Thiết kế cơ cấu thay đổi tầm vươn

Lêi nãi ®Çu Khoa häc kü thuËt ngµy cµng ph¸t triÓn th× m¸y mãc sö dông ngµy cµng nhiÒu víi tr×nh ®é c¬ khÝ hãa vµ tù ®éng hãa cµng cao. Song tõ mét chiÕc m¸y ®¬n gi¶n ®Õn mét cç m¸y phøc t¹p, hiÖn ®¹i, bÊt kú chiÕc m¸y nµo còng bao gåm nhiÒu bao gåm gi¶i quyÕt rÊt nhiÒu vÊn ®Ò phøc t¹p.M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van lµ mét m«n häc kh«ng thÓ thiÕu ®­îc ®èi víi c¸c sinh viªn ngµnh m¸y x©y dùng C¬ së thiÕt kÕ m¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van lµ m«n khoa häc vÒ thiÕt kÕ hîp lý c¸c chi tiÕt m¸y, nhãm tiÕt m¸y vµ bé phËn cã c«ng dông chung. Nã trang bÞ c¬ së lý thuyÕt vµ ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt m¸y vµ bé phËn m¸y cã mÆt hÇu hÕt c¸c m¸y hiÖn ®¹i, cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ nguyªn lý lµm viÖc vµ kÕt cÊu m¸y, båi d­ìng kh¶ n¨ng ®éc lËp gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò vÒ tÝnh to¸n thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y vµ c¸c kÕt cÊu kh¸c cña m¸y n©ng, nh÷ng néi dung hÕt søc quan träng trong thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y nãi chung. Do ®ã thiÕt kÕ m«n häc thiÕt kÕ m¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van lµ häc phÇn quan träng ®èi víi sinh viªn ngµnh c¬ khÝ. §Ò tµi ThiÕt kÕ c¬ cÊu thay ®æi tÇm v­¬n ®· gióp em vËn dông ®­îc nhiÒu kiÕn thøc ®· ®­îc häc qua ®ã cµng gióp em cñng cè ®­îc kiÕn thøc ®· häc.§Ò tµi nµy ®­îc hoµn thµnh còng ®­îc sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa M¸y x©y dùng , ®Æc biÖt lµ thÇy gi¸o NguyÔn §¨ng C­êng. PHÇNI.tÝnh chän d©y c¸p 1.Chän lo¹i d©y c¸p V× ®©y lµ c¬ cÊu n©ng cÇn nªn khi chän d©y c¸p ta chän lo¹i d©y c¸p cã lâi day ë trong .§©y lµ lo¹i d©y c¸p cã ­u ®iÓm mÒm dÎo chÞu uèn tèt tuæi thä cña d©y c¸p cao vµ nã cã thÓ tù b«i tr¬n. Lùc lín nhÊt trong d©y c¸p ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: Qn: Khèi l­îng vËt n©ng vµ vËt mang (N) l = 0,98: HiÖu suÊt cña rßng räc c¸p a: Béi suÊt pal¨ng chän a = 4 t: Sè puli dÉn h­íng chän t = 5 VËy HiÖu suÊt cña pal¨ng n©ng vËt tÝnh theo c«ng thøc : Lùc kÐo ®øt d©y c¸p ®­îc tÝnh theo c«ng thøc Sd = Smax.n = 228800,78´ 5,5 = 125404,29 (N) n = 5,5 hÖ sè an toµn Chän d©y c¸p PK-RO 6´36 cã c¸c th«ng sè sau Sd = 439500 (N) §é bÒn cña sîi c¸p sb = 1900 (N/mm2) §­êng kÝnh d©y c¸p dc = 26,5 (mm) 2.X¸c ®Þnh lùc trong hÖ thèng n©ng cÇn. Lùc x¸c ®Þnh trong pal¨ng n©ng cÇn ®­îc x¸c ®inh theo c«ng thøc Scmax=S1+S2+S3 r a1 a h q q C ß trôc quay can Trong ®ã: S1-Lùc trong pal¨ng n©ng cÇn do träng l­îng vËt n©ng , bé phËn mang t¶i vµ träng l­îng cÇn. §­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau Q-Träng l­îng vËt n©ng víi bé phËn mang (N) Gc-träng l­îng cña cÇn (N) Víi a2 = a – r = 23- 1 = 22 (m) Suy ra a1 = 22/2 = 11 (m) Thay sè vµo ta cã : S2-Lùc trong pal¨ng cÇn do t¶i träng giã ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau W1vµ W2 -T¶i träng giã t¸c dông lªn c¸c diÖn tÝch chÞu giã cña cµn vµ cña vËt n©ng (N) W1’-T¶i träng giã lªn cÇn khi cÇn ®Æt ®øng (N) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc W1’=k1.q1.F0 Trong ®ã: k1- hÖ sè c­êng ®é t¶i träng giã,chän k1 = 1,15 b¶ng 2-3,s¸ch M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van q1=250(N/m2)-gi¸ trÞ c­êng ®é t¶i träng giã,tra theo b¶ng 2-2, M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van F0-DiÖn tÝch bÒ mÆt ®­îc giíi h¹n ®­êng biªn ngoµi cña kÕt cÊu (m2).Theo h×nh vÎ tÝnh ®­îc . F0=(F+0,5F).k F-diÖn tÝch trong ®­êng viÒn mÆt chÞu giã cña cÇn (m2) k=0,4-hÖ sè kÓ ®Õn phÇn hæng cña kÕt cÊu C¸c kÝch th­íc cßn l¹i ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : ChiÒu dµi cÇn : chän Lc = 23 (m) ChiÒu cao tiÕt diÖn ë gi÷a cÇn tÝnh theo kÕt cÊu thÐp (m) chän h = 1 (m) b = (1 ¸ 1,5).h = 1¸ 1,5 (m) chän b = 1,2 (m) Ta cã: b1 = 0,5.b = 0,5.1,2 = 0,6 (m) h1 = 0,5.h = 0,5.1 = 0,5 (m) l1 = (0,1 ¸ 0,2).lc = (0,1 ¸ 0,2).23 =2 ¸ 4,6 (m) chän l1 = 4 (m) l = lc –2.l1 = 20 –2.4 =15 (m) DiÖn tÝch ®­êng viÒn chÞu giã cña cÇn F lµ: Thay vµo c«ng thøc trªn ta cã: F0 = (21,4 + 0,5.21,4).0,4 = 12,84 (m2) Suy ra: W1’=k1.q1.F0 = 1,15.250.12,84 = 3691,5 (N) Khi nghiªng mét gãc a1=150 t¶i träng gií lªn cÇn b»ng W1=W1’.sina1 = 3691,5.sin(150) = 955,43 (N) T¶i träng giã lªn vËt n©ng truyÒn ®Õn ®Çu cÇn x¸c ®Þnh tõ c«ng thøc W2=k2.q2.Fvn= 1,15.250.8,84 = 2541,5 (N) Trong ®ã: Fvn= 8,84 (m2)-lµ diÖn tÝch høng giã cña vËt n©ng. Tra theo b¶ng 2-5 s¸ch (M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van) q2=250(N/m2)-gi¸ trÞ c­êng ®é t¶i träng giã k2=1,15-hÖ sè c­êng ®é t¶i träng giã ®é cao tõ trô quay ®Õn ®Çu cÇn lµ : ®é cao tõ trô quay ®Õn gi÷a cÇn lµ : VËy lùc S2 trong pal¨ng cÇn do t¶i träng giã ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau ®©y: VËy S3-Lùc sinh ra trong pal¨ng cÇn do lùc ly t©m khi phèi hîp quay vµ n©ng cÇn.Lùc ly t©m nµy t¸c dông lªn khèi l­îng b¶n th©n cÇn (P1) vµ khèi l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang t¶i (P2) ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: trong ®ã: Lùc ly t©m cña cÇn (N) -Lùc ly t©m cña vËt víi bé phËn mang t¶i (N) -vËn tèc quay