đồ án thiết kế thang cuốn

Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU THANG CUỐN VÀ TỔNG HỢP LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ MÁY 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẦU THANG CUỐN 1.1.1 Khái niệm cầu thang Cầu thang thiết bị vận chuyển người, hàng hóa dạng băng tải Thang bao gồm hệ thống bước thang chuyển động lên hay xuống liên tục luân phiên thành vòng tròn khép kín, ăn khớp với khe sâu bề mặt Đường thang chủ yếu đường thẳng số khác thiết kế theo dạng xoắn ốc để tiết kiệm diện tích .Mô hình cầu thang thực tế thị trường thể hình 1.1 Hình 1.1: Mô hình cầu thang thực tế 1.1.2 Ứng dụng cầu thang Cầu thang thường lắp đặt siêu thị, trung tâm thương mại,các ga tàu sân bay, nhà hàng, khách sạn… để vận chuyển hàng hóa hành khách Hiện nay, cầu thang sử dụng rộng rãi nhà dân dụng Ngoài ý nghĩa thiết bị vận chuyển hàng hóa người cầu thang yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi công trình Thang đại sử dụng đôi với chiều lên chiều xuống 1.1.3 Phân loại cầu thang SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thang thiết kế, chế tạo đa dạng với nhiều kiểu loại khác để phù hợp với mục đích sử dụng công trình 1/Phân loại theo công dụng: + Cầu thang bậc thang dùng vận chuyển người + Cầu thang dạng băng tải vận chuyển người hàng hóa 2/Phân loại theo hình dạng đường đi: + Cầu thang di chuyển thẳng phổ biến thường thấy siêu thị, trung tâm thương mại + Cầu thang dạng xoắn ốc phổ biến 3/Phân loại theo thông số bản: + Theo độ cao + Theo góc nghiêng + Theo chiều dài thang + Theo dung lượng vận chuyển 4/Phân loại theo mức độ tự động + Bán tự động + Tự động 1.1.4 Lịch sử phát triển cầu thang Cầu thang ngày có mục đích sử dụng hình dáng tương đồng với loại cầu thang ngành kiến trúc Cầu thang phần kiến trúc nhà có lịch sử lâu đời lịch sử ngành kiến trúc.Và khó nói xác năm có cầu thang, người ta tin chúng xuất vào khoảng năm 6000 trước công nguyên Cầu thang thay đổi hình dáng qua nhiều thời kì kiến trúc khác Mẫu cầu thang lịch sử chế tạo gỗ Với hình dáng thô sơ đơn giản Trong lịch sử cầu thang gần đây, mẫu cầu thang xoắn ốc đời sử dụng với mục đích tiết kiệm diện tích Có thể nói cầu thang đời kỉ thứ 19, động nước (1860), động điện chiều (1870), động điện xoay chiều (1889) đời Vào cuối kỉ 19, Peter Nicholson phát hệ thống toán học cho cầu thang vịn Năm 1920 hệ khí truyền động điện đời Những kĩ thuật phương pháp điều kiển động điện không ngừng phát triển, cầu thang dùng hộp giảm tốc bánh kết hợp với động điện đời Năm 1935, hệ khí với điều khiển tự động đời với hệ điều khiển tốc độ phức tạp phối hợp đóng ngắt để điều khiển an toàn tốc độ Vào thời đại máy tính kĩ thuật vi điều khiển kết hợp với loại cảm biến làm tăng hiệu làm việc SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy tính an toàn thang Sự phát triển vật liệu(thủy tinh, thép không rĩ,titan,nhựa tổng hợp…) tạo kiểu thiết kế cầu thang có tính thẩm mĩ cao an toàn ngày Cầu thang trở thành trung gian kĩ thuật kiến trúc mỹ thuật, tô điểm trang hoàn lộng lẫy công trình xây dựng 1.1.5 Các thiết bị cấu sử dụng cầu thang cuốn: 1/ Nguồn động lực Nguồn động lực có vai trò quan trọng tất hệ thống truyền động Nó cung cấp toàn lượng cho hệ thống hoạt động Đối với cầu thang nguồn động lực sử dụng động điện không đồng xoay chiều pha 380– 220V, pha đơn 220V với tần số 50 – 60Hz Vì động giữ vai trò quan trọng nên việc lựa chọn động cho hệ thống cầu thang phải đảm bảo điều kiện sau: + Công suất động phải lớn công suất cần thiết hệ thống + Tốc độ động phải phù hợp để đơn giản việc thiết kế giảm tố, phải đảm bảo mặt kinh tế kích thước khối lượng ( tốc độ động có ảnh hưởng lớn đến giá thành, khối lượng kích thước động cơ) + Có khả tải thời gian ngắn + Momen khởi động phải đủ lớn để thắng momen cản ban đầu + Động không nóng làm việc thời gian dài 2/ Hộp giảm tốc (Hình 1.1.3a) Hộp giảm tốc phận phổ biến quan trọng hầu hết máy móc khí Trong hệ thống cầu thang hộp giảm tốc sử dụng giảm tốc độ từ trục động đến băng tải thang Do cầu thang không cần độ tự hãm lớn nên hãng chế tạo thường sử dụng truyền bánh nghiêng kết hợp truyền xích.Vì việc thiết kế hộp giảm tốc cần phải tiến hành cẩn thận, tính toán kinh tế theo phương án thích hợp Thông thường thiết kế hộp giảm tốc cần thỏa mãn hai điều kiện sau: Hình 1.1.3a: Hộp giảm tốc + Hộp giảm tốc thiết kế phải thảo mãn tiêu làm việc chủ yếu sức bền, độ bền mòn, độ cứng… + Giá thành chế tạo rẻ nhất, nhỏ gọn thẩm mĩ SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Ngoài yêu cầu khả làm việc chủ yếu, hộp giảm tốc thiết kế cần thõa mãn điều kiện kĩ thuật bản: + Cơ sở hợp lý để chọn kết cấu chi tiết phận máy + Những yêu cầu tháo lắp, sữa chữa ( tháo lắp điều chỉnh thuận lợi, giảm khối lượng nguyên công tay lắp ráp thời gian tháo láp…) + Hình dạng cấu tạo chi tiết phù hợp với phương pháp chế tạo phôi gia công sản lượng cho trước + Tiết kiệm nguyên vật liệu + Dùng rộng rãi chi tiết, phận máy tiêu chuẩn hóa + Đảm bảo bôi trơn thường xuyên chỗ ăn khớp, bề mặt tiếp xúc + Bảo đảm dung sai lắp ghép chi tiết Ngoài ra, thiết kế cần lưu ý đến vấn đề an toàn lao động tính thẩm mỹ sản phẩm Tóm lại, việc thiết kế hộp giảm tốc trình sáng tạo Để đạt yêu cầu thiết kế có nhiều phương án khác Người thiết kế vận dụng hiểu biết lý thuyết kinh nghiệm thực tế để lựa chọn phương án hợp lý cao phương án tối ưu Mục đích cuối tạo chi tiết máy móc đảm bảo yêu cầu kĩ thuật,tính thẩm mỹ ,tính kinh tế, an toàn làm việc tin cậy… Do suốt trình thiết kế sản phẩm phải tuân thủ mục đích yêu cầu sản phẩm 3/ Băng thang (Hình 1.1.3b) Gồm mắc xích thang ăn khớp với khe sâu bề mặt trượt lên Mỗi mắc xích thang có hai dãy lăn Nhờ vào hai dãy lăn trượt hai băng dẫn hướng khác mà mắc xích thang tạo nên bậc thang di chuyển đoạn đường làm việc thang Hình 1.1.3b: Băng thang mắc xích thang Băng dẫn hướng nhiệm vụ dẫn hướng cho lăn tạo nên hành trình mắc xích thang nơi chịu tải trọng làm việc thang SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Khuôn dẫn hướng nhiệm vụ dẫn hướng giúp cho lăn mắc xích thang dễ dàng ăn khớp với bánh bị dẫn bánh dẫn tạo chuyển động liên ttục luân phiên thành vòng khép kín cụm mắc xích thang Nhờ tạo nên chiều chuyển động lên hay xuống thang Băng dẫn hướng, khuôn dẫn hướng gắn cố định vào khung gia cố Khung gia cố phải thiết kế vững chịu tác dụng toàn tải trọng làm việc tải trọng thang Khung gia cố đối tượng trung gian để liên kết thang với với kết cấu xây dựng công trình 4/ Lan can tay vịn cầu thang (Hình 1.1.3c) Khác với loại lan can cầu thang cố định truyền thống Lan can cầu thang thiết kế gồm có lan can cố định bố trí thêm hệ thống băng đai chạy thành vòng khép kín với vận tốc với bậc thang Chính nhờ băng đai giúp cho hành khách cảm thấy an toàn thang, đồng làm tăng thêm tính thẩm mỹ toàn hệ thống cầu thang Hình 1.1.3c: Lan can tay vịn cầu thang Băng đai hoạt động dựa vào hai bánh xe trụ chốt tay vịn cầu thang với hai bánh dẫn căng đai tạo nên chuyển động thành vòng khép kín băng đai 5/ Lớp áo bọc cầu thang Lớp áo bọc có nhiệm vụ che chắn toàn hệ thống truyền động hệ thống Nó giúp ngăn cản bụi rơi vào cấu ăn khớp bên Có thể làm giảm tiếng ồn phát bên hệ thống làm việc Lớp áo bọc phần quan trọng để tạo nên yếu tố thẩm mỹ cho toàn cầu thang 6/Cảm biến tốc độ Cảm biến tốc độ thiết bị dùng để kiểm tra tốc độ thang Sau đó, đưa thông số vận tốc tín hiệu điện áp hay dòng điện cung cấp cho điều khiển trung tâm để SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy xử lý đưa tín hiệu điều khiển động đảm bảo vận tốc làm việc thang theo yêu cầu điều kiện bên thay đổi Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng gồm có: + Điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto + Điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng cách thay đổi điện áp stato + Điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng cách thay đổi số đôi cực(p) + Điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng cách thay đổi tần số điện áp Thông thường thay tần số f để điều chỉnh tốc độ động người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stato 1.1.6 Một số thiết kế lưu ý hành khách để đảm bảo an toàn cho hành khách cầu thang 1.1.6.1 Một số thiết kế đảm bảo an toàn cho hành khách: Để giảm bớt tai nạn, thang đại thiết kế thêm phần sau: + Đa số, thanng có tay vịn chuyển động theo kịp chuyển động bước thang để giúp người giữ thăng thang dừng đột ngột lý đó.(Hình 1.1.4a) Hình 1.1.4a: Tay vịn chuyển động bước thang + Có đệm chân đầu đầu chiều dài thang giúp người giữ thăng kết thúc.( Hình 1.1.4b) Hình 1.1.4b: Bàn lược đầu cuối thang SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy + Có ánh sáng phân ranh giới bước thang đèn huỳnh quang nhuộm màu xanh lục, gắn bên cấu vận hành thang + Hai hay ba bước thang cuối thiết kế thành chuỗi phẳng để người cảm thấy dễ theo kịp tốc độ thang quán tính + Những đường ranh giới đầu cạnh bước thang sơn màu vàng bậc lời cảnh báo.( Hình 1.1.3c) + Hướng di chuyển lên hay xuống tốc độ thang kiểm soát theo thời gian ngày hay theo lưu lượng người 1.1.6.2 Một số lưu ý hành khách: Một số tai nạn thang học tránh việc tuân thủ số khuyến cáo an toàn đơn giản sau: + Giữ tay vịn + Không sử dụng thang với mục đích vận chuyển kiện hàng lớn hay đẩy hàng thiết bị có bánh xe + Không nên sử dụng thang nạn + Kiểm tra y phục váy, cà vạt, khăn choàng, dây giày … để tránh bị quấn vào khe thang + Trẻ em cần phải có người lớn kèm + Nhìn thẳng hướng + Khi kết thúc lượt nên khỏi khu vực thang để tránh ùn tắc + Đứng nép bên thang để người khác qua họ cần 1.2 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ MÁY 1.2.1 Các nguyên lý thiết kế máy 1.2.1.1 Nguyên lý sức bền Tất chi tiết máy có sức bền tương đương nhau, đảm bảo bền,đảm bảo thời gian mỏi xấp xỉ nhau,thời gian phục vụ (tức hỏng thời điểm) Trong thực tế, chi tiết máy có điều kiện làm việc khác nhau, có vật liệu khác nhau, tải trọng tác động khác Nhưng bị ràng buộc mặt hình học (kích thước) đảm bảo nguyên lý sức bền cho tất chi tiết máy Biện pháp để thực nguyên lý: + Phân nhóm chi tiết máy theo thời hạn phục vụ + Thiết kế cho chi tiết máy mau hỏng vị trí dễ thay Trong hồ sơ máy phải quy định thời gian sữa chữa bảo trì thay chi tiết + Trong trường hợp ta phải luôn nghiên cứu kỹ vật liệu để chọn vật liệu phù hợp 1.2.1.2 Nguyên lý trọng lượng bé Khối lượng máy bé tốt vì: + Vận chuyển dễ dàng + Các loại vật liệu sử dụng tương đương mà khối lượng máy nhỏ giá thành hạ, kích thước máy bé gọn hơn, chiếm không gian + Thông thường chế tạo máy tính giá thành theo trọng lượng SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Để đảm bảo nguyên lý trọng lượng bé ta cần thực biện pháp sau: + Chọn nguyên lý làm việc thích hợp + Chọn vật liệu thích hợp + Quy định trọng lượng máy để tạo tư chọn cấu tối ưu 1.2.1.3 Nguyên lý công nghệ kết cấu + Chế tạo lắp ráp + Sử dụng cấu phải tìm hiểu kỹ phân tích nắm bắt cấu truyền động + Tìm hiểu công nghệ chế tạo tìm hiểu thực hành máy công cụ, trang bị công nghệ sở gia công kim loại + Thiết kế vẽ chế tạo chi tiết thích hợp để tạo sản phẩm + Quan tâm đến trình tự lắp ráp, tháo để sữa chữa 1.2.2 Các tiêu để đánh giá thiết kế 1.2.2.1 Chỉ tiêu độ tin cậy Chỉ tiêu độ tin cậy nhằm đánh giá thiết bị có trì tính làm việc hay không Để đánh giá tiêu ta thông qua tần suất hỏng hóc bất thường thiết bị Từ nhận định ta có biện pháp để đảm bảo độ tin sau: + Máy chi tiết độ tin cậy cao + Thực nghiêm túc việc bảo trì sữa chữa thay chi tiết máy theo thời gian quy định + Vận hành máy chế độ hiểu công nghệ người thiết kế máy Quy định đầy đủ chế độ làm việc máy có cấu đảm bảo chế độ + Đảm bảo an toàn cho cấu hoạt động 1.2.2.2 Chỉ tiêu độ xác Chỉ tiêu độ xác có nhiều cách đánh giá: + Độ xác động học: Độ xác tốc độ chuyển động xích truyền động quan hệ với thiết bị mà chuyển động nhiều cấu có ràng buộc lẫn nhau, quan hệ với thiết bị có yêu cầu tốc độ chuyển động khâu cuối số, thay đổi theo quy luật định + Độ xác hình học: Độ xác xét đến kết cấu hình học khâu chấp hành kích thước, kích thước tương quan, hình dáng hình học hình dáng hình học tương quan + Độ xác ổn định động động lực học: Tần số dao động riêng, tần số dao động cưỡng chế độ làm việc có tải Tiêu chuẩn độ xác xây dựng nên dựa sở chủ yếu sau: + Điều kiện làm việc thực máy: Tiêu chuẩn độ xác cho loại máy xây dựng tiêu chuẩn cho ngành sản xuất + Tốc độ chuyển động chính: Sai lệch tốc độ thực máy tạo so với tốc độ cắt cần thiết không vượt 50% SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy + Tốc độ chuyển động chạy dao độc lập không phụ thuộc với chuyển động cắt phụ thuộc có quan hệ với tốc độ chuyển động cắt Độ xác phụ thuộc vào thân sản phẩm tạo + Khi nghiên cứu độ xác giúp chọn lựa cấu phù hợp, hình thức chế tạo máy phù hợp 1.2.2.3 Chỉ tiêu độ bền Độ bền khả tiếp nhân tải trọng máy mà không bị phá hủy.Có hai tiêu độ bền là: + Chỉ tiêu độ bền mòn: Khi thiết kế máy để đảm bảo tiêu độ bền mòn ứng suất xuất toàn thiết bị phải nhỏ ứng suất cho phép Khi thiết bị bị mòn làm giảm độ bền, giảm độ xác, giảm hiệu suất, tăng tải trọng động tiếng ồn Cường độ mòn phụ thuộc vào trị số ứng suất tiếp xúc áp suất, vận tốc trượt tương đối, bôi trơn, hệ số ma sát, tính chống mòn vật liệu Nguyên nhân mòn gồm có: Mòn học , mòn hóa học mòn điện hóa, mòn tróc mỏi ( truyền bánh ) Các biện pháp nâng cao độ bền mòn: Bôi trơn bề mặt tiếp xúc, chọn vật liệu giảm ma sát, nhiệt luyện tăng độ rắn bề mặt làm việc, bảo đảm chế độ bôi trơn ma sát ướt + Chỉ tiêu độ bền mỏi: Độ bền mỏi khả thiết bị cản lại phá hủy mỏi Đối với kết cấu kim loại, hợp kim thõa mãn điều kiện mỏi thường thỏa mãn độ bền 1.2.2.4 Chỉ tiêu độ cứng vững tiêu hệ số sử dụng phần tử tiêu chuẩn hóa, thống hóa + Chỉ tiêu độ cứng vững: xác định chuyển vị phần tử thuộc máy phạm vi giới hạn đàn hồi Biện pháp tăng cường độ cứng vững: Chọn hình dáng kết cấu thích hợp, bố trí phận vị trí truyền động , tạo hệ siêu tĩnh + Chỉ tiêu hệ số sử dụng phần tử tiêu chuẩn hóa, thống hóa: Tiêu chuẩn hóa phần tử có số lượng lớn dùng phổ biến, tổ hợp phần tử tạo thành phận máy hoạt động độc lập Tính toán tối ưu, tạo kết cấu công nghệ tối ưu, quy trình chế tạo tối ưu Qui định bắt buộc cho phận phần tử gọi tiêu chuẩn Ví dụ: ổ lăn, vít đai ốc,vòng chặn đàn hồi,kích thước đường kính tiêu chuẩn, thiết bị thủy lực, khí nén…Mục đích đê hạ giá thành sản phẩm giảm thời gian thiết kế, chế tạo Còn thống hóa phần tử dùng thường xuyên lâu dài cho ngành lĩnh vực 1.2.3 Cách tiến hành thiết kế Trong thuyết minh đồ án này, ta nghiên cứu trình bày trình thiết kế hệ thống dẫn động từ động đến máy công tác, mà từ động không đồng xoay chiều ba pha đến hệ thống bước thang chuyển động lên hay xuống liên tục luân phiên thành vòng tròn khép kín Quá trình thiết kế tiến hành theo bước sau SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Bước 1: Nghiên cứu đề tài, tham khảo cấu tạo của loại máy tương tự, chuẩn bị phương tiện làm việc… Từ đề tài ta xác định thông số kỹ thuật cần thiết, thiết kế nguyên lý toàn hệ thống cầu thang Mô tả nguyên lý hoạt động hệ thống Bước 2: Xác định kích thước chủ yếu hệ thống Giai đoạn tiến hành sau: Xác định công suất cần thiết để chọn động điện; chọn