TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN NHA TRANG ma em Ee 'GIÁO TRÌNH Ì” HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIET MAY
PTS PHAM HUNG THANG
NHA XUAT BAN NONG NGHIEP
Trang 3LỜI NĨI ĐẦU
Thiết kế đồ án mơn học chỉ tiết máy là cơng uiệc mới mẻ đầu tiên của sinh uiên ngành cơ khí thủy sản Với mục đích : Vận dụng tổng hợp uồ sáng tạo những kiến thức đã học thiết kế ra những chỉ tiết ó bộ phận nuáy cĩ đặc tính, hình dạng uị kích thước cụ thể, thỏa mãn các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, cĩ độ tin cậy, tính hiệu dụng 0ị mỹ thuột cơng nghiệp cao nên gây khong it kho khan cho sinh vién trong quá trình thực hiện Giáo trình "Hướng dẫn thiết kế đồ án mơn học chỉ tiết máy" được biên soạn theo chương trình mơn học đã duyệt, nhằm giúp cho sinh vién viet qua khĩ khăn, chủ động, sáng tạo va khoa học tiến hành thiết kế đồ án Ngồi những
mục đích trên, sách cịn cĩ thể dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh uiên
ngành khai thác, chế biến uà các cán bộ kỹ thuật trong cơng tác thiết kế cơ
hhí
Để khơng giảm đi đặc tính sơng tạo va doc lap khi thực hiện thiết hế, giáo trình chỉ trình bày những nội dung cơ bản nhất của quá trình thiết kế đồ án mơn học, giới thiệu những phương pháp tính tốn thiết thực, những bảng tra cần thiết nhất theo quan điểm sử dụng nhiều nhốt những tiêu
chuẩn nhà nước đã ban hành (TCVN,,
Khi biên soạn tác giả đã cố gắng phân ánh những kinh nghiệm giảng dạy uà hướng dẫn thiết kế đồ án trong nhiều năm qua của bộ mơn va ban thân, sử dụng những thơng tin tư liệu mới nhất uề chuyên ngành ở trong nước uà thế giới theo quan điểm "thiết thực, hiện đại uà Việt Nam"
Đo trình độ cịn hạn chế, cuốn sách sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sĩt Tác giả chân thành cắm ơn uà mong nhộn được nhiều gĩp ý quí báu của cĩc bạn đọc, Mọi gĩp ý xin gửi uề địa chỉ "Bộ nơn Cơ khí - Khoa cơ khí - Trường Đại học Thủy sản Nho Trang - Khanh Hịa",
Trang 4Chương Ï
ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY § 1 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY I TRINH TY THIET KE MAY
Máy được thiết kế phải thỏa mãn các yêu câu kinh tế - kỹ thuật mà cụ thể là làm việc tin cậy với năng suất cao, tuổi thọ lớn, các chỉ phí chế tạo, lắp ráp, sử dụng và sửa chứa thấp Ngồi ra trong nhứng điều kiện làm việc cụ thể, máy cần cĩ kích thước, khối lượng nhỏ gọn,
thao tác sử dụng dễ dàng, độ ồn nhỏ và hình dáng cĩ tính mỹ thuật cơng nghiệp cao
Thiết kế máy là quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế cần phải đề cậ: và giải quyết thỏa đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về phương pháp tính tốn thiết kể, chỉ tiêu khả năng làm việc, cơng nghệ chế tạo và qui trình lấp ráp, sử dụng và sửa chứa thơc, nhiều phương án khác nhau Theo kết quả tính tốn kinh tế và cân nhắc tồn diện mọi miặt của phương án thiết kế lựa chọn phương án thiết kế hợp lý nhất Việc lựa chọn phương án !uư:: gắn liền với xem xét khả năng thực tế của điều kiện sản xuất (khả năng cơng nghệ, chúng “2« và khả năng cung cấp nguyên vật liệu ) nhằm đảm bảo máy thiết kế ra sẽ được chế uạc i-Láu lợi tại chỗ, đảm bảo độ chính xác chế tạo qui định và tính năng làm việc cao nhất
Nhiệm vụ cơ bản của thiết kế máy là xây dựng hồn chỉnh những tài liệu cần thiết để chế tạo, lắp ráp, thứ nghiệm, sử dụng và sửa chửa máy Quá trình thiết kế máy thường được tiến hành theo nhứng bước sau
1 Xác định nhiệm vụ thiết kế ˆ {
Te
Trong bước này người thiết kế phải xác định được những yêu cần kinh tế - kỹ thuật cơ bản về máy cần thiết kế với những thơng số chủ yếu như tính năng làm việc, năng suất, tốc độ, khả năng chế tạo, lắp đặt và sử dụng Những yêu cầu và thơng số ban đầu này được ghỉ trong nhiệm vụ thư thiết kế Nhiệm vụ thư thiết kế cần được các bên hữu quan tham khảo ý kiến và chuẩn y, đây là văn bản cĩ tính pháp qui và được tơn trọng trong quá trình thiế?, kẽ
2 Thiết kế nguyên lý máy
Xây dựng sơ đồ nguyên tắc (so dé động), xác định chế độ làm việc của máy và các th số hình học, động học và động lực học của các cơ cấu và các bộ phận cfu tao nén may thew mân những yêu cầu ghi trong nhiệm vụ thiết kế
Trang 5
tra Trong bước này cần xét vấn đề cân bằng, làm đều chuyển động máy và các yêu cầu khác
Vv.V
3) Thiết kế chỉ tiết máy là bước xác định các thơng số kích thước chủ yếu của các chỉ tiết và bộ phận máy theo các chỉ tiêu khả năng làm việc Nội dung cơ bản của chúng là tính tốn hợp lý các kích thước cơ bản các bộ phận máy và xây dựng hồn chỉnh bản vẽ lắp các bộ phận máy và cả hệ thống máy
4) Thiết kế chế tạo
- Xây dựng bản vẽ chế tạo chỉ tiết trên cơ sở các kích thước cơ.bản và bản vẽ lấp - Lập qui trình cơng nghệ chế tạo các chỉ tiết
) Xây dựng qui trình lắp ráp - sử dụng, sửa chứa và viết thuyết minh thiết kế máy
/
Sự phân chia các bước trên chỉ là tương đối vì nội dung các bước cĩ sự liên quan và tác động qua lại rất chặt chẽ Trong quá trình thực hiện các bước cần sử dụng kết quả các bước trước, tạo điều kiện thuận lợi cho tiến hành các bước sau và đơi khi phải sử dụng phương pháp "đúng đân" để tính tốn - thiết kế máy hợp lý về mọi mặt Thơng thường muốn đạt được một kết cấu máy hợp lý cần phải nghiên cứu - tính tốn theo nhiều phương án, trên cơ sở phân tích đánh giá từng phương án theo những yêu cầu đặt ra lựa chọn phương án hợp lý nhất -
I TRINH TU THIET KE CHI TIET MAY
Thiết kế chỉ tiết máy là một phần cơng việc trong quá trình thiết kế máy, chúng thường
được tiến hành theo các bước sau : ,
1) Xac dinh tai trong tac dung lén chi tiét may
Bao gồm xác định các giá trị lực hoặc mơ men lực tác dụng lên từng chỉ tiết máy và các đặc trưng thay đổi của chúng theo thời gian Tải trọng cĩ thể được xác định qua thơng số cơng suất và tốc độ truyền động
2) Chọn vật liệu chế tạo ce egy
.Căn cứ theo khả năng tải, điều kiện làm việc, khả năng gia cồng và cung cấp để lựa
chọn vật liệu chế tạo chỉ tiết hợp lý Ở đây cũng cần xét đến các yếu tố giá thành vật liệu, tuổi
thọ và khuơn khổ kích thước của chỉ tiết máy Le
3) Xây đựng sơ đồ tính tốn
Trong các sơ đồ tính tốn các kết cấu được qui ước đơn giản hỗa, các lực tác dụng được đặt vào sơ đồ theo đặc trưng tác dụng của chứng (tập trung hoặc phân bố )
