ĐỒ án NGÀNH cơ điện tử đề tài THIẾT kế, CHẾ tạo GIÀN PHƠI THÔNG MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn: HÀ NỘI 06 - 2016 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thơng tin nhóm sinh viên Họ tên sinh viên: Điện thoại liên lạc: 0964 – 810 – 699 Email: lecongvinh06@gmail.com Lớp: KT Cơ Điện Tử Hệ đào tạo: Kỹ sư quy Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Robot, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Thời gian làm ĐATN: từ ngày 11/ 01/ 2016 đến 10/ 06/ 2016 Mục đích nội dung ĐATN Thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Các nhiệm vụ cụ thể ĐATN  Tìm hiểu thị trường giàn phơi thơng minh nay, từ đề xuất ý tưởng cải tiến yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh  Thiết kế hệ thống dẫn động cho giàn phơi thơng minh  Tính tốn, lựa chọn kết cấu khí cho giàn phơi thông minh  Thiết kế hệ thống điều khiển giàn phơi thông minh  Chế tạo giàn phơi thông minh Lời cam đoan sinh viên Nhóm sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp - Lê Công Vinh, Nguyễn Tiến Diện, Lâm Quyết Thắng – cam kết ĐATN cơng trình nghiên cứu thân nhóm thực hướng dẫn ThS Hoàng Văn Bạo Các kết nêu ĐATN trung thực, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Nhóm Tác giả ĐATN SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm đánh giá (cho sinh viên): Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn ThS Hoàng Văn Bạo SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Giáo viên phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét giáo viên phản biện: Điểm đánh giá (cho sinh viên): Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo TĨM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nội dung Đồ án tốt nghiệp thực dựa nhiệm vụ sau:  Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu thị trường giàn phơi thơng minh nay, từ đề xuất ý tưởng cải tiến yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thơng minh Thơng qua việc tìm hiểu, ngun cứu thị trường giàn phơi nay, cụ thể sâu tìm hiểu nhu cầu thị trường, tìm hiểu loại giàn phơi có thị trường Từ đó, khoanh vùng thị trường nhắm đến hộ gia đình khu chung cư, khu dân cư, tịa nhà cao tầng, nơi có diện tích sinh hoạt khơng nhiều nhu cầu tối ưu diện tích cần thiết Dựa vào việc tìm hiểu mà đề xuất ý tưởng cải tiến loại giàn phơi trở nên thông minh hơn, thuận tiên cho người sử dụng chi phí chế tạo mức hợp lý, đồng thời đưa yêu cầu cụ thể cho trình thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Nội dung cụ thể nhiệm vụ trình bày cụ thể Chương 1: TỔNG QUAN  Nhiệm vụ 2: Thiết kế hệ thống khí cho giàn phơi thơng minh Từ ý tưởng cải tiến đề xuất yêu cầu thiết kế, chế tạo, tiến hành thiết kế hệ thống khí cho giàn phơi thơng minh, phần vơ quan trọng, xương sống cho tồn Đồ án tốt nghiệp Ở đây, ta phải lên sơ đồ hệ dẫn động giàn phơi, tính tốn, thiết kế lựa chọn động cơ, truyền Trục vít – Bánh vít, tang cuốn, cáp, v v Tồn nội dung nhiệm vụ trình bày Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ  Nhiệm vụ 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi thông minh Để thực giàn phơi thông minh, thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi điều tất yếu Với yêu cầu trời mưa che tự động hạ xuống che chắn quần áo khỏi ướt, hết