d. Nhận xét của từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
2.3.1.2. Phễu cấp phôi kiểu cánh gạt
Nguyên lý hoạt động: Cánh quạt 4 lắc xung quanh tâm 2, khi ở vị trí thấp, mặt trên của tấm gạt thấp hơn mặt phẳng nằm ngang một góc, khi chuyển động lên để đổ phôi thì sẽ song song với máng và tạo với mặt phẳng nằm ngang một góc.
Có thể nâng cao năng suất bằng cách sử dụng hai giá nâng hoặc hai cánh gạt trên cùng một phễu. Cánh gạt phải phù hợp với từng loại phôi thì hệ số điền đầy sẽ lớn.
Hình 2.11: Phễu cấp phôi cánh gạt 2.3.1.3. Phễu cấp phôi kiểu giá nâng
Nguyên lý làm việc và năng suất của phễu cấp phôi giá nâng tương tự như phễu cánh gạt, chỉ khác là giá nâng chuyển động tịnh tiến lên xuống.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 22 SVTH: Trịnh Minh Phước Đây là loại phễu cấp dạng trục dài, chẳng hạn cán piston, trục quạt bàn, trục ống nhúng xe gắn máy…
2.3.1.4. Phễu cấp phôi kiểu móc quay
Phễu cấp phôi có móc quay dùng cho các loại phôi có dạng hình ống hoặc phôi dạng bạc.
Nguyên lý làm việc của phễu: Phôi được chứa trong cốc phễu 1 qua cửa chắn 6 sẽ rơi vào thùng 3, ở đó phôi được móc 2 và quay cùng móc tới vị trí rơi, máng 4 sẽ hứng lấy phôi và dẫn ra ngoài. Để tạo điều kiện cho phôi dễ rơi vào máng 4, khi phôi lên đến vị trí cao nhất sẽ đi vào ống 5.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 23 SVTH: Trịnh Minh Phước
2.3.1.5. Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh
Nguyên lý làm việc: Trong phễu có đĩa 2 quay, trên đĩa có gắn các vấu 3 làm nhiệm vụ đẩy phôi ra máng 4 khi phôi lọt vào rảnh.
Loại phễu này làm việc êm, có độ tin cậy cao, năng suất trung bình.
Hình 2.14: Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh 2.3.1.6. Phễu cấp phôi rung động
Nguyên lý làm việc: Phôi là chi tiết dạng rời được cấp vào cốc phễu. Khi cấp nguồn cho nam châm điện, nam cham điện sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống. Nhờ ba lò xo đặt nghiêng. Do đó, khi hệ thống dao động làm cho cốc phễu vừa chuyển động lên xuống vừa xoay quanh tâm rất nhỏ, phôi đang nằm hỗn độn trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành và bắt đầu tiếp cận với cánh xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn đi lên cho tới khi ra khỏi phễu.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 24 SVTH: Trịnh Minh Phước
Hình 2.15: Phễu cấp phôi rung
Trong phễu cấp phôi rung động, hệ dẫn động của các cơ cấu cấp phôi kiểu này được phân thành đầu rung điện từ, cơ khí, khí nén hoặc thủy lực.
Có hai loại phễu chính là: phễu hình trụ và phễu hình côn.
Vậy trong các loại phễu cấp phôi ta chọn phễu cấp phôi rung động vì phễu cấp phôi rung động được dùng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như gia công cắt gọt, đóng gói, dược phẩm, thực phẩm. Trong phễu cấp phôi rung động ta chọn hệ dẫn động bằng đầu rung điện từ vì chúng thông dụng và cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ cấp phôi. Trong hai loại phễu hình trụ và phễu hình côn ta chọn phễu hình côn vì loại này dễ dẫn chi tiết lên máng đồng thời có thể dùng cho những chi tiết có chiều cao vượt quá khoảng bước xoắn của máng.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 25 SVTH: Trịnh Minh Phước
2.3.2. Động cơ điện
Có thể phân loại động cơ điện thành 3 nhóm sau: động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều.
2.3.2.1. Động cơ điện một chiều
Đặc điểm chính của động cơ điện một chiều là nguồn điện cấp cho động cơ là nguồn điện một chiều. Động cơ điện một chiều có thể điều chỉnh êm tốc độ trong một phạm vi rộng từ 3:1 đến 4:1. Khi dùng hệ thống máy phát động cơ thì phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể lên tới 100:1. Ngoài ra, dùng động cơ điện một chiều đảm bảo khởi động êm, hãm và đổi chiều dễ dàng.
Động cơ một chiều gồm có hai loại là động cơ từ trường vĩnh cửu và động cơ một chiều kích từ.