4) Tính tốn các kích thước cơ bản của chỉ tiết máy
Các kích thước cơ bản của chỉ tiết máy được xác định theo các chỉ tiêu về khả năng làm
việc của chỉ tiết mấy (độ bèn, độ cứng, độ bền mịn ) Tính tốn các kích thước thường tiến
hành theo 3 bước sau
8) Tính tốn sơ bộ
Trang 6Kết quả tính tốn ở đây chỉ là sơ bộ vì nĩ chưa xét đến đặc trưng thay đổi của tải trọng và ứng suất, ảnh hưởng của hình dáng kết cấu và chất lượng chế tạo
-_b) Phác thảo kết cấu
Dựa theo kết quả tính tốn sơ bộ, yêu cầu về chất lượng chế tạo và lắp ghép, phác thâo kết cấu chỉ tiết với đầy đủ các kích thước hình dáng, chất lượng bè mặt và các yêu cầu đặc biệt khác về cơng nghệ
c) Tính chính xác (tính kiểm nghiệm)
Kiểm nghiệm chỉ tiết đã phác thảo theo các chỉ tiêu về khả năng làm việc, cụ thể là tính tốn ứng suất, độ cứng hay hệ số an tồn hoặc biến dạng tại các tiết diện nguy hiểm và so sánh các giá trị tính được với giá trị cho phép Nếu các điều kiện qui định khơng thỏa mần cần điều chỉnh lại kích thước, kết cấu và chất lượng gia cơng để đạt được các chỉ tiêu chủ
yếu, Ở một số chỉ tiết đơn giản và thơng dụng cĩ thể định các kích thước và kết cấu các chỉ
tiết theo kinh nghiệm, sau đĩ kiểm nghiệm lại theo các chỉ tiêu về khả năng làm việc chủ yếu Trong quá trình thiết kế chỉ tiết máy, để cĩ thể tiến hành sáng tạo các cơng việc qui định cần chú ý một số điểm sau :
1) Điều kiện làm việc của các chỉ tiết máy trên thực tế rất phức tạp nên khĩ cĩ thê phân tích triệt để khả năng làm việc và tìm ra những cơng thức tính tốn chính xác Để giải quyết những khĩ khăn này trong tính tốn thường sử dụng các giả thiết đơn giản hĩa, những phương pháp tính tốn qui ước, những cơng thức gân đúng hoặc cơng thức kinh nghiệm Do các cơng thức gan dung được xây dựng trên cơ sở các giả thiết đơn giản hĩa, các cơng chú: kinh nghiệm xây dựng trên cơ sở số liệu thực nghiệm nên kém chính xác và khơng cĩ tín!: tổng quát Khi sử dụng cần chú ý các đặc điểm này để áp dụng các cơng thức hợp lý và đúng chỗ Những sai số khi áp dụng các cơng thức gần đúng và kinh nghiệm cĩ thể được bù lại ít nhiều thơng qua chọn hợp lý các giá trị hệ số an tồn hay ứng suất cho phép
2) Nhứng kích thước chính tại các tiết điện nguy hiểm được xác định bằng tính tốn Các kích thước cịn lại được xác định theo các khả năng kết cấu, lắp ráp hoặc cơng nghệ chế tạo do vậy khi định các kích thước này nên tham khảo các kinh nghiệm thiết kế hoặc chỉ dẫn trong tài liệu thiết kế
3) Trong thiết kế khuyến khích dùng rộng rãi những chỉ tiết và bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hĩa, vì sự sử dụng rộng rãi này sẽ gĩp phần giảm chỉ phí thiết kế - chế tạo, tiết kiệm nguyên vật liệu và hạ giá thành sản phẩm, đảm bảo thay thế nhanh các chỉ tiết máy hư hỏng (tăng độ tin cậy và hiệu quả sử dụng máy) và gĩp phần tăng khả năng chuyên mơn hĩa
sản xuất
4) Khi chọn vật liệu chế tạo phải chú ý nguyên tắc chất lượng cục bộ nhằm sử dụng hợp lý nhất đặc tính các nguyên vật liệu để thỏa mãn các yêu cầu làm việc khác nhau như : độ bền mịn, độ bền tiếp xúc hay độ bèn thể tích, độ cứng, độ dẻo, độ dẫn nhiệt hoặc khả năng giảm chấn Ngồi ra cần chú ý giảm tối đa số chủng loại nguyên vật liệu sử dụng
5) Chọn vật liệu chế tạo và các tiết máy tiêu chuẩn phải ưu tiên khả năng sử dụng vật liệu và tiết máy tiêu chuẩn chế tạo trong nước Sự ưu tiền này sẽ gĩp phần giảm giá thành sẵn phẩm và chỉ phí sử dụng, nâng cao độ tin cậy của hệ thống máy và khuyến khích sự phát triển
Trang 76) Định kết cấu của các chỉ tiết máy cần chú ý nâng cao tính cơng nghệ trong chế tạo Một tiết máy được gọi là cĩ tính cơng nghệ cao khi ngồi khả năng thỏa mãn các chỉ tiêu làm việc cân dễ chế tạo, tốn ít thời gian và nguyên vật liệu nhất trong điều kiện sản xuất qui định Tính cơng nghệ cao được thể hiện qua các yêu cầu cơ bản : kết cấu phải đơn giản, phù hợp với điều kiện, quí mơ sản xuất và phương pháp chế tạo Các yêu cầu về chất lượng và cấp chính
chế tạo phải hợp lý l
Cĩ rất nhiều phương án thiết kế, để đánh giá và lựa chọn đúng phương án tốt nhất trong điều kiện sản xuất cụ thể cần xem xét tồn diện các vấn đề của độ tin cậy và tính kinh tế kỹ thuật của các chỉ tiết máy và máy Cụ thể là theo các chỉ tiêu về khả năng làm việc, chỉ tiêu vật liệu và tính cơng nghệ ckLế tạo, chỉ tiêu giá thành và các vấn đề an tồn trong sử dụng cũng như hình thức sản phẩm
Chọn đúng phương án tốt nhất, thiết kế ra các chỉ tiết máy và máy hợp lý nhất là cơng việc phức tạp địi hỏi người thiết kế phải biết vận dụng sáng tạo và linh hoạt những hiểu biết về lý thuyết thiết kế cùng những kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn sản xuất
§ 2 NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HANH THIET KE pO AN
MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY
1 NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIET MAY
Thiết kế đồ án mơn học chỉ tiết máy là giai đoạn 2 (học phần 2) của chương trình mơn
học chỉ tiết máy đối với ngành cơ khí thủy sản (học phần 1 : Lý thuyết tính tốn các chỉ tiết
máy) Mực đích của thiết kế đồ án là vận dụng những kiến thức lý thuyết đã học để tập giải
quyết những vấn đè cĩ liên quan mật thiết với thực tiễn sản xuất, cụ thé là thiết kế ra những chỉ tiết và bộ phận máy cĩ hình dáng kích thước cụ thể thỏa mãn một chừng mực nhất định các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật của nền sản xuất Thơng qua thiết kế đồ án, sinh viên làm quen với các phương pháp thiết kế máy - chí tiết máy, tự xây dựng cho mình phương pháp luận tổng hợp và tối ưu khi tính tốn thiết kế, rèn luyện đức tính cẩn thận, tỷ mỉ và tác phong làm việc
khoa học :
Đối với ngành cơ khí thủy sản, đề bài thiết kế thường là thiết kế hệ thống truyền dẫn trong hệ thống cơ giới nghề cá mà điển hình là hệ thống tời khai thác cá Cùng với thiết kế trang bị khai thác, thiết kế đồ án mơn học chỉ tiết máy giúp cho sinh viên cĩ khả năng tính
tốn thiết kế được hệ thống cơ giới nghề cá hồn chỉnh Điều này sẽ giúp cho sinh viên ra
trường cĩ khả năng giải quyết tốt các vấn đề cơ giới hĩa ngành thủy sản
Đề bài thiết kế cĩ thể tham khảo trên hình la và Ib, ` |