mưa tự động kéo lên Đồng thời, giàn phơi thông minh cài đặt sẵn hai chế độ, dành cho người lớn, khác dành cho trẻ em, tạo thuận tiện cho q trình phơi quần áo Tồn phần thiết kế hệ thống điều khển nằm Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN  Nhiệm vụ 4: Chế tạo giàn phơi thông minh Từ nhiệm vụ trên, thu thơng tin cần thiết để tiến đến bước cuối tạo nên sản phẩm thực Ở nhiệm vụ này, SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo trình bày cách khái quát Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 11 LỜI MỞ ĐẦU 12 Chương 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Giời thiệu giàn phơi 13 1.2 Các loại giàn phơi 15 1.2.1 Giàn phơi quay tay 16 1.2.2 Giàn phơi bấm điện .17 1.2.3 Giàn phơi điều khiển từ xa 18 1.3 Đề xuất cải tiến hệ thống giàn phơi thông minh 19 1.4 Yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh 22 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 23 2.1 Thiết kế hệ dẫn động khung phơi 23 2.1.1 Tính chọn cáp 24 2.1.1.1 Cấu tạo 24 2.1.1.2 Phân loại 24 2.1.1.3 Lựa chọn loại cáp 24 2.1.1.4 Tính tốn thơng số cáp 24 2.1.2 Tính chọn tang .28 2.1.2.1 Khái niệm .28 2.1.2.2 Phân loại 28 2.1.2.3 Lựa chọn loại tang 28 2.1.2.4 Tính tốn thơng số Tang 29 2.1.2.5 Cố định đầu cáp lên tang 32 2.1.3 Tính chọn động 32 2.1.3.1 SVTH: Trang Động điện 32 Đồ án tốt nghiệp 2.1.3.2 Các loại động điện .33 2.1.3.3 Công suất cần thiết trục tang 35 2.1.3.4 Xác định hiệu suất chung toàn hệ thống 35 2.1.3.5 Xác định công suất yêu cầu trục động .37 2.1.3.6 Xác định vận tốc quay trục tang 37 2.1.3.7 Xác định vận tốc quay cần thiết động 37 2.1.3.8 Chọn động điện 37 2.1.4 2.2 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lựa chọn truyền .38 2.1.4.1 Khái niệm .38 2.1.4.2 Phân loại 38 2.1.4.3 Truyền động trục vít – bánh vít 38 2.1.4.4 Các dạng hỏng truyền trục vít 39 2.1.4.5 Lựa chọn .40 Thiết kế hệ dẫn động bạt che .41 2.2.1 Lựa chọn bạt che 41 2.2.2 Tính chọn động 41 2.2.2.1 Công suất cần thiết trục bạt che 41 2.2.2.2 Xác định hiệu suất chung toàn hệ thống 42 2.2.2.3 Xác định công suất yêu cầu trục động .42 2.2.2.4 Chọn động điện 43 2.2.3 Tính chọn trục quấn bạt 43 2.2.3.1 Chọn vật liệu 43 2.2.3.2 Tính thiết kế trục 43 2.2.4 Tính chọn ổ bi .49 2.2.4.1 Khái niệm .49 2.2.4.2 Cấu tạo 49 2.2.4.3 Chọn loại ổ lăn .50 2.2.4.4 Chọn sơ kích thước ổ lăn 50 2.2.4.5 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ 50 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp 2.3 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lựa chọn xếp .52 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 53 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 53 3.2 Giới thiệu sensor động dùng hệ thống 55 3.2.1 Sensor 55 3.2.2 Cảm biến mưa .55 3.2.3 Động chiều DC 57 3.2.4 Encoder 61 3.2.5 Động bước (Step) .62 3.3 Tổng quan vi điều khiển STM32, biên dịch nạp Code vào vi điều khiển 65 3.3.1 Sơ lược STM32 65 3.3.2 Ứng dụng STM32 66 3.3.3 Tính bật 66 3.3.4 Khái quát vi điều khiển STM32F103C8T6 .68 3.4 Trình biên dịch cho vi điều khiển KEILC 4, FLASH LOADER 70 3.5 Sơ đồ mạch thiết kế thực đề tài 78 3.5.1 Khối nguồn nuôi vi xử lý 78 3.5.2 Khối IC L298 đảo chiều 78 3.5.3 Khối vi xử lý 80 3.5.4 Khối hiển thị LCD 81 3.6 Mạch in 81 3.7 Kết đạt 82 Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH .83 4.1 Chế tạo khung phơi 83 4.1.1 Khung thép V 83 4.1.2 Khung thép hộp .84 4.1.3 Thanh phơi 84 4.1.4 Thanh xếp .85 4.2 Chế tạo bạt che 86 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp 4.3 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lắp ghép giàn phơi hoàn chỉnh 86 KẾT LUẬN .87 PHỤ LỤC 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .104 DANH MỤC HÌNH STT Tên Trang 1.1 Dân số thành thị nước từ năm 1995 đến sơ năm 2014 13 1.2 13 1.4 Dân số thành thị Hà Nội từ năm 1995 đến sơ năm 2014 Dân số thành thị Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1995 đến sơ năm 2014 Khu chung cư Times City 1.5 Khu chung cư Royal City 14 1.6 Khung cảnh phơi quần áo khu chung cư 15 1.7 Cảnh phơi quần áo tạm bợ 15 1.8 Giàn phơi quay tay 16 1.9 Giàn phơi bấm điện 17 1.10 Giàn phơi điều khiển từ xa 18 1.11 Ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh 19 1.12 Khung gá giàn phơi thông minh 19 1.13 Thanh xếp 20 1.14 Trục bạt che nằm hai ổ bi liền gối 20 1.15 Thanh phơi quần áo 21 1.3 14 14 2.1 Sơ đồ dẫn động khung phơi 23 2.2 Các loại cáp thép 24 2.3 Cáp thép 27 2.4 Hình dạng số loại tang 28 2.5 Các kích thước Tang 29 2.6 Tang cáp 32 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo 2.7 Cố định đầu cáp lên tang 32 2.8 Cấu tạo động bước 34 2.9a Cấu trúc động bước nam châm vĩnh cửu 34 2.9b Cấu trúc động bước biến từ trở 34 2.10 Động bước kéo giàn phơi 38 2.11 Kết cấu trục vít liền trục bánh vít 39 2.12 Bộ truyền Trục vít – Bánh vít mua thị trường 40 2.13 Sơ đồ hệ dẫn động bạt che 41 2.14 Động giảm tốc truyền động bạt che 43 2.15 Ống inox quấn bạt 45 2.16 Lục phân bố tải trọng trục 46 2.17 Mặt cắt ngang ống inox 47 2.18 Cấu tạo ổ lăn 49 2.19 Các thông số ổ lăn 50 2.20 Ổ bi đỡ liền gối 51 2.21 Thanh xếp 52 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 53 3.2 Cấu trúc hệ thống có Sensor 55 3.3 Mơ hình thiết bị đo đơn giản 55 3.4 Sơ đồ chân nối cảm biến 56 3.5 Động chiều 57 3.6 Mạch cầu H 58 3.7 Sơ đồ mạch sử dụng L293B để điều khiển động 59 3.8 Miêu tả ứng dụng điển hình L298 60 3.9 Cho ứng dụng dịng lớn hơn, dùng kênh 60 3.10 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Encoder 61 3.11 Động bước (Step) 62 3.12 Sơ lược lịch sử phát triển STM32 64 3.13 Ứng dụng STM32 64 3.14 Năng lượng tiêu thụ 65 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo Hình 2.11 Kết cấu trục vít liền trục bánh vít  Ưu điểm truyền  Tỉ số truyền lớn  Làm việc êm khơng ồn  Có khả tự hãm  Nhược điểm:  Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều nên thường phải dùng biện pháp làm nguội  Vật liệu làm bánh vít tương đối đắt 2.1.4.4 Các dạng hỏng truyền trục vít Trong trình làm việc, truyền trục vít- bánh vít xuất dạng hỏng sau:  Dính xước bề mặt, thường xảy truyền có áp suất bề mặt tiếp xúc lớn, vận tốc làm việc tương đối lớn Trên bề mặt ren trục vít có dính hạt kim loại bị bứt từ bánh vít Mặt ren trở nên sần sùi Đồng thời mặt bánh vít bị cào xước Chất lượng bề mặt giảm đáng kể, truyền làm việc không tốt Nguyên nhân: Do ứng suất lớn nhiệt độ cao làm vật liệu bánh vít chỗ tiếp xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo Kim loại bị bứt dính mặt ren trục vít tạo thành vấu, vấu cào xước mặt bánh vít  Mịn bánh