XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Kỹ thuật 1692022 1 CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ 2022 1 2 Dữ liệu thiết kế và xử lý dữ liệu Xác định thông số kỹ thuật hệ thống và chọn động cơ Tuần trước Tuần này Tuần này bắt buộc: - Sinh viên ngồi theo nhóm 2 bạn như đã phân công 1692022 2 3 NỘI DUNG 1. Chọn công suất động cơ 2. Tỷ số truyền chung và riêng của từng bộ truyền 3. Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc 4. Ví dụ 4 3.1. Chọn công suất động cơ o Với hệ truyền động thông thường: dùng động cơ không đồng bộ ba pha với

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ

THUẬT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

2

Dữ liệu thiết kế và

xử lý dữ liệu

Xác định thông số kỹ thuật

hệ thống và chọn động cơ

* Tuần này bắt buộc:

- Sinh viên ngồi theo nhóm 2 bạn như đã phân công

NỘI DUNG

1 Chọn công suất động cơ

2 Tỷ số truyền chung và riêng của từng bộ truyền

3 Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc

4 Ví dụ

3.1 Chọn công suất động cơ

o Với hệ truyền động thông thường: dùng động cơ không

đồng bộ ba pha với 𝑛đ = 3000, 1500, 1000, 750 vg/ph

o Nếu 𝑛đ nhỏ  số cặp cực động cơ tăng  kích thước lớn

 giá thành cao

o Nếu 𝑛đ lớn  tỷ số truyền hệ thống tăng  số bộ truyền

tăng  giá hệ thống truyền động cao

o Khi quay 1 chiều nên chọn 𝑛đ = 1500 vg/ph

o Chọn động cơ theo Catalog nhà sản xuất, với ưu tiên:

 Khi tải không đổi: nên chọn công suất động cơ (𝑃đ ) không

quá 8% công suất cần thiết (𝑃 )

 Khi tải thay đổi: nên chọn công suất động cơ (𝑃đ ) không

quá 12% công suất cần thiết (𝑃 )

6

 Công suất làm việc được tính:

1000, 𝑘𝑊 với: 𝐹 lực vòng/ lực có ích (tải làm việc danh nghĩa), 𝑁

𝑣 vận tốc dài, m/s

hoặc tính theo công thức:

𝑇𝜋𝑛

𝑇𝑛 9,55.10 , 𝑘𝑊 với: 𝑇 mômen xoắn danh nghĩa, Nm

𝑛 số vòng quay, vg/ph

𝜔 vận tốc góc, rad/s

 Công suất cần thiết mà động cơ điện cần cấp:

𝜂 với 𝜂 : hiệu suất chung cả hệ thống, và được tính:

 Hiệu suất bộ truyền tra bảng:

Hiệu suất của các bộ truyền

 Tính công suất động cơ điện:

o Trường hợp động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải

không đổi:

𝑃đ ≥ 𝑃 Chú ý: công suất động cơ tra theo catalog động cơ của công ty

hoặc tra phụ lục động cơ sách “TK hệ dẫn động cơ khí”

10

o Trường hợp động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải thay

đổi:

 Cần xác định công suất tương đương 𝑃đ:

, , (kW)

Tính theo công suất

Tính theo mômen xoắn

 Chọn công suất động cơ cần thoả mãn:

𝑃đ ≥ 𝑃đ Động cơ loại K 1500 vg/ph

Điện lưới

Việt Nam

Động cơ loại DK 1500 và 1000 vg/ph

Động cơ loại 4A-1500 và 1000 vg/ph

14

3.2 Tỷ số truyền chung và riêng của từng bộ truyền

o Dự tính chọn trước số vòng quay của động cơ

o Xác định tỷ số truyền chung của hệ thống truyền động:

𝑛 với:

 𝑛 = 60000

. khi tính cho trục tang quay

 𝑛 = 60000

. khi tính cho đĩa xích tải

 𝑢 = 𝑢đ 𝑢 𝑢 𝑢 …

 Lập phương án bố trí sơ đồ hệ thống truyền động:

 Nếu dùng 3 bộ truyền, ta có các phương án:

• Động cơ  BT đai – BT bánh răng – BT bánh răng 

trục công tác

• Động cơ  BT bánh răng – BT bánh răng – BT xích 

trục công tác

• Động cơ  BT đai – BT bánh răng côn – BT bánh răng

 trục công tác

• Động cơ  BT đai – BT trục vít – BT bánh răng  trục

công tác

• Động cơ  BT trục vít – BT bánh răng – BT xích  trục

công tác

• …

 Nếu dùng 4 bộ truyền, ta có các phương án:

• Động cơ  BT đai – BT bánh răng – BT bánh răng – BT

xích  trục công tác

• Động cơ  BT đai – BT bánh răng côn – BT bánh răng –

BT xích  trục công tác

• Động cơ  BT đai – BT trục vít – BT bánh răng – BT

xích  trục công tác

• Động cơ  BT bánh răng – BT bánh răng – BT bánh

răng – BT xích  trục công tác

• …

Tỉ số truyền một số bộ truyền thông dụng

18

o Cần xác định rõ bộ truyền trong HGT và ngoài HGT, với

 𝑢 = 𝑢 ; 𝑢đ; 𝑢 …

 𝑢 : dùng HGT 1 cấp, 2 cấp hay 3 cấp

 Nếu HGT 1 cấp, nên chọn 𝑢 theo tiêu chuẩn (ưu tiên dãy

1 trước):

-Dãy 2 1,12 1,4 1,8 2,24 2,8 3,55 4,5 5,6 7,1 9 11,2

 Nếu HGT 2 cấp, nên chọn 𝑢 theo tiêu chuẩn: 8; 9; 10;

11,2; 12,5; 14; 16; 18; 19; 20; 22,4; 25; 28; 31,5; 35,5; 40;

45; 50; 60…

 chọn ưu tiên tỷ số truyền in đậm

 Trong thực tế tính toán, do làm tròn số hoặc lấy giá trị theo chuẩn

mà có sai lệch tỷ số truyền thực tế với tỷ số truyền danh nghĩa

tính toán:

 Không lệch quá ±4%

o Lập bảng phân phối tỷ số truyền toàn hệ thống:

Loại

𝑢

TST

1 cấp, 𝑢

2 cấp,

Lựa chọn 1 trong 2

Lựa chọn phụ thuộc

3.3 Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc

 Cần thoả mãn:

 Kích thước HGT nhỏ nhất

 Bôi trơn các bộ truyền tốt nhất

 Độ bền đều của các bộ truyền

 Kết cấu HGT hợp lý

 …

 Lưu ý: khó có tỉ số truyền tối ưu cho cấp nhanh 𝑢 và cấp

chậm 𝑢 thoả mãn tất cả các chỉ tiêu trên

22

 Với HGT BR trụ 2 cấp: khai triển và phân đôi thoả điều

kiện:

 Khối lượng nhỏ nhất

 Mômen quán tính nhỏ nhất

 Thể tích bánh lớn nhúng dầu ít nhất

 Có thể chọn:

 Trường hợp muốn thu được khối lượng HGT nhỏ nhất có thể

chọn:

𝑢 = 0,7332 × 𝑢 ,

 Với HGT BR trụ 2 cấp đồng trục:

 Với HGT 2 cấp Côn – Trụ:

 Không nên chọn cặp bánh răng côn với 𝑢 > 4

 Có thể chọn sơ bộ 𝑢 = 0,22 ÷ 0,28 𝑢 ;

 Hoặc chọn sơ bộ 𝑢 = 0,63 𝑢

 Hoặc chọn theo điều kiện bền đều và bôi trơn tốt theo hình

sau:

26

𝒖𝟏

𝒖𝑯𝑮𝑻

 Với HGT 2 cấp trục vít – bánh răng:

 Có thể chọn TST cho cặp bánh răng: 𝑢 = (0,03 ÷

0,06)𝑢

 Với HGT 2 cấp bánh răng – trục vít:

 Có thể chọn TST cho cặp bánh răng: 𝑢 = (1,0 ÷

3,15)𝑢

 Với HGT 2 cấp trục vít – trục vít:

 Có thể chọn 𝑢 = 𝑢 = 𝑢 

 Với HGT 2 cấp bánh răng hành tinh:

 25 < 𝑢 ≤ 63, chọn 𝑢 = 6,3

 𝑢 > 63, chọn 𝑢 = 10

3.4 Ví dụ

Sau bước xử lý số liệu ta có vận tốc băng tải 𝑣 = 1 m/s, lực

căng băng tải (lực vòng) 𝐹 = 5000 N, tải cố định, kích thước

đường kính puli kéo 𝐷 = 400 mm Băng tải quay 1 chiều, xác

định:

- Công suất động cơ?

- Lập sơ đồ phương án bố trí bộ truyền cho hệ dẫn động

- Phân bố tỷ số truyền cho bộ truyền ngoài và trong HGT

30

1 Công suất bộ phận công tác:

5000.1

2 Số vòng quay của trục công tác (trục puli):

3 Chọn sơ bộ số vòng quay của động cơ (𝑛đ )

Với băng tải quay một chiều: ta chọn sơ bộ 𝑛đ = 1500 (vg/ph)

4 Xác định tỷ số truyền chung (𝑢 )

1500 47,7 = 31,45

5 Các phương án bố phân phối tỉ số truyền trong HGT và ngoài

HGT

 Giả sử chọn HGT 2 cấp

TST

31,45

 Giả sử chọn HGT 2 cấp khai triển bánh răng trụ răng thẳng có

 Bộ truyền đai thang ngoài với 𝑢đ = 3,15

 Sơ đồ bố trí hệ thống như sau:

6 Hiệu suất chung của hệ thống:

𝜂 = 𝜂 𝜂đ𝜂 𝜂 = 0,97 0,95.0,99 0,98 =0.841

7 Công suất của động cơ điện:

𝑃đ ≥ 𝑃

5 0,841= 5.945 𝑘𝑊

8 Chọn động cơ và phân phối chính xác lại tỷ số truyền

 Tra bảng tỉ số truyền tối ưu cho HGT 2 cấp khai triển, với

(kW)

(vg/ph)

𝑛

47,7

30,4

3,04

 Ta chọn loại động cơ DK52-4

34

9 Tính toán trị số công suất, số vòng quay và mômen xoắn

 Tính toán công suất trục:

Trục II

Trục I

Trục I

𝑃 = 5 𝑘𝑊

5 0,99.0,98= 5,154 𝑘𝑊

5,154 0,99.0,97= 5, 367𝑘𝑊

5,367 0,99.0,97= 5, 588𝑘𝑊

𝜂 𝜂đ =

5,367 0,99.0,95= 5, 942𝑘𝑊

 Tính số vòng quay trên các trục:

𝑛đ = 1440 (vg/ph)

, = 124,5 (vg/ph)

, = 47,7 (vg/ph)

 Tính mômen xoắn trục:

𝑇đ = 9,55.10 𝑃

𝑛đ = 9,55.10

5,945

𝑇 = 9,55.10 𝑃

𝑛 = 9,55.10

5,588 476,82= 111919,4

𝑇 = 9,55.10 = 9,55.10 ,

, = 411685,5

𝑇 = 9,55.10 𝑃

𝑛 = 9,55.10

5 47,7= 1001048,2

 Bảng thông số đặc tính kỹ thuật hệ truyền động:

Số vòng quay

Mômen xoắn

38

3.5 Ví dụ trường hợp tải thay đổi

Cũng ví dụ như 3.4, nhưng trường hợp tải thay đổi, tại bước 1

sau khi tính 𝑃 , ta tính 𝑃 đvà dùng để tính 𝑃

𝑃

𝑃

𝑃

𝑃

= 5 64 + 4,5 50 + 3,5 20

64 + 50 + 20

= 4,62 𝑘𝑊

Yêu cầu sinh viên sau chương 3

1 Sinh viên áp dụng hướng dẫn trên vào tính toán cho đề tài

của nhóm mình

2 Đề xuất từ 3 phương án lựa chọn bố trí bộ truyền tại bước 5

(như trong ví dụ)

3 Người hướng dẫn sẽ chỉ định nhóm làm phương án nào