Nhiệm vụ cơ bản của thiết kế đồ án là theo dé bài được giao phải cụ thể hĩa được sơ đồ truyền dẫn, tính tốn thiết kế các bộ truyền động và các chỉ tiết của hệ truyền dẫn, xây dựng
bản vẽ lấp hộp giấm tốc, các bản vẽ chế tạo điển hình và thuyết minh thiết kế
Khối lượng thực hiện trên chưa là tất cả quá trình thiết kế chỉ tiết máy, nhưng rõ ràng là phần cơ bản nhất của: quá trình, giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng thiết kế máy và chỉ tiết
máy sau này :
II CÁCH TIẾN HÀNH THIẾT KẾ
Trang 81) Nghiên cứu dé va chuẩn bị phương tiện
Sau khi nhận được đề bài thiết kế sinh viên cần nghiên cứu kỹ đề bài để hiểu được nguyên tắc làm việc của hệ thống, xác định rõ nhứng thơng số đã biết và thơng số cần xác định Nĩi cách khác là nghiên cứu đề bài để hình dung được nhiệm vụ cụ thể cần hồn thành, qua đĩ chuẩn bj day đủ các phương tiện cần thiết giúp cho quá trình thiết kế đồ án nhanh
chĩng, chính xác và đạt hiệu quả cao
Trong thiết kế đồ án này sinh viên cần nghiên cứu lại các giáo trình nguyên lý máy vẽ kỹ thuật, sức bền vật liệu, chỉ tiết máy, máy khai thác và _céng nghệ chế tạo máy Chuẩn bị các tài liệu thiết kế (bảng tra cơ tính vật liệu, các tiêu chuẩn và sổ tay thiết kế ), các dụng cụ tính tốn và vẽ cần thiết
2) Tính tốn các thơng số kỹ thuật chủ yếu: ut
Giai đoạn này bao gồm :
+ Xác định giá trị cơng suất, tốc độ của bộ phân cơng tác (tang thu cáp ) + Chọn sơ đồ truyền dẫn (chủ yếu là sơ đồ hộp giảm tốc) và động cơ truyền dẫn
+ Xác định tỷ số truyền chung và phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ
thống ‘
+ Tính các thơng số truyền động trên các trục (cơng suất, tốc độ quay, mơ men xoắn ) 3) Tính tốn các kích thước chủ yếu của hệ thống
+ Xác định các kích thước chủ yếu của các bộ truyền động
Ở một số chỉ tiết đơn giản và thơng dụng cĩ thể định các kích thước và kết cấu các chí tiết theo kinh nghiệm, sau đĩ kiểm nghiệm lại theo các chỉ tiêu về khả năng làm việc chủ yếu
+ Xây dựng sơ đồ lắp ráp sơ bộ hệ truyền dẫn để qua đĩ phát hiện những bất hợp lý về lắp ráp, bơi trơn Kiểm nghiệm và điều chỉnh lại các kích thước cho hợp lý
+ Tính tốn các kích thước cơ bản của trục, chọn ổ, tính tốn khớp nối và các chỉ tiết
khác
4) Thiết kế cấu tạo hệ truyền động
Dựa theo các kích thước tính tốn và tài liệu hướng dẫn thiết kế xác định kết cấu các chỉ tiết, xây dựng bản vẽ lắp các bộ phận máy (như hộp giảm tốc) và hệ thống truyền động
ã) Thiết kế cấu tạo các chỉ tiết
Xây dựng bản vẽ chế tạo các chỉ tiết cơ bản điển hình với day đủ các thơng số kích
thước, dung sai, chất lượng bề mặt và yêu cầu kỹ thuật
6) Viết thuyết minh
Trong thuyết minh cần trình bày một cách khoa học tồn bộ quá trình tính tốn thiết kế, đặc biệt chú ý phân tích cơ sở tính tốn, lựa chọn các phương án thiết kế và đê ra những yêu câu cơ bản nhất về sử dụng, lắp ráp và điều chỉnh các bộ phận của hệ thống
«Ẳ
Tùy theo tính phức tạp của quá trình thiết kế các chỉ tiết máy cụ thể cĩ thể phối hợp các bước tính nêu trên cho khoa học
Trang 9THIẾT KẾ CƠ KHÍ THỦY SẢN I CÁC THƠNG SỐ THIẾT KẾ
1 Lực kéo định mức trên tang P 15 KN
2 Tốc độ kéo cáp định mức : v 0,97 m/s
3 Độ sâu đánh bắt cá : h 50 m 4
4 Thời gian làm việc : 30 phút x 6 ca x 200 ngày x 10 năm
ð Đặc tính làm việc: quay mét chiều
6 Tính chất tải trọng: động, kđ =1,ð Kạt = 1,8
7 Mơi trường làm việc : biển
1I SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG
Lik Lee “th Lacn fag fan - IO t Œ
Lint m4 oo Cap ` ƯƑ- €0 (m/ zh»
¿ức dni Thục fe © Gee A Pm
The gran [ thác vụ = nam x (0 shang £20 my xf 4
: t
Trang 11THIẾT KẾ CƠ KHÍ THỦY SẢN
I CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN
Tốc độ kéo cáp định mức V : 0,95 m/s
Lực kéo định mức trên tang P: lỗ KN
Độ sâu đánh bắt cá h : B0 m
Thời gian làm việc 30 phút x 6 ca x 200 ngày x lỗ năm
Đặc tính truyền dong ; 1 chiều
Tính chất tải trong : Kd = 1,5, Kqt = 1,8
Mơi trường lam việc : biển
II 83 DO TRUYEN DONG
Trang 13Chương IT
TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN
§ 1 CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG HỘP GIẢM TỐC
Hệ thống truyền dẫn cĩ thể bao gồm hộp giảm tốc, các bộ truyền bánh răng hở, bộ truyền động xích và truyền động đai, trong đĩ hộp giảm tốc là cụm chỉ tiết quan trọng và cơ bản nhất Theo đề bài thiết kế các bộ truyền ngồi hộp thường được cho trước lược đồ Lược đồ động hộp giảm tốc là đối tượng cần xác định và thiết kế hộp giảm tốc cũng là nội dung cơ bản nhất của thiết kế đồ án mơn học chỉ tiết máy
Hộp giảm tốc là hệ cơ cấu gồm các bộ truyền bánh răng hay trục vít - bánh vít tạo thành một tổ hợp biệt lập cĩ nhiệm vụ giảm số vịng quay và truyền cơng suất từ động cơ đến
cơ cấu cơng tác :
Hộp giảm tốc cĩ ưu điểm : hiệu suất cao, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn, sử dụng đơn giản và cĩ khả năng truyền cơng suất ở các chế độ tốc độ khác nhau
Hộp giảm tốc rất đa dạng, chúng thường được phân loại theo những đặc điểm chủ yếu - Theo loại hình các bộ truyền sẽ cĩ hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh: răng nĩn, hộp giảm tốc trục vít - bánh vít, hộp giảm tốc bánh răng trục vít và hộp giảm tốc bánh răng - hành tỉnh hoặc vi sai
- Theo cấp truyền động cĩ hộp giảm tốc l cấp, 2 cấp, 3 cấp hoặc 4 cấp truyền động Dưới đây là đặc tính của một số loại hộp giảm tốc cơ bản và thơng dụng trong ngành cơ khí
I NHỮNG LOẠI HỘP GIẢM TỐC CƠ BẢN
1) Hộp giảm tốc bánh răng trụ Í cấp
Lược đồ động hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp nằm ngang (hình 2) và thẳng đứng (hinh 3) Các bánh răng trong hộp cĩ thể là bánh răng thẳng, bánh răng nghiêng hoặc bánh răng chứ V Vỏ hộp cĩ thể đúc bằng gang hoặc hàn từ thép tấm, trên trục cĩ thể lắp ổ lan hay
ổ trượt
Tỉ số truyền động của hộp cĩ thể lấy ¡ <5 nếu dùng bánh răng trụ răng thẳng và i<10_
giữa 2 trục song song cách nhau À = 200 + 1000 mm, Việc lựa chọn loại hộp nằm ngăng hoặc `
thẳng đứng phụ thuộc vào yêu cầu thuận tiện trong sơ đồ bố trí chung của hệ truyền dẫn
Trang 15- Tăng kích thước chiều rộng của hộp
- Khả năng tải của cấp nhanh thường khơng sử dụng hết vì lực ăn khớp của cấp chậm lớn hơn nhiều so với cấp nhanh, trong khi đĩ khoảng cách trục 2 cấp lại bằng nhau (xác định theo chỉ tiêu bến tiếp xúc)