cña cÇn trôc (vg/ph) R=a+a1 -Kháng c¸ch tõ vËt ®Õn trôc quay (m) V× theo ®Çu ®Ò thiÕt kÕ vËn tèc quay trôc rÊt nhá (nq=0,5 vg/ph) nªn cã thÓ bá qua lùc nµy S4=0 . VËy lùc lín nhÊt sÎ xuÊt hiÖn trong pal¨ng n©ng cÇn khi cÇn v­¬n ra vÞ trÝ xa nhÊt lµ: Scmax=S1+S2+S3 = 391600 + 3592,87 = 395192,87 (N) Béi suÊt pal¨ng n©ng cÇn tÝnh theo c«ng thøc sau: trong ®ã: n=5,5-hÖ sè an toµn tÝnh d©y c¸p .Tra theo b¶ng (2-2) s¸ch (TÝnh to¸n m¸y trôc) Sd= 439500 Lùc kÐo ®øt d©y c¸p p=0,9 -HiÖu suÊt pal¨ng n©ng (cÇn ­íc l­îng s¬ bé) Chän béi suÊt pal¨ng a = 6 TÝnh l¹i hiÖu suÊt pal¨ng theo c«ng thøc khi ®ã lùc lín nhÊt trong d©y c¸p ®­îc tÝnh l¹i nh­ sau Þ Sd = Smax.n =76587,76.5,5 = 421232,71 (N) < Sdc = 439500 (N) VËy ta chän béi suÊt pal¨ng a =6 lµ ®óng VËy s¬ ®å pal¨ng c¸p nh­ sau: lèi vµo tang 3.X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc cña tang n©ng cÇn vµ rßng räc. §­êng kÝnh nhá nhÊt cho phÐp cña tang vµ rßng räc®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: D³ dc.h Trong ®ã. h1= 18 lµ hÖ sè ®­êng kÝnh cña tang tra theo b¶ng (3-11) s¸ch (M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van). dc= 26,5 mm ®­êng kÝnh c¸p tra theo tiªu chuÈn (mm) VËy ta cã:D³26,5.16 =424 mm ¥ ®©y ta chän ®­êng kÝnh tang vµ rßng räc gièng nhau Dt=Dr = 430(mm) ta cuèn d©y cuèn c¸p lªn tang lµm mét líp , bÒ mÆt tang tr¬n kh«ng cã r·nh. ChiÒu dÇy lµm viÖc cña d©y c¸p (llv) tÝnh theo c«ng thøc. Llv=(l10-l1).a = (23,24 – 19,13).6 = 24,7 (m) Víi l1,l10 lµ chiÒu dµi cña pal¨ng t­¬ng øng víi tÇm xa nhÊt (gãc b1) vµ tÇm víi gÇn nhÊt t­¬ng øng víi (gãc b10). §­îc x¸c ®Þnh tõ s¬ ®å h×nh häc cña cÇn ChiÒu dµi cña d©y c¸p trªn trªn mét b­íc quÊn mét líp. L=p(Dt+dc)=3,14.(0,477 + 0,0265) = 1,58 (m) Sè b­íc quÊn c¸p; ,chän b­íc c¸p Z = 16 ChiÒu dµi cÇn thiÕt cña tang lµ: Lt=Z.dc= 16.26,5 = 424 (mm) Chän Lt= 600 (mm) BÒ dµy thµnh tang ®­îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nnghiÖm sau. d=0,02.Dt+(6¸10) = 0,02.424+ 10 =18,48 (mm) lÊy d = 25 (mm) KiÓm tra øng suÊt nÐn sinh ra trªn tang theo c«ng thøc: Trong ®ã: Smax - Lùc c¨ng lín nhÊt trong c¸p (N) d -BÒ dÇy thµnh tang (mm) t – B­íc c¸p víi dc = 26,5 (mm) tra b¶ng 3-10 M¸y n©ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van), chän t = 31 j -HÖ sè gi¶m øng suÊt ,®èi víi tang b»ng gang j = 0,8. K -HÖ sèphô thuéc vµo sè líp c¸p cuèn trªn tang ,hai líp k=1,4. Víi øng suÊt nÐn cho phÐp ®èi víi tang gang GX15-32 lµ : [sn] =113(N/mm2) VËy ta cã : sn= 110,1sn]=113(N/mm2). Nh­ vËy kÝch th­íc cña tang lµm viÖc hîp lý vµ ®ñ bÒn. PhÇnII.chän ®éng c¬ ®iÖn. Ta ph©n thµnh 6 vÞ trÝ cña cÇn t­¬ng øng víi c¸c gãc ngiªng b1,b2,b3 ....., b6 Lµ 150, 250, 350 ,45,55, 65,®Ó tÝnh tùc trung b×nh b×nh ph­¬ng t¸c dông lªn pal¨ng cÇn trong qu¸ tr×nh thay ®æi tÇm víi tø Lmax ®Õn Lmin.C¸ch tÝnh c¸c gi¸ trÞ t­¬ng tù nh­ tÝnh lùc trong d©y c¸p lín nhÊt nh­ ë trªn ®· tr×nh bµy. VËn tèc trung b×nh thay ®æi tÇm víi vt= 0,27 (m/ph) Thêi gian thay ®æi tÇm víi t = 45(s) VËn tèc trung b×nh thay ®æi tÇm víi Thêi gian thay ®æi tÇm víitõ vÞ trÝ (b1=150) ®Õn vÞ trÝ (b2=250) lµ: TÝnh to¸n víi s¬ ®å t¶i träng nh­ h×nh vÏ: Q= 80000N ; q = 250 (N/m2) Q = 0 ; q = 250 (N/m2) Q1 = 80000N; q = 100 (N/m2) Q1 = 0; q = 100 (N/m2) Q2 = 0,733Q =58640 N; q = 100 (N/m2) Q2 = 0; q = 100 (N/m2)Q3 = 0,467Q = 37360 N; q = 100 (N/m2) Q3 = 0; q = 100 (N/m2) Q4 = 0,2Q = 16000N; q = 100 (N/m2) Q4 = 0; q = 100 (N/m2) c¸c vÞ trÝ kh¸c còng tÝnh t­¬ng tù nh­ trªn cho c¸c kÕt qu¶ nh­ trong b¶ng sau: C¸c th«ng VÞ trÝ cu¶ cÇn t­¬ng øng víi gãc n©ng sè tÝnh to¸n I(15o) II(25o) III(35o) VI(45o) V(55o) VI(65o) C¸nh tay ®ßn b(m) 5 5 5 4,73 4,28 3,63 ChiÒu dµi pal¨ng 23,23 22,34 21,46 20,61 19,82 19,13 Lp,m Thêi gian thay ®æi 0 9,78 19,45 28,79 37,47 45 TÇm víi t,s Lùc trong pal¨ng n©ng cÇn sc, Nvíi t¶i träng Q= 80000 N,vµ 399056.68 377537 344922.39 319357.67 292356 262805.36 q=250 N/m2 Q = 0,vµ 43583.34 43981.39 43409.08 44179.15 45600.5 48321.46 q = 250 N/m2 Q= 80000 N,vµ 399056.68 377537 344922.39 319357.66 292356 262805 q=100 N/m2 Q=58640 N,vµ 304145.3 288477.68 264418.3 245884.99 226472.36 205538.2 q=100 N/m2 Q=37360N,vµ 209589.39 199751.87 184215.8 172687.5 160835.36 148485.44 q=100 N/m2 Q=16000N,vµ 114678 110692.5 103711.7 99214.8 94951.6 91218.24 q=100 N/m2 lùc trung b×nh Stb, N , víi t¶i träng Q= 80000 N,vµ 361229.7 332140 305856.9 277580.7 131402.7 q=250 N/m2 Q = 0,vµ 43782.36 43695.23 43794.11 44889.82 46960.98 q = 250 N/m2 kho¶ng thêi gian 9.78 9.67 9.34 8.68 7.53 cöa lùc Stb t¸c ®éng t, s Ta cã b¶ng tÝnh c¸c gi¸ trÞ trung b×nh lùc t¸c dông lªn pal¨ng n©ng cÇn t¹i 6 vÞ trÝ kh¸c nhau cña cÇn: Lùc trung b×nh b×nh ph­¬ng t¸c dông lªn pal¨ng n©ng cÇn trong chu kú lµm viÖc n©ng cã t¶i vµ h¹ kh«ng t¶i ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: =213560(N) HiÖu suÊt chung cña c¬ cÊu n©ng cÇn: 0,86.0,96.0,85.0,95 = 0,67 Trong ®ã; hpc= 0,86 HiÖu suÊt pal¨ng n©ng cÇn. htc= 0,96 HiÖu suÊt cña tang hoc= 0,85 HiÖu suÊt cña bé truyÒn c¬ cÊu n©ng. hbl= 0,95 HiÖu suÊt cña b¶n lÒ cÇn. C«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng yªu cÇu ®èi víi ®«ng c¬ ®iÖn trong chu kú lµm viÖc cã t¶i vµ h¹ t¶i