vít ren trục vít vận tốc trượt lớn, nên tốc độ mịn cao Vật liệu bánh vít có tính thấp, bánh vít bị mịn nhiều SVTH: Trang 39 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo  Biến dạng mặt răng, bánh vít có chỗ lồi lõm, dạng bị thay đổi, truyền ăn khớp không tốt Dạng hỏng thường xuất truyền có áp suất mặt tiếp xúc lớn  Gẫy bánh vít, vài tách rời khỏi bánh vít Gẫy dạng hỏng nguy hiểm Gẫy tải bị mỏi ứng suất uốn tiết diện chân vượt giá trị cho phép  Tróc rỗ mặt răng, mặt ren trục vít bánh vít có lỗ nhỏ sâu, làm hỏng mặt răng, truyền làm việc không tốt 2.1.4.5 Lựa chọn Với tỉ số truyền truyền trục vít mong muốn , tìm hiểu thị trường kỹ lưỡng trước chọn tỉ số truyền, chúng em thị trường dễ dàng lựa chọn truyền trục vít mong muốn Hình 2.12 Bộ truyền Trục vít – Bánh vít mua thị trường SVTH: Trang 40 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo 2.2 Thiết kế hệ dẫn động bạt che Thông số yêu cầu Đơn vị Giá trị Chiều rộng vùng che m Chiều cao vùng che m m/s 0,05 Thơng số Kí hiệu Vận tốc quấn bạt Ghi Sơ đồ hệ dẫn động bạt che: Hình 2.13 Sơ đồ hệ dẫn động bạt che 2.2.1 Lựa chọn bạt che Nhận thấy thị trường bạt dành cho mái hiên di động ngày trở nên phổ biến, đồng thời loại bạt có khả chống lại nắng mưa Nên chúng em định sử dụng loại bạt dùng cho mái hiên di động làm bạt che thiết kế giàn phơi thông minh Theo trình tìm hiểu thị trường biết, chất liệu làm bạt Tarpaulin, hai mặt bạt có tráng lớp PVC tránh bám bụi, có độ dày 0,45 mm Khối lượng bạt 0,373 kg 2.2.2 Tính chọn động 2.2.2.1 Cơng suất cần thiết trục bạt che Theo yêu cầu thiết kế, ta có:  Chiều rộng vùng che:  Chiều cao vùng che: Như vậy, để đáp ứng yêu cầu thiết kế ta phải sử dụng che Khối lượng bạt che: SVTH: Trang 41 bạt Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo Để bạt ln căng, hướng thẳng góc xuống để tránh bị bay gió thổi đầu phía bạt cố định inox dài 3m, có khối lượng: Do đó, lực kéo lớn tác dụng lên trục bạt che: Hay: Công suất trục bạt tre: Theo yêu cầu thiết kế, vận tốc nâng/hạ bạt , ta có: 2.2.2.2 Xác định hiệu suất chung toàn hệ thống Hiệu suất chung toàn hệ thống xác định sau: Trong đó: ∏ hiệu suất chi tiết truyền thứ i; k số chi tiết hay truyền thứ i đó: Tra bảng 2.3 – Trang 19 – Tài liệu [5] Trị số hiệu suất truyền ổ ta có: Tên gọi Kí hiệu Số lượng Hiệu suất khớp nối Hiệu suất cặp ổ lăn  Do đó: ∏ 2.2.2.3 Xác định cơng suất u cầu trục động  Công suất yêu cầu trục động điện: SVTH: Trang 42 Giá trị chọn Ghi Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo 2.2.2.4 Chọn động điện Do trục động nối trực tiếp với trục bạt che thông qua khớp nối, nên để đảm bảo vận tốc nâng hạ bạt , vận tốc dài động phải Từ hai kiện: Chúng em tiến hành mua động giảm tốc tích hợp Encoder, thu động có thơng sơ sau:  Điện áp 12 V  Dịng A Hình 2.14 Động giảm tốc truyền động bạt che 2.2.3 Tính chọn trục quấn bạt 2.2.3.1 Chọn vật liệu Với yêu cầu toán trên, tổng khối lượng kéo bạt không lớn (4,8kg) nên chúng em chọn vật liệu làm trục quấn bạt thép ống inox, vừa giúp cấu nhẹ lại đảm bảo cho trục không bị han gỉ tiếp xúc với nước mưa 2.2.3.2 Tính thiết kế trục Tính tốn thiết kế trục nhằm xác định đường kính, chiều dài đoạn trục đáp ứng yêu cầu độ bền, kết cấu, lắp ghép công nghệ Muốn cần biết SVTH: Trang 43 