- Kết cấu hộp phức tạp do cĩ gối đỡ giữa hộp, rất khĩ bơi trơn cho ổ đặt trong gối đỡ này - Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, để đảm bảo độ bền và độ cứng cần tăng đường kính trục Với những ưu nhược điểm cơ bản trên loại hộp giảm đồng trục hiện ít được dùng trong sản xuất
b) Hộp giảm tốc cơ cấp tách đơi
Loại sơ đồ này cĩ dạng hộp cấp nhanh tách đơi (hình 5) hoặc cấp chậm tách đơi (hình 6) Hình 6 : Hộp giàm tốc bánh rắng trụ cĩ cấp cham tach don
Tại cấp tách đơi cĩ thể dùng bánh răng trụ răng nghiêng, ở cấp cịn lại cĩ thể dùng
bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng chữ V
Loại hộp này cĩ ưu điểm :
- Tải trọng phân bố đều trên trục
Trang 16- Bánh răng được bố trí đối xứng nên sự tập trung ứng suất theo chiều dài răng nhỏ hơn so với các loại hình khác
Chúng cũng tơn tại những nhược điểm : Tăng chiều rộng hộp, cấu tạo hộp phức tạp, số lượng chỉ tiết và khối lượng hộp tăng
Hộp giảm tốc 2 cấp tách đơi cĩ khả năng làm việc với tỉ số truyền động ¡ = 8 + 25 Khi chọn ổ cho loại hộp giảm tốc này cần lưu ý khả năng tự điều chỉnh theo chiều trục để bù lại sai số gĩc nghiêng của răng
c) Hộp giảm tốc khai triển
Hộp giảm tốc khai triển cĩ dạng 2 cấp (hình 7) hoặc nhiều cấp (hình 8) dạng bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng
Hình 7: Hộp giàm tốc 2 cấp khai triển năm ngang
(a) và hộp giảm tốc 2 cấp khai triển đặt đứng (b)
Trang 17
Loại hộp giảm tốc khai triển cĩ ưu điểm : Đơn giản, dễ bố trí, tháo lắp và chế tạo các chỉ tiết, cĩ khả năng truyền chuyển động giữa hai trục song song cách xa nhau
Chúng cĩ nhược điểm : Bánh răng phân bố khơng đối xứng so với ổ nên tải trọng phân bố rất khơng đều theo chiều dài răng ăn khớp Trong tính tốn các ổ được chọn theo gối cĩ phản lực lớn nhất nên dẫn đến tăng trọng lượng kích thước của hộp
Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển làm việc tốt với tỉ số truyền ¡ = 8 + 30 Để cĩ tỉ số truyền lớn cần tăng số cấp truyền của loại sơ đồ này :
Ở hộp giảm tốc 3 cấp khai triển, ¡ = 40 + 130 4 cấp khai triển, ¡ = 1ð0 + 600 3) Hộp giảm tốc bánh răng nĩn 1 cấp Hộp giảm tốc bánh răng nĩn l cấp cĩ dạng nằm ngang (hình 9) hoặc thẳng đứng (hình 10) LÊ nhớ « / l " k a ⁄ b > k VO CA (CÀ Hìmh 9: Hộp giầm tốc bánh rằng nĩn 1 cấp nằm ngang Hình 70 - Hộp giầm tốc hành rắng nơn 1 cấp thang ding
_Hộp giảm tốc bát bánh " răng, nĩn 1 1 cấp ming thing thang hoac rang nghiéng được dùng đ đề truyền
trục truyền khơng vuơng cĩ thể : dùng hộp giả iâm tốc bánh răng nĩn 1 chéo, "nhưng t trong r trường
hợp này kết cấu hop t thường 'phức tạp, khĩ gia cơng ổ và định vị chính xác các trục
Tỉ số truyền của hộp khi dùng bánh răng nĩn răng thẳng ¡ <3, bánh răng nĩn răng nghiêng ¡ <5, vận tốc vịng xác định theo đường kính trung binh Vy, <5m/s Trén cdc truc của bánh rang nén thutng lp 6 dé chan
Trang 184) Hộp giảm tốc bánh răng nĩn trụ
Hộp giảm tốc bánh răng nĩn trụ được dùng để truyền chuyển động giửa hai trục cĩ phương vuơng gĩc và cách xa nhau Loại sơ đồ này cĩ thể 2 cấp (hình 11) và 3 cấp (hình 12)
Bánh răng trong loại hộp giảm tốc này cĩ thể là bánh răng thẳng hoặc bánh răng nghiêng Hộp giảm tốc bánh răng nĩn trụ 2 cấp cĩ tỈ số truyền ¡ = 8 + 15 Loại 3 cấp cĩ ¡ = 25 + 75 b Hình 12: Sơ đồng động hộp giàm tốc bánh rắng nĩn trụ 3 cấp 5) Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít ,
Hiệp giảm tốc trục vít - bánh vít (hình 13) được dùng để truyền chuyển động giữa 2 trục
._chéo nhau Loại hộp này cĩ ưu điểm : Truyền động êm với tỉ số truyền lớn, khuơn khổ kích khổkíh ˆ
Trang 19sau : Loại sơ đồ trục vít đặt trên (hình 13 - a) Truc vit dat dưới (hình 13 - b) và trục vít đặt
cạnh (hình 13 - c) Loại hộp giảm tốc cĩ sơ đồ trục ví vít đặt dưới xác suất rơi các sản phẩm mài mịn vào vùng ăn khớp sẽ ít hơn các loại cĩ sơ đồ tì trục vít đặt trên Do hiệu suất nhỏ nên loại
Trang 20Hình 14 : Hộp giàm tốc trục vít - bánh vít 2 cấp 6) Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít
Lược đồ chung của loại hộp giảm tốc bánh răng - trục vít thể hiện trên hình 15 Để phù hợp với yêu câu phương các trục truyền động trong loại hộp giảm tốc này cĩ thể dùng bánh răng trụ hoặc bánh răng nĩn
X 11inh 15 : Hộp giàm tốc bánh rắng - trục vít
Tỷ SỐ truyền động i= 20 + 1ð0, trong những trường hợp đặc biệt cĩ thể đạt imay = 250 Bên cạnh ưu điểm truyền động với tỉ số truyền động lớn loại hộp này cĩ nhược điểm kết cấu phức tạp, khĩ lắp ráp và điều chỉnh, hiệu suất thấp, giá thành chế tạo cao
Trên đây chỉ là những sơ đồ hộp giảm tốc cơ bản và thơng dụng nhất trên thực tế sản xuất Dé thỏa mãn yêu cầu truyền động đối với hệ thống truyền dẫn trong đề bài giao cần thiết phải xây dựng những sơ đồ hộp giảm tốc cụ thể phù hợp, do vậy trên cơ sở các đơn vị hộp giảm tốc trên và đặc điểm của hệ truyền dẫn, khả năng động lực và hạn chế khuơn khổ kích thước, sinh viên cần tự xây dựng các sơ đồ hộp giảm tốc riêng phù hợp với đè bài được giao
§ 2.CHON DONG CƠ TRUYỀN ĐỘNG
I XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ
1 Cơng suất làm việc Nìy là giá trị cơng suất yêu cầu tại cơ cấu chấp hành (Tang thu cáp) Giá trị Nụ được xác định theo đặc tính thay đổi tải
Trang 21a1) Hệ thống làm uiệc uới chế độ tải khơng thay dối P.V 1000 Trong đĩ P - lực căng trên dây cáp kéo (N) V - Vận tốc thu cap (m/s) Nge - Cơng suất cần thiết dẫn động cơ cấu gạt cáp Ngẹ = 0,15 + 0,4 KW bì Hệ thống làm uiệc uới chế độ tải thay đối +N (KW) (2-1) Nw = ge
Cơng suất làm việc được xác định theo phướng pháp phụ tải đẳng trị, bản chất của phương pháp là coi động cơ làm việc với phụ tải khơng đổi (đẳng trị), mà mất mát năng lượng do phụ tải đẳng trị gây ra tương đương với mất năng lượng do phụ tải thay đổi gây ra trong cùng một thời gian Cơng suất làm việc đẳng trị được xác định : đạn — 1 id Tơoo ———+* Nạc (KW) (2-2) Di i=] /
Trong đĩ : Pi, Vị, tị là lực kéo (Đ), vận tốc kéo cáp (m/s) và thời gian làm việc (giây) của hệ thống ở chế độ ¡, Các giá trị Pi, Vị, tỉ thay đổi theo chế độ làm việc của hệ thống máy khai thác và được cho trước trong đề bài
2) Cơng suất yêu cầu tir dong co Nycac
Nivdt =
Đây là giá trị cơng suất yêu cầu được cung cấp tại trục động cơ
Ny
Nycde = a (KW) (2-3)
„ụ, - hiệu suất chung của hệ truyền động
Trang 22
bon ca
fey hộ 2c |
4.)
