6. Điểm: Bằ ng chữ : )
4.3.4. Tính toán thiết kế buồng trộn bánh răng
Bộ tuyền bánh răng là bộ truyền trung gian từ động cơ liền hộp giảm tốc đến trục trộn, nó có nhiệm vụtruyền mô men xoắn và công suất tới trục trộn. Bộtruyền gồm có 2 bánhrăng . Do vậy ta chỉthiết kếcặp bánh răng từ động cơ liền hộp giảm tốc tới trục trộn. Có thểtiến hành bộtruyền bánh răng qua các bước sau:
Bước1) Chọn vật liệu chếtạo bánh răng và cách nhiệt luyện:
Thép nhiệt luyện là vật liệu chủ yếu để làm bánh răng. Với đặc điểm đây là bộ
truyền bánh răng hở, làm việc với vận tốc thấp. Mặt khác do sốchu kỳlàm việc của
bánh răng nhỏnhiều hơn bánh răng lớn ( i lần ) cho nên bánh răng nhỏ được chếtạo bằng vật liệu tốt hơn. Dựa vào bảng (3- 6);(3- 8);[5] ta chọn loại vật liệu như sau:
Đối với bánh răng nhỏ: Chọn thép 45 thường hoá. Có: Giới hạn bền kéo:bk= 580 (N/mm2);
Giới hạn bền chảy:ch= 290 (N/mm2);
Độrắn 200 HB;
( Phôi rèn, giảthiết đường kính phôi từ100 ÷300 mm).
Đối với bánh răng lớn: Chọn thép35 thường hoá. Có: Giới hạn bền kéo:bk= 520 (N/mm2);
Giới hạn bền chảy:ch= 270 (N/mm2);
Độrắn 170 HB;
( Phôi rèn, giảthiết đường kính phôi từ100 mm).
Bước 2) Địnhứng suất mỏi tiếp xúc vàứng suất uốn cho phép:
a) ứng suất tiếp xúc cho phép:
ứng suất tiếp xúc cho phép được tính theo công thức (3- 1),[3] :
,
N tx Notx
σ = σ .K (N/mm2);
Trong đó:
[]Notx ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài. Được tra
' N
K Hệsốchu kỳ ứng suất, giảthiết sốchu kỳ tương đương của cảhai bánh
răng. Ntđ1 và Ntđ2 đều lớn hơn số chu kỳcủa đường cong mỏi tiếp xúc No= 107. Do
đó hệsốchu kỳ ứng suất KN' của cả hai bánh răng đều bằng 1.
ứng suất tiếp xúc cho phép với bánh lớn là: σtx2 = 2,6.170 = 442 (N/mm2); ứng suất tiếp xúc cho phép với bánh nhỏlà: σtx1 = 2,6.200 = 520 (N/mm2); Đểtính sức bền cho trục ta dùng trịsố ứng suất nhỏ: σtx2 = 442 (N/mm2); b) ứng suất uốn cho phép:
- Vì ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳmạnh động nênứng suất uốn cho phép được tính theo công thức (3- 5),[3]; -1 "N u σ 1,4-1,6 σ K σ = n.K (N/mm2); Trong đó: - 1: Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng. Gần đúng: Với thép 45 ( bánh nhỏ), giới hạn mỏi uốn là: -1 σ = 0,43.580 = 249,4 (N/mm2); Với thép 35 ( bánh lớn ), giới hạn mỏi uốn là: -1 σ = 0,43.520 = 223,6 (N/mm2); " N K : Hệsốchu kỳ ứng suất uốn.
Với giảthiết sốchu kỳ ứng suất tương của cảhai bánh Ntđ1và Ntđ2đều lớn hơn sốchu kỳcủa đường cong mỏi uốn No= 5.106. Do đó K"N = 1;
n: Hệsốan toàn.
Với thép thường hoá thì n1,5
K: Hệsốtập trungứng suất ở chân răng.
Với bánh răng thường hoá thì K = 1,8. -ứng suất uốn cho phép của bánh lớn: u2 1,5.223,6 σ = = 124,22 1,5.1,8 (N/mm 2); -ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ: u1 1,5.249,4 σ = = 138,56 1,5.1,8 (N/mm 2); Bước 3) Sơ bộchọn hệsốtải trọng K:
Do bộtruyền có vận tốc thấp nên chọn sơ bộK = 1,3.
Bước 4) Chọn hệsốchiều rộng bánh răng (A):
Bước 5) Xác định khoảng cách trục A:
- Khoảng cách trục A được tính theo công thức (3- 9),[3];
2 6 3 A 2 tx 1,05.10 K.N A i+1 σ .i ψ .n (mm); Trong đó: n2 = 40 (v/ph) sốvòng quay trong một phút của bánh bị dẫn;
Với i là tỷsốtruyền của bộtruyền bánh răng;
= =4440= 1,1
Vậy: ≥ (1,1 + 1) , .. , , .. , , . ,, . = 183,65 ( ) - Chọn A = 200 (mm);
Bước 6) Tính vận tốc vòng của bánh răng và chon cấp chính xác chếtạo bánh răng:
Vận tốc vòng tính theo công thức (3- 17),[3]; 1 2.π.A.n v = 60.1000. i+1 (m/s); Với n1= 84 (v/ph) là sốvòng quay trong một phút của bánh dẫn. Vậy: = . . . .( ,. )= 0,54(m/s);
Với vận tốc này theo bảng (3- 11),[5]; ta chọn cấp chính xác chếtạo bánh răng
là cấp chính xác 9.
Bước 7) Định chính xác khoảng cách trục A và hệsốtải trọng K.
- Hệsốtải trọng K được tính theo công thức (3- 19),[5]; K = Ktt.Kđ
Trong đó:
Ktt: Hệsốtập trung tải trọng, Bộtruyền chịu tải trọng thay đổi nên Ktt
có thểtính theo công thức (3- 20),[3]; ttbang tt K +1 K = 2
Trong đó Kttbang là hệsốtập trung tải trọng khi bộtruyền không chạy mòn, nó phụthuộc vào hệsốd
Chiều rộng của bánh răng: = Ѱ . = 0,3.200 = 60 (mm);
Đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ: = . = ,. = 122,5 (mm);
Do đó hệsố: Ѱ = = , = 0,46
Vớid= 0,46 tra bảng (3- 12),[5]; ta tìmđược Kttbang = 1,1 Vậy hệsốtập trung tải trọng thực tế: K = tt 1,1+1 = 1.05
Kđ: Hệsốtải trọng động, chọn theo cấp chính xác chếtạo, vận tốc vòng
và độrắn mặt răng. Tra bảng (3-14),[5]; được Kđ = 1,2 Vậy hệsốtải trọng K = 1,05 . 1,2 = 1,26
Như vậy K không khác so với chọn sơ bộnên ta không cần tính lại khoảng cách trục A.
-Như vậy có thểlấy chính xác A = 200 (mm);
Bước 8) Xác định môđun, số răng, và chiều rộng răng:
-Mô đun được chọn theo khoảng cách trục A
n
m = 0,01÷0,02 A
Theo bảng (3- 1),[5]; Ta chọn môđun mn= 3. -Xác định số răng của bánh răng:
Số răng của bánh dẫn : = ( )= .( ,. )= 40,8; Lấy Z1= 40 Số răng của bánh bị dẫn: = . = 1,1.40 = 44 ; Lấy Z2 = 40 -Xác định chiều rộng răng: Với bánh răng nhỏ: = Ѱ . = 0,3.200 = 60 (mm);
Đối với bánh răng trụnên lấy chiều rộng b của bánh răng lớn chiều rộng của
bánh răng lớn 510 (mm); Vậy với bánh lớn ta lấy bềrộng răng b = 52 (mm);
Bước9 ) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
- Sức bền uốn được kiểm nghiệm theo công thức (3- 33), Bảng (3- 16),[3]: 6 u 2 19,1.10 .K.N σ = y.m .Z.n.b (N/mm 2); Trong đó: y: là hệsốdạng răng. Tra bảng (3- 18),[5]; ta có: Với bánh nhỏ: y1 = 0,435 Với bánh lớn: y2= 0,487
- Kiểm nghiệmứng suất uốn với bánh răng nhỏ:
= , , .. . . .. , . , = 48,14 (N/mm2);
u1 u1
σ < σ = 138,56 (N/mm2); - Kiểm nghiệmứng suất uốn với bánh răng lớn:
= . = 48,14. ,, = 42,99 (N/mm2);
u2 u2
σ < σ = 124,22 (N/mm2); Vậy cả hai bánh răng đều đảm bảo sức bền uốn.
Bước 10) Kiểm nghiệm sức bền của bánh răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn:
-ứng suất tiếp xúc cho phép khi qua tải được tính theo công thức (3- 43),[5];
σ txqt = 2,5. σ Notx (N/mm2);
Với bánh nhỏ: σ txqt1 = 2,5.520 = 1300 (N/mm2);
Với bánh lớn: σ txqt2 = 2,5.442 = 1105 (N/mm2); -ứng suất uốn cho phép khi quá tải: công thức (3- 46),[5];
σuqt = 0,8.σch (N/mm2);
Với bánh nhỏ: σuqt1 = 0,8.290 = 232 (N/mm2);
Với bánh lớn: σuqt2 = 0,8.270 = 216 (N/mm2);
- Khi mở máy hoặc hãm máy thì bánh răng có thểchịu quá tải, vì vậy cần kiểm tra quá tải trong trường hợp này.
Kiểm nghiệm sức bên tiếp xúc theo công thức (3- 41),[5];
txqt tx qt txqt σ = σ . K < σ (N/mm2); tx: ứng suất tiếp xúc xác định theo công thức (3- 13),[5]; 3 6 tx 2 i+1 .K.N 1,15.10 σ = A.i b.n (N/mm 2); = , .. , ( , ) . , . ,. = 432,97 (N/mm2); Kqt= 1,8 là hệsốquá tải. Vậy = 1,8.432,97 = 779,98 (N/mm2);
Như vậyứng suất cho phép quá tải có trị số nhỏ hơn trị sốcho phép bánh lớn và bánh nhỏ.
Kiểm nghiệm sức bền uốn khi quá tải theo công thức (3- 42),[5];
uqt u qt uqt
σ = σ .K < σ (N/mm2);
Với bánh nhỏ: = 1,8.48,14 = 86,65 < [ ] (N/mm2);
Với bánh lớn: = 1,8.42,99 = 77,38 < [ ] (N/mm2);
Bước 11) Các thông sốhình học chủyếu của bộtruyền:
Mô đun: mn= 3 (mm);
Số răng: Z1= 40; Z2= 40;
Khoảng cách trục: A= 200 (mm);
Chiều rộng răng: b= 60 (mm);
Chiều cao răng: ℎ = 2,25. = 2,25.3 = 7 (mm);
Đường kính vòng chia ( vòng lăn ):
= . = 3.40 = 120(mm); Đường kính vòngđỉnh: = + 2. = 120 + 2.3 = 126 (mm); = + 2. = 120 + 2.3 = 126 (mm); Đường kính vòng chân: = − 2. = 120 − 2.3 = 114 (mm); = − 2. = 120 − 2.3 = 114 (mm); Bước 12) Tính lực tác dụng lên trục trộn:
Lực tác dụng lên trục trộn được tính theo công thức (3- 49),[5]: Lực vòng: = . = . , . .
. = . , .. . , = 2842,26(N);
Lực hướng tâm: = . ∝= 2842,26. (20 ) = 1034,49(N);
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN SỨC BỀN KẾT CẤU MÁY 5.1. TÍNH TOÁN BỀN 4 CỘT ĐỠ. 5.1.1. Kết cấu. Hình 5.1: Kết cấu cột đỡ máy. 5.1.2. Tính toán. Ta có lực tác dụng lên hệthống là: P= 50 T= 50000 Kg = 500000 N Với kết cấu chịu lực gồm 4 trụnên mỗi trụchịu tác dụng lên hệthống.
Khi đó cột kéo nén như hình sẽ kéo nén đúng tâm
Ta có :∑ = − = 0 → = .(tài liệu 6) Vậy : = = 125. 10
Theo điều kiện bền ta có : muốn đảm bảo sựlàm việc an toàn khi thanh bị kéo nén
đúng tâm, thì ứng suất lớn nhất trên mặt cắt ngang của nó không được vượt quáứng suất cho phép. → = < [ ] Trong đó: :lực dọc trục F: tiết diện mặt cắt ngang với: = ( ) ;ứng suất lớn nhất [ ]ứng suất cho phép
Ở đây ta chọn thép C45 thường hóa nên:
[ ] = = [ ] = [ ] = (tài liệu 6) Với: : giới hạn bền chảy của vật liệu : hệsốan toàn theo giới hạn bền Chọn n=1,3 ; = 260 N/ Vậy ta có: P Nz P1
≥[ ]→ ≥ [ ] → ≥ [ ] ≥ .. = . . , . . → ≥ 119 Vậy ta chọn a = 120 mm. 5.2. THIẾT KẾ KHUÔN ÉP. 5.2.1. Chọn số khoang tạo hình.
Có nhiều cách để tính số khoang tạo hình: tính toán số khoang tạo hình dựa vào lực kẹp chặt của máy, theo tính kinh tế và kỹthuật yêu cầu, tính toán theo chỉ
tiêu kỹthuật.Tuy nhiên điều này phụthuộc vào độphức tạp của sản phẩm, cũng như kích thước của sản phẩm, trình độ sản xuất và thiết bị hiện có.Để đơn giản cho tính toán luận văn chúng em sản xuất với sản lượng hàng loạt để đạt năng xuất yêu cầu là 10000 viên trong 8 tiếng và chọn sốkhoang tạo hình n = 28 khoang.
5.2.2. Chọn sơ bộ kết cấu khuôn
Thông thường ta phải tính toán sơ bộthểtích lòng khuôn, bềdày sản phẩm để tính toán sơ bộ các điều kiện bền cho các bề dày thành khuôn,…
Hiện nay, các chi tiết khuôn và các tấm đỡ khuôn đãđược tiêu chuẩn hóa rất cao và cũng giảm đi mức độ phức tạp khi chế tạo khuôn, các cơ sở chế tạo khuôn
thông thường đặt mua các chi tiết khuôn và chỉthực hiện gia công phần tạo hình sản phẩm.Việc này làm giảm khối lượng công việc xuống đáng kểtính mất thời gian tính toán sức bền cho khuôn và họchỉ việc gia công tạo hình lòng khuôn tỷmỷmà vẫn
đạt năng suất yêu cầu.
Trong khuôn khổluận văn này, các chi tiết khuôn được chọn theo các tiêu chuẩn có sẵn, sau đó được gia công thêm đối với một sốchi tiết để đạt các kích thước theo yêu cầu kỹthuật, việc này làm giảm đáng kểthời gian, chi phí gia công nhưng vẫn đảm bảo bộkhuôn phù hợp,đảm bảo các chỉ tiêu kỹthuật.Theo dữliệu của máy và kích
thước ta chọn kích thước khuôn như kết cấu bên dưới.
5.2.3. Tiêu chuẩn khuôn ép.
Khả năng chịu mài mòn cao: nguyên liệu liên tục được cho vào khuôn và tiến
hành ép, trong quá trình hoạt động đó thì khuôn và nguyên liệu ép gạch có sự ma sát
liên tục không ngừng trong suốt chu trình khá dài, dẫn đến sự hao mòn khuôn.Để
chọn được khuôn có khả năng chống hao mòn cao thì bạn nên chú ýđến độ cứng của
các vật liệu thép làm khuôn.Vìđộ cứng của thép sẽ tỷ lệ thuận với khả năng chống
hào mòn.
Khả năng chịu uốn:trong chu trình sản xuất gạch không nung thì khuôn máy chính là bộ phận chịu nhiều áp lực, lực rung lớn và liên tục, do vậy, nếu ta sử dụng
khuôn kém chất lượng sẽ dấn đến các hiện tượng nứt, gãy, rách khuôn,… để đảm bảo
chất lượng khuôn ta nên chọn những loại khuôn có khả năng uốn dẻo tốt, nó sẽ quyết định các yếu tốt như hàm lượng, độ kết tinh cũng như trạng thái tổ chức của carbon
.Chu trình sản xuất gạch có thể kéo dài nên khuôn có thể bị uốn cong hoặc biến dạng nhưng chúng cũng có thể tự phục hồi sau khi kết thúc chu trình. Vậy chọn khuôn có độ uốn dẻo tốt sẽ nhanh phục hồi hơn.
Khả năng chịu nhiệt cao: không thể bỏ qua tính năng này vì khi máy làm việc,nhiệt độ sẽ tăng nên rất nhanh, yêu cầu khuôn cũng phải chịu nhiệt tốt để đảm
bảo khuôn không bị biến dạng và ăn mòn quá nhanh.
Dựa vào những yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của khuôn, ta chọn vật
liệu thép cacbon 40 XH.loại thép này có giới hạn bề
= 1000 / ; = 700 /
Có độ cứng 290 HB.Nhưng chế tạo phải qua nhiệt luyện, qua quá trình thấm
CHƯƠNG 6. THIẾT KỆ HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP 6.1. LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TỦ ĐIỀU KHIỂN.
Lựa chọn công tắc hành trình.
Công tắc hành trình dùng để phát hiện các vật thể có tiếp xúc, phù hợp cho nhiều dạng ứng dụng.
Trong hệthống máy ép gạch, các công tắc hành trìnhđược bốtrí hợp lý dùng
đểphát hiện hành trình của xylanh (đang duỗi ra hay đang thu về). Chọn công tắc hành trình với các thông số như sau:
Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật công tắc hành trình
Mã hiệu Tiếp điểm ngõ ra Cấp độ bảo vệ Độbền cơ khí Hãng sản xuất XCM02115L1 1N/O, 1N/C IP 54 10 triệu lần thao tác Schneider
6.1.1. Lựa chọn thiết bị điều khiển.
Hiện nay, các hệthống điều khiển bằngPLC đã vàđang dần thay thếcho các hệthống điều khiển bằng relay, contactor thông thường.
Với hệthống điều khiển thông thường:
+ Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn trên bảng điều khiển. + Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt.
+ Tốc độhoạt động chậm. + Công suất tiêu thụlớn.
+ Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thời gian.
+ Khó bảo dưỡng và sửa chữa.
Với hệthống điều khiển bằng PLC:
+ Những dây kết nối trong hệthống giảm được 80% nên nhỏgọn hơn.
+ Công suất tiêu thụ ít hơn.
+ Sự thay đổi các ngõ vào, ra vàđiều khiển hệthống trởnên dễ dàng hơn nhờ
phần mềm điều khiển bằng máy tính.
+ Tốc độhoạt động của hệthống nhanh hơn.
+ Bảo trì hệthống và sửa chữa dễdàng. +Độbền và tin cậy vận hành cao.
+ Giá thành của hệthống giảm khi sốtiếp điểm tăng.
+ Có thiết bịchống nhiễu. + Ngôn ngữlập trình dễhiểu.
+ Dễlập trình và có thểlập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tựcủa nó.
+ Các modul rời cho phép thay thếhoặc thêm vào khi cần thiết.
+ Chịu đựng tốt trong các môi trường bụi bặm, công nghiệp, nhiệt độcao, khắc nghiệt của môi trường…
Như vậy ta thấy rằng PLC thểhiện rất rõưu điểm của nó so với các thiết bị điều khiển thông thường khác. PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tùy theo yêu cầu của công nghệ. Khi đó ta chỉcần thay đổi chương trình của nó, điều
này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC.