5. Nội dung nghiên cứu
3.2. tính toán kiểm nghiệm then
3.2.1. Khởi dựng
Khởi động :
Vào thanh công cụ Design Accelerator/ Key
3.2.2.Tính toán và thiết kế then : Hình 3.4
- Nhập thông số kĩ thuật : Mục Design chọn
+ Đ−ờng kính trục : 20 mm + Chiều dài then : 24 mm
Mục Calculation nhập (hình 3.5): Từ công suất ,tốc độ ra mômen
+Công suất P 1 kW +Tốc độ n 1500 vg/ph +Mômen T 4825 N m
*Thông số kĩ thuật then: Bề rộng then b 6 mm Chiều cao then h 5 mm Chiều dài then l 24 mm
Chiều dài tâm then lf 8 mm
Vát then s 0.5 mm Bán kính then R 0.16 mm *Vật liệu - Then + Vật liệu: Thép các bon
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 58
+ Giới hạn lực cho phép: pA 130 Mpa
- Trục
+ Vật liệu: Thép hợp kim
+ Giới hạn áp lực nén cho phép: pA 200 Mpa
+ ứng suất xoắn cho: ôA 275 MPa
- Puli
+ Vật liệu: Thép hợp kim
+ Giới hạn áp lực nén cho phép: pA 200 Mpa
*Tính toán then
Chiều dài ngắn nhất then lmin 3.558 mm Đ−ờng kính nhỏ nhất trục dmin 6.254 mm Kiểm tra độ cứng Đảm bảo
*Trục Shaft
Giá trị tính toán áp lực nén pc 40.029 MPa Hệ số an toàn S 2.248
Hình 3.4 Hình 3.5
Giá trị tính toán pc 40.029 MPa Hệ số an toàn S 3.248
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 59
Nh− vậy, căn cứ kiểm nghiệm bằng Design Accelerator, độ bền chịu nén của then và trục đáp ứng yêu cầu, cho hệ số an toàn cao.
3.3. Tính toán bộ truyền Đai- Puli 3.3.1.Khởi dựng 3.3.1.Khởi dựng
Vào thanh công cụ Design Accelerator/ V-Belts Generator. Hộp thoại V-Belts Component Generator xuất hiện (Hình 3.6), là hộp thoại chứa công cụ thiết kế, tính toán bộ truyền đai thang, ng−ời thiết kế có thể lựa chọn loại đai, kích th−ớc đai, loại puli sao cho phù hợp. Sau đó tự động Design Accelerator bằng các công thức đ2 đ−ợc l−u trữ sẵn sẽ tính toán cho ng−ời thiết kế một số các thông số quan trọng trong bộ truyền đai để từ đó ng−ời thiết kế thấy đ−ợc đ2 đảm bảo yêu cầu kĩ thuật hay
Hình 3.6
ch−a nếu các thông số cho thấy yếu tố đảm bảo đúng kĩ thuật ch−a đạt thì sẽ cần phải thay đổi lại sao cho phù hợp .
3.3.2.Tính toán và thiết kế bộ truyền đai
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 60
3.3.2.1. Chọn loại đai (hình 3.7)
Từ hộp thoại V-Belts Component Generator. Chọn mục Belt (Đây là một th− viện các loại dây đai hình thang). Trong thiết kế này chọn đai có kí hiệu : “13/A DIN 2215 Classical Wrapped V-Belt”.