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo trị số, phương, chiều điểm đặt tải trọng tác dụng lên trục, khoảng cách gối đỡ từ gối đỡ đến chi tiết lắp trục Đối với trục, độ bền thường tiêu quan trọng khả làm việc Do trục thường thiết kế theo điều kiện độ bền Ngoài ra, tùy trường hợp cụ thể, phải xét đến độ cứng dao động trục Tính thiết kế trục tiến hành theo bước:  Xác định tải trọng tác dụng lên trục  Tính sơ đường kính trục  Kiểm nghiệm trục độ cứng uốn a) Xác định tải trọng tác dụng lên trục Tải trọng chủ yếu tác dụng lên trục là:  Trọng lượng thân trục  Trọng lượng bạt ống phía cuối bạt Cịn moment ma sát ổ trục tác dụng lên trục bỏ qua trị số chúng nhỏ b) Tính sơ đường kính trục Đường kính trục tính sơ thơng qua moment xoắn Sở dĩ tính theo moment xoắn lúc chiều dài trục chưa xác định, chưa tìm moment uốn Trong đó: √ [ ] D đường kính trục (mm) T moment xoắn tác dụng lên trục (N.mm) [ ] ứng suất xoắn cho phép (MPa) T moment xoắn trục xác định qua cơng suất động số vịng quay trục động kéo bạt Với: P công suất động kéo bạt (w) SVTH: Trang 44 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo  Động chúng em mua để kéo bạt có U=12 (V), I=2 (A), nên công suất động là: P=U.I=12.2=24 (V) n tốc độ quay động kéo bạt, n=60 (vịng/phút) (phần tính động kéo bạt) [ ] ứng suất uốn cho phép vật liệu, với vật liệu chế tạo trục thép không gỉ, [ ] = 15…30 MPa Vì tính đường kính trục khơng xét đến ứng suất uốn, để bù lại, phải lấy [ ] thấp xuống nhiều, nên chọn [ ] =15 MPa Do đó: √ [ ] √ Vì kích thước ống inox thiết kế theo dãy tiêu chuẩn: 9,5; 12,7; 15,9; 19,05; 21,7; 25; 25,4; 27,2; 31,8; 42,7… nên chúng em chọn loại thép ống có kích thước sau:  Đường kính ngồi thép ống inox D=15.9 (mm), (dễ lắp với đường kính khớp nối, lấy 16(mm) tính toán kiểm nghiệm)  Chiều dài: l= 3200 (mm)  Độ dày: (mm) Hình 2.15 Ống inox quấn bạt c) Kiểm nghiệm trục độ cứng uốn Độ cứng uốn có ảnh hưởng quan trọng đến cấu trục làm việc, không đủ độ cứng uốn trục bị biến dạng uốn lớn ảnh hưởng đến làm việc bình thường trục chi tiết lắp trục Do ta cần kiểm nghiệm SVTH: Trang 45 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo độ cứng uốn vị trí mà có độ võng lớn xem có thỏa điều kiện ứng suất cho phép mặt cắt hay khơng Giả sử tải trọng bạt phân bố chiều dài trục hình 5.2 Hình 2.16 Lục phân bố tải trọng trục Với: q= 15 (N/m) tải trọng phân bố trục l= 3200 (mm) chiều dài trục quấn bạt Từ biểu đồ thấy trục bị võng lớn Do chúng em kiểm nghiệm độ cứng uốn vị trí Tham khảo tài liệu [7] ta có  Độ võng trục trục là: Trong đó: E: moduyn đàn hồi Ta có bảng Moduyn đàn hổi E số loại vật liệu sau: Bảng 2.6.Moduyn đàn hồi E số loại vật liệu Vật liệu E (MN/m2) Thép 2,1.105 Gang (xám, trắng) (1,154 1,6).105 Đồng, hợp kim đồng (đồng vàng, đồng đen) 1,0.105 SVTH: Trang 46 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo 0,7.105 Nhơm đuyara Khối xây: -Bằng đá vôi 0,6.105 -Bằng gạch 0,03.105 Bê tông nặng (khô cứng tự nhiên) (0,214 0,38).105 Gỗ dọc thớ 0,1.105 Cao su 0,00008.105 Từ ta xác định được: : Moment quán tính mặt cắt ngang Với chi tiết trục chúng em ống inox rỗng, mặt cắt ngang có dạng sau: Hình 2.17 Mặt cắt ngang ống inox Cơng thức tính moment qn tính mặt cắt ngang trục trung hòa: Suy ra, độ võng tâm trục là:  