48110 co cau nang phu 56bco 20131127092957

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG PHỤ -o0o - 2.1 Sơ đồ dẫn động a, Chọn sơ dồ dẫn động: Hình 1.1: Sơ đồ dẫn động động điện, 2.khớp nối, 3.hộp giảm tốc trục vít bánh vít, 4.đóa xích , 5.ổ bi đỡ b, Nguyên lý hoạt động: Động điện truyền momen xoắn đến hộp giảm tốc trục vít bánh vít qua khớp nối trục truyền động, qua hộp giảm tốc momen truyền đến trục đóa xích chủ động làm đóa xích quay, kéo dẫn hướng cố định xích di chuyển Pallet đặt dẫn hướng, pallet di chuyển dẫn đến oto nâng lên hay hạ xuống theo chu trình hoạt động hệ thống Các thao tác nâng di chuyển phối hợp nhịp nhàng nhờ vào cảm biến hành trình, xe đến vị trí cảm biến bao tín hiệu lập trình PLC ngắt điện nguồn động Điều khiển bọ lập trình PLC nên hệ thống đạt độ xác cao 2.2 Các thông số cấu  Trọng lượng pallet: Go = 600 kg = 6000 N;  Trọng lượng vật nâng: Q = 2600 kg = 26000 N;  Tốc độ di chuyển: = 14 m/phút;  Chiều cao nâng: H = 10.5 m;  Chế độ làm việc cấu M6 (trung bình); 2.3 Chọn động điện 290 694 563 184 414 31 Ø34 336 75 42 310 Hình 1.2: Động điện – hộp giảm tốc 31 Công suất tính nâng vật trọng tải xác định theo (công thức2-78),  02 N= Q 32000 x 14  11kW 60 1000  60.1000 0,88 Với  = p 0 = 0,96 0,92 = 0,88 hiệu suất cấu p: hiệu suất truyền xích x = 0,96 0: hiệu suất truyền gồm hộp giảm tốc khớp nối 0 = 0,92 Tương ứng với chế độ làm việc ta chọn động MTF K311- có công suất 11 Kw, (bảng P1.8), [06] N = 11kW, n = 910v/ph, cos  = 0,76 ; mñ/c = 170 kg, GDr = 0.90kG/m 2, Mmax = 390 Nm, Mkđ = 380 Nm Số vòng quay đóa xích để đảm bảo tốc độ nâng cho trước: Vn 14  18 v /ph n1 =  *D 3.14 * 0,25 Tỉ Số truyền hộp giảm tốc n đc 910  51 i0 = nt 18 Dựa vào tỉ số truyền ta chọn hộp giảm tốc trục vít bánh vít, theo tài liệu [12] hộp giảm tốc có thông số kỹ thuật sau: Công suất trục 3,68 kW, n = 1000v/p,  = 0,74, tỷ số truyền 51, trọng lượng 200 kG, 2.4 Chọn loại xích: + Trong truyền xích thường dùng xích lăn xích Trong xích ống lăn dùng phổ biến Xích chế tạo phức tạp giá đắt xích ống lăn Chỉ nên dùng xích vận tốc truyền 10 m/s có yêu cầu làm việc êm , không ồn + Đối với truyền xích thang nâng chọn xích ống lăn dãy Loại xích phù hợp với vận tốc thang nâng có tính kinh tế cao 2.5 Xác định lực kéo căng xích cực đại Lực căng cực đại xích S max  Q 32000  8000 N 4 Trong : - Q tải trọng nâng Lực kéo đứt xích S d  S max * nx Trong : - Sđ lực kéo đứt xích , N Smax lực căng xích cực đại , N nx = 8÷10 hệ số an toàn xích S d 10500 * 64000 N Từ lực kéo đứt xích (bảng 6-1), [02] chọn xích ống lăn dãy CT 10947  64 với thông số: Bước xích t 38.1 C D l1 b d l Diện tích lề m 25.4 22.3 56.9 36.10 11.12 35.46 394.3 Tải trọng phá hỏng (N) 100000 Khối lượng 1m xích (kg) 5.5 2.6 Xác định kích thước đóa xích 32 Ø140 Ø231 Ø80 Hình 1.3: Đóa xích chủ động * Định số đóa xích Số đóa xích xích bị nhanh mòn va đập mắt xích vào tăng xích làm việc ồn Do cần hạn chế số nhỏ Chọn đóa xích có số Z = 19 * Tính đường kính vòng chia đóa xích Đường kính vòng chia đóa dẫn & bị dẫn dc  t 38.1  232 180 180 mm sin sin z 19 * Chiều dài dải xích : L =  dc + 10500 = 3.14*232 + 10500 = 11228.48 mm Z  Z2 A  * Số mắt xích : X  t Trong : A - khoảng cách trục A =5275 mm t – Bước xích  X 19  * 5275 276 mắt xích 38,1 2.7 Thiết kế trục đĩa xích Trục xích trục mà có lắp đóa xích truyền xích cấu nâng Trục truyền momen xoắn từ động điện thông qua hộp giảm tốc đến đóa xích Đòi hỏi trục có độ bền độ cứng vững cấu nâng hệ thống hoạt động 2.7.1 Chọn vật liệu chế tạo trục đĩa xích: Vật liệu làm trục thép 45 2.7.2 Xây dựng sơ đồ tính trục đĩa xích: Xác định lực tác dụng lên trục Lực vòng P = Pxích = Smax = 8000 N  Pr  Ptg Trong : Pr lực hướng tâm  = 200 - góc ăn khớp Pr = 8000.tg200 = 2911 N 33 R 1y R1x Mx P R 1y P Pr Pr A Rx B 250 675 250 675 Hình 1.4: Sơ đồ tính trục xích Xác định phản lực gối đỡ Phương trình cân A theo y : F A R1y  Pr 0  R1y Pr 2911N Phương trình cân A theo x : F A R1x  P 0  R1x 8000 N Biểu đồ nội lực đĩa xích: Ry Mx Rx P 250 P Pr 1350 Ry Pr Rx 250 M x ,Nmm 727750 M y,Nmm 2000000 1820000 920000 M z,Nmm Hình 1.5: Biểu đồ nội lực 2.7.3 Tính sơ trục Xác định sơ đường kính trục a, Tính gần trục: Xác định đường kính trục: Momen uốn tương đương tiết diện nguy hiểm: M u  M x2  M y2  7277502  20000002 2128290 Nmm Momen tương đương tiết diện nguy hieåm: M td  M u2  0,75M x2  21282902  0,75.20000002 2744015 Nmm Đường kính trục tiết diện nguy hiểm tính theo công thức d 3 Mtd 2744015 3 75mm 0,1[ ] 0,1.63 34    -ứng suất cho phép Với thép 45,   63 N/mm2,theo (bảng 7-2), [02] Chọn đường kính trục tiết diện nguy hiểm theo tiêu chuẩn d1=80mm, đường kính ổ đỡ khớp nối d2= 70mm, d3=65mm, d4=85mm Chọn then: ta chọn then theo TCVN 150 – 64 baûng (7 – 23), [02] Tại mối ghép trục có đường kính d2= 75mm, d1=80mm, then loại có thông số sau: b = 24; h = 14; t = 7; k = 8.7; r = 0,5 Tại mối ghép trục có đường kính d3= 70mm, d4=65mm then loại có thông số sau: b = 20; h = 12; t = 6; k = 7.4; r = 0,5 Đường kính ngõng trục lấy 85mm 433 216 125 Þ65 Þ85 Þ80 Þ75 Þ70 20 24 63 82 1753 1x45 1834 1971 2062 Hình 1.6: Sơ đồ vị trí khớp nối b, Kiểm nghiệm an toàn trục: Kiểm nghiệm an toàn trục tiết diện nguy hiểm theo (công thức 7-5), [02]  1 n  k   a  1  m    b n   1 k  a    m    Trong đó: - Hệ số tập trung ứng suất thực tế chỗ có rãnh then: k = 1.63, k = 1.5 (Bảng 78), [02]; - Hệ số kích thước lấy:  = 0.74, T = 0.62 (Baûng 7-4), [02]; - k - ứng suất tập trung chỗ cung lượn trục, k  = 2.5, k = 1.52 theo (baûng 76), [02]; - Hệ số chất lượng bề mặt:  = 1.5 theo (bảng 7-5), [02]; - Giới hạn bền vật liệu: b = 600 N/mm2 (bảng 7-6), [02]; - Ứng suất trung bình: m = theo (công thức 7-6), [02] a Ứng suất uốn lớn tiết diện nguy hiểm theo (công thức 7-6), [02] a  Mu c W  Mx a  c Wo  2128290 47.67 N / mm 44644 2000000 21.07 N / mm2 94884 Trong đó: 35 W momen cản uốn theo (bảng 7-3), [02] ta có:  * d b * t  d  t  3,14 * 803 24 * 7 80   W     44644 mm3 32 2d 32 * 80 2 3  *d b * t d  t  3,14 * 80 24 * 7 80   Wo     94884 mm3 16 2d 16 * 80 -1 –gới hạn mỏi :  0,5 *  b 0,5 * 600 300 Nmm2 -1 –gới hạn mỏi :  0,3 *  b 0,3 * 600 180 Nmm2 300  n  2 2,5 47.67 0.74 *1.5 180  n  3 2,5 21.07 0.62 *1.5  n n n 2*3  3  n n  n 3 Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy 1.5 ÷ 2.5 Vậy trục đủ bền 2.8 Tính trục truyền động từ động điện đến hộp giảm tốc Trục truyền động trục truyền momen xoắn từ động đến hộp giảm tốc 2.8.1 Chọn vật liệu chế tạo trục Vật liệu chế tạo trục thép 45 2.8.2 Xây dựng sơ đồ tính: Chọn sơ đường kính trục thông số động điện cấu nâng N = 11kW, n = 910v/ph, cos  = 0,76 ; mñ/c = 170 kg, GDr = 0.90kG/m2, Mmax = 390 Nm, Mkđ = 380 Nm Hình 1.7: Sơ đồ tính trục truyền động – momen truyền động động điện; – gối đỡ trục; – trục truyền động Theo biểu đồ momen xoắn ngoại lực Mzmax = 390 Nm Tra (bảng 4-5), [02] ng suất tiếp cho phép thép 45 với vận tốc v ≤ 0.5m/s là: [] = 110 N/mm2 Đường kính trục truyền động xác định theo (công thức 5-20), [04]; 36 Mz 390 * 103 3 25mm 0.2 * [ ] 0.2 * 110 D 3 Vậy chọn trục truyền động có đường kính D = 40mm 2.8.3 Kiểm tra độ bền trục: Kiểm nghiệm trục theo điều kiện ứng suất tiếp công thức (5-19), [04]; max Mz [ ] WP Trong đó: Mz: momen xoắn tiết diện nguy hiểm; Jp Wp = : momen chống xoắn mặt cắt ngang; R  D4 0.1 * 404 256000 : momen quán tính cực đại mặt cắt lấy đối Jp = 32 với tâm mặt cắt;  390 *103 * 20 30 [ ] 256000 Vậy trục đủ bền 2.9 Tính chọn khớp nối Hình 1.8: Sơ đồ vị trí khớp nối 2.9.1 Tại vị trí 2, 3, 4, khớp nối chọn khớp nối vòng đàn hồi a Tính toán: Khớp nối từ trục động với hộp giảm tốc, khớp nối tính theo momen truyền qua khớp Momen xoắn truyền qua nối trục: Ndc 9.55 *106 *11 Mx 9.55 *106  111Nm ndc 945 Momen tính : Mt = Mx*k = 1.25*111 = 140 Nm Trong đó: k= 1,25 Hệ số tải trọng động, (bảng 9-1), [02]; Theo trị số Mt đường kính trục d = 40mm chọn kích thước nối trục (bảng 9-11), [02] d = 40mm; D = 140mm; = 28mm; l = 82mm; c = 4mm; Do = D – - 14 = 98mm Kích thước chốt: dc = 14mm; lc = 33mm; ren M10; soá choát: z = 37 28mm Kích thước vòng đàn hồi: đường kính 27mm, chiều dài toàn vòng l v = Chọn vật liệu: nối trục làm gang CU21 – 41; chốt thép 45 thường hóa, vòng đàn hồi cao su: ng suất dập cho phép vòng cao su [d] = N/mm2; ng suất uốn cho phép chốt [u] = 60 N/mm2; b Kiểm tra khớp: Kiểm nghiệm sức bền dập vòng cao su, công thức (9-22), [02]; KM x d  [ ]d ' ZDo lv d c Trong đó: Z - số chốt; D0 - đường kính vòng tròn qua tâm chốt; d0 - đường kính lỗ lắp chốt bọc vòng đàn hồi; dc - đường kính chốt; lv - chiều dài toàn vòng đàn hồi; [ ]d ' - ứng suất dập cho phép vòng cao su, lấy [ ]d ' = (2÷3) N/mm2; d  *140 *103 1.2 [ ]d * 98 * 28 *14 Kiểm nghiệm sức bền uốn chốt, công thức (9-23), [5]; KM x l c u  [ ]u ' 0.1Zd c3 Do Trong đó: lc - chiều dài chốt; [ ]u ' - ứng suất uốn cho phép chốt; 140 *103 * 33 u  29 [ ]u ' 0.1 * *143 * 98 2.9.2 Taïi vị trí 1, khớp nối chọn nối trục a Tính toán: Khớp nối từ trục hộp giảm tốc đến trục đóa xích, với đường kính d=75mm, tra (bảng 16-5), [06] Khớp kiểu M3 M3II thông số kích thước baûn d = 75mm, [M] = 5600N.m, D = 250mm, D = 175mm, B = 40mm, L = 215mm, GD = 8.7Nm , A = 125mm, n = 3350 vg/ph b Kiểm nghiệm điều kiện: Mt = K*Mx ≤ M Trong đó: 9.55 *10 * 3.7 Ndc Mx 9.55 *10  100957 Nmm ; ndc 350 K = 1,25 Hệ số tải trọng động, bảng (9-1), [02];  Mt 1.25 *100957 126196 Nmm 126 Nm  [ M ] 2.10 Tính chọn ổ đỡ 38 Hình 1.9: Vị trí lắp ổ đỡ Ổ đỡ chọn ổ đỡ dãy ổ rẻ, dùng rộng rãi ngành chế tạo máy Dựa vào đường kính trục ta chọn loại ổ đỡ, vị trí sau Hình 1.10: Ổ bi dãy Các vị trí 3, 4, 5, đường kính trục d t = 40 mm nên chọn ổ UCPE 208 đường kính ngõng trục d = 40 mm, khối lượng m = 2.8 kg, bu lông M14 Các vị trí 1, 2, 7, đường kính trục d t = 70 mm nên chọn ổ UCPE 214 đường kính ngõng trục d=70 mm, khối lượng m = 7.6 kg, bu lông M20 2.11 Tính toán liên kết xích với ray A A Hình 1.11: Liên kết xích với đỡ 2.11.1 Xác định lực tác dụng lên liên kết 39 Chọn vật liệu chế tạo chốt: Vật liệu làm chốt thép 40X cải thiện Với :  ch 850 N / mm n- hệ số an toaøn n =1.5    ch 850 566 N / mm2 n 1.5 Lực tác dụng lên liên kết lực tác dụng lên sợi xích P = Smax = Sđứt xích = 8000 N Sơ đồ tính: P = 8000N 33 33 M 132000 Nmm Q 4000 N Hình 1.12: Biểu đồ nội lực Mômen lớn tiết diện nguy hiểm:M = 132000Nmm 2.11.2 Tính bền chốt : Chốt có tiết diện hình tròn tính bền theo (công thức 3-7), [04]:  td    4    Nmm Trong đó:  - ứng suất pháp , Nmm;  - ứng suất tiếp, Nmm; + Ứng suất pháp xác định theo công thức:   M W N/mm2 Trong đó: M – Momen uốn lớn tiết diện nguy hiểm; W – Momen chống uốn tiết diện nguy hiểm; 0.05 * D 0.1 * D 137 mm3 R M 132000 963 N/mm2 Vaäy:    W 137 W  + Ứng suất tiếp xác định theo (công thức 6.19), [04]:   Q.S (N/mm2) J R Trong đó: Q – Lực cắt lớn tiết diên nguy hiểm,N; S – Momen tónh ½ mặt cắt trục trung hòa; J – Momen quán tính tiết diện ngang; R – Bán kính tiết diện tròn; + Xác định momen tónh: 40 S  R 85mm + Xác định momen quán tính: J 0.05 * D 761 mm4 Q.S 4000 * 85 *    80 N/mm2 J R 761*11.11 Vậy ứng suất tương đương : 1   4  9632  * 802 507 N/mm2 2 So sánh ứng suất tương đương ứng suất cho phép:  td    , chốt thỏa điều kiện  td  bền 2.12 Tính toán thiết bị căng xích Tính chọn đai ốc: + Lực tác dụng lên thiết bị căng xích lực tác dụng lên nhánh xích: Pxich S max Pdutxich 8000 N Chọn sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít chịu kéo, với tải trọng lên vít P, ta lấy ren vít theo hệ mét M có đường kính d = 20mm Ứng suất kéo mặt cắt vít: P 8000 k   254.7 d1 3,14.22 (kG/cm2) 4 Khả chịu kéo bulong tính theo (công thức 3-15), [05] [ ]k bl  Athbl * Rkbl = 4000*2.45 = 9800 daN/ cm2 Trong đó: Athbl: diện tích thực thân bu lông (theo bảng 3-8), [05] Athbl = 2.45 cm2; Rkbl: cường độ tính toán vật liệu chế tạo bu lông làm việc chịu kéo (theo bảng 3-5), [05] Rkbl = 4000 daN/cm2; Ứng suất tính nhỏ nhiều so với ứng suất cho phép Số vòng ren vít đai ốc z P 8000   , 14 (d  d12 ) p *  202  162  * 40 *10 = 25 4 Trong đó: d = 20mm đường kính đỉnh ren; d1 = 16mm đường kính chân ren; p = 40 kG/cm2 Chiều cao cần thiết đai ốc theo công thức: H = z.s = 25.2,5 = 62 mm Chọn đai ốc chuyên dùng có chiều cao 65mm 41