tÝnh theo c«ng thøc : thêi gian mét chu kú ®èi víi sè chu kú trung b×nh trong mét giê ack=8 C­êng ®é thùc tÕ tèi ®a cña ®éng c¬ ®iÖn khi cÇn trôc lµm viÖcvíi c¸c tÇm v­¬n tõ lín nhÊt ®Õn nhá nhÊt lµ: tlv =2.45 -thêi gian thay ®æi tÇm víi tõ nhá nhÊt ®Õn lín nhÊt vµ ng­îc l¹i. C«ng suÊt tÝnh to¸n ®éng c¬ ®iÖn víi c­êng ®é 25% lµ c­êng ®é danh nghi· gÇn nhÊt theo Catalog theo c«ng thøc 25,92(KW) Chän ®éng c¬ MTKF 412-8 cã c«ng suÊt 26 (KW).Sè vßng quay cña ®éng c¬ lµ n= 675(v/ph) Sè vßng quay cÇn thiÕt cña tang n©ng cÇn: Tû sè truyÒn cña bé truyÒn trung gian: KiÓm tra kh¶ n¨ng qu¸ t¶i tøc thêi cña ®éng c¬ ®· chän.M«men do lùc tæng lín nhÊt t¸c dông trong pal¨ng n©ng cÇn víi ¸p lùc giã q=250 (N/m2) (Nm) Víi ®éng c¬ ®· chän ta cã m«men danh nghÜa: Víi hÖ sè qu¸ t¶i m«men lín nhÊt ®éng c¬ cã thÓ truyÒn ®­îc lµ Mdcmax=ygh.Mdn= 3.367,85 = 1103,56 (Nm). Mdcmax>Mttmax do ®ã ®éng c¬ tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i tøc thêi. KiÓm tra thêi gian më m¸y víi lùc Scmax m«men më m¸y trung b×nh cña ®éng c¬. M«men v« n¨ng trªn trôc ®éng c¬ lµ: Thêi gian më m¸y ®­îc tÞnh theo c«ng thøc: = VËy thêi gian më m¸y víi tæng lùc lín nhÊt n¨m trong kho¶ng thêi gian cho phÐp.VËy ®éng c¬ ®iÖn ®· chän hîp lý. PhÇn III.TÝnh chän phanh. §Ó kÝch th­íc phanh vµ c¬ cÊu n©ng ®­îc nhá gän th× ®Æt phanh ë trôc thø nhÊt tøc lµ trôc ®éng c¬.M«men phanh tÝnh theo c«ng thøc Mph=k.Mmax Trong ®ã Mmax:m«men lín nhÊt trªn trôc phanh khi h¹ cÇn. K=1,75 :hÖ sè an toµn. hay Thay sè : VËy ta cã : KiÓm tra thêi gian phanh theo c«ng thøc = Thêi gian phanh víi tæng lùc lín nhÊt ë vÞ trÝ nguy hiÓm nhÊt n»m trong giíi h¹n cho phÐp. KiÓm tra kh¶ n¨ng gi÷ cña cÇn d­íi t¸c dông cña giã ë tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc vµ cÇn ë tr¹ng th¸i lµm viÖc t­¬ng øng víi gãc nghiªng b lín nhÊt. Lùc trong pal¨ng n©ng cÇn ë trong tr­êng hîp nµy gåm 2 thµnh phÇn: Lùc S10 do träng l­îng bé phËn mang vËt vµ träng l­îng b¶n th©n cÇn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau; Trong ®ã:Qm= 0 v× ta kh«ng xÐt bé phËn mang t¶i. Lùc S2:Do t¶i träng giã g©y ra. Víi:W1= 1,15.F.q.sin(650) ¸p lùc giã q = 1000 N/m2 tra b¶ng 3-1 s¸ch m¸y trôc VËy W1 =1,15.12,84.1000.sin(650) = 13382,54(N) Þ S20 = 38378 (N) lùc tæng céng Sc0 = S1 +S2 = 24099,72 + 38378 =62477,72 (N) hÖ sè an toµn phanh: HÖ sè an toµn phanh cho phÐp lµ 1,25 VËy m« men phanh tÝnh nh­ trªn lµ hîp lý §­êng kÝnh b¸nh phanh lµ D = 200 (mm) Chän phanh ®iÖn tõ TKT–200/100 cã m« men phanh Mph =200 (Nm) ®é rêi cùc ®¹i cña m¸ phanh emax = 1,25 (mm) Con ®Èy ®iÖn thuû lùc TGM-25 cã lùc ®Èy T=250 (N) hµnh tr×nh hc=50mm, träng l­îng phanh lµ 25 (kg) Ta cã thÓ mua s½n phanh vµ chØ cÇn ®iÒu chØnh lß xo ®óng víi m« men phanh theo yªu cÇu .Ta cÇn tÝnh to¸n mét sè lùc sau ®©y: ¸p lùc m¸ phanh lªn b¸nh phanh Víi D =200 (mm)®­êng kÝnh phanh F = 0,35 hÖ sè ma s¸t gi÷a vËt liÖu b¸nh phanh vµ vËt liÖu lãt phanh Lùc cña lß so khi ®ãng phanh lµ: trong ®ã: h =0,9 hiÖu suÊt cña hÖ thèng b¶n lÒ l1 , l2 , l3 ,l4 -c¸c kÝch th­íc cña phanh (mm) l1 = H-50 = 160 –50 = 110 (mm) l2 =H +H1-50 = 110 + 190 = 300 (mm) l3 = l0 = 14 (mm) l4 = 42,5 (mm) Thaysè vµo ta cã: Víi hµnh tr×nh cÇn ®Èy hc =50 mß xo bÞ Ðp thªm mét kho¶ng víi l5 =A1 =150 mm Gi¶ thiÕt lùc lß xo t¨ng thªm mét kho¶ng 10% ÞPmax=1,1.P =1,1.370,7 = 407,77 (N) Lùc yªu cÇu ®èi víi cÇn ®Èy nh­ vËy lo¹i cÇn ®Èy TTM-25 tho· m·n yªu cÇu më phÇn IV.TÝnh to¸n bé truyÒn c¬ khÝ. Bé truyÒn ë ®©y ®­îc thùc hiÖn d­íi d¹ng hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trô hai cÊp . C¸c th«ng sè cÇn ®¶m b¶o lµ: Tû sè truyÒn ic= 28 Sè vµo quay cña trôc vµo n1= 675 ChÕ ®é lµm viÖc trung b×nh, nh­ng víi CDth . C«ng su¾t truyÒn tÝnh theo t¶i träng t­¬ng ®­¬ng, bëi v× trong mét chu kú lµm viÖc cña mét c¬ cÊu thay ®æi tÇm v­¬n cã t¶i träng tõ tÇm víi xa nhÊt ®Õn tÇm víi nhá nhÊt vµ h¹ cÇn tõ tÇm v¬Ý nhá nhÊt ®Õn tÇm víi xa nhÊt t¶i tréng thay ®æi liªn tôc. Ngoµi c¬ cÊu ®­îc sö dông víi chÕ ®é trung b×nh, tøc lµ theo c¸c ®iÒu kiÖn nh­ sè liÖu trong b¶ng 1-1 vµ theo ®å thÞ gia t¶i nh­ ë h×nh . §Ó chän hép g¶im tèc thÝch hîp ®ñ kh¶ n¨ng lµm viÖc trong thêi h¹n lµm phôc vô quy ®Þnh ( ®èi vêi b¸nh r¨ng lµm viÖc chÕ ®é trung b×nh lµ 10 n¨m-b¶ng 1-1 )ta sÏ xuÊt ph¸t chñ yÕu tõ kh¶ t¶i cña c¸c b¸nh r¨ng. Trong c¸c b¶ng hép gi¶m tèc cho sè liÖu vÒ kh¶ t¶i øng víi sè vßng quay trôc vµo tõng CD % nhÊt ®Þnh. C¸c sè liÖu Êy chØ dïng khi hép gi¶m tèc lµm viÖc trong thêi gain h¹n chÕ kho¶ng 10 n¨m. §èi víi t×nh h×nh chôi t¶i cô thÓ cña c¬ cÊu thay ®æi tÇm v­¬n – chÕ ®é trung b×nh nh­ng trong qu¸n tr×nh lµm viÖc t¶i träng thay ®æi ®Ó cã thÓ t×m ®­îc hép gi¶m tèc hîp lý ta ph¶i chuyÓn vÒ t¶i träng t­¬ng ®­¬ng kh«ng ®æi khi c¬ cÊu lµm viÖc liªn tôc víi c­êng ®é 100%. C¸c t¶i trong thay ®æi ®­îc chuyÓn vÒ t¶i träng t­¬ng ®­¬ng theo c«ng thøc: Trong ®ã ti lµ thêi gian t¸c dông cña lùc Si a). TÝnh t¶i träng t­¬ng ®­¬ng trong qu¸ tr×nh h¹ cÇn víi c¸c chÕ ®é t¶i träng kh¸c nhau. -Khi n©ng h¹ cÇn víi t¶i träng Q1=Q = 80000 (N) vµ ¸p lùc giã tÝnh to¸n t¸c dông lªn cÇn lµ q= 100 (N/mm2) T¶i träng t­¬ng trong pal¨ng n©ng cÇn sÏ lµ S1t®= 158267,9 (N) -Khi n©ng h¹ cÇn