Động cơ một chiều từ trường vĩnh cửu
Động cơ một chiều loại này có nguồn điện một chiều tác động lên cuộn ứng thông qua cổ góp. Loại động cơ này là loại rẻ tiền nhất. Tốc độ động cơ chỉ có thể điều khiển thông qua dòng rôto. Chiều chuyển động có thể đảo bằng cách đảo chiều dòng điện thông qua rôto.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 26 SVTH: Trịnh Minh Phước
Hình 2.16: Động cơ điện một chiều vĩnh cửu
Có hai loại động cơ nam châm vĩnh cửu đặc biệt là động cơ mạch in và động cơ có cuộn dây quay. Đây là loại động cơ mà rôto không phải là lõi thép, nhằm giảm tối đa quán tính của nó. Động cơ mạch in có các cuộn dây có cấu tạo giống như các đường dẫn của một mạch in. Động cơ cuộn dây quay là loại có rôto cấu tạo bởi các dây đồng dệt thành cuộn và nhúng trong epoxy để giữ nguyên biên dạng. Động cơ này quay với tốc độ cao. Bộ giảm tốc bằng bánh răng đi kèm làm tăng mô men kéo của động cơ.
Động cơ một chiều kích từ
Động cơ loại này có stato là một nam châm điện tử (phần cảm) và rôto mang cuộn ứng. Có ba loại động cơ là động cơ nối tiếp, động cơ song song và động cơ tổ hợp.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 27 SVTH: Trịnh Minh Phước Động cơ nối tiếp: Ở động cơ này cuộn ứng và cuộn cảm được nối tiếp với nhau. Điều khiển loại động cơ này rất khó vì giảm dòng qua cuộn ứng để giảm tốc độ thì lại giảm dòng qua cuộn cảm, tức là giảm cường độ từ trường và kết quả lại tăng. Chiều chuyển động của động cơ loại này không thay đổi khi đổi chiều dòng điện.
Động cơ song song: Ở đây cuộn ứng và cuộn cảm mắc song song. Khi hai cuộn này đấu với nguồn riêng rẽ thì việc điều khiển cường độ từ trường và dòng qua cuộn cảm có thể độc lập với nhau. Tốc độ có thể giảm hay tăng so với tốc độ danh nghĩa tùy thuộc vào dạng điều khiển được chọn. Chiều của động cơ có thể thay đổi nếu thay đổi chiều nguồn cấp của một trong hai cuộn dây.
2.3.2.2. Động cơ điện xoay chiều
Động cơ điện xoay chiều có bốn loại: động cơ điện xoay chiều vạn năng, động cơ đồng bộ, không đồng bộ và động cơ cảm ứng.
Động cơ điện xoay chiều vạn năng
Là loại động cơ điện có cấu tạo giống như động cơ một chiều kích từ trường mắc nối tiếp. Thay vì dùng nguồn một chiều, ở đây dùng nguồn xoay chiều.
Động cơ điện không đồng bộ
Động cơ điện không đồng bộ kiểu lồng sóc: giá thành rẻ, cấu tạo vận hành đơn giản nhất, mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều không cần biến đổi dòng điện. Loại này được dùng rộng rãi trong ngành cơ khí yêu cầu công suất, phụ tải dưới 100 kW, không điều chỉnh vận tốc hoặc có thể điều chỉnh nhảy cấp bằng cách thay đổi số đôi cặp cực từ.
Động cơ điện không đồng bộ ba pha kiểu dây quấn: So với động cơ lồng sốc, thì đắt, kích thước lớn, vận hành phức tạp. Nhưng có ưu điểm là dòng điện mở máy nhỏ và có khả năng điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi hẹp.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 28 SVTH: Trịnh Minh Phước
Động cơ điện không đồng bộ một pha: thường dùng trong các thiết bị dẫn động của máy khâu, máy quạt, và những máy móc phục vụ sinh hoạt hàng ngày vì công suất của các loại động cơ này không lớn lắm.
Động cơ điện đồng bộ: Giá thành đắt, mở máy phức tạp. Nhưng nếu phụ tải yêu cầu công suất động cơ lớn hơn 100 kW và không cần điều chỉnh vận tốc thì ta chọn động bộ loại thích hợp vì hệ số công suất, phí tốn vận hành của động cơ sẽ rẻ hơn động cơ không đồng bộ.
Động cơ cảm ứng xoay chiều
Loại động cơ này dùng để điều khiển tốc độ, vị trí và moment kéo theo yêu cầu. Động cơ cảm ứng xoay chiều có thể là động cơ một pha. Do đó người ta phải dùng thêm cực phụ hay tạo ra sự tách pha.