động ; xác định tỷ số truyền chung phân phối cho truyền hệ thống dẫn động; tính số vòng quay,công suất, mômen xoắn trục; tính kích thước chủ yếu truyền ( khoảng cách trục, đường kính chiều rộng bánh răng, trục vít,bánh đai,đĩa xích v.v…) Chương 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 2.1 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ 2.1.1 Xác định thông số kỹ thuật: Theo đề tài: Chiều cao thang: H = 4m Tham khảo thực tế ta chọn thông số kĩ thuật sau: Góc nghiêng thang (α) : 300 Độ rộng có ích danh định : 1200mm Dung lượng vận chuyển danh định : 9000 người/h Tốc độ định mức (v) : 0.5 m/s Nguồn cung cấp : 380V,50Hz 2.1.2 Thiết kế nguyên lý 2.1.2.1.Xây dựng sơ đồ động hệ thống cầu thang Từ việc phân tích thiết bị cấu sử dụng cầu thang qua trình tìm hiểu mô hình cầu thang thực tế siêu thị, nhà sách địa bàn.Ta xây dựng sơ đồ động cầu thang hình 2.2 Từ mô hình sơ đồ động cho ta thấy rõ thành phần thiết bị thang Giải thích ký hiệu sơ đồ 1: Khung gia cố 2: Hộp giảm tốc ( bao gồm truyền bánh truyền xích) 3: Động điện không đồng xoay chiều ba pha 4: Mắc xích bậc thang 5: Con lăn bậc thang 6: Băng dẫn hướng SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 10 Đồ án môn học thiết kế máy ⇒ GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy M uk −k = 3586519,542 + 2373896,882 = 4300989, 28( Nmm) + Tính đường kính trục tiết diện n-n vàk-k theo công thức: d≥ Mtd 0,1[σ ] [CT – (tr 117 – TKCTM)] * Ở n-n: Mtđ = M u + 0,75.M x = 41538002 + 0, 75.4559980 = 5731414,98 (Nmm) [ σ ] =50 ⇒ dn-n ≥ 5731414,98 = 104( mm ) 0,1.50 Chọn dn-n = 100 (mm2) [ Ngõng trục có lắp ổ] Đường kính đầu trục Ф95 * Ở k-k: M u + 0,75.M x = Với Mtđ = 4300989, 282 + 0, 75.45599802 = 5838970,11 (Nmm) ⇒ dk-k = 5838970,11 = 105 (mm2) 0,1.50 Chọn dk-k = 110 (mm2) [ Trên trục có then ] 1.3.1.4 Tính xác trục: Tính xác trục kiểm nghiệm hệ số an toàn n trục tiết diện nguy hiểm Kiểm nghiệm chổ lắp bánh có đường kính: Dm-m = 70 (mm) trục I de-e = 75 (mm) trục II di-i = 85 (mm) trục II dk-k = 110 (mm) trục III Hệ số an toàn theo công thức: n= nσ nτ n σ + nτ ≥ [ n] [ CT – (tr120 – TKCTM)] Với nσ: Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp nτ: Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên: σ a = σ max = −σ = Mu 2.W0 ; σm = Trong đó: σ a : Biên độ ứng suất pháp σ m : Trị số trung bình ứng suất pháp SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 44 Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Do truyền làm việc chiều nên ứng suất tiếp ,xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: ⇒ τa =τm = τmax/2 = MX 2.W0 Ta có: τ −1 nτ = KT τ +ψ τ a τ m ετ β [ CT – (tr120 – TKCTM)] σ −1 nσ = Kσ σ +ψ σ a σ m ε σ β [ CT – (tr120 – TKCTM)] Trong đó: σ −1 ,τ : Giới hạn mỏi uốn xoắn chu kỳ đối xứng Kσ,Kτ : Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn ε σ , ε τ : Hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục theo phương tiếp tuyến pháp tuyến β : Hệ số tăng bề mặt trục ψ σ ,ψ τ : Hệ số ảnh hưởng thông số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi a) Kiểm nghiệm dm-m = 70 (mm) trục - Vật liệu: thép C45 thường hoá σ b = 580 - Ta có: σ −1 = (0, ÷ 0,5).σ b = 270( N / mm ) τ −1 = (0, ÷ 0, 3)σ b = 150( N / mm ) - Tra bảng 7-10 [ TKCTM ] ta có: Kσ = 2,9 εσ ⇒ Theo công thức trang 129 [TKCTM] ta có: Kτ K = + 0, 6.( σ − 1) = + 0, 6.(2,9 − 1) = 2,14 ετ εσ - Theo bảng 7-4 ta có: β = σa = Với: Mu W Mu = 403250,58 (Nmm) * W.Mômen cản uốn Theo bảng 7-3b ta có: W = 30200 (mm3) 403250,58 = 13,35( N / mm3 ) 30200 MX τa = τm = 2.W0 σa = SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 45 Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Với W0 = 63800 (mm3) [7-3b] Mx = 374821,18 (Nmm) ⇒ τa = 374821,18 = 2,94 2.63800 Chọn ψσ = 0,1 , ψτ = 0,05 [7-3b] Vậy ta có: ⇒ nτ = 150 = 23, 29 2,14.2,94 + 0, 05.2,94 nσ = 270 = 6, 74 2,9.13,35 + 0,1.13,35 n= 23, 29.6, 74 23, 292 + 6, 742 = 6, 47 >[n] Hệ số an toàn [n] thường lấy 1,5÷2,5.Vậy điều kiện thoả mãn b) Kiểm nghiệm de-e =75 (mm2) trục II: - Vật liệu: thép C45 thường hoá σ b = 580 - Ta có: σ −1 = (0,4 ÷ 0,5).σ b = 270( N / mm ) τ −1 = (0,2 ÷ 0,3)σ b = 150( N / mm ) -Theo bảng 7-8, 7-4 Kσ = 1,63 , Kτ = 1,5 ,εσ = 0,74 , ετ = 0,62 Kσ = 2, εσ Kτ 1,5 = = 2, ε τ 0, 62 - Theo bảng 7-4 ta có: β = σa = Với: Mu W Mu = 914250,03(Nmm) W.Mômen cản uốn Theo bảng 7-3 ta có: W =37600 (mm3) * 914250, 03 = 24,32( N / mm3 ) 37600 MX τa = τm = 2.W0 σa = Với W0 = 79000 (mm3) [7-3b] Mx = 1288540 (Nmm) ⇒ τa = 1288540 = 8,16( N / mm ) 2.79000 Chọn ψσ = 0,1 , ψτ = 0,05 [7-4] SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 46 Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Vậy ta có: ⇒ nτ = 150 = 7,82 2,3.8,16 + 0, 05.8,16 nσ = 270 = 4, 63 2,3.24,32 + 0,1.24,32 7,82.4, 63 n= 7,822 + 4, 632 = >[n] Hệ số an toàn [n] thường lấy 1,5÷2,5.Vậy điều kiện thoả mãn c) Kiểm nghiệm di-i = 85 (mm) trục II: - Vật liệu: thép C45 thường hoá σ b = 580 - Ta có: σ −1 = (0, ÷ 0,5).σ b = 280( N / mm2 ) τ −1 = (0, ÷ 0, 3)σ b = 160( N / mm ) Dựa vào bảng – 10 (tr128 – TKCTM) Ta có Kσ = 3,3 εσ Kτ K = + 0,6.( σ − 1) = + 0,6.(3,3 − 1) = 2,38 ετ εσ - Theo bảng 7-4 ta có: β = Mu W Mu = 1539367, 46 (Nmm) σa = Với: * W.Mômen cản uốn Theo bảng 7-3 ta có: W = 54300 (mm3) 1539367, 46 = 28,35( N / mm3 ) 54300 MX τa = τm = 2.W0 σa = Với W0 =144600 (mm3) [7-3b] Mx = 1288540 (Nmm) ⇒ τa = 1288540 = 4, 46( N / mm ) 2.144600 Chọn ψσ = 0,1 , ψτ = 0,05 [7-4] Vậy ta có: nτ = 160 = 15, 27 2,38.4, 46 + 0, 05.4, 46 nσ = 280 =3 3,3.28,35 SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 47 Đồ án môn học thiết kế máy ⇒ n= GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 15, 27.4, 29 = 4,1 >[n] 15, 27 + 4, 292 Hệ số an toàn [n] thường lấy 1,5÷2,5.Vậy điều kiện thoả mãn d) Kiểm nghiệm dk-k = 110 (mm) trục III: - Vật liệu: thép C45 thường hoá σ b = 580 - Ta có: σ −1 = (0, ÷ 0,5).σ b = 280( N / mm ) τ −1 = (0, ÷ 0,3)σ b = 160( N / mm ) Kσ = 3,5 εσ Kτ K = + 0,6.( σ − 1) = + 0, 6.(3,5 − 1) = 2,5 ετ εσ - Theo bảng 7-4 ta có: β = σa = Với: Mu W Mu =4300989,28(Nmm) W.Mômen cản uốn Theo bảng 7-3 ta có: W = 117400 (mm3) * 4300989, 28 = 36, 64( N / mm3 ) 117400 MX τa = τm = 2.W0 σa = Với W0 = 248000 (mm3) [7-3b] Mx = 4559980 (Nmm) ⇒ τa = 4559980 = 9,19( N / mm ) 2.248000 Chọn ψσ = 0,1 , ψτ = 0,05 [7-4] Vậy ta có: ⇒ nτ = 160 = 6,83 2,5.9,19 + 0, 05.9,19 nσ = 280 = 2, 3,5.36, 64 n= 10, 02.2, 63 10, 022 + 2, 632 = 2,54 >[n] Hệ số an toàn [n] thường lấy 1,5÷2,5.Vậy điều kiện thoả mãn 3.3.2 Tính then * Đối với trục I: dI = 70 (mm), Dựa vào bảng 7-23 chọn then có: b= 20 (mm); h = 12(mm); t = 6,0 (mm); t1 = 6,1(mm); k = 7,4 SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 48 Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Chiều dài then ltI = 0,8.l = 68 (mm)( l: chiều dài mayơ) Chọn theo tiêu chuẩn ltI = 63 (mm) + Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức: σd = 2.M X ≤ [σ ]d d K l σd = 2.276134 = 16,92 < 70.7, 4.63 Ta có: [σ]d = 150 (N/mm2) + Kiểm nghiệm sức bền cắt: τc = 2.M X 2.276134 = = 6, 26 < [τ]c = 120 (N/mm2) d b.l 70.20.63 * Đối với trục II chọn hai then : +Ở de-e = 75 (mm) chọn then b = 20 ; h = 12 ; t = 6,0 ; t1 = 6,1 ; K = 7,4 Chiều dài then chổ lắp bánh bị dẫn l = 64 (mm) Chọn theo tiêu chuẩn l1 = 63 (mm) σ d1 = 2.1288540 = 73, 70 75.7, 4.63 < [σ]d = 150 τ c1 = 2.1288540 = 27, 27 75.20.63 < [τ]c = 120 + Ở de-e = 85 (mm) chọn then: b = 24 ; h = 14 ; t = 7,0 ; t1 = 7,2 ; K = 8,7 Chiều dài then chổ lắp bánh dẫn l = 116 (mm).Chọn l2 = 100 [Bảng – 23(TKCTM)] σd2 = τ c2 = 2.1288540 = 34,84 85.8, 7.100 2.1288540 = 13, 09 82.24.100 < [σ]d = 150 < [τ]c = 120 * Đối với trục III , ứng với đường kính trục dIII = 110 (mm) chọn then có: b =32 ; h = 18 ; t = ; t1 = 9,2 ; K = 11,2 ; Chiều dài then l3 = 0,8.140 = 112 (mm).Chọn l3 = 100 (mm) [Bảng – 23 (TKCTM)] σd = τc = 2.4559980 = 74, 03 < [σ]d = 150 110.11, 2.100 2.4559980 = 25,91 110.32.100 < [τ]c = 120 -Vậy then chọn thoả điều kiện bền 3.3.3.Thiết kế gối đỡ trục 3.3.3.1.Chọn ổ lăn SVTH: Võ Đức Nhân Lớp: 11CDT2 Trang: 49 Đồ án môn học thiết kế máy GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Cả ba trục có lực dọc trục nên ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung cho ba trục + Sơ đồ chọn ổ cho trục I: Tra bảng 18P , ứng với d = 65 (mm) lấy ổ có ký hiệu 7313,C bảng = 230000 Đường kính ổ D = 140 (mm), chiều rộng B = 33 mm.Góc β = 11030’ Kiểm tra hệ số khả làm việc Hệ số khả làm việc tính theo công thức: C = Q.(n.h)0.3 ≤ Cbảng Với nI = 585 (v/p) h = 24800 (Bằng thời gian phục vụ máy) Q = (KV.R + m.At).Kn.Kt Ta có: m = 1,5; Kt = (tải trọng tỉnh); Kn = (nhiệt độ làm việc < 1000C) KV = (1 vòng ổ quay) RA = R ax + R ay = 4570,99 + 1813, 762 = 4917, 69( N ) RB = R 2by + R 2bx = 419, 242 + 1565, 012 = 1620,19( N ) SA = 1,3.RA.tgβ = 1,3.4917,69.0,2035 = 1300,97 (N) SB = 1,3.RB.tgβ = 1,3.1620,19.0,2035 = 428,62 (N) - Tổng lực chiều trục: At = SA – Pa1 – SB = 1300,97 – 1073,8 – 428,62 = -201,45 (N) Như lực At hướng gối đỡ trục phía trái → chọn ổ cho gối trục ,còn gối trục lấy ổ loại QA = (1.1300,97 – 1,5 201,45)1.1 = 988,8 (N) = 98,88 daN C =99,88 (585.24800)0,3 = 14059,21