+ Chiều dài đai : 1320mm + Chiều rộng b = 18mm + Chiều cao h = 8mm + Số dây đai = 1
3.3.2.2. Chọn puli
Kích chuột vào biểu t−ợng trên hộp thoại V-Belts Component Generator để chọn địa điểm làm việc của bộ truyền puli – đai trong màn hình chính. Sau đó chọn số l−ợng puli làm việc trong bộ truyền (Design Accelerator luôn mặc định là có hai puli), theo thiết kế chọn số l−ợng puli sẽ là 3 chiếc, chiếc thứ 3 dùng để căng đai, nên kích chuột vào th− mục add puli. Trên màn hình chính
sơ bộ cho ta hình của bộ truyền (hình 3.8). Tiếp theo ta sẽ nhập thông số kích th−ớc cho các loại puli sao cho phù hợp
với thiết kế ở ch−ơng 3 nh− sau : *Puli số 1
Ta cần tích vào hai th− mục Custom size và Custom number of Grooves để có thể hiệu chỉnh đ−ợc kích th−ớc của puli. Nhập số liệu tính thiết kế (hình 3.8) : + Số r2nh đai : 1
+ Bề rộng (Width) : 11mm + Chiều cao (Height) : 2,8mm
+ Góc nghiêng đai (Groove angle) : 340
+ Đ−ờng kính bánh đai (Diameter) : 87mm
+ Khoảng cách mặt puli đến tâm ránh đai (Distance) 9mm + Chiều sâu r2nh (Depth) : 8mm
+ Chiều quay : chọn biểu t−ợng Nhấp th− mục OK để kết thúc thiết kế puli1.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 61
*Puli số 2
Ta cần vào hai th− mục Custom size và Custom number of Grooves để có thể hiệu chỉnh đ−ợc kích th−ớc của puli. Nhập số liệu tính thiết kế (hình 3.9): + Số r2nh đai : 1
+ Bề rộng (Width) : 11mm + Chiều cao (Height) : 2,8mm
+ Góc nghiêng đai (Groove angle) : 340
+ Đ−ờng kính bánh đai (Diameter) : 174mm
+ Khoảng cách mặt puli đến tâm ránh đai (Distance) 9mm + Chiều sâu r2nh (Depth) : 8mm
+ Chiều quay : chọn biểu t−ợng
Nhấp th− mục OK để kết thúc thiết kế puli 2. Hình 3.9 Hình 3.10 3.3.2.3. Công cụ tính toán
Từ hộp thoại V-Belts Component Generator chọn th− mục Calculator Hộp thoại tính toán xuất hiện (hình 3.11) với các thông số nhập vào bảng số liệu nh− sau :
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 62
Đặc tính dây đai
Tên chi tiết V-Belt DIN 2215
Cỡ 18x 1320
Số đai z 1chiếc Góc nghiêng α 400
Chiều rộng b 18mm Chiều cao h 8 mm
Chiều dài bên ngoài Le 1370.265 mm Chiều dài bên trong Li 1320mm Hệ số điều chỉnh độ dài c3 0.95 Đ−ờng đối xứng bên ngoài Hw 3.225 mm B−ớc đ−ờng thẳng đối xứng a 0 mm Giới hạn nhỏ nhất đ−ờng kính Dwmin 7 mm Tần số lớn nhất fmax 60 Hz Tốc độ lớn nhất dây đai vmax 30 mps Khối l−ợng riêng m 0.105 kg/m Cơ sở đánh giá công suất PRB 1.126 kW
Đặc tính Puli 1
Tên chi tiết Puli r2nh Cỡ Đặt kích th−ớc Loại Puli DriveR
Mốc đ−ờng kính Dd 87 mm Đ−ờng kính ngoài Dp 87 mm Mốc chiều rộng bw 11 mm
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 63 Góc nghiêng α 400 Chiều cao c 2.8mm Chiều sâu h 8 mm Bán kính ngoài R1 0.5 mm Bán kính trong R2 0.5mm Toạ độ theo trục X x -35 mm Toạ độ theo trục Y y 0.76 mm Khoảng cách chiều dài Lf 361.225 mm Số r2nh dây đai ng 1 r2nh
Khoảng cách tới mặt ngoài Se 9 mm Khoảng cách tới giữa r2nh đai Sg 15 mm Hệ số công suất Px 1 Công suất P 1 kW Mômen T 6.366 N m Tốc độ n 1500vg/ph Cung tiếp xúc β 153.050 Lực truyền vào F1 209.939 N Lực truyền ra F2 63.590 N Lực h−ớng tâm Fr 268.175 N Lực căng đai tĩnh Fv 265.998 N Hệ số ma sát fg 0.35
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 64
Đặc tính Puli 2
Tên chi tiết Puli r2nh Cỡ Lựa chọn Loại Puli DriveN Mốc đ−ờng kính Dd 174mm Đ−ờng kính ngoài Dp 174mm Mốc chiều rộng bw 11mm Góc nghiêng α 400 Chiều cao c 2.8 mm Chiều sâu h 8 mm Bán kính ngoài R1 0.5 mm Bán kính trong R2 0.5 mm Toạ độ theo trục X x 393.969 mm Toạ độ theo trục Y y -105.854 mm Khoảng cách tâm C 442.019 mm Khoảng cách chiều dài Lf 439.873 mm Số r2nh dây đai ng 1
Khoảng cách tới mặt ngoài Se 9 mm Khoảng cách tới giữa r2nh đai Sg 15 mm Hệ số công suất Px 1 Công suất P 0.967 kW Mômen T 12.478 N m Tốc độ n 740.321 vg/ph Cung tiếp xúc â 149.930 Lực truyền vào F1 63.590 N Lực truyền ra F2 209.939 N Lực h−ớng tâm Fr 266.878 N Lực căng đai tĩnh Fv 264.164 N Hệ số ma sát fg 0.350 ul
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 65
Kiểm tra độ bền
Công suất P 1 kW Mômen T 6.366 N m Tốc độ n 1500 vg/ph Hiệu suất mômen #t 0.98
Hiệu suất # 0.967 Sự tr−ợt dây đai s 0.013 Hệ số điều chỉnh góc tiếp xúc c1 0.923 Hệ số có ích c2 1.2 Hệ số tổng hợp cPR 1.752 Hệ số tổng hợp chiều dài c3 0.95 Hệ số dây đai c4 0.975 Hệ số puli c5 0.91 Hệ số ma sát với tỉ số truyền fmod 0.012 s/m Hệ số căng đai k1 1.3
Tốc độ đai v 6.833 m/s Tần số uốn cong dây đai fb 15.184 Hz Số đai zer 2
Lực kéo hữu ích Fp 146.349 N Lực li tâm Fc 9.805 N Lực vòng Ft 68.382 N Lực lớn nhất trong chiều dài dây đai Ftmax 104.97 N
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 66
Hình 3.11
Cuối cùng sau công việc thiết kế và tính toán nhấp chuột vào th− mục OK trên hộp thoại sẽ xuất ra màn hình chính cho ta sơ đồ động của bộ truyền Đai-Puli theo thiết kế (hình 3.12)
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 67
Bảng so sánh kết quả tính toán theo công thức và theo Design Accelerator
Đặc tính Kết quả ch−ơng 2 Kết quả kiểm nghiệm 3 Vận tốc đai (m/s) 6,8295 6,833 Góc tiếp xúc (độ) 1420 149,930 Lực vòng (N) 81,6 68,382 Lực kéo (N) 153,6 146,349 Lực li tâm (N) 9,71 9,805 Một số kết luận về hai cách tính
- Nhìn vào các bảng thống kê số liệu so sánh thì chúng ta có thể thấy sự chênh lệch giá trị giữa hai cách tính không nhiều bởi trong th− viện công thức của Design Accelerator cũng sử dụng những công thức nh− các tài liệu khác .
- Sử dụng Design Accelerator cho ta các số liệu khá đầy đủ những thông số cơ bản
- Nh− vậy : Sử dụng Design Accelerator sẽ giúp công việc thiết kế nhanh chóng, thuận lợi với nhiều môđun tiêu chuẩn giúp cho ng−ời thiết kế không cần tốn quá nhiều tài liệu khác .
- Qua các bảng số liệu so sánh ,chúng ta có thể tin t−ởng vào các kết quả tính toán của Design Accelerator để sử dụng trong quá trình thiết kế.
3.4. Tính toán ổ lăn
3.4.1. Tải trọng động t−ơng đ−ơng đối xứng xuyên tâm
Tải trọng bền tĩnh d−ới tác dụng của ổ lăn có thể nh− đạt tới d−ới thực tế đủ điều kiện tải. Động học t−ơng đ−ơng tải trọng đối xứng xuyên tâm cho cung và góc tiếp xúc những viên bi ổ lăn và tâm trục lăn ổ lăn, d−ới độ bền cung và trục đối xứng tải trọng thì quyết định bởi công thức :
d a r
r X F Y F f
P =( . + . ).
Động học t−ơng đ−ơng tải trọng đối xứng xuyên tâm cho tâm trục lăn ổ lăn với α = 0 và duy nhất một vấn đề về tải trọng đối xúng xuyên tâm thì quyết định bởi : Pr = Fr.fd
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 68
3.4.2. Tải trọng t−ơng đ−ơng h−ớng tâm trục
Tải trọng trung tâm h−ớng tâm trục d−ới tác động của một ổ lăn có thể đạt đ−ợc d−ới thực tế đủ điều kiện tải. Động học t−ơng đ−ơng tải trọng h−ớng tâm trục cho sự xô đẩy những viên bi ổ lăn và sự xô đẩy trục lăn ổ lăn với α # 0 thì quyết định bởi công thức :
Pa = (X.Fr + Y.Fa).fd
Sự xô đẩy những viên bi và trục lăn ổ lăn với 0
90 =
α có thể đỡ tải trọng cho trục chỗ tiếp xúc. Động học t−ơng đ−ơng tải trọng quanh trục cho nhiều kiểu ổ lăn quyết định bởi công thức :
Pa = Fa.fd
3.4.3. Tải trọng tĩnh học t−ơng đ−ơng đối xứng xuyên tâm
Tĩnh học tải trọng đối xứng xuyên tâm mà nguyên nhân do tính đơn điệu ở trung tâm là lớn nhất do sức lăn, sự quay nh− tiếp xúc xảy ra d−ới điều kiện tải trọng .Tĩnh học t−ơng đ−ơng tải trọng đối xứng xuyên tâm cho đối xứng xuyên tâm và góc tiếp xúc của những viên bi ổ lăn và đối xứng xuyên tâm trục lăn ổ lăn thì cho bởi hai giá trị quyết định bởi công thức :
r r a r or F P F Y F X P = + = 0 0 0. .
3.4.4. Tải trọng tĩnh học t−ơng đ−ơng đối xứng trục
Lực tĩnh học tải trọng đối xứng trục ,nơi mà nguyên nhân ứng suất th−ờng giống nhau tại vị trí trung tâm của tải trọng lớn nhất do sức lăn /sự quay tiếp xúc nh− tiếp xúc xảy ra d−ới điều kiện tải trọng .Tĩnh học t−ơng đ−ơng tải trọng đối xứng trục tạo ra do sự xô đẩy viên bi ổ lăn và chuyển động trục lăn ổ lăn quyết định bởi :
a o r o oa X F Y F P = . + .
3.4.5. Tải trọng tổng hợp t−ơng đ−ơng
Do tải trọng ổ lăn thì không đổi ,tải trọng t−ơng đ−ơng có xu h−ớng tuỳ theo loại ổ lăn bởi :
r
P
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 69
Khi tải trọng ổ lăn trải qua làm việc thì không còn giữ nguyên đ−ợc nữa ,tải trọng t−ơng đ−ơng sẽ quyết định bởi :
( ) [ ] 3 1 1 3 . . . ∑ ∑ = i i i i i i i t n t n P P
Trong đó ; i: Chỉ số giai đoạn thời gian sử dụng; ni: Số vòng quay trong thời gian sử dụng; ti: Khoảng thời gian sử dụng ∑ =
i
t
1
1, tải trọng ổ lăn Pi và số vòng quay ni không đổi; Pi : Thời gian sử dụng có ích tải trọng đối xứng xuyên tâm hay đối xứng trục.
3.4.6. Cơ sở đánh giá thời gian sử dụng
Cho ổ lăn riêng lẻ hay một nhóm ổ lăn của sự chính xác rõ những ổ lăn đang lăn tác động d−ới điều kiện, đạt tới 90% là chấp nhận đ−ợc. Với sự t−ơng đ−ơng vật liệu thông th−ờng và d−ới quy −ớc điều kiện mở. Cơ sở đánh giá thời gian sử dụng cho những viên bi ổ lăn quyết định bởi :
n P C hayL P C L r y y y . 60 10 . 6 3 10 3 10 = = (giờ)
Cơ sở đánh giá thời gian sử dụng ổ lăn quyết định bởi :
n P C hayL P C L r y y y . 60 10 . 6 3 10 10 3 10 10 = = (giờ)
Cơ sở đánh giá sự xô các viên bi ổ lăn quyết định bởi :
n P C hayL P C L a a a . 60 10 . 6 3 10 10 3 10 0 10 = = (giờ ) 3.4.7. Điều chỉnh định mức đánh giá sử dụng
Mức đánh giá sử dụng đạt đ−ợc bởi sự điều chỉnh của cơ sở đánh giá giá trị sử dụng cho thích hợp với mức độn chấp nhận đ−ợc, đặc biệt là đặc tính ổ lăn và điều kiện hoạt động rõ ràng. Cơ sở đánh giá giá trị sử dụng cho bi ổ lăn quyết định bởi:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 70
Tiêu chuẩn ANSI/AFBMA9 (ISO 281) tính cho hệ mét : Lnar = L10r.a1.a2.a3hayLna =L10.a1.a2.a3(giờ )
Cho h2ng SKF tính toán hệ mét :
Lnar = L10r.a1.askf.fthayLna =L10.a1.askf.ft(giờ )
3.4.8. Điều chỉnh hiệu suất sử dụng
Giá trị sử dụng có đ−ợc bởi việc điều chỉnh cơ sở đánh giá cho mức độ thích hợp chấp nhận đ−ợc, đặc tính đặc biệt của ổ lăn và điều kiện hoạt động cụ thể. Cơ sở đánh giá sử dụng cho những viên bi ổ lăn quyết định bởi :
Tiêu chuẩn ANSI/AFBMA9 (ISO 281) tính toán hệ mét : Lnar = L10r.a1.a2.a3hayLna =L10.a1.a2.a3(giờ )
Tiêu chuẩn của h2ng SKF tính toán hệ mét : Lnar =L10r.a1.askf.fthayLna = L10.a1.askf.ft(giờ )
3.4.9. Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí, a1
Cho một nhóm đồng nhất sự lăn ổ lăn, hoạt động d−ới điều kiện cụ thể, tỉ lệ của nhóm mong đạt đ−ợc hay nhiều hơn chỉ số giới hạn sử dụng. Giá trị điều chỉnh hiệu quả sử dụng a1 sẽ cho bởi bảng d−ới đây :
Giá trị % Lna a1 90 L10 1 95 L5 0.62 96 L4 0.53 97 L3 0.44 98 L2 0.33 99 L1 0.21
3.4.10. Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí cho ổ lăn có đặc tính riêng a2 riêng a2
Thời gian sử dụng ổ lăn dài hơn hay ngắn đi tuỳ thuộc vào chất l−ợng của vật liệu, công nghệ sản xuất ổ lăn và khả năng thiết kế. Cho đặc tính thời gian sử dụng ổ lăn giá trị hiệu suất sử dụng chính xác bởi nhân tố đ−ợc hiệu