Vậy hiện nay có hai loại động cơ điện là động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều ta chọn động cơ điện xoay chiều để thuận tiện và phù hợp với lưới điện hiện nay. Trong số các loại động cơ xoay chiều ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rôto lòng sóc (còn gọi là ngắn mạch). Với những ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, giá thành thấp, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 29 SVTH: Trịnh Minh Phước Động cơ điện một chiều Động cơ từ trường vĩnh cửu Động cơ một chiều kích từ Động cơ điện Động cơ điện xoay chiều
Vạn năng Động cơ điện không đồng bộ ba pha kiểu dây quấn Không
đồng bộ
Động cơ điện không đồng bộ kiểu lồng sóc
Đồng bộ Động cơ điện không đồng bộ một pha
Cảm ứng
Hình 2.15: Sơ đồ phân loại động cơ điện 2.3.3. Băng tải dạng đĩa
Hình 2.17: Băng tải dạng đĩa
Trong các loại đường dây hầu hết các cơ cấu vận chuyển đều chuyển động tịnh tiến từng bước hoặc theo chu kỳ, thời gian gia công và thòi gian vận chuyển không
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 30 SVTH: Trịnh Minh Phước trùng nhau, hoặc trùng nhau một phần. Muốn cho thời gian vận chuyển trùng hoàn toàn với thời gian gia công thì phải bố trí đường dây theo kiểu rôto, phôi và dụng cụ vừa chuyển động dời theo vòng tròn vừa được gia công. Giảm được phần lớn thời gian vận chuyển vật liệu không.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 31 SVTH: Trịnh Minh Phước
Chương 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐỘNG HỌC
3.1. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 3.1.1. Chọn động cơ điện 3.1.1. Chọn động cơ điện
Thiết kế sản phẩm: Năng suất 2000 (chai/giờ) = 33,3 (chai/phút). Số đầu xoắn 6. Số vòng xoắn trong 1 phút: 56 , 5 60 . 6 2000 n (vòng/phút).
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 32 SVTH: Trịnh Minh Phước
Hình 3.1. Sơ đồ động
Ta chọn sơ bộ khối lượng các chi tiết:
Khối lượng một đầu xoắn:1 (kg), suy ra: mđx= 1.6= 6 (kg). Khối lượng một ổ bi chặn một dãy đỡ trục chính: 0,404 (kg).
Suy ra motc= 0,404.2 = 0,808 (kg).
Khối lượng ổ bi đỡ chặn của đầu xoắn: 0,28 (kg). Suy ra modx= 0,28.12 = 3,36 (kg).
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 33 SVTH: Trịnh Minh Phước Khối lượng 1 trục nâng hạ đầu xoắn 3,5 (kg) suy ra mtn= 3,5.6= 2,1 (kg). Với đường kính d = 30 (mm), chiều dài l = 700 (mm).
Khối lượng vòng đỡ đầu xoắn: mvđ = 33 (kg). Với đường kính d = 600 (mm), chiều dày bằng 15 (mm).
Khối lượng trục truyền động: mt = 23 (kg). Với đường kính d = 50 (mm), chiều dài l = 1500 (mm).
Khối lượng bánh răng lắp trên trục chính: mbr = 11 (kg). Bề dày 20 (mm), đường kính
Khối lượng bánh răng lắp trên trục xoắn: mrtx = 4 (kg). Suy ra mrtx= 4.6= 24 (kg).
Khối lượng 1 xylanh nâng hạ: mpt = 1.5 (kg). Suy ra mxl= 1,5.6= 9 (kg).
Khối lượng đĩa tải trên mđtt = 5,5 (kg). đường kính ngoài 540 (mm), đường kính trong 320 (mm).
Khối lượng đĩa tải dưới mđtd = 5,5 (kg). đường kính ngoài 540 (mm), đường kính trong 320 (mm).
Khối lượng trục của đĩa tải mtđt = 3,7 (kg), Suy ra mtđt= 3,7.6= 22,2 (kg).
Để bù cho các chi tiết nhỏ khác ta nhân khối lượng cụm chi tiết với hệ số bằng 1,3.
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 34 SVTH: Trịnh Minh Phước M = 1,3.(mđx+ motr+ mo+ mtn+ mvđ+ mt + mbr + mrtx + mpt + mđtd + mđtd + mtđt) = 1,3.(6 + 0,808+ 3,36 + 21 + 33 +23 + 11 + 4 + 9 +5,5 + 5,5 + 22,2) = 168 (kg). Trọng lực tác dụng lên ổ đỡ: P = m.g = 168.9,81 = 1648 (N). Suy ra vận tốc vòng đỡ: v = 60000 . . 14 , 3 Dn = 60000 56 , 5 . 600 . 14 , 3 = 0,17 (m/s).
Công suất trên vòng đỡ: N =
1000 17 , 0 . 1648 1000 . v P = 0,28 (kW).
Công suất cần thiết: Nct =
8 , 0 26 , 0 N = 0,35 (kW).
Trong đó: là hiệu suất chung.
1 là hiệu suất bộ truyền đai là 0,95. 2 là hiệu suất bộ truyền bánh răng là 0,96. 3 là hiệu suất của một cặp ổ lăn là 0,98. 4 là hiệu suất bộ truyền xích là 0,9. = 1.22.34.4= 0,80.
Vậy ta chọn động cơ điện ký hiệu A02 – 41 - 8, công suất động cơ 2,2 (kW), số vòng quay động cơ 720 (vòng/phút).
3.1.2. Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số bộ truyền chung ic= 129,49 56 , 5 720 ct đc n n .
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 35 SVTH: Trịnh Minh Phước ic= ing.ih. Ta có ing= iđ.ix. ih= ibn.ibc. Ta chọn: iđ= 3,5. ix= 2. ing= 3,5.2= 7. ih= 7 49 , 129 ng c i i 18,49.
Để đảm bảo điều kiện bôi trơn ta chọn ibn= ibc= ih= 4,27.
Trong đó: ic: tỉ số truyền chung. ing: tỉ số truyền ngoài hộp. ih: tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
ibn: tỉ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh. ibc: tỉ số truyền cặp bánh răng cấp chậm. iđ: tỉ số truyền của bộ truyền đai.
ix: tỉ số truyền của bộ truyền xích. Tính toán tốc độ quay các trục Trục động cơ: nđc = 720 (vòng/phút). Trục I: nI = đ đc i n = 5 , 3 720 = 205,71 (vòng/phút). Trục II: nII = 27 , 4 71 , 205 bn I i n = 48,17 (vòng/phút).
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 36 SVTH: Trịnh Minh Phước Trục III: nIII = nc II i n = 27 , 4 17 , 48 = 11,28 (vòng/phút). Trục IV: nIV = 2 28 , 11 x III i n = 5,64 (vòng/phút).
Tính công suất trên các trục Nđc = 2,2 (kW).
NI = Nđc.1 .3 = 2,2.0,95.0,98 = 2,05 (kW). NII = NI.2 .3 = 2,05.0,96.0,98 = 1,93 (kW). NIII = NII.2 .3 = 1,93.0,96.0,98 = 1,82 (kW). NIV= NIII.4 .3= 1,82.0,9.0,98= 1,61 (kW).
Bảng 3.1. Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục của hệ thống dẫn động
3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
Thông số kỹ thuật: Công suất : N = 2,05 (kW). Số vòng quay trục dẫn : n1 = 205,71 (vòng/phút). Số vòng quay trục bị dẫn : n2 = 48,17 (vòng/phút). Tỉ số truyền : i = 4,27. Thông số Trục động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV i 3,5 4,27 4,27 2 N (kW) 2,2 2,05 1,93 1,82 1,61 n (vòng/phút) 720 205,71 48,17 11,28 5,64
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 37 SVTH: Trịnh Minh Phước Thời gian làm việc 8h/ca, 2ca/ngày, 5 năm, 300ng/năm.
3.2.1. Chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện
Bánh răng nhỏ: thép 45 thường hóa: b1= 580 (N/mm2). 1
ch
= 290 (N/mm2). HB= 190, phôi rèn giả thiết đường kính phôi 100 - 300 (mm). Bánh răng lớn là thép 35 thường hóa: b2= 480 (N/mm2).
1
ch
= 240 (N/mm2). HB= 160, phôi rèn giả thiết đường kính phôi 300 - 500 (mm).
3.2.2. Định ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn: Ntđ= 60.u. i niTi M M . 2 max .
Trong đó: Mi; ni; Ti - moment xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số giờ bánh răng làm việc ở chế độ i.
Mmax - moment lớn nhất tác dụng lên bánh răng => Ntđ2 = 8.2.5.300.60.48,17.[(13.0,5+(0,5)3.0,8]
= 41.106 > N0 = 107.
Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ:
Ntđ1 = Ntđ2 .i = 41.106.4,27 = 175.106 > N0 = 107.
Do đó lấy hệ số chu kỳ ứng suất k’N của cả hai bánh đều bằng 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
GVHD: Mai Vĩnh Phúc 38 SVTH: Trịnh Minh Phước [ ]tx1 = 2,6.HB= 2,6.190 = 494 (N/mm2).
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
[ ]tx2 = 2,6.HB= 2,6.160 = 416 (N/mm2).
=> Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là [ ]tx2 = 416 (N/mm2).
Ứng suất uốn cho phép
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
Ntđ2 = 60.u. i m M M max .ni .Ti.
Với m là bậc đường cong mỏi uốn, ở đây lấy m 6 (thép thường hóa) => Ntđ2 =8.2.5.300.60.48,17.[(16.0,5+(0,5)6.0,8] = 35.106 Số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ: