đề án bộ biến tốc ma sát

Truyền động bánh ma sát được dùng trong các thiết bị rèn,ép ,cần trục ,máy vận chuyển, các dụng cụ đo… Nhưng được dùng nhiều hơn cả là trong các bộ biến tốc vô cấp. Với những ưu điểm của bộ biến tốc ma sát,bộ môn Kỹ thuật cơ khí đã thiết kế bộ biến tốc ma sát mặt đầu đơn để phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy.

Đề Án Thiết Kế LỜI NÓI ĐẦU Thế kỷ 21,khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển mạnh mẽ và có nhiều thành tựu lớn.Ngành cơ khí cũng có nhiều đóng góp trong sự phát triển đó.Quá trình đưa những ứng dụng tin học vào trong thiết kế và sản xuất cơ khí đã làm cho ngành cơ khí phát triển hơn nữa.Sự ra đời của các phần mềm như Solidworks,Inventor,Catia…đã giúp các kỹ sư có thể thưc hiện công việc nhanh chóng và chính xác. Từ sự phát triển chung đó,kỹ sư tương lai đòi hỏi phải có các kiến thưc về cơ khí và sử dụng thành thạo các phần mềm hỗ trợ.Đề án thiết kế giúp cho sinh viên có thể tiếp cận với quá trình thiết kế lại, tính toán, các chi tiêt máy. Trong quá trình làm đồ án chúng em được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô bộ môn Kỹ thuật cơ khí.Đặc biệt, với sự giúp đỡ của cô Nguyễn Thị Hồng Cẩm & thầy Nguyên Quang Vinh để chúng em có thể hoàn thành đồ án này.Quá trình tính toán thiết kế còn nhiều sai sót, chúng em mong được sự nhận xét của các thầy cô giáo.Chúng em xin chân thành cảm ơn. : 1 1 Đề Án Thiết Kế PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ BỘ BIẾN TỐC MA SÁT Truyền động bánh ma sát được dùng trong các thiết bị rèn,ép ,cần trục ,máy vận chuyển, các dụng cụ đo… Nhưng được dùng nhiều hơn cả là trong các bộ biến tốc vô cấp. Với những ưu điểm của bộ biến tốc ma sát,bộ môn Kỹ thuật cơ khí đã thiết kế bộ biến tốc ma sát mặt đầu đơn để phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy. 1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Hình 1: Bộ biến tốc ma sát : 2 2 Đề Án Thiết Kế 1. Cần gạt 2. Bộ truyền biến tốc ma sat 3. Bộ truyền đai 4. Khung xe 5. Bộ truyền bánh răng thanh lỗ 6. Động cơ 7. Bộ khung Bộ truyền ma sát thực hiện việc truyền cơ năng và chuyển động từ bánh (vật thể) dẫn sang bánh (vật thể) bị dẫn nhờ lực ma sát tại nơi tiếp xúc của hai vật thể này. Biến chuyển đông quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của khung xe. Các thông số thực nghiêm đo được Thông số động cơ Kiểu động cơ U(v) n(vg/ph) P(w) m(kg) 220 370 2 Khôi lượng khung xe là 2kg Tốc độ quay của bánh xe là 60 (v/p) một số hình ảnh về bộ biến tốc ma sát : 3 3 Đề Án Thiết Kế : 4 4 Đề Án Thiết Kế Hình 2: hình ảnh về bộ biến tốc ma sát ở xưởng động lực 1.1.2. chức năng ứng sử của hệ thống + Ưu điểm của cơ cấu. - Kết cấu đơn giản dễ chế tạo - Bánh ma sát có cấu tạo đơn giản. - Làm việc êm, không ồn. - Có khả năng chịu điều chỉnh vô cấp về tỉ số truyền và đạt được vô cấp về tốc độ của trục bị dẫn mà trong nhiều máy móc cần có. + Nhược điểm của cơ cấu. - Việc điều khiển động cơ chưa thuận lợi do phải kéo theo cả động cơ cồng kềnh - Lực tác dụng lên trục và ổ đỡ khá lớn do lực ép giữa cặp bánh ma sát gây ra. - Do có trượt giữa các bánh khi làm việc nên tỷ số truyền không ổn định dẫn đến tốc độ của trục dẫn không chính xác. - Khả năng tải không cao so với truyền động bánh răng - Tổn thất năng lượng nhiều + Phạm vi sử dụng - Thích hợp với công suất nhỏ và vừa (dưới 20 kW). Nếu sử dụng với công suất cao thì bộ truyền kích thước phải lớn và lực ép lớn để có lực ma sát cần thiết. - Tốc độ truyền của các đĩa không quá 15 – 20 m/s - Tỉ số truyền i<=7 - Do có trượt nên truyền động bánh ma sát không được dùng trong cơ cấu đòi hỏi có đọ chính xác về tốc độ và tỉ số truyền. : 5 5 Đề Án Thiết Kế + Sự trượt. Trượt là đặc điểm nổi bật của truyền động ma sát, với ba loại hình sau: - Trượt hình học: Xảy ra do sự khác nhau về tốc độ tại các điểm tiếp xúc giữa hai bánh ma sát. Nó xuất hiện trên chiều dài tiếp xúc dọc theo đường sinh của bánh ma sát và phụ thuộc vào dạng hình học của bánh đó. - Trượt đàn hồi: Loại trượt này xảy ra do biến dạng đàn hồi tại vùng tiếp xúc của các bánh theo phương tiếp tuyến. Nó xảy ra trong bất kì bộ truyền ma sát nào khi làm việc. - Trượt trơn: Xảy ra do ma sát không đủ lớn để mang tải. Khi trượt trơn, bánh bị dẫn dừng lại, còn bánh dẫn vẫn tiếp tục chuyển động nên trượt bánh bị dẫn, gây ra mòn cục bộ hoặc xước bề mặt. 1.1.3. Các loại biến tốc ma sát thường gặp. • Bộ biến tốc ma sát mặt đầu đơn. • Bộ biến tốc ma sát đầu kép. : 6 6 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát côn đơn. • Bộ biến tốc ma sát côn ,trục song song có phần tử trung gian cứng. • Bộ biến tốc ma sát côn ,trục vuông góc có đĩa trung gian. : 7 7 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát cầu – côn. • Bộ biến tốc ma sát trụ. • Bộ biến tốc ma sát trụ cầu. : 8 8 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát nhiều đĩa. • Bộ biến tốc ma sát hai cặp đĩa và một vòng cứng. Phần II Cấu tạo, chức năng của của từng chi tiết trong hệ thống; yêu cầu cơ bản về thiết kế đối với chi tiết : 9 9 Đề Án Thiết Kế Toàn bộ cơ cấu đều làm bằng thép CT3.Tuy nhiên có bộ truyền ma sát và bánh răng làm việc chủ yếu nên vật liệu là thép CT60 1.cần gạt -chức năng:thay đổi vị trí tiếp xúc của bánh ma sát. -yêu cầu:phải đạt độ cứng vững để truyền lực từ tay người đi chuyển động cơ. 2.Động cơ -chức năng:Tạo ra chuyển động quay trên bánh ma sát -yêu cầu:phải có công suất đủ lớn để truyền tải 3.Biến tốc ma sát -chức năng:Truyền chuyển động và công suất đến các trục và đảo chiều chuyển động. -yêu cầu:Đảm bảo độ bền và không bị trượt 4. Bộ truyền đai : 10 10 [...]... để truyền chuyển động 17 : 18 Đề Án Thiết Kế Khi làm việc bộ truyền bánh ma sát có hiện tượng trượt hình học làm giảm hiệu suất Đề xuất cải tiến: Thay bộ truyền bánh ma sat bằng bộ truyền ma sat côn - Bộ truyền ma sat côn có cấu tạo gồm một bánh chủ động được vát côn Hai bánh bị đông dạng côn phải phù hợp với biên dạng bánh chủ động - Bộ truyên ma sat côn có kết cấu đơn giản, hoạt đông êm dịu, giảm hiện... thiết kế và đề xuất cải tiến nếu có về mức độ phù hợp về hình dáng, kết cấu, tính tiện dụng, hấp dẫn của sản phẩm + Cấu tạo bộ truyền ma sat gồm một bánh masat chủ động (dẫn) va hai bánh bị động (bị dẫn) Bánh dẫn được lắp trực tiếp trên trục động cơ, bánh bi dẫn lắp trên trục cùng bánh đai Để hoạt động được động cơ phải dịch chuyển giữa hai bánh bi dẫn để truyền chuyển động 17 : 18 Đề Án Thiết Kế Khi... các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động Ta đặt:+ η1 : Hiệu suất của bộ truyền bánh ma sat + η 2 : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn + η 3 : Hiệu suất bộ chuyền đai + η 4 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng 12 : 13 Đề Án Thiết Kế Tra bảng (2.3) ta chọn được: η1 = 0,85; η 2 = 0,99 ; η 3 = 0,95 ;η 4 = 0,96 Vì trong hệ thống gồm có: 1 bộ truyền bánh răng, 4 cặp ổ lăn, một bộ chuyền đai, một bộ chuyền... kiểm tra bền cho một chi tiết chủ yếu của hệ thống 11 : 12 Đề Án Thiết Kế Tính toán cho bộ truyền: 3.1.2 sơ đồ nguyên lý hoạt động IV II III I Hình 3: Sơ đồ khai triển của bộ biến tốc ma sát 3.1.3 Tính toán lực tác dụng lên hệ thống Vậy lực đè lên mỗi bánh là N = m.9,8 5.9,8 = 12,25 N = 4 4 Fms = N f = 12,25.0,15 = 1.84 N f =0,15 là hệ số ma sat thép- thép Mô men xoắn được xác định theo công thức... f Fn = s.Ft f Với Ft = 2Tdc 2.7,6 = = 0,4 N d1 38 15 : 16 Đề Án Thiết Kế Fn = s.Ft 1,5.0.4 = = 4N f 0,15 s lá hệ số an toàn, s = 1,5 – 2,5 f Hệ số ma sat phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện bôi trơn Kiểm tra bền cho bộ truyền ma sát: Để bộ truyền làm việc bình thường thì σ H ≤ σ H    Trong đó σ H  là ứng suất cho phép của cặp bánh ma sát được tính theo   công thức: , σ H  = σ H  K HL ...11 Đề Án Thiết Kế -chức năng: - Truyền chuyển động và công suất từ trục II đến trục III nhờ ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa các dây đai với bánh đai -yêu cầu:Đảm bảo độ bền mòn,độ bền mỏi, hệ số ma sát lớn và có tính đàn hồi cao 5 .bộ truyền bánh răng thanh răng -chức năng: - Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của khung... 9,55.10 = 41,72 (N.mm) n III 168 3.2 Phân tích lực và kiểm tra bền cho bộ truyền động ma sát trụ Lực trong truyền động ma sát Lực vòng F1 được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát fms sinh ra tại chỗ tiếp xúc Điều kiên truyền tải Fms ≥ Ft Muốn có lực Fms cần tạo lực pháp tuyến Fn trên bề mặt tiếp xúc chung Do đó phải ép hai bánh lại với nhau F t bằng một lực ép Fe cần thiết để Fe đủ lớn sao... N HE - Số chu kỳ làm việc tương đương, xác định như bộ truyền N HO = 30 H Với HB : Độ cứng HB của vật liệu chon làm bánh ma sát - số chu kỳ cơ sở bánh răng Như vậy : H HB H 2,4 HB = 30 230 2,4 = 13972305,13 =(180÷350) Cho bộ truyền làm việc với tải trọng và số vòng quay không đổi và bộ truyền làm viêc trong 5 năm.liên tục trong 12 tháng và mỗi tháng 20 ngày,mỗi ngày 16h thì : N Vì N HE HE = 60 c.n... một bộ chuyền đai, một bộ chuyền bánh masat - Nên hiệu suất của hệ thống: η Σ = η1η 24η 3η 4 = 0,85.0,99 4.0,95.0,96 = 0,83226 Tỷ số truyền Tỷ số truyền của biến tốc ma sat ums = d2 100 = =2,9 d1 (1 − ξ ) 35(1 − 0.02) ξ = 0.01 ÷ 0.03 theo [3] Tỷ số truyền của bộ truyền đai U đai = d2 102 (1 − ε ) = = 2,74 d1 38.(1 − 0,02) ε = 0.01 ÷ 0.02 Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng U br = Z 2 47 = = 3.35 Z1... > N HO ta lấy N HE = N HO 16 : 6 17 Đề Án Thiết Kế K => HL = 6 N N HO =1 HE , , => σ H  = σ H  K HL = σ H  = 230 HB       Ưng suất sinh ra trong bộ truyền:σ H = 0,418 F (MPA) E n b.ρ Trong đó: E – Mô đun đàn hồi tương đương của các bánh ma sát, xác định theo môđun đàn hồi E E 1 = , E 2 của các bánh : 2.E 1.E 2 5 = E 1 = E 2 = 2,1 10 E1 + E 2 (MPA) ρ Bán kính cong tương đương tại chỗ tiếp . bộ hoặc xước bề mặt. 1.1.3. Các loại biến tốc ma sát thường gặp. • Bộ biến tốc ma sát mặt đầu đơn. • Bộ biến tốc ma sát đầu kép. : 6 6 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát côn đơn. • Bộ. tốc ma sát cầu – côn. • Bộ biến tốc ma sát trụ. • Bộ biến tốc ma sát trụ cầu. : 8 8 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát nhiều đĩa. • Bộ biến tốc ma sát hai cặp đĩa và một vòng cứng. . Bộ biến tốc ma sát côn ,trục song song có phần tử trung gian cứng. • Bộ biến tốc ma sát côn ,trục vuông góc có đĩa trung gian. : 7 7 Đề Án Thiết Kế • Bộ biến tốc ma sát cầu – côn. • Bộ biến