Tùy theo sơ đồ truyền dẫn cụ thể phân tích áp dụng 2 dạng cơng thức trên
Giá trị ?ị¡ được xác định theo bang 1 : Bảng 1 Giá trị hiệu suất trung bình của một số bộ truyền động thơng dụng Đặc điểm Tên gọi bộ truyện động T.Dong kin T.Động hở Bộ truyền bánh răng trụ „ 0,96 + 0,98 0,93 + 0,95 Bộ truyền bánh răng nĩn ⁄ 0,95 + 0,97 0,92 + 0,94 Bộ truyền trục vít - bánh vít ⁄ : - Ty ham 0,40 0,30 - Khơng tự hãm với Z1 = 1 0,65 + 0,70 0,50 + 0,60 Zi=2 0,70 + 0,75 0,60 + 0,70 ZI=3 0,80 + 0,85 Z1=4 0,85 + 0,93 Bộ truyền xích 0,95 + 0,97 0,90 + 0,93 Bộ truyền bánh ma sát 0,90 + 0,96 0,70 + 0,88 Bộ truyền động đai 0,95 +0,96 Một cặp ở lăn 10,99 + 0,995 Một cặp ổ trượt 0,98 + 0,99 Puli cế định 0,94 + 0,96 Puli động 0,05 + 0,97 Khốp nối răng l 0.96 + 0,97 Cơ cấu gạt cáp 0,94 + 0,96 Tang thu cáp '0,96 II XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1) Chọn cáp kéo
Trong trang bị khai thác thường sử dụng cáp kéo là cáp thép được cấu tạo từ những sợi con cĩ đường kính từ 0,2 + 0,3 mm va gidi han ban kéo 2000 N/mm” Đặc tính kỹ thuật một số cáp thơng dụng ghỉ trên bảng 2 Cáp kéo được chọn theo lực đứt : Pạ [Pa =n Ka P| (2-6) Trong đĩ : P - lực căng định mức trên cáp kéo Kđ = 1,6 + 2,0 hệ số động
n = 2,5 + 3,5 - hệ số bèn dự trứ, giá trị n được chọn phụ thuộc chế độ và điều kiện làm việc của tời khai thác
Theo giá trị lực đứt Pa và kiểu loại cáp, chọn cáp theo tiêu chuẩn và ghi lại đầy đủ các đặc tính kỹ thuật của cáp được chọn
Trang 23Bảng 2 Đặc tính kỹ thuật một số loại cáp thơng dụng (1K - Px 19 x 10C ; TOCT 2688 - 69)
Đường Diện tích|Trọng Lực đứt (KN) ứng với giới hạn bèn (N/mm?)
kính cáp|tiết diện lượng de (m.m) |Fe(mm^2) |100m cáp| 1400 1600 1700 1800” 2000 (kg) 5,1 9,76 9,55 - - oo 14,9 16,15 5,6 111,90 11,65 - - - 18,20 19,65 6,9 18,05 17,66 - 24,50 26,85 26,85 29,30 8,3 26,15 25,60 35,55 37,45 38,95 42,45 9,1 31,18 30,50 - 42,35 45,05 46,40 50,65 9,9 36,66 35,86 ` - 49,85 52,92 54,55 59,55 11,0 47,19 46,16 - 64,15 68,15 10,25 76,65 12,0 53,87 52,70 72,55 73,25 77,80 80,20 87,50 13,0 61,00 59,66 88,50 |82,95 88,10 90,85 99,10 14,0 74,40 72,80 102,5 101,00 |10750 + |110,50 {120,50 15,0 86,28 84,40 124,0 117,00 |124,50 [126,50 1140/00 16,5 104,61 102,50 148,0 142,00 151,00 155,50 - |169,50 18,0 124,73 120,00 170,5 169,50 — |180,0 185,50 |203,50 19,5 143,61 130,50 — |198,5 195,00 |207,5 213,50 |233/0 21,0 167,03 163,50 |224,5 227,00 l241,0 248,50 |271,0 29,5 188,78 185,00 — |256,0 256,50 _ |272,5 281,0 306,50 24,0 215,49 (211,00 |290,0 293,50 |311,0 320,0 350,0 25,0 244,00 |23900 |354,0 331,50 |352,5 363,0 396,50 28,0 297,63 {291,10 |424,0 405,50 — l430,0 443,0 |483,5 30,5 356,72 ~ |399,0 - 485,00 |515,0 531,0 579,50 ae sprgpnaee9523N//2798/2 17 2T 22 wee oe Cáp được chọn cân kiểm tra độ bền theo hệ số an tồn : =——D = 4 OP de B® F, DB, 15Vi “ Trong đĩ :
ơ - giới hạn bền kéo của vật liệu sợi cáp (N/mm2)
Pmax = Kạ.P - Sức căng cực đại của cáp kéo (N) F, - điện tích tiết diện ngang của cáp (m.m^)
dc 1 17
De “14 +35 < hệ số đường kính
E = 3.104 N/mm? - m6 dun dan hoi vật liệu chế tạo cáp ¡ - số lượng sợi cáp con
Trang 24\ Cũng cĩ thể kiểm tra cáp theo độ bên dự trữ
Pa thue
ny = = [1] chon (2-8)
Pmay ,
me 2) Tính chiều dài cap L
Chiều dài làm việc của cáp được chọn theo chiều sâu đánh bắt h Khi h= ð0m -Ly = (5+ Dh h = 400 + 600m - Ly = (2,2 +2,4)h h = 900 + 1000m - Ly = 1,9h \ Chiều dài cần thiết của cáp } Lor = (1,4 + 1,7) Ly af 3) Xác định vận tốc quay trục tang kéo cáp - Đường kính trống tang Dạ = C.dc : € = 14 + 23- hệ số đường kính - Bước quấn cáp trên tang : t = 1,06 dc + (0,2 + 0,4) - Chiều dài tang : Lt = (1,5 + 3,0) Dy - Số vịng cáp trên 1 lớp : 2 = " - Số lớp cáp chứa trên tang 1 = 25 7CT \ n 0,54 C + 0,3 C* + 2,92deZ - Đường kính ngồi của bĩ cáp chứa trên tang : Dạ = đẹ + (2n - 1) dc - Tốc độ quay trục tang (nạy) 6.104 V Ww Tl Dip + dd (v/ph) (2-9) Trong đĩ V - vận tốc thu cáp trung bình (m/s) Do + Da
Dw = 2 - đường kính trung bình bĩ cáp chứa trên tang
- Tốc độ quay yêu cầu từ trục động cơ :
Nyede = Í Ny
i - tỉ số truyền động chung của hệ thống, giá trị của chúng cĩ thể được dự tốn trước -_ theo sơ đồ truyền dẫn
Trang 25IH CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYEN DONG
Tùy thuộc tình hình trang bị cụ thể của tàu, trang bị khai thác cĩ thể được dẫn động theo 3 loại hình cơ bản sau :
1- Dẫn động từ động cơ đốt trong 2- Dẫn động từ động cơ điện
3- Dẫn động từ động cơ thủy lực (Dẫn động thủy lực)
Dẫn động thủy lực cho phép điều chỉnh êm và vơ cấp tỉ số truyền, hệ thống làm việc tin cậy ở khoảng chế độ cơng suất lớn với khuơn khổ kích thước nhỏ gọn, cho phép đảo chiều dễ dàng và êm Do loại hình dẫn động này yêu cầu độ chính xác chế tạo rất cao nên hiện tại chúng đang được nghiên cứu triển khai cho các trang bị khai thác cá
Trong giáo trình này chỉ chú ý đến phương pháp chọn dẫn động điện và động cơ đốt trong, những hình thức đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thực tế sản xuất,
— 1) Chọn động cơ điện
Dẫn động từ động cơ điện là loại hình dẫn động phổ biến hiện nay cho các trang bị khai
thác cá `
Chúng cĩ ưu điểm : hiệu suất cao, điều khiển đơn giản, cĩ khả năng đảo chiều quay nhanh và dễ dàng điều chỉnh tốc độ động cơ phù hợp với yêu cầu của phụ tải Dẫn động điện cho phép khởi động cĩ tải, thuận tiện trong việc tự động hĩa và điều chỉnh từ xa
Tuy nhiên loại hình này căng cĩ những nhược điểm : bảo quản và sửa chứa phức tạp (đặc biệt dùng động cơ điện một chiều), yêu cầu an tồn cao trong sử dụng, khởi động thường gây ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của hệ thống máy mĩc hằng hải trên tàu
- Chọn động cơ điện được tiến hành theo các bước chính sau : a) Chon kiéu logi déng co dién
Dựa theo điều kiện sử dụng (đặc điểm mạng điện tàu, yêu câu khả năng thay đổi tốc độc hoặc mở máy, vị trí lắp đặt ) và đặc điểm làm việc của các loại động cơ điện, cân chọn kiểu loại động cơ phù hợp Nội dung chọn kiểu loại bao gồm : chọn loại động cơ, chế độ điện áp, khả năng khởi động và hình thức che kín
Hiện nay để dẫn động cho tời khai thác trên tàu cá thường dùng động cơ ĐK (Việt Nam sản xuất), động cơ loại MT, MTK (Liên bang Nga sản xuất) hoặc các động cơ tương đương khác
b) Tính cơng suất động cơ
Trang 26* Động cơ làm việc dài hạn với phụ tải thay đổi
Nyy
Nam 2 Nyede = mm AL
* Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn
Ở chế độ này động cơ chỉ làm việc trong thời gian ngắn sau đĩ nghỉ (thời gian nghỉ đủ cho nhiệt độ thân động cơ giảm về nhiệt độ bình thường) Những động cơ này được sản xuất chuyên đùng, cĩ khả năng quá tải lớn và thời gian làm việc tiêu chuẩn 15, 30, 45, 60 phút
lựa chọn động cơ được tiến hành theo 2 bước :
- Chọn loại động cơ cĩ thời gian làm việc tiêu chuẩn trùng với giá trị thời gian làm việc thật - Chọn cơng suất định mức (tiêu chuẩn) động cơ theo cơng thức : Nụ Name = Ngạc _ (2-12) t
* Dong cơ làm việc ở chế đệ ngắn hạn lặp lại
Ở chế độ này động cơ làm việc theo chu kỳ : Làm việc - nghỉ - làm việc được đặc trưng bằng hệ số cường độ làm việc CD%
Ty
Cb% =—~ 100
Tek
Trong đĩ : Tìy = thời gian làm việc của hệ thống
Tek = Ty + Ty - thời gian chu ky
Tn - thdi gian nghi (khéng lam việc)
Những loại động cơ làm việc ở chế độ này thường được sản xuất chuyên dụng với các chỉ
số CĐ% tiêu chuẩn : 15%, 30%, 40%, 60% và 100%
Khi chọn động cơ cần tiến hành : - Tính chỉ số CÐ% thực tế - Chọn cơng suất động cơ :
+ Nếu chỉ số CÐ%Z thực tế bằng chỉ số tiêu chuẩn Đy Nam 2 Nyede — (2-13) + Néu chi sé CD% thực tế khác, chỉ số tiêu chuẩn CD% thucté — N > eee dm Nyecde ý re chuẩn 19 Nếu chỉ số CÐ% thực> 60% chọn động cơ theo chế độ dài hạn CĐ% thực < 10% chọn động cơ theo chế độ ngắn hạn c) Chon động cơ điện tiêu chuẩn
Trang 27tế của động cơ và cả hệ thống Những động cơ điện cĩ tốc độ quay nhỏ thường cĩ khuơn khổ kích thước lớn, giá thành cao nhưng đi cùng nĩ hệ truyền dẫn sẽ đơn giản và nhỏ gọn
Để chọn hợp lý tốc độ động cơ cân dựa trên khả năng truyền động của sơ đồ truyền dẫn (tỉ số truyền) và tương quan kích thước giữa các bộ phận và cả hệ thống
Theo kiểu loại động cơ, giá trị cơng suất và dự tốn khoảng tốc độ chọn động cơ phù hợp trong tiêu chuẩn (bảng 3, 4)
d) Kiểm tra động cơ điện
Động cơ điện tiêu chuẩn đã chọn can được kiểm tra theo thời gian khởi động và mơ men mở máy, * Kiểm tra thời gian khỏi động A+B Theo điều kiện : tua = MM m7 “dm < [ty] = 3 + 5 gidy (2-15)
Trong đĩ Mm - mơmen mở máy của động cơ, giá trị Mạ được tra trong tiêu chuẩn động
cơ hoặc tính theo cơng thức : 9,55.10° N Mm = Ổm Mạm = Ổm-— TT —— nh _ Nam Mạm - mơmen định mức của động cơ M - > Bn — - hệ số mơ men mở máy của động cơ, tra theo tic 1 chudn dong co đm 9,75 Pmạy VỀ A = 2 Jð Pmay Vé (2-16) n.ứ (GD)?n = 25 (2-17)
Pmax - lực căng cực đại trên dây cáp (N) V - vận tốc kéo cáp trên tang (m/s) n - tốc độ quay động cơ (v/ph)
7 - hiệu suất truyền động của hệ thống GDÊ - mơmen bánh đà của động cơ (kgm?)
* Kiểm tra theo mơ men mở máy :
Điều kiện kiểm tra M„m> Mẹ Mẹ = Mt + Mạ - mơ men cản ban đầu Mt = Prnax - Des 2 Mạ - mơ men cần động Mạ = Ễ (GD?) + - mơ men cản tĩnh 36,5 Pmax V7 —n | n (2-18) 37,5¢
O dayt < (3 + 5) giay - thời gian khởi động
ở = 1,1 + 1,2ð - hệ số qui đổi mơ men quán tính các chỉ tiết quay về trục động cơ Nếu hai điều kiện kiểm tra trên khơng thỏa mãn cần chọn lại động cơ cho phù hợp
Trang 28Bảng 3
Thơng số kỹ thuật của động cơ điện khơng đồng bộ 3 pha rơ to đoản mạch đúc
nhơm, được che kín (loại DK) ,
Kiểu động cơ Cơng | Vận tốc | cosy _Mm | Mmax |Mơmenbánh| Trọng
Trang 29_ 2) Chon dong od ast trong
Trang bị khai thác trên tàu cĩ thể được dẫn động từ động cơ đốt trong theo hai phương án :
- Sử dụng động cơ phụ
- Trích cơng suất từ động cơ chính (trích lực từ máy chính)
Loại bình dẫn động này cĩ ưu điểm : làm việc an tồn và tin cậy, hiệu suất truyền động
cao, trọng lượng kích thước nhỏ gọn Tuy nhiên do động cơ đốt trong cĩ khả năng quá tải nhỏ
và khơng cho phép khởi động cĩ tải nên trong loại hình dẫn động này cần dùng ly hợp, phanh hãm và hệ thống đảo chiều phù hợp
Trong đề bài thiết kế khi hệ thống trang bị khai thác được dẫn động từ động cơ đốt trong, thơng số kỹ thuật động cơ được cho trước do vậy nhiệm vụ chủ yếu ở đây là kiểm tra sư phù hợp giữa động cơ, trang bị khai thác và hệ thống truyền đẫn Sự phù hợp được đánh giá - theo 2 chỉ tiêu chính sau :
1) Động cơ cung cấp đủ cơng suất làm việc cho trang bị khai thác
Nyw
Ntdc 2 D-Nycac = 1 (2-19)
n= 1,1 + 1,3 hệ số an tồn,
Nea - Cơng suất động cơ dành cho truyền động máy khai thác
2) Hệ thống truyền động cĩ khả năng biến đổi tốc độ động cơ phù hợp với tốc độ yêu cầu của máy cơng tác (tới thu cáp )
+ Khi hệ thống sử dụng động cơ phụ truyền dẫn độc lập cho thiết bị khai thác
Nạc = Nycac
_- Khí động cơ phụ truyền dẫn song song với các thiết bị khác
: Nac 2 Nyote + 3% nm - (@-2U
i=
Trong đĩ : Ni ~ cơng xuất cân thiết của hộ tiêu thụ khác thứ ¡ làm việc đồng thời với
máy khai thác ˆ : :
; - Khi sử dụng trích cơng suất từ động cơ chính
- Ntde = ¥- Nace = Nyede- | : 2-22)
y - hệ số trích cơng suất, ÿ = 0,1 + 0,20
- Nace - cơng suất định mức của động cơ chính _
: N goai ra dé kiém tra khả năng trích cơng suất từ động cơ chính cần kiểm tra sức bền các vấu (hoặc răng) của đầu trích lực Sự phù hợp về độ bền của đầu trích lực với cơng suất cần thiết của máy tời sẽ đảm bảo cho hệ thống làm việc an tồn và tin cậy
„Theo sơ đồ truyền dẫn đã chọn, xem xét khả năng truyền động của hệ thống (tỉ số truyền ¡) Nếu hệ truyền dẫn đã chọn khơng cĩ khả năng truyền tỉ số truyền ¡ yêu câu cần thay đổi sơ đồ truyền dẫn cho phù hợp hoặc chọn lại động cơ phụ dẫn động
Chọn hợp lý động cơ dẫn động là cơng việc phức tạp nhưng cĩ ý nghĩa kinh tế kỹ thuật,
Trang 30Đặc tính kỹ thuật động cơ MT (MTB) (Khơng đồng bộ 3 pha, cĩ che kín Rơto doan mach) | b N
Ký hiệu Nom | Nom % Nam Nam Còp % Nam am
Trang 32của các bộ truyền, đảm bảo kích thước động cơ, hệ truyền dẫn và cả hệ thống nhỏ gọn, hệ
thống cĩ sức sống cao
Thực tế cĩ thể lựa chọn động cơ theo một số phương án, qua phân tích các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án, lựa chọn phương án hợp lý nhất Các thơng số kỹ thuật động cơ đã chọn được ghỉ vào bảng 5 Bảng 3 Thơng số kỹ thuật động cơ dẫn động Loại động cơ Nam nám cosp Mm “Mmax Gp? Trong lugng T (KW) | (v/ph) _| “Mam Mam | (kg.m?) (kg)
§ 3 PHAN PHOI TY SO TRUYEN DONG
Sau khi đã chọn hợp lý động cơ, ta đã cĩ được các giá trị thơng số kỹ thuật chính của động cơ ở chế độ định mức, trong đĩ quan trọng nhất là giá trị cơng suất Nạ‹ và tốc độ nạc
Tỷ số truyền chung của hệ thống ¡ được xác định theo cơng thức :
¡= ae (2 - 23)
Ny
Một hệ thống truyền dẫn (bộ phận truyền động từ động cơ đến máy cơng tác) cĩ thể bao gồm các bộ truyền động đai, truyền động xích, truyền động bánh răng, truyền động trục vít - bánh vít Các bộ truyền động bánh răng và trục vít - bánh vít cĩ thể đặt trong các hộp (hộp giảm tốc) hoặc để ngồi hộp Việc phân phối tỷ số truyền động cho từng bộ truyền là việc làm rất quan trọng gĩp phần nâng cao độ tin cậy và tính kính tế của hệ thống máy
i=inh- iy ip = ip ig ig
Trong đĩ :
inn - tỷ số truyền của các bộ truyền ngồi hộp giảm tốc
in - tỉ số truyền hộp giảm tốc, it, is, iạ tỉ số truyền của các bộ truyền đặt trong hộp Việc phân phối tỉ số truyền động cho các bộ truyền cần dựa trên những nguyên tắc sau :
1) Sử dụng tốt nhất khả năng truyền động của các bộ truyền
2) Đảm bảo khuơn khổ, trọng lượng của hộp giảm tốc va oA hệ truyền dẫn nhỏ gọn
3) Đảm bảo điều kiện bơi trơn tốt nhất cho các bộ truyền
Kích thước khuơn khổ của hệ truyền dẫn phụ thuộc vào sự tương quan kích thước của hộp giảm tốc và các bộ truyền ngồi hộp
Kích thước khuơn khổ của hộp giảm tốc quyết định bởi khoảng cách trục Ạ, chiều dài
nĩn L, chiều rộng bánh răng (bánh vít) b `
Cịn điều kiện bơi trơn tốt hay xấu thể hiện ở sự chênh lệch giữa các kích thước đường
Trang 33kính của các bánh răng lớn (bánh răng bị dẫn) nếu các bộ truyền trong hộp được bơi trơn theo phương pháp ngâm đầu
Khuơn khổ trọng lượng của hộp giảm tốc khơng chỉ phụ thuộc vào tỉ số truyền (thơng qua giá trị mơmen xoắn và chênh lệch kích thước các bánh răng bị động) mà cịn phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu chế tạo và các thơng số hình học bộ truyền
Theo những tài liệu nghiên cứu đã cơng bố, thơng qua chọn vật liệu chế tạo và các phương pháp tăng bền, nếu trị số ứng suất tiếp xúc cho phép tăng 1,5 lần thì khoảng cách trục A của bộ truyền bánh răng giảm 24%, ngược lại giảm ứng suất tiếp xúc cho phép đi khoảng 40% thì khoảng cách trục A sẽ tăng 1,4 lần Đối với hệ số chiều rộng răng /A, nếu tăng 4 lên 40% thì khoảng cách trục A giảm 11% và chiều rộng bánh răng (b) tăng 25% Khi giảm 4 xuống 40% thi A tăng 18% và b giảm 29% Như vậy thay đổi trị số a sẽ làm cho khoảng cách trục A và chiều rộng bánh răng thay đổi ngược nhau Ngồi ra khỉ tăng ÿA cĩ nghĩa là tăng chiều rộng bánh răng b, điều này dẫn đến tăng sự phân bố khơng đều tải trọng theo chiều dài tiếp xúc của răng và tăng hệ số tải trọng tập trung, nhất là đối với bánh răng cĩ
độ rắn cao và bè mặt răng lớn :
Kết quả phân tích trên cho thấy để đảm bảo cho hộp giảm tốc và hệ truyền dẫn cĩ khuơn khổ trọng lượng nhỏ gọn, điều kiện bơi trơn tốt cần phối hợp chặt chẽ và linh hoạt vấn đề phân phối tỈ số truyền, chọn thơng số hình học (0A, m) và vật liệu chế tạo Quan điểm phối hợp này cần được quán triệt trong suốt quá trình tính tốn thiết kế
Thơng thường việc phân phối tỉ số truyền động được tiến hành theo một số phương án -_ khác nhau, trên cơ sở phân tích sự hợp lý của từng phương án sẽ chọn phương án tốt nhất
Trên cơ sở tích lũy kinh nghiệm thiết kế của nhiều tác giả xin đề nghị một số giải pháp
_ phân tỉ số truyền thơng dụng :
- Đối với các bộ truyền ngồi hộp như bộ truyền bánh răng để hở, bộ truyền đai hoặc bộ truyền xích, giá trị tỉ số truyền thường lấy các giá trị trung bình cho phép Ví dụ đối với bộ truyền đai dẹt khơng cĩ bánh căng chọn i< 5ð, cĩ bánh căng chọn i< 8, bộ truyền đại thang chọn ¡ <6, bộ truyền xích chọn ¡ < 6, bộ truyền bánh răng trụ ¡ <ð, bộ truyền bánh răng nĩn ¡ <3
- Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ cĩ cấp khai triển, để các bánh răng bị dẫn của các cấp đều được ngâm dau hợp lý (mức đầu ngập hết chiều cao răng và khơng quá 1/3 bán kính vịng đỉnh răng) cĩ thể chọn i theo hệ thức sau
in = (1,2.+ 1,8) ig
Trong đĩ i, - ti sO truyén cia bo truyén c&p nhanh
i¿ - tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm
- „ Đối với hộp giảm tốc cĩ sơ đồ đồng trục nằm ngang để bánh răng bị dẫn cấp nhanh và sp chậm ngâm đau như nhau cĩ thể chọn
in = ig = Vip
- Trong hộp giảm tốc cĩ sơ đồ cấp tách đơi cĩ thể chon i i, = (1,8+2) i, 38d dé c&p nhanh
tách đội, và in = iạ ở cấp chậm tách đơi
Trang 34của cặp bánh răng nĩn lớn hơn 3, sơ bộ cĩ thể chọn insn = (0,22 + 0,28)in Trong trường hợp đặc biệt cĩ thể tăng tỉ số truyền động ở bánh răng nĩn để nhờ đĩ đảm bảo khả năng đặt bánh răng bị dẫn của cả hai cấp trong hộp đầu chung
- Trong hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, để tiện việc bố trí các tiết máy trong vỏ hộp, tỉ số truyền cặp bánh răng trụ khơng nên lấy lớn hơn 2 + 2,5
- Trong hộp giảm tốc trục vít - bánh răng cĩ thể chọn = (0,03 + 0,06)in
- Đối với st hop giảm tốc trục vít - bánh vít 2 cấp, để đảm bảo kết cấu chung hợp lý
(A, = 2Áa ; Ác và Aa là khoảng cách trục cấp chậm và cấp nhanh) cĩ thể chọn in ~ ig
- Khi chọn giá trị tỈ số truyền động cho các cấp truyền cần chú ý để số răng các bánh răng, bánh vít là số nguyên, đường kính các bánh đai phù hợp với giá trị đường kính tiêu chuẩn và sự sai khác giữa tốc độ quay trục cơng tác thực tế và tính tốn là ít nhất (<ð%)
Tỷ số truyền động trung bình của các bộ truyền cĩ thể chọn theo bảng 6
Bảng 6
Tỉ số truyền động trung bình các bộ truyền
Loại truyền động itb
Truyền động đai dẹt - thường 2+4 - cĩ bánh căng - 4+6 Truyền động đai thang 2+6 Truyền động bánh răng trụ - để hở 3+5 \- đặt trong hộp kín ` 3+7 Truyền động bánh răng nén\- a6 hd 2+3 - Dat trong hộp (kín) 2+4 Truyền động trục vít - bánh vít 7+ 40 Truyền động xích : 2+6 Truyền động bánh ma sát 2+5
Trên cơ sở tỉ số truyền động của các bộ truyền đã chọn, các thơng số động - động lực
học của các cấp được xác định và ghi theo bảng 7
Bảng 7
Giá trị thơng số động - động lực học các cấp của hệ truyền dẫn
Trang 35Trong đĩ :