Kiểm nghiệm: Với  σ k  = σ n  = σ  Dầm có mặt cắt đối xứng qua mặt trung hịa điều kiện ứng suất uốn cho phép là: SVTH: Trang 47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo σ max = M max  σ Wx Trong đó: M x moment uốn lớn (tại giữa): M max  ql 15.3, 22   19, 2(Nm) 8 Wx moduyn chống uốn: 0, 014 d Wx  0,1D3 (1  ( ) )  0,1.0, 0163 (1  ( ) )  1, 695.10 7 (m ) 0, 016 D  ứng suất uốn cho phép: σ max = M max 19, 2   1,13.108 (N/m ) 7 Wx 1, 695.10 So sánh với bảng 2.7 ta thấy: σmax  σ =1.6×108 (N/m2) Do trục đảm bảo điều kiện uốn Bảng 2.7 Ứng suất uốn cho phép số loại vật liệu Vật liệu σ  (MN/m2) Kéo Nén Thép xây dựng số 1,6.102 1,6.102 Thép xây dựng số 1,4.102 1,4.102 Đồng (0,3 1,2).102 (0,3 1,2).102 Nhôm (0,3 0,8).102 (0,3 0,8).102 Đuyara (0,8 1,5).102 (0,8 1,5).102 Gang xám (0,28 0,8).102 (1,2 1,5).102 SVTH: Trang 48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hồng Văn Bạo 2.2.4 Tính chọn ổ bi 2.2.4.1 Khái niệm Ổ lăn dùng để đỡ trục, giữ cho trục có vị trí xác định khơng gian, tiếp nhận tải trọng truyền đến bệ máy 2.2.4.2 Cấu tạo Hình 2.18 Cấu tạo ổ lăn Ổ lăn thường gồm bốn phận vịng ngồi, vịng trong, lăn gá cố định (vòng cách) Vòng vịng ngồi thường có rãnh, vịng lắp với ngõng trục, vịng ngồi lắp với gối trục (vỏ máy, thân máy) Thường vòng quay với trục cịn vịng ngồi đứng n Rãnh có tác dụng giảm bớt ứng suất tiếp xúc bi, hạn chế bi di động dọc trục  Ưu điểm:  Hệ số ma sát nhỏ  Chăm sóc bơi trơn đơn giản, tốn vật liệu bơi trơn  Mức độ tiêu chuẩn hóa tính lắp lẫn cao, thay thuận tiện, giá thành chế tạo tương đối thấp sản xuất loạt lớn  Nhược điểm:  Kích thước hướng kính lớn  Lắp ghép tương đối khó khăn  Khả giảm chấn  Lực quán tính tác dụng lên ổ bi lớn làm việc với vận tốc cao SVTH: Trang 49 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo 2.2.4.3 Chọn loại ổ lăn Chọn ổ bi đỡ dãy chịu lực hướng tâm, đồng thời chịu lực dọc trục khơng q lớn, cho phép vịng ổ bi nghiêng 1/4 độ, làm việc với số vòng quay cao, giá thành ổ thấp 2.2.4.4 Chọn sơ kích thước ổ lăn Dựa vào kết cấu trục thiết kế với D = 16 (mm), t chọn sơ ổ lăn theo bảng sau: Hình 2.19 Các thơng số ổ lăn Ổ bi đc chọn có thông số sau: + d = 17 (mm) + D = 30 (mm) + C = 2.85 (KN) + Co = 1.68 (KN) 2.2.4.5 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ Do ổ lăn làm việc với n = 60 (vòng/phút) > 10 (vòng/phút) nên tiến hành chọn ổ theo khả tải động để tránh tróc mỏi, giúp đảm bảo độ bền lâu (tuổi thọ) ổ SVTH: Trang 50 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Khả tải động tính theo cơng thức: m C=Q.L Trong đó: + m=3: ổ bi + L: Tuổi thọ ổ lăn tính theo triệu vòng L=60.10-6 n.Lh = 60.106.60.20.103 = 72 (triệu vòng) + Q: Tải trọng động ổ lăn tính theo cơng thức: Q=(XVFr +YFa ).k t k d Với: Fr Fa tải trọng hướng tâm tải trọng dọc trục V = vòng quay Kt, kd chọn = Do ổ bi dãy,trục chi tiết trục chuyển động quay tròn nên lực dọc trục Fa = (N) Các lực tác dụng lên ổ bi: Fr1 = Fr2 = mg 6.10 = =30 (N) 2 (m: khối lượng trục + bạt + giữ) Xét tỉ số Fa = 0, chọn e = 0.19, dựa vào bảng 11.4 [2] tra đc X=1, Y=0 V.Fr Tính tải trọng động: Q = (1.1.30 + 0.0) = 30 (N) 1 Khả tải động: C  Q.Lm = 30.72 = 124 (N) = 0.124 (KN) < C r = 2.85 (KN) Ổ chọn đảm bảo khả tải động Vậy ổ chọn phù hợp 7ҧLEҧQ)8//WUDQJ ELWO\