ng cÇu 2 d·y thanh l¨n cho phÐp ®é kh«ng ®ång t©m gi÷a 2 æ vµ cã kh¶ n¨ng hÖ sè lµm viÖc cao .®uêng kÝnh l¾p æ tai ®©y lµ 65mm.T¶i t¸c dông lín nhÊt lµ RA = 11416N T¶i lín nhÊt lªn æ Rt1= R.kv.kt.kn= 11416.1.1,2.1= 13699,2N Ta chän æ thanh l¨n lång cÇu cì nhÑ réng ký hiÖu 3615theo TOC5721-57 cã C= 188000. Khíp nèi víi trôc ra hép gi¶m tèc Ta dïng v©n r¨ng nh­ b¸nh r¨ng tiªu chuÈn.M« men khíp ph¶i truyÒn b»ng m«men trªn tangkhi lµm viÖc víi t¶i lín nhÊt M= Mtang= 2.Smax.D0/2 = 13005.0,3525 = 4584,26 Nm M«men tÝnh to¸n ®èi víi khíp nèi sÏ lµ Mt = Mk1.k2 = 4584,26 .1,6.1,2= 8801,78 Nm