~ la - la.s - tỉ số truyền động giữa 2 trục 1-2 và 2-3
- Đ¡ - cơng suất truyền trên các trực
NI = Nge& Na =7‡—a NI, Nạ = 72.3 Na
Trong đĩ 7.2, 72.3 là hiệu suất truyền động giữa các trục 1+2, 2+3 - n - tốc tộ quay các trục ny ne _ Hạ ny = Nde ng =>, 213 =, = 11-2 12.3 11.3 - M, - mơ men xoắn truyền trên các trục Mụi = 9,55 1028 a (N.mm) (2 - 24)
Mụa = l2 12 My, Mya = ig 79.3 Mx2
Tính tốn - thiết kế các bộ truyền được tiến hành theo các số liệu ghi ở bảng 7
Trang 36Chương III
THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAL
Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động giữa các trục tương đối xa nhau Bộ truyền cĩ ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc êm, cĩ khả năng bảo vệ cho các tiết máy khác và động cơ khi bị quá tải đột ngột Tuy nhiên chúng cĩ nhược điểm : tỉ số truyền khơng ổn định do cĩ sự trượt giữa đai và bánh đai
Truyền động đai cĩ thể làm việc với cơng suất đến 150 KW, tuy nhiên thơng dụng nhất làm việc trong khoảng 0,3 + 50 KW Theo hinh dang tiết diện đai cĩ 4 loại truyền động đai chính : Truyền động đai dẹt cĩ thể truyền với tỉ số truyền ¡ < 5ð, nếu dùng bánh căng ¡ < 10, Truyền động đai thang ¡ < 10 Trong các thiết bị dân dụng cịn dùng truyền động đai trịn, trong các thiết bị đo dùng đai bình lược (đai răng) Do phạm vi sử dụng trong ngành cơ khí thủy sản, trong chương này chỉ trình bày phương pháp tính tốn đai dẹt và đai hình thang
Bộ truyền động đai được đặc trưng bởi các thơng số hình học chủ yếu sau :
Dị, De - Đường kính bánh đai dẫn và bị dẫn (m.m)
A - Khoảng cách trục bánh dẫn và bị dẫn (m.m)
L - Chiều dài đai (m.m)
ơi,za — — - Gĩc ơm của đai trên bánh dẫn và bị dẫn
6, b - Chiều dày và chiều rộng của đai (m.m) B - Chiều rộng bánh đai (m.m) i - Tỉ số truyền bộ truyền đai Ệ - Hệ số trượt ˆ Đối với đai vải hoặc vải cao su £ = 0,01 Dai da € = 0,015 Dai thang € = 0,02
Trong thiết kế truyền động đai các thơng số cần biết trước bao gồm : cơng dụng và điều
kiện làm việc của bộ truyền, loại động cơ dẫn động, kiểu truyền động đai (thường, chéo hay nửa chéo ) cơng suất và tốc độ quay trên trục dẫn và trục bị dẫn, gĩc nghiêng của bộ truyền so với mặt phẳng nằm ngang
Các thơng số cần xác định : loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục, chiều
đài đai, lực tác dụng lên trục
§ 1 TRÌNH TỰ THIET KẾ BỘ TRUYEN DONG DAI DET
Thiết kế truyền động đai dẹt được tiến hành theo các bước với nội dung cụ thể sau : 1) Chọn loại đai
Loại đai được chọn theo sự phù hợp giữa đặc tính làm việc của đai với điều kiện làm việc
Trang 37cụ thể của bộ truyền Đai đa cĩ độ bền mịn cao, chịu va đập tốt nhưng giá thành đắt, khơng dùng được ở mơi trường ẩm ướt hoặc cĩ axít Đai vải cao su được dùng nhiều vì cĩ sức bền và tính đàn hồi cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm Đai vải phù hợp với các bộ truyền cĩ cơng suất nhỏ nhưng làm việc ở tốc độ cao 2) Xác định đường kính bánh đai Đường kính bánh đai nhỏ được xác định theo cơng thức Xavêrin Dị = (1100 + 1300) Trong đĩ Kiểm nghiệm lại vận tốc đai theo điều kiện V= z.Dini 3) Ni ny (m.m) N¡ (KW) - cơng suất trên trục dẫn nị (vịng/phút) - tốc độ quay của trục dẫn 6.104 = (25 + 30) m/s Nếu điều kiện (3-2) khơng thỏa mãn cần giảm Dị Đường kính bánh đai bị dẫn Dạ= iD\1- = — D, (1-§) (3-1) (3-2) (3 - 3) Các giá trị DI và D2 nên qui trịn theo tiêu chuẩn (Bảng 8), khi qui trịn thường lấy tăng Dị và giảm Dạ Sau khi qui trịn Dị và Dạ cần tính lại số vịng quay thực tế của bánh bị dẫn n'2 Bảng 8
Các trị số đường kính tiêu chuẩn của bánh đai dẹt
Trang 383 Xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L
Chiều đài nhỏ nhất của đai L mịn được xác định theo điều kiện hạn chế số vịng chạy của Vv “3.5 1000 (mm) (3 - 5) Trong đĩ V (m/s) Theo Lựin, Dị, Dạ, xác định khoảng cách trục A 2L -z(Dạ + Dụ + V [2L -zx (Dạ + Dj)JÊ - 8Ð; - Dy)? ‘A= 8 (3-6) Để đảm bảo gĩc ơm đủ lớn A của bộ truyền cần thơa mãn A z> 2(D¡i+Da) : (3-7) Nếu Ấ tính theo Lụịn khơng thỏa mãn điều kiện (3-7) can xdc djnh A theo céng thiic : A= 2(D, + Dạ) va tinh lai L theo gid trj A nay L=ðA+ 2 (i+ Dạ +92 ĐỤC (3-8)
Để nối đai, khi tính xong cần tăng chiều dài đai thêm khoang-AL = 100 + 400 mm tay theo phương pháp nối
4) Kiểm nghiệm gĩc ịm trên bánh dẫn Dạ - Dị r A 57° (3-9) Gĩc ơm a, can théa man điều kiện a, 2 150° (3-10) Nếu điều kiện (3-10) khơng thỏa mãn cần tăng khodng c4ch tryc A hofc ding bánh căng
5) Xác định tiết điện đai
Trang 39Bảng 9 Trị số b Jo một số loại đai dẹt Loại đai Dai da Dai vai Dai vai cao su K5 1 |1 1 |1 1 |1 E | 35 125 30 (25 40 |30 * Ghi chú : Giá trị trong ngoặc chỉ dùng đối với bộ truyền đai làm việc ngắn hạn (số chu kỳ làm việc < 107) Chiều rộng đai được xác định theo cơng thức : > 1000 N = V.uơ, [2] Ct Cv Ca Cy b (3-12) Các giá tri [op],, Ct, Cv, Ca, Cy dude x4c dinh theo céc bang (11), (12), (13), (14) va (15)
Giá trị b được chọn theo tiêu chuẩn đai (bảng 10) 6) Xác định chiều rộng của bánh đai (B) B = 1,1b + (10 + 15) mm (3-13) Giá trị chiều rộng bánh đai B cần thỏa mãn điều kiện Dị B < Dị và 6<= s12 (3-14) và qui trịn theo bảng 16 7) Lực tác dụng lên trục Lực tác dựng lên trục bánh đai R R=30,8.b.sin > (3-15)
Lực này cĩ thể coi gần đúng cĩ phương trùng đường nổi tâm 2 bánh, chiều từ trục này
hướng tới trục kia
40
nt
Trang 40Bảng 10 Chiều dày (ở) và chiều rộng (b) tiêu chuẩn một số dai dẹt thơng dụng (mm) Loại đai 3 (m.m) b (mm) Số lớp 4,5 20 + 100 3 6 20 + 350 sự 4 7,5 20 + 500 5 < 9,0 80 + 500 6 3 10,5 250 + 500 7 12,0 250 + 500 8 13,5 500 9 2 6 115 + 500 3 See 8 400 + 500 4 38% 10 550 + 1200 5 3 ao 3 12 800 + 1200 6 = ze 14 800 + 1200 7 : 20 16 800 + 1200 8 £ 32 gla 3,5 2,5 20 + 100 (Loai B) 20 + 45 2 3 5 150 + 300 (Loai 5) va (50 + 300) Loai B 4 3 [7 6,25 150 + 300 (5) va (50 + 300) (B) 5 z 1,5 150 + 500 (5) va 80 + 500 (B) 6 8,75 250 + 500 (5) và B 7 4 10 250+ 500 ,ˆ 8 11,25 500 9 -€ E R 3,5 3 20 + 30 35 + 50 § 4 60 + 80 E 8 4,5 85 + 115 ¥ - 5 125 + 150 B 5,5 175 + 300,, ° £ 1,5 100 + 115 3 s 9 125 + 150 ễ ¬ 9,5 175 + 300,, Bes 4,5 30 + 100 4 B38 4 ' 6,5 30 + 100 6- ao & 6,5 50 + 250 8 Giá trị chiều rộng tiêu chuẩn 1 số loại đai