Tính toán công suất trên trục động cơ .... Các chi tiết trong cụm nâng.... 3 LỜI NÓI ĐẦU Đồ án thiết kế cơ khí giúp sinh viên có thể hệ thống hóa các kiến thức của các môn như: Chi tiết
Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật
Tổng quan hệ thống và nguyên lý hoạt động
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống
1 Hộp giảm tốc (cơ cấu nâng)
2 Hệ thống con lăn giữ xe nâng
3 Hệ bánh răng – thanh răng
5 Hộp giảm tốc (xe di chuyển)
7 Hệ con lăn di chuyển hàng
14.Thanh răng và cột dẫn hướng
Kho hàng tự động gồm 3 cụm chuyển động chính: cụm xe nâng, cụm xe đẩy và cụm các con lăn di chuyển hàng
Cụm xe nâng: có nhiệm vụ nâng cả hệ thống di chuyển lên hoặc xuống theo phương thẳng đứng
Cụm xe đẩy: có nhiệm vụ di chuyển theo phương ngang để lấy hàng hoặc đưa hàng vào kho
Cụm các con lăn di chuyển hàng: có nhiệm vụ di chuyển hàng
Xác định các thành phần của hệ thống dẫn động
Sơ đồ động học của hệ thống
Hình 1.2: Sơ đồ động học
+> Nghiên cứu số liệu và yêu cầu thiết kế
Tính toán công suất sơ bộ
Tính toán bộ truyền xích
Tính toán đường kính trục sơ bộ
Tính toán đường kính trục sơ bộ
Thiết kế hệ thống cơ khí
Thiết kế hệ thống nhập và xuất hàng
Trọng tải tối đa của hàng và xe di chuyển: Gd = 70 (kg) Vận tốc lấy hàng và trả hàng: vx = 5,5 (m/ph) Chọn thời gian đạt được vận tốc vx là: 0,1s
→ Gia tốc của xe đẩy là: = 11/12 m/s 2
1 Tính toán công suất trên trục động cơ
: Công suất cần thiết trên trục động cơ : Công suất tính toán trên trục làm việc : Hiệu suất truyền động
Chọn vật liệu làm bánh xe là nhựa Pu
Hình 2.1: Sơ đồ phân tích lực
F = Fqt + Fms : Lực cản của xe đẩy (N) v = vx = 5,5 (m/ph): vận tốc xe đẩy Chọn hệ số ma sát giữa nhựa Pu và thép là: f 1 = 0,8
F = Fqt + Fms = N * f 1 + Gd * = Gd * g * f 1 + Gd *
Công suất trên trục làm việc: , , 0,056( )
: Hiệu suất khớp nối trục
"#: Hiệu suất 1 cặp bánh răng : Hiệu suất bộ truyền xích
Công suất cần thiết trên trục động cơ:
1000∗5,5 /∗120 14,59 ò,2/4ℎú7 ≈ 15 ò,2/4ℎú7 Chọn động cơ 3 pha Parma:
P = 0.09 (kW) n = 500 vòng/ phút, số đuôi cực p = 12 Đường kính trục: 9 mm
Thiết kế ngược: Khi có số vòng quay n => thiết kế bộ truyền
, , ∗9 , : số vòng quay trên trục làm việc
9 9 ∗9 : tỉ số truyền toàn bộ của cơ cấu lấy hàng
9 8 ÷ 40: tỷ số truyền của hộp giảm tốc
9 : tỷ số truyền của bộ truyền xích Chọn 9 28
15∗28 1,2 Chọn hộp giảm tốc NMRV size 30 loại 2 trục ra Đường kính trục vào: 9 mm Đường kính trục ra: 14 mm
2 Thiết kế bộ truyền xích
< = 9,55*10 ∗ = = 47113 (Nmm) a) Chọn xích ống – con lăn:
Tiếng ồn nhỏ hơn xích ống (vì do là ma sát lăn) Độ bền mòn cao, được dùng khá rộng rãi b) Chọn số răng:
9 1.2: Ta chọn số răng đĩa xích nhỏ
> > ∗9 34,6 (> < > AD 140) c) Xác định bước xích: Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích: ∗ ∗
Trong đó: , , [ ] lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền và công suất cho phép (kW)
Chọn bộ xích tiêu chuẩn có:
- Hệ số vòng quay: = = KL
: Hệ số ảnh hưởng vị trí của bộ truyền Theo bảng 5.6 tr81 ta có:
D: Hệ số ảnh hưởng đến khoảng cách trục và chiều dài của xích Theo bảng
M : Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích Theo bảng 5.6 tr81, ta có: M 1 ( Vị trí trục có thể điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)
" : Hệ số bôi trơn Theo bảng 5.6 tr81, ta có : " =1,3 ( Môi trường làm việc có bụi) đ: Hệ số tải trọng động Theo bảng 5.6 tr81, ta có: đ 1 (làm việc êm)
: Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền Theo bảng 5.6 tr81, ta có:
Vậy, công suất tính toán:
Ta chọn bộ truyền xích có bước xích 4 15,875 QQ
- Công suất cho phép: [P] 0,57 (kW) d) Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
Chọn sơ bộ khoảng cách trục: ≤ 254
4/ ∗317,5 70,68 Chọn V 72 (chọn là số chẵn)
Xác định lại khoảng cách trục:
11 Để xích không bị căng quá lớn, khoảng cách trục a cần giảm bớt 1 lượng: ∆ (0,002 − 0,004)
Số lần va đập của xích i:
Theo bảng 5.9 tr85, ta có loại xích ống con lăn, p = 15.875 (mm) thì số lần va đập cho phép của xích là: [h] 50
15∗72 0,37 ≤ [h] 50 e) Kiểm nghiệm về độ bền i j đ k Y K Y ≥ [i] (2.5) Trong đó:
Q: Tải trọng phá hỏng Theo bảng 5.2 tr78, với p = 15,875 mm thì Q = 22,7 (kN) và q = 1,0 (kg) đ: Hệ số tải trọng động đ 1.2 (chế độ làm việc trung bình)
.: Vận tốc trung bình của xích J L W.= ,*m 0,106 (Q/i) n : Lực vòng n , , m+ 698,11(o) n : Lực văng do lực li tâm gây ra n p 1∗0,096 0,011 (o) n : Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra n 9,81 q p 9,81∗4∗1∗0,32609 12,8 (o) q: Hệ số phụ thuộc độ võng của xích và vị trí bộ truyền q 4,0 (bộ truyền nghiêng
1 góc dưới 40° so với phương nằm ngang)
[s]: Hệ số an toàn cho phép Theo bảng 5.10 trang 86, với p = 15,875 mm và ,
12 f) Xác định các thông số đĩa xích Đường kính vòng chia
175,08 (QQ) Đường kính đỉnh răng
34,6e€ 182,30 (QQ) Đường kính chân răng
Với • 0,50250 + 0,05 Theo bảng 5.2 tr78, 0 10,16 (QQ)
0 q 0 − 2• 175,08 − 2∗5,16 164,76 (QQ) g) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích ƒ „ L 0,47^ #(n… M + n M ) ‡ † ˆ ≤ [ƒ „ ] (2.6) Trong đó:
#: Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích Theo bảng tr87, với > 26 nội suy =>
…M: Hệ số tải trọng động Theo bảng 5.6 tr82, ta có …M 1
M: Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy Sử dụng 1 dây xích: M 1 n M : Lực va đập trên 1 dãy xích nM 13 10 [m , 4 Q 13 10 [m ∗15∗15,875 ∗1 0,078 (o) A: Diện tích chiếu của bản lề Theo bảng 5.12 tr87, A = 51,5 mm 2
Như vậy, theo bảng 5.11 tr86 dùng thép 45 tôi + ram đạt được độ cứng HCR 45 – 50 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc [ƒ„] 800 − 900 (MPa) Đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho đĩa nhỏ Tương tự ƒ „ Z ≤ [ƒ „ ] (với cùng loại vật liệu và nhiệt luyện) h) Xác định lực lên trục n # n (2.8)
Trong đó: : Hệ số tải kể đến trọng lượng của xích 1,15 (Bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng 1 góc dưới 40°)
Suy ra: n # n 1,15∗698,11 802,83 (o) i) Một vài thông số của bộ truyền xích
Bảng thống kê các thông số và kích thước bộ truyền xích:
STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Loại xích Xích ống con lăn
6 Số răng đĩa xích nhỏ > 26,6
7 Số răng đĩa xích lớn > 34,6
8 Vật liệu làm xích Thép 45,Tôi +ram
9 Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ
10 Đường kính vòng chia đĩa xích lớn
11 Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích nhỏ
12 Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích lớn
14 Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ
15 Đường kính chân răng đĩa xích lớn
16 Lực tác dụng lên trục n # 802 ,83 N
3 Thiết kế trục và chọn ổ lăn
= L (2.9) : Công suất trên trục đầu ra của hộp giảm tốc
, : Số vòng quay đầu ra của hộp giảm tốc
L *≈ 17,86 ò,2/4ℎú7 ≈ 18 ò,2/4ℎú7 Tính sơ bộ đường kính trục
[ ]’ : Ứng suất cho phép [’] 15 ÷ 30 MPa
Chọn khớp nối vòng đàn hồi
0 : Đường kính trục cần nối 0 0 “" 30(QQ)
< : Momen xoắn tính toán < < k: Hệ số chế độ làm việc phụ thuộc vào máy Theo bảng 16.1 tr58 tài liệu 2, lấy k = 1,5
T: momen xoắn danh nghĩa trên trục < 43636,35 (oQQ) 43,64 (oQ)
Theo bảng 16.10a tr68 tài liệu 2 và 16.10b tr69 tài liệu 2 ta chọn được các thông số cơ bản của khớp nối trục vòng đàn hồi:
Hình 2.2: Khớp nối trục đàn hồi Bảng thông số cơ bản:
STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Momen xoắn lớn nhất có thể truyền được < = 125 Nm
2 Đường kính lớn nhất có thể của trục nối 0 = 32 mm
4 Đường kính vòng tâm chốt ” 90 mm
5 Chiều dài phần tử đàn hồi • 28 mm
6 Chiều dài của chối • 34 mm
7 Đường kính của chốt đàn hồi 0 14 mm
Hình 2.3: Phân tích các lực tác dụng lên trục Đấy là bài toán siêu tĩnh nên ta chia trục thành 2 phần đối xứng nhau để giảm số bậc siêu tĩnh như hình 4
Hình 2.4: Phân tích các lực tác dụng lên trục nA“ n # n# n n# aBánh xe aĐĩa xích aBánh xe
1 Chọn vật liệu chế tạo trục
Vật liệu chế tạo trục được thiết kế chọn thống nhất là thép 45, tôi có ƒ " ≥ 850 (MPa), ứng suất xoắn cho phép là [’] 15 ÷ 30 (MPa)
2 Tính sức bền cho trục a) Các lực tác dụng lên trục
Thay thế ngàm bằng các phản lực và momen phản lực ta được:
Hình 2.5: Phân tích các lực tác dụng lên một nửa trục khi bỏ ngàm A
Bánh xe: chọn đường kính bánh xe d = 120 mm, dày b = 48 mm, ” • 1.15 2/˜Q
→ Khối lượng bánh xe là: m= ™∗ + M Z ∗š∗” • = 0,62 (kg)
Phản lực tại các trục của bánh xe: o ∗ ¡L¢ˆ Z Y £ ∗ ¡Z¢ˆ Z ¤ L [M (2.11)
2 134,72 323,90(o) n# n 1,15∗323,9 372,485 (o) : Hệ số dẫn đến trọng lượng xích 1,15 bộ truyền nằm ngang hoặc nằm nghiêng 1 góc ≤ 40°
Tính các phản lực và momen tại A (ngàm):
– 186,56 o – • 372,41 o Š 30058,3 oQQ Tính các phản lực tại các ổ đỡ tại vị trí A và B:
Hình 2.6: Các lực tác dụng lên một nửa trục Theo phương ox: ∑ n nA“ − n + – + – + –+ 0 Theo phương oy: ∑ n n # − n # + – • + – + – 0 Momen tại điểm D:
– 253,39 o – −173,96 o – −253,39 o – + 173,96 o b) Tính sơ bộ đường kính trục
< V = 1
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ làm việc ≤ 100°à =>
M: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng 11.3 tr215 tài liệu 1, với tải trọng tĩnh, không va đập M 1 n # và n D : Tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục n # n # n # 4289,36 (o)
X và Y: Hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục
Theo bảng 11.4 tr215 tài liệu 1, với º ạ ằ≤ ẳ thỡ X = 1, Y = 0 s (ảãn # + á n D ) M s (1∗1∗4289.36 + 0∗0)∗1∗1 4289,36 4,29 ( o) n # n #
Tải trọng động à M được tớnh theo cụng thức: à M s √Ÿ ắ
L: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay m: Bậc đường cong khi thử về ổ lăn, m = 3 đối với ổ bi Ÿ :œ Tuổi thọ của ổ lăn (giờ) Ÿœ 19500 (ℎ) (đề bài) Ÿ œ ¿ ¤ = → Ÿ ¿ =.¤ £ ¿ ¥ 5,85 (triệu vòng) à M s √Ÿ ắ 4,29 °5,85 ‘ 7,73 ( o)≤ à 10.40 ( o) Như vậy khả năng tải động của cả hai ổ được đảm bảo
Kiểm nghiệm về khả năng tải tĩnh của ổ: Đối với ổ bi đỡ, tải trọng tĩnh quy ước s ả n # + á n D Trong đó: ả và á : Hệ số tải trọng hướng tõm và tải trọng dọc trục
Theo bảng 11.6 tr221 tài liệu 1, ổ bi đỡ 1 dóy cú ả 0,6 và á 0,5
Như vậy, khả năng tải tĩnh của cả hai ổ được đảm bảo
= (2.20) : Công suất trên trục đầu ra của hộp giảm tốc
Số vòng quay đầu ra của hộp giảm tốc
Tính sơ bộ đường kính trục
Chọn khớp nối vòng đàn hồi
0 : Đường kính trục cần nối 0 0 “" 36(QQ)
< : Momen xoắn tính toán < < k: Hệ số chế độ làm việc phụ thuộc vào máy Theo bảng 16.1 tr58 tài liệu 2, lấy k = 1,2
T: momen xoắn danh nghĩa trên trục
⟹< < 1.2∗156.62 187.94(oQ) Theo bảng 16.10a tr68 tài liệu 2 và bảng 16.10b tr69 tài liệu 2, ta chọn được các thông số cơ bản của khớp nối trục vòng đàn hồi
Bảng các thông số cơ bản:
STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Momen xoắn lớn nhất có thể truyền được < = 500 Nm
2 Đường kính lớn nhất có thể của trục nối 0 = 45 mm
4 Đường kính vòng tâm chốt ” 105 mm
5 Chiều dài phần tử đàn hồi • 28 mm
6 Chiều dài của đoạn công xôn của chốt • 34 mm
7 Đường kính của chốt đàn hồi 0 14 mm
Xây dựng bản vẽ
Bản vẽ lắp
1 Các chi tiết trong cụm nâng
Hộp giảm tốc Khớp nối vòng đàn hồi
Con lăn trượt Bracket trượt
Khung dẫn hướng nâng Khung nâng
2 Các chi tiết trong khối xuất – nhập
40 Đĩa xích Xích vận chuyển trục bánh xe
Thanh định hướng xuất – nhập
3 Các chi tiết cụm băng chuyền Ống lăn
Xích chuyển động băng chuyền
42 Đĩa xích băng chuyền Ổ bi đỡ ống lăn
Thanh chắn 1 (gẵn đĩa xích)
Bản vẽ lắp hệ thống
