5. Nội dung nghiên cứu
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 quả sử dụng cho ổ lăn có đặc tính riêng a2.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 71
3.4.11. Nhân tố hiệu quả sử dụng hợp lí quyết định bởi điều kiện a3
Sử dụng nhân tố này cần đ−a vào tính toán cho ra kết quả của điều kiện hoạt động, đặc biệt là sự bôi trơn ổ lăn. Hiệu quả sử dụng ổ lăn sẽ tốt hơn bởi hiện t−ợng ăn mòn kim loại. Khi điều kiện bôi trơn tốt, khi yếu tố trục quay chuyển động mặt ngoài bề mặt thì sẽ không dính vào nhau bởi dầu đ2 phủ một lớp màng và bề mặt xấu có thể bị loại bỏ, giá trị a3 có thể lớn hơn 1. Khi những điều kiện bôi trơn không tốt, thí dụ khi tính nhớt của dầu máy giảm hay tốc độ ngoài của yếu tố lăn đặc biệt thấp khi đó thì giá trị sử dụng a3 < 1.
Trong tr−ờng hợp sử dụng khác, khi sự bôi trơn tốt, giá trị a3>1 có thể đ−ợc sử dụng. Khi sự bôi trơn không tốt nên chọn giá trị a3<1. Nhân tố hiệu quả sử dụng a2 không lớn hơn 1. Khi bạn chọn ổ lăn tuỳ theo mức độ đánh giá tải trọng chúng ta nhớ cho một giá trị phù hợp chấp nhận đ−ợc thì lựa chọn cho mỗi ứng dụng. Sự lựa chọn cấu tạo sử dụng C/P đ2 đ−ợc xác định bởi kiểu máy và cơ sở ở trên thực tế điều kiện sự tăng lên hay hạ xuống của yếu tố bôi trơn, nhiệt độ.
3.4.12. Sự cải biến nhân tố sử dụng SKF ,askf
Những nhân tố t−ợng tr−ng cho mối liên hệ giữa sức bền với tỉ số giới hạn tải trọng (Pa/P) điều kiện bôi trơn (tỉ số độ nhớt) và mức độ nhiễm bẩn trong ổ lăn (nc).
Biểu đồ 1 Biểu đồ 2
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 72
Biểu đồ 3 Biểu đồ 4
Giá trị cho bởi nhân tố askfcó thể đạt đ−ợc từ 4 biểu đồ phụ thuộc vào từng loại ổ lăn nh− một chức năng của ηc(Pu /P)cho tiêu chuẩn SKF và ổ lăn mẫu SKF và giá trị khác biệt của tỉ số độ nhớt k .
Biểu đồ 1 : Nhân tố askf cho bi ổ lăn Biểu đồ 2 : Nhân tố askf cho vòng trục ổ lăn Biểu đồ 3 : Nhân tố askf cho sự xô bi ổ lăn
Biểu đồ 4 : Nhân tố askf cho sự xô vòng trục ổ lăn
3.4.13. Nhân tố nhiệt độ
Nếu trong điều kiện nhiệt độ làm việc cao, ổ lăn có thể hoạt động ở nhiệt độ lớn hơn 1500C. Sự tiếp xúc sẽ bị giảm dần dần cùng với nhiệt độ làm việc tăng lên. Do đó hiệu quả sử dụng thấp.
3.4.14. Mất năng l−ợng do ma sát:
Cho k>4, sử dụng đ−ờng cong cho
k = 4. Nh− vậy giá trị của nc(Pu/P)trở về 0,askfquay về 0 cho tất cả giá trị của k. Hai đ−ờng tại vị trí của a23 cũ (k) chia ra khi askf=a23
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 73
Biểu đồ t−ợng tr−ng cho giá trị tiêu biểu và nhân tố an toàn của liên kết thông th−ờng với giới hạn tải trọng mỏi của kim loại cho các thành phần máy móc. Xét việc đơn giản hoá những thuộc tính của nhân tố tính đến hiệu quả sử dụng SKF, nếu điều kiện làm việc coi nh− chính xác và nó sẽ không chính xác khi giá tị sử dụng của giá trị askfkhông v−ợt quá 50 .