víi t¶i trong Q2=0,733Q= 58640 (N) vµ ¸p lùc giã tÝnh to¸n t¸c dông lªn cÇn lµ q= 100 (N/mm2) T¶i träng t­¬ng trong pal¨ng n©ng cÇn sÏ lµ S2t®= 121549,1 (N) -Khi n©ng h¹ cÇn víi t¶i trong Q3=0,467.Q= 37360 (N) vµ ¸p lùc giã tÝnh to¸n t¸c dông lªn cÇn lµ q= 100 (N/mm2) T¶i träng t­¬ng trong pal¨ng n©ng cÇn sÏ lµ S3t®= 85111,09 (N) -Khi n©ng h¹ cÇn víi t¶i trong Q4=0,2.Q=16000 (N) vµ ¸p lùc giã tÝnh to¸n t¸c dông lªn cÇn lµ q= 100 (N/mm2) T¶i träng t­¬ng trong pal¨ng n©ng cÇn sÏ lµ S4t®=50559,18 (KN) b). T¶i träng t­¬ng ®­¬ng c¶ thêi gian phôc vô. C¨n cø vµo ®å thÞ gia t¶i víi chÕ ®é trung b×nh theo c«ng thøc : Trong ®ã a1: phÇn thêi gian lµm viÖc víi t¶i träng Sit®. =104088,5 (N) VËy c«ng suÊt t­¬ng ®­¬ng hép gi¶m tèc ph¶i truyÒn víi c­êng ®é 100%lµ: C¨n cø vµo yªu cÇu ®· nªu ®èi víi bé truyÒn vµ c«ng suÊt t­¬ng ®­¬ng võa tÝnh ra ta ®i thiÕt kÕ hép hép gi¶m tèc cho phï hîp víi yªu cÇu cña c¬ cÊu n©ng ®Æt ra : 1.Ph©n tØ sè truyÒn cña hÖ dÉn ®éng (ui) cho c¸c bé truyÒn: §Ó ®¶m b¶o cho cac bé truyÒn trong hép gi¶m tèc ®­îc b«i tr¬n tèt c¸c b¸nh r¨ng ®Òu cã d©ï b«i tr¬n , theo s¸ch thiÕt kÕ Chi tiÕt m¸y ta ph©n tØ sè truyÒn cña hép gi¶m tèc nh­ sau: u1 = 3,5 u2 = 3 u3 = 29/3,5.3 = 2,67 2. X¸c ®Þnh c«ng suÊt, m« men, sè vßng quay trªn c¸c trôc + Dùa vµo c«ng suÊt tÝnh to¸n trªn trôc m¸y c«ng t¸c, s¬ ®å dÉn ®éng vµ ®¶m b¶o cho sù qu¸ t¶i cña ®éng c¬ cã thÓ tÝnh ®­îc c«ng suÊt, m« men vµ sè vßng quay trªn c¸c trôc, phôc vô c¸c b­íc tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c bé truyÒn, trôc vµ æ: P1 = 26.0,97.0,99 = 24,97(KW) n1 = 675 (vg/ph) P2 = P1.hbr.hol = 24,97.0,97.0,99 = 23,98 (KW) P3 = P2.hbr.hol = 23,98.0,97.0,99 = 23,03(KW) P4 = P3.hbr.hol = 23,03.0,97.0,99 = 22,12(KW) Trôc Th«ng sè §éng c¬ Trôc 1 Trôc 2 Trôc 3 Trôc 4 C«ng suÊt P (KW) 26 24,97 23,98 23,03 22,12 Tû sè truyÒn u 1 3,5 3 2,67 Sè vßng quay n (v/p) 675 675 192,86 64,29 24 Momen xo¾n T (N.mm) 353279,26 1187436,48 3421006,38 8801916,67 3.ThiÕt kÕ bé truyÒn + Chän vËt liÖu b¸nh r¨ng Do kh«ng cã yªu cÇu g× ®Æc biÖt vµ theo quan ®iÓm thèng nhÊt ho¸ trong thiÕt kÕ ë ®©y ta chän vËt liÖu ba cÊp b¸nh r¨ng nh­ nhau. - B¸nh nhá: ThÐp 45 th­êng hãa t«i c¶i thiÖn ®¹t ®é cøng HB 241¸285 Cã sb1 = 850 (MPa); schl = 580 (MPa); - B¸nh lín: ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®é r¾n HB 192¸285 Cã sb2 = 750 (MPa); sch2 = 450 (MPa); + X¸c ®Þnh øng xuÊt cho phÐp - Theo b¶ng víi thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®é r¾n 180¸350 Ta cã : sHlim0 = 2.HB + 70 SH = 1,1 sflim0 = 1,8.HB + 70 SH = 1,75 Chän ®é r¾n b¸nh nhá: HB1 = 245 §é r¾n b¸nh lín: HB2 = 230 - Khi ®ã: sHlim10 = 2.245 + 70 = 560 (MPa) sflim10 = 1,8.245 = 441 (MPa) (tÝnh l¹i) sHlim20 = 2.230 + 70 = 530 (MPa) sflim20 = 1,8.230 = 414 (MPa) - Ta cã: NH0 = 30.HHB2.4 => 30.2452.4 = 1,6.107 NH2 = 30.2302.4 =1,39.107 NHE = 60.c.å(Ti/Tmax)3.ni.ti Sè thêi gian c¸c chi tiÕt lµm viÖc t =15000giê VËy ta cã *(NHe2) =60.c.n1/u1åti.Ti/Tmax)3.ti/Sti =60.1.600/3,5.15000.(13.0,167+ (0,733)3.0,166 + (0,467)3.0,167 + (0,2)3.0,5) = 4,4.107 v× NHe2 > NH02 nªn chän KHL2 = 1. Suy ra NHE1 > NH01 do ®ã : KHL1 = 1 *(NHe2)2 = 60.c.n2/u2åti å (Ti/Tmax)3.ti/Sti = 60.1.171,43/3.15000(13.0,167 + (0,733)3.0,166 + (0,467)3.0,167 + (0,2)3.0,5) = 1,46.107 v× NHe2 > NH02 nªn chän KHL2 = 1. Suy ra NHE1 > NH01 do ®ã : KHL1 = 1 *(NHe2)3 = 60.c.n3/u3åti å (Ti/Tmax)3.ti/Sti = 60.1.64,29/2,67.15000.(13.0,167 + (0,733)3.0,166 + (0,467)3.0,167 + (0,2)3.0,5) = 6,66.106 v× NHe2 < NH02 nªn ta cã: =1,136 Þ KHL2 = 1,45 Nh­ vËy s¬ bé ta x¸c ®Þnh ®­îc: [sHi] = sflim0.KHL1/SH [sH1]1,2 = 560.1/1,1 = 509 (MPa) [sH2]1,2 = 530.1/1,1 = 481,8 (MPa) [sH1]3 = 560.1,136/1,1 = 578 (MPa) [sH2]3 = 530.1,136/1,1 = 547 (MPa) CÊp nhanh sö dông r¨ng nghiªng nªn: [sH]1,2 = ([sH1] + [sH2])/2 = (509 + 481,8)/2 = 495,4 (MPa) [sH]3 = ([sH1] + [sH2])/2 = (578 + 547)/2 = 562,5 (MPa) Víi cÊp dïng r¨ng th¼ng ta cã [sH2] = 481,8 (MPa) Ta cã: NFE = 60.c.å(Ti/Tmax)6.ni.ti => NEF2 = 60.1.675/3,5.2915000.(16.0,167 + (0,733)6.0,166 + (0,467)6.0,167 + (0,2)6.0,5) = 4,4.107 > NF0 = 4.106 Do ®ã KF12 = 1, t­¬ng tù KF11= 1 - Do ®ã víi bé truyÒn quay 2 chiÒu KFC = 0,75 , ta ®­îc: [sF]1 = 441.1.0,75/1,75 = 189 (MPa) [sF]2 = 414.1.0,75/1,75 = 177 (MPa) - øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp: [sH]max = 2,8 . sch2 = 2,8.450 = 1260 (MPa) [sF1]max = 0,8 . sch1 = 0,8.580 = 464 (MPa) [sF2]max = 0,8 . sch2 = 0,8.450 = 360 (MPa) a. TÝnh to¸n cÊp nhanh + X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc theo c«ng thøc: - Tra b¶ng chän Yba = 0,3; ®èi víi r¨ng nghiªng Ka = 43 (hÖ sè phô thuéc vµo cÆp vËt liÖu cña b¸nh r¨ng). KHb - hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng lªn vµnh r¨ng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc. T1 - m« men xo¾n trªn trôc chñ ®éng Ta cã: Ybd = 0,5 .Yba(u1 + 1) = 0,5.0,3.(3,5 + 1) = 0,75 do ®ã tra b¶ng KHb = 1,06 lÊy aw1 = 220 (m) + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp: m = (0,01 0,02).aw = (0,01 ¸ 0,02).220= 2,2¸ 4,4mm. Tra b¶ng chän m« ®un ph¸p m = 3 - Chän s¬ bé b = 100, do ®ã cosb = 0,9848 Ta cã sè r¨ng b¸nh nhá z1 = 2aw1. Cosb/ [m.(u1+ 1)]= 2.220.0,9848/ [3.(3,5 +1)] = 32 Chän z1 = 32 Sè r¨ng b¸nh lín: z2 = u1.z1= 3,5.32= 112chän z2 = 112 Do ®ã tû sè truyÒn thùc sÏ lµ: um = z2/z1 =112/32= 3,5 Cosb = m.(z2 + z1)/(2.aw1) = 3.(112+ 32)/(2.220) = 0,9818 => b = 10,940 + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc: - øng suÊt tiÕp xóc trªn mÆt r¨ng lµm viÖc: - Theo b¶ng: ZM =274MPa1/3 - Ta cã tgb= cosat.tgb= cos (20,34). tg(10,94) = 0,181 do ®ã bb = 10,270 - Víi at = atw = arctg(tga/cosb) = arctg(tg20/cos10,94) = 20,340 Do ®ã: = 1,74 Ta cã: eb = bW.sinb/(m.p) = 66.sin(10,94)/(3.3,14) = 1,33 - Trong ®ã bW = aw1.Yba = 0,3.220 = 66 (mm) (chiÒu réng vµnh r¨ng) => Ze = ta cã - §­êng kÝnh vßng l¨n b¸nh nhá: dwl = 2.aw/(um + 1) = 98 (mm) Víi v = p.dw1.. n1/60000 = 3,14. 98.675/60000 = 3,46 (m/s) Tra b¶ng ta dïng cÊp chÝnh x¸c cÊp 9; KHa =1,16 Ta cã: dH = 0,002; g0 = 73 Do ®ã: = Ta cã: KH = KHa. KHb.KHn víi KHb = 1,06 ; Kha = 1,16 KH = 1,16.1,06.1,029 = 1,27 Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn ta ®­îc: => Do ®ã : sH = 475,97 (MPa) + X¸c ®Þnh chÝnh x¸c øng xuÊt tiÕp xóc cho phÐp: - Víi v = 1,1 (m/s), ZV = 1; víi cÊp chÝnh x¸c ®éng häc lµ 9, chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8, khi ®æ cÇn gia c«ng ®¹t ®é nh¸m Ra = 2,5 ®Õn 1,25 (mm), do ®ã ZR = 0,95, víi da 700(mm); K XH = 1 do ®ã [sH] = [sH] .Zv.ZR.ZXH = 495,5.1,1.0,95 = 470,8 (MPa) - Nh­ vËy (sH> [sH] )nh­ng trong ®iÒu kiÖn nhá h¬n 4% bÒn vÒ tiÕp xóc ®­îc tho· m·n + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn: Ta cã: - Theo b¶ng: KFb = 1,17; KFa = 1,37 ; dF 0,006 ; g0 = 73 Ta cã: - Do ®ã: => KF = KFa.KFb. KFV= 1,17.1,4.1,02 = 1,67 - Víi ea = 1,808 ta cã:Ye = 1/ea = 1/1,808 = 0,55 - Víi b= 10,940; Yb = 1 –10,94/140 = 0,921 Sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng: zV1 = z1/cos3b = 32/0,98183 = 33,81 zV2 = z2/cos3b = 112/0,98183 = 118 Tra b¶ng ta ®­îc : YF1 = 3,62 ; YF2 = 3,6 - Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn: sF2 = sF1.YF2 /YF1 = 111,5.3,6/3,62 =110,89 < [s F2] VËy ®iÒu kiÖn bÒn uèn ®­îc tho· m·n + C¸c th«ng sè vµ kÝch th­íc bé truyÒn: - Kho¶ng c¸ch trôc : aW = 220 (mm) - M« ®un ph¸p tuyÕn: m = 3 (mm) - ChiÒu réng vµnh r¨ng : bW = 66 (mm) - TØ sè truyÒn: um = 3,5 - Gãc nghiªng r¨ng: b =10,940 -Sè r¨ng: z1 = 32 ; z2 =112 - §­êng kÝnh vßng chia: d1 = 98 (mm) d2 =336 (mm) - §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng: da1 = 104 (mm) da2 = 342 (mm) - §­êng kÝnh ch©n r¨ng: df1 =92 (mm) df2 = 330 (mm) b. TÝnh bé truyÒn cÊp trung gian: X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc theo c«ng thøc: - Tra b¶ng chän Yba = 0,3; ®èi víi r¨ng nghiªng Ka = 43 (hÖ sè phô thuéc vµo cÆp vËt liÖu cña b¸nh r¨ng). KHb - hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng lªn vµnh r¨ng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc. T1 - m« men xo¾n trªn trôc chñ ®éng Ta cã: Ybd = 0,5 .Yba(u1 + 1) = 0,5.0,3.(3 + 1) = 0,6 do ®ã tra b¶ng KHb = 1,06 lÊy aw2 = 315 (mm) + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp: m = (0,01 0,02).aw2 = (0,01 ¸ 0,02).315 = 3,15 ¸ 6,3 mm. Tra b¶ng chän m« ®un ph¸p m = 4 Ta cã sè r¨ng b¸nh nhá z1 = 2aw2/ [m.(u2+ 1)]= 2.315/ [4.(3 +1)] = 39,38 Chän z1 = 39 Sè r¨ng b¸nh lín: z2 = u2.z1= 3.39 = 117 chän z2 = 117 Do ®ã aw = m.(z1 + z2)/2 = 4.(39 + 117)/2 = 312 (mm) LÊy aw2 = 315 (mm),do ®ã cÇn dÞch chØnh ®Ó t¨ng kho¶ng c¸ch trôc tõ 312 lªn 315 mm. TÝnh hÖ sè dÞch t©m y = aw2/m – 0,5.(z1 + z2) = 315/4 – 0,5(39 + 117)= 0,75 Ta cã ky = 1000y/zt = 1000.0,75/189 = 3,967 Theo b¨ng ta tra ®­îc kx = 0,0526 do ®ã hÖ sè gi¶m ®Ønh r¨ng Dy = kx.zt/1000 = 0,0526.189/1000 = 0,01 VËy tæng hÖ sè dÞch chØnh lµ: Xt = y + Ñy = 0,75 + 0,01 = 0,76 HÖ sè dÞch chØnh b¸nh 1 X1 = 0,5[xt – (z1 + z2).y/zt ] = 0,5[0,76 – (39 + 117).0,75/189] = 0,07 HÖ sè dÞch chØnh b¸nh 2 X2 = Xt - X1 = 0,76 – 0,07 = 0,69 Gãc ¨n khíp: Cosatw = m.(z2 + z1).cosa/(2.aw2) = 4.(117 + 39).cos20/2.315 = 0,93 Do ®ã atw = 21,440 + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc: - øng suÊt tiÕp xóc trªn mÆt r¨ng lµm viÖc: - Theo b¶ng: ZM =274MPa1/3 = 1,71 Ta cã: bW = aw2.Yba = 0,3.315 = 94,5 (mm) (chiÒu réng vµnh r¨ng) => Ze = ta cã - §­êng kÝnh vßng l¨n b¸nh nhá: dwl = 2.aw2/(u + 1) = 2.315/(3 + 1) = 157,5 (mm) Víi v = p.dw1.. n1/60000 = 3,14. 157,5.192,98/60000 = 1,59(m/s) Tra b¶ng ta dïng cÊp chÝnh x¸c cÊp 9; KHa =1 Ta cã: dH = 0,002; g0 = 73 Do ®ã: = Ta cã: KH = KHa. KHb.KHn víi KHb = 1,02 ; Kha = 1 KH = 1,02.1,015.1 = 1,03 Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn ta ®­îc: => Do ®ã : sH = 469,76 (MPa) + X¸c ®Þnh chÝnh x¸c øng xuÊt tiÕp xóc cho phÐp: - Víi v = 1,1 (m/s), ZV = 1; víi cÊp chÝnh x¸c ®éng häc lµ 9, chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8, khi ®æ cÇn gia c«ng ®¹t ®é nh¸m Ra = 2,5 ®Õn 1,25 (mm), do ®ã ZR = 0,95, víi da 700(mm); K XH = 1 do ®ã [sH] = [sH] .Zv.ZR.ZXH = 481,8.1.0,95.1 = 457,7 (MPa) - Nh­ vËy (sH> [sH] ) nh­ng ®iÒu kiÖn bÒn vÒ tiÕp xóc nhá h¬n 4% lªn ®­îc tho· m·n + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn: Ta cã: - Theo b¶ng: KFb = 1,09 ; KFa = 1 ; dF = 0,006 ; g0 = 73 Ta cã: Do ®ã: => KF = KFa.KFb. KFV= 1.1,06.1,026 = 1,11 - Víi ea = 1,826 ta cã:Ye = 1/ea = 1/1,826 = 0,55 Yb = 1 Sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng: zV1 = z1 = 39 zV2 = z2 = 117 Tra b¶ng ta ®­îc : YF1 = 3,65 ; YF2 = 3,6 - Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn: sF2 = sF1.YF2 /YF1 = 88,89,6/3,65 = 87,67 < [s F2] VËy ®iÒu kiÖn bÒn uèn ®­îc tho· m·n +C¸c th«ng sè vµ kÝch th­íc bé truyÒn: - Kho¶ng c¸ch trôc : aW = 315 (mm) - M« ®un ph¸p tuyÕn: m = 4 (mm) - ChiÒu réng vµnh r¨ng : bW = 94,5 (mm) - TØ sè truyÒn: um = 3 -Sè r¨ng: z1 = 39 ; z2 = 117 hÖ sè dÞch chØnh X1 = 0,07,X2 = 0,67 - §­êng kÝnh vßng chia: d1 = 157,5 (mm) d2 = 468 (mm) - §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng: da1 = 165,5 (mm) da2 = 476 (mm) - §­êng kÝnh ch©n r¨ng: df1 = 149,5 (mm) df2 = 460 (mm) c. TÝnh bé truyÒn cÊp chËm: X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc theo c«ng thøc: - Tra b¶ng chän Yba = 0,4 ; ®èi víi r¨ng nghiªng Ka = 43 (hÖ sè phô thuéc vµo cÆp vËt liÖu cña b¸nh r¨ng). KHb - hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng lªn vµnh r¨ng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc. T1 - m« men xo¾n trªn trôc chñ ®éng Ta cã: Ybd = 0,5 .Yba(u1 + 1) = 0,5.0,4.(2,67 + 1) = 0,73 do ®ã tra b¶ng KHb = 1,06 lÊy aw2 = 350 (mm) + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp: m = (0,01 0,02).aw3 = (0,01 ¸ 0,02).350 = 3,5 ¸ 7 mm. Tra b¶ng chän m« ®un ph¸p m = 5 - Chän s¬ bé b = 100, do ®ã cosb = 0,9848 Ta cã sè r¨ng b¸nh nhá z1 = 2aw3. Cosb/ [m.(u3+ 1)]= 2.350.0,9848/ [5.(2,67 +1)] = 37,56 Chän z1 = 38 Sè r¨ng b¸nh lín: z2 = u3.z1= 2,67.38 = 101,46 chän z2 = 101 Cosb = m.(z2 + z1)/(2.aw3) = 5.(101 + 38)/(2.350) = 0,993 => b = 6,780 + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc: - øng suÊt tiÕp xóc trªn mÆt r¨ng lµm viÖc: - Theo b¶ng: ZM =274MPa1/3 - Ta cã tgbb= cosat.tgb= cos (20,13). tg(6,78) = 0,1116 do ®ã bb = 6,370 - Víi at = atw = arctg(tga/cosb) = arctg(tg20/cos6,780) = 20,130 Do ®ã: = 1,754 Ta cã: eb = bW.sinb/(m.p) = 0,4.350.sin(6,78)/(5.3,14) = 1,053 - Trong ®ã bW = aw2.Yba = 0,4.350 = 140 (mm) (chiÒu réng vµnh r¨ng) => Ze = ta cã - §­êng kÝnh vßng l¨n b¸nh nhá: dwl = 2.aw3/(u + 1) = 190,74 (mm) Víi v = p.dw1.. n1/60000 = 3,14. 190,74.64,29/60000 = 0,64 (m/s) Tra b¶ng ta dïng cÊp chÝnh x¸c cÊp 9; KHa =1,13 Ta cã: dH = 0,002; g0 = 73 Do ®ã: = Ta cã: KH = KHa. KHb.KHn víi KHb = 1,06 ; KHa = 1,13 KH = 1,13.1,06.1,003 = 1,2 Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn ta ®­îc: => Do ®ã : sH = 527,9 (MPa) + X¸c ®Þnh chÝnh x¸c øng xuÊt tiÕp xóc cho phÐp: - Víi v = 1,1 (m/s), ZV = 1; víi cÊp chÝnh x¸c ®éng häc lµ 9, chän cÊp chÝnh x¸c vÒ møc tiÕp xóc lµ 8, khi ®æ cÇn gia c«ng ®¹t ®é nh¸m Ra = 2,5 ®Õn 1,25 (mm), do ®ã ZR = 0,95, víi da 700(mm); K XH = 1 do ®ã [sH] = [sH] .Zv.ZR.ZXH = 562,5.1,1.0,95 = 534 (MPa) - Nh­ vËy (sH< [sH] ) ®iÒu kiÖn bÒn vÒ tiÕp xóc ®­îc tho· m·n + KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn: Ta cã: - Theo b¶ng: KFb = 1,17; KFa = 1,37 ; dF 0,006 ; g0 = 73 Ta cã: Do ®ã: => KF = KFa.KFb. KFV= 1,37.1,17.1,015 = 1,627 - Víi ea = 1,843 ta cã:Ye = 1/ea = 1/1,843 = 0,543 - Víi b= 6,780; Yb = 1 – 6,78/140 = 0,952 Sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng: zV1 = z1/cos3b = 38/0,9933= 38,8 zV2 = z2/cos3b = 101/0,9933 = 103,15 Tra b¶ng ta ®­îc : YF1 = 3,75 ; YF2 = 3,6 - Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn: sF2 = sF1.YF2 /YF1 = 161,62.3,6/3,75 =155,16< [s F2] VËy ®iÒu kiÖn bÒn uèn ®­îc tho· m·n +C¸c th«ng sè vµ kÝch th­íc bé truyÒn: - Kho¶ng c¸ch trôc : aW = 350 (mm) - M« ®un ph¸p tuyÕn: m = 5 (mm) - ChiÒu réng vµnh r¨ng : bW = 140 (mm) - TØ sè truyÒn: u = 2,67 - Gãc nghiªng r¨ng: b =6,780 -Sè r¨ng: z1 = 38 ; z2 = 101 - §­êng kÝnh vßng chia: d1 = 190,74 (mm) d2 = 505,6 (mm) - §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng: da1 = 198,74 (mm) da2 = 513,6(mm) - §­êng kÝnh ch©n r¨ng: df1 = 182,74 (mm) df2 = 497,6 (mm) VI- tÝnh to¸n trôc cña hép gi¶m tèc. 1. chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc . v× ë ®©y t¶i träng trung b×nh nªn ta dïng thÐp 45 th­êng ho¸, cã s1= 600 Mpa, øng suÊt xo¾n cho phÐp t = (12…30) Mpa. 2 .X¸c ®Þnh s¬ bé ®­êng kÝnh trôc vµ kho¶ng c¸ch gèi trôc . dK= . Trong ®ã: dk- §­êng kÝnh trôc thø k. [t]- M«men xo¾n cho phÐp chän [t] = 20 Mpa. Tk- M«men xo¾n trªn trôc thø k. TI= 353279,26 [N.mm]. TII= 1187436,48 [N.mm]. TIII= 3421006,38 [N.mm] TIV = 8801916,67 [N.mm] V× trôc ®éng c¬ nèi víi khíp nèi lªn ®­êng kÝnh s¬ bé ®­îc tÝnh theo c«ng thøc ds11 = (0,8……1,2)ddc = (0,8……1,2).65 = 52 [mm] ds12 = = = 67 [mm] ds13 = = = 95[mm] Þ ds14 = = = 130 [mm] Tõ ds11= 65 mm, ds1 = 67 mm , ds13 = 95 mm ,d = 130 tra b¶ng 10.2/1/ ta ®­îc chiÒu réng c¸c æ: bo1= 33 mm, bo2= 33 mm, bo3 = 43 mm, b04 = 47 mm x¸c ®Þnh chiÒu réng c¸c may ¬. •ChiÒu réng may ¬ nöa khíp nèi, ë ®©y chän nèi trôc vßng ®µn håi nªn ta cã: lm12=(1,4..2,5).ds11=(1,4..2,5).65 = (91……162,5) chän lm12 = 95 (mm) +chiÒu réng may ¬ b¸nh r¨ng : lm22=(1,2..1,5).ds12=(1,2..1,5).67 =(80,4…..100,5) chän lm22 = lm23 = 85 (mm) . chiÒu réng may ¬ b¸nh r¨ng lín vµ chiÒu r«ng may¬ ®Üa xÝch lm32 = (1,2..1,5)ds13 = (1,2..1,5).95 = 114..142,5 [mm]. Chän lm32 = 120 [mm], vµ lm33 = 120 [mm]. lm42 = (1,2..1,5)ds14 = (1,2..1,5).130 = 156..195 [mm]. Chän lm42 =lm43 = 160 [mm] X¸c ®Þnh chiÒu dµi gi÷a c¸c æ. • XÐt trôc I: lc12 = 0,5.(lm12 + b01) +k3 + hn. Trong ®ã : k3- Kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¹nh cña chi tiÕt quay ®Õn l¾p æ, tra Tra b¶ng 10.3/1/ ®­îc k3 = 15 mm. h- ChiÒu cao l¾p æ vµ ®Çu bul«ng, tra b¶ng 10.3/1/ lÊy hn = 18 lc12- Kho¶ng c¸ch c«ng s«n. lc12 = 0,5.(lm12 + b01) +k3 + hn = 0,5(95 + 33) + 15 + 18 = 97 [mm]. +XÐt trôc II vµ trôc III: S¬ ®å tÝnh to¸n kho¶ng c¸ch æ ®èi víi trôc II vµ III l22 = 0,5(lm22 + b02) +k1 + k2 l23 = l22 + 0,5.(lm22 + lm23) +k1. l21 = lm22 + lm23 + 3k1 + 2k2 + b02 S¬ ®å tÝnh to¸n kho¶ng c¸ch æ ®èi víi trôc I V lc43 = 0,5( lm43 +b04) +k3 + hn Trong ®ã :k1- Kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¹nh cña chi tiÕt quay ®Õn thµnh trong cña hép hoÆc kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c chi tiÕt quay, lÊy k1= 10 K2- Kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¹nh æ ®Õn thµnh trong cña hép k2 = 12 hn- ChiÒu cao l¾p æ vµ ®Çu bul«ng, tra b¶ng 10.3/1/ lÊy hn=18 l22 = 0,5(lm22 + b02) +k1 + k2 = 0,5(85 + 33) +10 +12 =81 [mm]. l23 = l22 + 0,5.(lm22 + lm23) +k1= 81 + 0,5(85 +85) + 10 = 176 [mm]. l32 = l23 = 176 [mm]. l33 = l32 + 0,5.(lm32 + lm33) +k1 = 176 + 0,5. (120+120) + 10 = 306 [mm] l31 = lm32+lm33 +3k1+ 2k2 + b02=120 +120 +3.10+ 2.12 + 43 = 337 [mm] l42 = l33 = 306 [mm] lc43 = 0,5( lm43 +b04) +k3 + hn = 0,5( 160 +47) + 10 +18 = 131,5 [mm] l43=l41+lc43=337+131,5 = 468,5 [mm]. 3- X¸c ®Þnh chÝnh x¸c ®­êng kÝnh trôc . tÝnh trôc I. m t y m x Z y x Fx B Fy B Fr 3 Ft 3 A Fy Fx A Fx 2 218314 517312 353279,26 Fa 3 600333 X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông nªn trôc vµ c¸c ph¶n lùc gèi tùa. Chän hÖ trôc nh­ h×nh vÏ, ®iÓm ®Æt lùc Fx12 t¹i t©m trôc cã ph­¬ng theo trôc x vµ chiÒu ng­îc víi Fx13, cã trÞ sè tÝnh theo c«ng thøc sau: Fx =(0,2..0,3)Ft= (0,2..0,3)883,2..1324,8 [N] Chän Fx12 = 900 [N].víi Dt lµ ®­êng kÝnh vßng trßn qua t©m c¸c trèt tra b¶ng 16-10a/2/ ®­îc Dt = 160 mm. Ft1 = Ft2 = [N] Fr1 = Fr2 = [N] Fa1 = Fa2 = [N] LÊy momen ®èi víi ®iÓm A ta cã : åmAy =- Fy1B.337+Fr1.81 + Fa1.48 = 0 Fy1B = = 852,79 [N]. Fy1A = Fr1 - Fly1B = 2722,17 – 852,79 = 1869,38 [N]. åmAX = Fx1B.337 - Fx12.97 – Ft1.81 = 0 Fx1B = = 2020,75 [N]. Fx1A= Ft1 +Fx12- Fx1B = 7209,78 +1000 – 2020,75 = 6189 [N]. TÝnh m« men t­¬ng ®­¬ng Mt®j vµ ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓmtrªn trôc I. [s]-øng suÊt cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc b¶ng 10.5/1/ [s]=63 Mpa Mu1== 600333 (N.mm) Mt®1== Nmm VËy ta cã: d1= mm , VËy chän d = 55 (mm) T¹i tiÕt diÖn 2-2 Mu2== 561491,5 (N.mm) Mt®2==(Nmm) VËy ta cã: d2= (mm) , VËy chän d = 60 (mm) 2-TÝnh trôc II. LÊy momen ®èi víi ®iÓm A ta cã : åmAy= Fy2B.337-Fr3.176+Fr2.81–Fa2.78,6=0 Fy2B= Fy2A = Fr3- Fy2B – Fr2 = 6073,77 – 2722,17 – 2842,8 = 472,8 [N]. åmAx = -Fx2B.337 + Ft3.176 + Ft2.81 = 0 Fx2B = = 9607,77 [N]. Fx2A= Ft2 + Ft3 - Fx2B = 7209,78 + 15078,56 – 9607,77 = 12680,57 [N]. TÝnh m« men t­¬ng ®­¬ng Mt®j vµ ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓmtrªn trôc II [s]-øng suÊt cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc b¶ng 10.5/1/ [s]=63 Mpa Mu1== 1027839,7(N.mm) Mt®1== Nmm VËy ta cã: d1= mm , VËy chän d = 55 (mm) T¹i tiÕt diÖn 2-2 Mu2== 310605,11 (N.mm) Mt®2==(Nmm) VËy ta cã: d2= (mm) , VËy chän d = 60 (mm) TÝnh trôc 3: t m x m y A Fx Fy A Z x y 4 Ft Fr 4 Fr 5 Ft 5 Fx B Fy B 83925,6 643675,2 1848608,96 1253826 3421006,38 Fa 5 Ta cã: Ft5 = Ft6 = [N] Fr5 = Fr6 = =13240,8 [N] Fa5 = Fa6 = = 4264,6 [N] LÊy momen ®èi víi ®iÓm A ta cã : åmAy = FyB.337 + Fr4.176 –Fr5.306 + Fa5.95,37 = 0 Fy2B= [N]. Fy2A = Fr4 – Fy2- F5 = 6073,77 +7643,88 - 13240,8 = 476,85 [N]. åmAx = FxB.337 – Ft5.306 - Ft4.176 = 0 FxB = = 40446 [N]. FxA = Ft5 + Ft4 - Fx2 = 35870,9 + 15078,56 – 40446 = 10503,46 [N]. TÝnh m« men t­¬ng ®­¬ng Mt®j vµ ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm trªn trôc III [s]-øng suÊt cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc b¶ng 10.5/1/ [s]=63 Mpa Mu1== 1850513(N.mm) Mt®3== Nmm VËy ta cã: d1= mm , VËy chän d = 85 (mm) T¹i tiÕt diÖn 2-2 Mu2== 1409396 (N.mm) Mt®3==(Nmm) VËy ta cã: d2 = (mm) , VËy chän d = 80 (mm) • TÝnh trôc 4: t m x m y A Fx Fy A Z x y Fr 6 Ft 6 Fx B Fy B 30783,6 372706,8 8801916,67 Fa 6 LÊy momen ®èi víi ®iÓm A ta cã : åmAy =- Fy2B.337 + Fr6.306 + Fa6.252,8 = 0 Fy4B= Fy4A = Fr6 - Fy2B = 35870,9 – 35770,3 = 100,6 [N]. åmAx = - Fx2B.337 + Ft6.306 = 0 Fx4B = = 12022,8 [N]. Fx4A= Ft6 - Fx2B = 13240,8 – 12022,8 = 1218 [N]. TÝnh m« men t­¬ng ®­¬ng Mt®j vµ ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓmtrªn trôc IV [s]-øng suÊt cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc b¶ng 10.5/1/ [s]=63 Mpa Mu1== 373975,9 (N.mm) Mt®1== Nmm VËy ta cã: d1= mm , VËy chän d = 110 (mm) vII. tÝnh chän c¸c bé kh¸c cña c¬ cÊu n©ng. 1).Khíp nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc. ë ®©y dïng khíp nèi vßng ®µn håi, lµ lo¹i khíp cã thÓ l¾p vµ lµm viÖc khi hai trôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång trôc tuyÖt ®èi: ngoµi ra laäi khíp nµy cßn gi¶m ®­îc chÊn ®éng khi më m¸y vµ phanh ®ét ngét. PhÝa nöa bªn trôc ®éng c¬ kÕt hîp lµm b¸nh phanh. C¨n cø vµo ®­êng kÝnh b¸nh phanh D= 200 mm ,m«men lín nhÊt khíp cã cã truyÒn ®­îc lµ Mmax M«men v« l¨ng cña khíp nèi phÝa bªn hép gi¶m tèc lµ (GiD2i)khíp = 30 M«men lín nhÊt mµ khíp ph¶i truyÒn cã thÓ suÊt hiÖn trong 2 tr­êng hîp: më m¸y n©ng vËt vµ khi phanh h·m vËt ®ang n©ng. a).Khi më m¸y n©ng vËt. Víi hÖ sè qu¸ t¶i lín nhÊt quy ®Þnh sÏ xuÊt hiÖn khi më m¸y khi ®ã m«men lín nhÊt b¨ng : Mmax=3.Mdn= 3.171,43 = 514,29 N.mm PhÇn d­ ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng Md=Mmax-Mt= 514,29 – 65,63 = 448,66 N.mm Trong ®ã: - Mt = 65,63 N.mm :m«men tÜnh khi n©ng vËt. Mét phÇn m«men Md tiªu hao trong viÖc th¾ng qu¸n tÝnh chi tiÕt quay bªn phÝa trôc ®éng c¬ cßn l¹i truyÒn qua khíp nèi. M«men v« l¨ng nöa khíp nèi phÝa trôc ®éng c¬ = 1,4 M«men v« l¨ng c¸c chi tiÕt m¸y quay trªn gi¸ ®éng c¬ = 30 M«men t­¬ng ®­¬ng cña cÇn khi n©ng –v× vËn tèc n©ng cÇn rÊt nhá do ®ã m«men t­¬ng ®­¬ng cña cÇn quy vÒ trôc ®éng c¬ cã thÓ bá qua. Tæng m«men v« l¨ng quy vÒ trôc ®éng c¬ : Do ®ã m« men v« l¨ng cña c¶ hÖ thènglµ: Tæng m« men v« l¨ng tõ cña phÇn c¬ cÊu tõ nöa khíp nèi bªn phÝa hép gi¶m tèc vÒ sau kÓ c¶ vËt n©ng lµ: PhÇn m« men d­ truyÒn qua khíp nèi Tæng m« men truyÒn qua khíp lµ: Mk = Mt + Md = 65,65 + 38,97 = 104,6 N.m b.Khi phanh h·m vËt ®ang n©ng: M« men ®Æt trªn phanh : Mph= 171,43 N.mm Tæng m« men ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng : Mqt = Mph + Mt*= 171,43 + 65,63 = 237,06 N.m Thêi gian phanh tp = 1,45 .M« men truyÒn qua khíp ®Ó th¾ng lùc qu¸n tinh lµ: Nh­ vËy khi më m¸y n©ng vËt khíp ph¶i truyÒn m« men lín h¬n khi phanh vËt ®ang n©ng do ®ã cÇn kiÓm tra kh¶ n¨ng truyÒn cña khíp theo m« men truyÒn yªu cÇu: M = M.k1.k2 = 84.1,4.1.2 = 141 N.m Mmax –Lµ m« men mín nhÊt mµ khíp cã thÓ truyÒn ®­îc. Nh­ vËy khíp sÏ lµm viÖc an toµn. CÆp ®Çu c¸p trªn tang: Sö dông tÊm kÑp vµ vÝt kÑp trong ®ã a =2,5 vong = 5p lùc kÐo trªn c¸c bu l«ng cÆp: lùc uèn P0 = P.f = 0,15.24200,64 = 3630 (N) øng xuÊt l0 = 1,5.dc = 1,5.26,5 = 40 mm Chän z = 4 –hai b¶n cÆp d1 = 12 mm VËy vÝt cã thÓ chÕ t¹o b¨ng thÐp CT4 cã [s] = 200 ¸ 300 N/mm2 6.TÝnh trôc tang Lùc cña c¸p ®Æt lªn tang cã thÓ ®­îc ®Æt t¹i c¸c vÞ trÝ lµ B ,C ,E.Ta chän vÞ trÝ tÝnh to¸n t¹i B ,C cã hai tr­êng hîp sau: Tr­êng hîp 1: Lùc c¨ng c¸p t¹i vÞ trÝ B s¬ ®å nh­ h×nh vÏ: R A D R B P C B M C M A D 120 mm 600 mm 200 mm RB = P =Smax = 76587,76 (N) X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i c¸c æ A vµ D LÊy m« men t¹i A ta cã: Þ Þ RA = 76587,76 – 9989,7 = 66598,1 (N) M« men uèn t¹i B vµ C lµ: MB = RA.0,12 = 7991,77 (N.m) MC = RD.0,2 = 1997,94 (N.m) Tr­êng hîp 2:Khi lùc c¨ng c¸p t¹i vÞ trÝ C s¬ ®å chÞu t¶i nh­ h×nh vÏ : B R A R R D C P R C C D A M M B C 120 mm 300 mm 300 mm 200 mm RB = RC = X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i æ A vµ D Þ RD = P – RA = 38293,88 – 13319,6 = 24974,3 (N) M« men uèn t¹i B vµ C lµ: MB = RA.0,12 = 1598,35 (N.m) MC = RD.0,2 = 4994,85 (N.m) øng suÊt uèn lín nhÊt xuÊt hiÖn t¹i B trong tr­êng hîp 1 do ®ã ta lÊy gi¸ trÞ nµy ®Ó tÝnh trôc tang. Chän thÐp chÕ t¹o trôc lµ thÐp 45 cã T¹i mÆt c¾t B-B trôc ph¶i cã ®­êng kÝnhlµ: =100 (mm) Chän ®­êng kÝnh dB = dC = 100 (mm) KÕt cÊu trôc cïng c¸c kÝch th­íc cho trªn h×nh vÏ 140 mm 600 mm 120 mm Trôc cÇn kiÓm tra t¹i tiÕt diÖn cã kh¶ n¨ng tËp trung øng xuÊt lín nhÊt : Tæng sè giê lµm viÖc T = 24.365.A.kn.kng Trong ®ã: A = 10 n¨m Kn = 0,5 hÖ sè sö dông Kng = 0,67 hÖ sè sö dông ngµy Do ®ã: T = 24.365.10.0,5.0,67 = 29346 (giê) Sè chu kú lµm viÖc tæng céng Z0 lµ : Z0 = T.ack.at Trong ®ã: ak = 1 sè lÇn gia t¶i trong mét chu kú ack = 8 Z0 = 29346.8.1 = 234768 =2,35.105 ZZ = 60.T.ntg.CD% = 60.29346.19.0,25 = 0,84.107 Sè chu kú lµm viÖc víi c¸c t¶i träng Q1, Q2, Q3, Q4 Q1 = Q ; Q2 = 0,733Q ; Q3 = 0,467Q; Q4 = 0,2Q Z1 = 0,167.Z0 = 0,167.0,8.107 = 1,34.106 Z2 = 0,166.Z0 = 0,166.0,8.107 = 1,33.106 Z3 = 0,167.Z0 = 0,167.0,8.107 = 1,34.106 Z4 = 0,5.Z0 = 0,5.0,8.107 = 4.106 Sè chu kú lµm viÖc t­¬ng ®­¬ng: Zt® = 1,34.106.18 + 1,33.106. 0,7338 + 1,34.106. 0,4678 + 4.106. 0,28 = 1,45.106 HÖ sè chÕ ®é lµm viÖc =1,27 Giíi h¹n mái tÝnh to¸n s-1 = s-1.k = 250.1,27 = 317,5 (N/mm2) HÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt b = 0,9 – bÒ mÆt gia c«ng tinh HÖ sè kÝch th­íc lÊy es = 0,7 HÖ sè tËp trung øng xuÊt ks = 1 trôc tr¬n Ta cã hÖ sè an toµn : Þ VËy tiÕt diÖn trôc t¹i ®©y ®ñ bÒn.  Môc lôc Trang PhÇn I . TÝnh chän d©y c¸p 1 1. Chän d©y c¸p 1 2. X¸c ®Þnh lùc trong hÖ thèng n©ng cÇn 1 3. X¸c ®inh kÝch th­íc tang vµ rßng räc 8 PhÇn II . Chän ®éng c¬ ®iÖn 9 PhÇn III . TÝnh chän phanh 14 PhÇn IV . TÝnh to¸n b« truyÒn c¬ khÝ 17 1. Ph©n tØ sè truyÒn cña hÖ dÉn ®éng cho c¸c bé truyÒn 19 2.X¸c ®Þnh c«ng suÊt ,m« men ,sè vßng quay trªn c¸c trôc 19 3. ThiÕt kÕ bé truyÒn 21 PhÇn V .TÝnh to¸n trôc 33 PhÇn VI . TÝnh chän c¸c bé phËn kh¸c 42 Tµi liÖu tham kh¶o M¸y n¨ng chuyÓn vµ thiÕt bÞ cöa van – NguyÔn §¨ng C­êng TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ – TrÞnh ChÊt , Lª v¨n UyÓn TÝnh to¸n m¸y trôc ¸t l¸t m¸y n©ng