60000 . . . .P d n Pz =à π
3.5. Tính toán kiểm nghiệm thiết kế ổ lăn 3.5.1.Yêu cầu kĩ thuật 3.5.1.Yêu cầu kĩ thuật
+ Đ−ờng kính ngoài : 56mm + Tốc độ quay max : 2000vg/ph + Nhiệt độ làm việc : < 1000c + Phản lực tại gối tựa A bên trái :
Fr1 = A12 +A22 = 3782+822 =387(N) + Phản lực tại gối tựa B bên phải :
Fr2 = B12+B22 = 1842+242 =186(N)
+ Lực dọc trục : Fa =112,5(N)
+ Hệ số quá tải : K =2 + Số giờ làm việc : 20000h
3.5.2.Tính toán thông số ổ lăn
+ Do lực dọc trục nhỏ nên ta chọn ổ bi đỡ một d2y
+ Vì cơ cấu máy nhỏ, gọn nhẹ nên ta chọn ổ loại đ−ờng kính cỡ nhẹ, chiều rộng hẹp với kí kiệu ổ là SKF 61800 dùng cho cả hai gối tựa nhằm dễ chế tạo và thay thế . + Tra bảng số liệu ta có : = = = 38000 min 650 9950 0 r N C N C (Theo SKF.com )
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 74
Với ổ lăn lắp gần Puli chịu tải trọng lớn hơn a tinh PL C 1 = (Công thức 17.14-CTM tập2) C : khả năng tải động (N)
Trong đó L : Tuổi thọ (Triệu vòng quay) q : số mũ (với ổ bi thì q = 3) P : tải trọng Tỉ số 0,17 650 5 , 112 0 = = C Fa - Tra bảng 17.1 ta có : e = 0,34 Vì vòng quay V =1 nên 0,3 387 . 1 5 , 112 . = = r a F V F > e Nên do đó X = 1 và Y = 0
+ Với điều kiện làm việc nên chọn Kd =1 Va Kt =1 (Bảng 17.2) Theo công thức 17.17 thì P =387.1 = 387(N)
+ Hệ số quy đổi : KHE =0,5(Bảng 10.9 –CTM tập1) Số giờ làm việc t−ơng đ−ơng : LHE =0,5.2000=1000h
+ Theo công thức 17.28 thì LE =60.10−6.n.LHE =60.10−6.2000.1000 = 120triệu vòng
+ Hệ số khả năng tải : C = 387.3120 =1805N <Cbang
+ Khả năng tải tĩnh t−ơng đ−ơng :
X0 =0,6;Y0 =0,5 theo công thức 17.23 và K =2 thì Po = (0,6.387+0,5.186).2 = 650(N)
+ Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải tĩnh theo điều kiện Po ≠ Co Trong đó : Po = 650 N
Co = 650 N vẫn thoả m2n điều kiện Vậy ta có thể chọn ổ lăn đỡ cỡ nhẹ
Nh− vậy, qua kiểm tra ô bi, tuổi thọ của ô bi đáp ứng yêu cầu, tính toán bằng Design Accelerator cho số liệu chính xác và nhanh chóng.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 75
Kết luận ch−ơng 3
Trên cơ sở thiết kế sơ bộ ở ch−ơng 2, ch−ơng 3 sử dụng Design Accelerator để tính toán so sánh. Chọn các chi tiết cơ bản để tính toán so sánh. Chi tiết trục, then, bộ truyền đai và ổ bi. Kết quả tính toán cho thấy:
1. Tính toán bằng ph−ơng pháp thông th−ờng và tính toán bằng Design Accelerator đều dựa trên cùng 1 cơ sở là các công thức tính toán chi tiết máy, theo sổ tay truyền thống.
2. Việc tính toán bằng Design Accelerator cho độ chính xác cao. Do đ−a đ−ợc nhiều điều kiện ban đầu và điều kiện biên để tính, cập nhật đ−ợc các điều kiện về hình học, về vật liệu...các công thức tính toán chi tiết hơn. Đó là tính −u việt của tính toán bằng máy tính.
3. Design Accelerator cho số liệu tính tin cậy vì đ−ợc giải bằng các thuật toán hiện đại. Đồng thời sử dụng phần mềm tính toán nên tính nhanh không bị nhầm lẫn.
4. Design Accelerator cho phép tính toán lặp để tìm các giá trị tối −u kết cấu. Khi thấy hệ số an toàn quá lớn, các giá trị tính toán quá nhỏ so với khả năng chịu đựng của vật liệu, có thể điều chỉnh kích th−ớc để tận dụng tiềm năng chịu lực của vật liệu, tiết kiệm vật liệu.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 76
Ch−ơng 4
mô hình 3d bằng inventorvà Mô phỏng kiểm nghiệm bền bằng inventor STRESS ANALYSIS 4.1. Xây dựng mô hình 3D máy và các chi tiết
4.1.1. Thiết kế mô hình 3D trục
Trục chuyển ủộng có vai trò gá ủặt các chi tiết và truyền chuyển ủộng từ ủộng cơ tới bộ phận công tác. Bằng công cụ Design Accerator chúng ta chỉ cần nhập số liệu, thông số kích thước của trục theo ủịnh hướng tính toán, sẽ xuất ra cho người thiết kế bản vẽ mô hình 3D của trục như sau :
Hình 4-1. Hình dạng của trục
Xuất bản vẽ 3D sang 2D :
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 77
4.1.2. Thit k mô hình 3D dao ct
- Mô hình 3D dao cắt :
Hình 4.3. Hình dạng dao thái
- Xuất bản vẽ sang bản vẽ 2D:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 78
Hình 4.5. Cụm các chi tiết dao thái, cánh gạt
4.1.3. Thiết kế mô hình 3D cụm dao cắt
- Cụm dao cắt thực hiện nhiệm vụ chủ yếu là cắt gọt các sản phẩm nông sản ủược ủưa vào
- Mô hình 3D cụm dao cắt - Nguyên lý
Cụm dao cắt bao gồm : + 3 dao ủặt so le với 6 lưỡi cắt tạo thành + 2 cánh gạt sản phẩm
- Nhiệm vụ
+ Dao cắt : Cắt gọt các sản phẩm ủược ủưa vào
+ Gạt sản phẩm: ðẩy các sản phẩm sau khi cắt ủưa ra ngoài (Tránh kẹt lại)
+ Ốc và bulông: Gá ủặt và giữ chặt dao, gạt sản phẩm. ðồng thời truyền chuyển ủộng từ trục tới dao .
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 79
4.1.4. Thiết kế lắp ráp cụm Trục - Ổ lăn
- Mô hình 3D
Hình 4.6
- Cụm Trục - Ổ lăn sẽ xác ủịnh vị trí của hai gối ủỡ trên trục sau cho
ủảm bảo ủộ cứng vững, phân bốủều tải trọng trên trục khi trục làm việc . - Mô hính xuất sang 2D
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 80
Hình 4.8.Mô hình 3D máy thái cắt dạng đĩa trục nằm ngang 4.2. Mô phỏng kiểm nghiệm dao thái cắt
Dữ liệu đầu vào bài toán nh− sau: - Kích th−ớc dao 400 x 51 x 10 - Vật liệu là hợp kim thép có thông số nh− sau:
Modul Young : 2.05e+005 MPa Hệ số Poatxong: 0,3
a) Tr−ờng ứng suất
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 81
Hình 4.10.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý cực đại
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 82
Hình4.12.Tr−ờng biến dạng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 83
4.3. Mô phỏng tr−ờng ứng suất, biến dạng, chuyển vị của cánh gạt vật liệu
4.3.1. Tr−ờng ứng suất C−ờng độ ứng suất C−ờng độ ứng suất Hình 4.14. Tr−ờng ứng suất hiệu dụng Hình 4.15.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý cực đại
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 84
4.3.2. Tr−ờng biến dạng
4.3.3. Vùng nguy hiểm
Xem xét các giá trị lớn nhất của ứng suất, biến dạng cho thấy chúng đều nằm trong vùng an toàn, đảm bảo bền của cánh gạt. Với tr−ờng các vị trí an toàn cho thấy cánh gạt làm việc ổn định không bị biến dạng quá mức làm mất khả năng làm việc của chúng.
Hình 4.17 Tr−ờng biến dạng tổng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 85
4.4. Mô phỏng tr−ờng ứng suất biến, biến dạng, chuyển vị và vùng nguy hiểm của trục hiểm của trục
Thông số mô phỏng
Mô men xoắn: T = 1725 (N.mm)
Các ràng buộc và đặt tải quy về tâm trục nh− hình Vù
Sau khi mô ta đ−ợc kết quả tr−ờng ứng suất, biến dạng, chuyển dịch và các vùng nguy hiểm nh− sau:
4.4.1. Tr−ờng ứng suất
Hình 4.20.Tr−ờng ứng suất Von
Mises Hình 4.21.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý thứ nhất
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 86
4.4.2. Tr−ờng chuyển dịch
Hình 4.23.Chuyển dịch tổng Hình 4.24.Chuyển dịch theo ph−ơng X Hình 4.22.Tr−ờng ứng suất theo
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 87
Hình 4.25.Chuyển dịch theo ph−ơng Y Hình 4.26.Chuyển dịch theo ph−ơngZ
4.4.3. Tr−ờng biến dạng
4.4.4.Vùng nguy hiểm
Hình 4.27.C−ờng độ biến dạng Hình 4.28.Tr−ờng biến dạng theo nguyên
lý thứ nhất
Hình 4.29.Tr−ờng biến dạng theo nguyên
lý thứ ba
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 88
Khảo sát vùng nguy hiểm nh− hình trên với các thông số mô phỏng đ2 cho, ta thấy rằng trục làm việc trong miền an toàn. Nh− vậy có thể thấy việc tính toán dựa vào các sổ tay truyền thống và mô phỏng trên module Stress Analysis t−ơng rất phù hợp với nhau. Tuy nhiên việc tính toán bằng mudule này có tốc độ tính toán nhanh hơn, rút ngắn thời gian và có thể thay đổi nhiều